專利名稱：一種新型投影儀裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種光電及儀器技術(shù)領(lǐng)域的裝置，具體的說是涉及一種激光筆指示與投影儀對其進行激光點軌跡識別、控制的裝置。
背景技術(shù)：
近年來，伴隨著經(jīng)濟、科技的快速發(fā)展，可以將計算機等圖像供給裝置提供的圖像信息在白色區(qū)域進行放大顯示投影的投影儀已被廣發(fā)應(yīng)用于教學(xué)、會議及其它大型公共場所。但是目前市場上現(xiàn)有的投影儀只能進行簡單的圖像視頻信息投影，與其配套的激光指示筆對其只能進行簡單的上下翻頁操控，而不能實現(xiàn)其它更復(fù)雜的操作。同時，對現(xiàn)有技術(shù)的文獻檢索發(fā)現(xiàn)，中國專利號200710178539. 6，專利名稱為“具有投影控制功能的裝置及投影控制方法、電腦、投影儀“，該專利提供了一種消除投影儀的投射光線對用戶視覺影響的裝置及方法，沒有解決利用投影儀來控制識別激光指示筆目標光點并達到控制計算機的問題。中國專利申請?zhí)?00710026848. 1，專利名稱為“光電軌跡輸入代替按鍵輸入的方法”，該專利提出了一種通過光學(xué)及電子技術(shù)識別移動軌跡并由軟件轉(zhuǎn)化成數(shù)字或文字輸入從而代替按鍵輸入的一種輸入方法，但是該方法適用于對象的目標屏幕大小受限制，無法達到普通投影屏幕大小所需的精度，且因控制對象的不確定性缺乏普遍的適用性。專利號為200510011538. 3的一種計算機的遠距離無線控制裝置，利用的是用CXD 將獲取的圖像傳遞給計算機進行處理，而計算基本上上需要加載相應(yīng)的圖像處理程序，從而實現(xiàn)所需要的功能。中國專利號為200810035M4.6，專利名稱為“激光筆指示與光點識別方法”，該專利提出了一種激光筆指示及其光點軌跡的識別方法，根據(jù)其發(fā)明內(nèi)容及實施例來看，該激光筆指示光點的識別是在投影儀屏幕處的控制計算機上來完成，從而識別出光電軌跡。也需要在計算機上裝載相應(yīng)的軟件，增加了計算機的內(nèi)存開銷，同時也給使用者帶來了一定程度的不便。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明實施的目的是針對上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供了一種新型投影儀，其能夠識別、判斷并定位激光指示筆指示光點的位置，從而方便使用者可以利用激光指示筆來實現(xiàn)鼠標控制計算機的功能。本發(fā)明采用計算機與新型投影儀設(shè)備交互的方法，通過無線網(wǎng)絡(luò)連接，實現(xiàn)了激光指示筆、視頻圖像采集處理模塊、計算機三者的交互，視頻圖像采集模塊將獲得的視頻信息傳送給嵌入式圖像處理計算模塊，其通過對每一幀圖像目標光點的提取處理來得到目標激光點的光點位置及其在投影區(qū)域的相對位置坐標，并進行坐標轉(zhuǎn)換，然后傳送給計算機， 從而驅(qū)動計算機鼠標進行相應(yīng)的移動操作。本發(fā)明——一種新型投影儀裝置，包括有投影控制模塊、激光指示筆模塊、通信模塊，其特征關(guān)鍵在于該投影儀裝置前端面板設(shè)置有視頻圖像采集模塊，其用來采集投影儀投影屏幕區(qū)域的視頻圖像信息；還包括有嵌入式視頻圖像處理、計算模塊，用來對采集到的視頻中每一幀圖像進行目標點提取處理，判斷出目標光點位置并獲得目標光點在投影區(qū)域的相對位置坐標，該圖像處理計算模塊再將得到的目標軌跡位置坐標進行坐標轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換成鼠標在計算機中的實際坐標，通信模塊通過無線發(fā)射單元將獲得的坐標信息傳送給計算機，最后計算機在驅(qū)動程序的控制下完成相應(yīng)的鼠標控制操作，從而實現(xiàn)激光指示筆、投影儀控制計算機及其輸出顯示的目的。