一种识别投影位置的方法、装置、系统和存储介质与流程

1.本技术涉及投影技术领域，具体涉及一种识别投影位置的方法、装置、系统和存储介质。


背景技术：

2.随着激光电视在市场上的推广与普及，存在激光电视安装困难、调节投影画面使其与屏幕完全匹配难度非常高的问题；即使专业安装人员也要花费大量时间调节投影机位置，工作效率不高，且生活中意外磕碰导致投影机位置发生变化后需重新调节，极大影响了用户体验。
3.为解决上述的问题，常见的解决方案包括：第一、使用软件四点矫正投影画面，以适配屏幕；第二、投影出特定类型的测试图，由专业人员测量数据，人工将数据输入投影机位置调节设备后矫正投影机位置；第三、在屏幕四角布置感光器阵列，感光器件阵列感应投影画面的形状，将其与预设的各种需调整情形进行匹配，得到匹配结果，然后驱动投影机位置调节设备；四点矫正方案会影响投影画面质量，导致一定程度的画面失真，影响长期观影效果；由人工测量数据输入投影机位置调节设备的方案，缺点为测量不准、测量精度不高、操作不便以及易用性较差等；在屏幕四角布置感光器阵列则增加了成本，降低了美观度；此外，现有常用的角点识别算法susan(smallest univalue segment assimilating nucleus，最小单值分割相似核)不适合处理大尺寸图像，对局部噪声不敏感，但对图像内其它物体非常敏感，后期筛选难度极大。


技术实现要素：

4.本技术提供一种识别投影位置的方法、装置、系统和存储介质，能够提升识别速度，且抗干扰性较强，识别准确率较高。
5.为解决上述技术问题，本技术采用的技术方案是提供一种识别投影位置的方法，该方法包括：获取待处理图像，其中，待处理图像包括屏幕区域以及投影区域；从投影区域中选取一点作为射线起点；基于射线起点沿着多个预设方向进行搜索，得到屏幕区域的边界点与投影区域的边界点，其中，相邻的两个预设方向间隔第一预设角度；对边界点进行筛选得到近角点；利用近角点得到屏幕区域的角点与投影区域的角点，将屏幕区域的角点坐标作为投影屏幕的位置，将投影区域的角点坐标作为投影区域的位置。
6.为解决上述技术问题，本技术采用的另一技术方案是提供一种投影位置识别装置，该投影位置识别装置包括互相连接的存储器和处理器，其中，存储器用于存储计算机程序，计算机程序在被处理器执行时，用于实现上述的识别投影位置的方法。
7.为解决上述技术问题，本技术采用的另一技术方案是提供一种投影机位置调节系统，该投影机位置调节系统包括投影位置识别装置，投影位置识别装置为上述的投影位置识别装置。
8.为解决上述技术问题，本技术采用的另一技术方案是提供计算机可读存储介质，
该计算机可读存储介质用于存储计算机程序，计算机程序在被处理器执行时，用于实现上述的识别投影位置的方法。
9.通过上述方案，本技术的有益效果是：先获取待处理图像，然后选取投影区域中的一点作为射线起点，再从射线起点开始沿着多个预设方向进行搜索得到屏幕区域的边界点与投影区域的边界点；通过对获取到的边界点进行筛选可以得到相应的近角点，利用这些近角点可以得到屏幕区域的角点与投影区域的角点，从而实现自动识别出投影屏幕的位置与投影区域的位置，解决了投影机位置调节系统中投影图形位置测量不便的问题，可以识别图像内投影屏幕与投影区域的准确位置，能够应用于投影机位置调节系统与设备中，无需人工测量与手动定位，识别速度较快，可简化用户的操作，且由于射线起点位于投影屏幕内部，投影屏幕外部的其它物体不会对识别过程造成干扰，因而抗干扰性强，可提升识别准确率。
附图说明
10.为了更清楚地说明本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单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。其中：
