一种基于手机拍照实现投影仪自动对焦的处理方法及系统与流程

1.本发明涉及投影设备的自动对焦技术领域，特别涉及一种基于手机拍照实现投影仪自动对焦的处理方法及系统。


背景技术：

2.随着电子产品地智能化发展，人们对投影仪产品的功能要求也在不断提高，目前自动对焦技术逐步应用在高端投影仪上，具备该功能的投影产品在硬件端需要具备摄像头和tof部件或红外装置等模块，结合相应的图像处理算法最终实现自动对焦功能。目前该类投影仪产品售价较为昂贵，极大地提高了该功能的使用门槛，考虑到成本和售价问题，市场上的大部分投影仪并不能实现自动对焦功能。
3.在实际应用过程中，由于各厂家技术的不同导致自动对焦效果出现不同程度的偏差，往往使用自动对焦功能后，投射出来的画面并不清晰，表现为自动对焦的效果与实际观感存在明显偏差。
4.由于自动对焦功能普遍应用在高端投影产品上，市场份额巨大的中低端产品却无法使用，因为大部分中低端投影仪不具备摄像头和tof以及红外等硬件模块，无法实现自动对焦功能，太高的价格和使用门槛导致大部分人无法体验该功能带来的便捷。
5.因此，有必要提出一种新的技术方案，以解决上述技术问题。


技术实现要素：

6.为了解决上述的问题，本发明的主要目的在于提供一种基于手机拍照实现投影仪自动对焦的处理方法及系统，实现自动对焦，效果精确可控。
7.为了实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：
8.本发明提供一种基于手机拍照实现投影仪自动对焦的处理方法，方法包括：启动自动对焦步骤，投射预设画面，手机拍摄所述画面；执行粗调调焦步骤，应用程序读取当前粗调焦段编码，以及分析对比该焦段两个端点的平均梯度值大小，判断粗调调焦方向，执行粗调焦，直至当前焦段平均梯度值小于上一个焦段平均梯度值，停止粗调焦；执行微调调焦步骤，微调调焦对比分析焦段内清晰度值最高的调焦位置，马达驱动模块控制镜头至所述调焦位置，显示调焦后的画面；所述微调调焦完成后进行交互确认实际对焦效果，如果确认效果达标，结束自动调焦；如果所述效果未达标，显示参数修改页面进行下一轮自动调焦处理，直至调焦效果达标后终止。
9.进一步的，基于手机拍照实现投影仪自动对焦的处理方法，所述应用程序安装在所述手机，用于连接所述手机与所述投影机，所述投影机连接网络。
10.进一步的，基于手机拍照实现投影仪自动对焦的处理方法，在启动所述自动对焦步骤之前，还包括：预先将所述粗调焦段均匀分为n个焦段，将所述微调焦段均匀分为r个焦段，n和r为大于1的正整数；其中，所述微调调焦和所述粗调调焦的步长根据实际情况进行修改，所述微调步长小于所述粗调步长。
11.进一步的，基于手机拍照实现投影仪自动对焦的处理方法，所述预设画面为预设的清晰度检测图像；其中，启动所述自动对焦步骤，投射所述预设画面，所述手机拍摄该画面具体为：启动所述自动对焦步骤后，所述投影仪投射出所述预设的清晰度检测图像，同时控制所述手机摄像头对所述预设清晰度检测图像进行完整拍摄，所述应用程序获取所述图像后计算所述图像的平均梯度值并读取当前的调焦位置。
12.进一步的，基于手机拍照实现投影仪自动对焦的处理方法，应用程序读取当前粗调焦段编码具体为：所述应用程序根据所述当前调焦位置判断得出所述粗调焦段编码，控制所述马达驱动模块调整所述调焦镜头至该焦段的两端焦点处，并控制所述摄像头分别拍摄两个焦点对应的画面。
