专利名称：基于图像校正的摄像头定位方法
技术领域：
本发明涉及摄像头定位技术，特别涉及一种基于图像校正的摄像头定位方法。
背景技术：
目前，人机交互技术大行其道，各种各样的触摸技术大放异彩。摄像头定位 技术以其特有的性能而越来越受到人们的青睐。基于摄像头的定位技术，如申请号为 200910039968.4的中国发明专利“电子显示系统的定位装置及方法”，具有成本低、实 现简单，反应速度快的特点。但在摄像头定位设备中，存在一个普遍的问题在触摸过 程中，鼠标点会在触摸笔(或者手)附近来回晃动，而且当触摸笔在某一点倾斜时，鼠标 点并不在笔尖的位置，而是有一个较大的偏移。这是由于采用摄像头定位技术是采用获 取光斑的中心位置，进而通过计算转化来确定触摸笔所在位置的二维平面坐标，由于环 境光和其他方面的影响，摄像头拍摄到的原始光斑(亮斑或者暗斑)亮度不一致，而原始 光斑中，靠近左右边界位置的像素灰度与二值化阈值相接近，且受环境影响最大。这样 的原始光斑经简单的图像二值化之后，得到的二值光斑左右两边的边界位置存在较严重 的闪烁和偏移，如图1所示，这样整个光斑区域的宽度就会发生变化。而用来输出给定 位计算的光斑中心位置是由光斑两边的位置来确定的。这样一来，光斑的中心位置坐标 势必会存在左右晃动和偏移，从而引起定位坐标在理论位置周围跳动，加重定位不准。
发明内容
本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点与不足，提供一种基于图像校正的 摄像头定位方法。为达上述目的，本发明采用如下的技术方案基于图像校正的摄像头定位方 法，包括以下步骤(1)在触摸屏幕的上方设置至少两个摄像头，各摄像头的光斑采集模块分别采集 触摸笔的原始光斑图像；(2)光斑处理模块分别对其在步骤(1)中采集到的原始光斑图像进行二值化处 理；(3)图像校正模块分别将步骤(2)处理后的图像分为三个区域，并对不规则区域 分别进行校正处理，校正处理后的各区域构成一个呈规则矩形的光斑图像；(4)数据处理模块分别根据步骤(3)所得的呈规则矩形的光斑图像，计算该呈规 则矩形的光斑图像的中心位置的横坐标，完成通过各摄像头获取的光斑图像的定位。所述步骤(3)具体包括以下步骤(3-1)图像校正模块分别将步骤(2)处理的图像分为三个区域，包括一个矩形区 域和分别位于矩形区域两边的两个不规则区域；(3-2)对两个不规则区域分别进行校正处理，并将每个不规则区域分别转化为等 宽矩形的区域；
(3-3)所述两个等宽矩形的区域分别附着在矩形区域的左右两边，得到一个呈规 则矩形的光斑图像。所述步骤(3-2)中的校正处理具体包括(3-2-1)选取其中一个不规则区域，并提取该不规则区域的像素点；(3-2-2)通过步骤(3-1)所获取的像素点的个数，计算该不规则区域的面积；(3-2-3)比较该不规则区域的面积大小与预设面积值大小，若该不规则区域的面 积大小大于预设面积值，则对不规则区域进行校正；否则用背景色代替该不规则区域；(3-2-4)对另一个不规则区域执行步骤(3-2-1) (3_2_3)，转化为规则区域。所述步骤(3-2-3)中，所述预设面积值满足Stl = a*l,其中a为步骤(3-1)中 所述的矩形区域的宽。所述步骤(3-2-3)中，所述不规则区域校正后的区域的长满足d=SA/a，其中 Sa为该不规则区域的面积，a为步骤(3-1)中所述的矩形区域的宽。所述步骤(2)中，原始光斑图像采用中值滤波，去掉图像噪声后，再对图像进 行阈值分割；所述阀值为5，对于灰度值大于5的像素，灰度值保持不变，否则设置为背 景色；最后对分割得到的光斑区域采用直方图统计，并归一化；对直方图采用按灰度级 从最小值到最大值进行累加，当累加结果大于0.1时，停止累加，并记录此时的灰度值， 以该灰度值为阈值，对图像进行二值化处理，小于该灰度值的像素灰度值置为0，否则灰 度值置为255。根据所述步骤(4)获取的中心位置的横坐标，计算出所述触摸笔的触摸点坐 标，以供后续使用。我们用这些经过校正后的中心位置横坐标作为接下来的角度计算以及触摸点坐 标计算的基础，这样将会在很大程度上去除光斑闪烁的带来的跳笔问题。与现有技术相比，本发明具有如下优点和有益效果1、本发明方法可有效解决因摄像头光斑获取而引起的定位不准的问题。2、本发明方法可在很大程度上去除光斑闪烁的带来的跳笔问题。