11.图1是本技术提供的识别投影位置的方法一实施例的流程示意图；
12.图2是图1所示的实施例中投影区域、屏幕区域以及射线的示意图；
13.图3是图1所示的实施例中矫正位置后投影区域与屏幕区域的示意图；
14.图4是本技术提供的识别投影位置的方法另一实施例的流程示意图；
15.图5是图4所示的实施例中投影区域、屏幕区域以及射线的示意图；
16.图6是图4所示的实施例中边界线与像素点的示意图；
17.图7是图4所示的实施例中投影区域上的边界点的示意图；
18.图8是图4所示的实施例中投影区域上的近角点的示意图；
19.图9是图4所示的实施例中投影区域对应的四条边线与角点的示意图；
20.图10是本技术提供的投影位置识别装置一实施例的结构示意图；
21.图11是本技术提供的投影机位置调节系统一实施例的结构示意图；
22.图12是本技术提供的计算机可读存储介质一实施例的结构示意图。
具体实施方式
23.下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本技术一部分实施例，而不是全部实施例。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性的劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本技术保护的范围。
24.请参阅图1，图1是本技术提供的识别投影位置的方法一实施例的流程示意图，该方法包括：
25.步骤11：获取待处理图像。
26.可以利用摄像装置(例如手机)对投影屏幕进行拍摄，从而得到相应的待处理图
像，该待处理图像包括屏幕区域以及投影区域，屏幕区域为投影屏幕所在的区域，投影区域为投影屏幕上显示的图像所在的区域；本实施例的方法可应用于投影显示系统中，该投影显示系统包括投影机与投影屏幕，该投影屏幕可以为激光电视，激光电视使用的屏幕为抗光幕，在没有投影画面时激光电视显示黑色，对应的灰度值较小。
27.进一步地，投影区域可以为白场测试图，在投影后激光电视显示白色，对应的灰度值较大；激光电视可挂设于墙体或支架上，激光电视的背景墙通常情况下不会比抗光幕更黑，也不会比白场更白，其对应的灰度值在抗光幕与白场之间。
28.可以理解地，由于背景墙的情况无法预知，如果将图像投射到投影屏幕之外则难以进行分析，因而投影区域位于投影屏幕内，可以设置一提醒界面，提醒用户将投影区域的四条边均投影在投影屏幕上。
29.步骤12：从投影区域中选取一点作为射线起点。
30.在获取到待处理图像后，可从投影区域对应的区域内选取一个像素点作为射线起点，即该射线起点落在投影区域所在的区域内；例如，如图2所示，屏幕区域记作i1，其左上角的像素点的坐标可记作(0，0)，投影区域记作i2，可选择屏幕区域i1的中心作为射线起点p，p点的坐标可记作(p
x
，py)，从p点出发的射线可记作ri(1≤i≤m)，m为射线的数量。
31.步骤13：基于射线起点沿着多个预设方向进行搜索，得到边界点。
32.可将360
°
划分为预设数量个预设方向，相邻的两个预设方向间隔第一预设角度，即预设数量与第一预设角度的乘积为360
°
，例如，如图2所示，射线r1与射线r2之间的角度为第一预设角度，记作α；对于每一个预设方向来说，可沿着该预设方向对像素点进行搜索，由于投影区域的像素值与屏幕区域的像素值相差较大，若发现像素值发生了比较大的变化，则表明该像素点可能为边界处的像素点(即边界点)，实现了对边界点的寻找。
33.步骤14：对边界点进行筛选得到近角点。
34.在获取到多个边界点后，可判断是否搜索完所有预设方向；若搜索完所有预设方向，为了增加角点检测的准确性，可从边界点中筛选出近角点，该近角点为与投影区域或屏幕区域的边界之间的距离在预设范围之内的像素点；例如，如图2所示，该预设范围为0附近的一个区间，像素点c与投影区域i2的边界之间的距离在预设范围以内，其为近角点；若未搜索完所有预设方向，则继续执行步骤13，直至搜索完全部的预设方向。
