投影设备和系统的制作方法

本实用新型涉及成像设备技术领域，尤其是涉及一种投影设备和系统。

背景技术：

投影机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等相连接并播放相应的图像信号。投影机广泛应用于家庭、办公室、学校和娱乐场所，根据工作方式不同，有CRT，LCD，DLP等不同类型。

现有的投影设备中，大多是使用遥控器作为人机交互接口来实现对投影设备的控制。遥控器控制的方式存在诸多不便，例如，遥控器使用时要依靠电池进行供电，遥控器作为相对独立的硬件设备易丢失；同时，遥控器操作起来不便捷，按键多导致误操作；当投影机面向智能操作系统时(例如Android或者Windows)，遥控器的将使得投影机的控制方式变得更加繁琐。

针对上述投影设备控制操作复杂的问题，尚未提出有效的解决方案。

技术实现要素：

有鉴于此，本实用新型的目的在于提供一种投影设备和系统，以提高投影设备控制操作的便捷性和智能性。

第一方面，本实用新型实施例提供了一种投影设备，包括中控模块，以及与中控模块分别连接的光学处理投影模块和摄像模块；摄像模块包括依次连接的摄像头、感光器件和数据处理芯片；摄像头用于获取目标环境的光信号；感光器件用于将光信号进行感光，生成电信号；数据处理芯片用于对电信号进行滤波、采样和量化处理，生成图像数据，将图像数据发送至中控模块；中控模块用于接收图像数据，向光学处理投影模块发送与图像数据对应的播放数据；光学处理投影模块用于将播放数据投射至投影介质上。

结合第一方面，本实用新型实施例提供了第一方面的第一种可能的实施方式，其中，上述摄像模块包括依次连接的摄像头、电荷耦合元件CCD和数学信号处理芯片DSP；该摄像头用于获取目标环境的光信号；上述CCD用于将光信号进行感光处理，生成电信号；上述DSP用于对电信号进行滤波、采样和量化处理，生成图像数据，将图像数据发送至中控模块。

结合第一方面，本实用新型实施例提供了第一方面的第二种可能的实施方式，其中，上述投影设备还包括红外光源；该红外光源用于对目标环境进行红外线补光。

结合第一方面的第二种可能的实施方式，本实用新型实施例提供了第一方面的第三种可能的实施方式，其中，上述摄像模块包括依次连接的摄像头、红外光滤镜、电荷耦合元件CCD和数学信号处理芯片DSP；该摄像头用于获取带有红外线补光的光信号；该红外光滤镜用于过滤光信号，生成红外光信号；上述CCD用于将红外光信号进行感光处理，生成电信号；上述DSP用于对电信号进行滤波、采样和量化处理，生成图像数据，将图像数据发送至中控模块。

结合第一方面，本实用新型实施例提供了第一方面的第四种可能的实施方式，其中，上述中控模块包括存储单元和中央控制单元；该存储单元用于保存摄像模块发送的图像数据；该中央控制单元用于从存储单元中提取预设时间范围内的、时间相邻的两幅图像数据，对两幅图像数据进行差分处理，生成差分矩阵，判断差分矩阵中是否存在动作轨迹数据，如果是，从差分矩阵中提取动作轨迹数据，根据动作轨迹数据生成交互指令，根据交互指令发送相应的播放数据至光学处理投影模块。

结合第一方面的第四种可能的实施方式，本实用新型实施例提供了第一方面的第五种可能的实施方式，其中，上述中控模块还包括与中央控制单元连接的电源；电源与红外光源连接。

结合第一方面的第四种可能的实施方式，本实用新型实施例提供了第一方面的第六种可能的实施方式，其中，上述中控模块还包括WIFI单元。

结合第一方面，本实用新型实施例提供了第一方面的第七种可能的实施方式，其中，上述光学处理投影模块包括图像处理单元、数据微镜装置DMD和投影单元；该图像处理单元用于将交互指令转换为可用于显示的显示信号；该DMD用于根据显示信号调整镜片阵列的反射角度，通过反射角度产生的灰阶将三原色混合为与显示信号对应的RGB彩色图像；其中，三原色为投影单元发出的经过调制的三原色光线；上述投影单元用于将RGB彩色图像投影至投影介质上。

结合第一方面的第二种可能的实施方式，本实用新型实施例提供了第一方面的第八种可能的实施方式，其中，上述红外光源包括红外线发光二极管；该红外线发光二极管的灯珠顶点法线与投影单元的镜头顶点法线相互平行。

