一种投影机及自动几何校正方法技术

本申请公开了一种投影机以及自动几何校正方法。该投影机包括光源、光机以及投影镜头，所述光机中设置有光调制器，投影机中还设置有控制器，所述光机中还设置有反光板和图像传感器；反光板受驱在第一位置和第二位置间切换；反光板位于第一位置时，将入射投影镜头的投影屏幕的成像光束反射至图像传感器；控制器根据图像传感器对成像光束的成像与基准成像之间的几何图形差异确定几何校正参数；光调制器在反光板位于第二位置时，根据几何校正参数对待投影图像进行几何校正，并根据几何校正后的图像数据进行光束调制。其中，成像光束到达图像传感器的光路长度，与反光板在第二位置时成像光束到达光调制器的光路长度相等。

A projector and automatic geometric correction method

【技术实现步骤摘要】
一种投影机及自动几何校正方法
本专利技术涉及投影
，尤其涉及一种投影机以及自动几何校正方法。
技术介绍
投影机是一种可以将图像或视频投射到屏幕上的设备，投影机可以通过不同的接口同计算机、视频高密光盘(VideoCompactDisc，VCD)、数字化视频光盘(DigitalVersatileDiscRecordable，DVD)、游戏机、DV等相连接播放相应的视频信号。投影机广泛应用于家庭、办公室、学校和娱乐场所等。投影机是一种非常精密的产品，以数字光处理(DigitalLightProcessing，LCD)投影机为例，其光线通过数字微镜器件(DigitalMicromirrorDevice，DMD)芯片的纳米级别的镜片反射，再加上光学镜头也是精密元件，当像面和物面不平行时，会出现投影到屏幕的图像几何形状畸变。由此可见，如何实现自动几何校正，尤其针对超短焦投影机如何实现自动几何校正，是目前业界亟待研究和解决的问题。
技术实现思路
本申请实施例提供一种投影机以及自动几何校正方法，用以实现自动几何校正。第一方面，提供一种投影机，包括：用于提供光束的光源、用于对所述光源的光束进行调制的光机以及用于对调制后的光束进行投影的投影镜头，所述光机中设置有用于光束调制的光调制器，所述投影机中还设置有控制器，所述光机中还设置有反光板和图像传感器。所述反光板受驱在第一位置和第二位置间切换；所述反光板位于第一位置时，将入射所述投影镜头的投影屏幕的成像光束反射至所述图像传感器；所述控制器用于根据所述图像传感器对所述成像光束的成像与基准成像之间的几何图形差异，确定几何校正参数；其中，所述成像光束到达所述图像传感器的光路长度，与所述反光板在第二位置时所述成像光束到达所述光调制器的光路长度相等。所述光调制器用于在所述反光板位于第二位置时，根据所述几何校正参数对待投影图像进行几何校正，并根据几何校正后的图像数据进行光束调制，得到投影光束，所述投影光束从所述投影镜头出射到投影屏幕。在一种可能的实现方式中，所述基准成像为基于所述投影机的像面和物面平行时，所述光调制器的投影在投影屏幕中的成像；其中，所述物面为所述光调制器所在的平面，所述像面为投影屏幕所在的平面。在一种可能的实现方式中，所述图像传感器为电耦合元件(CCD)图像传感器或互补金属氧化物半导体(CMOS)图像传感器。第二方面，提供一种基于上述第一方面中任一项所述的投影机实现的自动几何校正方法，包括：驱动反光板至第一位置，获取所述图像传感器对所述成像光束的成像，并根据所述图像传感器对所述成像光束的成像与基准成像之间的几何图形差异，确定几何校正参数；驱动反光板至第二位置，根据所述几何校正参数对待投影图像进行几何校正，并根据几何校正后的图像数据进行光束调制，得到投影光束，所述投影光束从所述投影镜头出射到投影屏幕。根据本申请的上述实施例，通过增加反光板结构和图像传感器，基于光路可逆原理，以投影机自身镜头实现自动几何校正功能。在投影机的投影光路中，光调制器为物，投影屏幕上的图像为该物的像。根据光路可逆原理，在相反方向的光路中，如果将投影图像作为物，则该光路经反光镜反射后投射到图像传感器上，则图像传感器处便是该物的像。无论投影图像是否垂直于光轴，即物面和像面是否平行，此像的尺寸大小和光调制器尺寸大小完全一致。若物面和像面不平行，则像处(即图像传感器处)的图像清晰度会受到影响。距离投影镜头远的物点成像面位于焦平面后端，距离投影镜头近的物点成像面位于焦平面的前端。基于上述原理，在进行几何校正时，根据图像传感器拍摄到的投影屏幕图像几何形状，与基准成像之间的几何图形差异，确定几何校正参数。在进行投影时，光调制器根据该几何校正参数对待投影图像进行几何校正，并将几何校正处理后的图像进行投影，从而可实现自动几何校正。