专利名称：一种全自由度调整投影画面位置及尺寸的方法
技术领域：
本发明涉及光学投影系统领域，具体涉及一种全自由度调整投影画面位置及尺寸的方法。
背景技术：
数字光处理技术(Digital Lighting Processing-DLP)是基于微机电系统的器件，它是一种采用半导体制造技术、由高速数字式光反射开关阵列组成的器件，采用二进制脉宽调制技术精确地控制光的灰度等级，加上图像处理、存储器、光源和光学系统的共同作用，把图像投射到大屏幕，能产生高亮度、高对比度、无缝的彩色图像。但是为了保证投影图像能够无畸变的全屏的正确显示在屏幕上，需要精确的调整光机与大屏幕的相对位置。目前对光机的调整方法主要是通过手动六轴调整或电动六轴调整来实现。1、手动六轴调整，将DLP固定在精密机械六轴调整台上，根据投影画面在屏幕上的相对位置，手动调整六轴调整台在空间六个方向(上下左右前后旋转)的偏移量；2、电动六轴调整，电动六轴有A、B、C、D、E、F六个轴，A轴调整图像的垂直位置，B轴调整图像水平位置，C轴缩放调整，D轴旋转图像，E轴垂直斜度调整，F轴调整画面垂直梯度，各个轴的作用如
图1所示，每个轴对应一个电机进行驱动调整JfDLP固定在电动六轴调整台上，根据投影画面在屏幕上的相对位置，用户通过命令控制电机转动调整六轴调整台在空间六个方向(上下左右前后旋转)的偏移量。目前这两种方法都需要测试人员通过观察屏幕投影画面来对六轴进行调整，一般需要很长时间才能调整到预期的效果，即费时又费力。而且由于视觉差异性，不同的测试人员调出的结果也会不一样
发明内容
本发明解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种自动调整光机与投影屏幕相对位置的全自由度调整投影画面位置及尺寸的方法。为解决上述技术问题，本发明的技术方案如下:一种全自由度调整投影画面位置及尺寸的方法，包括如下步骤:( I)通过DLP投影标准测试图；(2)通过CXD正对投影屏幕拍摄投影画面；(3)通过计算机处理拍摄的数据获取缩放调整的调整量，利用缩放调整对应的旋钮对投影画面进行调整；(4)依次以旋转调整、垂直斜度调整、水平位移调整和垂直位移调整作为调整对象，循环执行如下步骤完成对投影画面的调整:(41)通过CXD正对投影屏幕拍摄投影画面，通过计算机利用逼近算法对拍摄到的数据进行分析处理，获取调整对象对应的调整量和调整方向，计算机根据调整对象对应的调整量和调整方向自动控制对应旋钮进行调整。本发明依次进行五个轴的调整，包括缩放调整、旋转调整、垂直斜度调整、水平位移调整和垂直位移调整，而无需水平倾斜调整，简化了调整操作，既可以使用现有的六轴调整架实现投影画面的调整，在重新设计光机调整架时也可只需设计五轴调整架，这使得调整架更加简单，而且能够降低成本。此外，本发明还利用逼近算法求取调整对象的调整量，使得调整更加精确。作为一种优选方案，所述步骤(3)的具体步骤为:通过计算机对拍摄到的数据进行缩放分析处理，将投影画面图像中的每个像素赋予一个坐标(x，y)，判断投影画面图像的第一行像素与最后一行像素、第一列像素与最后一列像素的亮度值f(x，y)是否都为0，若是则不执行任何操作，否则计算机自动控制用于缩放调整的旋钮对图像进行缩小直至投影画面图像的第一行像素与最后一行像素、第一列像素与最后一列像素的亮度值f (X，y)都为O为止。作为一种优选方案，逼近算法具体为:预先将调整对象对应旋钮任意旋转两个角度增量Θ旋钮η Θ Jgffl2，并求出对应旋钮旋转后所对应的图像调整增星Q图像1、Q图像2，代入方程Q旋钮=a Q图像+ @求出α、β的值，其中θ 表示旋钮旋转的角度增量，θ 为图像调整增量；将对拍摄到的投影画面图像进行分析处理获取到的对应调整量Q1作为Θ入方程Θ Jgffl = α θ κ + β求取对应的Θ旋钮’根据求取的Θ Mtt调节对应的旋钮；在对下一次拍摄的投影画面图像进行分析处理时计算获取到的新调整量Θ 2 ；根据上一次求取的Θ旋钮与预先获取的ΘΘ旋钮2做比较，如果I Θ旋钮-Θ旋钮I I I θ JIffl_ θ旋钮2 I，则把(0旋钮’ θ I)、(θ旋钮1，θ隱I)代入原线性方程θ旋钮=α θ隱+ β，求出α、β的值，否则把(Θ旋钮，Θ丨)、(Θ旋钮2，Θ隱2)代入原线性方程Θ旋钮=α 9图 + β求出α、β的值；把θ2、新求取的α、β代入方程，求出Θ旋钮。利用逼近算法对调整对象对应的调整量进行调制。