第二方面，本实用新型实施例提供了一种投影设备系统，该系统包括上述投影设备，还包括投影介质。

本实用新型实施例带来了以下有益效果：

本实用新型实施例提供的一种投影设备和系统，包括中控模块、光学处理投影模块和摄像模块；通过摄像模块获取目标环境的光信号，根据获取到的光信号生成图像数据；通过中控模块向光学处理投影模块发送与图像数据对应的播放数据；通过光学处理投影模块将播放数据投射至投影介质上；上述方式中，投影设备通过摄像模块实时获取用户发出的动作轨迹数据，主动获取交互指令，使投影设备的控制摆脱了对外部设备的依赖，提高了投影设备控制操作的便捷性和智能性。

本实用新型的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本实用新型而了解。本实用新型的目的和其他优点在说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

为使本实用新型的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式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，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型实施例提供的一种投影设备的结构示意图；

图2为本实用新型实施例提供的一种投影设备的具体结构示意图；

图3为本实用新型实施例提供的第二种投影设备的具体结构示意图；

图4为本实用新型实施例提供的一种投影设备的信号流向示意图；

图5为本实用新型实施例提供的一种投影设备系统的结构示意图；

图6为本实用新型实施例提供的一种投影方法的流程图。

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本实用新型的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，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，都属于本实用新型保护的范围。

考虑到现有的投影设备控制操作复杂的问题，本实用新型实施例提供了一种投影设备和系统，该技术可以应用于多种投影仪或投影机中，尤其是可以应用于对投影仪或投影机的控制中，还可以应用于可以通过手势识别的其他相关设备中，下面通过实施例进行描述。

实施例一：

参见图1所示的一种投影设备的结构示意图，该投影设备包括中控模块10，以及与该中控模块10分别连接的光学处理投影模块11和摄像模块12；该摄像模块12包括依次连接的摄像头、感光器件和数据处理芯片；

上述摄像头用于获取目标环境的光信号；上述感光器件用于将光信号进行感光，生成电信号；上述数据处理芯片用于对电信号进行滤波、采样和量化处理，生成图像数据，将图像数据发送至中控模块；

上述中控模块10用于接收图像数据，向光学处理投影模块发送与图像数据对应的播放数据；上述光学处理投影模块11用于将播放数据投射至投影介质上。

具体地，上述摄像模块12用于获取目标环境的光信号，根据获取到的光信号生成图像数据，将图像数据发送至中控模块10；其中，图像数据包括预设时间范围内的至少两幅图像数据；

上述中控模块10用于从图像数据中提取动作轨迹数据，生成动作轨迹数据对应的交互指令，根据该交互指令发送相应的播放数据至光学处理投影模块；

具体的，上述中控模块可以为微型智能中央控制系统；可以通过对比不同时间获取的图像数据，获取动作轨迹数据；上述动作轨迹数据可以包括多种手势动作产生的数据，例如，手指的点触、滑动等；上述播放数据包括动作轨迹数据对应的播放内容，例如，待播放的图像数据等。

上述光学处理投影模块11用于将播放数据进行处理，并将处理后的播放数据投射至投影介质上。

本实用新型实施例提供的一种投影设备，包括中控模块、光学处理投影模块和摄像模块；通过摄像模块获取目标环境的光信号，根据获取到的光信号生成图像数据；通过中控模块向光学处理投影模块发送与图像数据对应的播放数据；通过光学处理投影模块将播放数据投射至投影介质上；上述方式中，投影设备通过摄像模块实时获取用户发出的动作轨迹数据，主动获取交互指令，使投影设备的控制摆脱了对外部设备的依赖，提高了投影设备控制操作的便捷性和智能性。

参见图2所示的一种投影设备的具体结构示意图，该投影设备中的摄像模块包括依次连接的摄像头200、电荷耦合元件CCD201和数学信号处理芯片DSP202；该摄像头200用于获取目标环境的光信号；上述CCD201用于将光信号进行感光处理，生成电信号；上述DSP用于对电信号进行滤波、采样和量化处理，生成图像数据，将图像数据发送至中控模块。

