本發(fā)明涉及數(shù)字投影顯示技術(shù)領(lǐng)域，更具體地說(shuō)，涉及一種動(dòng)向智能投影系統(tǒng)及其方法。
背景技術(shù)：
隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，特別是半導(dǎo)體技術(shù)的推動(dòng)，便攜式的電子設(shè)備被不斷地設(shè)計(jì)制造出來(lái)。便攜式電子設(shè)備的提升，使得用戶對(duì)人機(jī)界面的顯示器件的要求越來(lái)越向著微型、大屏幕以及高分辨率方向發(fā)展。在廣大用戶強(qiáng)烈需求的促使下，近年來(lái)投影機(jī)技術(shù)發(fā)展迅猛，dlp、lcos等產(chǎn)品紛紛推出了性能高、尺寸小且重量輕的便攜式的投影機(jī)。
在投影領(lǐng)域中，由于使用場(chǎng)景的不同，對(duì)投影設(shè)備所具備的功能也會(huì)有所不同。例如，在家庭或者大型舞臺(tái)中，投影設(shè)備需要根據(jù)用戶的意向投影方向進(jìn)行多方向的投影顯示時(shí)，需要投影設(shè)備識(shí)別跟蹤用戶的意向投影位置方向，進(jìn)而改變投影鏡頭的投影方向，并進(jìn)行高質(zhì)量的智能投影。因此，一種可追蹤用戶的意向投影方向，實(shí)時(shí)地改變投影鏡頭的方向并進(jìn)行投影畫(huà)面校正處理，實(shí)現(xiàn)高質(zhì)量投影顯示的智能投影系統(tǒng)及其方法成為往后投影領(lǐng)域的研究重點(diǎn)之一。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
針對(duì)上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明的目的在于提供一種可根據(jù)用戶的意向投影方向?qū)崟r(shí)地改變投影方向并進(jìn)行圖像校正處理，可實(shí)現(xiàn)動(dòng)向高質(zhì)量投影且可在多種場(chǎng)景使用的動(dòng)向智能投影系統(tǒng)及其方法。本發(fā)明所述的用戶可以為人或者機(jī)器人或者其他動(dòng)物。
為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種動(dòng)向智能投影顯示系統(tǒng)，包括:
投影單元，用于向投影畫(huà)面投影顯示投影信息；
環(huán)境識(shí)別單元，用于獲取投影單元完整的投影畫(huà)面圖像及其環(huán)境的變化；
目標(biāo)方向識(shí)別單元，用于根據(jù)用戶的指向性信息追蹤確定用戶的意向投影方向；
第一方向控制單元，通過(guò)轉(zhuǎn)動(dòng)同時(shí)改變投影單元的投影方向以及環(huán)境識(shí)別單元的采集方向；以及
中央處理單元，與所述投影單元、環(huán)境識(shí)別單元、目標(biāo)方向識(shí)別單元以及第一方向控制單元相連接；所述中央處理單元包括：目標(biāo)方向處理單元，用于根據(jù)用戶的指向性信息來(lái)計(jì)算出第一方向控制單元的轉(zhuǎn)動(dòng)角度；以及圖像校正單元，用于對(duì)環(huán)境識(shí)別單元所獲取的投影畫(huà)面圖像以及環(huán)境變化信息進(jìn)行分析比對(duì)，進(jìn)行實(shí)時(shí)的投影圖像校正。
優(yōu)選地，所述目標(biāo)方向識(shí)別單元為眼動(dòng)追蹤單元，根據(jù)用戶的眼動(dòng)方向確定其意向投影方向。所述眼動(dòng)追蹤單元可以為獨(dú)立設(shè)置的頭戴式眼動(dòng)儀，其包括：實(shí)時(shí)獲取數(shù)據(jù)的微型傳感器、無(wú)線通信單元及微型攝像頭；所述眼動(dòng)追蹤單元也可以為包括：眼動(dòng)環(huán)境識(shí)別單元、第二方向控制單元以及眼動(dòng)分析單元；所述眼動(dòng)環(huán)境識(shí)別單元用于實(shí)時(shí)采集用戶的人眼圖像；所述第二方向控制單元通過(guò)轉(zhuǎn)動(dòng)改變所述眼動(dòng)環(huán)境識(shí)別單元的采集方向；所述眼動(dòng)分析單元用于將人眼圖像中虹膜瞳孔的中心位置與基準(zhǔn)位置做比較，計(jì)算分析用戶的眼動(dòng)方向；所述眼動(dòng)環(huán)境識(shí)別單元優(yōu)選為紅外采集裝置。
