CN114286068B - 对焦方法、装置、存储介质以及投影设备 - Google Patents

Abstract

本公开涉及一种对焦方法、装置、存储介质以及投影设备，涉及投影对焦技术领域，该方法包括：确定校正图像的目标点在投影设备的调制平面中的二维坐标；当目标点与原始图像的对焦点不一致时，根据目标点的二维坐标，结合预先单应矩阵关系，确定目标点映射在投影画面中的映射点的二维坐标；根据映射点的二维坐标，获得映射点相对于投影设备的三维坐标；根据映射点的三维坐标，确定投影设备投射校正图像的焦距。由此，可以优化投射对原始图像进行梯形校正、缩放或位移等处理后的校正图像时的对焦效果，使得投射的校正图像的画面更加清晰。而且，本公开实施例提供的对焦方法相较于通过摄像头进行对焦的方法，对焦速度更快。

Description

对焦方法、装置、存储介质以及投影设备

技术领域

本公开涉及投影对焦技术领域，具体地，涉及一种对焦方法、装置、存储介质以及投影设备。

背景技术

在相关技术中，投影设备一般以投影设备的光心与投影区域之间的距离作为投影时的对焦距离。但是，当投影区域为倾斜平面时，或者投影设备倾斜摆放时，由于投影画面各个区域与投影设备之间的距离不等，会导致投影画面部分清晰、部分模糊。而且，在投影设备侧向投影区域的过程中，一般会基于投影画面进行图像校正，例如梯形校正，则校正后的画面投射在投影区域时，呈现的投影画面可能会缩放到任何位置。因此，如果投影设备基于以原来的对焦距离进行对焦，会导致投影画面出现部分模糊。在极端情况下，甚至会导致整个投影画面模糊。

发明内容

本公开的目的是提供一种对焦方法、装置、存储介质以及电子设备，该方法可以优化投影设备在侧向投影场景中的对焦效果。

第一方面，本公开实施例提供了一种对焦方法，包括：

确定校正图像的目标点在投影设备的调制平面中的二维坐标；

在所述校正图像的目标点与所述校正图像对应的原始图像的对焦点不一致的情况下，根据所述目标点的二维坐标，结合预先建立的在所述调制平面中的原始图像与该原始图像投射在投影区域上的投影画面之间的单应矩阵关系，确定所述目标点映射在所述投影画面中的映射点的二维坐标；

根据所述映射点的二维坐标，获得所述映射点相对于所述投影设备的三维坐标；

根据所述映射点的三维坐标，确定所述投影设备投射所述校正图像的焦距。

第二方面，本公开实施例提供了一种对焦装置，包括：

确定模块，配置为确定校正图像的目标点在投影设备的调制平面中的二维坐标；

单应矩阵构建模块，配置为在所述校正图像的目标点与所述校正图像对应的原始图像的对焦点不一致的情况下，根据所述目标点的二维坐标，结合预先建立的在所述调制平面中的原始图像与该原始图像投射在投影区域上的投影画面之间的单应矩阵关系，确定所述目标点映射在所述投影画面中的映射点的二维坐标；

转换模块，配置为根据所述映射点的二维坐标，获得所述映射点相对于所述投影设备的三维坐标；

对焦模块，配置为根据所述映射点的三维坐标，确定所述投影设备投射所述校正图像的焦距。

第三方面，本公开实施例提供了一种非临时性计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现第一方面所述方法的步骤。

第四方面，本公开实施例提供了一种投影设备，包括：

存储器，其上存储有计算机程序；

处理器，用于执行所述存储器中的所述计算机程序，以实现第一方面所述方法的步骤。

基于上述技术方案，通过在校正图像的目标点与校正图像对应的原始图像的对焦点不一致的情况下，根据目标点的二维坐标以及预先建立的单应矩阵关系，可以获得目标点映射在投影画面中的映射点的二维坐标，然后根据该映射点的二维坐标获得映射点相对于投影设备的三维坐标，从而根据该映射点的三维坐标确定投影设备投射校正图像时所使用的焦距。应当理解的是，根据该焦距投影校正图像，形成的投影画面中对应该目标点的画面最清晰。基于本公开实施例提供的对焦方法，可以优化投射对原始图像进行梯形校正、缩放或位移等处理后的校正图像时的对焦效果，使得投射的校正图像的画面更加清晰。例如，在侧投场景中，投影设备相对投影区域倾斜投射投影画面，在基于该投影画面获得校正图像后，可以基于新的焦距来投影校正图像，而不是使用投射原始图像时的焦距来投影校正图像。而且，本公开实施例提供的对焦方法相较于通过摄像头进行对焦的方法，对焦速度更快。

本公开的其他特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。

附图说明

附图是用来提供对本公开的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本公开，但并不构成对本公开的限制。在附图中：

图1是根据一示例性实施例提供的一种对焦方法的流程示意图；

图2是根据一示例性实施例提供的目标点与对焦点的示意图；

图3是根据一示例性实施例提供的一种对焦应用场景的示意图；

图4是根据一示例性实施例提供的映射点的示意图；

图5是根据一示例性实施例提供的获得映射点相对于投影设备的三维坐标的示意图；

图6是根据一示例性实施例提供的建立单应矩阵关系的流程图；

图7是图6所示步骤121的具体流程示意图；

图8是根据一示例性实施例提供的连线的示意图；

图9是根据一示例性实施例提供的计算连线的单位向量的原理示意图；

图10是根据另一示例性实施例提供的一种对焦方法的流程示意图；

图11是根据一示例性实施例提供的对焦方法的效果图；

图12是根据一示例性实施例提供的一种对焦装置的模块连接示意图；

图13是根据一示例性实施例示出的一种投影设备的框图。

具体实施方式

以下结合附图对本公开的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本公开，并不用于限制本公开。

下面将参照附图更详细地描述本公开的实施例。虽然附图中显示了本公开的某些实施例，然而应当理解的是，本公开可以通过各种形式来实现，而且不应该被解释为限于这里阐述的实施例，相反提供这些实施例是为了更加透彻和完整地理解本公开。应当理解的是，本公开的附图及实施例仅用于示例性作用，并非用于限制本公开的保护范围。

