一种投影仪的二维校准方法、投影仪以及校准系统与流程

1.本发明涉及投影仪技术领域，更具体地说，本发明涉及一种投影仪的二维校准方法、投影仪以及校准系统。


背景技术：

2.投影仪是一种可以将图像或视频投射到幕布上的设备，可以通过不同的接口同计算机、vcd、dvd、bd、游戏机、dv等相连接播放相应的图像信号，图像校正是指对失真图像进行的复原性处理，根据图像失真原因，建立相应的数学模型，从失真的图象信号中提取所需要的信息，沿着使图象失真的逆过程恢复图象本来面貌，随着光栅尺的普及，投影仪都安装上高精度的光栅尺，故而又称为测量投影仪，其作用主要是将产品零件通过光的透射形成放大的投影仪，然后用标准胶片或光栅尺等确定产品的尺寸，由于工业化的发展，这种测量投影仪已经成为制造业最常用的检测仪器之一。
3.测量投影仪通常要求具有较高的精度，但投影仪易因为失真而影响产品零件的精度，因此，需要进行有效校准，但由于投影设备的投影距离和角度有时会发生改变，对所投影的图像都会产生影响，进而容易对校准产生影响。
4.在所述背景技术部分公开的上述信息仅用于加强对本公开的背景的理解，因此它可以包括不构成对本领域普通技术人员已知的现有技术的信息。


