[发明专利]交互式投影设备及其交互笔的定位方法

说明书

本发明公开了一种交互式投影设备，包括控制装置、投影装置、图像采集装置和交互笔，控制装置的位置识别单元采用一位置识别图像识别投影装置的安装方式，该位置识别图像关于其横向中心线上下不对称且关于其纵向中心线左右不对称。本发明还公开了交互式投影设备中交互笔的定位方法，将位置识别图像投射到投影面上；采集投影面上的位置识别投影图像；根据位置识别投影图像与位置识别图像的关系识别投影装置的安装方式；采集交互笔在投影图像上所指位置的坐标并计算该坐标对应在需要投影的图像中的坐标。本发明可以在识别投影装置安装方式之前或者之后进行自动校正，只需投射校正图像并采集投影面上的校正投影图像，将校正投影图像的坐标与校正图像的坐标进行对应校正。

技术领域

本发明与交互式投影设备有关，具体属于一种基于自动校正的交互式投影设备中识别投影装置安装方式(正投、背投、吊装式、桌面式)并定位交互笔位置的方法及其实现装置。

背景技术

随着计算机技术的迅速发展，人们越来越广泛地应用多媒体设备来展示丰富多彩的内容，如文字、声音、图像和视频等。相应的，能够显示出大幅画面的投影设备也得到日益广泛的应用和快速的发展。早期的投影系统无法实现人与投影屏幕间的直接动作操作，极大地限制了其应用范围，尤其是在课堂教学、游戏娱乐等场合下，根本无法满足人们对互动性和真实性的体验要求。

目前，国内外较成熟的交互式投影系统一种是基于电子白板构建的，另一种则是采用交互笔式设备。其中，前者主要利用触摸屏式、红外阵列式、电磁感应式以及激光扫描式等技术，虽然其定位可靠性和精度较高，但是都需要依赖特制的投影屏幕，无法实现在任意投影平面上进行交互操作，使得安装和使用都不方便，且成本很高。相比之下，采用交互笔式的投影系统通过交互笔和相配合的接收器，可以精确定位交互笔的笔尖位置，该投影系统对投影平面没有要求，能够实现在任意投影平面内的书写及触控操作，故受到越来越多的关注和好评。

交互式投影系统主要由控制处理单元、存储单元、投影单元、图像采集单元、投影面组成，所述控制处理单元与图像采集单元、投影单元和存储单元进行通信连接，投影单元用于将图像信息显示在投影面上，图像采集单元用于采集投影面上的图像信息并将采集到的数据信息传输至控制处理单元，存储单元存储有校正图像、文字数据、校正公式、坐标变换程序等。

交互式投影系统在使用之前需要进行位置校正，目前采用的大多是手动法，即控制处理单元接收到校正指令后，调用存储单元中的校正图像，并驱动投影单元将校正图像投射到投影面上。投影面上的校正图像具有以矩形阵列模式布置的校准点，其中校正图像的四个角位置均设有一个校准点，横向校准点之间的间距相同，且纵向校准点之间的间距也相同，这些校准点逐一出现(以每幅校正图像一个校准点、多幅校正图像逐一出现的形式，或者以一幅校正图像中所有校准点逐一出现的形式)，利用交互笔在投影面上手动逐个点击校准点，通过图像采集单元获取每个校准点的绝对坐标，从而实现手动位置校正，这种手动校正方法需要浪费大量的时间和人力，校正效率较低。

另一种位置校正的方法则为自动校正，即控制处理单元接收到校正指令后，调用存储单元中或者与投影仪相连接的计算机中存储的校正图像，该校正图像如图1所示，其上具有矩形阵列分布的校准黑格(校正图像的四个角位置均设有一个黑格，横向黑格之间的间距相同，且纵向黑格之间的间距也相同)，校正图像通过投影单元被投射到投影面上，图像采集单元捕捉校正图像上的黑格位置并获取其在投影面上的绝对坐标，从而达到手动交互笔点击校正的效果。这种自动校正的方法方便省时，提高了位置校正的效率。然而，和人工手动校正相比，自动校正无法知道校准点的起始位置，而且以投影出来的校正图像的横向中心线和纵向中心线构成的坐标系(XY坐标系)来看，校正图像中的黑格是上下对称且左右对称的，因此采用自动校正时，投影仪是放在桌面上还是吊挂在天花板上，投影系统是采用正投还是背投，投影出来的校正图像都是一模一样的，投影系统无法识别投影仪的具体安装方式，进而导致无法正确定位交互笔的笔尖位置。

发明内容