液晶屏空间旋转定点的跟踪方法与流程

本发明涉及一种跟踪方法，特别是涉及一种液晶屏空间旋转定点的跟踪方法。
背景技术：
：目前，检测液晶屏旋转至不同位置的成像效果检测大多由人工进行操作，这样做虽然能保证准确跟踪到目标点但是费时费力。有的检测算法只能检测液晶屏竖直方向上旋转的成像效果，但是没有涉及到液晶屏水平转动的跟踪方法。技术实现要素：本发明所要解决的技术问题是提供一种液晶屏空间旋转定点的跟踪方法，其能够省时省力并准确跟踪到目标点，不仅能检测液晶屏竖直方向上旋转的成像效果，还涉及到液晶屏水平转动的跟踪方法。本发明是通过下述技术方案来解决上述技术问题的：一种液晶屏空间旋转定点的跟踪方法，其包括以下步骤：步骤一：初始化坐标轴x轴，坐标y轴，指定坐标轴的正负方向，各坐标轴零点；步骤二：绕z轴旋转三次获得同一圆上的三点坐标，计算z轴旋转中心Oz(X，Y)；步骤三：在z＝0，u＝0的情况下锁定目标点，获取其坐标T(xm，ym)；步骤四：根据需求从z轴和u轴的零点位置旋转液晶屏至任意位置，此时z轴旋转β度，u轴旋转α度；步骤五：判断旋转后的点在旋转中心左侧还是右侧；步骤六：判断u轴是顺时针旋转还是逆时针旋转，观察方向为从上至下，α＞0则顺时针旋转，反之则逆时针旋转；步骤七：根据步骤五、步骤六选择合适的算法进行计算目标点的坐标，并将相机移动至该坐标处达到追踪的目的。优选地，所述步骤二求取旋转中心的详细步骤如下：步骤二十一、选择液晶屏上任意一点M，即使相机显示画面的中心点对准M点，绕z轴旋转至γ1角度后将相机画面中心点处对准M点获得此时的坐标M1(x1，y1)；步骤二十二、重复此步骤两次，分别转动至γ2、γ3角度获得目标点坐标M2(x2，y2)和M3(x3，y3)，其中γ1≠γ2≠γ3；步骤二十三、已知同一圆上三点的坐标M1(x1，y1)，M2(x2，y2)和M3(x3，y3)，半径为R，则由圆的定义得到如下三个方程来求圆心坐标(X，Y)：X=a*(y3-y2)-b*(y2-y1)2(y3-y2)*(x2-x1)-2(y2-y1)*(x3-x2)Y=a*(x3-x2)-b*(x2-x1)2(y2-y1)*(x3-x2)-2(y3-y2)*(x2-x1);]]>其中，优选地，所述步骤七中获得目标旋转后坐标的详细步骤如下：步骤七十一：在液晶屏平面与x，y组成的平面平行且液晶屏水平放置的情况下选取目标点；步骤七十二：计算z轴转动后的目标点的坐标；设转动的中心点的坐标为Oz(X，Y)，顺时针旋转为正方向，选取目标点的坐标为T(xm，ym)，距离旋转中心的距离为r，则目标点转动β角度后得到点的坐标为A(x′，y′)；则得到目标点顺时针旋转β角度后计算公式如下所示：x′＝X+(xm-X)cosβ+(ym-Y)sinβy′＝Y+(ym-Y)cosβ-(xm-X)sinβ；若逆时针旋转则代入公式中的β值为负。步骤七十三：u轴移动后目标点的坐标计算方法如下：令z轴移动后的目标点为A(x′，y′)，u轴转动角度后目标点在相机平面的坐标为A′(xu，y′)。h为液晶屏与旋转中心点的距离；令O点为液晶屏平面与旋转圆的切点；O′为旋转后O点所在的位置，B为旋转前后液晶平面所在直线的交点，M为A′在未转动前在液晶显示屏上的投影；根据点A所在的位置和旋转方向的不同分成四种算法进行计算，要求A′的横坐标就要先求A与A′之间的距离|AM|，四种算法如下式：一、点A在旋转中心左侧，平面逆时针旋转：|AM|=|AB|+|BM|=|OB|-|OA|+|BM|=h*tanα2+r+(h*tanα2+r)*cosα]]>xu＝x′+|AM|；二、点A在旋转中心左侧，顺时针旋转：|AM|=|AO|+|OM|=|AO|+|OB|-|BM|=h*tanα2+r+(h*tanα2-r)*cosα]]>xu＝x′-|AM|；三、点A在旋转中心右侧，顺时针旋转：|AM|=|BM|-|BA|=|BM|-(|OA|-|OB|)=h*tanα2-r+(h*tanα2+r)*cosα]]>xu＝x′-|AM|；四、点A在旋转中心右侧，逆时针旋转：|AM|=|BM|-|BA|=|BM|-(|0A|-|OB|)=h*tanα2+r+(h*tanα2-r)*cosα]]>xu＝x′+|AM|；其中，|BM|为B与A′之间的距离，|BA|为B与A之间的距离，|OA|为O与A之间的距离，|OB|为O与B之间的距离。