专利名称：一种交互式投影的检测系统的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种检测系统，尤其是一种可即时交互式投影的检测系统。
背景技术：
随着计算机图形、图像和机器识别技术的发展，作为三者的融合的技术之一的增 强虚拟现实技术渐渐出现在各类应用场景中。该类系统通常由视觉摄像部分、位于主机上 的识别软件模块和电子屏幕的显示部分(例如平版液晶显示器、液晶眼镜或液晶头盔等) 组成。此类应用的场景通常包括教育场景的模拟、工业检测、广告的宣传、导航等。用户在 使用该类系统的时候，由于必须佩带或持有该类显示设备，当需要与现实对象进行较长时 间的频繁交互的时候，用户就可能出现感官上的不舒服和操作的不便。同时作为较大屏幕即投影机的显示方式与计算机视觉的结合，一种基于视觉的交 互式投影技术近年来也引起了很多研究者和用户的注意。该类应用系统使用带视觉识别装 置的主机和投影仪，在摄像机视野内的用户在屏幕上的动作识别出来，然后由投影仪显示 系统交互的表达。该类系统与增强虚拟现实技术主要在于显示设备的不同。由于交互式投 影技术目前显示在白色的投影屏幕上，其应用范围目前主要作为可交互白板系统，用于教 学或会议演示等。
发明内容本实用新型的目的就是为提供一种可用于较长时间交互的光学检测显示系统。本实用新型提供的一种交互式投影的检测系统，包括投影仪1、数字摄像机2、主 机3、控制面板4和检测平台8，其中投影仪、数字摄像机和控制面板都通过数据线分别连接 到主机，投影仪安装在检测平台上方的固定位置，数字摄像机安装在检测平台上方的固定 位置，投影仪与主机通过VGA数据线相连；数字摄像机与主机通过USB数据线相连；控制面 板通过USB或PS/2数据线连接到主机；检测平台位于投影仪及数字摄像机的下方；被检测 物体5位于检测平台上。所述数字摄像机在检测平台上的视野区域301大于投影仪在检测平台上的投影 区域302。所述数字摄像机的分辨率大于投影仪的分辨率。本实用新型的检测系统的检测方法，该方法包括如下步骤(1)由用户将被检测物体5放置于检测平台8的可检测区域内7，通过控制面板启 动检测系统工作；该系统通过数字摄像机2拍摄包括被检测物体的可检测区域的图片；(2)数字摄像机将图片信息发送到主机的图像识别模块；图像识别模块根据各类 应用的需求和标准被检测对象，检测出当前被检测对象的特征点，如满足检测要求，完成检 测，取下被检测物体；(3)如果没有满足检测要求，图像识别模块识别出某些特殊检测点，将特殊检测点 的坐标信息通过投影仪在被检测物体的特殊检测点的表面通过标记符号6表示出来，用户 若即时修改特殊检测点，之后可再次启动识别程序，开始新一轮的检测流程。[0011]本实用新型的有益效果是该系统具有很好的适应性。如当检测对象或检测任务变化后，系统只需要更换在 主机上的图像识别模块和坐标转换软件模块，即可适应新的检测人物的需求；而且用户无 需观看其它显示设备，所以能够适应于较长时间的交互检测任务。该系统采用投影仪作为显示设备，适用于各类平面的或几乎是平面的物体检测要 求。
图1是本实用新型的一种实施实例的示意图。图2是通过图1的实施实例在某文档检测步骤中的效果示意图。图3是数字摄像机的视野区域、投影仪的覆盖区域、可检测区域和被检测物体之 间在检测平台上的包含位置关系图。图4是采用本实用新型检测系统的整体检测流程图。图5是本实用新型系统识别出被检测物体上的特殊检测点的流程图。
具体实施方式
图1给出了本实用新型的一种实施实例的示意图。其中包括投影仪1、主机3、数 字摄像机2和控制面板4。其中，控制面板4通过USB数据线连接到主机4，数字摄像机2 通过USB数据线连接到主机4，投影仪与主机通过VGA数据线相连。如图2所示，假设被检测物体是用户9刚填写完成某文档时的时候，放置方法如图 2所示，在可检测区域7放置有被检测对象5即该文档。同时假设检测的任务为检测是否在 该文档上所有小方框处用户都划有“ X “，此时的小方框共有4行，每行有2个。202所示 的小方框为完成填写“ X ”，如201为未完成填写的，则201为系统所述的特殊检测点。如图3所示，在检测过程中为满足检测和显示的条件，数字摄像机在检测平台上 的视野区域301应大于投影仪在检测平台上的投影区域302，并且可检测区域必须位于投 影仪在检测平台上的投影区域内。在检测的过程中，被检测物体5也必须位于在检测平 台上的可检测区域7内。为取得较好的检测效果，数字摄像机采用的分辨率要大于投影 仪的分辨率，例如在本例中设数字摄像机的分辨率可取1024*768，投影仪的分辨率可取 800*600。检测流程开始时，用户9首先将被检测文档5对象放到可检测区7内。用户通过 控制面板4启动检测流程。然后数字摄像机2拍摄到可检测区内的图像后，通过图像识别 模块分割出被检测文档，变化到检测对象自身的坐标中，再通过图像识别模块对比标准检 测对象图片识别出未符合检测要求的特殊检测点，之后将这些特殊检测点的标记信息通过 投影仪在文档的特殊检测点通过标记符号6表示出来。用户可根据该信息进一步修改被检 测文档，交互的完成检测任务，流程如图4所示。为获得被检测物体需要投影仪标记显示的特殊检测点的坐标，就必须完成被检测 物体自身坐标P。= (X0, y。)到数字摄像机拍摄的图片内坐标Pi = (Xi, yi)，再到由主机设 定的投影仪的坐标Pp= (xp,yp)装换。其中被检测物体自身坐标可以通过在检测平台上拍 摄图片中分割出的标准被检测对象图片中来确定。该坐标确定过程在开始检测前完成，同
