專利名稱：交互式光感觸摸微型投影系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及投影系統(tǒng)應(yīng)用領(lǐng)域，尤其涉及一種交互式光感觸摸微型投影系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)方法。
背景技術(shù)：
基于光感觸摸技術(shù)的交互式投影媒體簡(jiǎn)稱互動(dòng)微投，是一套便攜式投影媒體系統(tǒng)，導(dǎo)入了動(dòng)態(tài)捕捉、影像辨識(shí)、多點(diǎn)觸控、互動(dòng)網(wǎng)絡(luò)等功能，集交互性、便捷性、實(shí)用性、市場(chǎng)性于一身，適用于辦公室、餐廳、家庭等室內(nèi)場(chǎng)所。交互界面通過(guò)微型投影機(jī)投放至墻面或桌面，人們只需要用手指選擇即可產(chǎn)生互動(dòng)(如會(huì)議投影講解、餐廳投影點(diǎn)餐桌面、投影互動(dòng)游戲)
交互投影技術(shù)在中國(guó)應(yīng)用比較成熟，但所有投影設(shè)備僅適合于公共場(chǎng)所展示與互動(dòng)， 國(guó)內(nèi)尚沒(méi)有合適產(chǎn)品，為大眾提供更便捷高效的服務(wù)，傳統(tǒng)產(chǎn)品已不能滿足投影用戶的需求，更無(wú)法真正實(shí)現(xiàn)投影互動(dòng)產(chǎn)品的便捷化，大眾化，商務(wù)化，智能化。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種交互式光感觸摸微型投影系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)方法，以解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的上述不足。本發(fā)明的目的是通過(guò)以下技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)
一種交互式光感觸摸微型投影系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)方法，包括紅外發(fā)射捕捉系統(tǒng)、手位置識(shí)別、 手動(dòng)作識(shí)別以及交互設(shè)計(jì)軟件系統(tǒng)開(kāi)發(fā)四個(gè)技術(shù)層面，四個(gè)技術(shù)層面的數(shù)據(jù)是依次傳遞處理的；具體實(shí)現(xiàn)包括以下步驟
1)紅外發(fā)射和捕捉系統(tǒng)使用紅外發(fā)射器發(fā)射的紅外線在遇到手之后會(huì)進(jìn)行反射，反射光進(jìn)入系統(tǒng)中的紅外接收器中，紅外接收器對(duì)反射的光進(jìn)行投影，獲取紅外分布情況；
2)人手信息的提取選用背景減除法進(jìn)行提取，預(yù)處理獲取圖像各個(gè)區(qū)域的閥值，紅外攝像機(jī)拍攝到的圖像的灰度呈現(xiàn)多個(gè)分水嶺，根據(jù)已劃分圖像區(qū)域，確定各個(gè)區(qū)域的閥值 T ；
3)多點(diǎn)觸控系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)多個(gè)用戶同時(shí)與目標(biāo)跟蹤識(shí)別系統(tǒng)交互，目標(biāo)跟蹤識(shí)別系統(tǒng)不僅要處理當(dāng)前幀的圖像，獲取交互對(duì)象的特征信息來(lái)識(shí)別對(duì)象，還要建立前后幀的關(guān)系用于跟蹤對(duì)象。所述T的算法如下
(1)根據(jù)紅外攝像機(jī)拍攝到的圖像的灰度變化，手動(dòng)將圖像劃分為nx*ny個(gè)區(qū)域；
(2)按順序逐次繪制Gridi，投影到交互屏幕上，將手置于Gridi內(nèi)；
(3)分割圖像，X._r半自動(dòng)確定一個(gè)最佳的Ti。所述的交互式光感觸摸微型投影系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)方法，所述的多點(diǎn)觸控互動(dòng)投影系統(tǒng)是基于投影儀-紅外攝像機(jī)的多點(diǎn)觸控系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)方式如下
(1)通過(guò)幾何變換，建立幀緩存和攝像機(jī)圖像空間中投影區(qū)域的幾何映射關(guān)系，將拍攝到的圖像變換到幀緩存的幾何空間下；
(2)采用背景減除法分割變換后的圖像，標(biāo)記連通成分，分別提取各個(gè)連通成分的輪廓圖及計(jì)算方向包圍盒，并跟蹤；
(3)根據(jù)膚色模型，從連通成分中提取掌心的幾何位置，利用輪廓點(diǎn)和掌心的距離關(guān)系分別將各個(gè)二維輪廓圖轉(zhuǎn)化為一維波形，并計(jì)算波形的極值點(diǎn)，根據(jù)數(shù)學(xué)知識(shí)和手指構(gòu)造， 在輪廓圖中提取手指的長(zhǎng)、寬、指尖的展角和手指間的夾角等特征信息；
