本发明属于技术智慧教室投影校准领域，特别是涉及一种智慧教室用基于图像识别的投影仪自动校准系统及方法。
背景技术：
随着物联网以及智能设备被各领域广泛应用，教学领域也普遍通过各种智能教学设备提高教学效率。智慧教室内多通过各种智能设备提高教学效率；现有的智能教学设备包括多媒体、智能电子黑板以及投影仪等。
实际使用时，投影仪将图像投影到投影布帘上时，经常会不能很好的投影到正确的位置，导致投影图像在投影布帘上存在左右方向或上下方向的偏移；导致投影效果不佳。
为解决上述问题，本发明提供一种智慧教室用基于图像识别的投影仪自动校准系统及方法。
技术实现要素：
本发明的目的在于提供智慧教室用基于图像识别的投影仪自动校准系统及方法，用以解决背景技术中提出的技术问题。
为解决上述技术问题，本发明是通过以下技术方案实现的：
本发明为智慧教室用基于图像识别的投影仪自动校准系统，包括：投影校准终端以及投影装置；所述投影装置包括投影仪以及吊杆；所述吊杆底部同轴心开设滑槽口；所述滑槽口内顶部安装电动伸缩杆；所述电动伸缩杆输出端固定的伺服电机滑动安装在滑槽口内；所述伺服电机输出端固定连接滑块；所述滑块伸出滑槽口的一端连接投影仪；所述吊杆侧面安装距离传感器以及高清摄像机；所述投影校准终端分别与投影仪、电动伸缩杆、伺服电机、距离传感器以及高清摄像机电信号连接；所述距离传感器用于检测投影仪与投影布帘的水平间距d并传递至投影校准终端；所述高清摄像机用于正视拍摄布帘投影图像并传递至投影校准终端；所述投影校准终端包括微处理器、存储模块、图像分析模块以及无线传输模块；所述微处理器分别与存储模块、图像分析模块以及无线传输模块电信号连接；所述图像分析模块根据布帘投影图像分析获取旋转调节信息以及高度调节信息并传递至微处理器；所述微处理器根据旋转调节信息控制伺服电机转动；所述微处理器根据高度调节信息控制电动伸缩杆伸长或缩短。
作为一种优选的技术方案，所述图像分析模块用于从布帘投影图像分割出布帘图像以及投影图像；所述图像分析模块，用于分析布帘图像横向边缘与投影图像横向边缘的最大横向差δd；所述图像分析模块，用于分析布帘图像竖向边缘与投影图像竖向边缘的最大竖向差δh；所述图像分析模块，用于获取布帘图像宽度d1以及布帘图像高度h1；所述图像分析模块，用于获取投影图像宽度d2以及投影图像高度h2。
作为一种优选的技术方案，所述存储模块内预存储布帘尺寸；所述图像分析模块从存储模块内获取布帘实际宽度d；所述图像分析模块根据布帘图像宽度d1与布帘实际宽度d获取放大比例s。
作为一种优选的技术方案，所述旋转调节信息包括水平转动方向以及转动角度；所述图像分析模块根据水平间距d、最大横向差δd、布帘图像宽度d1、投影图像宽度d2以及放大比例s获取伺服电机的水平转动方向以及转动角度为：
作为一种优选的技术方案，所述高度调节信息包括电动伸缩杆伸缩以及伸长或缩短的长度；所述图像分析模块根据水平间距d、布帘图像高度h1、投影图像高度h2、最大竖向差δh以及放大比例s获取电动伸缩杆伸长或缩短的长度为：
作为一种优选的技术方案，所述投影校准终端通过无线传输模块与移动控制终端无线通信连接。
智慧教室用基于图像识别的投影仪自动校准方法，包括如下过程：
a00：投影校准终端控制投影仪投放图像；
a01：投影校准终端控制高清摄像机拍摄布帘投影图像；
a02：投影校准终端控制距离传感器检测投影仪与投影布帘的水平间距d；
a03：图像分析模块用于从布帘投影图像获取最大横向差δd、最大竖向差δh、布帘图像宽度d1、布帘图像高度h1、投影图像宽度d2以及投影图像高度h2；
a04：图像分析模块从存储模块内获取布帘实际宽度d；
a05：图像分析模块根据布帘图像宽度d1与布帘实际宽度d获取放大比例s；