技术实现要素：

5.为了克服现有技术的上述缺陷，本发明的实施例提供一种投影仪的二维校准方法、投影仪以及校准系统，本发明所要解决的技术问题是：投影仪易因为失真而影响产品零件的精度。
6.为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种投影仪的二维校准方法，包括：
7.预设投影仪倍率和光源参数，并在校准过程中保持倍率和光源不变，并且保持环境光不变；
8.投影仪投射预设灰度校准图像，所述预设灰度校准图像由包含所有亮度值的像素组成，形成与亮度值相等数量的像素区域，所述预设灰度校准图像还包括图像姿态以及图像大小；
9.拍摄并获取投射灰度校准图像，所述预设灰度校准图像与投射灰度校准图像对应；
10.获取投射灰度校准图像的姿态，和大小信息，姿态包括图像的偏移和倾斜等数据，大小信息是指同一拍摄设备在同一拍摄距离中所拍摄照片中投影区域的大小，并与标准状态下的预设灰度校准图像的姿态和大小做对比，在调正投影图像的姿态后，将所获取的灰度校准图像与对应大小的预设灰度校准图像做对比；
11.将获取的投射灰度校准图像和预设灰度校准图像进行同样的网格化区域分区，并对各分区的图像进行单独对比，即获取所述投射灰度校准图像各分区中的每一个像素区域
的亮度值，所述预设灰度校准图像对应分区上与投射灰度校准图像对应分区上相同位置对应的像素区域一一对应；
12.获取所述预设灰度校准图像与投射灰度校准图像每一个对应像素区域亮度值的对应关系，所述对应关系为预设灰度校准图像—投射灰度校准图像校正查找表；
13.根据所述预设灰度校准图像—投射灰度校准图像校正查找表对投影仪投射图像进行校准。
14.在一个优选的实施方式中，所述预设灰度校准图像各种亮度值的像素数量相等，且在图像上连续。
15.在一个优选的实施方式中，所述对应关系通过gamma校正获取。
16.一种投影仪，包括投影模块、图像获取模块、图像处理模块、图像校准模块；
17.所述投影模块用于设置投影仪倍率和光源参数，还用于投射投影仪中的预设灰度校准图像，所述预设灰度校准图像由包含所有亮度值的像素组成，形成与亮度值相等数量的像素区域；
18.所述图像获取模块用于获取投射灰度校准图像，且所述图像获取模块包括沿投影方向的滑轨结构，该滑轨结构用于支撑图像获取模块的前后位移调节，以便于调整图像获取模块对图像的获取距离，所述预设灰度校准图像与投射灰度校准图像对应；
19.所述图像处理模块用于获取所述投射灰度校准图像中各分区的每一个像素区域的亮度值，所述预设灰度校准图像中各分区上与投射灰度校准图像中各分区上相同位置对应的像素区域一一对应，还用于获取所述预设灰度校准图像与投射灰度校准图像每一个对应像素区域亮度值的对应关系，所述对应关系为预设灰度校准图像—投射灰度校准图像校正查找表；
20.所述图像校准模块用于根据所述预设灰度校准图像—投射灰度校准图像校正查找表对投影仪投射图像进行校准；
21.在一个优选的实施方式中，所述预设灰度校准图像各种亮度值的像素数量相等，且在图像上连续。
22.在一个优选的实施方式中，所述对应关系通过gamma校正获取。
23.一种投影仪的校准系统，包括投影仪和摄像头，所述校准系统用于实现如权利要求1-3中任意一项所述的投影仪的二维校准方法。
24.本发明的技术效果和优点：
25.本发明通过采用包含了所有亮度值的预设灰度校准图像得到投射灰度校准图像，再通过gamma校正得到预设灰度校准图像—投射灰度校准图像校正查找表，不需要多次获取投射的灰度图像，即可以通过较小的运算量得到查找表，并可通过校正查找表去校正投射的影像，具有校正速度快，较正准确的特点，保证了产品零件的精度，同时，借助对投影图像的姿态、大小以及投影距离的参数分析，消除由于投影距离发生变化而对图像产生的影响，进一步的提高校准图像的精准性；
附图说明
26.图1为本发明二维校准方法的示意图。
27.图2为本发明投影仪的结构框图。
具体实施方式
28.现在将参考附图更全面地描述示例实施方式。然而，示例实施方式能够以多种形式实施，且不应被理解为限于在此阐述的范例；相反，提供这些示例实施方式使得本公开的描述将更加全面和完整，并将示例实施方式的构思全面地传达给本领域的技术人员。附图仅为本公开的示意性图解，并非一定是按比例绘制。图中相同的附图标记表示相同或类似的部分，因而将省略对它们的重复描述。
29.此外，所描述的特征、结构或特性可以以任何合适的方式结合在一个或更多示例实施方式中。在下面的描述中，提供许多具体细节从而给出对本公开的示例实施方式的充分理解。然而，本领域技术人员将意识到，可以实践本公开的技术方案而省略所述特定细节中的一个或更多，或者可以采用其它的方法、组元、步骤等。在其它情况下，不详细示出或描述公知结构、方法、实现或者操作以避免喧宾夺主而使得本公开的各方面变得模糊。
30.实施例：
31.本发明提供了一种投影仪的二维校准方法，包括：
32.(1)预设投影仪倍率和光源参数，并在校准过程中保持倍率和光源不变，并且保持环境光不变；
33.(2)投影仪投射预设灰度校准图像，以大小为1600*1600的8位灰度图像为例；
34.所述预设灰度校准图像由包含所有亮度值的像素组成，所述预设灰度校准图像各种亮度值的像素数量相等，且在图像上连续，形成与亮度值相等数量的像素区域，即具有0-255种亮度值，每种亮度等级有10000个像素；
35.所述预设灰度校准图像还包括图像姿态以及图像大小,姿态包括图像的偏移和倾斜等数据，大小信息是指同一拍摄设备在同一拍摄距离中所拍摄照片中投影区域的大小；
36.(3)拍摄并获取投射灰度校准图像，所述预设灰度校准图像与投射灰度校准图像对应；
37.(4)获取投射灰度校准图像的姿态，和大小信息，并与标准状态下的预设灰度校准图像的姿态和大小做对比，在调正投影图像的姿态后，将所获取的灰度校准图像与对应大小的预设灰度校准图像做对比；
38.(4)将获取的投射灰度校准图像和预设灰度校准图像进行同样的网格化区域分区，并对各分区的图像进行单独对比，即获取所述投射灰度校准图像各分区中的每一个像素区域的亮度值，所述预设灰度校准图像对应分区上与投射灰度校准图像对应分区上相同位置对应的像素区域一一对应；
39.(5)通过gamma校正获取所述预设灰度校准图像与投射灰度校准图像每一个对应像素区域亮度值的对应关系，所述对应关系为预设灰度校准图像—投射灰度校准图像校正查找表；
40.具体为：
41.取投射灰度校准图像中任一个像素区域的像素p1，取预设灰度校准图像中相同位置像素区域的像素p2，对像素p1进行校正：
42.①
归一化，将像素值转换为0-1之间的实数:
43.m＝(p1+0.5)/256
44.②
预补偿，求出m以为指数的对应值：
[0045][0046]
③
反归一化：
[0047]f×
256-0.5＝p2[0048]
④
由上各式，可得出：
[0049][0050]
⑤
即求出gamma的值。
[0051]
由上述方式可以求出每个像素区域的gamma的值，即可以得到预设灰度校准图像—投射灰度校准图像校正查找表。
[0052]
根据所述预设灰度校准图像—投射灰度校准图像校正查找表对投影仪投射图像进行校准。
[0053]
一种投影仪，包括投影模块、图像获取模块、图像处理模块、图像校准模块；
[0054]
所述投影模块用于设置投影仪倍率和光源参数，还用于投射投影仪中的预设灰度校准图像，所述预设灰度校准图像由包含所有亮度值的像素组成，所述预设灰度校准图像各种亮度值的像素数量相等，且在图像上连续，形成与亮度值相等数量的像素区域；
[0055]
所述图像获取模块用于获取投射灰度校准图像，且所述图像获取模块包括沿投影方向的滑轨结构，该滑轨结构用于支撑图像获取模块的前后位移调节，以便于调整图像获取模块对图像的获取距离，所述预设灰度校准图像与投射灰度校准图像对应；
[0056]
所述图像处理模块用于获取所述投射灰度校准图像中各分区的每一个像素区域的亮度值，所述预设灰度校准图像中各分区上与投射灰度校准图像中各分区上相同位置对应的像素区域一一对应，还用于通过gamma校正获取所述预设灰度校准图像与投射灰度校准图像每一个对应像素区域亮度值的对应关系，所述对应关系为预设灰度校准图像—投射灰度校准图像校正查找表；
[0057]
(6)所述图像校准模块用于根据所述预设灰度校准图像—投射灰度校准图像校正查找表对投影仪投射图像进行校准；
[0058]
一种投影仪的校准系统，包括投影仪和摄像头，所述校准系统用于实现如权利要求1-3中任意一项所述的投影仪的二维校准方法。
[0059]
最后应说明的几点是：首先，在本技术的描述中,需要说明的是,除非另有规定和限定,术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解,可以是机械连接或电连接,也可以是两个元件内部的连通,可以是直接相连,“上”、“下”、“左”、“右”等仅用于表示相对位置关系，当被描述对象的绝对位置改变，则相对位置关系可能发生改变；
[0060]
其次：本发明公开实施例附图中，只涉及到与本公开实施例涉及到的结构，其他结构可参考通常设计，在不冲突情况下，本发明同一实施例及不同实施例可以相互组合；
[0061]
最后：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，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。