(4)采用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)識(shí)別手指，區(qū)分手指端和手臂端。本發(fā)明的有益效果為1、交互性基于光感觸摸技術(shù)的交互式微型投影技術(shù)通過(guò)投影-動(dòng)態(tài)捕捉-投影反饋-PC信息接收等動(dòng)作實(shí)現(xiàn)影像識(shí)別，動(dòng)態(tài)交互，信息傳遞，由公共場(chǎng)所展示互動(dòng)轉(zhuǎn)為個(gè)人私有互動(dòng)；2、便捷性互動(dòng)與便捷是此項(xiàng)目特色，產(chǎn)品定位為便攜式(體積不超過(guò)3Cm*12Cm*6Cm)從而使互動(dòng)投影由公共場(chǎng)所展示互動(dòng)轉(zhuǎn)型為個(gè)人化互動(dòng)服務(wù)；3、實(shí)用性產(chǎn)品不占用使用空間，可固定可便攜，如餐廳中可設(shè)置投影點(diǎn)餐桌面，室內(nèi)公共場(chǎng)所設(shè)置投影互動(dòng)游戲，家庭設(shè)置投影電視或電影。同時(shí)互動(dòng)投影通過(guò)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)遠(yuǎn)程操控智能電器，技術(shù)發(fā)展?jié)摿薮?，一切技術(shù)圍繞為大眾提供更便捷服務(wù)為基礎(chǔ)展開(kāi)， 使大眾生活智能化；4、市場(chǎng)性產(chǎn)品投放市場(chǎng)，各服務(wù)行業(yè)市場(chǎng)潛力巨大，如餐飲、旅游、酒店、辦公室等場(chǎng)所，進(jìn)一步開(kāi)發(fā)的智能產(chǎn)品進(jìn)入家庭，又將帶來(lái)無(wú)限量的市場(chǎng)資源。


下面根據(jù)附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。圖1是本發(fā)明實(shí)施例所述的交互式光感觸摸微型投影系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)方法的計(jì)算機(jī)流程圖2是本發(fā)明實(shí)施例所述的交互式光感觸摸微型投影系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)方法的數(shù)據(jù)傳遞流程圖3是本發(fā)明實(shí)施例所述的交互式光感觸摸微型投影系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)方法的紅外投影原理圖4是本發(fā)明實(shí)施例所述的交互式光感觸摸微型投影系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)方法的背景減除法提取流程圖5是本發(fā)明實(shí)施例所述的交互式光感觸摸微型投影系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)方法的多點(diǎn)觸控流程圖。
具體實(shí)施例方式如圖1-5所示，本發(fā)明實(shí)施例所述的一種交互式光感觸摸微型投影系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)方法，包括紅外發(fā)射捕捉系統(tǒng)、手位置識(shí)別、手動(dòng)作識(shí)別以及交互設(shè)計(jì)軟件系統(tǒng)開(kāi)發(fā)四個(gè)技術(shù)層面，四個(gè)技術(shù)層面的數(shù)據(jù)是依次傳遞處理的，包括以下步驟
1)紅外發(fā)射和捕捉系統(tǒng)使用了紅外發(fā)射器發(fā)射的紅外線在遇到手之后會(huì)進(jìn)行反射， 反射光進(jìn)入系統(tǒng)中的紅外接收器中，紅外接收器對(duì)反射的光進(jìn)行投影，獲取紅外分布情況；
2)人手信息的提取選用背景減除法進(jìn)行提取，預(yù)處理獲取圖像各個(gè)區(qū)域的閥值，紅外攝像機(jī)拍攝到的圖像的灰度呈現(xiàn)多個(gè)分水嶺，根據(jù)已劃分圖像區(qū)域，確定各個(gè)區(qū)域的閥值T ；
3)多點(diǎn)觸控系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)多個(gè)用戶同時(shí)與目標(biāo)跟蹤識(shí)別系統(tǒng)交互，目標(biāo)跟蹤識(shí)別系統(tǒng)不僅要處理當(dāng)前幀的圖像，獲取交互對(duì)象的特征信息來(lái)識(shí)別對(duì)象，還要建立前后幀的關(guān)系用于跟蹤對(duì)象。所述T的算法如下
(1)根據(jù)紅外攝像機(jī)拍攝到的圖像的灰度變化，手動(dòng)將圖像劃分為nx*ny個(gè)區(qū)域；
(2)按順序逐次繪制Gridi，投影到交互屏幕上，將手置于Gridi內(nèi)；
(3)分割圖像，X._r半自動(dòng)確定一個(gè)最佳的Ti。所述的交互式光感觸摸微型投影系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)方法，所述的多點(diǎn)觸控互動(dòng)投影系統(tǒng)是基于投影儀-紅外攝像機(jī)的多點(diǎn)觸控系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)方式如下
(1)通過(guò)幾何變換，建立幀緩存和攝像機(jī)圖像空間中投影區(qū)域的幾何映射關(guān)系，將拍攝到的圖像變換到幀緩存的幾何空間下；
(2)采用背景減除法分割變換后的圖像，標(biāo)記連通成分，分別提取各個(gè)連通成分的輪廓圖及計(jì)算方向包圍盒，并跟蹤；