a06：图像分析模块根据水平间距d、最大横向差δd、布帘图像宽度d1、投影图像宽度d2以及放大比例s获取伺服电机的水平转动方向以及转动角度为：
a07：图像分析模块根据水平间距d、布帘图像高度h1、投影图像高度h2、最大竖向差δh以及放大比例s获取电动伸缩杆伸长或缩短的长度为：
a08：伺服电机根据水平转动方向以及转动角度转动投影仪的朝向；
a09：电动伸缩杆根据高度调节信息调解投影仪的高度。
本发明具有以下有益效果：
本发明图像分析模块根据水平间距d、最大横向差δd、布帘图像宽度d1、投影图像宽度d2以及放大比例s获取伺服电机23的水平转动方向以及转动角度；图像分析模块根据水平间距d、布帘图像高度h1、投影图像高度h2、最大竖向差δh以及放大比例s获取电动伸缩杆22伸长或缩短的长度，伺服电机23根据水平转动方向以及转动角度转动投影仪1的朝向，电动伸缩杆22根据高度调节信息调解投影仪1的高度，便于投影图像的偏移校准，提高投影效果，便捷实用。
当然，实施本发明的任一产品并不一定需要同时达到以上所述的所有优点。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，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为本发明的智慧教室用基于图像识别的投影仪自动校准系统的结构示意图；
图2为本发明中投影装置的结构示意图；
图3为图2中投影装置的主视图；
图4为图3中a-a剖视图；
图5为本发明中布帘投影图像的示意图；
图6为本发明的智慧教室用基于图像识别的投影仪自动校准方法的流程图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1-4所示，本发明为智慧教室用基于图像识别的投影仪自动校准系，包括：投影校准终端以及投影装置；投影装置包括投影仪1以及吊杆2；吊杆2底部同轴心开设滑槽口21；滑槽口21内顶部安装电动伸缩杆22；电动伸缩杆22输出端固定的伺服电机23滑动安装在滑槽口21内；伺服电机23输出端固定连接滑块24；滑块24伸出滑槽口21的一端连接投影仪1；吊杆2侧面安装距离传感器3以及高清摄像机4；投影校准终端分别与投影仪1、电动伸缩杆22、伺服电机23、距离传感器3以及高清摄像机4电信号连接；距离传感器3用于检测投影仪1与投影布帘的水平间距d并传递至投影校准终端；高清摄像机4用于正视拍摄布帘投影图像并传递至投影校准终端；具体的，投影校准终端通过无线传输模块与移动控制终端无线通信连接；
投影校准终端包括微处理器、存储模块、图像分析模块以及无线传输模块；微处理器分别与存储模块、图像分析模块以及无线传输模块电信号连接；图像分析模块根据布帘投影图像分析获取旋转调节信息以及高度调节信息并传递至微处理器；微处理器根据旋转调节信息控制伺服电机23转动；微处理器根据高度调节信息控制电动伸缩杆22伸长或缩短。
实际上，图像分析模块用于从布帘投影图像分割出布帘图像以及投影图像；图像分析模块，用于分析布帘图像横向边缘与投影图像横向边缘的最大横向差δd；图像分析模块，用于分析布帘图像竖向边缘与投影图像竖向边缘的最大竖向差δh；图像分析模块，用于获取布帘图像宽度d1以及布帘图像高度h1；图像分析模块，用于获取投影图像宽度d2以及投影图像高度h2；具体的，存储模块内预存储布帘尺寸；图像分析模块从存储模块内获取布帘实际宽度d；图像分析模块根据布帘图像宽度d1与布帘实际宽度d获取放大比例s。
请参阅图2-5所示，矩形框a为布帘图像，矩形框b为产生偏移的投影图像，矩形框b1为标准情况下的投影图像的位置；而图5中相互垂直的十字虚线的交叉点为布帘图像的中心点；旋转调节信息包括水平转动方向以及转动角度，其计算方式如下：图像分析模块根据水平间距d、最大横向差δd、布帘图像宽度d1、投影图像宽度d2以及放大比例s获取伺服电机23的水平转动方向以及转动角度为：
