[发明专利]基于单个摄像机的投影仪红外触控和自动对焦方法

说明书

本发明公开了一种基于单个摄像机的投影仪红外触控和自动对焦方法，摄像机对准投影画面，能够同时捕获红外光线和可见光线，并具有曝光可调功能。如果进行红外触控，则把摄像机曝光值调至最低，红外笔接触到幕布时发出红外光线，摄像机拍摄到投影画面，计算红外笔尖的位置，并进行坐标校正，从而获取红外笔尖坐标，并向投影仪系统发出控制指令；如果进行自动对焦，则把摄像机曝光值调至正常，驱动调焦马达运转，同时计算投影画面清晰度值，当清晰度值达到最大时，自动对焦完成。基于单个摄像机同时实现了投影仪的红外触控和自动对焦功能，其中红外触控功能不需要使用专用的红外摄像机，实现了红外笔尖坐标值计算和坐标校正；自动对焦时，设置摄像机为正常曝光，抓拍投影画面并计算其清晰度值，实现快速对焦功能。

技术领域

本发明属于投影显示领域，特别涉及一种基于单个摄像机的投影仪红外触控和自动对焦方法。

背景技术

传统的投影仪作为常见的显示设备可以把计算机的显示画面投射到幕布或其它屏幕上。近年来，出现了含有操作系统的智能投影仪，能投射出所含系统的画面。但是其存在两个问题：第一，投影画面仅是显示而已，不能实现触控和交互操作；第二，投影仪和屏幕的距离变化，会影响图像聚焦，此时需要手动调节焦距，实现屏幕清晰成像。

申请号为CN201310536249.X的发明专利公开了“一种便携式交互式投影设备及其投影方法”，包括红外笔、便携设备、投影仪和投影屏幕；通过红外笔直接在投影屏幕上操作，即可同步改变通过投影仪投影到投影屏幕上的便携设备上的内容，从而实现交互式投影的功能。

申请号为CN201610850872.6的发明专利公开了“一种投影仪开机自动对焦的控制方法及装置”，通过对开机时预设图像的清晰度和预存的图像清晰度进行比较的方式，实现了一种自动对焦方法。

二者分别实现了红外笔触摸投影和自动对焦功能，其中前者使用红外摄像机实现对红外笔光点的捕获和定位；后者使用可见光相机实现了投影画面清晰度计算，并驱动电机实现自动对焦功能。

发明内容

本发明的目的是在现有技术的基础上进行改进，提供一种基于单个摄像机的投影仪红外触控和自动对焦方法。

为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：一种基于单个摄像机的投影仪红外触控和自动对焦方法，包括以下步骤：

步骤1：摄像机对准投影画面，选择进行红外触控或自动对焦；

步骤2：选择红外触控时，将摄像机曝光值调至最低，用红外笔触控幕布，红外笔尖发出红外光线；摄像机拍摄投影画面区域，所拍摄的画面中包含投影仪画面和红外触控笔尖发出的红外光线，且红外触控笔尖的亮度值高于投影画面的亮度值；根据拍摄画面中红外笔尖的位置计算红外笔尖在摄像机坐标系中的坐标值；在投影画面和摄像机画面存在角度偏差时，对红外笔尖的坐标值进行坐标校正，转换成投影仪坐标系；根据计算的投影仪坐标值，向投影仪系统发出控制指令，实现交互功能；

步骤3：选择自动对焦时，将摄像机曝光值调整为默认曝光值或自动曝光模式，投影出对焦图片，驱动对焦电机运行一周，同时每隔40毫秒拍摄一幅投影画面，并计算每幅画面的清晰度值，然后统计其最大值Q_max；再次驱动电机每隔40毫秒步进运行，每次步进结束，实时拍摄投影画面，计算其清晰度值Q，然后与最大值Q_max进行比较，如果接近该值，则判定当前画面已经清晰，对焦成功，停止对焦电机运行。

进一步的，步骤2中计算红外笔尖在摄像机坐标系中的坐标值采用以下步骤：

步骤2.1：将所拍摄的投影画面区域进行高斯平滑滤波处理，滤波窗大小为3*3；