優(yōu)選地，所述目標(biāo)方向識(shí)別單元為肢體目標(biāo)方向識(shí)別單元，所述肢體可包括：用戶的頭、手勢(shì)；根據(jù)用戶頭或者手勢(shì)的擺動(dòng)方向確定用戶的意向投影方向。所述肢體目標(biāo)方向識(shí)別單元可以為頭戴式跟蹤器包括：重力傳感器。
優(yōu)選地，所述動(dòng)向智能投影顯示系統(tǒng)還包括：存儲(chǔ)單元和無(wú)線通信單元；所述投影信息可以是來(lái)自存儲(chǔ)單元，也可以是來(lái)自無(wú)線通信單元的實(shí)時(shí)投影信息；所述環(huán)境識(shí)別單元可以為紅外三維測(cè)試儀或者攝像機(jī)。
優(yōu)選地，所述投影圖像校正包括：投影自動(dòng)對(duì)焦、投影圖像方向校正以及投影背景顏色、亮度以及表面凹凸程度的校正；所述投影圖像方向校正包括：投影圖像畸形校正以及方向校正，使校正后的投影畫(huà)面方正且用戶雙眼可正視投影圖像。
優(yōu)選地，所述第一方向控制單元和/或第二方向控制單元為云臺(tái)或者多維運(yùn)動(dòng)臺(tái)，可實(shí)現(xiàn)球面式轉(zhuǎn)動(dòng)；所述用戶可以為人或者機(jī)器人或者其他動(dòng)物。
本發(fā)明還提供了一種動(dòng)向智能投影顯示方法，包括以下步驟：
(s1)根據(jù)用戶的指向性信息獲取用戶的意向投影方向；
(s2)根據(jù)用戶的意向投影方向來(lái)計(jì)算出第一方向控制單元的轉(zhuǎn)動(dòng)角度；
(s3)根據(jù)第一方向控制單元的所述轉(zhuǎn)動(dòng)角度，使投影單元的投影方向以及環(huán)境識(shí)別單元的采集方向均朝向用戶的意向投影方向；
(s4)投影單元根據(jù)用戶的指向性信息沿著用戶的意向投影方向進(jìn)行初始化投影顯示；
(s5)通過(guò)環(huán)境識(shí)別單元獲取投影畫(huà)面圖像以及環(huán)境變化信息；
(s6)對(duì)環(huán)境識(shí)別單元所獲取的投影畫(huà)面圖像以及環(huán)境變化信息進(jìn)行分析比對(duì)并進(jìn)行實(shí)時(shí)的投影圖像校正；
(s7)投影單元進(jìn)行校正后清晰投影。
優(yōu)選地，步驟(s1)所述的用戶的指向性信息為眼動(dòng)方向，根據(jù)用戶的眼動(dòng)方向確定其意向投影方向；所述眼動(dòng)方向可以通過(guò)獨(dú)立設(shè)置的頭戴式眼動(dòng)儀實(shí)現(xiàn)，其包括：實(shí)時(shí)獲取數(shù)據(jù)的微型傳感器、無(wú)線通信單元及微型攝像頭；所述獲取用戶的意向投影方向的方法也可以為包括：眼動(dòng)環(huán)境識(shí)別步驟、第二方向控制步驟以及眼動(dòng)分析步驟；所述眼動(dòng)環(huán)境識(shí)別步驟用于實(shí)時(shí)采集用戶的人眼圖像；所述第二方向控制步驟通過(guò)轉(zhuǎn)動(dòng)改變所述眼動(dòng)環(huán)境識(shí)別步驟中的采集方向；所述眼動(dòng)分析步驟用于將人眼圖像中虹膜瞳孔的中心位置與基準(zhǔn)位置做比較，計(jì)算分析用戶的眼動(dòng)方向。
優(yōu)選地，步驟(s1)所述的用戶的指向性信息為用戶頭或者手勢(shì)的擺動(dòng)方向，由此確定用戶的意向投影方向。所述用戶頭或者手勢(shì)的擺動(dòng)方向可以通過(guò)諸如重力傳感器等的頭戴式跟蹤器實(shí)現(xiàn)。
