本發明涉及數字投影顯示技術領域，更具體地說，涉及一種動向智能投影系統及其方法。
背景技術：
隨著科學技術的發展，特別是半導體技術的推動，便攜式的電子設備被不斷地設計制造出來。便攜式電子設備的提升，使得用戶對人機界面的顯示器件的要求越來越向著微型、大屏幕以及高分辨率方向發展。在廣大用戶強烈需求的促使下，近年來投影機技術發展迅猛，dlp、lcos等產品紛紛推出了性能高、尺寸小且重量輕的便攜式的投影機。
在投影領域中，由于使用場景的不同，對投影設備所具備的功能也會有所不同。例如，在家庭或者大型舞臺中，投影設備需要根據用戶的意向投影方向進行多方向的投影顯示時，需要投影設備識別跟蹤用戶的意向投影位置方向，進而改變投影鏡頭的投影方向，并進行高質量的智能投影。因此，一種可追蹤用戶的意向投影方向，實時地改變投影鏡頭的方向并進行投影畫面校正處理，實現高質量投影顯示的智能投影系統及其方法成為往后投影領域的研究重點之一。
技術實現要素：
針對上述技術問題，本發明的目的在于提供一種可根據用戶的意向投影方向實時地改變投影方向并進行圖像校正處理，可實現動向高質量投影且可在多種場景使用的動向智能投影系統及其方法。本發明所述的用戶可以為人或者機器人或者其他動物。
為實現上述目的，本發明提供了一種動向智能投影顯示系統，包括:
投影單元，用于向投影畫面投影顯示投影信息；
環境識別單元，用于獲取投影單元完整的投影畫面圖像及其環境的變化；
目標方向識別單元，用于根據用戶的指向性信息追蹤確定用戶的意向投影方向；
第一方向控制單元，通過轉動同時改變投影單元的投影方向以及環境識別單元的采集方向；以及
中央處理單元，與所述投影單元、環境識別單元、目標方向識別單元以及第一方向控制單元相連接；所述中央處理單元包括：目標方向處理單元，用于根據用戶的指向性信息來計算出第一方向控制單元的轉動角度；以及圖像校正單元，用于對環境識別單元所獲取的投影畫面圖像以及環境變化信息進行分析比對，進行實時的投影圖像校正。
優選地，所述目標方向識別單元為眼動追蹤單元，根據用戶的眼動方向確定其意向投影方向。所述眼動追蹤單元可以為獨立設置的頭戴式眼動儀，其包括：實時獲取數據的微型傳感器、無線通信單元及微型攝像頭；所述眼動追蹤單元也可以為包括：眼動環境識別單元、第二方向控制單元以及眼動分析單元；所述眼動環境識別單元用于實時采集用戶的人眼圖像；所述第二方向控制單元通過轉動改變所述眼動環境識別單元的采集方向；所述眼動分析單元用于將人眼圖像中虹膜瞳孔的中心位置與基準位置做比較，計算分析用戶的眼動方向；所述眼動環境識別單元優選為紅外采集裝置。
優選地，所述目標方向識別單元為肢體目標方向識別單元，所述肢體可包括：用戶的頭、手勢；根據用戶頭或者手勢的擺動方向確定用戶的意向投影方向。所述肢體目標方向識別單元可以為頭戴式跟蹤器包括：重力傳感器。
優選地，所述動向智能投影顯示系統還包括：存儲單元和無線通信單元；所述投影信息可以是來自存儲單元，也可以是來自無線通信單元的實時投影信息；所述環境識別單元可以為紅外三維測試儀或者攝像機。
優選地，所述投影圖像校正包括：投影自動對焦、投影圖像方向校正以及投影背景顏色、亮度以及表面凹凸程度的校正；所述投影圖像方向校正包括：投影圖像畸形校正以及方向校正，使校正后的投影畫面方正且用戶雙眼可正視投影圖像。
優選地，所述第一方向控制單元和/或第二方向控制單元為云臺或者多維運動臺，可實現球面式轉動；所述用戶可以為人或者機器人或者其他動物。
本發明還提供了一種動向智能投影顯示方法，包括以下步驟：
(s1)根據用戶的指向性信息獲取用戶的意向投影方向；
(s2)根據用戶的意向投影方向來計算出第一方向控制單元的轉動角度；
(s3)根據第一方向控制單元的所述轉動角度，使投影單元的投影方向以及環境識別單元的采集方向均朝向用戶的意向投影方向；
(s4)投影單元根據用戶的指向性信息沿著用戶的意向投影方向進行初始化投影顯示；
(s5)通過環境識別單元獲取投影畫面圖像以及環境變化信息；
(s6)對環境識別單元所獲取的投影畫面圖像以及環境變化信息進行分析比對并進行實時的投影圖像校正；
(s7)投影單元進行校正后清晰投影。
