投影仪的六向梯形矫正方法、系统及存储介质与流程

1.本技术属于图形图像处理领域，特别涉及一种投影仪的六向梯形矫正方法、系统及存储介质。


背景技术：

2.投影仪作为一种可以将图像或者视频投射到幕布上的设备，如今被广泛应用于家庭、办公室、学校、各类娱乐场所等，由此也推动了国内投影仪市场的快速发展。与此同时，在技术层面的不断创新，才是提高产品竞争力的关键。
3.梯形校正作为投影仪使用较多的辅助功能，可以实现在不同场景下，当把投影仪随意移动放置时，画面仍然可以快速呈现方正效果，带来良好的视觉体验。手动梯形校正是目前市面上应用较多的，需要用户手动遥控器进行一步步调节设置，过程相对复杂。随着投影仪技术的不断进步，梯形校正功能逐渐趋于全自动智能模式，采用切割补偿对梯形图像进行几何变换,并产生反向补偿图像,使得图像呈现出规整的矩形。但是该中方式计算量大，对硬件要求较高，而且不能够随着设备的移动随时更改，难以在移动设备上使用。
4.因此，需要一种新型的投影仪梯形矫正方法，能够解决上述问题。


技术实现要素：

5.为了解决所述现有技术的不足，本技术提供了一种投影仪的六向梯形矫正方法，通过计算角点的偏移量，对投影画面进行调整，适用各个芯片接口，更快的普及各种芯片的功能支持；而且本方法能够降低计算量，无需对摄像头的畸变进行标定，能够随设备的移动而随时进行画面的调整。
6.本技术所要达到的技术效果通过以下方案实现：
7.根据本发明的第一方面，提供了一种投影仪的六向梯形矫正方法，包括如下步骤：
8.步骤1：获取投影设备的当前欧拉角，当前欧拉角包括当前偏转角、当前俯仰角和当前自传角；
9.步骤2：根据所述当前欧拉角计算投影设备的偏移量，所述偏移量包括偏转角偏移量、俯仰角偏移量以及自转角偏移量；
10.步骤3：根据所述偏移量计算投影画面中四个角的调整距离；
11.步骤4：根据所述调整距离调整投影画面的四个角，刷新画面完成整个六向梯形矫正。
12.优选地，在步骤1中，当前欧拉角的计算方法包括如下步骤：
13.记录投影设备在水平方向且垂直于墙面时陀螺仪的角度，并转换为初始欧拉角；
14.获取实时移动过程中陀螺仪的旋转角度，并转换为实际欧拉角；
15.所述初始欧拉角以及所述实际欧拉角的差值，即为当前欧拉角。
16.优选地，所述当前偏转角的计算方式为：
17.将投影设备在水平方向且垂直于墙面布置，记录该投影画面各个顶点的初始坐
标；
18.获取实时移动后投影画面的各个顶点的当前坐标；
19.根据所述初始坐标以及所述当前坐标，计算得出所述当前偏转角。
20.优选地，根据所述初始坐标以及所述当前坐标，计算得出所述当前偏转角的具体方式为：
21.根据初始坐标和当前坐标的值，计算投影画面的各条边移动后的角度差α；
22.按照非线性方程y＝ax2 bx c，可以求出a，b，c参数值；
23.然后通过公式：aα2 bα c可以得到当前偏转角。
24.优选地，在步骤2中，偏转角偏移量以及俯仰角偏移量的计算方式为：
25.根据投影设备的投射比计算左右投射角和上下投射角；
26.根据当前偏转角、当前俯仰角、左右投射角和上下投射角分别计算投影画面四条边的长度以及画面的高度；
27.根据四条边的长度以及画面的高度计算得出偏转角偏移量以及俯仰角偏移量。
28.优选地，在步骤2中，自转角偏移量的计算过方式为：
29.以投影画面的中心建立直角坐标系，记录四个角点的原始坐标；
30.根据当前自传角，更新四个角点的最终坐标；
31.根据所述最终坐标计算自传角偏移量。
32.优选地，在步骤3中，根据偏转角偏移量、俯仰角偏移量以及自转角偏移量，以四个角点的原始坐标为基础，计算调整距离，在二维平面中根据每个角点的调整距离做坐标平移，得到四个角点的最终坐标。
33.优选地，调用keystone接口，将四个角点设置为最终坐标并刷新界面，即可完成整个六向梯形矫正。
34.根据本发明的第二方面，提供了一种投影仪的六向梯形矫正系统，包括：
35.获取模块，用于获取投影设备的当前欧拉角，当前欧拉角包括当前偏转角、当前俯仰角和当前自传角；
36.处理模块，用于根据所述当前欧拉角计算投影设备的偏移量，所述偏移量包括偏转角偏移量、俯仰角偏移量以及自转角偏移量；