由于六轴旋钮对画面的控制并不是线性关系，即六轴旋钮的旋转增量与测试图相应的位置改变量的比值不是一个常数，比如旋转调整时，旋钮转动30度，投影图像可能转动20度，旋钮再旋转30度，投影图像可能只转动16度，即旋钮的旋转增量对图像转动控制是没规律的。因此，本发明通过逼近算法来逐步逼近最佳的调整角度来达到旋钮对图像的变化量的精确控制，使得调整更加精确，保证光机的投影质量。作为进一步的优选方案，当调整对象为旋转调整时，所述步骤(41)的具体步骤为:(4101)通过CXD正对投影屏幕拍摄投影画面；(4102)通过计算机对拍摄到的投影画面图像进行旋转分析处理，对投影画面图像的亮度值从左至右逐列进行判断，每列从上到下进行判断，记下每列初始非零亮度值坐标(χη，yn)与结束非零亮度值坐标(Xn’，yn’)，记它们之间的垂直距离为Ayn=|yn-yn’ | ；如果满足Δ Y1= Δ J2=...=Ayn,则若坐标a...=yn,则不需要调整，若Yi ^ y2 ^...幸yn，则通过逼近算法求取旋转调整的旋钮旋转角9 ,计算机自动控制用
于旋转调整的旋钮旋转θ ;其中逼近算法中的
权利要求
1.一种全自由度调整投影画面位置及尺寸的方法，其特征在于，包括如下步骤: (1)通过DLP投影标准测试图； (2)通过CXD正对投影屏幕拍摄投影画面； (3)通过计算机处理拍摄的数据获取缩放调整的调整量，利用缩放调整对应的旋钮对投影画面进行调整； (4)依次以旋转调整、垂直斜度调整、水平位移调整和垂直位移调整作为调整对象，循环执行如下步骤完成对投影画面的调整: (41)通过CCD正对投影屏幕拍摄投影画面，通过计算机利用逼近算法对拍摄到的数据进行分析处理，获取调整对象对应的调整量和调整方向，计算机根据调整对象对应的调整量和调整方向自动控制对应旋钮进行调整。
2.根据权利要求1所述的全自由度调整投影画面位置及尺寸的方法，其特征在于，所述步骤(3)的具体步骤为: 通过计算机对拍摄到的数据进行缩放分析处理，将投影画面图像中的每个像素赋予一个坐标(x，y)，判断投影画面图像的第一行像素与最后一行像素、第一列像素与最后一列像素的亮度值f(x，y)是否都为O，若是则不执行任何操作，否则计算机自动控制用于缩放调整的旋钮对图像进行缩小直至投影画面图像的第一行像素与最后一行像素、第一列像素与最后一列像素的亮度值f (X，y)都为O为止。
3.根据权利要求1所述的全自由度调整投影画面位置及尺寸的方法，其特征在于，逼近算法具体为: 预先将调整对象对应旋钮任意旋转两个角度增量Θ旋m、Θ Jgtt2，并求出对应旋钮旋转后所对应的图像调整增量Θ图像P θ图像2，代入方程Θ旋钮=α Θ m + β求出α、β的值，其中θ 表示旋钮旋转的角度增量，Θ 为图像调整增量； 将对拍摄到的投影画面图像进行分析处理获取到的对应调整量Q1作为Θ 代入方程Θ Jgffl = α θ κ + β求取对应的Θ ,根据求取的Θ Jgtt调节对应的旋钮； 在对下一次拍摄的投影画面图像进行分析处理时计算获取到的新调整量θ2 ; 根据上一次求取的Θ旋钮与了页先犾取的Θ旋钮1、9旋钮2做比较，如果I 9旋钮_ 9旋钮11 I θ JIffl_ θ旋钮21，则把(9旋钮，θ ι) > (θ旋钮1，θ隱I)代入原线性方程θ旋钮=α θ隱+ β，求出α、β的值，否则把(Θ旋钮，Θ丨)、(Θ旋钮2，Θ隱2)代入原线性方程Θ旋钮=α 9图 + β求出α、β的值； 把θ2、新求取的α、β代入方程，求出Θ
4.根据权利要求3所述的全自由度调整投影画面位置及尺寸的方法，其特征在于，当调整对象为旋转调整时，所述步骤(41)的具体步骤为: (4101)通过CXD正对投影屏幕拍摄投影画面； (4102)通过计算机对拍摄到的投影画面图像进行旋转分析处理，对投影画面图像的亮度值从左至右逐列进行判断，每列从上到下进行判断，记下每列初始非零亮度值坐标(xn，Yn)与结束非零亮度值坐标(Xn’，yn’)，记它们之间的垂直距离为Ayn=|yn-yn’ | ； 如果满足Ay1=Ay2=...=Ayn,则若坐标n2=...=yn,则不需要调整，若Yi ^ y2 ^...幸yn，则通过逼近算法求取旋转调整的旋钮旋转角9 ,计算机自动控制用于旋转调整的旋钮旋转θ旋钮;其中逼近算法中的