優選地，步驟(s1)所述的用戶的指向性信息為眼動方向，根據用戶的眼動方向確定其意向投影方向；所述眼動方向可以通過獨立設置的頭戴式眼動儀實現，其包括：實時獲取數據的微型傳感器、無線通信單元及微型攝像頭；所述獲取用戶的意向投影方向的方法也可以為包括：眼動環境識別步驟、第二方向控制步驟以及眼動分析步驟；所述眼動環境識別步驟用于實時采集用戶的人眼圖像；所述第二方向控制步驟通過轉動改變所述眼動環境識別步驟中的采集方向；所述眼動分析步驟用于將人眼圖像中虹膜瞳孔的中心位置與基準位置做比較，計算分析用戶的眼動方向。
優選地，步驟(s1)所述的用戶的指向性信息為用戶頭或者手勢的擺動方向，由此確定用戶的意向投影方向。所述用戶頭或者手勢的擺動方向可以通過諸如重力傳感器等的頭戴式跟蹤器實現。
優選地，步驟(s6)所述的投影圖像校正包括：投影自動對焦、投影圖像方向校正以及投影背景顏色、亮度和表面凹凸程度的校正；所述投影圖像方向校正包括：投影圖像畸形校正以及方向校正，使校正后的投影畫面方正且用戶雙眼可正視投影圖像。
與現有技術相比，本發明具有如下有益效果：由于本發明所述的動向智能投影顯示系統，包括:投影單元；環境識別單元；目標方向識別單元；第一方向控制單元；中央處理單元，其包括：目標方向處理單元，和圖像校正單元，所以本發明所述的動向智能投影顯示系統及其方法，可實時地追蹤用戶的意向投影方向，實時地改變投影鏡頭的方向并進行投影畫面校正，實現高質量投影顯示；此系統可應用在大型舞臺實現虛擬現實結合的場景應用。
附圖說明
圖1是本發明動向智能投影顯示系統的優選實施例的結構示意圖；
圖2是本發明動向智能投影顯示方法的優選實施例的流程圖。
具體實施方式
下面結合附圖，對本發明的具體實施方式進行詳細描述，但應當理解本發明的保護范圍并不受具體實施方式的限制。
除非另有其它明確表示，否則在整個說明書和權利要求書中，術語“包括”或其變換如“包含”或“包括有”等等將被理解為包括所陳述的元件或組成部分，而并未排除其它元件或其它組成部分。
圖1是本發明動向智能投影顯示系統的實施例1的結構示意圖；如圖1所示，所述動向智能投影顯示系統，包括:投影單元10，用于向投影畫面投影顯示投影信息；環境識別單元20，用于獲取投影單元完整的投影畫面圖像及其環境的變化；目標方向識別單元30，用于根據用戶的指向性信息跟蹤確定用戶的意向投影方向；第一方向控制單元40，通過轉動同時改變投影單元10的投影方向以及環境識別單元20的采集方向；以及中央處理單元50，與投影單元10、環境識別單元20、目標方向識別單元30以及第一方向控制單元40相連接。所述中央處理單元50包括：目標方向處理單元51，用于根據用戶的指向性信息來計算出第一方向控制單元40的轉動角度；以及圖像校正單元52，用于對環境識別單元20所采集的投影畫面圖像以及環境變化信息進行分析比對，進行實時的投影圖像校正。
在本實施例中，所述目標方向識別單元30為眼動追蹤單元，根據用戶的眼動方向確定其意向投影方向；所述眼動追蹤單元可以為獨立設置的頭戴式眼動儀，其包括：實時獲取數據的微型傳感器、無線通信單元及微型攝像頭；所述頭戴式眼動儀為獨立設置的裝置，可以為頭戴裝置，近距離準確的追蹤用戶的眼動方向，然后由無線通信單元向中央處理單元50傳輸眼動方向數據。當然，所述眼動追蹤單元也可以為包括：眼動環境識別單元、第二方向控制單元以及眼動分析單元；所述眼動環境識別單元用于實時采集用戶的人眼圖像；所述第二方向控制單元通過轉動改變所述眼動環境識別單元的采集方向；所述眼動分析單元用于將人眼圖像中虹膜瞳孔的中心位置與基準位置做比較，計算分析用戶的眼動方向；所述眼動環境識別單元優選為紅外采集裝置。
另外，在本實施例中，所述目標方向識別單元30也可以為肢體目標方向識別單元，所述肢體可包括：用戶的頭、手勢；根據用戶頭或者手勢的擺動方向確定用戶的意向投影方向；所述肢體目標方向識別單元可以為頭戴式跟蹤器包括：重力傳感器。
在本實施例中，所述動向智能投影顯示系統還包括：存儲單元60和無線通信單元70；所述投影單元10的投影信息可以是來自存儲單元60，也可以是來自無線通信單元70實時接收的投影信息；所述環境識別單元20可以為紅外三維測試儀或者攝像機。所述第一方向控制單元和/或第二方向控制單元為云臺或者多維運動臺，可實現球面式轉動。