其中所述的視頻圖像處理模塊提取目標光點軌跡的過程為視頻圖像采集模塊將獲得的視頻圖像信息傳遞給嵌入式的圖像處理模塊并存儲，圖像處理單元利用目標光點的灰度和亮度及其連續(xù)性等信息來完成目標光點的坐標位置計算功能，具體為嵌入式圖像處理計算單元對視頻信息中的每一幀圖像進行逐行或逐列進行掃描，分析、計算該幀圖像中亮點的亮度、灰度及連續(xù)性，并與相鄰的行或列進行對比，再經(jīng)過多幀圖像疊加的方法在橫或豎向相互結(jié)合，構(gòu)成一個亮點集，若某已有亮點找不到橫或豎向上的相鄰亮點集，則該亮點為孤立備選的目標光點位置；掃描完畢后，再分析所有孤立的目標光點，從而在亮度、 灰度及半徑范圍來獲取與目標光點大小和形狀相符合的目標光點位置，并計算出該目標光點位置在投影區(qū)域的相對坐標位置，然后再將目標光點軌跡的相對位置坐標進行坐標轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換成計算機鼠標在計算機鼠標的實際坐標，通信模塊通過無線發(fā)射單元將獲得的坐標信息傳送給計算機，最后計算機在驅(qū)動程序的控制下完成相應(yīng)的鼠標控制操作，從而實現(xiàn)新型投影儀控制計算機及其輸出顯示的目的。本發(fā)明的特征還在于所述的新型投影儀投影窗口同側(cè)設(shè)置有視頻圖像采集窗口， 該圖像采集窗口為規(guī)則的形狀；所述的視頻圖像采集窗口內(nèi)部安裝視頻圖像采集設(shè)備模塊，用來獲取投影儀投影屏幕區(qū)域的圖像信息，并能夠?qū)⒃搱D像信息傳送給嵌入式圖像處理計算模塊。本發(fā)明的特征還在于所述的視頻圖像獲取單元采用CXD (Charge-coupled Device)或CMOS (Complementary Metal Oxide kmiconductor)器件，其獲取的視頻圖像信息可以直接傳遞給后接的圖像處理計算模塊；所述的圖像處理計算模塊包括視頻圖像存儲單元、內(nèi)置軟件存儲單元、圖像處理計算單元、通信及接口單元。與現(xiàn)有的技術(shù)相比，本發(fā)明提供了一種新型的在較遠距離內(nèi)控制計算機的思路方法和裝置，其完全將激光指示筆光點軌跡識別、定位和轉(zhuǎn)換的功能模塊完全集成于投影儀中，簡化了現(xiàn)有的復(fù)雜控制裝置，并為投影儀的發(fā)展提供了一種新的發(fā)展方向。


圖1是本發(fā)明的外觀示意圖；圖2是本發(fā)明的實施場景示意圖；圖3是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)框圖；圖4是本發(fā)明視頻圖像處理部分的程序流程圖；其中，1為該投影儀的箱體及內(nèi)部控制單元，2為視頻圖像采集單元，3為投影儀投影鏡頭，4為該新型投影儀，5為投影屏幕，6為使用者，7為激光指示筆，8為計算機。
具體實施例方式下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的實施例做詳細說明本發(fā)明在以本發(fā)明技術(shù)方案為前提下進行實施，給出了詳細的實施方式和具體的操作過程，但本發(fā)明的保護范圍不限于以下所述的實施例。在本實施例中，一種新型投影儀裝置，該投影儀包括有投影控制模塊、激光指示筆模塊、通信模塊，其前端面板設(shè)置有視頻圖像采集模塊，用來獲取投影儀投影屏幕區(qū)域的視頻圖像信息；還包括有嵌入式視頻圖像處理計算模塊，用來對獲取的視頻中每一幀圖像進行目標點提取處理，判斷出目標光點位置并獲得目標光點在投影區(qū)域的相對位置坐標，然后將相對位置坐標參數(shù)進行坐標轉(zhuǎn)換，并將轉(zhuǎn)換后得到的坐標參數(shù)通過通信模塊傳遞給計算機，最后計算機鼠標在相應(yīng)驅(qū)動程序驅(qū)動下按照所獲得的鼠標坐標位置參數(shù)進行相應(yīng)的移動控制操作。圖1為本發(fā)明的外觀示意圖，其中1為該投影儀的箱體及內(nèi)部控制部分，包括有投影儀外設(shè)電路和光學(xué)鏡頭控制模塊、嵌入式視頻圖像處理計算模塊，2為視頻圖像采集單元，在該窗口內(nèi)部安裝有視頻圖像采集設(shè)備，本實施例中采用的是CCD攝像頭，用來采集投影儀投影屏幕區(qū)域的顯示視頻圖像并將該圖像數(shù)據(jù)流傳遞并存儲于嵌入式圖像存儲設(shè)備中，3為投影儀投影鏡頭，安置有光學(xué)鏡頭部件，用以將計算機桌面的顯示圖像投影在投影屏幕上。