[发明专利]大视场角图像检测电子白板图像采集方法及装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种采用实时图像检测方法进行笔定位的电子白板系统中的图像采集方法及其装置，特别是在大视场角情况下的图像采集方法和相应的电子白板装置。

背景技术

在当前的电子白板技术中，使用图像检测实现笔迹定位跟踪是主流技术之一，主要原因是此类白板安装使用灵活、响应快、成本低、体积小等，且随着传感器和数字处理技术的发展，此类产品的发展空间很大。有关使用实时图像检测进行笔定位的电子白板技术方案在大量专利文件中都有涉及，如专利号ZL011080477、发明专利公开号 CN1305143A、名称为“用于计算机坐标与控制信息输入的系统及方法”的中国发明专利，以及发明专利公开号 CN1928799A、名称为“触摸屏定位装置及其定位方法”的中国发明专利申请中有详细描述。其基本工作原理是：用主动发光的光笔或被动反射光的光笔（包括手指等）产生的光点来标示目标点的位置，引入摄像装置实时采集屏幕范围的图像，用信号处理电路实时分析图像信号并提取亮点的位置信息，通过接口电路和相应软件输入到计算机，用坐标矫正算法进行坐标校准使光标的位置跟踪光笔的物理位置，从而实现交互电子白板功能。

在此类产品中，目前的图像采集方法是将摄像头直接对准屏幕并覆盖整个屏幕，但随着短焦投影的日益普及，特别是考虑到避免遮挡的需要，摄像头需要尽量接近屏幕。这带来了一个问题，就是摄像头的视场角需要非常大，例如当摄像头处于前上方40cm处采集80寸屏幕图像时，要求镜头视场角大于120度。

目前此类产品已经在应用中，但存在以下问题：一、图像边缘衰减严重，造成边缘灵敏度下降，而提高整体灵敏度又导致抗干扰能力下降。

二、图像边缘畸变大，造成边缘的分辨率迅速下降，造成白板整体分辨率下降。

三、一般此类镜头需要多片透镜构成，成本高，体积大，典型的情况是鱼眼镜头。

四、根据物理光学原理，多层干涉滤光片的滤光特性随光线入射角不同而改变，为了确保不同角度光线的透过，必须增加滤光片透光窗口宽度，这造成系统抗干扰能力下降。因为这个原因，在现有技术中，理论上无法实现高性能的带通滤光。

发明内容

   针对现有技术中存在的问题，本发明的目的是提供一种避免使用广角镜头而实现大视场角图像检测的电子白板图像采集方法，从而避免现有技术中存在的上述问题，同时还提供采用这种方法实现的电子白板装置。

为了实现本发明的目的，本发明采用的技术方案为：一种大视场角图像检测电子白板图像采集方法，其包括如下步骤：

a、用长焦距的镜头与图像传感器构成小视场角的摄像头；

b、用凸面镜或凹面镜置于所述摄像头的镜头前方一定距离，并使其处于所述摄像头的取景范围内；

c、选取适当的凸面镜或凹面镜形状参数并调整摄像头和凸面镜或凹面镜的方位和角度，使被摄白板空间通过凸面镜或凹面镜反射成像于摄像头的图像传感器。

上述的图像采集方法，其进一步特征在于：采用两个长焦距镜头，使其光轴呈一定角度，每个镜头前方一定距离处有一个凸面镜或凹面镜，使被摄白板空间通过两组凸面镜或凹面镜和镜头同时在同一个图像传感器上成像。

上述的图像采集方法，其进一步特征在于：引入一个或两个小反射镜，设置在紧贴图像传感器表面位置，使透过相应的所述长焦距镜头的光线通过小反射镜反射到所述图像传感器。

上述的图像采集方法，其进一步特征在于：在所述长焦距镜头的前面或后面与光轴垂直设有窄带滤光片。

上述的图像采集方法，其进一步特征在于：通过凸面镜或凹面镜形状的设计实现梯形校正和图像拉伸。

本发明的有益效果：一、采用小视场角摄像头实现了大视场角图像采集，避免了边缘亮度衰减。

二、适当设计凸面镜或凹面镜的表面形状，可以实现低畸变，消除梯形失真等问题，还可以对图像进行适当拉伸，从而提高摄像头的像素利用率，最终提高系统的分辨率。

三、由于入射镜头的光线角度离散小，极大提高了带通滤光效果。

四、相比于采用广角镜头，成本降低。

五、可以实现单图像传感器的多方位交叉图像采集，大大简化电路，减少连线，降低辐射，降低成本，简化安装。

附图说明

图1是本发明实施例1的原理示意框图（侧视图）。

图2是本发明实施例1的原理示意框图（俯视图）。

图3是本发明实施例2的原理示意图。

图4是本发明实施例3的原理示意图。

图5是本发明实施例6的原理示意图。