请参阅图2-5所示，高度调节信息包括电动伸缩杆22伸缩以及伸长或缩短的长度，其计算方式如下：图像分析模块根据水平间距d、布帘图像高度h1、投影图像高度h2、最大竖向差δh以及放大比例s获取电动伸缩杆22伸长或缩短的长度为：
请参阅图6所示，智慧教室用基于图像识别的投影仪自动校准方法，包括如下过程：
a00：投影校准终端控制投影仪1投放图像；
a01：投影校准终端控制高清摄像机4拍摄布帘投影图像；
a02：投影校准终端控制距离传感器3检测投影仪1与投影布帘的水平间距d；
a03：图像分析模块从布帘投影图像获取最大横向差δd、最大竖向差δh、布帘图像宽度d1、布帘图像高度h1、投影图像宽度d2以及投影图像高度h2；
a04：图像分析模块从存储模块内获取布帘实际宽度d；
a05：图像分析模块根据布帘图像宽度d1与布帘实际宽度d获取放大比例s；
a06：图像分析模块根据水平间距d、最大横向差δd、布帘图像宽度d1、投影图像宽度d2以及放大比例s获取伺服电机23的水平转动方向以及转动角度为：
a07：图像分析模块根据水平间距d、布帘图像高度h1、投影图像高度h2、最大竖向差δh以及放大比例s获取电动伸缩杆22伸长或缩短的长度为：
a08：伺服电机23根据水平转动方向以及转动角度转动投影仪1的朝向；
a09：电动伸缩杆22根据高度调节信息调解投影仪1的高度。
本发明实际使用时，通过高清摄像机4拍摄布帘投影图像，距离传感器3检测投影仪1与投影布帘的水平间距d；图像分析模块从布帘投影图像获取最大横向差δd、最大竖向差δh、布帘图像宽度d1、布帘图像高度h1、投影图像宽度d2以及投影图像高度h2；图像分析模块从存储模块内获取布帘实际宽度d；图像分析模块根据布帘图像宽度d1与布帘实际宽度d获取放大比例s；图像分析模块根据水平间距d、最大横向差δd、布帘图像宽度d1、投影图像宽度d2以及放大比例s获取伺服电机23的水平转动方向以及转动角度；图像分析模块根据水平间距d、布帘图像高度h1、投影图像高度h2、最大竖向差δh以及放大比例s获取电动伸缩杆22伸长或缩短的长度，伺服电机23根据水平转动方向以及转动角度转动投影仪1的朝向，电动伸缩杆22根据高度调节信息调解投影仪1的高度，便于投影图像的偏移校准，提高投影效果，便捷实用。
值得注意的是，上述系统实施例中，所包括的各个单元只是按照功能逻辑进行划分的，但并不局限于上述的划分，只要能够实现相应的功能即可；另外，各功能单元的具体名称也只是为了便于相互区分，并不用于限制本发明的保护范围。
另外，本领域普通技术人员可以理解实现上述各实施例方法中的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件来完成，相应的程序可以存储于一计算机可读取存储介质中。
以上公开的本发明优选实施例只是用于帮助阐述本发明。优选实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该发明仅为所述的具体实施方式。显然，根据本说明书的内容，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地理解和利用本发明。本发明仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。
1.智慧教室用基于图像识别的投影仪自动校准系统，其特征在于，包括：投影校准终端以及投影装置；
