[发明专利]一种曲面显示系统以及手势识别和定位方法

说明书

技术领域

本发明涉及虚拟现实领域，更具体的说本发明涉及一种会展展示中的交互显示系统，这种显示系统是一种曲面的多触点电子设备，是一种可以在曲面上自由的操作并可被识别各种手势的多点触摸电子设备，同时也公开了一种准确的多触点定位方法，具有较高的交互性和直观体验程度。

背景技术

现有的触摸技术在多种电子产品中有广泛的应用，包括移动终端设备，电子阅读设备，以及传统的大屏显示器等。触摸技术代替了传统的鼠标、键盘等人机交互设备，提供了一种更接近人类使用习惯的交互技术。

已有的触摸设备主要包括了电阻式、电容式、红外光栅式、以及超声波式四类技术。电阻式触摸技术主要是薄膜和玻璃之间的ITO材料接触传出电信号来完成，当触摸操作时，薄膜下层的ITO材料会和玻璃上层的材料相接触，然后会产生相应的电压变化，经过控制器可以得出触摸点的位置。但是电阻式触摸技术存在容易受损的缺点，即外层的薄膜容易被划伤，而且它的结构也导致屏幕光的大量损失，造成画面效果的下降。电容式触摸技术利用了人体电场会和触摸表面的导体层之间形成一个耦合电容。当触及到导体层表面时，控制系统可以分别检测出触摸位置的水平位置和垂直位置。但是电容式触摸技术容易受到外部其他导体的影响，容易产生误操作，而且外界环境温度，湿度的变化会引起整个环境电场的改变。造成设备漂移，导致计算触摸位置时不精确。红外光栅式触摸技术是在触摸外框上放置一列红外线发射管和红外线接收管，这样可以在触摸区域的表面形成一个不可见的红外线光栅，当有触摸物体触摸到表面时，控制系统会检测到红外光栅的通断变化，以此来计算触摸位置的X和Y坐标值。超声波式触摸技术和红外光栅类似，通过检测在超声波表面是否有物体阻挡来计算触摸的位置。以上两种技术无法检测多个触摸点的位置，而且当多个触摸点出现在与红外栅线水平或者垂直的位置上时，会出现触摸点个数计算的偏差。

现有的触摸技术基本只支持平面上的操作，当触摸介质分布在曲面上时，这些技术都无法准确地检测到触点的位置。因此如何提供一种精确有效的曲面多触点识别系统及方法，成为本领域急需解决的技术问题

发明内容

本发明设计提供了一种可以在曲面上实现多触点的手势识别，和触摸区域的定位的方法及其显示系统，为会展提供一种新颖的展示手段。以克服现有的传统的触摸设备的不足。

这种曲面显示系统以及手势识别和定位方法基于一个使用高透明度且导光性能好的材料制成的透明球壳，球壳作为最终的显示介质和人体的触摸介质。球壳内壁上需要铺上一层均匀的投影膜，可以让投影机在球壳上显示的图像效果更好。在球壳的底部嵌入一圈或多圈红外LED灯，提供红外线光源来均匀地照亮整个球壳。在红外LED灯下方是一个长方体底座，底座固定了上方的红外LED灯和球壳。在长方体底座中，首先需要在底部放置一个红外摄像头，摄像头中的CCD可以捕捉到上方红外LED灯反射到球壳上的光。在摄像头的上方放置红外透镜，阻挡外界可见光的进入。顶部放置一个广角镜头，可以帮助摄像头拍摄到整个画面，同时让投影机的画面均匀地投射到整个球壳上。在投影机的前面需要放置一块红外滤镜，过滤掉投影机中的红外线。为了让投影机的光路和摄像头的光路能够同时通过LED灯下方的广角镜头，需要广角镜头的下方放置一块能透过红外光，反射可见光的镀膜镜，使得红外LED灯发出的红外光在经过透明球壳反射后能够透过镀膜镜，让下方的红外摄像头拍摄到红外面的变化，同时镀膜镜可以反射投影机的图像，使得图像能够投影到整个透明球壳上

然后通过计算机处理器对图像进行分析与计算，并根据要求调用计算机存储器中数据显示相关的图像。计算机处理器通过红外摄像头采集的图像，将图像在计算机处理器中进行分析计算得到触摸的信号，计算机处理器会将触摸信号与以前保存在计算机存储器的数据进行比较，判断出触摸手势的位置、方向和速度的变化。最后计算机处理器再将触摸信号通过相应的软件接口发送给对应的终端应用软件，借助于终端软件来实现各种复杂的交互操作。