一种投影仪光机畸变检测方法与流程

1.本发明涉及投影仪领域，尤其涉及一种投影仪光机畸变检测方法。


背景技术：

2.随着智能投影仪出货量的日益增加，作为投影仪核心部件之一的光机，其需求量也随之增加。光机在出厂前需要机型多个技术参数的测试，包括光机亮度、工作状况、光机投影画面的畸变程度等内容。高效准确的光机测试流程和工具，有助于提升投影仪的生产良率，也有助于提升用户的使用体验。光机畸变的测试标准，光机厂商和投影仪厂商往往存在差异，符合光机厂商出厂标准的光机，不一定满足投影仪制造商对光机的要求。尤其是对于光机的投影畸变，投影仪厂商更加不便于把控；从而导致投影仪厂商在生产投影仪的过程中，重复拆装光机，影响投影仪的生产。在此背景下，设计一套光机畸变检测装置，便于投影仪厂商在安装光机前，筛选不符合要求的光机，势在必行。
3.投影仪光机检测已有许多相关的方法。专利cn10095256a提供一种投影仪光机测试系统及方法，该方法主要通过烧录板获取光机投射画面的当前亮度、色度以及当前亮度下红绿蓝三色led的空占比，来判断光机是否正常工作；专利cn208653759u提供了一种投影仪的检测装置，将光机固定在工作台上，并在光机四周增加散热风扇，光机工作时散热风扇同时工作，以保证光机稳定的运行，提高光机性能检测的检测精度；专利cn208968783u同样提供了一种光机检测治具及装置，该装置增加了固定光机的治具，通过治具来调整光机的位置，提高了检测光机的便利性。上述专利中提供装置或者方法，均是侧重于光机的性能检测与散热，并未涉及到光机的畸变检测。
4.缺陷：随着智能硬件的飞速发展，家用智能投影仪也得到越来越多用户的青睐，智能投影仪的销量也随之日益剧增。因此，提高投影仪的生产效率是一个亟待解决的问题。作为投影仪的核心部件之一的光机，出厂前均会经过投射的原始画面的畸变检测；但是，投影仪制造商在开发投影自动梯形矫正功能时，对光机投射的原始画面的畸变也存在要求。二者的标准往往存在差异，而这种差异存在影响梯形矫正功能的风险，会对投影仪的生产良率和生产效率产生影响；此外，对于不良的机器反复拆装也是一个费时费力的过程。


