[发明专利]一种增强虚拟触摸屏系统户外实用性的方法和装置

说明书

所属技术领域

本发明是一种增强基于图像识别的虚拟触摸屏系统户外实用性的方法和装置，属于人机交互领域。

背景技术

目前，传统的屏幕交互设备是触摸屏，人们可以使用手指或触摸笔通过触摸屏幕来发送指令。触摸屏技术简化了人们对计算机的操作，从而使人机交互更为直截了当，非常适合多媒体信息查询，是一种极有发展前途的户外交互式输入设备。

CN1294336A号发明专利公告公布了一种计算机笔书写和输入系统，该电子书写装置实现了在普通屏幕上直接书写的功能。这项专利需要特制的光笔来产生控制信号。CN1378171A号发明专利公告公布了一种大屏幕非接触式控制方式，使大屏幕显示系统的人际交互变得简单有效，但它也需要无线鼠标发射特殊信号。CN1912816A号发明专利公告公布了一种基于摄像头的虚拟触摸屏系统，由多个摄像头拍摄手指在虚拟触摸屏上的移动和点击操作，从拍摄的图像中将人手区域分割出来，进而提取手指的边缘轮廓，将手指轮廓的B样条曲线的第4个控制点定义为手指位置，由二维坐标射影变换公式进而获得手指在显示屏幕的位置。这一技术方案本质是用多个摄像头将手指及触摸屏的三维图像转换为多个二维图像，进而从这些二维图像中识别出手指及手指的移动、点击等动作。由于该技术必须通过建立人手肤色模型，要求屏幕正在显示的画面不能接近人手肤色，同时要求周围环境的背景光明暗不能有太大差别。该技术在户外应用时，早晨和傍晚的色彩明暗变化较大，因此依靠人手肤色来定位的实用性很差。CN101364159A号发明专利公告公布了一种基于一维图像传感器或两维图像摄像头的虚拟触摸屏系统，通过将采集装置设置在虚拟触摸屏的四周，其拍摄方向和虚拟触摸屏平行，来解决人体遮挡手指的问题。由于该技术形成的虚拟触摸屏尺寸和显示屏幕完全相同，虚拟触摸屏位于显示屏幕的正前方且距离固定，这必然存在虚拟触摸屏在户外实用性下降的问题，人们只能站在离屏幕前方固定的位置处使用虚拟触摸屏。

本发明针对使用两个摄像头即可使普通显示屏具备触摸屏的技术，提出一种增强虚拟屏系统的户外实用性的方法和装置。手指在虚拟屏幕上移动和点击，可以实现对显示屏上的图标、菜单等进行直接操作。虚拟屏幕是显示屏前面且平行于显示屏的任意一个平面(包括显示屏)。

发明内容

本发明的目的是提供一种利用图形旋转不变性来增强虚拟屏系统的户外实用性的方法，采用固定摄像头的装置使任意一台普通显示屏在户外都具备实用的触摸屏的功能。

本发明的技术方案如下：

本发明由两个摄像头，图形标记，显示屏和计算装置四大部分组成，通过两个摄像头在不同的角度拍摄图像，采用图像识别技术获取图形标记的三维运动信息。计算装置识别这些运动信息并转化为相应的指令加以执行，从而完成人机交互的操作。

本发明具有如下优点：

1.本发明利用图形旋转不变性来增强图形识别的鲁棒性，克服了屏幕显示画面的色彩与手指肤色相近的缺点，避免了手指识别的算法准确性低的问题，同时在户外周围环境的光线明暗有较大差别时也能准确识别。

2.本发明需要的算法简单易于实现，仅需应用识别图形标记的图像识别算法即可获得远高于手指识别的准确率。

3.本发明旨在增强基于图像识别的虚拟触摸屏系统在户外的实用性，在户外有着良好的表现。

4.本发明中的图形标记易于制作，既可以定制为触摸笔，也可以将图形打印在纸张上，贴在手指甲或者其他物品上。

5.本发明中两个摄像头处于固定位置，初始需要一次设置即可永久将普通屏幕作为触摸屏使用。

6.本发明允许用户站在普通屏幕和两个摄像头之间的区域内使用，不存在了人们只能站在离屏幕前方固定的位置处使用虚拟触摸屏的问题。

附图说明

图1是本发明的图形标记

图2是本发明中两个摄像头的固定位置

下面结合附图和实施例对本发明专利进一步说明。

本发明中图像视觉处理算法主要是对图形标记进行识别，鉴于采用了具备旋转不变性的图形标记，仅需要简单的图形算法识别即可。在图1中，颜色可以是黑白色彩，也可以是其他两种色彩构成的图形标记。

在图2中，首先要通过两个摄像头都能够查看到整个普通屏幕，计算装置通过对摄像头采集的图像与普通屏幕建立二维坐标的映射关系。得到上述映射关系，即可通过射影几何公式推出在图像中的点对应于普通屏幕中的坐标。两个摄像头仅需要初始配置时，通过计算装置调整视角能够查看到整个屏幕，即可永久将普通屏幕作为触摸屏使用。