13.进一步的，基于手机拍照实现投影仪自动对焦的处理方法，分析对比该焦段两个端点的平均梯度值大小，判断粗调调焦方向具体为：所述应用程序对比两个焦点的平均梯度值，通过判断两个焦点画面的平均梯度值大小来确认调焦方向，所述调焦镜头从当前调焦位置向平均梯度值更高的端点进行调焦的方向为正向调焦方向，反之则为反向调焦方向；如果当前焦段的两个焦点对应画面平均梯度值相等，则在当前粗调焦段内进行微调调焦。
14.进一步的，基于手机拍照实现投影仪自动对焦的处理方法，执行粗调焦，直至当前焦段平均梯度值小于上一个焦段平均梯度值，停止粗调焦具体为：按照得出的所述调焦方向调整所述镜头至下一个焦段，拍摄对应的图像，计算该图像的平均梯度值，如果平均梯度值大于前一个焦段的平均梯度值则沿同方向调至下一个焦段继续调焦，直到出现该焦段图像的平均梯度值小于上一个焦段图像的平均梯度值则停止粗调调焦，同时记录当前的焦段编码和调焦位置。
15.进一步的，基于手机拍照实现投影仪自动对焦的处理方法，在执行微调调焦步骤前，方法还包括：在所述粗调焦段i～i 1两个焦段内进行所述微调调焦，i为大于1的正整数。
16.进一步的，基于手机拍照实现投影仪自动对焦的处理方法，执行所述微调调焦步骤之前，方法还包括：分别调整所述镜头至所述微调焦段内的各个焦点位置并拍摄相应的图像，对比分析出各个所述焦点位置的平均梯度值，梯度值最高的所述微调焦点位置即为清晰度值最高的焦点位置；所述马达驱动模块控制所述镜头至所述调焦位置具体为：所述应用程序发送指令给所述马达驱动模块，所述马达驱动模块旋转调整所述镜头至所述调焦位置，结束自动对焦。
17.本发明提供一种基于手机拍照实现投影仪自动对焦的处理系统，系统包括：投影仪，具有马达驱动模块和调焦镜头，所述投影仪用于投射画面，其中，所述马达驱动模块与所述调焦镜头控制连接；手机，具有应用程序和摄像头，用于发送调焦指令，其中，所述应用程序和所述摄像头双向连接；所述应用程序，用于控制所述手机摄像头拍摄实际投射图像，进行图像对比分析得出图像清晰度值，选择出图像清晰度值最高的调焦位置，发送所述调焦指令给所述马达驱动模块，其中，所述马达驱动模块控制所述调焦镜头转动至所述调焦位置，实现自动对焦；所述应用程序，还用于根据所述调焦镜头的调焦范围分为粗调步长和微调步长两种焦段设置，先进行粗调调焦选出粗调焦段位置，然后在该焦段内进行微调调焦，所述微调步长小于所述粗调步长，通过所述微调调焦逐步选择清晰度值最高的微调焦
点位置。
18.采用上述技术方案，本发明具有如下有益效果：
19.与现有技术相比，本发明的基于手机拍照实现投影仪自动对焦的处理方法及系统，能够在缺乏摄像头以及红外等模块的投影仪产品下使用，包括一些低端投影仪上使用，能极大程度降低投影仪的成本，同时做到交互式对焦，效果精确可控，能获得更好的图像显示效果。
20.本发明提供的一种基于手机拍照方案来实现投影仪的自动对焦处理方法及系统，能克服投影仪硬件设计的缺陷，通过应用程序控制手机摄像头拍摄实际画面，在应用程序端进行图像对比分析得出清晰度值，从而选择清晰度值最高的调焦位置，驱动马达模块转动镜头至该位置，实现自动对焦。
21.图像对比分析可以根据梯度函数或其他算法判断清晰度，梯度函数计算平均梯度值越高，画面越清晰。
22.清晰度检测可以通过计算图像的平均梯度值大小来判断，平均梯度值越大清晰度越高，应用程序端对比分析出平均梯度值最高的图像以及相应的调焦位置，然后发送相应指令驱动马达模块来控制镜头转动至目标位置，从而完成自动调焦；
