[發明專利]基于雙目視覺識別的平面交互系統及方法

有效

• 申請號: 201310129600.3
• 申請日: 2013-04-15
• 公開（公告）號: CN103176606A
• 公開（公告）日: 2013-06-26
• 發明（設計）人: 王敏捷;梁雨時;史保華
• 申請（專利權）人: 北京唯創視界科技有限公司
• 主分類號: G06F3/01
• 分類號: G06F3/01
• 代理公司: 北京驥馳知識產權代理有限公司 11422
• 代理人: 卜榮麗

技術領域

本發明涉及平面觸摸操控系統，更具體地，涉及基于雙目視覺識別的平面交互系統及方法。

背景技術

平面觸摸操控系統是一種計算機輸入方式。區別于傳統鼠標和鍵盤的輸入方式，平面觸摸操控系統通過計算觸點坐標并輸入到計算機，以實現對計算機中的虛擬對象直接操作的目的。目前，已有許多公知的技術被應用于該平面觸摸操控系統。

電阻式觸摸屏技術利用壓力感應進行控制，是一種在觸摸終端上被廣泛應用的觸摸技術。工作原理是在一塊上表面涂有金屬氧化物導電層的透明基板上，覆蓋一層下表面同樣涂有金屬氧化物導電層的透明塑料板，兩層中間有透明間隔點以使兩層導電層絕緣，這就構成電阻薄膜屏。該透明的電阻薄膜屏被作為輸入設備覆蓋在顯示器上。當電阻薄膜屏被觸摸按下時，兩層導電層發生導電，通過測量電壓值來計算推測出觸點的位置。由于兩層導電層需要外力使其接觸才能正常輸入，所以導致該技術有反應不夠靈敏的缺點。同時，一旦表面導電層發生破損，也將使得整個設備無法使用。

電容式觸摸屏技術也是一種在觸摸終端被廣泛應用的觸摸技術。與電阻薄膜屏判斷電壓不同，電容式觸摸屏通過判斷電流強度來計算觸點位置。當用戶肢體觸摸電容式觸摸屏時，觸點到屏幕四邊電極導通并形成電流，觸點位置不同，形成的電流強度也不同。根據電流強度，從而可以計算出觸點在屏幕上的位置。該技術的缺點在于絕緣物體觸摸電容式觸摸屏時，由于不導電，所以不能對其進行操作。另外，當外界溫度、濕度、電場發生改變時，電容式觸摸屏容易出現觸點坐標計算不準確的問題，造成操作失誤。由于技術特點和生產工藝自身不可克服的原因，電容式觸摸屏技術隨著屏幕尺寸的增大，其定位精度大大降低，同時生產成本大幅提升，因而無法應用于大尺寸顯示屏幕的交互系統。

紅外對射技術通過在顯示屏幕四周加裝紅外對射光電管來實現定位，因而是一種被廣泛應用于大尺寸顯示屏幕的人機交互方式，具有響應速度快、成品率高的優點。大量紅外對射管和紅外接收器被密集排布在安裝在顯示屏幕周邊的邊框內，在貼近屏幕表面的地方形成紅外掃描矩陣。當有物體貼近屏幕時，會阻斷紅外接收器對紅外信號的接收，從而能夠得知觸點的位置。由于紅外接收器只對紅外信號進行響應，所以外界白光（含有紅外光成分）會對系統造成干擾，從而造成系統無法識別觸點。此外，這種采用紅外對射技術的顯示屏幕不便攜帶。

雙目視覺識別直接模擬人類雙眼處理景物的方式，根據三角測量法原理，通過不同位置的兩臺或一臺CCD攝像機經過移動或旋轉拍攝同一景物。通過計算目標在兩幅圖像中的視差，獲得該目標的三維空間坐標。該技術測量精度高，無需接觸被測物體，在體姿檢測與控制、機器人導航與航測、三維測量及虛擬現實等領域有著廣泛應用。但是當目標被置于較復雜的背景之中，可能會出現目標識別錯誤，例如表面有條紋的目標放在有條紋的背景前，雙目視覺識別容易發生錯誤，所以目前經常采用線型激光輔助掃描，以排除復雜背景的干擾。另外，由于雙目視覺系統需要對大量圖像信息進行處理，所以難以對目標進行高速實時空間坐標跟蹤。

發明內容

如上所述，現有技術中的各種平面觸摸操控系統具有易損壞、易受外界因素干擾、不適于大尺寸屏幕并且不便攜帶的各種問題。本申請的發明人提出了本發明來克服上述缺點。本發明的發明人提供了一種基于雙目視覺識別的平面交互系統。本發明的平面交互系統無需采用線型激光輔助掃描。并且在本發明的平面交互系統中，對目標進行特征點轉換，通過計算特征點空間坐標，可以快速得到目標準確的空間位置，從而滿足平面交互系統的高速反應需求。

本發明的一方面提供一種基于雙目視覺識別的平面交互系統，其包括：成像裝置，包含以相對固定的空間關系布置的兩個成像組件，并且所述兩個成像組件用于對目標同時進行圖像捕獲；處理器，被布置為處理同時捕獲的所述目標的特征點的圖像視差，計算所述特征點的空間坐標，根據所述特征點的空間坐標，確定所述特征點與設定的交互平面的空間關系，并且輸出交互響應。

本發明的另一方面提供一種基于雙目視覺識別的平面交互方法，其包括：使用包含以相對固定的空間關系布置的兩個成像組件的成像裝置對目標同時進行圖像捕獲；處理同時捕獲的所述目標的特征點的圖像視差；計算所述特征點的空間坐標；根據所述特征點的空間坐標，確定所述特征點與設定的交互平面的空間關系，并且輸出交互響應。