專利名稱：一種改進(jìn)的紅外交互觸點識別方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及ー種觸點識別方法，特別涉及一種適用于紅外多點觸摸交互系統(tǒng)的觸點識別方法。
背景技術(shù)：
多點觸摸交互系統(tǒng)作為ー種新型的人機(jī)交互系統(tǒng)，能在沒有傳統(tǒng)輸入設(shè)備的情況下由電腦使用者透過數(shù)只手指達(dá)至圖像應(yīng)用控制。這種嶄新的交互方式建立了人與機(jī)器自然的交互界面，實現(xiàn)了多點、多用戶在同一時間直接與環(huán)境進(jìn)行互動，增強(qiáng)了用戶體驗。為使用戶獲得良好的交互體驗，需要準(zhǔn)確、迅速得進(jìn)行觸點跟蹤和識別，因此觸點識別技術(shù)是交互系統(tǒng)實現(xiàn)的關(guān)鍵。目前基于計算機(jī)視覺的觸點識別技術(shù)主要有:激光平面技術(shù)(LLP)、受抑全內(nèi)反射(FTIR)技術(shù)和背部紅外照明(DI)技木。LLP有搭設(shè)簡單、設(shè)備便宜、不需要封閉裝置等優(yōu)點，但沒有真正的壓感，并且很容易出現(xiàn)觸點阻攔的情況。FTIR由于其結(jié)構(gòu)特點限制，只適合于單張桌面上只有手指或者筆輸入的情況，需要兼容層并且無法識別物體的標(biāo)示。DI以環(huán)境搭設(shè)簡單、可識別觸點的種類多、多屏拼接的擴(kuò)展性好等特性而受到眾多研究者的歡迎，目前DI技術(shù)已然成為多點觸摸開發(fā)者的首選。由于外界環(huán)境光和噪聲的影響，基于DI技術(shù)的采集圖像會有光斑，且紅外光照難以均勻，即使采取多攝像頭拼接也難以在顯示屏邊緣獲得好的識別效果。在這種特定環(huán)境下，現(xiàn)有的觸點識別解決方案無法滿足識別的準(zhǔn)確度要求，需要采用新方法解決此問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的就 在于解決現(xiàn)有DI技術(shù)的缺陷，設(shè)計、研究一種基于背部紅外照明技術(shù)識別觸點的改進(jìn)方法。利用隨機(jī)采樣一致性對攝像頭坐標(biāo)進(jìn)行定位，可以大大的減小誤差，并采用動態(tài)參數(shù)實現(xiàn)屏幕邊界觸點檢測，可以成功地識別屏幕邊角的觸點，能提高處理速度。本發(fā)明的技術(shù)方案是:一種改進(jìn)的紅外(背部紅外照明)交互觸點識別方法，其特征在于包括以下步驟:(I)基于隨機(jī)采樣一致性對攝像頭坐標(biāo)定位；(1-1)設(shè)S為定位過程中所有的投影儀與攝像頭像素點形成的兩平面對應(yīng)關(guān)系的集合，其中包含了可能存在誤差的點對；射影變換公式x/ = Hxi (式I)其中Xi和Xi'是一系列給定的兩平面之間ニ維點的坐標(biāo)序列，H為射影變換矩陣；(1-2)從集合S中隨機(jī)采樣5組點對應(yīng)關(guān)系，根據(jù)(式I)計算出這5組點對應(yīng)關(guān)系{X,' <-> X,}相應(yīng)的射影矩陣H。，初始化H。對應(yīng)的一致集Cetl = 0 ;(1-3)計算S中所有的點對應(yīng)關(guān)系{X; ^ズ,}并進(jìn)行下述判斷:
(1-3-1)計算 Hcxi;(1-3-2)如果 I I HcX1-Xノ I I < O，則 Cci+1 = Cci+1，其中 o 為容許誤差；(1-4)如果Hc的一致集Cc超過預(yù)先設(shè)定的閾值T，則認(rèn)為當(dāng)前一致集中的點對應(yīng)關(guān)系都滿足理想點對應(yīng)關(guān)系的要求；否則，重復(fù)上述步驟，直到一致集能夠滿足條件；(1-5)根據(jù)一致集中點對應(yīng)的關(guān)系，利用直接線性變換求出最終射影矩陣H ；(2)采用動態(tài)參數(shù)法進(jìn)行屏幕邊界觸點檢測為每個像素點確定圖像增強(qiáng)系數(shù)A(x, Y)和圖像亮度閾值T(x, Y)，這需要建立圖像亮度B(X,Y)與a(x,y)、t(x,y)的對應(yīng)關(guān)系；采用基于參數(shù)矩陣的動態(tài)規(guī)劃方法，可以得出b(x,y)與A(X,Y)、T(XjY) 滿足下列關(guān)系:
權(quán)利要求
1.一種改進(jìn)的紅外交互觸點識別方法，其特征在于包括以下步驟: (1)基于隨機(jī)采樣一致性對攝像頭坐標(biāo)定位； (1-1)設(shè)S為定位過程中所有的投影儀與攝像頭像素點形成的兩平面對應(yīng)關(guān)系的集合，其中包含了可能存在誤差的點對； 射影變換公式Xi' = Hxi (式I) 其中Xi和Xi'是一系列給定的兩平面之間ニ維點的坐標(biāo)序列，H為射影變換矩陣；(1-2)從集合S中隨機(jī)采樣5組點對應(yīng)關(guān)系，根據(jù)(式1)計算出這5組點對應(yīng)關(guān)系(Xi' xi}相應(yīng)的射影矩陣Hc，初始化Hc對應(yīng)的一致集Cco = 0 ; (1-3)計算S中所有的點對應(yīng)關(guān)系(Xi' xi}并進(jìn)行下述判斷:(1-3-1)計算 HcXi;(1-3-2)如果 ││ HcX1-X'││< σ，則 Cci+1 = Cci+1，其中 σ為容許誤差； (1-4)如果Hc的一致集Cc超過預(yù)先設(shè)定的閾值T，則認(rèn)為當(dāng)前一致集中的點對應(yīng)關(guān)系都滿足理想點對應(yīng)關(guān)系的要求；否則，重復(fù)上述步驟，直到一致集能夠滿足條件； (1-5)根據(jù)一致集中點對應(yīng)的關(guān)系，利用直接線性變換求出最終射影矩陣H ； (2)采用動態(tài)參數(shù)法進(jìn)行屏幕邊界觸點檢測 為每個像素點確定圖像增強(qiáng)系數(shù)A(x,y)和圖像亮度閾值T(x,Y)，這需要建立圖像亮度B(x,y)與A(x,y)、T(x,y)的對應(yīng)關(guān)系；采用基于參數(shù)矩陣的動態(tài)規(guī)劃方法，可以得出B(x,y)與A(x,y)、T (Xj Y)滿足下列關(guān)系:
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的改進(jìn)的紅外交互觸點識別方法，其特征在于步驟(4)的具體算法如下: (4-1)輸入分割好的像素點ニ值化圖，用水平和垂直sobel梯度算子卷積，得出這兩個方向的梯度圖G ； (4-2)根據(jù)攝像頭與投影儀上手指觸點的平均距離設(shè)置最小和最大累積半徑，min_r< n < max_r，初始化累積相關(guān)像素點方向映射圖On和幅值映射圖Mn ； (4-3)每個觸點的徑向?qū)ΨQ結(jié)果Sn與映射圖之間滿足下列關(guān)系: Sn = Fn*An(式 4)
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的改進(jìn)的紅外交互觸點識別方法，其特征在于根據(jù)指尖圓形直徑，也即手指的寬度d的 大小，確定ー個自適應(yīng)的探測圓半徑R;用0表示手指與探測圓形重合形成的扇形的角度；正常手指的9分布在30度至60度之間，大于此范圍，或是重合范圍為0的候選點，即可排除。
全文摘要
一種改進(jìn)的紅外交互觸點識別方法，包括以下步驟(1)基于隨機(jī)采樣一致性對攝像頭坐標(biāo)定位；從集合S中隨機(jī)采樣5組點對應(yīng)關(guān)系，1計算出這5組點對應(yīng)關(guān)系相應(yīng)的射影矩陣HC，如果HC的一致集CC超過預(yù)先設(shè)定的閾值T，則認(rèn)為當(dāng)前一致集中的點對應(yīng)關(guān)系都滿足理想點對應(yīng)關(guān)系的要求；否則，重復(fù)上述步驟，直到一致集能夠滿足條件；根據(jù)一致集中點對應(yīng)的關(guān)系，利用直接線性變換求出最終射影矩陣H；(2)采用動態(tài)參數(shù)法進(jìn)行屏幕邊界觸點檢測。
文檔編號G06F3/042GK103092439SQ201310055338
公開日2013年5月8日 申請日期2013年2月21日 優(yōu)先權(quán)日2013年2月21日
發(fā)明者王吉林, 夏菽蘭, 陳榮, 紀(jì)正飚, 卞金洪, 周鋒, 孫干超, 王如剛 申請人:鹽城工學(xué)院