应当理解，本公开的方法实施方式中记载的各个步骤可以按照不同的顺序执行，和/或并行执行。此外，方法实施方式可以包括附加的步骤和/或省略执行示出的步骤。本公开的范围在此方面不受限制。

本文使用的术语“包括”及其变形是开放性包括，即“包括但不限于”。术语“基于”是“至少部分地基于”。术语“一个实施例”表示“至少一个实施例”；术语“另一实施例”表示“至少一个另外的实施例”；术语“一些实施例”表示“至少一些实施例”。其他术语的相关定义将在下文描述中给出。

需要注意，本公开中提及的“第一”、“第二”等概念仅用于对不同的装置、模块或单元进行区分，并非用于限定这些装置、模块或单元所执行的功能的顺序或者相互依存关系。

需要注意，本公开中提及的“一个”、“多个”的修饰是示意性而非限制性的，本领域技术人员应当理解，除非在上下文另有明确指出，否则应该理解为“一个或多个”。

本公开实施方式中的多个装置之间所交互的消息或者信息的名称仅用于说明性的目的，而并不是用于对这些消息或信息的范围进行限制。

图1是根据一示例性实施例提供的一种对焦方法的流程示意图。本实施例公开的对焦方法可以通过投影设备执行，具体可以通过对焦装置来执行，该装置可以由软件和/或硬件的方式实现，配置于投影设备中。如图1所示，该对焦方法可以包括以下步骤。

在步骤110中，确定校正图像的目标点在投影设备的调制平面中的二维坐标。

这里，校正图像是指对原始图像进行修改后的图像。例如，对原始图像进行梯形校正，获得校正图像；又例如，对原始图像进行缩放，获得校正图像。其中，校正图像的目标点其可以是校正图像的图像中心点，也可以是用户在校正图像中选择的任意一点。应当理解的是，校正图像的目标点表征投影设备在投射该校正图像时所对焦的焦点。

值得说明的是，校正图像的目标点的二维坐标是指目标点在以调制平面中任意一点作为坐标原点构建的二维坐标系中的坐标信息。其中，调制平面是指投影设备的光调制器(芯片)生成图像的平面。调制平面对应的芯片包括反射式的图像调制芯片或透射式的图像调制芯片。反射式的图像调制芯片包括DMD芯片(Digital Micromirror Device，数字微镜设备)或LCOS芯片(Liquid Crystal on Silicon，硅基液晶)等，透射式的图像调制芯片包括LCD芯片(Liquid Crystal Display，液晶显示器)等。

在一些实施方式中，在校正图像为根据投影画面而获得的图像的情况下，将校正图像的图像中心点在调制平面中的二维坐标确定为目标点的二维坐标。

其中，当校正图像是根据投影设备投射的投影画面对原始图像进行校正而获得的时，可以将校正图像的图像中心点在调制平面中的二维坐标作为目标点的二维坐标。例如，基于投影画面对原始图像进行梯形校正而获得的校正图像。

在另一些实施方式中，在校正图像为对原始图像进行缩放后的缩放图像时，将缩放图像的图像中心点在调制平面中的二维坐标作为目标点的二维坐标。

其中，当校正图像是对原始图像进行缩放后的缩放图像时，可以将缩放图像的图像中心点在调制平面中的二维坐标作为目标点的二维坐标。例如，对原始图像进行缩小后，缩小后的原始图像位于调整平面的右上角时，如果以投射原始图像的焦距投影缩小后的原始图像，则会导致缩小后的原始图像在投影区域上的投影画面呈现模糊，如果是以缩小后的原始图像的图像中心点作为新的对焦点，则缩小后的原始图像投射在投影区域的投影画面会呈现为清晰状态。

在步骤120中，在校正图像的目标点与校正图像对应的原始图像的对焦点不一致的情况下，根据目标点的二维坐标，结合预先建立的在调制平面中的原始图像与该原始图像投射在投影区域上的投影画面之间的单应矩阵关系，确定目标点映射在投影画面中的映射点的二维坐标。

这里，原始图像的对焦点是指投影设备投射原始图像时的焦点，焦点处对应的投影画面是最清晰的。其中，该对焦点一般是指原始图像的图像中心点。投影区域是指用于承载投影画面的介质，投影区域可以是墙面或幕布等。

校正图像的目标点与原始图像的对焦点不一致是指目标点和对焦点在调制平面中的位置不一致。例如，在投影设备移动后或者投影画面发生变化之后，新的对焦点与原来的对焦点不一致。此时，如果投影设备是垂直于投影区域进行正投影，则可以通过重新测距来获得新的对焦点，即可完成精准对焦。但是，如果投影设备是侧向投影区域进行投影，由于投影画面中的各个点与投影设备的垂直距离不一，通过重新测距获得的新的对焦点会导致投影画面模糊，具体是距离新的对焦点越远越模糊。因此，在投影设备的侧投场景中，需要重新定位目标点，并根据目标点进行对焦。

