[發(fā)明專利]一種新型互動(dòng)投影系統(tǒng)

無(wú)效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201010300910.3
• 申請(qǐng)日: 2010-01-29
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN101776952A
• 公開(kāi)（公告）日: 2010-07-14
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 林嵐;田全;王浩;王帥;臧影
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 聯(lián)動(dòng)天下科技（大連）有限公司
• 主分類號(hào): G06F3/01
• 分類號(hào): G06F3/01;G06K9/60;G06T7/00;G02B13/06
• 代理公司: 大連星海專利事務(wù)所 21208
• 代理人: 修德金

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及非接觸式人機(jī)交互領(lǐng)域，特別涉及一種新型互動(dòng)投影系統(tǒng)。

背景技術(shù)

隨著微電子技術(shù)的不斷發(fā)展，計(jì)算機(jī)被廣泛地應(yīng)用到了人類社會(huì)的各個(gè)領(lǐng)域，各種人機(jī)互動(dòng)設(shè)備與方法應(yīng)運(yùn)而生，主要完成以下的功能：文字、圖像和視頻編輯功能；影音娛樂(lè)功能；工業(yè)控制功能；輔助學(xué)習(xí)功能；顯示輸出功能。按照人機(jī)交互設(shè)備可以分為以下幾類：

1、通過(guò)鼠標(biāo)和鍵盤(pán)實(shí)現(xiàn)的交互：主要包括文字錄入與編輯、圖像和視頻編輯、計(jì)算機(jī)程序編寫(xiě)以及網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用。

2、通過(guò)傳感器實(shí)現(xiàn)的交互：主要包括生產(chǎn)線產(chǎn)品生產(chǎn)流程管理、產(chǎn)品質(zhì)量控制、反向工程。

3、通過(guò)特定工具實(shí)現(xiàn)的交互：主要包括通過(guò)手寫(xiě)筆和其他設(shè)備實(shí)現(xiàn)的計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)。

上述方法在其本身所處的范圍中能夠很好地發(fā)揮作用，但在互動(dòng)投影方面無(wú)法達(dá)到理想的效果。互動(dòng)投影主要指通過(guò)人體的運(yùn)動(dòng)和姿態(tài)來(lái)控制投影系統(tǒng)，使其發(fā)出相應(yīng)，表現(xiàn)出不同的影像。傳統(tǒng)的鍵盤(pán)鼠標(biāo)和工業(yè)傳感器無(wú)法獲取人體的運(yùn)動(dòng)和姿態(tài)信息。

隨著計(jì)算機(jī)視覺(jué)技術(shù)的不斷發(fā)展，我們可以通過(guò)圖像處理的方法獲取人體的運(yùn)動(dòng)和姿態(tài)，該方法不但具有實(shí)時(shí)快速的優(yōu)點(diǎn)，兼具有非接觸的特征。非常適合互動(dòng)投影系統(tǒng)。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于針對(duì)目前通過(guò)鍵盤(pán)、鼠標(biāo)或傳感器實(shí)現(xiàn)的互動(dòng)投影系統(tǒng)存在的對(duì)硬件傳感器的依賴，通過(guò)紅外光投影技術(shù)和圖像處理技術(shù)，獲取并識(shí)別操作者輸入的控制信息，將控制信息傳遞給表現(xiàn)模塊，實(shí)現(xiàn)非接觸方式的人機(jī)互動(dòng)，提供一種新型互動(dòng)投影系統(tǒng)。

為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明提供的一種新型互動(dòng)投影系統(tǒng)，包括：用于投射互動(dòng)數(shù)據(jù)的視頻圖像投影單元；用于采集圖像數(shù)據(jù)的圖像采集單元；用于將采集的圖像數(shù)據(jù)中的背景圖像與運(yùn)動(dòng)圖像分離，更新背景圖像，并對(duì)運(yùn)動(dòng)圖像進(jìn)行分割、跟蹤的圖像數(shù)據(jù)處理單元；用于將跟蹤的圖像數(shù)據(jù)坐標(biāo)輸送至Flash互動(dòng)單元的通信單元；及用于根據(jù)跟蹤捕獲到的運(yùn)動(dòng)圖像、輸出相應(yīng)的Flash互動(dòng)效果的Flash互動(dòng)單元；所述視頻圖像投影單元、圖像采集單元分別與圖像數(shù)據(jù)處理單元連接，所述圖像數(shù)據(jù)處理單元、通信單元、Flash互動(dòng)單元和視頻圖像投影單元依次連接。