图1是现有技术处理后的图像示意图。图2是本发明方法的流程示意图。图3是图2所示方法步骤(3)的流程示意图。图4是图3所示方法步骤(3-2)校正处理的流程示意图。图5是图2所示方法使用到的硬件结构图。图6是图2所示方法处理后的图像示意图。
具体实施例方式下面结合实施例及附图对本发明作进一步详细的描述，但本发明的实施方式不 限于此。实施例1如图2所示，本基于图像校正的摄像头定位方法，包括以下步骤
(1)在触摸屏幕的上方设置三个摄像头，各摄像头的光斑采集模块分别采集触摸 笔的原始光斑图像，所述原始光斑图像为条状图像；(2)光斑处理模块分别对其在步骤(1)中采集到的原始光斑图像进行二值化处 理；(3)图像校正模块分别将步骤(2)处理后的图像分为三个区域，并对不规则区域 分别进行校正处理，校正处理后的各区域构成一个呈规则矩形的光斑图像；(4)数据处理模块分别根据步骤(3)所得的呈规则矩形的光斑图像，计算该呈规 则矩形的光斑图像的中心位置的横坐标，完成通过各摄像头获取的光斑图像的定位。如图5所示，光斑采集模块和光斑处理模块均分别设置在各摄像头的摄像头电 路中。所述步骤(3)具体包括以下步骤(3-1)如图3所示，图像校正模块分别将步骤(2)处理的图像分为三个区域，包 括一个矩形区域2和分别位于矩形区域两边的两个不规则区域1、不规则区域3 ；(3-2)对不规则区域1、不规则区域3分别进行校正处理，并将每个不规则区域 分别转化为等宽矩形的区域；(3-3)所述两个等宽矩形的区域分别附着在矩形区域的左右两边，得到一个呈规 则矩形的光斑图像。如图4所示，所述步骤(3-2)中的校正处理具体包括(3-2-1)选取其中一个不规则区域，并提取该不规则区域的像素点；(3-2-2)通过步骤(3-1)所获取的像素点的个数，计算该不规则区域的面积；(3-2-3)比较该不规则区域的面积大小与预设面积值大小，若该不规则区域的面 积大小大于预设面积值，则对不规则区域进行校正；否则用背景色代替该不规则区域；(3-2-4)对另一个不规则区域执行步骤(3-2-1) (3_2_3)，转化为规则区域。所述步骤(3-2-3)中，所述预设面积值满足Stl = a*l,其中a为步骤(3-1)中 所述的矩形区域的宽。由于光斑有可能只出现很小的误差，即使对其进行校正，求出来 的区域也很可能趋近于零。所述步骤(3-2-3)中，所述不规则区域校正后的区域的长满足d = SA/a，其中 Sa为该不规则区域的面积，a为步骤(3-1)中所述的矩形区域的宽。所述步骤(2)中，原始光斑图像采用中值滤波，去掉图像噪声后，再对图像进 行阈值分割；所述阀值为5，对于灰度值大于5的像素，灰度值保持不变，否则设置为背 景色；最后对分割得到的光斑区域采用直方图统计，并归一化；对直方图采用按灰度级 从最小值到最大值进行累加，当累加结果大于0.1时(即占所有光斑区域像素10%)，停 止累加，并记录此时的灰度值，以该灰度值为阈值，对图像进行二值化处理，小于该灰 度值的像素灰度值置为0，否则灰度值置为255。根据所述步骤(4)获取的中心位置的横坐标，计算出所述触摸笔的触摸点坐 标，以供后续使用。本实施例处理后的图像如图6所示。三路摄像头采集的图像经过处理后得到各自光斑在条状图像中的中心位置的横 坐标。摄像头拍摄的图像大小为1280*8，图像像素色深为8位，即灰度级为0 255。拍摄的背景为黑色吸光材料的边框，即拍摄的背景为黑色。触摸笔在图像上为灰度值为 非黑色。由于三个摄像头拍摄的图像处理方式一样，这里就对其中一路的摄像头拍摄的 图像为例进行说明。我们用这些经过校正后的中心位置横坐标作为接下来的角度计算以及触摸点坐 标计算的基础，这样将会在很大程度上去除光斑闪烁的带来的跳笔问题。实施例2本实施例除下述特征外其他特征同实施例1 所述步骤(1)中，在触摸屏幕的上 方设置两个摄像头。上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例 的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组 合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。