图2是根据一示例性实施例提供的目标点与对焦点的示意图。如图2所示，在调制平面上的原始图像20的图像中心点为对焦点M，投影设备以该对焦点M映射在投影区域中的点与投影设备之间的距离作为对焦距离向投影区域投影，当根据在投影区域中的投影画面进行投影校正时，获得校正图像21。此时，校正图像21的目标点N与原始图像20的目标点M不在同一位置上。

图3是根据一示例性实施例提供的一种对焦应用场景的示意图。如图3所示，投影设备向投影区域投射第一投影画面32，投影设备的光轴30与投影区域31为小于90°的夹角，即投影设备向投影区域31侧向投射投影画面。此时，第一投影画面32的对焦点33如图所示，在对焦点33处的画面最清晰。当投影设备根据第一投影画面32进行图像校正之后，校正图像投射在投影区域31中的第二投影画面35如图所示。此时，如果投影设备依然以对焦点33进行对焦来投射第二投影画面35，由于投影区域31的左侧距离投影设备更远，则第二投影画面35中越远离对焦点33的画面越模糊，导致第二投影画面35中的绝大部分区域都呈现为模糊状态。在极端情况下，对焦点33甚至可能不会在校正图像形成的第二投影画面35的区域内，由此导致整个第二投影画面35都呈现为模糊状态。因此，需要根据校正图像的目标点来进行重新对焦。

当校正图像的目标点与校正图像对应的原始图像的对焦点不一致时，根据目标点在调制平面中的二维坐标以及预设的单应矩阵关系，获得在校正图像中的目标点映射至投影区域中的映射点的二维坐标。具体地，可以将目标点的二维坐标与该单应矩阵关系相乘，获得映射点的二维坐标。例如，目标点A的坐标为(x，y)，单应矩阵关系H，映射点V的坐标(X₁，Y₁)＝(x，y)*H。

应当理解的是，映射点的二维坐标是指映射点在以投影区域中任意一点为坐标原点构建的二维坐标系中的坐标信息。

其中，该预设的单元矩阵关系是根据在调制平面中的原始图像的各个角点的坐标信息以及投射在投影区域上的投影画面的各个顶点的坐标信息建立的。单应矩阵实际上是一种透视变换矩阵，该单应矩阵反映了调制平面上的像素点变换到投影区域时产生的位置变化。

在步骤130中，根据映射点的二维坐标，获得映射点相对于投影设备的三维坐标。

这里，可以对映射点的二维坐标进行向量分解，获得映射点相对于投影设备的三维坐标。

图4是根据一示例性实施例提供的映射点的示意图。如图4所示，映射点V的二维坐标是在以投影画面40中任意一点为坐标原点构建的二维坐标系中的坐标信息。通过预设的基向量将映射点V的二维坐标分解到以投影设备W为坐标原点构建的三维坐标系中，获得映射点V相对于投影设备W的三维坐标。例如，映射点V的二维坐标为(X₁，Y₁)，经过向量分解后，映射点V相对于投影设备W的三维坐标为(X₂，Y₂，Z₂)。

在一些实施方式中，基于相互垂直的第一基向量以及第二基向量，将映射点的二维坐标转换为映射点相对于投影设备的三维坐标；其中，第一基向量是根据投影画面相对于投影设备的第二法向量以及水平面的第三法向量获得的。

这里，第一基向量以及第二基向量是用于将三维坐标分解为二维坐标的，其具体做法是将向量分解到水平面的第一基向量以及第二基向量上。同样，基于该第一基向量以及第二基向量也能够逆向将二维坐标转换为三维坐标。其中，第一基向量是根据第二法向量以及水平面的第三法向量而获得的，该第一基向量为投影画面与水平面之间的交线作为二维参考坐标系的x轴的基向量，第二基向量则是该二维参考坐标系的y轴的基向量。

第一基向量可以通过第一预设计算式获得：

cosslineU＝horizonPlanN×rotatePlanN

其中，horizonPlanN为水平面的第三法向量，×为向量的叉乘，rotatePlanN为投影画面的第二法向量，norm(cosslineU)为向量cosslineU的模，为第一基向量。

图5是根据一示例性实施例提供的获得映射点相对于投影设备的三维坐标的示意图。如图5所示，可以将投影设备W投射在投影区域中的投影画面100中的A、B、C、D四个顶点中的一个作为坐标原点构建二维参考坐标系，例如，以A点作为坐标原点构建二维参考坐标系。其中，该二维参考坐标系实际上在与光轴垂直的的平面上。应当理解的是，投影画面100的各个顶点的三维坐标的计算方法在后续实施例中进行详细说明。

在构建二维参考坐标系之后，基于映射点在该二维参考坐标系中的二维坐标，通过第二预设计算式计算得到映射点相对于投影设备的三维坐标。其中，第二预设计算式为：

vectorP＝point3D-pointOrigin

其中，x为映射点的二维坐标在x轴上的坐标值，vectorP(0)为向量vectorP的在二维参考坐标系的x轴上的坐标值，为第二基向量/>在二维参考坐标系的y轴上的坐标值，/>为第二基向量/>在二维参考坐标系的x轴上的坐标值，vectorP(1)为向量vectorP在二维参考坐标系的y轴上的坐标值，/>为第一基向量/>在二维参考坐标系的x轴上的坐标值，/>为第一基向量/>在二维参考坐标系的y轴上的坐标值，y为映射点的二维坐标在y轴上的坐标值，point3D为映射点的三维坐标，pointOrigin为顶点A的三维坐标，vectorP为顶点A与映射点V的连线对应的向量。

