TOF传感器和基于TOF传感器的投影矫正方法及系统

技术领域

本申请涉及传感器技术领域，具体涉及一种TOF传感器和基于TOF传感器的投影矫正方法及系统。

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，投影机可以通过不同的接口同计算机、视频高密光盘(Video Compact Disc，VCD)、数字化视频光盘(DigitalVersatile Disc Recordable，DVD)、游戏机、DV等相连接播放相应的视频信号。投影机广泛应用于家庭、办公室、学校和娱乐场所等。

以数字光处理(Digital Light Processing，LCD)投影机为例，其光线通过数字微镜器件(Digital Micromirror Device，DMD)芯片的纳米级别的镜片反射，再加上光学镜头也是精密元件，投影机的硬件稍微有一点变化就会产生画面的模糊或者失焦的情况。现有技术中一般通过不同的传感器来对投影画面进行矫正，比如通过TOF摄像头实现入侵检测、人眼防护以及自动梯形校正等功能，通过RGB摄像头实现障碍物避障、快速对焦以及热失焦校正，但是这样就会使得传感器体积较大，极大压缩投影机的内部空间。

发明内容

本申请实施例提供一种TOF传感器和基于TOF传感器的投影矫正方法及系统，可以仅依靠集成双滤光片组件的TOF传感器实现对投影画面的矫正，极大减小了传感器的体积。

第一方面，本申请实施例提供了一种TOF传感器，其特征在于，包括：

发射组件，用于发射检测光信号；

接收组件，用于接收外界反射的反射光信号；

双滤光片组件，包括至少两个滤光片，设置在所述接收组件上方，用于使所述接收组件处于红外光接收状态或全光谱接收状态；

电控组件，用于调整所述双滤光片组件中的至少两个滤光片与所述接收组件的相对位置。

在一实施例中，所述接收组件包括传感阵列以及插槽，所述双滤光片组件设置在所述插槽内部。

在一实施例中，所述电控组件的驱动部分连接所述双滤光片组件，用于调整所述双滤光片组件在所述插槽内部的位置。

在一实施例中，所述双滤光片组件包括红外带通滤波片与全光谱滤光片。

在一实施例中，当所述双滤光片组件中的红外带通滤波片与所述接收组件对齐时，所述接收组件处于红外光接收状态；

当所述双滤光片组件中的全光谱滤光片与所述接收组件对齐时，所述接收组件处于全光谱接收状态。

在一实施例中，所述接收组件包括自动对焦镜头，所述自动对焦镜头用于对投射画面进行成像对焦。

第二方面，本申请实施例提供了一种基于TOF传感器的投影矫正方法，包括以下步骤：

将TOF传感器调整为红外光接收状态，并接收深度数据；

根据所述深度数据对投影画面进行倾斜角度精确评估与梯形矫正以及入侵检测；

将TOF传感器调整为全光谱接收状态，并接收采集到的灰度图像；

根据所述灰度图像对投影画面进行精确调焦。

在一实施例中，根据所述深度数据对投影画面进行倾斜角度精确评估与梯形矫正以及入侵检测，包括：

将TOF传感器的传感阵列划分为范围不同的第一区域和第二区域；

根据所述第一区域对应的深度数据对投影画面进行倾斜角度精确评估与梯形矫正；

根据所述第二区域对应的深度数据对投影画面进行入侵检测。

在一实施例中，所述方法还包括：

根据所述灰度图像对所述投影画面进行系统避障与热失焦校正。

第三方面，本申请实施例提供了一种基于TOF传感器的投影矫正系统，包括投影仪，且所述投影系统能够实现如上所述的基于TOF传感器的投影矫正方法。

本申请实施例提供的TOF传感器，包括发射组件、接收组件、双滤光片组件以及电控组件，其中，发射组件用于发射检测光信号，接收组件用于接收外界反射的反射光信号，双滤光片组件包括至少两个滤光片，设置在接收组件上方，用于使接收组件处于红外光接收状态或全光谱接收状态，电控组件用于调整双滤光片组件中的至少两个滤光片与接收组件的相对位置。本申请实施例可以仅依靠集成双滤光片组件的TOF传感器实现对投影画面的矫正，极大减小了传感器的体积。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域技术人员来讲，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是本申请实施例提供的TOF传感器的一种结构示意图。

