[发明专利]一种有源笔书写定位方法

说明书

技术领域

本发明涉及电子书写技术，特别涉及一种有源笔书写定位方法。

背景技术

大尺寸屏幕交互式触摸产品越来越受到众多用户地喜爱，在教学多媒体等领域有着广泛地应用前景。目前大尺寸屏幕触摸产品多以光学摄像头定位技术为主，有摄像头表面定位和摄像头后定位两种方式。这两种方式，有的是通过辅助红外激光源，采用手指或无源笔书写；另一种没有辅助红外激光源，直接采用有源笔书写，有源笔在接触屏幕时受挤压，发射红光，红光被摄像头传感器捕捉到，传送到图像采集卡处理，通过图像处理识别技术，确定书写笔的起笔位置。有源笔属于多媒体教学及多功能投影设备配套产品，是老师们的新式粉笔，是讲解者的电子教鞭。

由于产品实际应用中的实时性要求，因此确定有源笔的起笔算法要简单而有效。目前确定有源笔起笔位置的方法，是通过采集有源笔的图像，计算图像的重心坐标，把图像的重心作为起笔的位置。这种方法虽简单实用，但常常判断不准确。如图1所示，当手握笔与触摸表面垂直时，有源笔发光四周比较均匀，采集的图像边缘比较圆滑，二值化图像近似一个圆，起笔的位置与图像重心1重合。如图2所示，当手握笔与触摸表面不垂直而倾斜时，有源笔的发光有些被遮挡，采集的图像边缘弯曲度变化范围较大，二值化图像类似扇形，这样求出的图像的重心3就不是起笔的位置2，起笔位置在图形边缘比较尖的部位，这样就出现落笔位置和书写显示位置不一样，书写效果显得很不自然，尤其在用直尺画线时，握笔一般是倾斜于触摸表面，显示效果就更不方便。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点与不足，提供一种可精确获取落笔的位置的有源笔书写定位方法。

为达上述目的，本发明采用如下的技术方案：一种有源笔书写定位方法，包括如下步骤：

(1)当有源笔触摸屏幕时，图像采集单元将拍摄并采集有源笔触摸屏幕的图像；

(2)图像二值化处理单元对步骤(1)所得的图像进行二值化处理，并提取其相关坐标；

(3)图像边缘处理单元对步骤(2)处理后的图像提取其图像边缘轮廓；

(4)曲率处理模块计算步骤(3)所得图像边缘轮廓各点的曲率；

(5)曲率处理模块根据步骤(4)所得的曲率，计算出有源笔起笔位置的坐标；

(6)所述步骤(5)所得的坐标通过控制电脑的显示装置进行显示。

所述步骤(3)中，还需对图像边缘轮廓进一步作高斯平滑处理。

所述步骤(2)中，图像二值化处理单元是根据步骤(1)所得图像的颜色饱和度或RGB色彩亮度来对图像进行二值化处理的。

所述步骤(4)中，通过曲率处理模块中的曲率计算模块计算图像边缘轮廓点p(i)的曲率，具体步骤如下：

(4-1)曲率计算模块确定以轮廓点p(i)为中心、半径为R的区域S(i)，所述区域S(i)满足：

S(i)＝{p(i)＝(x(j)，y(j))|j＝i-R，i-R+1，...，i，...，i+R-1，i+R}，其中x(j)为轮廓点p(j)的x轴坐标值，y(j)为轮廓点p(j)的y轴坐标值，R为所述区域S(i)的半径值；

(4-2)所述轮廓点p(i)将所述区域S(i)分成前后两个区域，曲率计算模块计算前后两个区域各点的几何中心点分别为a(i)、b(i)，a(i)、b(i)分别满足：

a(i)＝(x(a)，其中，x(a)为点a(i)的x轴坐标值，y(a)为点a(i)的y轴坐标值，R为步骤(4-1)中区域S(i)的半径值；

b(i)＝(x(b)，其中，x(b)为点b(i)的x轴坐标值，y(b)为点b(i)的y轴坐标值，R为步骤(4-1)中区域S(i)的半径值；

(4-3)在步骤(4-2)中计算所得的几何中心点a(i)与轮廓点p(i)的向量方向角θa(i)满足：

θa(i)＝arctan[(y(i)-y(a))/(x(i)-x(a))]，其中x(i)为轮廓点p(i)的x轴坐标值，y(i)为轮廓点p(i)的y轴坐标值，x(a)为点a(i)的x轴坐标值，y(a)为点a(i)的y轴坐标值；

在步骤(4-2)中计算所得的几何中心点b(i)与轮廓点p(i)的向量方向角θb(i)满足：

θb(i)＝arctan[y(b)-y(i))/(x(b)-x(i))]，其中x(i)为轮廓点p(i)的x轴坐标值，y(i)为轮廓点p(i)的y轴坐标值，x(b)为点b(i)的x轴坐标值，y(b)为点b(i)的y轴坐标值；