優(yōu)選地，步驟(s6)所述的投影圖像校正包括：投影自動(dòng)對(duì)焦、投影圖像方向校正以及投影背景顏色、亮度和表面凹凸程度的校正；所述投影圖像方向校正包括：投影圖像畸形校正以及方向校正，使校正后的投影畫(huà)面方正且用戶雙眼可正視投影圖像。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下有益效果：由于本發(fā)明所述的動(dòng)向智能投影顯示系統(tǒng)，包括:投影單元；環(huán)境識(shí)別單元；目標(biāo)方向識(shí)別單元；第一方向控制單元；中央處理單元，其包括：目標(biāo)方向處理單元，和圖像校正單元，所以本發(fā)明所述的動(dòng)向智能投影顯示系統(tǒng)及其方法，可實(shí)時(shí)地追蹤用戶的意向投影方向，實(shí)時(shí)地改變投影鏡頭的方向并進(jìn)行投影畫(huà)面校正，實(shí)現(xiàn)高質(zhì)量投影顯示；此系統(tǒng)可應(yīng)用在大型舞臺(tái)實(shí)現(xiàn)虛擬現(xiàn)實(shí)結(jié)合的場(chǎng)景應(yīng)用。
附圖說(shuō)明
圖1是本發(fā)明動(dòng)向智能投影顯示系統(tǒng)的優(yōu)選實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖2是本發(fā)明動(dòng)向智能投影顯示方法的優(yōu)選實(shí)施例的流程圖。
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合附圖，對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施方式進(jìn)行詳細(xì)描述，但應(yīng)當(dāng)理解本發(fā)明的保護(hù)范圍并不受具體實(shí)施方式的限制。
除非另有其它明確表示，否則在整個(gè)說(shuō)明書(shū)和權(quán)利要求書(shū)中，術(shù)語(yǔ)“包括”或其變換如“包含”或“包括有”等等將被理解為包括所陳述的元件或組成部分，而并未排除其它元件或其它組成部分。
圖1是本發(fā)明動(dòng)向智能投影顯示系統(tǒng)的實(shí)施例1的結(jié)構(gòu)示意圖；如圖1所示，所述動(dòng)向智能投影顯示系統(tǒng)，包括:投影單元10，用于向投影畫(huà)面投影顯示投影信息；環(huán)境識(shí)別單元20，用于獲取投影單元完整的投影畫(huà)面圖像及其環(huán)境的變化；目標(biāo)方向識(shí)別單元30，用于根據(jù)用戶的指向性信息跟蹤確定用戶的意向投影方向；第一方向控制單元40，通過(guò)轉(zhuǎn)動(dòng)同時(shí)改變投影單元10的投影方向以及環(huán)境識(shí)別單元20的采集方向；以及中央處理單元50，與投影單元10、環(huán)境識(shí)別單元20、目標(biāo)方向識(shí)別單元30以及第一方向控制單元40相連接。所述中央處理單元50包括：目標(biāo)方向處理單元51，用于根據(jù)用戶的指向性信息來(lái)計(jì)算出第一方向控制單元40的轉(zhuǎn)動(dòng)角度；以及圖像校正單元52，用于對(duì)環(huán)境識(shí)別單元20所采集的投影畫(huà)面圖像以及環(huán)境變化信息進(jìn)行分析比對(duì)，進(jìn)行實(shí)時(shí)的投影圖像校正。