本发明的积极进步效果在于：本发明能够省时省力并准确跟踪到目标点，不仅能检测液晶屏竖直方向上旋转的成像效果，还涉及到液晶屏水平转动的跟踪方法。通过该方法可以准确地追踪到目标点，操作简单，减少人工操作。附图说明图1为本发明完成液晶屏定点追踪的机械实现图。图2为本发明三点找圆心的示意图。图3为本发明求取目标点绕z轴旋转后的坐标示意图。图4为本发明俯视u轴旋转之前的二维简化图。图5为本发明目标点在旋转中心左侧并逆时针旋转的示意图。图6为本发明目标点在旋转中心左侧并顺时针旋转的示意图。图7为本发明目标点在旋转中心右侧并顺时针旋转的示意图。图8为本发明目标点在旋转中心右侧并逆时针旋转的示意图。图9为本发明液晶屏空间旋转定点的跟踪方法的流程图。具体实施方式下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对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。如图9所示，本发明液晶屏空间旋转定点的跟踪方法包括以下步骤：步骤一：初始化坐标轴x轴，坐标y轴，指定坐标轴的正负方向，各坐标轴零点。如图1所示，以看向液晶屏的方向为正方向，x轴正方向为从左向右，y轴正方向为从上至下，旋转轴z轴为顺时针。从上俯视设备时，以顺时针旋转为u轴正方向。Z平面与相机所在的x，y平面平行时为u轴零点，液晶屏水平时为z轴零点。相机固定在x轴，y轴所在的平面，液晶显示屏固定在支架上，有支架带动液晶屏绕z轴或者u轴旋转。步骤二：绕z轴旋转三次获得同一圆上的三点坐标，计算z轴旋转中心Oz(X，Y)。具体步骤如下：步骤二十一、选择液晶屏上任意一点M，即使相机显示画面的中心点对准M点，绕z轴旋转至γ1角度后将相机画面中心点处对准M点获得此时的坐标M1（x1，y1)。步骤二十二、重复此步骤两次，分别转动至γ2、γ3角度获得目标点坐标M2(x2，y2)和M3(x3，y3)，其中γ1≠γ2≠γ3。步骤二十三、如图2所示，已知同一圆上三点的坐标M1(x1，y1)，M2(x2，y2)和M3(x3，y3)，半径为R，则可以由圆的定义可以得到如下三个方程来求圆心坐标(X，Y)：(x1-X)2+(y1-Y)2=R2(x2-X)2+(y2-Y)2=R2(x3-X)2+(y3-Y)2=R2...(1)]]>得如下化简后的方程式：x22+y22-x12-y12=(2x2-2x1)*X+(2y1-2y1)*Yx32+y32-x22-y22=(2x3-2x2)*X+(2y3-2y2)*Y...(2)]]>令解此二元一次方程可得圆心坐标为：X=a*(y3-y2)-b*(y2-y1)2(y3-y2)*(x2-x1)-2(y2-y1)*(x3-x2)Y=a*(x3-x2)-b*(x2-x1)2(y2-y1)*(x3-x2)-2(y3-y2)*(x2-x1)...(3)]]>得出的中心点(X，Y)在后续计算中均有使用到。步骤三：在z＝0，u＝0的情况下锁定目标点，获取其坐标T（xm，ym)。步骤四：根据需求从z轴和u轴的零点位置旋转液晶屏至任意位置，此时z轴旋转β度，u轴旋转α度。步骤五：判断旋转后的点在旋转中心左侧还是右侧。步骤六：判断u轴是顺时针旋转还是逆时针旋转，观察方向为从上至下，α＞0则顺时针旋转，反之则逆时针旋转。步骤七：根据步骤五、步骤六选择合适的算法进行计算目标点的坐标，并将相机移动至该坐标处达到追踪的目的。所述步骤七中获得目标旋转后坐标的详细步骤如下：步骤七十一：在液晶屏平面与x，y组成的平面平行且液晶屏水平放置的情况下选取目标点；步骤七十二：计算z轴转动后的目标点的坐标；计算z轴旋转β度后目标点的坐标A(x′，y′)并将其横坐标与旋转中心Oz(X，Y)的横坐标比较大小，若x′＞X则点在旋转中心右侧，反之则点在旋转中心左侧。