[发明专利]一种新型的基于双目视觉的交互方法和电子白板系统

权利要求书

1.一种基于双目视觉的交互方法，其特征在于，具备以下步骤：

1)目标空间坐标计算。通过屏幕前方的双目相机同步采集左右图像，识别纯色目标并计算目标的空间坐标；

2)目标坐标转换，对目标的空间位置进行判断，如果进入设定的有效空间区域，目标的空间坐标有效，然后映射目标空间坐标到屏幕坐标系的坐标；

3)信息通信，将有效的目标在屏幕坐标系的坐标通过接口传输到屏幕的计算机设备。

2.根据权利要求1所述的交互方法，其特征在于，双目相机安装在屏幕前方，视野覆盖屏幕前方的一定空间范围。优选地，双目相机单元安装在屏幕单元前方的斜上方，双目相机斜下地对着屏幕单元。

3.根据权利要求1所述的交互方法，其特征在于，所述的纯色目标包括：纯色的小球、戴在手指上的纯色指环或者指套。小球安装在教鞭顶端或者书写笔的顶端。优选地，纯色目标能够反射(或产生发射)与背景颜色具有明显区别的可见光或者特定波长的不可见光。为了检测特定波长的不可见光，双目相机可添加只允许特定波长的不可见光透过的滤光片。

4.根据权利要求1所述的交互方法，其特征在于，所述步骤1)所述的目标的空间坐标是通过计算双目图像中目标区域的中心点的视差，根据三角测量原理计算得到的空间坐标。

5.根据权利要求1所述的交互方法，其特征在于，所述步骤2)包括两个步骤，

第一步根据离线标定的空间有效区域计算纯色目标空间坐标的有效性。如果目标空间坐标位于空间有效区域内，则目标空间坐标有效；否则，目标空间坐标无效。

第二步如果坐标有效，映射空间坐标到屏幕坐标系的坐标。

6.根据权利要求1和5所述的交互方法，其中，所述的空间有效区域，其特征在于：空间有效区域的前后两面均平行于屏幕区域所在平面，其他面则垂直于屏幕区域所在平面。空间有效区域在屏幕区域所在平面上的投影区域即是屏幕区域。空间有效区域的前后两面(厚度)的距离为D，且与屏幕区域所在平面的最短距离为T。不失一般性，平面屏幕区域为矩形，则空间有效区域为厚度为D的长方体区域，最短距离T一般可设为0。

7.根据权利要求1和5所述的交互方法，其特征在于，所述的空间坐标到屏幕坐标系的坐标映射按照下述步骤计算：

首先将得到的目标中心点投影到屏幕区域所在的平面，按照下式计算投影点，

xp=xc-A(Axc+Byc+Czc+D)A2+B2+C2yp=yc-B(Axc+Byc+Czc+D)A2+B2+C2zp=zc-C(Axc+Byc+Czc+D)A2+B2+C2]]>

其中，(x_p，y_p，z_p)为目标中心点(x_c，y_c，z_c)在屏幕区域所在平面Ax+By+Cz+D＝0上的投影坐标。

然后在屏幕区域平面上将投影点(x_p，y_p，z_p)分别向屏幕坐标系的两个坐标轴作投影，目标在屏幕坐标系的坐标(X，Y)按照下式计算，

X=(xo-xh)2+(yo-yh)2+(zo-zh)2Y=(xo-xv)2+(yo-yv)2+(zo-zv)2]]>

其中，(X，Y)为目标在屏幕坐标系的坐标，点(x_h，y_h，z_h)是点(x_p，y_p，z_p)在空间直线OP₁上的投影，点(x_v，y_v，z_v)是点(x_p，y_p，z_p)在空间直线OP₃上的投影。不失一般性，选取屏幕区域的左上角(x_o，y_o，z_o)作为屏幕坐标系的坐标原点O，屏幕区域的右上角P₁坐标(x₁，y₁，z₁)，屏幕区域的左下角P₃坐标(x₃，y₃，z₃)。