(3)根據(jù)膚色模型，從連通成分中提取掌心的幾何位置，利用輪廓點(diǎn)和掌心的距離關(guān)系分別將各個(gè)二維輪廓圖轉(zhuǎn)化為一維波形，并計(jì)算波形的極值點(diǎn)，根據(jù)數(shù)學(xué)知識(shí)和手指構(gòu)造， 在輪廓圖中提取手指的長(zhǎng)、寬、指尖的展角和手指間的夾角等特征信息。如圖3所示，測(cè)試硬件組成包含一架攝像機(jī)、兩盞紅外線燈、一臺(tái)投影儀和一張 100cm*210cm的桌子。系統(tǒng)能實(shí)時(shí)跟蹤進(jìn)入交互環(huán)境內(nèi)的物理物，進(jìn)行更精確的跟蹤檢測(cè)手指的指尖位置。1、投影儀-攝像機(jī)幾何標(biāo)定設(shè)置如果坐標(biāo)變換的形式是
權(quán)利要求
1.一種交互式光感觸摸微型投影系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)方法，其特征在于，包括以下步驟1)紅外發(fā)射和捕捉系統(tǒng)采用紅外發(fā)射器發(fā)射的紅外線在遇到手之后會(huì)進(jìn)行反射，反射光進(jìn)入紅外接收器中，紅外接收器對(duì)反射的光進(jìn)行投影，獲取紅外分布情況；2)人手信息的提取選用背景減除法進(jìn)行提取，預(yù)處理獲取圖像各個(gè)區(qū)域的閥值，紅外攝像機(jī)拍攝到的圖像的灰度呈現(xiàn)多個(gè)分水嶺，根據(jù)已劃分圖像區(qū)域，確定各個(gè)區(qū)域的閥值 T ；3)多點(diǎn)觸控系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)多個(gè)用戶同時(shí)與目標(biāo)跟蹤識(shí)別系統(tǒng)交互，目標(biāo)跟蹤識(shí)別系統(tǒng)處理當(dāng)前幀的圖像，獲取交互對(duì)象的特征信息來(lái)識(shí)別對(duì)象，以及建立前后幀的關(guān)系用于跟蹤對(duì)象。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的交互式光感觸摸微型投影系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)方法，其特征在于，在步驟2)中所述T的算法如下(1)根據(jù)紅外攝像機(jī)拍攝到的圖像的灰度變化，手動(dòng)將圖像劃分為nx*ny個(gè)區(qū)域；(2)按順序逐次繪制Gridi，投影到交互屏幕上，將手置于Gridi內(nèi)；(3)分割圖像，X._r半自動(dòng)確定一個(gè)最佳的Ti。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的交互式光感觸摸微型投影系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)方法，其特征在于， 在步驟3)中所述的多點(diǎn)觸控互動(dòng)投影系統(tǒng)是基于投影儀-紅外攝像機(jī)的多點(diǎn)觸控系統(tǒng)， 實(shí)現(xiàn)方式如下(1)通過(guò)幾何變換，建立幀緩存和攝像機(jī)圖像空間中投影區(qū)域的幾何映射關(guān)系，將拍攝到的圖像變換到幀緩存的幾何空間下；(2)采用背景減除法分割變換后的圖像，標(biāo)記連通成分，分別提取各個(gè)連通成分的輪廓圖及計(jì)算方向包圍盒，并跟蹤；(3)根據(jù)膚色模型，從連通成分中提取掌心的幾何位置，利用輪廓點(diǎn)和掌心的距離關(guān)系分別將各個(gè)二維輪廓圖轉(zhuǎn)化為一維波形，并計(jì)算波形的極值點(diǎn)，根據(jù)數(shù)學(xué)知識(shí)和手指構(gòu)造， 在輪廓圖中提取手指的長(zhǎng)、寬、指尖的展角和手指間的夾角等特征信息；(4)采用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)識(shí)別手指，區(qū)分手指端和手臂端。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種交互式光感觸摸微型投影系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)方法，包括紅外發(fā)射捕捉系統(tǒng)、手位置識(shí)別、手動(dòng)作識(shí)別以及交互設(shè)計(jì)軟件系統(tǒng)開(kāi)發(fā)四個(gè)技術(shù)層面，四個(gè)技術(shù)層面的數(shù)據(jù)是依次傳遞處理的，具體包括以下步驟1)紅外發(fā)射和捕捉系統(tǒng)采用紅外發(fā)射器發(fā)射的紅外線在遇到手之后會(huì)進(jìn)行反射，反射光進(jìn)入紅外接收器中，紅外接收器對(duì)反射的光進(jìn)行投影，獲取紅外分布情況；2)人手信息的提?。?)多點(diǎn)觸控系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)。本發(fā)明的有益效果為動(dòng)態(tài)交互，信息傳遞，由公共場(chǎng)所展示互動(dòng)轉(zhuǎn)為個(gè)人私有互動(dòng)，產(chǎn)品不占用使用空間，可固定可便攜，應(yīng)用范圍廣泛，在各服務(wù)行業(yè)具有巨大的市場(chǎng)潛力。
文檔編號(hào)G06F3/042GK102306065SQ20111020389
公開(kāi)日2012年1月4日 申請(qǐng)日期2011年7月20日 優(yōu)先權(quán)日2011年7月20日
發(fā)明者孫鵬, 張易意, 李程 申請(qǐng)人:無(wú)錫蜂巢創(chuàng)意科技有限公司