35.步骤15：利用近角点得到屏幕区域的角点与投影区域的角点，将屏幕区域的角点坐标作为投影屏幕的位置，将投影区域的角点坐标作为投影区域的位置。
36.在检测出屏幕区域的近角点后，可对屏幕区域对应的近角点进行处理，得到四个角点的位置，从而确定出投影屏幕的位置；类似地，可对投影区域对应的近角点进行处理，得到四个角点的位置，从而确定出投影区域的位置；在确定了投影屏幕的位置与投影区域的位置之后，可根据二者之间的相对位置关系来控制投影机，使得投影机投影出来的画面与投影屏幕的大小与位置匹配，即投影区域的大小略小于投影屏幕的大小，且投影区域的边界与投影屏幕的相应边界平行；例如，如图3所示，屏幕区域i1与投影区域i2的中心重合，且屏幕区域i1的四条边与投影区域i2的相应边平行。
37.本实施例提供了一种识别投影位置的方法，先获取待处理图像，然后选取投影区域中的一点作为射线起点，再从射线起点开始沿着多个预设方向进行搜索得到边界点；然后对获取到的边界点进行筛选得到相应的近角点，并利用这些相应的近角点得到屏幕区域
的角点与投影区域的角点，将相应的角点坐标作为投影屏幕的位置与投影区域的位置，从而实现自动识别出投影区域的四条边与投影区域的四条边，精度较高，速度较快，能够用来提高激光电视的使用体验，可与投影机位置调节设备配合完成对投影画面与投影屏幕的适配，提高工程安装人员的工作效率，同时该方案还可以应用到激光拼墙或影院等业务中。
38.请参阅图4，图4是本技术提供的识别投影位置的方法另一实施例的流程示意图，该方法包括：
39.步骤41：获取待处理图像。
40.在获取到待处理图像后，如果该待处理图像为彩色图像或深度图像，为了方便处理可将该待处理图像变换为灰度图像，具体可利用以下公式对待处理图像进行灰度化处理：
41.g＝0.2989*g
red
0.5870*g
green
0.1140*g
blue
42.其中，g为处理后的像素值，g
red
、g
green
以及g
blue
分别为处理前待处理图像的红色通道的像素值、绿色通道的像素值以及蓝色通道的像素值，c1、c2以及c3分别为红色通道对应的系数、绿色通道对应的系数以及蓝色通道对应的系数；进一步地，灰度图像中每个像素的灰度范围为0～255，0代表黑色，255代表白色，c1、c2以及c3可以分别为0.2989、0.5870以及0.1140。
43.在其他实施例中，若投影屏幕的背景墙纸为蓝色，则灰度化公式内系数c1、c2以及c3可以分别取0、0以及1，使得投影区域、屏幕区域以及背景区域的灰度差别最大化。
44.步骤42：从投影区域中选取一点作为射线起点。
45.该步骤与上述实施例中步骤12相同，在此不再赘述。
46.步骤43：从射线起点开始沿着每个预设方向进行搜索，计算在预设方向上距离预设步长的相邻两个像素点之间的像素差值，记作第一像素差值。
47.如图5所示，屏幕区域记作i1，投影区域记作i2，以p为射线起点，在一预设方向上做射线r，射线r与水平轴夹角为θ，p点坐标为(p
x
，py)，预设步长记作d，即以步长d在射线r上向前搜索，则射线r上与p点距离为d的点p1的坐标为：(p
x-d*cosθ，p
y-d*sinθ)，将点p1的像素值记作g
p1
；与p点距离2*d的点记作p2，将点p2的像素值记作g
p2
，点p1与点p2之间的像素差δg
p2-p1
＝g
p2-g
p1
。
48.步骤44：判断第一像素差值是否大于第一预设值。
49.可预先设计灰度差阈值(即第一预设值)，记作δgc，拍照得到的待处理图像在灰度发生变化时存在一个过渡区，边界点位于该过渡区内，为了确定该过渡区的具体位置，如图5所示，可先判断在射线r的方向上，相距d的两个相邻像素点之间的像素差值是否大于该第一预设值。