图2是本申请实施例提供的双滤光片组件的一种结构示意图。

图3是本申请实施例提供的TOF传感器的另一种结构示意图。

图4是本申请实施例提供的基于TOF传感器的投影矫正方法的流程示意图。

图5是本申请实施例提供的投影机的一种结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请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申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者间接在该另一个元件上。当一个元件被称为是“连接于”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或间接连接至该另一个元件上。另外，连接既可以是用于固定作用也可以是用于电路连通作用。

需要理解的是，术语“长度”、“宽度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“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发明实施例和简化描述，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发明的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多该特征。在本申请实施例的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

请参阅图1，本申请提供一种TOF传感器的结构示意图，该TOF传感器包括发射端组件、接收端组件、IR-CUT(双滤光片组件)以及电控组件，其中，发射组件用于发射检测光信号；接收组件用于接收外界反射的反射光信号；双滤光片组件包括至少两个滤光片，设置在所述接收组件上方，用于使所述接收组件处于红外光接收状态或全光谱接收状态；电控组件用于调整所述双滤光片组件中的至少两个滤光片与所述接收组件的相对位置。

具体的，TOF(Time of Flight，飞行时间)传感器的工作原理是传感器发出经调制的近红外光，遇物体后反射，传感器通过计算光线发射和反射时间差或相位差，来换算被拍摄景物的距离，以产生深度信息。在本实施例中上述TOF传感器用于对投影机的投影画面进行矫正。

上述IR-CUT双滤镜是指在摄像头镜头组里内置了一组滤镜，比如当镜头外的红外感应点侦测到光线的强弱变化后，内置的IR-CUT自动切换滤镜能够根据外部光线的强弱随之自动切换，使图像达到最佳效果。也就是说，在白天或黑夜下，双滤光片能够自动切换滤镜，因此不论是在白天还是黑夜下，都能得到最佳成像效果。

在本实施例当中，上述IR-CUT双滤镜则可以包括红外带通滤波片与全光谱滤光片，如图2所示。因此在具体使用过程中，当双滤光片组件中的红外带通滤波片与接收组件对齐时，接收组件处于红外光接收状态；当双滤光片组件中的全光谱滤光片与接收组件对齐时，接收组件处于全光谱接收状态。

在一实施例中，收组件包括传感阵列以及插槽，双滤光片组件设置在插槽内部。进一步的，电控组件的驱动部分可以连接双滤光片组件，用于调整双滤光片组件在插槽内部的位置。从而实现调整接收组件处于红外光接收状态或全光谱接收状态。

需要说明的是，当双滤光片组件中的红外带通滤波片与接收组件对齐时，如图1所示，也即此时IR-CUT使系统处于红外光接收状态，滤光片用于过滤环境光干扰，系统为主动发光式的TOF深度传感器。接收端面阵传感器采集深度数据，中心较小区域ROI可以用于投影系统的倾斜角度精确评估与梯形矫正，可选地，输出投影靶面的绝对深度用于投影系统的粗调焦。中心较大区域ROI可以用于入侵检测。需要说明的是，还可以结合算法实现投影系统的眼防护与规避异物等功能。

进一步的，当双滤光片组件中的全光谱滤光片与接收组件对齐时，如图3所示，也即此时IR-CUT使系统处于全光谱接收状态，TOF传感器系统不发光，传感器Sensor可以用于宽光谱成像。TOF传感器采集到投影画面可以用于投影系统精确调焦。需要说明的是，传感器Sensor采集的灰度图像还可以用于对投影画面进行系统避障与热失焦校正。