本實施例中，圖2為本發(fā)明在實際環(huán)境中的實施場景圖其中4為該新型投影儀， 5為投影屏幕，6為使用者，7為激光指示筆，8為計算機，使用者通過激光指示筆在顯示屏幕上指示光點的位置，并由多個激光點表達出圖形、文字等軌跡信息，然后由視頻圖像采集模塊獲取目標屏幕區(qū)域的視頻信息，并將采集到的視頻圖像信息傳輸給嵌入式的視頻圖像處理計算模塊；所述的激光指示筆，是一種可以發(fā)射紅色激光的筆形指示工具，它有多個按鈕供使用者與計算機、投影儀等設(shè)備進行通信，此處的通信方式可以為紅外通信、無線射頻通信、藍牙通信或ZigBee通信等無線通信方式。其次，嵌入式視頻圖像處理計算模塊從內(nèi)部存儲器中將采集到的視頻圖像的每一幀圖像中提取目標光點，通過消噪處理后分析并計算目標光點的位置，從而得到目標光點在顯示屏幕上的相對位置坐標，軟件再進行相應(yīng)的坐標轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換為計算機鼠標的位置坐標參數(shù)，最后通過通信單元將數(shù)據(jù)發(fā)送給計算機。上述所談的目標光點提取，是指通過嵌入式視頻圖像處理計算模塊提取視頻圖像數(shù)據(jù)，主要利用亮度和灰度及其連續(xù)性等信息提取激光指示筆在目標屏幕上指示出的目標光點位置，具體過程如下視頻圖像處理計算模塊對視頻信息中的每一幀圖像，進行逐行或逐列掃描，根據(jù)每個像素點的灰度和亮度信息是否達到相關(guān)信息預(yù)設(shè)參數(shù)的下限，來獲得目標屏幕中的亮點及亮點連續(xù)性，并通過相鄰的行或列之間進行比較，采用多幀圖像疊加的方法，將相鄰行的亮點在橫向或豎直方向上互相結(jié)合，構(gòu)成一個亮點集，若某已有亮點找不到這樣的橫向或豎直方向上的相鄰點集，則該集合被孤立為備選的亮點位置；掃描完畢后，分析、計算所有的亮點集合，提取出符合預(yù)設(shè)參數(shù)設(shè)置的單個或多個集合，作為最終的目標光點位置，得出該目標位置光點的相對位置坐標參數(shù)。本實施例中，光點亮度的下限設(shè)置為200，單位是灰度，光點大小范圍設(shè)置為圓形， 半徑最小為3，最大為15，單位是像素。測試結(jié)果顯示，使用視頻圖像采集頻率每秒25幀的視頻圖像采集設(shè)備，上述提取激光點的過程計算的速度達到每秒20幀圖像以上。上述得到目標光點的相對坐標位置參數(shù)以后，再進行目標光點相對坐標位置與鼠標實際坐標的參數(shù)轉(zhuǎn)換，然后將該坐標數(shù)據(jù)通過通信模塊傳遞給計算機處，驅(qū)動程序根據(jù)獲得的鼠標坐標參數(shù)驅(qū)動鼠標進行相應(yīng)的移動控制操作，包括使用小圓點在目標光點出標記、光點位置連接、鼠標事件操作等。本發(fā)明的工作原理為投影儀將控制計算機的顯示桌面投影在屏幕上，使用者通過操作激光指示筆上相應(yīng)的按鍵將激光點投向投影屏幕(投影區(qū)域)上，視頻圖像采集設(shè)備CCD將獲取投影屏幕上的視頻圖像信息，并傳輸給嵌入式視頻圖像處理計算模塊進行存儲處理，圖像處理器件內(nèi)部設(shè)置的圖像處理程序?qū)υ搱D像進行相應(yīng)的去噪、處理和計算，提取出目標光點的相對位置坐標參數(shù)，再將該位置坐標轉(zhuǎn)換為鼠標的坐標參數(shù)通過通信模塊傳輸給計算機，如圖2所示；計算機接收到該信號并調(diào)用系統(tǒng)函數(shù)將其模擬為鼠標的左右鍵、單雙擊動作，從而實現(xiàn)在較遠的距離內(nèi)實現(xiàn)對計算機的控制，實現(xiàn)鼠標的基本功能。本實施例中，圖4為視頻圖像處理模塊內(nèi)置的圖像處理軟件程序流程圖。程序運行后，響應(yīng)信號接受線程和啟動激光點識別線程，從存儲器中讀入采集的視頻圖像信息，然后在每一幀圖像中識別并提出去激光點所在的位置坐標參數(shù)，再將該位置坐標參數(shù)轉(zhuǎn)化為鼠標的坐標參數(shù)，最后傳輸給計算機。程序運行后，自動端口初始化并啟動鼠標位置參數(shù)查詢線程和信號相應(yīng)線程。信號響應(yīng)線程中，計算機循環(huán)查詢標準接口的輸入信號到來，則模擬按鍵響應(yīng)的鼠標動作；在鼠標位置參數(shù)查詢線程中，計算機循環(huán)查詢輸入端口并判斷輸入的數(shù)據(jù)是否為鼠標坐標位置參數(shù)，最后將接收到的鼠標坐標參數(shù)與鼠標模擬按鍵動作結(jié)合，實現(xiàn)一個完整的鼠標事件，最終達到投影儀、激光指示筆控制計算機的目的，實現(xiàn)鼠標的基本功能。
