一種增強虛擬觸控螢幕系統戶外實用性的方法和裝置的製作方法

2023-05-02 15:43:51

專利名稱：一種增強虛擬觸控螢幕系統戶外實用性的方法和裝置的製作方法
技術領域：
本發明是一種增強基於圖像識別的虛擬觸控螢幕系統戶外實用性的方法和裝置，屬於人機互動領域。
背景技術：
目前，傳統的屏幕交互設備是觸控螢幕，人們可以使用手指或觸摸筆通過觸控螢幕幕來發送指令。觸控螢幕技術簡化了人們對計算機的操作，從而使人機互動更為直截了當，非常適合多媒體信息查詢，是一種極有發展前途的戶外交互式輸入設備。CN1294336A號發明專利公告公布了一種計算機筆書寫和輸入系統，該電子書寫裝置實現了在普通屏幕上直接書寫的功能。這項專利需要特製的光筆來產生控制信號。 CN1378171A號發明專利公告公布了一種大屏幕非接觸式控制方式，使大屏幕顯示系統的人際交互變得簡單有效，但它也需要無線滑鼠發射特殊信號。CN1912816A號發明專利公告公布了一種基於攝像頭的虛擬觸控螢幕系統，由多個攝像頭拍攝手指在虛擬觸控螢幕上的移動和點擊操作，從拍攝的圖像中將人手區域分割出來，進而提取手指的邊緣輪廓，將手指輪廓的 B樣條曲線的第4個控制點定義為手指位置，由二維坐標射影變換公式進而獲得手指在顯示屏幕的位置。這一技術方案本質是用多個攝像頭將手指及觸控螢幕的三維圖像轉換為多個二維圖像，進而從這些二維圖像中識別出手指及手指的移動、點擊等動作。由於該技術必須通過建立人手膚色模型，要求屏幕正在顯示的畫面不能接近人手膚色，同時要求周圍環境的背景光明暗不能有太大差別。該技術在戶外應用時，早晨和傍晚的色彩明暗變化較大，因此依靠人手膚色來定位的實用性很差。CN101364159A號發明專利公告公布了一種基於一維圖像傳感器或兩維圖像攝像頭的虛擬觸控螢幕系統，通過將採集裝置設置在虛擬觸控螢幕的四周，其拍攝方向和虛擬觸控螢幕平行，來解決人體遮擋手指的問題。由於該技術形成的虛擬觸控螢幕尺寸和顯示屏幕完全相同，虛擬觸控螢幕位於顯示屏幕的正前方且距離固定，這必然存在虛擬觸控螢幕在戶外實用性下降的問題，人們只能站在離屏幕前方固定的位置處使用虛擬觸控螢幕。本發明針對使用兩個攝像頭即可使普通顯示屏具備觸控螢幕的技術，提出一種增強虛擬屏系統的戶外實用性的方法和裝置。手指在虛擬屏幕上移動和點擊，可以實現對顯示屏上的圖標、菜單等進行直接操作。虛擬屏幕是顯示屏前面且平行於顯示屏的任意一個平面(包括顯示屏)。

發明內容
本發明的目的是提供一種利用圖形旋轉不變性來增強虛擬屏系統的戶外實用性的方法，採用固定攝像頭的裝置使任意一臺普通顯示屏在戶外都具備實用的觸控螢幕的功能。本發明的技術方案如下本發明由兩個攝像頭，圖形標記，顯示屏和計算裝置四大部分組成，通過兩個攝像頭在不同的角度拍攝圖像，採用圖像識別技術獲取圖形標記的三維運動信息。計算裝置識別這些運動信息並轉化為相應的指令加以執行，從而完成人機互動的操作。本發明具有如下優點1.本發明利用圖形旋轉不變性來增強圖形識別的魯棒性，克服了屏幕顯示畫面的色彩與手指膚色相近的缺點，避免了手指識別的算法準確性低的問題，同時在戶外周圍環境的光線明暗有較大差別時也能準確識別。2.本發明需要的算法簡單易於實現，僅需應用識別圖形標記的圖像識別算法即可獲得遠高於手指識別的準確率。3.本發明旨在增強基於圖像識別的虛擬觸控螢幕系統在戶外的實用性，在戶外有著良好的表現。4.本發明中的圖形標記易於製作，既可以定製為觸摸筆，也可以將圖形列印在紙張上，貼在手指甲或者其他物品上。5.本發明中兩個攝像頭處於固定位置，初始需要一次設置即可永久將普通屏幕作為觸控螢幕使用。6.本發明允許用戶站在普通屏幕和兩個攝像頭之間的區域內使用，不存在了人們只能站在離屏幕前方固定的位置處使用虛擬觸控螢幕的問題。


圖1是本發明的圖形標記圖2是本發明中兩個攝像頭的固定位置下面結合附圖和實施例對本發明專利進一步說明。本發明中圖像視覺處理算法主要是對圖形標記進行識別，鑑於採用了具備旋轉不變性的圖形標記，僅需要簡單的圖形算法識別即可。在圖1中，顏色可以是黑白色彩，也可以是其他兩種色彩構成的圖形標記。在圖2中，首先要通過兩個攝像頭都能夠查看到整個普通屏幕，計算裝置通過對攝像頭採集的圖像與普通屏幕建立二維坐標的映射關係。得到上述映射關係，即可通過射影幾何公式推出在圖像中的點對應於普通屏幕中的坐標。兩個攝像頭僅需要初始配置時， 通過計算裝置調整視角能夠查看到整個屏幕，即可永久將普通屏幕作為觸控螢幕使用。
權利要求
1.一種增強虛擬觸控螢幕系統戶外實用性的方法和裝置，其特徵在於，包括利用圖形旋轉不變性的圖形標記來增強虛擬觸控螢幕識別的準確率。
2.如權利要求1所述的一種增強虛擬觸控螢幕系統戶外實用性的方法和裝置，其特徵在於，還包括圖形標記易於製作，既可以定製為觸摸筆，也可以將圖形列印在紙張上，貼在手指甲或者其他物品上。
3.如權利要求2所述的一種增強虛擬觸控螢幕系統戶外實用性的方法和裝置，其特徵在於，還包括兩個攝像頭處於固定位置，初始需要一次設置即可永久將普通屏幕作為觸控螢幕使用。
全文摘要
本發明涉及一種增強基於圖像識別的虛擬觸控螢幕系統戶外實用性的方法和裝置，旨在增強基於圖像識別的虛擬觸控螢幕系統在戶外的實用性。該發明由兩個攝像頭，圖形標記，顯示屏和計算裝置四大部分組成，圖形標記具有旋轉不變性，兩個攝像頭處於固定位置，初始需要一次設置即可永久將普通屏幕作為觸控螢幕使用。
文檔編號G06F3/042GK102411453SQ20101028886
公開日2012年4月11日 申請日期2010年9月21日 優先權日2010年9月21日
發明者朱儉 申請人:北京千松科技發展有限公司, 北京市通州區科學技術協會, 朱儉