一种受控于室内背景光与目标红外定位的投影画面亮度自适应调节方法及系统与流程

本发明涉及图像识别，具体涉及一种受控于室内背景光与目标红外定位的投影画面亮度自适应调节方法及系统。

背景技术：

1、随着科技的不断发展，酒店行业开始采用各种创新的技术来提升顾客体验。在酒店设施中，投影设备是一项常见技术，目前广泛应用与家庭、办公室、学校和娱乐场所等，根据工作方式不同，有crt、lcd、dlp等不同类型。其中，采用数字微镜装置芯片作为成像器件的dlp投影仪的每个像素都拥有独立控制光线及开关能力，因而受到广泛关注。

2、目前，在日常使用投影仪的过程中，会出现投影画面受到外界阳光与室内灯光干扰的情况，从而导致光线强度过高产生的过曝光问题，使画面晃眼模糊、饱和；另外，酒店住户的观影位置不佳也会导致当前视角的投影画面曝光不足的问题，从而使投影画面晦暗不清、图像对比度偏低；上述两种情况都会导致投影画面质量低下，用户观影体验大幅降低的情况。现有的解决方法大多都是通过手动调节投影仪画面亮度、拉上窗帘、调整自身观影位置等，这样的解决方案对于普通用户来说相当繁琐与不便，十分影响用户体验；因此，需要设计一种受控于室内背景光与目标红外定位的投影画面亮度自适应调节方法及系统。

技术实现思路

1、本发明的目的是克服现有技术的不足，为更好的有效解决在酒店室内环境下室内背景光与人体位置的不确定性对观众投影体验的影响问题，提供了一种受控于室内背景光与目标红外定位的投影画面亮度自适应调节方法及系统，其具有无需人工辅助停止迭代的功能，改善了投影仪在背景光干扰下因曝光过大或曝光不足导致的画面模糊的情况，很大程度上提高了用户的观影体验。

2、为了达到上述目的，本发明所采用的技术方案是：

3、一种受控于室内背景光与目标红外定位的投影画面亮度自适应调节方法，包括以下步骤，

4、步骤a，打开投影仪并采用红外传感器定位人体位置，再调整投影仪内置ccd照相设备方向使与投影仪之间的角度和投影仪与人体位置之间的角度相同；

5、步骤b，将投影仪投影阵列与内置ccd相机阵列坐标系调整一致，并使得每个像素点映射一一对应；

6、步骤c，采集图像每个像素点的曝光值并根据差值反演公式计算迭代，再调整投影图像曝光不合适区域的光照强度至合适的光照强度区间；

7、步骤d，根据迭代停止准则与图像评价指标获取当前投影仪最优投影策略并停止迭代；

8、步骤e，在投影仪投影播放时根据得到的最优投影策略对投影像素点的曝光参数进行自适应调节并继续进行播放。

9、前述的一种受控于室内背景光与目标红外定位的投影画面亮度自适应调节方法，步骤b，将投影仪投影阵列与内置ccd相机阵列坐标系调整一致，并使得每个像素点映射一一对应，具体步骤如下，

10、步骤b1，将两种只有相位不同的投影仪投影至被测物体的正弦光栅图像条纹表达式相减，如公式(1)所示，

11、

12、其中，b＝b(x,y)为条纹对比度，δ为两正弦条纹的相位差，f0为条纹的基频，为并表示由于步骤a中相机角度发生变化从而导致投影面与相机垂直面之间深度变化产生的相位分布；

13、步骤b2，对i(x,y)进行傅里叶变换并消除零频分量与默认背景光干扰，再进一步通过窗函数滤波得到基频分量，接着对基频分量进行傅里叶逆变换获得c(x,y)；

14、步骤b3，对c(x,y)进行正反切函数的对数求出，再计算出深度信息h，如公式(2)和公式(3)所示，

15、

16、

17、其中，l0为投影面与投影仪间的水平距离，d为投影仪-照相机系统中投影仪与ccd相机间的水平距离；

18、步骤b4，对于投影仪下的任意一点(x,y)，其在相机拍摄图像对应点(x,y+h(x,y))，再通过公式(2)和公式(3)使得照相机与投影仪像素点一一对应。

19、前述的一种受控于室内背景光与目标红外定位的投影画面亮度自适应调节方法，步骤b中对基频分量进行傅里叶逆变换获得的而在投影仪投影至被测物体的正弦光栅图像条纹表达式中，