设转动的中心点的坐标为Oz(X，Y)，顺时针旋转为正方向，选取目标点的坐标为T(xm，ym)，距离旋转中心的距离为r，则目标点转动β角度后得到点的坐标为A(x′，y′)。令点T(xm，ym)与圆心的连线与水平直线夹角为θ。如图所示，则可以得到点未移动之前有如下等式关系成立：X-xm=r*cosθY-ym=r*sinθ...(4)]]>转动之后则有如下等式成立：x′-X=r*cos(π-θ-β)=-r*cos(θ+β)=-r*(cosθcosβ-sinθsinβ)y′-Y=r*sin(π-θ-β)=r*sin(θ+β)=r*(sinθcosβ+cosθsinβ)...(5)]]>可以得到目标点顺时针旋转β角度后计算公式如下所示：x′＝X+(xm-X)cosβ+(ym-Y)sinβy′＝Y+(ym-Y)cosβ-(xm-X)sinβ.............(6)若逆时针旋转则代入公式中的β值为负。步骤七十三：u轴移动后目标点的坐标计算方法如下：Z轴在竖直方向上的旋转会同时影响目标点在相机平面的坐标值而U轴旋转只会影响目标点在y方向上的大小。所以此处令z轴移动后的目标点为A(x′，y′)，u轴转动角度后目标点在相机平面的坐标为A′(xu，y′)。h为液晶屏与旋转中心点的距离。因为u轴移动不会影响y方向所以可以将立体机械简化至二维平面做计算，观察视角为从上至下俯视，坐标系简化为只有一个x轴，所以问题简化为求平面上点A绕着圆心旋转α角度后所在位置点A′的横坐标xu，如图4所示。令O点为液晶屏平面与旋转圆的切点。O′为旋转后O点所在的位置，B为旋转前后液晶平面所在直线的交点，M为A′在未转动前在液晶显示屏上的投影。根据点A所在的位置和旋转方向的不同可以分成四种算法进行计算，若要求A′的横坐标就要先求A与A′之间的距离|AM|：一、点A在旋转中心左侧，平面逆时针旋转，如图5所示。|OB|=h*tanα2...(7)]]>|OA|＝r...........(8)|BM|=(O′A′+O′B)*cosα=(r+h*tanα2)*cosα...(9)]]>|AM|=|AB|+|BM|=|OB|-|OA|+|BM|=h*tanα2+r+(h*tanα2+r)*cosα...(10)]]>xu＝x′+|AM|...........(11)二、点A在旋转中心左侧，顺时针旋转，如图6所示。|OB|=h*α2...(12)]]>|OA|＝r...........(13)|BM|=(O′A′-O′B′)*cosα=(r-h*tanα2)*cosα...(14)]]>|AM|=|AO|+|OM|=|AO|+|OB|-|BM|=h*tanα2+r+(h*tana2-r)*cosα...(15)]]>xu＝x′-|AM|...........(16)三、点A在旋转中心右侧，顺时针旋转，如图7所示。|OB|=h*tanα2...(17)]]>|OA|＝r...........(18)|BM|=(O′A′+O′B)*cosα=(r-h*tanα2)*cosα...(19)]]>|AM|=|BM|-|BA|=|BM|-(|OA|-|OB|)=h*tanα2-r+(h*tanα2+r)*cosα...(20)]]>xu＝x′-|AM|...........(21)四、点A在旋转中心右侧，逆时针旋转，如图8所示。|OB|=h*tanα2...(22)]]>|OA|＝r...........(23)|BM|=(O′A′+O′B)*cosα=(r+h*tanα2)*cosα...(24)]]>|AM|=|BM|-|BA|=|BM|-(|OA|-|OB|)=h*tanα2+r+(h*tanα2-r)*cosα...(25)]]>xu＝x′+|AM|...........(26)其中，|BM|为B与A′之间的距离，|BA|为B与A之间的距离，|OA|为O与A之间的距离，|OB|为O与B之间的距离。经验证点A在液晶屏上任意位置均有以上算法成立。以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变形或修改，这并不影响本发明的实质内容。当前第1页1 2 3