[发明专利]基于红外相机的平面触摸方法

说明书

本发明提供一种基于红外相机的平面触摸方法，包括：在触摸区域内安装一个或多个1/4锥激光器，至少一个红外相机和投影仪；通过红外相机拍摄一张红外图像；对红外图像进行透视变换校准；将校准的图像进行二值化处理外轮廓查找处理；获得图像偏移量；再将相对坐标变换到触摸平面，得到精准的触摸点坐标；将触摸点坐标输入滤波器进行追踪，平滑运动中的坐标；最后将平滑后的物理坐标转换到投影仪平面，即触摸平面坐标，得到红外图像中的触摸点坐标与投影仪平面之间的像素坐标映射关系。本发明通过红外相机和锥激光器实现的平面触摸方法，由1/4锥镜、红外相机、投影仪组成的触摸互动系统，经济性高，可实现大平面、大范围的游戏交互。

技术领域

本发明涉及图像处理与交互技术领域，具体而言涉及一种基于红外相机的平面触摸方法。

背景技术

当前触摸技术主要分为电容式、电阻式触控方案，电容式、电阻式需要使用特定的触摸介质。例如手机电容电阻屏幕，其中有一层触摸屏用来实现光电转换，这类触摸方式成本较高，无法适用大场景下的触摸支持。电容屏、电阻屏都属于接触性介质，很多场景无法适用，例如墙面、地面等等。

使用投影仪投射图像到触摸表面，通常在触控的场景下，需要使用深度相机或者激光雷达来搭建系统，安装和成本较为昂贵，触摸方案的成本较高。

发明内容

本发明目的在于提供一种基于红外相机的平面触摸方法，使用45度锥红外激光和相机，运用深度学习方法补偿计算后的坐标，最终得到精准触摸点坐标，从而降低成本并且可进行大平面的交互。

为实现上述目的，本发明使用的技术方案如下：

一种基于红外相机的平面触摸方法，包括：

步骤1、在触摸区域内安装一个或多个1/4锥激光器，至少一个红外相机和投影仪；

步骤2、对于触摸区域内的任意测量点，通过红外相机拍摄一张红外图像；

步骤3、对红外图像进行透视变换校准；

步骤4、将校准的图像进行二值化处理后，查找外轮廓得到外接矩形以及外接矩形左上、右下坐标点；

步骤5、将步骤4中外接矩形中的图像输入深度学习模型，输出触摸点中心相对于输入图像坐标的偏移量，将相对坐标变换到触摸平面，得到精准的触摸点坐标；

步骤6、将触摸点坐标输入滤波器进行追踪，平滑运动中的坐标；

步骤7、将平滑后的物理坐标转换到投影仪平面，即触摸平面坐标，得到红外图像中的触摸点坐标与投影仪平面之间的像素坐标映射关系。

进一步地，所述1/4锥激光器被安装到触摸平面上使得激光器可以横切整个触摸平面，当有触摸物体与激光平面相交时，红外相机朝向触摸平面拍摄触摸及触摸移动得到红外图像，其中1/4锥激光器使用1/4个镜面锥，激光垂直入射，将激光转换为以锥镜中心为圆点、90度范围的平行激光，用于照亮触摸点。

进一步地，红外相机被配置具有与1/4锥激光器中的激光波段相同的窄带滤波片。

进一步地，所述对红外图像进行透视变换校准的具体处理包括：

(1)向触摸区域内投射一个矩形，已知矩形的四个顶点坐标pts1；

(2)分别触摸平面内矩形的四个顶点，从红外相机中读取四个相机平面内的触摸点的坐标pts2；

(3)将pts1和pts2做透视变换,获取透视变换矩阵M；

(4)将步骤3得到的红外图像按照透视变换矩M变换为新的图像img，透视变换校准结束。

进一步地，所述步骤4的二值化处理和轮廓查找的具体处理包括：