由此，在计算得到映射点的二维坐标之后，可以基于向量分解的原理，获得映射点相对于投影设备的三维坐标。

在步骤140中，根据映射点的三维坐标，确定投影设备投射校正图像的焦距。

这里，在获得映射点相对于投影设备的三维坐标后，可以将映射点的三维坐标中表征映射点与投影设备之间的距离的坐标值确定为焦距。如图4所示，映射点V相对于投影设备W的三维坐标为(X₂，Y₂，Z₂)，其中，Z₂表征映射点V与投影设备W之间的距离，则将Z₂对应的坐标值作为焦距。

此时，投影设备根据确定到的焦距进行对焦来投射校正图像，在投影区域中的投影画面的角点为映射点V，不再是原始图像的对焦点。

由此，通过在校正图像的目标点与校正图像对应的原始图像的对焦点不一致的情况下，根据目标点的二维坐标以及预先建立的单应矩阵关系，可以获得目标点映射在投影画面中的映射点的二维坐标，然后根据该映射点的二维坐标获得映射点相对于投影设备的三维坐标，从而根据该映射点的三维坐标确定投影设备投射校正图像时所使用的焦距。应当理解的是，根据该焦距投影校正图像，形成的投影画面中对应该目标点的画面最清晰。基于本公开实施例提供的对焦方法，可以优化投射对原始图像进行梯形校正、缩放或位移等处理后的校正图像时的对焦效果，使得投射的校正图像的画面更加清晰。例如，在侧投场景中，投影设备相对投影区域倾斜投射投影画面，在基于该投影画面获得校正图像后，可以基于新的焦距来投影校正图像，而不是使用投射原始图像时的焦距来投影校正图像。而且，本公开实施例提供的对焦方法相较于通过摄像头进行对焦的方法，对焦速度更快。

图6是根据一示例性实施例提供的建立单应矩阵关系的流程图。如图6所示，可以通过以下步骤建立单应矩阵关系。

在步骤121中，根据投影设备的当前位姿信息、投影设备的光机参数信息以及通过飞行时间传感器采集到投影画面的中心点的目标距离信息，确定投影画面各个顶点的三维坐标。

这里，投影设备的当前位姿信息是指投影设备相对于投影区域的偏航角、俯仰角以及滚转角。其中，投影设备的当前位姿信息反映了投影设备相对于投影区域的旋转情况。

在一些实施方式中，投影设备的当前位姿信息可以是通过设置在投影设备上的飞行时间传感器获得的。具体是：控制飞行时间传感器对投影区域进行测量，获得飞行时间传感器照射在投影区域上的多个光点的深度信息；针对每个光点，基于该光点的深度信息，获得该光点在投影区域上的三维坐标；根据多个光点的三维坐标，确定投影区域相对于飞行时间传感器的第四法向量；根据该第四法向量，确定投影设备的当前位姿信息。

其中，飞行时间传感器(Time-Of-Flight，TOF)是通过向外发射激光脉冲，激光脉冲遇到物体后反射至飞行时间传感器中，通过计算激光脉冲从发射到返回的时间差来获得深度信息。

在另一些实施方式中，投影设备的当前位姿信息可以是通过设置在投影设备上的摄像头获得的。具体是：控制投影设备向投影区域投射特征图像，并获取该投影区域的拍摄图像，在该拍摄图像中确定特征图像的目标特征点；针对每一目标特征点，根据针对该目标特征点预先标定的映射关系和该目标特征点在拍摄图像上的相机坐标，确定该目标特征点在摄像头的拍摄空间中的深度信息，以得到该目标特征点在投影设备的投影空间中的三维坐标，其中，该映射关系是在不同深度下标定的目标特征点的深度信息与相机坐标的偏移量之间的关联关系；对各个目标特征点的三维坐标进行拟合，得到拟合平面；根据该拟合平面对应的第五法向量，获得投影设备的当前位姿信息。

在另一些实施方式中，投影设备的当前位姿信息也可以是通过设置于投影设备上的惯性传感器(Inertial Measurement Unit，IMU)来获取到的。

投影设备的光机参数信息包括投影设备的投射比、宽高比以及上扬角度。其中，上扬角度是指投影设备的投射光线的上扬角度，在一般情况下，上扬角度与投影设备的型号相关，例如，对于超短焦投影设备而言，其会存在一定的上扬角度。

飞行时间传感器采集到目标距离信息是指投影画面的中心点与投影设备的光心之间的距离。其中，投影画面的中心点可以是在投影设备正投影时，投影画面的画面中心点，也可以是在投影设备正投影时，投影画面的中心线中的任意一点，例如，可以是投影画面的底边的中心点。

在一些实施方式中，可以将飞行时间传感器的中心点采集到的距离确定为目标距离信息，其中，飞行时间传感器设置在投影设备上，且飞行时间传感器的设置位置使得在投影设备正投影时，飞行时间传感器的中心点正对投影画面的中心点。

其中，由于飞行时间传感器的在投影设备上的设置位置使得在投影设备正投影时，飞行时间传感器的中心点正对投影画面的中心点，因此，不管投影设备以何种姿态进行投影，飞行时间传感器采集到的深度信息都是目标距离信息。例如，对于长焦的投影设备而言，可以在结构设计上，将飞行时间传感器的中心点在正投影时，正对投影画面的底边的中心点。

值得说明的是，如果飞行时间传感器相对于投影设备的光机呈现预设角度，则可以根据飞行时间传感器的中心点采集到的深度信息以及预设角度进行三角计算，获得目标距离信息。

投影画面各个顶点的三维坐标是指投影画面各个顶点在以投影设备的位置作为坐标原点构建的三维坐标系中的坐标信息。

图7是图6所示步骤121的具体流程示意图。如图7所示，在一些实施方式中，步骤121中，根据投影设备的当前位姿信息、投影设备的光机参数信息以及通过飞行时间传感器采集到投影画面的中心点的目标距离信息，确定投影画面各个顶点的三维坐标，可以包括以下步骤。