由上可知，本申请实施例提供的TOF传感器，包括发射组件、接收组件、双滤光片组件以及电控组件，其中，发射组件用于发射检测光信号，接收组件用于接收外界反射的反射光信号，双滤光片组件包括至少两个滤光片，设置在接收组件上方，用于使接收组件处于红外光接收状态或全光谱接收状态，电控组件用于调整双滤光片组件中的至少两个滤光片与接收组件的相对位置。本申请实施例可以仅依靠集成双滤光片组件的TOF传感器实现对投影画面的矫正，极大减小了传感器的体积。

请参阅图4，图4为本申请实施例提供的障碍物检测方法的流程示意图。该障碍物检测方法的具体流程可以如下：

101、将TOF传感器调整为红外光接收状态，并接收深度数据。

在一实施例中，TOF传感器可以通过发射检测光来获取深度信息，上述检测光可以为经过调制的周期性光波，具体的，可以为具有一定占空比的周期性脉冲光，还可以为正弦波等经过调制的具有一定周期以及相位的检测光。当检测光照射检测视场，检测视场内的被测物体对检测光产生反射，产生反射光，反射光返回至TOF传感器，被传感器的接收组件接收。其中，实际检测过程中，检测光直接到达被测物体表面后被反射，直接被传感阵列接收的反射光为直接反射光，直接反射光的飞行时间对应于被测物体的距离，根据飞行时间即可计算该深度信息。

102、根据深度数据对投影画面进行倾斜角度精确评估与梯形矫正以及入侵检测。

由于上述深度数据是由TOF传感器在红外光接收状态下计算得到的深度数据，因此该深度信息可以用于针对投影系统进行倾斜角度精确评估与梯形矫正，还可以结合预设算法实现对投影系统的眼防护与规避异物等处理。在一实施例中，根据深度数据对投影画面进行倾斜角度精确评估与梯形矫正以及入侵检测的步骤可以包括：将TOF传感器的传感阵列划分为范围不同的第一区域和第二区域，根据第一区域对应的深度数据对投影画面进行倾斜角度精确评估与梯形矫正，根据第二区域对应的深度数据对投影画面进行入侵检测。比如，上述第一区域为TOF传感器的传感阵列的中心较小区域ROI，第二区域为TOF传感器的传感阵列的中心较大区域ROI。另外，输出投影靶面的绝对深度也可以用于对投影系统进行粗调焦。

103、将TOF传感器调整为全光谱接收状态，并接收采集到的灰度图像。

在一实施例中，当TOF传感器系统工作在不发光的全光谱模式下，就类似普通的黑白CMOS相机，此时采集灰度图像。此时TOF传感器系统不发光，传感器Sensor可以用于宽光谱成像，因此上述灰度图像可以用于对投影系统进行精确调焦。

进一步的，传感器Sensor采集的灰度图像还可以用于对投影画面进行系统避障与热失焦校正。

104、根据灰度图像对投影画面进行精确调焦。

具体的，全光谱状态下的面阵传感器采集投影仪投射画面，通过图像处理技术获得投射画面清晰度的评价指标，根据清晰度评价函数的指标调整投影仪的电控调焦系统，调焦系统改变投影画面，面阵传感器再次采集投影画面。如此闭环控制调整获得最佳的清晰度指标，从而获得实际像质的提升和实时校正。

由上可知，本申请实施例提供的基于TOF传感器的投影矫正方法可以将TOF传感器调整为红外光接收状态，并接收深度数据，根据深度数据对投影画面进行倾斜角度精确评估与梯形矫正以及入侵检测，将TOF传感器调整为全光谱接收状态，并接收采集到的灰度图像，根据灰度图像对投影画面进行精确调焦。通过本实施例提供的方法可以仅依靠集成双滤光片组件的TOF传感器实现对投影画面的矫正，提升画面矫正的效率。

此外，本申请实施例还提供一种集成TOF传感器的投影机，如图5所示，其示出了本申请实施例所涉及的投影机的结构示意图，具体来讲：

该投影机可以包括控制模块201、矫正模块202、TOF传感器203以及电源204等部件。本领域技术人员可以理解，图5中示出的投影机结构并不构成对结构的限定，可以包括比图示更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者不同的部件布置。其中：