23.该方案根据投影机镜头的调焦范围分为粗调步长和微调步长两种焦段设置，先进行粗调调焦选出粗调焦段位置，然后在该焦段内进行微调调焦，微调步长需小于粗调步长，通过微调调焦逐步选择清晰度值最高的微调焦点位置，进一步达到精准调焦效果。例如粗调焦段数量为n，则是将镜头调焦区间平均分为n段，每个焦段端点对应的焦点位置即为f(0)～f(n)的值(焦段数量n可根据实际情况进行调整)。
24.自动调焦完成后应用程序会提示效果是否合格选项，进一步人工交互确认调焦效果，实现更加精准的对焦效果。
附图说明
25.图1为本发明的自动对焦的系统的结构示意图。
26.图2为本发明的自动对焦的方法的流程示意图。
具体实施方式
27.为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，下面结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的结构图及具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
28.本发明适用于投影仪产品基于手机拍摄图像进行自动对焦处理，包括但不限于硬件端不具备摄像头的投影仪。该发明设计通过手机端的应用程序控制摄像头拍照并在应用程序端进行图像对比分析，应用程序端发送指令来控制马达驱动模块，进而驱动马达来控制镜头转动进行调焦，同时每一轮调焦结束后会在应用程序端进行交互式效果确认，最终实现精准对焦的理想方案。该设计方法可以广泛应用在便携式，家用型等各种投影仪产品中，同时没有太高的硬件要求以及使用场所限制。
29.本发明设计了一种基于手机拍摄图像来实现投影仪的自动对焦处理方法。手机端作为图像信号发送端，能拍摄到完整且清晰的投射图像；应用程序是整个系统的控制和计
算中枢，能够接收图像进行分析对比处理，同时可以发送指令控制投影仪进行自动对焦处理；投影仪端可以连接网络，具备可调焦镜头模块，与手机通过应用程序连接保持通信，接收指令。
30.应用程序可以读取马达驱动模块的调焦位置同时可以下发指令至马达驱动模块的芯片，进而驱动马达转动投影调焦镜头进行调焦，微调调焦完成后会有弹框进行交互确认实际对焦效果，如果主观确认效果达标后在应用程序端进行确认，结束自动调焦，如果效果未达标，会显示参数修改页面进行下一轮自动调焦处理，直至调焦效果达标后终止。
31.实施例1
32.基于手机拍照实现投影仪自动对焦的处理方法的具体步骤如下：
33.1.应用程序安装至手机端，将手机与投影机进行连接，保持投影机连接网络，调整手机至良好拍摄状态；
34.2.应用程序端启动自动对焦功能后，投影仪会投射出预设的清晰度检测图像，同时控制手机摄像头对预设画面进行完整拍摄，应用程序获取图像后计算图像的平均梯度值并读取当前的调焦位置；
35.3.应用程序根据当前调焦位置判断得出粗调焦段编码，控制马达驱动模块调整镜头至该焦段的两端焦点处，并控制摄像头分别拍摄两个焦点对应的投射画面；
36.4.应用程序端对比两个焦点的图像平均梯度值，通过判断两张图片的平均梯度值大小来确认调焦方向，即为镜头从当前调焦位置向平均梯度值更高的端点进行调焦的方向为正向调焦方向，反之则为反方向调焦；如果当前焦段的两个焦点对应图像平均梯度值相等，则在当前粗调焦段内进行微调调焦，执行步骤7；
37.5.按照步骤4得出的调焦方向调整镜头至下一个焦段，拍摄对应投射图像，计算平均梯度值，如果平均梯度值大于前一个焦段的平均梯度值则沿同方向调至下一个焦段继续调焦，直到出现该焦段图像的平均梯度值小于上一个焦段图像的平均梯度值则停止粗调步长调焦，同时记录当前的焦段编码和调焦位置；
38.6.步骤5对比分析得出粗调焦段i 1的平均梯度值小于前一焦段i的平均梯度值，停止粗调调焦，即在粗调焦段i～i 1两个焦段内进行微调步长调焦，执行步骤7；