技术实现要素：

5.发明的目的：为了提供效果更好的一种投影仪光机畸变检测方法，具体目的见具体实施部分的多个实质技术效果。
6.为了达到如上目的，本发明采取如下技术方案：
7.一种投影仪光机畸变检测方法，其特征在于，通过投影特定的二进制平方标记图像，将摄像头获取的光机投影影像从摄像头坐标系转换到光机坐标系，经过这种变换后，影像中检测到的边缘，结合图像像素与实际距离的比例尺，能够计算出实际的光机边缘长度与宽度。
8.本发明进一步技术方案在于，利用二进制平方标记将投影影像从摄像头坐标系转
换为投影仪坐标系，转换后的影像中的边缘即为光机投影边缘，从而用影像中的边缘来替代手动测量边缘。
9.本发明进一步技术方案在于，该方法用到如下装置，该装置包含底座1，底座1上布置有风扇2，风扇上布置有光机3；还包含布置在装置边侧的摄像头4；在光机上方包含控制电路5。
10.本发明进一步技术方案在于，实现光机检测包括如下步骤：
11.步骤101，安装光机至指定的位置并进行固定，利用控制电路驱动待测试光机开始工作；
12.步骤102，调整摄像头与光机基本处于同一高度，并且摄像头平面与光机投射的画面平行；
13.步骤103，控制投影仪投依次投射包含基于aruco库制作的四个二进制平方标记图像和与投影仪分辨率相同的纯白色图片，每个二进制平方标记，从左上角开始，按照顺时针的方向，分别记录该标记左上角、右上角、右下角、左下角顶点的位置坐标，共16个顶点坐标；
14.本发明进一步技术方案在于，步骤104，控制摄像头采集投影装置投射的二进制平方标记图像和纯白图像，根据aruco创建二进制平方标记的方法，创建二进制平方标记检测算子，检测采集的图像中每个二进制平方标记的四个顶点，按照步骤103中记录顶点坐标的顺序记录16个顶点坐标。
15.本发明进一步技术方案在于，步骤105，根据步骤103中记录的四个二进制平方标记的16个顶点坐标与步骤104中检测到的四个二进制平方标记的16个顶点坐标，计算摄像头获取的投影图像到投影仪投射的图像的透视变换关系，并通过这个透视变换关系，将摄像头获取的相机坐标系下的投影图像转换到投影装置坐标系下的投影图像。
16.本发明进一步技术方案在于，步骤106，将步骤105中获取的透视变换矩阵作用在步骤104中获取的纯白图像，以此获取投影仪坐标系下投影影像，该影像中的图像边缘为投影仪投射画面的亮场与环境暗场形成的边缘，提取这个图像边缘便能够获取光机的畸变信息。
17.本发明进一步技术方案在于，步骤107，创建尺寸为7
×
7的二维高斯模板，从投影影像的左上角开始，将高斯模板的中心与投影影像像素对齐，计算所有模板值与模板覆盖的像素值的乘积之和，再取平均值，将该平均值设置为模板中心所对应的投影影像像素点的值，控制该模板遍历投影影像的每一个像素，即可实现图像的平滑，降低图像噪声；完成图像降噪后，以扫描的方式搜索投影影像中的图像边缘，提取光机投影的畸变程度，具体的扫描方式如下：以图像的中心点坐标为起点，水平向右为起始的搜索方向，计算图像中后一像素与前一像素的像素值之差，记录差值超过设定阈值的像素值；待搜索到图像的边缘时，终止此方向的搜索，将搜索起点设置为图像中心，同时将搜索方向逆时针旋转1度，重复上述搜索过程，直到搜索方向完成360度旋转后终止搜索。
18.本发明进一步技术方案在于，步骤108，以图像的水平和垂直中分线为基准，将步骤107中获取的边缘点进行分类，分成上下左右四条边缘上的点，并借助最小二乘法对四组点分别拟合成四条直线，获取四条直线的直线方程，并根据直线方程计算四条直线的交点。
19.本发明进一步技术方案在于，步骤109，计算四点连成的四条边缘线段的像素距
离，并根据影像与实际画面距离的比例，四点像素距离换算为投影画面的水平方向的画面上下边缘的长度，与垂直方向的画面左右边缘的高度，以及上下两条直线的角度，左右两条直线的角度，结合设定的高度差阈值与角度差阈值，来判断光机畸变是否达标；至此，完成了光机畸变的检测
20.采用如上技术方案的本发明，相对于现有技术有如下有益效果本发明弥补了现有方法只能测试光机性能，不能检测光机画面的畸变程度的缺点；同时，不需要人工测量光机投影画面的边缘尺寸，简化了光机畸变检测的操作流程，可实现自动化检测。通过本发明能够在投影仪组装前，对光机进行筛选，以排除达到出厂标准，但不满足用于投影仪自动梯形矫正功能的标准的光机。避免投影仪组装完成后对投影仪的重复拆装，提高投影仪的生产效率和良率。
附图说明
21.为了进一步说明本发明，下面结合附图进一步进行说明：
22.图1为发明的装置的示意图；
23.其中：1、底座；2、风扇；3、光机；4、摄像头；5、控制电路。
24.图2为本发明的步骤实现图。
具体实施方式
25.下面结合附图和具体实施方式，进一步阐明本发明，应理解下述具体实施方式仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”、“顶”、“底”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，能够是固定连接，也能够是可拆卸连接，或一体地连接；能够是机械连接，也能够是电连接；能够是直接相连，也能够通过中间媒介间接相连，能够是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，能够具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