在步骤1211中，根据投影设备的当前位姿信息，获得投影区域相对于投影设备的第一法向量。

这里，投影区域相对于投影设备的第一法向量是指投影区域所在的平面相对于投影设备的法向量，该第一法向量反映了投影设备相对于投影区域的旋转情况。

示例性地，可以根据投影设备的偏航角以及俯仰角，结合第三预设计算式，计算得到第一法向量。其中，第三预设计算式为：

其中，X₁为第一法向量的X轴坐标，Y₁为第一法向量的Y轴坐标，Z₁为第一法向量的Z轴坐标，H为偏航角，V为俯仰角。

例如，在投影设备正投影的情况下，第一法向量为(0，0，1)。若投影画面以画面中心点为旋转中心，在偏航角方向上旋转H度、在俯仰角方向上旋转V度，则旋转后的第一法向量为(tan(H)*k，tan(V)*k，k)，其中，

应当理解的是，在确定投影区域的第一法向量的过程中，投影设备的滚转角取值多少并不会引起第一法向量的变化，因此，在上述第三预设计算式中并为引入投影设备的滚转角。

在步骤1212中，根据第一法向量以及目标距离信息，确定投影区域的空间位置信息。

这里，根据第一法向量可以在空间中确定无数个与第一法向量垂直的平面，其中，无数个平面中的一个平面为投影区域所在的平面。由于目标距离信息是飞行时间传感器采集到的投影画面的中心点在空间中的位置信息，因此，根据第一法向量以及目标距离信息可以在空间中唯一确定一个平面，该平面为投影区域所在的平面，从而获得投影区域所在平面在投影设备所在的空间中的空间位置信息。

在步骤1213中，根据光机参数信息以及目标距离信息，确定投影设备投射在投影区域中的投影图像的各个顶点与投影设备的光心之间的连线的单位向量。

这里，当投影图像为矩形图像时，投影图像的各个顶点与投影设备的光心之间的连线为四根。其中，该四根连线是投影设备向投影区域投射投影图像时，构成投影图像四个顶点的射线。应当理解的是，投影设备投射的投影图像的四个顶点与投影设备的光心之间的连线不会因为投影设备的位姿偏移而发生变化，即不管投影设备以何种位姿进行投影，该四根连线的单位向量不会发生变化。图8是根据一示例性实施例提供的连线的示意图。如图8所示，投影设备W投射投影画面50，该投影画面50包括A、B、C、D四个顶点，这连线是指线段AW、线段BW、线段CW和线段DW。

示例性地，该连线的单位向量可以通过以下步骤获得：根据投影设备的光机参数信息以及目标距离信息，获得投影设备在以该目标距离信息进行正投影时的投影画面各个顶点的三维坐标，然后根据该投影画面各个顶点的三维坐标以及投影设备的光机的坐标信息，计算得到连线的单位向量。

下面结合附图9对连线的单位向量的计算过程进行详细说明。

图9是根据一示例性实施例提供的计算连线的单位向量的原理示意图。如图9所示，以投影设备的光心W作为坐标原点，以垂直于投影画面ABCD的线段作为Z轴，构建三维坐标系。其中，点E为线段CD的中点，点F为线段AB的中点，点O为过点E且垂直于投影画面ABCD的线段与Y轴的交点。上扬角度dOffsetAngle为线段WE与Z轴的夹角，θ为线段WC与Z轴的夹角，γ为线段OF与Z轴的夹角。则投影画面ABCD的各个顶点的三维坐标通过以下计算式计算得到。

第一顶点A的三维坐标为：

srcCoodinate[0][0]＝(-1)*f*tan(θ)

srcCoodinate[0][1]＝f*tan(γ)+f*tan(dOffsetAngle)

srcCoodinate[0][2]＝f

第二顶点B的三维坐标为：

srcCoodinate[1][0]＝(-1)*srcCoodinate[0][0]

srcCoodinate[1][1]＝srcCoodinate[0][1]

srcCoodinate[1][2]＝f

第三顶点C的三维坐标为：

srcCoodinate[2][0]＝srcCoodinate[0][0]

srcCoodinate[2][1]＝f*tan(dOffsetAngle)

srcCoodinate[2][2]＝f

第四顶点D的三维坐标为：

srcCoodinate[3][0]＝(-1)*srcCoodinate[0][0]

srcCoodinate[3][1]＝f*tan(dOffsetAngle)

srcCoodinate[3][2]＝f

其中，srcCoodinate[0][0]为第一顶点A的X轴坐标，f为目标距离信息，dOffsetAngle为上扬角度，srcCoodinate[0][1]为第一顶点A的Y轴坐标，srcCoodinate[1][0]为第二顶点B的X轴坐标，srcCoodinate[1][1]为第二顶点B的Y轴坐标，srcCoodinate[0][2]为第一顶点A的Z轴坐标，srcCoodinate[1][2]为第二顶点B的Z轴坐标，srcCoodinate[2][0]为第三顶点C的X轴坐标，srcCoodinate[2][1]为第三顶点C的Y轴坐标，srcCoodinate[2][2]为第三顶点C的Z轴坐标，srcCoodinate[3][0]为第四顶点D的X轴坐标，srcCoodinate[3][1]为第四顶点D的Y轴坐标，srcCoodinate[3][2]为第四顶点D的Z轴坐标。