37.调整模块，用于根据所述偏移量计算投影画面中四个角的调整距离；
38.刷新模块，用于根据所述调整距离调整投影画面的四个角后，刷新画面完成整个六向梯形矫正。
39.根据本发明的第三方面，提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质中存储有计算机程序，所述计算机程序被执行时实现上述任一项所述的投影仪的六向梯形矫正方法。
40.本发明的有益效果在于：使用本发明的投影仪的六向梯形矫正方法，与传统的手动梯形画面矫正相比，本方法能够自动进行六向梯形矫正，不受空间和位置的限制，使投影设备能够随意位置摆放使用，画面能够快速调整，调整更加简单快捷；
41.本方法能够降低计算量，无需对摄像头的畸变进行标定，能够随设备的移动而随时进行画面的调整；
42.通过计算角点的偏移量，对投影画面进行调整，相较于传统梯形矫正进行设置特
定坐标进行计算，本方案通过计算各个角的偏移量，不局限特定坐标的方式，适用各个芯片接口，更快的普及各种芯片的功能支持。
附图说明
43.为了更清楚地说明本技术实施例或现有的技术方案，下面将对实施例或现有技术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中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
44.图1为本技术一实施例中一种投影仪的六向梯形矫正方法的流程图；
45.图2为本技术一实施例中俯仰角偏移量的计算示意图；
46.图3为本技术一实施例中另一俯仰角偏移量的计算示意图；
47.图4为本技术一实施例中偏转角偏移量的计算示意图；
48.图5为本技术一实施例中自转角偏移量的计算示意图；
49.图6为本技术一实施例中一种投影仪的六向梯形矫正系统的结构框图。
具体实施方式
50.为使本技术的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合具体实施例及相应的附图对本技术的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例。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。
51.下面结合附图，详细说明本技术的各种非限制性实施方式。
52.如图1所示，本技术一实施例中的投影仪的六向梯形矫正方法，包括如下步骤：
53.s110：获取投影设备的当前欧拉角，当前欧拉角包括当前偏转角、当前俯仰角和当前自传角；
54.在该步骤中，当前欧拉角的计算方法包括如下步骤：
55.s111：记录投影设备在水平方向且垂直于墙面时陀螺仪的角度，并转换为初始欧拉角；
56.s112：获取实时移动过程中陀螺仪的旋转角度，并转换为实际欧拉角；
57.s113：所述初始欧拉角以及所述实际欧拉角的差值，即为当前欧拉角。
58.其中，当前偏转角、当前俯仰角和当前自传角需要分别进行计算，并单独进行存储
59.在本技术另一实施例中，所述当前偏转角的计算方式为：
60.s111’：将投影设备在水平方向且垂直于墙面布置，记录该投影画面各个顶点的初始坐标；
61.s112’：获取实时移动后投影画面的各个顶点的当前坐标；
62.s113’：根据初始坐标和当前坐标的值，计算投影画面的各条边移动后的角度差α；
63.s114’：按照非线性方程y＝ax2 bx c，可以求出a，b，c参数值；
64.s115’：然后通过公式：aα2 bα c计算得到当前偏转角。
65.本方法中，因为在电子产品出厂的时候，光机和摄像头的位置已经固定，通过该步骤获取光机投射的画面在摄像头画面的的4个点的位置，从而能够计算出摄像头相对于光
机的物理位置，无需对摄像头的畸变进行标定，大大降低了计算量。
66.s120：根据所述当前欧拉角计算投影设备的偏移量，所述偏移量包括偏转角偏移量、俯仰角偏移量以及自转角偏移量；
67.在该步骤中，偏转角偏移量以及俯仰角偏移量的计算方式为：
68.s121：根据投影设备的投射比计算左右投射角和上下投射角；