5.根据权利要求4所述的全自由度调整投影画面位置及尺寸的方法，其特征在于，当完成投影画面的旋转调整后进行垂直斜度调整； 当调整对象为垂直斜度调整时，所述步骤(41)的具体步骤为: (4111)通过CXD正对投影屏幕拍摄投影画面； (4112)通过计算机对拍摄到的投影画面图像进行垂直斜度分析处理，对图像亮度值从左至右逐列进行判断，每列从上到下进行判断，记下每列初始非零亮度值坐标(xn，yn)与结束非零亮度值坐标(Xn’，yn’)，记它们之间的垂直距离为Ayn=|yn-yn’ I，如果满足Δ Yi=aY2=-..=Ayn，且坐标yi=y2=...=yn，y/ =Y2' =...=yn’，则不需要对用于垂直斜度调整的旋钮进行调整，否则利用逼近算法计算获取用于垂直斜度调整的Θ _5角，其中逼近算法中的
6.根据权利要求5所述的全自由度调整投影画面位置及尺寸的方法，其特征在于，在完成垂直斜度调整后进行水平位移调整； 当调整对象为水平位移调整，所述步骤(41)的具体步骤为: (4121)通过CXD正对投影屏幕拍摄投影画面； (4122)通过计算机对拍摄到的投影画面图像进行水平位移分析处理，对投影画面图像逐行判断，当某行有连续亮度值f(x，y)=l时，分别记下此行的第一个及最后一个亮度值为0和 I 的坐标值(X1, Y1)、(x/，y/ )、(xn，yn)、(χη，，yn’)； 令Ax1=Ixn-X1I, Axn=Ix1' -xn' |，若Ax1=A χη，则不需要对用于水平位移调整的旋钮进行调整；否则，利用逼近算法计算用于水平方向调整的偏移量Θ ，其中逼近算法中的
7.根据权利要求6所述的全自由度调整投影画面位置及尺寸的方法，其特征在于，所述方法在完成旋转调整、垂直斜度调整或水平位移调整后还根据步骤(3)执行缩放调整将投影画面图像控制在投影屏幕内部。
8.根据权利要求7所述的全自由度调整投影画面位置及尺寸的方法，其特征在于，在完成水平位移调整后进行垂直位移调整； 当调整对象为垂直位移调整，所述步骤(41)的具体步骤为: (4131)通过CXD正对投影屏幕拍摄投影画面； (4132)通过计算机对拍摄到的投影画面图像进行垂直位移分析处理，对投影画面图像逐列判断，当某列有连续亮度值f(x，y)=l时，分别记下此列的第一个及最后一个亮度为O和 I 的坐标值(X1, Y1)、(X1'，y/ )、(xn，yn)、(χη，，yn’ );令 Δ Y1= I Yn-Y11 , Δ yn= I y/ -yn’ I，若Λ Y1= Ayn，则不需要对用于垂直位移调整的旋钮进行调整；否则，利用逼近算法计算用于垂直方向调整的偏移量θ Μ5，其中逼近算法中的
9.根据权利要求8所述的全自由度调整投影画面位置及尺寸的方法，其特征在于，所述方法完成垂直位移调整后还对图像进行放大调整，具体步骤为: (101)通过CXD正对投影屏幕拍摄投影画面； (102)通过计算机对拍摄到的投影画面图像进行放大分析处理，对投影画面图像逐列判断； 当某列有连续亮度值f(x，y)=l时，分别记下此列的第一个及最后一个亮度为O和I的坐标值(X1, Yi)、(X1'，y/ )、(χη，yn)、(χη，，yn’)； 令r=|yi’-yi|，R=|yn’-yn|，若r=R，则不需要进行放大调整；否则利用逼近算法获取放大调整的调整量Θ ，其中，逼近算法中的Q1=Ri,计算机自动控制放大调整的旋钮，使其逆时针方向旋转Θ旋钮； (103)调整后继续执行步骤(101)-(102)进行放大调整至最新一张投影画面图像中的r=R为止。
10.根据权利要求1至9任一项所述的全自由度调整投影画面位置及尺寸的方法，其特征在于，所述标准测试图为白色矩形测试图。
全文摘要
本发明一种全自由度调整投影画面位置及尺寸的方法，其步骤为通过DLP投影标准测试图；通过CCD正对投影屏幕拍摄投影画面；通过计算机处理拍摄的数据获取缩放调整的调整量进行缩放调整；依次以旋转调整、垂直斜度调整、水平位移调整和垂直位移调整作为调整对象，循环执行如下步骤完成对投影画面的调整通过CCD正对投影屏幕拍摄投影画面，通过计算机利用逼近算法对拍摄到的数据进行分析处理，获取调整对象对应的调整量和调整方向，计算机自动控制对应旋钮进行调整。本发明通过计算机自动控制六轴中的五轴调整旋钮，精确调整光机与投影屏幕的相对位置，使投影图像能正确无误地全屏显示在屏幕上，无需人为操作，省时省力。
文档编号H04N5/74GK103220482SQ20131007918
公开日2013年7月24日 申请日期2013年3月12日 优先权日2013年3月12日
发明者汪金波, 刘兴旺 申请人:广东威创视讯科技股份有限公司