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简要介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域的普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为现有技术中超短焦摄像头在投影机中的安装位置示意图；图2为现有技术中安装于投影机的超短焦摄像头拍摄的投影图像几何形状示意图；图3、图4分别为本申请实施例提供的投影机结构示意图；图5为本申请实施例中投影在不同平面的光路示意图；图6为本申请实施例中依据光路可逆在不同平面拍摄的光路示意图；图7为本申请实施例中不同投影面在像面处成像差异示意图；图8为本申请实施例中不同投影面像的形状差异示意图；图9为本申请实施例中人眼观看位置示意图。具体实施方式现有的投影机自动几何校正实现方式主要有两种：方式一：传感器方式采用该方式时，在投影机中设置重力传感器来测量投影机姿态，以实现垂直方向上的梯形校正。但是，由于重力传感器精度较低，因此该方法仅适用于中长焦投影机，而对于超短焦投影机，由于其镜头焦距短，轻微移动便会对图像产生剧烈影响，重力传感器的精度无法保证投影的垂直调节精度。另一方面，采用该方法，由于无法用重力传感器探测水平方向几何畸变，因此无法进行水平方向的几何校正。方式二：摄像头方式采用该方式时，在摄影机中设置拍摄摄像头，以捕获投影图像中相应特征点，通过算法确定几何校正参数。此类方法应用于超短焦投影机时，需拍摄摄像头也为超短焦镜头才能将投影图像拍摄完整，安装位置可参考图1所示。由于常用拍摄摄像头模组多为同轴光学结构，会产生光轴不平行问题。对于超短焦投影机来说，由于其投影镜头为移轴结构，而增加的拍摄摄像头为同轴镜头，则会由于两者光轴不平行，投影图像作为拍摄摄像头的物面并未与其成像面平行，会造成拍摄图像畸变。超短焦投影镜头大多畸变严重，结合光轴不平行，导致拍摄图像与实际图像差别较大，需要复杂算法配准图像后才能用于提取校正参数，还会导致校正精度降低。图2为超短焦投影机正常显示矩形时，整机端的拍摄摄像头所拍摄的图像示意图，由于图像上部物距远于下部物距，且该超短焦镜头枕形畸变严重，因此投影图像呈为类似梯形。为解决上述问题，本申请实施例提出一种投影机以及自动几何校正方法，基于光路可逆原理，通过增加反光板结构和图像传感器，以投影机自身镜头实现自动几何校正功能，尤其适用于超短焦投影机。下面结合附图对本申请实施例进行详细描述。参见图3至图4，为本申请实施例提供的投影机的结构示意图。如图3所示，投影机100可包括光源10、光机20以及投影镜头30。其中，光源10用于提供光束，光机20用于对光源10的光束进行调制，光机30用于对调制后的光束进行投影，即将影像投射到投影介质，比如投影屏幕40。如图4所示，光机20中主要设置有光学镜头组21以及光调制器22。光调制器22用于进行光束调制，以得到需要投射的图像，具体可以是DMD芯片。上述投影机100中，还设置有本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种投影机，包括：用于提供光束的光源、用于对所述光源的光束进行调制的光机以及用于对调制后的光束进行投影的投影镜头，所述光机中设置有用于光束调制的光调制器，其特征在于，所述投影机中还设置有控制器，所述光机中还设置有反光板和图像传感器；/n所述反光板受驱在第一位置和第二位置间切换；所述反光板位于第一位置时，将入射所述投影镜头的投影屏幕的成像光束反射至所述图像传感器；/n所述控制器用于根据所述图像传感器对所述成像光束的成像与基准成像之间的几何图形差异，确定几何校正参数；其中，所述成像光束到达所述图像传感器的光路长度，与所述反光板在第二位置时所述成像光束到达所述光调制器的光路长度相等；/n所述光调制器用于在所述反光板位于第二位置时，根据所述几何校正参数对待投影图像进行几何校正，并根据几何校正后的图像数据进行光束调制，得到投影光束，所述投影光束从所述投影镜头出射到投影屏幕。/n

【技术特征摘要】
1.一种投影机，包括：用于提供光束的光源、用于对所述光源的光束进行调制的光机以及用于对调制后的光束进行投影的投影镜头，所述光机中设置有用于光束调制的光调制器，其特征在于，所述投影机中还设置有控制器，所述光机中还设置有反光板和图像传感器；
所述反光板受驱在第一位置和第二位置间切换；所述反光板位于第一位置时，将入射所述投影镜头的投影屏幕的成像光束反射至所述图像传感器；
所述控制器用于根据所述图像传感器对所述成像光束的成像与基准成像之间的几何图形差异，确定几何校正参数；其中，所述成像光束到达所述图像传感器的光路长度，与所述反光板在第二位置时所述成像光束到达所述光调制器的光路长度相等；
所述光调制器用于在所述反光板位于第二位置时，根据所述几何校正参数对待投影图像进行几何校正，并根据几何校正后的图像数据进行光束调制，得到投影光束，所述投影光束从所述投影镜头出射到投影屏幕。

【专利技术属性】
技术研发人员：赵一石，李博，朱亚文，
申请(专利权)人：青岛海信激光显示股份有限公司，
类型：发明
国别省市：山东;37