26.需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。
27.本专利提供多种并列方案，不同表述之处，属于基于基本方案的改进型方案或者是并列型方案。每种方案都有自己的独特特点。此外，下面所描述的本发明不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就能够相互结合。文中未表述的固定方式，能够是螺纹固定，螺栓固定或者是胶水粘结等任意一种固定方式。
28.实施例一：结合图1；一种投影仪光机畸变检测方法，其特征在于，通过投影特定的二进制平方标记图像，将摄像头获取的光机投影影像从摄像头坐标系转换到光机坐标系，
经过这种变换后，影像中检测到的边缘，结合图像像素与实际距离的比例尺，能够计算出实际的光机边缘长度与宽度。本处的技术方案所起到的实质的技术效果及其实现过程即基本功能为如下：利用二进制平方标记将投影影像从摄像头坐标系转换为投影仪坐标系，转换后的影像中的边缘即为光机投影边缘，从而用影像中的边缘来替代手动测量边缘。
29.通过本发明能够在投影仪组装前，对光机进行筛选，以排除达到出厂标准，但不满足用于投影仪自动梯形矫正功能的标准的光机。避免投影仪组装完成后对投影仪的重复拆装，提高投影仪的生产效率和良率。
30.实施例二：作为进一步的可改进方案或者并列方案或可选择的独立方案，该方法用到如下装置，该装置包含底座1，底座1上布置有风扇2，风扇上布置有光机3；还包含布置在装置边侧的摄像头4；在光机上方包含控制电路5。本处的技术方案所起到的实质的技术效果及其实现过程即基本功能为如下：光机3固定的方式有很多，比如采用螺栓固定，也能够采用压定或者别的方式固定，类似的固定方式均在本专利的保护范围内。
31.实施例三：作为进一步的可改进方案或者并列方案或可选择的独立方案，实现光机检测包括如下步骤：
32.步骤101，安装光机至指定的位置并进行固定，利用控制电路驱动待测试光机开始工作；
33.步骤102，调整摄像头与光机基本处于同一高度，并且摄像头平面与光机投射的画面平行；
34.步骤103，控制投影仪投依次投射包含基于aruco库制作的四个二进制平方标记图像和与投影仪分辨率相同的纯白色图片，每个二进制平方标记，从左上角开始，按照顺时针的方向，分别记录该标记左上角、右上角、右下角、左下角顶点的位置坐标，共16个顶点坐标；
35.步骤104，控制摄像头采集投影装置投射的二进制平方标记图像和纯白图像，根据aruco创建二进制平方标记的方法，创建二进制平方标记检测算子，检测采集的图像中每个二进制平方标记的四个顶点，按照步骤103中记录顶点坐标的顺序记录16个顶点坐标；
36.步骤105，根据步骤103中记录的四个二进制平方标记的16个顶点坐标与步骤104中检测到的四个二进制平方标记的16个顶点坐标，计算摄像头获取的投影图像到投影仪投射的图像的透视变换关系，并通过这个透视变换关系，将摄像头获取的相机坐标系下的投影图像转换到投影装置坐标系下的投影图像；
37.步骤106，将步骤105中获取的透视变换矩阵作用在步骤104中获取的纯白图像，以此获取投影仪坐标系下投影影像，该影像中的图像边缘为投影仪投射画面的亮场与环境暗场形成的边缘，提取这个图像边缘便能够获取光机的畸变信息；
38.步骤107，创建尺寸为7
×
7的二维高斯模板，从投影影像的左上角开始，将高斯模板的中心与投影影像像素对齐，计算所有模板值与模板覆盖的像素值的乘积之和，再取平均值，将该平均值设置为模板中心所对应的投影影像像素点的值，控制该模板遍历投影影像的每一个像素，即可实现图像的平滑，降低图像噪声；完成图像降噪后，以扫描的方式搜索投影影像中的图像边缘，提取光机投影的畸变程度，具体的扫描方式如下：以图像的中心点坐标为起点，水平向右为起始的搜索方向，计算图像中后一像素与前一像素的像素值之差，记录差值超过设定阈值的像素值；待搜索到图像的边缘时，终止此方向的搜索，将搜索
起点设置为图像中心，同时将搜索方向逆时针旋转1度，重复上述搜索过程，直到搜索方向完成360度旋转后终止搜索；
39.步骤108，以图像的水平和垂直中分线为基准，将步骤107中获取的边缘点进行分类，分成上下左右四条边缘上的点，并借助最小二乘法对四组点分别拟合成四条直线，获取四条直线的直线方程，并根据直线方程计算四条直线的交点；
40.步骤109，计算四点连成的四条边缘线段的像素距离，并根据影像与实际画面距离的比例，四点像素距离换算为投影画面的水平方向的画面上下边缘的长度，与垂直方向的画面左右边缘的高度，以及上下两条直线的角度，左右两条直线的角度，结合设定的高度差阈值与角度差阈值，来判断光机畸变是否达标；至此，完成了光机畸变的检测。
41.本专利开创性在组装前就能实现检测，避免组装后检测不合格，浪费人力，能够突出降低一些隐藏成本。
42.以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本领域的技术人员应该了解本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的范围内。