通常，用户会在投影介质的附近对投影设备投射的内容进行讲解，在讲解的同时对投影设备进行控制；因此，在具体实现时，上述摄像头的摄像环境通常主要为投影介质和投影介质周围的部分环境；由于用户会在讲解的过程中，可能随时发出手势动作；因此，上述摄像模块会实时获取目标环境的光信号，进而生成图像数据，以使中控模块通过图像数据获取用户发出的控制信号。

上述方式可以使投影设备及时获取用户发出的控制信号，提高用户对投影设备控制的便捷性。

上述中控模块包括存储单元203和中央控制单元204；该存储单元203用于保存摄像模块发送的图像数据；该中央控制单元204用于从存储单元中提取预设时间范围内的、时间相邻的两幅图像数据，对两幅图像数据进行差分处理，生成差分矩阵，判断差分矩阵中是否存在动作轨迹数据，如果是，从差分矩阵中提取动作轨迹数据，根据动作轨迹数据生成交互指令，根据该交互指令发送相应的播放数据至光学处理投影模块。

上述中控模块也可以称为微型智能中央控制系统。该微型智能中央控制系统所用操作系统以及相应硬件可替换为android或linux系统，或window系统以及相应硬件。

例如，摄像模块在很短的时间内(例如1ms～10ms内)采集两幅图像，并发送给了中控模块；中央控制单元将两幅图像进行差分计算，得出结果矩阵，根据结果矩阵特征判断是否有用户动作产生的动作轨迹数据；如果有，则触发当前活动应用界面相应控件的交互反馈，例如：触发当前用户动作位置的一次触摸事件。

上述方式可以从图像数据中快速准确地识别出用户产生的动作轨迹数据，进而实现对投影设备的控制。

上述光学处理投影模块包括图像处理单元205、数据微镜装置DMD206和投影单元207；该图像处理单元205用于将播放数据处理为可用于显示的显示信号；该DMD206用于根据显示信号调整镜片阵列的反射角度，通过反射角度产生的灰阶将三原色混合为与显示信号对应的RGB彩色图像；其中，三原色为投影单元发出的经过调制的三原色光线；上述投影单元207用于将RGB彩色图像投影至投影介质上。

具体地，上述图像处理单元205和数据微镜装置DMD206也可以称为DLP驱动模组；中控模块将图像数据传送到DLP驱动模组的图像处理单元，图像处理单元将图像数据转换为显示信号，投影单元发出经过调制的三原色光线照射DMD，DMD根据显示信号调整自身的镜片阵列的反射角度，利用反射角度产生的灰阶将三原色混合为RGB彩色图像，最后经过投影单元的镜头发出，在投影介质上成像。

参见图3所示的第二种投影设备的具体结构示意图，为了提高摄像装置获取用户控制动作的准确性和稳定性，该投影设备还包括红外光源300；该红外光源300用于对目标环境进行红外线补光。相应地，上述摄像模块包括依次连接的摄像头301、红外光滤镜302、电荷耦合元件CCD303和数学信号处理芯片DSP304；该摄像头301用于获取带有红外线补光的光信号；该红外光滤镜302用于过滤光信号，生成红外光信号；该CCD303用于将红外光信号进行感光处理，生成电信号；该DSP304用于对电信号进行滤波、采样和量化处理，生成图像数据，将图像数据发送至中控模块。

进一步地，上述中控模块还可以包括与中央控制单元连接的电源305；该电源与红外光源连接；上述中控模块还包括WIFI单元306。

参见图4所示的一种投影设备的信号流向示意图，由图和图例可知，投影设备的多个结构之间具有信号及数据通路；红外补光LED发出红外光，与环境光混合后，被摄像镜头接收；该摄像镜头接收的光信号经红外滤镜过滤后，生成窄带红外光至CCD；光学投影系统发出经过调制的三原色光线照射DMD，DMD根据显示信号调整其镜片阵列的角度，利用反射角度产生的灰阶将三原色混合为RGB彩色图像，最后经过投影光学系统的镜头发出，在介质上成像。另外，图中的DDR3为第三代双倍率同步动态随机存取存储器；CPU为中央控制单元。

上述方式中，采用红外光源对目标环境进行补光，并采用红外光滤镜获取红外光信号，根据该红外光信号生成图像数据，以使中控模块获得用户的控制指令；该方法可以增加摄像装置的适应性，比如无光照的夜晚、光照变化非常强烈的场景环境等等；由于只获取红外光信号，可以将光照变化控制在很小的波动范围，同时可以屏蔽投影画面的光照变化，增强摄像装置获取图像数据的性能。