在本實(shí)施例中，所述目標(biāo)方向識(shí)別單元30為眼動(dòng)追蹤單元，根據(jù)用戶的眼動(dòng)方向確定其意向投影方向；所述眼動(dòng)追蹤單元可以為獨(dú)立設(shè)置的頭戴式眼動(dòng)儀，其包括：實(shí)時(shí)獲取數(shù)據(jù)的微型傳感器、無(wú)線通信單元及微型攝像頭；所述頭戴式眼動(dòng)儀為獨(dú)立設(shè)置的裝置，可以為頭戴裝置，近距離準(zhǔn)確的追蹤用戶的眼動(dòng)方向，然后由無(wú)線通信單元向中央處理單元50傳輸眼動(dòng)方向數(shù)據(jù)。當(dāng)然，所述眼動(dòng)追蹤單元也可以為包括：眼動(dòng)環(huán)境識(shí)別單元、第二方向控制單元以及眼動(dòng)分析單元；所述眼動(dòng)環(huán)境識(shí)別單元用于實(shí)時(shí)采集用戶的人眼圖像；所述第二方向控制單元通過(guò)轉(zhuǎn)動(dòng)改變所述眼動(dòng)環(huán)境識(shí)別單元的采集方向；所述眼動(dòng)分析單元用于將人眼圖像中虹膜瞳孔的中心位置與基準(zhǔn)位置做比較，計(jì)算分析用戶的眼動(dòng)方向；所述眼動(dòng)環(huán)境識(shí)別單元優(yōu)選為紅外采集裝置。
另外，在本實(shí)施例中，所述目標(biāo)方向識(shí)別單元30也可以為肢體目標(biāo)方向識(shí)別單元，所述肢體可包括：用戶的頭、手勢(shì)；根據(jù)用戶頭或者手勢(shì)的擺動(dòng)方向確定用戶的意向投影方向；所述肢體目標(biāo)方向識(shí)別單元可以為頭戴式跟蹤器包括：重力傳感器。
在本實(shí)施例中，所述動(dòng)向智能投影顯示系統(tǒng)還包括：存儲(chǔ)單元60和無(wú)線通信單元70；所述投影單元10的投影信息可以是來(lái)自存儲(chǔ)單元60，也可以是來(lái)自無(wú)線通信單元70實(shí)時(shí)接收的投影信息；所述環(huán)境識(shí)別單元20可以為紅外三維測(cè)試儀或者攝像機(jī)。所述第一方向控制單元和/或第二方向控制單元為云臺(tái)或者多維運(yùn)動(dòng)臺(tái)，可實(shí)現(xiàn)球面式轉(zhuǎn)動(dòng)。
在本實(shí)施例中，圖像校正單元52利用環(huán)境識(shí)別單元20實(shí)時(shí)采集的投影畫(huà)面圖像，對(duì)投影圖像進(jìn)行校正；所述投影圖像校正包括：投影自動(dòng)對(duì)焦、投影圖像方向校正以及投影背景顏色、亮度和表面凹凸程度的校正；所述投影圖像方向校正包括投影圖像畸形校正以及方向校正，使校正后的投影畫(huà)面方正且用戶雙眼可正視投影圖像。例如：當(dāng)用戶眼動(dòng)方向的投影面背景顏色和所需投影顯示的內(nèi)容對(duì)比度不高，不能清晰顯示時(shí)，圖像校正單元52會(huì)根據(jù)所采集的投影畫(huà)面圖像進(jìn)行校正處理，改變所投影信息的背景顏色或者字體顏色等等，實(shí)現(xiàn)智能清晰化投影；又或者當(dāng)用戶眼動(dòng)方向的投影面凹凸不平，使得所投影的投影畫(huà)面不連續(xù)時(shí)，圖像校正單元52會(huì)根據(jù)所采集的投影畫(huà)面圖像進(jìn)行校正處理，實(shí)現(xiàn)智能清晰化投影。
本發(fā)明還提供了一種動(dòng)向智能投影顯示方法，如圖2所示，包括以下步驟：
(s1)根據(jù)用戶的指向性信息獲取用戶的意向投影方向；
(s2)根據(jù)用戶的意向投影方向來(lái)計(jì)算出第一方向控制單元的轉(zhuǎn)動(dòng)角度；
(s3)根據(jù)第一方向控制單元的所述轉(zhuǎn)動(dòng)角度，使投影單元的投影方向以及環(huán)境識(shí)別單元的采集方向均朝向用戶的意向投影方向；
(s4)投影單元根據(jù)用戶的指向性信息沿著用戶的意向投影方向進(jìn)行初始化投影顯示；
(s5)通過(guò)環(huán)境識(shí)別單元獲取投影畫(huà)面圖像以及環(huán)境變化信息；
(s6)對(duì)環(huán)境識(shí)別單元所獲取的投影畫(huà)面圖像以及環(huán)境變化信息進(jìn)行分析比對(duì)并進(jìn)行實(shí)時(shí)的投影圖像校正；
(s7)投影單元進(jìn)行校正后清晰投影。