20、前述的一种受控于室内背景光与目标红外定位的投影画面亮度自适应调节方法，步骤c，采集图像每个像素点的曝光值并根据差值反演公式计算迭代，再调整投影图像曝光不合适区域的光照强度至合适的光照强度区间，其中图像采集范围与投影范围相同，具体步骤如下，

21、步骤c1，将相机采集的图像icamera进行反演处理得到反演图像，如公式(4)，

22、iinverse(icamera,jcamera)＝255-icamera(icamera,jcamera)(4)

23、步骤c2，通过像素阵列对应关系将反演图像转换成投影仪的像素图像为iproj(iproj,jproj)，并获得其像素点阵列的曝光参数；

24、步骤c3，在获知深度信息与像素图像信息后，再通过反演算法进行迭代，其中，第一次的迭代结果如公式(5)所示，再对公式(5)的结果采用差值迭代算法进行迭代，得到公式(6)，

25、i2(x,y)＝l1(x,y)+h(x,y)*[255-l1(x,y)](5)

26、in+1(x,y)＝in(x,y)-h(x,y)*[ln(x,y)-ln-1(x,y)](6)

27、其中，in(x,y)为第n次的迭代结果，即投影光照强度分布；ln(x,y)为相机采集的图像，h(x,y)为深度信息；

28、步骤c4，通过迭代对当前迭代结果进行微调并得到下一次的投影光参数，最终得到趋向一个自适应光照的最优解。

29、前述的一种受控于室内背景光与目标红外定位的投影画面亮度自适应调节方法，步骤d，根据迭代停止准则与图像评价指标获取当前投影仪最优投影策略并停止迭代，具体步骤如下，

30、步骤d1，图像评价指标采用增强型绝对中心矩阵算法获得并进行归一化，如公式(7)所示，

31、

32、其中，i为被测图像各点的灰度值，p(i)为灰度值i出现的概率，u为被测图像灰度值的平均值；

33、步骤d2，随着迭代次数的增加，iacm指数逐渐收敛，为了在较短的时间内得到相对最优解，使用归一化步长差分能量迭代停止准则来限制迭代次数，如公式(8)所示，

34、

35、其中，ρiacm为归一化步长差；ρ0为判断停止的最小误差，若计算结果小于ρ0，则自动停止并输出最优结果ln；ln为通过判定后的最佳自适应光照下的被测场景图像。

36、一种受控于室内背景光与目标红外定位的投影画面亮度自适应调节系统，包括投影调整模块、像素点对应模块、迭代计算模块、最优投影策略获得模块和自适应调节模块，所述投影调整模块用于打开投影仪并采用红外传感器定位人体位置，再调整投影仪内置ccd照相设备方向使与投影仪之间的角度和投影仪与人体位置之间的角度相同；所述像素点对应模块用于将投影仪投影阵列与内置ccd相机阵列坐标系调整一致，并使得每个像素点映射一一对应；所述迭代计算模块用于采集图像每个像素点的曝光值并根据差值反演公式计算迭代，再调整投影图像曝光不合适区域的光照强度至合适的光照强度区间；所述最优投影策略获得模块用于根据迭代停止准则与图像评价指标获取当前投影仪最优投影策略并停止迭代；所述自适应调节模块用于在投影仪投影播放时根据得到的最优投影策略对投影像素点的曝光参数进行自适应调节并继续进行播放。

37、本发明的有益效果是：本发明的一种受控于室内背景光与目标红外定位的投影画面亮度自适应调节方法及系统，首先通过红外定位确认人体位置并调整照相机角度，继而通过随机二步相移条纹分析法将投影仪-照相机系统坐标系统一，使每个像素点能够一一对应，接着在此基础上采集分析当前图像每个像素点的曝光值并进一步通过反演迭代公式为图像中较暗的区域投射光照强度更大的光线，而更亮的区域对应投射弱光，随后经过多次迭代，饱和区域的反射光强度将会逐步被衰减，曝光不足的区域通过较亮的光照射获得更均匀的光照，最终通过预先设定的迭代停止准则和图像评价方法客观地获得最优照明，有效的实现了该投影画面亮度自适应调节方法及系统具有无需人工辅助停止迭代就能改善背景光干扰下因曝光过大或曝光不足导致画面模糊情况的功能，相比于用户手动调整投影仪亮度、频繁调整观影位置，本发明无需人工辅助，且对于曝光参数的设置不是简单的反转或者平移像素，而是真正做到了光照强度的重新分布，改善了投影仪在背景光干扰下因曝光过大或曝光不足导致的画面模糊的情况，很大程度上提高了用户的观影体验。