39.7.同理，微调调焦的步长可以根据实际情况进行修改，步长必须小于粗调步长，例如微调焦段均匀分为r个焦段，则分别调整投影镜头至0～r各个焦点位置并拍摄相应的图片，最终对比分析出各个焦点的平均梯度值，平均梯度值最高的微调焦点位置，即为自动对焦位置，应用程序发送指令驱动马达旋转调整镜头至该位置，结束自动对焦；
40.8.自动对焦完成后，应用程序会显示对焦效果是否清晰选项，如果选择是，则退出自动对焦功能，如果选择否，则显示修改微调步长页面或微调焦段页面，例如：可手动增加调焦端点，从而缩小了微调步长，提高了精确度，继续执行步骤7，直到清晰度符合人眼主观判断效果则结束自动对焦。
41.实施例2
42.一种基于手机拍照实现投影仪自动对焦的处理方法，方法包括：启动自动对焦步骤，投射预设画面，手机拍摄所述画面；执行粗调调焦步骤，应用程序读取当前粗调焦段编码，以及分析对比该焦段两个端点的平均梯度值大小，判断粗调调焦方向，执行粗调焦，直至当前焦段平均梯度值小于上一个焦段平均梯度值，停止粗调焦；执行微调调焦步骤，微调
调焦对比分析焦段内清晰度值最高的调焦位置，马达驱动模块控制镜头至所述调焦位置，显示调焦后的画面；所述微调调焦完成后进行交互确认实际对焦效果，如果主观确认所述效果达标后在所述应用程序进行确认，结束自动调焦；如果所述效果未达标，会显示参数修改页面进行下一轮自动调焦处理，直至调焦效果达标后终止。
43.进一步的，基于手机拍照实现投影仪自动对焦的处理方法，应用程序安装在手机端，用于连接手机与投影机，投影机连接网络。
44.进一步的，基于手机拍照实现投影仪自动对焦的处理方法，在启动自动对焦步骤之前，方法还包括：预先将所述粗调焦段均匀分为n个焦段，将微调焦段均匀分为r个焦段，n和r为大于1的正整数；微调调焦和粗调调焦的步长根据实际情况进行修改，微调步长小于粗调步长。
45.进一步的，基于手机拍照实现投影仪自动对焦的处理方法，预设画面为预设的清晰度检测图像；其中，启动自动对焦步骤，投射预设画面，手机拍摄该画面具体为：启动自动对焦步骤后，投影仪会投射出预设的清晰度检测图像，同时控制手机摄像头对预设清晰度检测图像进行完整拍摄，应用程序获取所述图像后计算图像的平均梯度值并读取当前的调焦位置。
46.进一步的，基于手机拍照实现投影仪自动对焦的处理方法，应用程序读取当前粗调焦段编码具体为：应用程序根据当前调焦位置判断得出粗调焦段编码，控制马达驱动模块调整所述调焦镜头至该焦段的两端焦点处，并控制摄像头分别拍摄两个焦点对应的画面。
47.进一步的，基于手机拍照实现投影仪自动对焦的处理方法，分析对比该焦段两个端点的平均梯度值大小，判断粗调调焦方向具体为：应用程序对比两个焦点的平均梯度值，通过判断两个焦点画面的平均梯度值大小来确认调焦方向，调焦镜头从当前调焦位置向平均梯度值更高的端点进行调焦的方向为正向调焦方向，反之则为反向调焦方向；如果当前焦段的两个焦点对应画面平均梯度值相等，则在当前粗调焦段内进行微调调焦。
48.进一步的，基于手机拍照实现投影仪自动对焦的处理方法，执行粗调焦，直至当前焦段平均梯度值小于上一个焦段平均梯度值，停止粗调焦具体为：按照得出的调焦方向调整所述镜头至下一个焦段，拍摄对应的图像，计算该图像的平均梯度值，如果平均梯度值大于前一个焦段的平均梯度值则沿同方向调至下一个焦段继续调焦，直到出现该焦段图像的平均梯度值小于上一个焦段图像的平均梯度值则停止粗调调焦，同时记录当前的焦段编码和调焦位置。