69.s122：根据当前偏转角、当前俯仰角、左右投射角和上下投射角分别计算投影画面四条边的长度以及画面的高度；
70.s123：根据四条边的长度以及画面的高度计算得出偏转角偏移量以及俯仰角偏移量。
71.自转角偏移量的计算过方式为：
72.s124：以投影画面的中心建立直角坐标系，记录四个角点的原始坐标；
73.s125：根据当前自传角，更新四个角点的最终坐标；
74.s126：根据所述最终坐标计算自传角偏移量。
75.s130：根据所述偏移量计算投影画面中四个角的调整距离；
76.在该步骤中，根据偏转角偏移量、俯仰角偏移量以及自转角偏移量，以四个角点的原始坐标为基础，计算调整距离，在二维平面中根据每个角点的调整距离做坐标平移，得到四个角点的最终坐标。
77.s140：根据所述调整距离调整投影画面的四个角，刷新画面完成整个六向梯形矫正。
78.最后，调用keystone接口，将四个角点设置为最终坐标并刷新界面，即可完成整个六向梯形矫正。
79.在本发明一个具体的实施例中，
80.步骤1：计算当前偏转角finalyaw、当前俯仰角finalpitch和当前自传角finalroll的具体方式为：
81.设置四元数q＝(q0,q1,q2,q3)，将投影仪水平垂直于墙面，通过陀螺仪四元数变换成初始欧拉角，包括初始偏转角baseyaw、初始俯仰角basepitch以及初始自转角baseroll，其中：
82.当前俯仰角finalpitch的计算方式为：
83.basepitch＝asin(-2*(q1*q3 2*q0*q2)*57.3；
84.投影仪在实时移动过程中，通过陀螺仪四元数变换成实际俯仰角realpitch；
85.实际欧拉角计算公式：realpitch＝asin(-2*(q1*q3 2*q0*q2)*57.3；
86.通过公式：basepitch-realpitch可以得到finalpitch。
87.当前自传角finalroll的计算方式为：
88.baseroll＝atan(2*(q1*q2 2*q0*q3),q0 q1-q2-q3)*57.3；
89.投影仪在实时移动过程中，通过陀螺仪四元数变换成实际自传角realroll；
90.实际自转角计算公式：realroll＝atan(2*(q1*q2 2*q0*q3),q0 q1-q2-q3)*57.3；
91.通过公式：baseroll-realroll可以得到finalroll。
92.当前偏转角finalyaw计算方式为：
93.baseyaw＝atan(2*(q1*q2 2*q0*q3),q0 q1-q2-q3)*57.3；
94.投影仪在实时移动后，通过陀螺仪四元数变换成实际偏转角realyaw；
95.实际偏转角计算公式：realyaw＝atan(2*(q1*q2 2*q0*q3),q0 q1-q2-q3)*57.3；
96.通过公式：baseyaw-realyaw可以得到finalyaw。
97.其中，当前偏转角finalyaw的另一个计算方式为：
98.将投影仪水平垂直于墙面，通过摄像头获取投影仪画面上的特殊图片的位置点,并记录第一个坐标系中的面abcd四个顶点的坐标。
99.投影仪在实时移动后，再一次获取第二坐标系中面a1b1c1d1四个顶点的坐标
100.计算ab与a1b1的夹角∠α的值。
101.在重复上述操作可以得到多组finalyaw和∠α的数据。
102.按照非线性方程是y＝ax2 bx c，可以求出a，b，c参数值。
103.通过公式：aα2 bα c可以得到finalyaw。
104.其中x为线段的夹角、y为实际角度。
105.步骤2：根据finalpitch，finalyaw，finalroll分别计算偏移量的具体方式为：
106.根据光机的投射比可以计算出左右投射角α和上下投射角γ，具体计算方式为：
107.公式：gh＝math.sqrt((bd/2)
2-(ad/2)2)；
108.公式：ge＝math.sqrt((bd/2)
2-(ab/2)2)；
109.∠α＝math.atan(gh/og)；
110.∠γ＝math.atan(ge/og)；