4[0025]
W ,· X W ;
Hi0P0-由于数字摄像机在检测平台上的视野覆盖了投影仪的投影范围，且该两者的空 间位置固定，而被检测物体放置检测平台后位置也固定，又由于若设h33 = Uh' 33 = 1，则 Hpi、Hpi只有8个自由度，只需4组对应点即可求出Hpi、Hi。。通过数字摄像机拍得的图片内的投影区域302的四个顶点与对应投影仪的坐标 四个顶点，在本例中分辨率为800*600，即包括点(0，0)、(0，600)、(800，600)和(800,0)对
应求解可得Hpi。而这对应关系由于当数字摄像机和投影仪的位置固定后，只需要计算一次， 所以可以在整个系统开始前由手动完成，然后交坐标转换模块计算投影矩阵Hpi。若数字摄 像机和投影仪的任何一个位置发生变化，则需重新计算。在被检测物体放置到平台后，关键的部分就是识别出需要显示的特殊检测点的坐 标，然后通过投影仪显示出来。假设若被检测物体为图2中的文档，则检测过程的实施方法 例如图5。首先通过与数字摄像机中放置前后Ib。和Ib的图片作差可分割出只包含被检测 物体的照片I。。I0 = Ibo-Ib为能够提取出被检测物体的边缘，可通过区域生长法，从拍摄的图像I0的边缘部 分开始，生长出检测平台对应的背景图片。显然I。中剩余部分就是分割出的被检测物体。 然后通过Hough变化取得被检测物体的边缘直线，之后计算四条直线交点，再与标准的被 测物体的坐标中的四顶点对应，计算获得印。，就可将包括被检测物体的图片投影变换到被 检测物体自身的坐标平面中。
W'hnKK-1V[0031]即凡=^y0=H-jp =Kh22兄KKV1最后与标准被检测物体比较，获得特殊检测点的坐标P。，然后通过ρ' p = HpiHi0P0 =Hp。P。计算出对应的投影仪内的坐标Pp，最后通过主机通过投影仪在坐标ρ' 5处标记显 示出来，标记符号可以为明显的红色圆圈等。上述实施实例是提供给本领域普通技术人员来实现或使用本发明的，本领域普 通技术人员可在不脱离本发明的发明思想的情况下，对上述实施例子做出种种修改或变
时也能得到标准被检测对象的图片，以供以后检测时与当前被检测对象变化到被检测物体 自身坐标后的图片作比较。不考虑数字摄像机产生的径向畸变，则可以使用透视变化矩阵 Hpi、Hi。完成，其中Hpi完成图片内的坐标Pi = (X^yi)到被检测物体的坐标p。= (x。，y。)的 转换；其中Hitj完成被检测物体的坐标p。= (x。，y。)到图片内坐标Pi= (Xij7i)的转换。已 知各平面中的2维坐标ρ = (x,y)与齐次坐标形式ρ' = (wx,wy,w)等价。则其转换表达 为
wpxphnhn"13[0024] pp =wPyP=HpiPt ="21"22"23^yi_ wp ."31"32"33
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t』 Λ,!^,^,化，因而本发明的保护范围并不被上述实施例子所限制，而应该是符合权利要求书提到的 创新性特征的最大范围。
权利要求一种交互式投影的检测系统，包括投影仪(1)、数字摄像机(2)、主机(3)、控制面板(4)和检测平台(8)，其中投影仪安装在检测平台上方的固定位置，数字摄像机安装在检测平台上方的固定位置，其特征还在于投影仪与主机通过VGA数据线相连；数字摄像机与主机通过USB数据线相连；控制面板通过USB或PS/2数据线连接到主机；检测平台位于投影仪及数字摄像机的下方；被检测物体(5)位于检测平台上。
2.根据权利要求1所述的检测系统，其特征在于所述数字摄像机在检测平台上的视 野区域(301)大于投影仪在检测平台上的投影区域(302)。
3.根据权利要求1所述的检测系统，其特征在于所述数字摄像机的分辨率大于投影 仪的分辨率。
专利摘要本实用新型公开了一种交互式投影的检测系统，该检测系统包括投影仪、主机、数字摄像机、控制面板和检测平台；投影仪安装在检测平台上方的固定位置，数字摄像机安装在检测平台上方的固定位置，检测平台位于投影仪及数字摄像机的下方，投影仪、数字摄像机和控制面板都通过数据线分别连接到主机，被检测物体置于检测平台上；在检测过程中，数字摄像机拍摄检测平台上的位于可检测区域的被检测物体获得图片，通过主机识别出待检测物体上的特殊检测点，然后通过投影仪将特殊检测点标记出来；用户操作控制面板开始修改对象上的特殊检测点，之后投影仪显示的标记信息随之变更；该系统可用于电子产品、玩具、文档等物品的缺陷检测及教育、游戏中。
文档编号G06T7/00GK201673356SQ200920194269
公开日2010年12月15日 申请日期2009年9月8日 优先权日2009年9月8日
发明者曾启杰, 杨玲玲, 章云, 谢光强, 钟灵 申请人:广东工业大学