技术特征：
1.一种投影仪的二维校准方法，其特征在于，包括：预设投影仪倍率和光源参数，并在校准过程中保持倍率和光源不变，并且保持环境光不变；投影仪投射预设灰度校准图像，所述预设灰度校准图像由包含所有亮度值的像素组成，形成与亮度值相等数量的像素区域，所述预设灰度校准图像还包括图像姿态以及图像大小；拍摄并获取投射灰度校准图像，所述预设灰度校准图像与投射灰度校准图像对应；获取投射灰度校准图像的姿态，和大小信息，并与标准状态下的预设灰度校准图像的姿态和大小做对比，在调正投影图像的姿态后，将所获取的灰度校准图像与对应大小的预设灰度校准图像做对比；将获取的投射灰度校准图像和预设灰度校准图像进行同样的网格化区域分区，并对各分区的图像进行单独对比，即获取所述投射灰度校准图像各分区中的每一个像素区域的亮度值，所述预设灰度校准图像对应分区上与投射灰度校准图像对应分区上相同位置对应的像素区域一一对应；获取所述预设灰度校准图像与投射灰度校准图像每一个对应像素区域亮度值的对应关系，所述对应关系为预设灰度校准图像—投射灰度校准图像校正查找表；根据所述预设灰度校准图像—投射灰度校准图像校正查找表对投影仪投射图像进行校准。2.根据权利要求1所述的一种投影仪的二维校准方法，其特征在于：所述预设灰度校准图像各种亮度值的像素数量相等，且在图像上连续。3.根据权利要求1所述的一种投影仪的二维校准方法，其特征在于：所述对应关系通过gamma校正获取。4.一种投影仪，其特征在于：包括投影模块、图像获取模块、图像处理模块、图像校准模块；所述投影模块用于设置投影仪倍率和光源参数，还用于投射投影仪中的预设灰度校准图像，所述预设灰度校准图像由包含所有亮度值的像素组成，形成与亮度值相等数量的像素区域；所述图像获取模块用于获取投射灰度校准图像，且所述图像获取模块包括沿投影方向的滑轨结构，该滑轨结构用于支撑图像获取模块的前后位移调节，所述预设灰度校准图像与投射灰度校准图像对应；所述图像处理模块用于获取所述投射灰度校准图像中各分区的每一个像素区域的亮度值，所述预设灰度校准图像中各分区上与投射灰度校准图像对应分区上相同位置对应的像素区域一一对应，还用于获取所述预设灰度校准图像与投射灰度校准图像每一个对应像素区域亮度值的对应关系，所述对应关系为预设灰度校准图像—投射灰度校准图像校正查找表；所述图像校准模块用于根据所述预设灰度校准图像—投射灰度校准图像校正查找表对投影仪投射图像进行校准。5.根据权利要求4所述的一种投影仪，其特征在于：所述预设灰度校准图像各种亮度值的像素数量相等，且在图像上连续。
6.根据权利要求5所述的一种投影仪，其特征在于：所述对应关系通过gamma校正获取。7.一种投影仪的校准系统，其特征在于：包括投影仪和摄像头，所述校准系统用于实现如权利要求1-3中任意一项所述的投影仪的二维校准方法。

技术总结
本发明公开了一种投影仪的二维校准方法、投影仪以及校准系统，具体涉及投影仪技术领域，包括预设投影仪倍率和光源参数，投影仪投射预设灰度校准图像，拍摄并获取投射灰度校准图像，获取所述投射灰度校准图像每一个像素区域的亮度值，获取校正查找表，根据校正查找表对投影仪投射图像进行校准。本发明通过采用包含了所有亮度值的预设灰度校准图像得到投射灰度校准图像，再通过gamma校正得到预设灰度校准图像—投射灰度校准图像校正查找表，不需要多次获取投射的灰度图像，即可以通过较小的运算量得到查找表，并可通过校正查找表去校正投射的影像，具有校正速度快，较正准确的特点，保证了产品零件的精度。保证了产品零件的精度。保证了产品零件的精度。


技术研发人员：文琛
受保护的技术使用者：深圳市壹顺科科技有限公司
技术研发日：2023.06.15
技术公布日：2023/9/23