[發明專利]一種基于四點梯形標定算法的人機互動方法及切換濾波系統

在審

• 申請號: 201811024223.6
• 申請日: 2018-09-04
• 公開（公告）號: CN109377527A
• 公開（公告）日: 2019-02-22
• 發明（設計）人: 余雷;侯君怡;張永舉;張偉;李長頔;徐浩楠;方一凡
• 申請（專利權）人: 蘇州大學
• 主分類號: G06T7/80
• 分類號: G06T7/80
• 代理公司: 蘇州翔遠專利代理事務所(普通合伙) 32251
• 代理人: 陸金星

本發明公開了一種基于四點梯形標定算法的人機互動方法及切換濾波系統，該方法包括如下步驟：步驟一、在計算機上建立基于四點梯形標定算法的控制平臺；步驟二、采用Kinect傳感器檢測操作者在投影互動面四個角的操作點的位置坐標并傳輸到計算機中；步驟三、在控制平臺上選定步驟二中檢測到的四個操作點對其進行跟蹤定位，并利用四點梯形標定算法進行校正，使得Kinect傳感器的檢測范圍與投影互動面的范圍保持一致。該切換濾波系統包括復數個并列的子系統和通過切換規則與各子系統的輸出端連接并擇一輸出的控制器。本發明通過自主開發的大屏互動投影系統的人機交互觸控實驗平臺對互動平面進行設置與四點標定，進而達到精準定位。

技術領域

本發明涉及通信領域，具體涉及一種基于四點梯形標定算法的人機互 動方法及切換濾波系統。

背景技術

大屏幕交互式設備給人類帶來了一種過去任何交互方式都不曾帶來的 神奇交互體驗，系統能夠營造出一個亦真亦幻的虛擬場景，當參與者置身 其中時，就可以直接通過語音、肢體動作、手勢甚至眼球、嘴唇的細微動 作直接與虛擬環境進行交流或操作，而不需要借助鼠標、鍵盤等輸入設備 或者手機等移動終端來發號施令。大屏幕交互式設備已被廣泛地運用在教 學互動、商業廣告、游戲娛樂等不同領域，觀眾在系統中能夠主動地獲取 信息并身臨其境地融入到設定的環境中去。從用戶體驗角度來說，這種人 機交互方式能夠充分調動觀眾的積極性，起到良好的傳媒互動效果。

在人機互動過程中，往往會出現深度圖像互動系統中的傳感器感應檢 測范圍與投影互動區域存在偏差的問題，這會導致精度不高，跟蹤軌跡漂 移，進而使得人機互動效果較差。另一方面，本領域目前的研究致力于開 發一種低成本、便捷、精準的人機互動投影系統——基于Kinect深度圖像 的人機互動投影系統，并對其性能做出優化改進。作為低成本、操作便捷 的深度相機，Kinect為大屏幕互動投影系統的研究提供了嶄新的廣闊空間，但由于Kinect采集的深度圖像比較粗糙，自帶的機器學習RGB-D跟蹤算 法也不是很精確。因此，如何提高大屏人機互動系統的精確度、魯棒性和 實時性是個關鍵技術問題。

為了實現大屏幕多點觸控的精確定位與自動校準，整體控制系統的互 動范圍設置與投影互動面標定是實現穩定控制的關鍵，也是分析控制系統 精準度的前提條件。如何利用3D傳感器數據掃描實現精確定位并建立互 動位置對應關系至關重要。為達到預期精準的多點互動，設計基于紅外感 應、機器視覺等技術的人機交互觸控實驗平臺進行多點觸控互動區域的自 動校準與精確定位，始終是一個具有挑戰性的問題。

發明內容

本發明的發明目的是提供一種基于四點梯形標定算法的人機互動方法 及切換濾波系統，通過自主開發的大屏互動投影系統的人機交互觸控實驗 平臺對互動平面進行設置與四點標定，進而達到精準定位。

為達到上述發明目的，本發明采用的技術方案是：一種基于四點梯形 標定算法的人機互動方法，包括如下步驟：

步驟一、在計算機上建立基于四點梯形標定算法的控制平臺；

步驟二、采用Kinect傳感器檢測操作者在投影互動面四個角的操作點 的位置坐標并傳輸到計算機中；

步驟三、在控制平臺上選定步驟二中檢測到的四個操作點對其進行跟 蹤定位，并利用四點梯形標定算法進行校正，使得Kinect傳感器的檢測范 圍與投影互動面的范圍保持一致。

上述技術方案中，所述控制平臺包括位于左側的Kinect傳感器檢測圖 像顯示窗口和位于右側的跟蹤定位顯示窗口。

上述技術方案中，所述Kinect傳感器檢測圖像顯示窗口和跟蹤定位顯 示窗口之間還設有一可上下調節的滾輪。

上述技術方案中，所述Kinect傳感器經USB數據線連接到計算機。