權(quán)利要求
1.一種新型投影儀裝置，包括有投影控制模塊、激光指示筆模塊、通信模塊，其特征在于該投影儀裝置前端面板還設(shè)置有視頻圖像采集模塊，用來采集投影儀投影屏幕區(qū)域的視頻圖像信息；還包括有嵌入式視頻圖像處理、計算模塊，用來對采集到的視頻中每一幀圖像進行目標點提取處理，判斷出目標光點位置并獲得目標光點在投影區(qū)域的相對位置坐標，然后再進行坐標轉(zhuǎn)換，通信模塊將轉(zhuǎn)換獲得的坐標參數(shù)傳輸給計算機。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的新型投影儀裝置，其特征在于所述的新型投影儀投影窗口同側(cè)設(shè)置有視頻圖像采集窗口。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的新型投影儀裝置，其特征在于所述的視頻圖像采集窗口內(nèi)部安裝視頻圖像采集模塊。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的新型投影儀裝置，其特征在于所述的視頻圖像采集模塊采用的是CCD器件或CMOS器件。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的新型投影儀裝置，其特征在于所述的視頻圖像處理、計算模塊為嵌入式的圖像處理計算設(shè)備。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的新型投影儀裝置，其特征在于所述的圖像處理計算模塊包括視頻圖像存儲單元、內(nèi)置軟件存儲單元、圖像處理計算單元、通信及接口單元。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的新型投影儀裝置，其特征在于所述的視頻圖像處理模塊提取目標光點的過程是視頻圖像采集模塊將采集到的視頻圖像信息傳遞給嵌入式的圖像處理計算模塊并存儲，嵌入式圖像處理計算單元利用目標光點的灰度和亮度信息來完成目標光點的提取和坐標位置計算功能，具體過程為對視頻圖像信息中的每一幀圖像進行逐行或逐列掃描，分析計算該幀圖像中的亮點的亮度、灰度及其連續(xù)性，并與相鄰的行或列進行對比，再經(jīng)過多幀疊加的方法在橫向或豎向相互結(jié)合，構(gòu)成一個亮點集，若某已有亮點找不到行或列方向上的相鄰亮點集，則該亮點為孤立備選的目標光點位置；掃描完畢，分析所有的孤立目標光點，找出在亮度、灰度及半徑范圍來獲取與目標光點大小和形狀符合的目標光點位置，最后計算出該目標光點位置在投影區(qū)域的相對坐標位置。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種新型投影儀，能夠識別、判斷并定位激光指示筆的位置，從而方便使用者可以利用激光指示筆來實現(xiàn)鼠標控制操作計算機的功能。本發(fā)明采用受控計算機與新型投影儀交互的方法，通過無線網(wǎng)絡(luò)連接，實現(xiàn)了激光指示筆、嵌入式圖像獲取處理模塊、受控計算機三者的交互，視頻圖像獲取模塊將獲得的視頻信息傳送給嵌入式圖像處理計算模塊，其通過對每一幀圖像目標光點的提取、處理來得到目標激光點的光點位置及其在投影區(qū)域的相對位置坐標參數(shù)，再進行坐標轉(zhuǎn)換后然后傳送給計算機，從而驅(qū)動計算機鼠標進行相應(yīng)的控制操作。
文檔編號G03B17/54GK102184053SQ20111009595
公開日2011年9月14日 申請日期2011年4月15日 優(yōu)先權(quán)日2011年4月15日
發(fā)明者戴煦, 朱平, 李波, 董寧, 郭勇 申請人:深圳市華測檢測技術(shù)股份有限公司