111.如图2和图3所示，俯仰角偏移量的计算方式为：
112.计算finalpitch角度后界面的a1b1，c1d1，pq长度；
113.勾股定律计算出oe＝math.sqrt(ge*ge og*og)；
114.余弦定律oq＝og/cos(γ finalpitch)；
115.等比例公式c1d1＝(ab*oq)/oe；
116.余弦定律op＝og/cos(γ-finalpitch)；
117.等比例a1b1＝(op*ab)/oe；
118.pq＝og*(tan(γ-finalpitch) tan(γ finalpitch))；
119.finalpitch在大于0度的时：
120.按照公式：prtx＝pltx＝(c1d1-a1b1)/2；
121.prty＝plty＝(pq-(a1b1*9)/16)；
122.即plbx＝plby＝prbx＝prby＝0；
123.finalpitch在小于0度的时候，重复以上操作即可得到对应的俯仰角偏移量；
124.如图4所示，偏转角偏移量的计算方式为：
125.重复俯仰角偏移量的步骤计算出转动后的长度a1d1，b1c1；
126.当finalyaw大于0度时：
127.按照公式yrtx＝yrbx＝(mn-(a1d1*16)/9)；
128.yrty＝yrby＝(b1c1-a1d1)/2；
129.即ylbx＝ylby＝yltx＝ylty＝0；
130.当finalyaw小于0度时，重复以上操作可以得到对应的偏转角偏移量；
131.如图5所示，自转角偏移量的计算方式为：
132.以投影画面矩形的中心原点建立直角坐标系
133.坐标可以表示为a(-4.5d，8d)，b(4.5d，8d)，c(4.5d，-8d)，d(-4.5d，-8d)，其中d是按照原始分辨率来规定。
134.根据平面旋转矩阵公式：
[0135][0136]
上述四点绕原点逆时针方向旋转角度θ，更新点坐标
[0137]
a1(-4.5d
×
cosθ-8d
×
sinθ，-4.5d
×
sinθ 8d
×
cosθ)；
[0138]
b1(4.5d
×
cosθ-8d
×
sinθ，4.5dsinθ 8d
×
cosθ)；
[0139]
g1(4.5d
×
cosθ 8d
×
sinθ，4.5d
×
cosθ-8d
×
cosθ)；
[0140]
d1(-4.5d
×
cosθ 8d
×
sinθ，-4.5d
×
sinθ-8d
×
cosθ)
[0141]
然后在a’b’c’d’四边形中截取一个正的16:9的最大矩形。
[0142]
计算偏移量：rltx＝-d1.x-d.x；rlty＝d1.y d.y；
[0143]
rrtx＝c1.x-c.x,rrty＝c1.y-c.y；
[0144]
rlbx＝a1.x-a.x,rlby＝a1.y-a.y；
[0145]
rrbx＝b1.x-b.x,,rrby＝b1.y-b.y；
[0146]
根据上述计算的偏移量，即：
[0147]
pltx,plty,prtx,prty,plbx,plby,prbx,prby；
[0148]
rltx,rlty,rrtx,rrty,rlbx,rlby,rrbx,rrby；
[0149]
yltx,ylty,yrtx,yrty,ylbx,ylby,yrbx,yrby；
[0150]
针对原始坐标a(0,0),b(1920,0),c(1920,1080),d(0,1080)在二维空间进行坐标平移，计算公式：
[0151]
a1(0 plbx rlbx ylbx,0 plby rlby ylby)；
[0152]
b1(1920-prbx-rrbx-yrbx,0 prby rrby yrby)；
[0153]
c1(1920-prtx-rrtx-yrtx,1080-prty-rrty-yrty)；
[0154]
d1(0 pltx rltx yltx,1080-plty-rlty-ylty)。
[0155]
从而得到aa,bb,cc,dd最终坐标。
[0156]
最后通过调用芯片厂商提供的keystone接口，将最终的坐标aa,bb,cc,dd设置并刷新界面，即可完成整个六向梯形矫正的工作,达到自动六向梯形矫正的效果。