上述方式可以提高摄像装置获取用户动作产生的动作轨迹数据的稳定性，为投影设备控制响应的稳定性和准确性。

为了提高上述红外光源的补光效果，上述红外光源包括红外线发光二极管；该红外线发光二极管的灯珠顶点法线与投影单元的镜头顶点法线相互平行。具体地，红外线发光二极管与投影设备的电源模块相连；红外线发光二极管发出特定波长的散射红外线，该散射红外线混杂环境灯光以及日光，经过投影介质的漫反射，部分光线进入摄像镜头，再经过红外滤镜过滤，截止杂光，仅有特定波长的红外光透过，此部分红外光照射CCD，该CCD将光信号转换为电信号，并传送到DSP，该DSP对电信号进行滤波、采样、量化等系列操作后输出数字图像数据并传送到中央处理模块的存储单元中备用。

上述红外线发光二极管的灯珠顶点法线与投影单元的镜头顶点法线相互平行的设置方式，可以最大限度地对目标环境进行红外线补光，进而获得信号强度较大的红外光信号。

实施例二：

对应于上述投影设备的实施例，参见图5所示的一种投影设备系统的结构示意图，该系统包括上述投影设备500，还包括投影介质501。

本实用新型实施例提供的一种投影设备系统，与上述实施例提供的一种投影设备具有相同的技术特征，所以也能解决相同的技术问题，达到相同的技术效果。

实施例三：

对应于上述投影设备和投影设备系统实施例，参见图6所示的一种投影方法的流程图，该方法有上述投影设备执行；该方法包括如下步骤：

步骤S602，通过摄像模块获取目标环境的光信号，根据获取到的光信号生成图像数据，其中，该图像数据包括预设时间范围内的至少两幅图像数据；

步骤S604，由中控模块从图像数据中提取动作轨迹数据，生成动作轨迹数据对应的交互指令，根据交互指令发送相应的播放数据至光学处理投影模块；

步骤S606，通过光学处理投影模块将播放数据进行处理，并将处理后的播放数据投射至投影介质上。

本实用新型实施例提供的一种投影方法，通过摄像模块获取目标环境的光信号，根据获取到的光信号生成图像数据；通过中控模块从图像数据中提取动作轨迹数据，生成动作轨迹数据对应的交互指令，根据该交互指令发送相应的播放数据至光学处理投影模块；通过光学处理投影模块将播放数据进行处理，并将处理后的播放数据投射至投影介质上；上述方式中，投影设备通过摄像模块实时获取用户发出的动作轨迹数据，主动获取交互指令，使投影设备的控制摆脱了对外部设备的依赖，提高了投影设备控制操作的便捷性和智能性。

进一步地，上述由中控模块从图像数据中提取动作轨迹数据，生成动作轨迹数据对应的交互指令，根据该交互指令发送相应的播放数据至光学处理投影模块包括如下步骤：(1)通过中控模块中的存储单元保存摄像模块发送的图像数据；(2)通过中控模块中的中央控制单元从存储单元中提取预设时间范围内的、时间相邻的两幅图像数据，对两幅图像数据进行差分处理，生成差分矩阵，判断差分矩阵中是否存在动作轨迹数据，如果是，从差分矩阵中提取动作轨迹数据，根据动作轨迹数据生成交互指令，根据该交互指令发送相应的播放数据至光学处理投影模块。上述方式可以从图像数据中快速准确地识别出用户产生的动作轨迹数据，进而实现对投影设备的控制。

本实用新型实施例提供的一种投影设备和系统，采用摄像头采集图像数据并进行处理后判断用户行为动作，可以较准确判断用户动作的类型并定位用户动作的区域；因此能够实现用户直接在投影画面上进行触摸交互，类似触摸屏的触摸、滑动等操作，可以抛弃现有投影仪的遥控器，直接使用手掌进行交互。

本实用新型实施例提供的一种投影设备和系统，采用微型智能中央控制系统代替单芯片体系来控制投影仪，使得本方案不依赖电脑设备，可完全作为独立智能设备使用。

另外，在本实用新型实施例的描述中，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，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”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实用新型和简化描述，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实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

最后应说明的是：以上所述实施例，仅为本实用新型的具体实施方式，用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制，本实用新型的保护范围并不局限于此，尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改或可轻易想到变化，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改、变化或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型实施例技术方案的精神和范围，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。