其中，投影设备的投射比为throwRatio，w为投影画面的宽度，h为投影画面的高度，根据三角关系，则存在throwRatio＝f/w。则 由于/>且宽高比为/>则h＝f/throwRatio，因此，

在步骤1214中，根据空间位置信息以及该连线的单位向量，获得投影画面各个顶点的三维坐标。

这里，在确定到投影区域所在平面的位置信息之后，结合该连线的单位向量，可以确定到该连线的单位向量与投影区域所在平面之间的交点，该交点即为原始图像投射在投影区域上的投影画面的四个顶点的三维坐标。

应当理解的是，根据目标距离信息获取到的连线的单位向量反映了投影画面在投影设备的当前位姿下的空间位置，因此，通过该投影画面各个顶点的三维坐标也能够反映了投影设备在投射原始图像时的焦点的位置。

由此，通过目标距离信息来获取到投影画面各个顶点的三维坐标，该三维坐标能够反映投影设备在当前对焦条件下的投影画面。

在步骤122中，将投影画面各个顶点的三维坐标转换为二维坐标，获得投影画面各个顶点的二维坐标。

这里，可以基于向量分解将投影画面各个顶点的三维坐标转换为投影画面各个顶点相对于投影设备的二维坐标。

值得说明的是，将投影画面各个顶点的三维坐标转换为二维坐标的原理与将映射点的二维坐标转换为相对与投影设备的三维坐标的原理一致，也可以通过第二预设计算式将投影画面各个顶点的三维坐标转换为投影画面各个顶点相对于投影设备的二维坐标，在此不再赘述。

在步骤123中，基于投影画面各个顶点的二维坐标以及原始图像各个角点的二维坐标，建立单应矩阵关系。

这里，根据投影画面各个顶点的二维坐标以及原始图像各个角点的二维坐标，可以建立投影画面与原始图像之间的单应矩阵关系。其中，该单应矩阵关系反映了原始图像的像素点映射在投影画面中的位置。

由此，通过投影设备的当前位姿信息、光机参数信息以及目标距离信息，可以建立投影画面与原始图像之间的单应矩阵关系。

图10是根据另一示例性实施例提供的一种对焦方法的流程示意图。如图10所示，本公开实施例提供的对焦方法可以包括以下步骤。

在步骤910中，响应于校正指令，根据投影设备投射在投影区域中的投影画面进行图像校正，获得在调制平面中的校正图像。

这里，校正指令是可以是投影设备确定在投影区域中投影画面并不呈现为矩形的情况下触发的，也可以是用户需要对投影画面进行调整时触发的。

如图2所示，投影设备的光轴30侧向投影区域进行投影，此时，在用户视觉中的投影画面32并不呈现矩形，而是一个梯形。因此，需要根据投影画面32进行图像校正，以获得在调制平面中的校正图像，该校正图像投射在投影区域中的投影画面在用户视觉中呈现为矩形。

应当理解的是，图像校正的具体过程可以是根据投影画面各个顶点的坐标信息以及投影画面对应的原始图像各个角点的坐标，建立目标单应矩阵；然后根据在投影区域中确定到的显示范围的坐标，结合该目标单应矩阵，获得校正图像各个角点的坐标。其中，显示范围可以是在投影画面的区域中确定到的最大内接矩形。

在步骤920中，确定校正图像的目标点在调制平面中的二维坐标。

这里，关于步骤920的具体实现过程已在上述实施方式中进行了详细说明，在此不再赘述。

在步骤930中，在校正图像的目标点与投影画面对应的原始图像的对焦点不一致的情况下，根据目标点的二维坐标，结合预先建立的在调制平面中的原始图像与该原始图像投射在投影区域上的投影画面之间的单应矩阵关系，确定目标点映射在投影画面中的映射点的二维坐标。

这里，关于步骤930的具体实现过程已在上述实施方式中进行了详细说明，在此不再赘述。

在步骤940中，根据映射点的二维坐标，获得映射点相对于投影设备的三维坐标。

这里，关于步骤940的具体实现过程已在上述实施方式中进行了详细说明，在此不再赘述。

在步骤950中，根据映射点的三维坐标，确定投影设备投射校正图像的焦距。

这里，关于步骤950的具体实现过程已在上述实施方式中进行了详细说明，在此不再赘述。

下面结合附图11对上述实施例进行详细说明。

图11是根据一示例性实施例提供的对焦方法的效果图。如图11所示，投影设备W根据原始图像(图11未示出)进行投影，投射在投影区域(图11未示出)的第一投影画面1001，其对焦点为点M。由于，投影设备W是侧向投影区域进行投影，因此，在用户视觉中，第一投影画面1001并未呈现为矩形。其中，由于投影区域距离投影设备W的距离不一，利用点M与投影设备W的距离进行对焦，会导致投影画面1001左侧的后面变得模糊。

此时，根据第一投影画面1001的各个顶点进行图像校正，获得校正图像(图11未示出)。投影设备W投射该校正图像，在投影区域中形成第二投影画面1002。其中，投影设备W在投影时，从校正图像中选择一目标点进行对焦，该目标点映射在投影区域中为点V，即投影设备W以映射点V与投影设备W之间的距离作为焦距进行投影。可见，由于该焦距代表第二投影画面1002所有区域与投影设备W之间的距离，因此通过该焦距进行投影，第二投影画面1002的画面清晰度相比第一投影画面1002的画面清晰度具有极大提高。