50.步骤45：若第一像素差值是否第一预设值，则将在预设方向上相邻的两个像素点之间的区域记作过渡区。
51.以投影区域为例进行说明，如图6所示，当δg
pn-pn-1
＝g
pn-g
pn-1
》δgc(1≤n≤h，h为按照步长d对射线r上的像素点进行采样时得到的像素点的数量)时，可判定投影区域的边界穿过点pn与点p
n-1
之间的区域，可将点pn与点p
n-1
之间的区域记作过渡区，该过渡区包括多个像素点。
52.在一具体的实施例中，可设置预设步长为10个像素，第一预设角度为10
°
，即每间
隔10
°
取一条射线，共取36条射线，第一预设值δgc为30。
53.步骤46：对过渡区的像素点进行筛选，得到边界点。
54.点p
n-1
和点pn之间的像素点都是过渡区中的像素点，可对该过渡区中的多个像素点进行筛选，选出最优的一个像素点作为边界点。
55.进一步地，可统计过渡区中的每个像素点的像素值与预设像素值之间的绝对差，记作第二像素差值；然后将所有第二像素差值中值最小的第二像素差值对应的像素点记作投影区域的边界点。
56.在一具体的实施例中，预设像素值ga＝(g
pn
g
pn-1
)/2，评价函数可以为：f(pi)＝|g
pi-ga|，对于像素值为g
pi
的点pi(1≤i≤h)，确定评价函数取得最小值时对应的像素点，将该像素点判定为落在投影区域的边界上，如图6所示，c为投影区域的边界。
57.按照上述方式，通过点p做m条射线，可获得投影区域边界上的m个边界点，记作{pm}，如图7所示。
58.步骤47：计算每三个相邻的投影区域的边界点形成的角度，以对所有投影区域的边界点进行分类，将每个投影区域的边界点分为近角点或普通点。
59.普通点与投影区域中相邻的两个边界点形成的夹角为第二预设角度，近角点与投影区域中相邻的两个边界点形成的夹角小于第二预设角度；具体地，该预设角度为180
°
，对于获取到的m个边界点进行筛选，如图7所示，将点p
m1
～p
m6
这6个边界点分为两类，点p
m3
与点p
m4
为近角点，点p
m1
、点p
m2
、点p
m5
以及点p
m6
为普通点；普通点的特征为：普通点与相邻边界点所成夹角为180
°
，如图8中∠p
m1
p
m2
p
m3
；近角点的特征为：近角点与相邻边界点所成夹角远小于180
°
，如图8中∠p
m2
p
m3
p
m4
；遍历{pm}中的所有边界点，可在图8中的四边形上找到8个近角点：p
a1-p
a2
、p
b1-p
b2
、p
c1-p
c2
以及p
d1-p
d2
，如图9所示。
60.步骤48：将投影区域中相邻的两个近角点连接，得到四条直线；计算四条直线的交点，将四条直线的交点作为投影区域的角点。
61.对于获取到的投影区域的8个近角点来说，将相邻的两个近角点连线，可得到4条直线，对这4条直线求交点，可以得到投影区域的角点a-d，如图9所示。
62.步骤49：基于投影屏幕的位置与投影区域的位置，调整投影机的位置，以使得投影机投影出来的投影区域的形状与投影屏幕的形状匹配。
63.识别屏幕区域的位置所采用的方法与识别投影区域的位置所采用的方法相同，可按照上述的步骤对屏幕区域进行处理，从而得到屏幕区域的角点，将屏幕区域的角点坐标作为投影屏幕的位置。
64.可以理解地，可同时进行投影屏幕的角点识别与投影区域的角点识别，但为了区分检测出的角点是属于投影屏幕还是属于投影区域，可根据屏幕区域与投影区域的像素分布来进行判别；具体地，在从射线起点开始的预设方向上，待处理图像由白色变为黑色，像素值在投影区域对应的区域内为较大的灰度值，在继续沿着预设方向前进，进入屏幕区域所在的区域，其像素值为较小的灰度值，即对于投影区域来说，在预设方向上边界附近像素值由大变小，对于屏幕区域来说，在预设方向上边界附近像素值由小变大，因而可判断在预设方向上相邻的两个像素点中距离射线起点较近的像素点的像素值是否大于另一个像素点的像素值；若相邻的两个像素点中距离射线起点较近的像素点的像素值大于另一个像素点的像素值，则过渡区为投影区域对应的过渡区，该过渡区内的像素点为投影区域的边界