在本實(shí)施例中，步驟(s1)所述的用戶的指向性信息為眼動(dòng)方向，可根據(jù)用戶的眼動(dòng)方向確定其意向投影方向；所述眼動(dòng)方向可以通過(guò)獨(dú)立設(shè)置的頭戴式眼動(dòng)儀實(shí)現(xiàn)，其包括：實(shí)時(shí)獲取數(shù)據(jù)的微型傳感器、無(wú)線通信單元及微型攝像頭；另外，所述獲取用戶的意向投影方向的方法也可以為包括：眼動(dòng)環(huán)境識(shí)別步驟、第二方向控制步驟以及眼動(dòng)分析步驟；所述眼動(dòng)環(huán)境識(shí)別步驟用于實(shí)時(shí)采集用戶的人眼圖像；所述第二方向控制步驟通過(guò)轉(zhuǎn)動(dòng)改變所述眼動(dòng)環(huán)境識(shí)別步驟中的采集方向；所述眼動(dòng)分析步驟用于將人眼圖像中虹膜瞳孔的中心位置與基準(zhǔn)位置做比較，計(jì)算分析用戶的眼動(dòng)方向。
在本實(shí)施例中，步驟(s1)所述用戶的指向性信息為肢體的擺動(dòng)方向，所述肢體可包括：用戶的頭、手勢(shì)；根據(jù)用戶頭或者手勢(shì)的擺動(dòng)方向確定用戶的意向投影方向；所述肢體的擺動(dòng)方向可以通過(guò)諸如重力傳感器等頭戴式跟蹤器來(lái)實(shí)現(xiàn)。
在本實(shí)施例中，步驟(s6)所述的投影圖像校正包括：投影自動(dòng)對(duì)焦、投影圖像方向校正以及投影背景顏色、亮度和表面凹凸程度的校正；所述投影圖像方向校正包括：投影圖像畸形校正以及方向校正，使校正后的投影畫(huà)面方正且用戶雙眼可正視投影圖像。
值得注意的是，在發(fā)明實(shí)施例中，所述用戶可以為人或者機(jī)器人或者其他動(dòng)物，本發(fā)明所述的動(dòng)向智能投影顯示系統(tǒng)及其方法可以應(yīng)用于多種場(chǎng)合。例如：在大型表演中，用戶借助目標(biāo)方向識(shí)別單元來(lái)實(shí)時(shí)控制投影單元的投影方向，根據(jù)舞臺(tái)表演的需要在舞臺(tái)背景的不同位置投影顯示相關(guān)內(nèi)容并進(jìn)行投影校正處理，實(shí)現(xiàn)虛擬現(xiàn)實(shí)結(jié)合的炫麗舞臺(tái)效果，所述用戶可以是在舞臺(tái)上的表演者或者幕后的舞臺(tái)效果操控工作人員等等；又或者，在家庭中，主人或者寵物借助目標(biāo)方向識(shí)別單元來(lái)實(shí)時(shí)控制投影單元的投影方向，可以在不同時(shí)間不同位置進(jìn)行智能投影，實(shí)現(xiàn)交互娛樂(lè)的享受體驗(yàn)；還或者，在大型餐廳中，由店家或者機(jī)器服務(wù)員借助目標(biāo)方向識(shí)別單元來(lái)實(shí)時(shí)控制投影單元的投影方向，可以根據(jù)不同客戶需求，投影菜單簡(jiǎn)介或者其他娛樂(lè)內(nèi)容，豐富了顧客的用餐體驗(yàn)。
綜上所述，本發(fā)明所述的動(dòng)向智能投影顯示系統(tǒng)及其方法，借助目標(biāo)方向識(shí)別單元可實(shí)時(shí)地追蹤用戶的意向投影方向，實(shí)時(shí)地改變投影鏡頭的方向并進(jìn)行投影畫(huà)面校正，實(shí)現(xiàn)高質(zhì)量的智能投影顯示；可應(yīng)用在多種場(chǎng)合，給予用戶不同的視覺(jué)享受和娛樂(lè)效果，具有非常可觀的市場(chǎng)前景。
前述對(duì)本發(fā)明的具體示例性實(shí)施方案的描述是為了說(shuō)明和例證的目的。這些描述并非想將本發(fā)明限定為所公開(kāi)的精確形式，并且很顯然，根據(jù)上述教導(dǎo)，可以進(jìn)行很多改變和變化。對(duì)示例性實(shí)施例進(jìn)行選擇和描述的目的在于解釋本發(fā)明的特定原理及其實(shí)際應(yīng)用，從而使得本領(lǐng)域的技術(shù)人員能夠?qū)崿F(xiàn)并利用本發(fā)明的各種不同的示例性實(shí)施方案以及各種不同的選擇和改變。本發(fā)明的范圍意在由權(quán)利要求書(shū)及其等同形式所限定。