图12是根据一示例性实施例提供的一种对焦装置的模块连接示意图。如图12所示，本公开实施例提供一种对焦装置，该对焦装置1100包括：

确定模块1101，配置为确定校正图像的目标点在投影设备的调制平面中的二维坐标；

单应矩阵构建模块1102，配置为在校正图像的目标点与校正图像对应的原始图像的对焦点不一致的情况下，根据目标点的二维坐标，结合预先建立的在调制平面中的原始图像与该原始图像投射在投影区域上的投影画面之间的单应矩阵关系，确定目标点映射在投影画面中的映射点的二维坐标；

转换模块1103，配置为根据映射点的二维坐标，获得映射点相对于投影设备的三维坐标；

对焦模块1104，配置为根据映射点的三维坐标，确定投影设备投射校正图像的焦距。

可选地，单应矩阵构建模块1102包括：

顶点确定单元，配置为根据投影设备的当前位姿信息、投影设备的光机参数信息以及通过飞行时间传感器采集到投影画面的中心点的目标距离信息，确定投影画面各个顶点的三维坐标；

坐标转换单元，配置为将投影画面各个顶点的三维坐标转换为二维坐标，获得投影画面各个顶点的二维坐标；

构建单元，配置为基于投影画面各个顶点的二维坐标以及原始图像各个角点的二维坐标，建立单应矩阵关系。

可选地，顶点确定单元包括：

法向量单元，配置为根据投影设备的当前位姿信息，获得投影区域相对于投影设备的第一法向量；

位置确定单元，配置为根据第一法量以及目标距离信息，确定投影区域的空间位置信息；

连线单元，配置为根据光机参数信息以及目标距离信息，确定投影设备投射在投影区域中的投影图像的各个顶点与投影设备的光心之间的连线的单位向量；

三维坐标确定单元，配置为根据空间位置信息以及连线的单位向量，获得投影画面各个顶点的三维坐标。

可选地，顶点确定单元具体配置为：

将飞行时间传感器的中心点采集到的距离确定为目标距离信息，其中，飞行时间传感器设置在投影设备上，且飞行时间传感器的设置位置使得在投影设备正投影时，飞行时间传感器的中心点正对投影画面的中心点。

可选地，确定模块1101具体配置为：

在校正图像为根据投影画面而获得的图像的情况下，将校正图像的图像中心点在调制平面中的二维坐标确定为目标点的二维坐标；或

在校正图像为对原始图像进行缩放后的缩放图像时，将缩放图像的图像中心点在调制平面中的二维坐标作为目标点的二维坐标。

可选地，转换模块1103具体配置为：

基于相互垂直的第一基向量以及第二基向量，将映射点的二维坐标转换为映射点相对于投影设备的三维坐标；

其中，第一基向量是根据投影画面相对于投影设备的第二法向量以及水平面的第三法向量获得的。

可选地，对焦模块1104具体配置为：

将映射点的三维坐标中表征映射点与投影设备之间的距离的坐标值确定为焦距。

关于上述实施例中的装置，其中各个模块执行操作的具体方式已经在有关该方法的实施例中进行了详细描述，此处将不做详细阐述说明。

图13是根据一示例性实施例示出的一种投影设备的框图。如图13所示，该投影设备700可以包括：处理器701，存储器702。该投影设备700还可以包括多媒体组件703，输入/输出(I/O)接口704，以及通信组件705中的一者或多者。

其中，处理器701用于控制该投影设备700的整体操作，以完成上述的对焦方法中的全部或部分步骤。存储器702用于存储各种类型的数据以支持在该投影设备700的操作，这些数据例如可以包括用于在该投影设备700上操作的任何应用程序或方法的指令，以及应用程序相关的数据，例如联系人数据、收发的消息、图片、音频、视频等等。该存储器702可以由任何类型的易失性或非易失性存储设备或者它们的组合实现，例如静态随机存取存储器(Static Random Access Memory，简称SRAM)，电可擦除可编程只读存储器(Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory，简称EEPROM)，可擦除可编程只读存储器(Erasable Programmable Read-Only Memory，简称EPROM)，可编程只读存储器(Programmable Read-Only Memory，简称PROM)，只读存储器(Read-Only Memory，简称ROM)，磁存储器，快闪存储器，磁盘或光盘。多媒体组件703可以包括屏幕和音频组件。其中屏幕例如可以是触摸屏，音频组件用于输出和/或输入音频信号。例如，音频组件可以包括一个麦克风，麦克风用于接收外部音频信号。所接收的音频信号可以被进一步存储在存储器702或通过通信组件705发送。音频组件还包括至少一个扬声器，用于输出音频信号。I/O接口704为处理器701和其他接口模块之间提供接口，上述其他接口模块可以是键盘，鼠标，按钮等。这些按钮可以是虚拟按钮或者实体按钮。通信组件705用于该投影设备700与其他设备之间进行有线或无线通信。无线通信，例如Wi-Fi，蓝牙，近场通信(Near FieldCommunication，简称NFC)，2G、3G、4G、NB-IOT、eMTC、或其他5G等等，或它们中的一种或几种的组合，在此不做限定。因此相应的该通信组件705可以包括：Wi-Fi模块，蓝牙模块，NFC模块等等。

在一示例性实施例中，投影设备700可以被一个或多个应用专用集成电路(Application Specific Integrated Circuit，简称ASIC)、数字信号处理器(DigitalSignal Processor，简称DSP)、数字信号处理设备(Digital Signal Processing Device，简称DSPD)、可编程逻辑器件(Programmable Logic Device，简称PLD)、现场可编程门阵列(Field Programmable Gate Array，简称FPGA)、控制器、微控制器、微处理器或其他电子元件实现，用于执行上述的对焦方法。