在本實施例中，圖像校正單元52利用環境識別單元20實時采集的投影畫面圖像，對投影圖像進行校正；所述投影圖像校正包括：投影自動對焦、投影圖像方向校正以及投影背景顏色、亮度和表面凹凸程度的校正；所述投影圖像方向校正包括投影圖像畸形校正以及方向校正，使校正后的投影畫面方正且用戶雙眼可正視投影圖像。例如：當用戶眼動方向的投影面背景顏色和所需投影顯示的內容對比度不高，不能清晰顯示時，圖像校正單元52會根據所采集的投影畫面圖像進行校正處理，改變所投影信息的背景顏色或者字體顏色等等，實現智能清晰化投影；又或者當用戶眼動方向的投影面凹凸不平，使得所投影的投影畫面不連續時，圖像校正單元52會根據所采集的投影畫面圖像進行校正處理，實現智能清晰化投影。
本發明還提供了一種動向智能投影顯示方法，如圖2所示，包括以下步驟：
(s1)根據用戶的指向性信息獲取用戶的意向投影方向；
(s2)根據用戶的意向投影方向來計算出第一方向控制單元的轉動角度；
(s3)根據第一方向控制單元的所述轉動角度，使投影單元的投影方向以及環境識別單元的采集方向均朝向用戶的意向投影方向；
(s4)投影單元根據用戶的指向性信息沿著用戶的意向投影方向進行初始化投影顯示；
(s5)通過環境識別單元獲取投影畫面圖像以及環境變化信息；
(s6)對環境識別單元所獲取的投影畫面圖像以及環境變化信息進行分析比對并進行實時的投影圖像校正；
(s7)投影單元進行校正后清晰投影。
在本實施例中，步驟(s1)所述的用戶的指向性信息為眼動方向，可根據用戶的眼動方向確定其意向投影方向；所述眼動方向可以通過獨立設置的頭戴式眼動儀實現，其包括：實時獲取數據的微型傳感器、無線通信單元及微型攝像頭；另外，所述獲取用戶的意向投影方向的方法也可以為包括：眼動環境識別步驟、第二方向控制步驟以及眼動分析步驟；所述眼動環境識別步驟用于實時采集用戶的人眼圖像；所述第二方向控制步驟通過轉動改變所述眼動環境識別步驟中的采集方向；所述眼動分析步驟用于將人眼圖像中虹膜瞳孔的中心位置與基準位置做比較，計算分析用戶的眼動方向。
在本實施例中，步驟(s1)所述用戶的指向性信息為肢體的擺動方向，所述肢體可包括：用戶的頭、手勢；根據用戶頭或者手勢的擺動方向確定用戶的意向投影方向；所述肢體的擺動方向可以通過諸如重力傳感器等頭戴式跟蹤器來實現。
在本實施例中，步驟(s6)所述的投影圖像校正包括：投影自動對焦、投影圖像方向校正以及投影背景顏色、亮度和表面凹凸程度的校正；所述投影圖像方向校正包括：投影圖像畸形校正以及方向校正，使校正后的投影畫面方正且用戶雙眼可正視投影圖像。
值得注意的是，在發明實施例中，所述用戶可以為人或者機器人或者其他動物，本發明所述的動向智能投影顯示系統及其方法可以應用于多種場合。例如：在大型表演中，用戶借助目標方向識別單元來實時控制投影單元的投影方向，根據舞臺表演的需要在舞臺背景的不同位置投影顯示相關內容并進行投影校正處理，實現虛擬現實結合的炫麗舞臺效果，所述用戶可以是在舞臺上的表演者或者幕后的舞臺效果操控工作人員等等；又或者，在家庭中，主人或者寵物借助目標方向識別單元來實時控制投影單元的投影方向，可以在不同時間不同位置進行智能投影，實現交互娛樂的享受體驗；還或者，在大型餐廳中，由店家或者機器服務員借助目標方向識別單元來實時控制投影單元的投影方向，可以根據不同客戶需求，投影菜單簡介或者其他娛樂內容，豐富了顧客的用餐體驗。
綜上所述，本發明所述的動向智能投影顯示系統及其方法，借助目標方向識別單元可實時地追蹤用戶的意向投影方向，實時地改變投影鏡頭的方向并進行投影畫面校正，實現高質量的智能投影顯示；可應用在多種場合，給予用戶不同的視覺享受和娛樂效果，具有非常可觀的市場前景。
前述對本發明的具體示例性實施方案的描述是為了說明和例證的目的。這些描述并非想將本發明限定為所公開的精確形式，并且很顯然，根據上述教導，可以進行很多改變和變化。對示例性實施例進行選擇和描述的目的在于解釋本發明的特定原理及其實際應用，從而使得本領域的技術人員能夠實現并利用本發明的各種不同的示例性實施方案以及各種不同的選擇和改變。本發明的范圍意在由權利要求書及其等同形式所限定。