权利要求
1.基于图像校正的摄像头定位方法，其特征在于，包括以下步骤(1)在触摸屏幕的上方设置至少两个摄像头，各摄像头的光斑采集模块分别采集触摸 笔的原始光斑图像；(2)光斑处理模块分别对其在步骤(1)中采集到的原始光斑图像进行二值化处理；(3)图像校正模块分别将步骤(2)处理后的图像分为三个区域，并对不规则区域分别 进行校正处理，校正处理后的各区域构成一个呈规则矩形的光斑图像；(4)数据处理模块分别根据步骤(3)所得的呈规则矩形的光斑图像，计算该呈规则矩 形的光斑图像的中心位置的横坐标，完成通过各摄像头获取的光斑图像的定位。
2.根据权利要求1所述的基于图像校正的摄像头定位方法，其特征在于，所述步骤 (3)具体包括以下步骤(3-1)图像校正模块分别将步骤(2)处理的图像分为三个区域，包括一个矩形区域和 分别位于矩形区域两边的两个不规则区域；(3-2)对两个不规则区域分别进行校正处理，并将每个不规则区域分别转化为等宽矩 形的区域；(3-3)所述两个等宽矩形的区域分别附着在矩形区域的左右两边，得到一个呈规则矩 形的光斑图像。
3.根据权利要求2所述的基于图像校正的摄像头定位方法，其特征在于，所述步骤 (3-2)中的校正处理具体包括(3-2-1)选取其中一个不规则区域，并提取该不规则区域的像素点；(3-2-2)通过步骤(3-1)所获取的像素点的个数，计算该不规则区域的面积；(3-2-3)比较该不规则区域的面积大小与预设面积值大小，若该不规则区域的面积大 小大于预设面积值，则对不规则区域进行校正；否则用背景色代替该不规则区域；(3-2-4)对另一个不规则区域执行步骤(3-2-1) (3-2-3)，转化为规则区域。
4.根据权利要求3所述的基于图像校正的摄像头定位方法，其特征在于，所述步骤 (3-2-3)中，所述预设面积值满足Stl = Pl,其中a为步骤(3-1)中所述的矩形区域的 觅ο
5.根据权利要求3所述的基于图像校正的摄像头定位方法，其特征在于，所述步骤 (3-2-3)中，所述不规则区域校正后的区域的长满足d = SA/a，其中该不规则区域 的面积，a为步骤(3-1)中所述的矩形区域的宽。
6.根据权利要求1所述的基于图像校正的摄像头定位方法，其特征在于，所述步骤 (2)中，原始光斑图像采用中值滤波，去掉图像噪声后，再对图像进行阈值分割；所述 阀值为5，对于灰度值大于5的像素，灰度值保持不变，否则设置为背景色；最后对分 割得到的光斑区域采用直方图统计，并归一化；对直方图采用按灰度级从最小值到最大 值进行累加，当累加结果大于0.1时，停止累加，并记录此时的灰度值，以该灰度值为阈 值，对图像进行二值化处理，小于该灰度值的像素灰度值置为0，否则灰度值置为255。
7.根据权利要求1所述的基于图像校正的摄像头定位方法，其特征在于，根据所述步 骤(4)获取的中心位置的横坐标，计算出所述触摸笔的触摸点坐标，以供后续使用。
全文摘要
本发明提供了一种基于图像校正的摄像头定位方法，包括以下步骤(1)在触摸屏幕的上方设置至少两个摄像头，各摄像头的光斑采集模块分别采集触摸笔的原始光斑图像；(2)光斑处理模块分别对其在步骤(1)中采集到的原始光斑图像进行二值化处理；(3)图像校正模块分别将步骤(2)处理后的图像分为三个区域，并对不规则区域分别进行校正处理，校正处理后的各区域构成一个呈规则矩形的光斑图像；(4)数据处理模块分别根据步骤(3)所得的呈规则矩形的光斑图像，计算该呈规则矩形的光斑图像的中心位置的横坐标，完成通过各摄像头获取的光斑图像的定位。本发明可有效解决因摄像头光斑获取而引起的定位不准的问题。
文档编号G06K9/32GK102012770SQ20101055644
公开日2011年4月13日 申请日期2010年11月22日 优先权日2010年11月22日
发明者唐年华, 曾昭兴 申请人:广东威创视讯科技股份有限公司