在另一示例性实施例中，还提供了一种包括程序指令的计算机可读存储介质，该程序指令被处理器执行时实现上述的对焦方法的步骤。例如，该计算机可读存储介质可以为上述包括程序指令的存储器702，上述程序指令可由投影设备700的处理器701执行以完成上述的对焦方法。

在另一示例性实施例中，还提供一种计算机程序产品，该计算机程序产品包含能够由可编程的装置执行的计算机程序，该计算机程序具有当由该可编程的装置执行时用于执行上述的对焦方法的代码部分。

以上结合附图详细描述了本公开的优选实施方式，但是，本公开并不限于上述实施方式中的具体细节，在本公开的技术构思范围内，可以对本公开的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本公开的保护范围。

另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合，为了避免不必要的重复，本公开对各种可能的组合方式不再另行说明。

此外，本公开的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本公开的思想，其同样应当视为本公开所公开的内容。

Claims (10)

1.一种对焦方法，其特征在于，包括：

确定校正图像的目标点在投影设备的调制平面中的二维坐标，其中所述校正图像的目标点表征所述投影设备在投射该校正图像时所对焦的焦点；

在所述校正图像的目标点与所述校正图像对应的原始图像的对焦点不一致的情况下，根据所述目标点的二维坐标，结合预先建立的在所述调制平面中的原始图像与该原始图像投射在投影区域上的投影画面之间的单应矩阵关系，确定所述目标点映射在所述投影画面中的映射点的二维坐标；

根据所述映射点的二维坐标，获得所述映射点相对于所述投影设备的三维坐标；

根据所述映射点的三维坐标，确定所述投影设备投射所述校正图像的焦距。

2.根据权利要求1所述的对焦方法，其特征在于，所述单应矩阵关系通过以下步骤确定：

根据所述投影设备的当前位姿信息、所述投影设备的光机参数信息以及通过飞行时间传感器采集到所述投影画面的中心点的目标距离信息，确定所述投影画面各个顶点的三维坐标；

将所述投影画面各个顶点的三维坐标转换为二维坐标，获得所述投影画面各个顶点的二维坐标；

基于所述投影画面各个顶点的二维坐标以及所述原始图像各个角点的二维坐标，建立所述单应矩阵关系。

3.根据权利要求2所述的对焦方法，其特征在于，所述根据所述投影设备的当前位姿信息、所述投影设备的光机参数信息以及通过飞行时间传感器采集到所述投影画面的中心点的目标距离信息，确定所述投影画面各个顶点的三维坐标，包括：

根据所述投影设备的当前位姿信息，获得所述投影区域相对于所述投影设备的第一法向量；

根据所述第一法向量以及所述目标距离信息，确定所述投影区域的空间位置信息；

根据所述光机参数信息以及所述目标距离信息，确定所述投影设备投射在投影区域中的投影图像的各个顶点与所述投影设备的光心之间的连线的单位向量；

根据所述空间位置信息以及所述连线的单位向量，获得所述投影画面各个顶点的三维坐标。

4.根据权利要求2所述的对焦方法，其特征在于，所述目标距离信息通过以下步骤获得：

将所述飞行时间传感器的中心点采集到的距离确定为所述目标距离信息，其中，所述飞行时间传感器设置在所述投影设备上，且所述飞行时间传感器的设置位置使得在所述投影设备正投影时，所述飞行时间传感器的中心点正对投影画面的中心点。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的对焦方法，其特征在于，所述确定校正图像的目标点在投影设备的调制平面中的二维坐标，包括：

在所述校正图像为根据投影画面而获得的图像的情况下，将所述校正图像的图像中心点在所述调制平面中的二维坐标确定为所述目标点的二维坐标；或

在所述校正图像为对所述原始图像进行缩放后的缩放图像时，将所述缩放图像的图像中心点在所述调制平面中的二维坐标作为所述目标点的二维坐标。

6.根据权利要求1至4中任一项所述的对焦方法，其特征在于，所述根据所述映射点的二维坐标，获得所述映射点相对于所述投影设备的三维坐标，包括：

基于相互垂直的第一基向量以及第二基向量，将所述映射点的二维坐标转换为所述映射点相对于所述投影设备的三维坐标；

其中，所述第一基向量是根据所述投影画面相对于所述投影设备的第二法向量以及水平面的第三法向量获得的。

7.根据权利要求1至4中任一项所述的对焦方法，其特征在于，所述根据所述映射点的三维坐标，确定所述投影设备投射所述校正图像的焦距，包括：

将所述映射点的三维坐标中表征所述映射点与所述投影设备之间的距离的坐标值确定为所述焦距。

8.一种对焦装置，其特征在于，包括：

确定模块，配置为确定校正图像的目标点在投影设备的调制平面中的二维坐标，其中所述校正图像的目标点表征所述投影设备在投射该校正图像时所对焦的焦点；

单应矩阵构建模块，配置为在所述校正图像的目标点与所述校正图像对应的原始图像的对焦点不一致的情况下，根据所述目标点的二维坐标，结合预先建立的在所述调制平面中的原始图像与该原始图像投射在投影区域上的投影画面之间的单应矩阵关系，确定所述目标点映射在所述投影画面中的映射点的二维坐标；

转换模块，配置为根据所述映射点的二维坐标，获得所述映射点相对于所述投影设备的三维坐标；

对焦模块，配置为根据所述映射点的三维坐标，确定所述投影设备投射所述校正图像的焦距。

9.一种非临时性计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，该程序被处理器执行时实现权利要求1-7中任一项所述方法的步骤。

10.一种投影设备，其特征在于，包括：

存储器，其上存储有计算机程序；

处理器，用于执行所述存储器中的所述计算机程序，以实现权利要求1-7中任一项所述方法的步骤。