所述投影装置包括投影仪(1)以及吊杆(2)；所述吊杆(2)底部同轴心开设滑槽口(21)；所述滑槽口(21)内顶部安装电动伸缩杆(22)；所述电动伸缩杆(22)输出端固定的伺服电机(23)滑动安装在滑槽口(21)内；所述伺服电机(23)输出端固定连接滑块(24)；所述滑块(24)伸出滑槽口(21)的一端连接投影仪(1)；所述吊杆(2)侧面安装距离传感器(3)以及高清摄像机(4)；所述投影校准终端分别与投影仪(1)、电动伸缩杆(22)、伺服电机(23)、距离传感器(3)以及高清摄像机(4)电信号连接；
所述距离传感器(3)用于检测投影仪(1)与投影布帘的水平间距d并传递至投影校准终端；所述高清摄像机(4)用于正视拍摄布帘投影图像并传递至投影校准终端；
所述投影校准终端包括微处理器、存储模块、图像分析模块以及无线传输模块；所述微处理器分别与存储模块、图像分析模块以及无线传输模块电信号连接；所述图像分析模块根据布帘投影图像分析获取旋转调节信息以及高度调节信息并传递至微处理器；所述微处理器根据旋转调节信息控制伺服电机(23)转动；所述微处理器根据高度调节信息控制电动伸缩杆(22)伸长或缩短。
2.根据权利要求1所述的智慧教室用基于图像识别的投影仪自动校准系统，其特征在于，所述图像分析模块用于从布帘投影图像分割出布帘图像以及投影图像；所述图像分析模块，用于分析布帘图像横向边缘与投影图像横向边缘的最大横向差δd；所述图像分析模块，用于分析布帘图像竖向边缘与投影图像竖向边缘的最大竖向差δh；所述图像分析模块，用于获取布帘图像宽度d1以及布帘图像高度h1；所述图像分析模块，用于获取投影图像宽度d2以及投影图像高度h2。
3.根据权利要求2所述的智慧教室用基于图像识别的投影仪自动校准系统，其特征在于，所述存储模块内预存储布帘尺寸；所述图像分析模块从存储模块内获取布帘实际宽度d；所述图像分析模块根据布帘图像宽度d1与布帘实际宽度d获取放大比例s。
4.根据权利要求3所述的智慧教室用基于图像识别的投影仪自动校准系统，其特征在于，所述旋转调节信息包括水平转动方向以及转动角度；所述图像分析模块根据水平间距d、最大横向差δd、布帘图像宽度d1、投影图像宽度d2以及放大比例s获取伺服电机(23)的水平转动方向以及转动角度为：
5.根据权利要求3或4所述的智慧教室用基于图像识别的投影仪自动校准系统，其特征在于，所述高度调节信息包括电动伸缩杆(22)伸缩以及伸长或缩短的长度；所述图像分析模块根据水平间距d、布帘图像高度h1、投影图像高度h2、最大竖向差δh以及放大比例s获取电动伸缩杆(22)伸长或缩短的长度为：
6.根据权利要求5所述的智慧教室用基于图像识别的投影仪自动校准系统，其特征在于，所述投影校准终端通过无线传输模块与移动控制终端无线通信连接。
7.智慧教室用基于图像识别的投影仪自动校准方法，其特征在于，包括如下过程：
a00：投影校准终端控制投影仪(1)投放图像；
a01：投影校准终端控制高清摄像机(4)拍摄布帘投影图像；
a02：投影校准终端控制距离传感器(3)检测投影仪(1)与投影布帘的水平间距d；
a03：图像分析模块用于从布帘投影图像获取最大横向差δd、最大竖向差δh、布帘图像宽度d1、布帘图像高度h1、投影图像宽度d2以及投影图像高度h2；
a04：图像分析模块从存储模块内获取布帘实际宽度d；
a05：图像分析模块根据布帘图像宽度d1与布帘实际宽度d获取放大比例s；
a06：图像分析模块根据水平间距d、最大横向差δd、布帘图像宽度d1、投影图像宽度d2以及放大比例s获取伺服电机(23)的水平转动方向以及转动角度为：
a07：图像分析模块根据水平间距d、布帘图像高度h1、投影图像高度h2、最大竖向差δh以及放大比例s获取电动伸缩杆(22)伸长或缩短的长度为：
a08：伺服电机(23)根据水平转动方向以及转动角度转动投影仪(1)的朝向；
a09：电动伸缩杆(22)根据高度调节信息调解投影仪(1)的高度。
技术总结