[发明专利]一种基于图像检测的非接触式电子白板系统及检测方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种电子白板领域，尤其是涉及一种基于图像检测的非接触式电子白板系统及检测方法。

背景技术

由于电子白板能很好地跟计算机和投影系统结合起来，能很容易将白板上书写的内容存储到计算机中，同时也可以很方便地对投影在电子白板上的计算机内容编辑、注释等，因此，电子白板系统被广泛地应用于互动教学、办公会议以及产品发布等场合。

但是，现有的电子白板通常可分为主动接触式和被动接触式，主动接触式系统需要借助特殊的装置去接触电子白板，常用是特制的电子白板笔；被动接触式系统，不需要特殊的装置，使用者完全可以用手指或其他物体来完成交互工作。

被动接触式白板已经逐渐成为电子白板系统发展的趋势，现有的被动接触式白板系统中利用摄像头探测技术主要有如下几种方案：

第一种，多个摄像头或线阵CCD置于白板周围同发光笔相结合，当发光笔在白板上运动，通过摄像头或CCD感知发光笔的位置；

第二种，在电子白板的两个角上放置两个摄像头分别对应于两侧的白板框（反光条），通过检测辅助的白板框图像，间接获取触摸信息，它允许手和物体直接在白板上进行触摸。

第一种方案的缺点在于，需要借助于发光笔接触电子白板完成；第二种方案无需信号笔，但也是要手或物体接触白板完成。可以看出两种方案，都是借助通常的白板或投影墙作为接触面，一方面，使得白板的操作区域只能局限于使用者能接触的到的范围内，致使超大屏幕显示及书写的有效结合一直无法实现；另一方面，由于操作者，必须用手指接触白板面，无论从卫生角度还是手指摩擦角度，都不能很长时间使用。在大屏幕显示时，如将整个显示屏作为书写面，要求电子板的尺寸大，成本高，操作也很不方便；也就是说，受到书写板尺寸的限制，使得大尺寸的交互白板难以在大型会议厅、报告厅、大教室以及产品发布会等需要大屏幕显示的场合下使用。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于图像检测的非接触式电子白板系统，能够使超大屏幕显示及书写的有效结合,有较大的尺寸，而使用者只需在一个比较小的范围内进行操作，可以将操作的过程和结果显示在较大的屏幕上；同时，操作者无需接触白板面，解决了卫生和手指摩擦问题。本发明另一目的是提供一种利用基于图像检测的非接触式电子白板系统进行信息交互的检测方法。

为实现上述目的，本发明通过以下技术手段实现：

构造一种大屏幕非接触式电子白板系统，包括一个操作台、两个图像摄入装置、一个视频采集处理器、一台计算机、一个显示大屏幕，其中两个图像摄入装置的中心光轴相对且向下安装在操作台的正上方，视角调整到覆盖操作台。视频采集处理器主要负责采集两个图像摄入装置的视频图像并检测，然后通过通信接口将指尖位置以及控制信息发送给计算机，计算机的内容显示于显示大屏幕，操作人员在操作区域范围内用手或其它物体操作就可以控制显示大屏幕的内容。

所述显示大屏幕指的是投影仪投射的区域，或者是LCD、LED显示屏等。

所述操作台的颜色需要跟人手的肤色有明显的区别，目的是为了给后面的图像检测更加精准。

所述计算机中的软件部分主要负责接收来自视频采集处理器的坐标以及有关控制信息、转换成相应的显示属性和操作，同时负责处理用户绘图、编辑，然后计算机通过显示设备将有关内容显示在大屏幕上。

所述的视频采集处理器，由复合视频信号的采集与图像恢复单元、图像预处理单元、肤色检测单元、直方图统计单元、手势分割单元、指尖检测单元、手势识别单元、坐标转换单元、通信接口单元构成。

所述的视频采集处理器通过通讯接口RS485通讯接口与计算机相连。

针对一种基于图像检测的非接触式电子白板系统的检测方法，本发明通过以下步骤实现：

步骤一：根据所定义的摄像头安装的高度、操作区域的大小与高度确定摄像头的视角及焦距，调整两个摄像头的视角到给定的视角；

步骤二：根据摄像头安装的高度、操作台的高度确定两个摄像头在操作台上的可视范围，分别调整两个摄像头的安装角度，使其视角范围跟操作台上的可视范围重合；

步骤三：视频采集处理器对两个摄像头输出的复合视频信号（CVBS）进行采集与解码，恢复出图像；

步骤四：视频采集处理器对恢复出的图像分别进行检测，获取两个摄像头所摄图像中物体或手指的坐标，再根据摄像头安装的高度以及摄像头的视角信息，利用三角转换，可以获得物体或手指在操作区域中的位置。