控制模块201是该投影机的控制中心，该控制模块201具体可以包括中央处理器(Central Process Unit，CPU)、存储器、输入/输出端口、系统总线、定时器/计数器、数模转换器和模数转换器等组件，CPU通过运行或执行存储在存储器内的软件程序和/或模块，以及调用存储在存储器内的数据，执行投影机的各种功能和处理数据；优选的，CPU可集成应用处理器和调制解调处理器，其中，应用处理器主要处理操作系统和应用程序等，调制解调处理器主要处理无线通信。可以理解的是，上述调制解调处理器也可以不集成到CPU中。

存储器可用于存储软件程序以及模块，CPU通过运行存储在存储器的软件程序以及模块，从而执行各种功能应用以及数据处理。存储器可主要包括存储程序区和存储数据区，其中，存储程序区可存储操作系统、至少一个功能所需的应用程序(比如声音播放功能、图像播放功能等)等；存储数据区可存储根据电子设备的使用所创建的数据等。此外，存储器可以包括高速随机存取存储器，还可以包括非易失性存储器，例如至少一个磁盘存储器件、闪存器件、或其他易失性固态存储器件。相应地，存储器还可以包括存储器控制器，以提供CPU对存储器的访问。

矫正模块202与控制模块201电性相连，用于响应控制模块201传递的控制信号，对投影画面进行相应的矫正，比如对投影画面进行倾斜角度精确评估与梯形矫正以及入侵检测，以及对投影画面进行精确调焦等操作。

TOF传感器203与控制模块201电性相连，用于响应控制模块201传递的控制信号，切换接收组件处于红外光接收状态或全光谱接收状态。

电源204可以通过电源管理系统与控制模块201逻辑相连，从而通过电源管理系统实现管理充电、放电、以及功耗管理等功能。电源204还可以包括一个或一个以上的直流或交流电源、再充电系统、电源故障检测电路、电源转换器或者逆变器、电源状态指示器等任意组件。

尽管未示出，该投影机还可以包括通信模块、显示模块、提示模块等，在此不再赘述。

具体在本实施例中，控制模块201中的处理器会按照如下的指令，将一个或一个以上的应用程序的进程对应的可执行文件加载到存储器中，并由处理器来运行存储在存储器中的应用程序，从而实现各种功能，如下：

将TOF传感器调整为红外光接收状态，并接收深度数据，根据深度数据对投影画面进行倾斜角度精确评估与梯形矫正以及入侵检测，将TOF传感器调整为全光谱接收状态，并接收采集到的灰度图像，根据灰度图像对投影画面进行精确调焦。

以上各个操作的具体实施可参见前面的实施例，在此不再赘述。

本领域普通技术人员可以理解，上述实施例的各种方法中的全部或部分步骤可以通过指令来完成，或通过指令控制相关的硬件来完成，该指令可以存储于一计算机可读存储介质中，并由处理器进行加载和执行。

为此，本申请实施例提供一种存储介质，其中存储有多条指令，该指令能够被处理器进行加载，以执行本申请实施例所提供的任一种障碍物检测方法中的步骤。例如，该指令可以执行如下步骤：

将TOF传感器调整为红外光接收状态，并接收深度数据，根据深度数据对投影画面进行倾斜角度精确评估与梯形矫正以及入侵检测，将TOF传感器调整为全光谱接收状态，并接收采集到的灰度图像，根据灰度图像对投影画面进行精确调焦。

以上各个操作的具体实施可参见前面的实施例，在此不再赘述。

其中，该存储介质可以包括：只读存储器(ROM，Read Only Memory)、随机存取记忆体(RAM，Random Access Memory)、磁盘或光盘等。

由于该存储介质中所存储的指令，可以执行本申请实施例所提供的任一种障碍物检测方法中的步骤，因此，可以实现本申请实施例所提供的任一种障碍物检测方法所能实现的有益效果，详见前面的实施例，在此不再赘述。

以上对本申请实施例所提供的一种TOF传感器和基于TOF传感器的投影矫正方法及系统进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本申请的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本申请的方法及其核心思想；同时，对于本领域的技术人员，依据本申请的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本申请的限制。