49.进一步的，基于手机拍照实现投影仪自动对焦的处理方法，在执行微调调焦步骤前，方法还包括：在粗调焦段i～i 1两个焦段内进行微调调焦，i为大于1的正整数。
50.进一步的，基于手机拍照实现投影仪自动对焦的处理方法，执行微调调焦步骤之前，方法还包括：分别调整所述镜头至微调焦段内的各个焦点位置并拍摄相应的图像，对比分析出各个焦点位置的平均梯度值，梯度值最高的所述微调焦点位置即为清晰度值最高的焦点位置；马达驱动模块控制所述镜头至调焦位置具体为：应用程序发送指令给马达驱动模块，马达驱动模块旋转调整所述镜头至所述调焦位置，结束自动对焦。
51.进一步的，基于手机拍照实现投影仪自动对焦的处理方法，微调调焦完成后进行交互确认实际对焦效果，如果主观确认效果达标后在应用程序端进行确认，结束自动调焦；
如果效果未达标，会显示所述参数修改页面进行下一轮自动调焦处理，直至调焦效果达标后终止，具体为：自动对焦完成后，应用程序会显示对焦效果是否清晰选项，如果选择是，则退出自动对焦步骤，如果选择否，则显示修改微调步长页面或修改微调焦段页面，继续执行微调调焦步骤，直到清晰度符合人眼主观判断效果，结束自动对焦。
52.实施例3
53.一种基于手机拍照实现投影仪自动对焦的处理系统，系统包括：投影仪，具有马达驱动模块和调焦镜头，投影仪用于投射画面，其中，马达驱动模块与调焦镜头控制连接；手机，具有应用程序和摄像头，用于发送调焦指令，其中，应用程序和摄像头双向连接。
54.进一步的，基于手机拍照实现投影仪自动对焦的处理系统，应用程序，控制手机摄像头拍摄实际投射图像，应用程序进行图像对比分析得出图像清晰度值，选择出图像清晰度值最高的调焦位置，应用程序发送所述调焦指令给马达驱动模块，马达驱动模块控制调焦镜头转动至所述调焦位置，实现自动对焦。
55.进一步的，基于手机拍照实现投影仪自动对焦的处理系统，应用程序，基于梯度函数来计算图像的平均梯度值大小，以此得出所述图像清晰度值。
56.进一步的，基于手机拍照实现投影仪自动对焦的处理系统，应用程序，根据调焦镜头的调焦范围分为粗调步长和微调步长两种焦段设置，先进行粗调调焦选出粗调焦段位置，然后在该焦段内进行微调调焦，微调步长小于粗调步长，通过微调调焦逐步选择清晰度值最高的微调焦点位置。
57.进一步的，基于手机拍照实现投影仪自动对焦的处理系统，应用程序，在自动调焦完成后展示出图像显示效果是否合格的选项，由人工交互确认调焦效果是否合格。
58.进一步的，基于手机拍照实现投影仪自动对焦的处理系统，手机是图像信号发送端，用于拍摄完整且清晰的投射图像并发送给应用程序端对比分析。
59.进一步的，基于手机拍照实现投影仪自动对焦的处理系统，应用程序是整个系统的控制和计算中枢，用于接收图像并进行分析对比处理，同时发送相应指令控制投影仪进行自动对焦处理。
60.进一步的，基于手机拍照实现投影仪自动对焦的处理系统，投影仪连接网络，与手机通过应用程序进行通信连接，接收指令。
61.进一步的，基于手机拍照实现投影仪自动对焦的处理系统，应用程序，读取马达驱动模块的调焦位置，并下发相应指令至马达驱动模块的芯片，马达驱动模块转动调焦镜头进行调焦。
62.进一步的，基于手机拍照实现投影仪自动对焦的处理系统，应用程序，在微调调焦完成后显示弹框进行交互确认实际对焦效果，如果主观确认效果达标后在应用程序端进行确认，结束自动调焦，如果效果未达标，会显示参数修改页面进行下一轮自动调焦处理，直至调焦效果达标后终止。
63.以上所述实施例仅表达了本发明的实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。