根據(jù)本發(fā)明提供的新型互動(dòng)投影系統(tǒng)一優(yōu)選技術(shù)方案是：所述圖像采集單元包括紅外LED燈矩陣組及設(shè)置于紅外LED燈矩陣組中心位置的攝像頭；所述圖像采集單元頂部設(shè)有攝像頭旋轉(zhuǎn)裝置，底部設(shè)有透紅外亞克力薄板。

根據(jù)本發(fā)明提供的新型互動(dòng)投影系統(tǒng)一優(yōu)選技術(shù)方案是：所述紅外LED燈矩陣組的LED燈向矩陣組中心傾斜一定角度；所述角度的范圍是40至50度，最優(yōu)角度為45度。

根據(jù)本發(fā)明提供的新型互動(dòng)投影系統(tǒng)一優(yōu)選技術(shù)方案是：所述攝像頭的鏡頭前設(shè)有一層紅外帶通濾波片。

根據(jù)本發(fā)明提供的新型互動(dòng)投影系統(tǒng)一優(yōu)選技術(shù)方案是：所述攝像頭采用紅外廣角攝像頭。

根據(jù)本發(fā)明提供的新型互動(dòng)投影系統(tǒng)一優(yōu)選技術(shù)方案是：所述圖像數(shù)據(jù)處理單元包括：用于對(duì)攝像頭采集的圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行徑向校正的攝像頭校正模塊；用于完成視頻圖像投影單元的投影區(qū)范圍到圖像采集單元采集區(qū)域的透視變換的圖像透視變換模塊；用于提取透視變換后的圖像數(shù)據(jù)中的運(yùn)動(dòng)前景，并更新背景的背景更新模塊；及用于將運(yùn)動(dòng)前景圖像進(jìn)行分割，標(biāo)記分割區(qū)域，并對(duì)分割后的運(yùn)動(dòng)前景圖像進(jìn)行跟蹤的運(yùn)動(dòng)分割跟蹤模塊；所述攝像頭校正模塊、圖像透視變換模塊、背景更新模塊和運(yùn)動(dòng)分割跟蹤模塊依次連接。

根據(jù)本發(fā)明提供的新型互動(dòng)投影系統(tǒng)一優(yōu)選技術(shù)方案是：所述攝像頭校正模塊包括：疊加模塊，將攝像頭對(duì)標(biāo)定板N個(gè)角度拍攝的N幅圖像進(jìn)行疊加，得到矩陣方程（1）：

???（1）

其中為校正后的圖像坐標(biāo)，為校正前的圖像坐標(biāo)，為徑向畸變系數(shù)，為校正后的像素坐標(biāo)，為校正前的像素坐標(biāo)，N≧9；

矩陣變換模塊，與疊加模塊連接，用于將方程（1）變換為方程（2）：

?????（2）

其中，S為N*N的矩陣，k為徑向畸變參數(shù)，d為N*1的列向量；及

徑向畸變參數(shù)求解模塊，與矩陣變換模塊連接，用于根據(jù)公式（3）得到攝像頭的徑向畸變參數(shù)k；將圖像采集單元（300）采集到的圖像數(shù)據(jù)通過(guò)徑向畸變參數(shù)k進(jìn)行徑向校正。

????（3）

根據(jù)本發(fā)明提供的新型互動(dòng)投影系統(tǒng)一優(yōu)選技術(shù)方案是：所述圖像透視變換模塊通過(guò)公式（4），將校正后的數(shù)據(jù)圖像的像素點(diǎn)變換成與投影區(qū)域矩形對(duì)應(yīng)的矩形圖像；

（4）