[0157]
在本技术一实施例中，如图6所示，提供了一种投影仪的六向梯形矫正系统600，包括：
[0158]
获取模块610，用于获取投影设备的当前欧拉角，当前欧拉角包括当前偏转角、当前俯仰角和当前自传角；
[0159]
处理模块620，用于根据所述当前欧拉角计算投影设备的偏移量，所述偏移量包括偏转角偏移量、俯仰角偏移量以及自转角偏移量；
[0160]
调整模块630，用于根据所述偏移量计算投影画面中四个角的调整距离并进行调整；
[0161]
刷新模块640，用于根据所述调整距离调整投影画面的四个角后，刷新画面完成整
个六向梯形矫正。
[0162]
在本技术一实施例中，提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质中存储有计算机程序，所述计算机程序被执行时实现上述任一项所述的投影仪的六向梯形矫正方法。
[0163]
本发明的有益效果在于：使用本发明的投影仪的六向梯形矫正方法，与传统的手动梯形画面矫正相比，本方法能够自动进行六向梯形矫正，不受空间和位置的限制，使投影设备能够随意位置摆放使用，画面能够快速调整，调整更加简单快捷；
[0164]
本方法能够降低计算量，无需对摄像头的畸变进行标定，能够随设备的移动而随时进行画面的调整；
[0165]
通过计算角点的偏移量，对投影画面进行调整，适用各个芯片接口，更快的普及各种芯片的功能支持。
[0166]
应该指出，上述详细说明都是示例性的，旨在对本技术提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语均具有与本技术所属技术领域的普通技术人员的通常理解所相同的含义。
[0167]
需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本技术的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式。此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。
[0168]
需要说明的是，本技术的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的术语在适当情况下可以互换，以便这里描述的本技术的实施方式能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。
[0169]
此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
[0170]
为了便于描述，在这里可以使用空间相对术语，如“在
……
之上”、“在
……
上方”、“在
……
上表面”、“上面的”等，用来描述如在图中所示的一个器件或特征与其他器件或特征的空间位置关系。应当理解的是，空间相对术语旨在包含除了器件在图中所描述的方位之外的在使用或操作中的不同方位。例如，如果附图中的器件被倒置，则描述为“在其他器件或构造上方”或“在其他器件或构造之上”的器件之后将被定位为“在其他器件或构造下方”或“在其他器件或构造之下”。因而，示例性术语“在
……
上方”可以包括“在
……
上方”和“在
……
下方”两种方位。该器件也可以其他不同方式定位，如旋转90度或处于其他方位，并且对这里所使用的空间相对描述作出相应解释。
[0171]
在上面详细的说明中，参考了附图，附图形成本文的一部分。在附图中，类似的符号典型地确定类似的部件，除非上下文以其他方式指明。在详细的说明书、附图及权利要求书中所描述的图示说明的实施方案不意味是限制性的。在不脱离本文所呈现的主题的精神或范围下，其他实施方案可以被使用，并且可以作其他改变。
[0172]
以上仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人
员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。