点；若相邻的两个像素点中距离射线起点较近的像素点的像素值小于另一个像素点的像素值，则过渡区为屏幕区域对应的过渡区，该过渡区内的像素点为投影屏幕的边界点。
65.可以理解地，由于同样大小的物体在拍摄位置不同时在图像上的大小不同，可采用透视矫正来修正拍摄位置与角度导致的失真现象，得到投影屏幕的位置与投影区域的位置。
66.本实施例提出了一种射线描点的方法，只需获得包含有投影屏幕与投影区域的图像，根据像素值可定位投影屏幕与投影区域的边线，通过求解边线的交点，得到多边形各个顶点坐标，根据顶点坐标可求出多边形各边的尺寸与各个角的角度，从而得到拍照者视角下的透视图像，再利用透视矫正算法得到真实的投影屏幕的位置与投影区域的位置；在每条射线上可搜索到一个边界点，多边形的每个边只需2个可靠的边界点便可确定该边所在的直线，鲁棒性高；相较于人工测量与手动定位方式，位置识别准确度更高；在投影屏幕的宽度为2240mm时，大小为1920*1080的图片每个像素代表的真实距离不到1.2mm，精度较高；只需拍照即可，对拍摄得到的图像可全自动处理，操作简便；且计算步骤少，运行速度快；另外，由于射线起点位于多边形内部，投影屏幕外部的其它物体不会对识别过程造成干扰，因而抗干扰性强。
67.请参阅图10，图10是本技术提供的投影位置识别装置一实施例的结构示意图，投影位置识别装置100包括互相连接的存储器101和处理器102，存储器101用于存储计算机程序，计算机程序在被处理器102执行时，用于实现上述实施例中的识别投影位置的方法。
68.本实施例提出了一种投影位置识别装置100，对于利用摄像头捕捉到的画面，可自动识别出画面内投影屏幕的四条边与投影区域的四条边的准确尺寸，具有操作方便、测量准确、精度高以及速度快等优势，方便投影机位置调节设备快速完成投影画面与投影屏幕的适配。
69.请参阅图11，图11是本技术提供的投影机位置调节系统一实施例的结构示意图，投影机位置调节系统110包括投影位置识别装置111，投影位置识别装置111为上述实施例中的投影位置识别装置。
70.请参阅图12，图12是本技术提供的计算机可读存储介质一实施例的结构示意图，计算机可读存储介质120用于存储计算机程序121，计算机程序121在被处理器执行时，用于实现上述实施例中的识别投影位置的方法。
71.计算机可读存储介质120可以是服务端、u盘、移动硬盘、只读存储器(rom，read-only memory)、随机存取存储器(ram，random access memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
72.在本技术所提供的几个实施方式中，应该理解到，所揭露的方法以及设备，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的设备实施方式仅仅是示意性的，例如，模块或单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。
73.作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施方式方案的目的。
74.另外，在本技术各个实施方式中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。
75.以上仅为本技术的实施例，并非因此限制本技术的专利范围，凡是利用本技术说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本技术的专利保护范围内。