本发明属于空中成像技术领域，具体的说是涉及一种根据激光影像技术实现空中成像的实时触控系统。
背景技术：
随着科技的发展，空中成像技术的应用越来越多。目前现有技术中已有的采用DCRA光学成像元件实现空中成像，空中成像无需介质，因此不能采用目前常用的触摸平板或手机的触控方式。不同身高的用户观看空中成像合适的成像画面角度也是不同的，如果能够提供一种根据激光影像技术实现空中成像的实时触控系统将更加方便用户的使用。
技术实现要素：
本发明为了克服现有技术存在的不足，提供一种无需介质、节省空间、可以直接触摸的根据激光影像技术实现空中成像的实时触控系统。
本发明是通过以下技术方案实现的：一种根据激光影像技术实现空中成像的实时触控系统，该触控系统包括激光影像系统、空中成像系统和空中触控反馈系统；
激光影像系统是在光学成像元件上安装一个红外激光模块，在浮空影像平面形成一个高于图像1～3mm、厚度约1mm的不可见光膜，摄像头通过定位软件在空中获取画面的坐标点定位空中成像画面，当手指或任何不透明的物体接触空中成像画面时，光线被反射到的一个信号接收器，再通过对光电位置的精确计算，得到手势的坐标，在空中进行触控；
空中成像系统是利用一种使入射图像的光线产生弯曲的光学成像元件，使光线在光学成像元件中经过至少2次反射后，形成与入射图像对应的空中实像，空中成像技术不需要任何介质，能够在不存在任何事物的空中出现正视的映像，便于实现崭新的空中成像人机交互系统；
空中触控反馈系统使用换能器阵列板、闰秒运动相机和独特的IP，实现用超声波给予用户触觉上的反馈，允许用户在半空中感受物体，用户能够创建按钮、开关和拨号，或与3D对象交互，并在虚拟世界中操作；
在第一次使用激光影像系统时，需要计算光笔亮斑的坐标到计算机屏幕坐标的关系，由于借助了光学成像元件，空中没有介质，因此要用手动校正来实现；在手动校正前，要在软件中自动屏蔽干扰光源，在自动屏蔽后，使用光笔进行手动校正，在手动校正后，用户手持光笔代替鼠标操控计算机，定位分析程序实时分析 USB 摄像头摄取的图像中光笔亮斑的位置，用坐标转化方程计算出对应的鼠标的屏幕坐标，并模拟产生鼠标事件；调节手动校正好以后，接上激光发射器，便能够实现在无介质的成像画面上进行触控，形成一种全新的人机交互。
使用激光影像系统时鼠标事件与光笔的状态定义为：光笔按下发光，触发鼠标左键按下事件；光笔的光斑移动，触发鼠标移动事件；光笔停止发光，触发鼠标左键弹起事件；光笔的光斑在同一位置做长时间停留，触发鼠标右键事件；光笔连续两次短促的闪灭，触发双击事件。
空中触控反馈系统中超声波振子从格状多位排列的超声波换能器中发出，以空中任意位置的超声波振子为焦点相结合，形成超声波，产生了被称为回声放射压的压力，如果用人类手指在此位置表面进行按压，就能产生触觉刺激，空中触控反馈就是利用此现象增加触觉而产生的。
本发明实时触控系统中的光学成像元件是一种能够使入射图像的光线产生弯曲的光学元件，本发明中使用的光学元件可以是现有技术中用于大型空中成像展示平台的DCRA光学元件或SMA光学元件，其中DCRA光学元件与SMA光学元件的区别在于制作材料，一种是由亚克力材料制成，另一种是玻璃材料制成。本发明中使用的光学成像元件还可以是其它能够实现相应功能的适用于所有空中成像技术的光学元件。
本发明的有益效果是：本发明结合激光影像技术的软件与硬件来实现触控空中无介质浮空成像画面。本发明在空中成像无需介质、节省空间，可以直接触摸；视线可穿越，不会遮挡住视线。本发明空中成像对主机的系统及内容无要求，系统可以是Windows、Android、Ios等，内容可以是2D或者3D的，兼容性强；富有科技感，给不同用户提供最舒适的空中成像画面，带来全新的视觉以及交互的体验；系统可安装的位置可根据所需行业及场景变化。本发明能够满足不同用户的需求，使不同用户可以舒适地观看空中成像画面并实时触控空中成像画面。
附图说明
图1是本发明实时触控系统的光学成像元件原理示意图；
图2是本发明实时触控系统的交互示意图；
图3是本发明实时触控系统人与光学成像元件之间的正视触控示意图；
图4是本发明实时触控系统人与光学成像元件之间的俯视触控示意图；
图5是本发明实时触控系统人与光学成像元件之间的仰视触控示意图；
图6是本发明实时触控系统人与光学成像元件之间的侧面触控示意图；
图7是本发明实时触控系统人与光学成像元件之间的地面触控示意图。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施方式对本发明作详细描述。
如图1至图7所示，本发明公开了一种根据激光影像技术实现空中成像的实时触控系统，其包括激光影像系统、空中成像系统和空中触控反馈系统；
激光影像（LICT）系统：在光学成像元件上安装一个红外激光模块，在浮空影像平面形成一个高于图像1～3mm、厚度约1mm的不可见光膜，摄像头通过定位软件在空中获取画面的坐标点定位空中成像画面。当手指或任何不透明的物体接触空中成像画面时，光线被反射到的一个信号接收器，再通过对光电位置的精确计算，得到手势的坐标，在空中进行触控。
在第一次使用时，需要计算光笔亮斑的坐标到计算机屏幕坐标的关系。而由于借助了光学成像元件，空中没有介质，因此需要用手动校正来实现。在手动校正前，我们需要在软件中自动屏蔽干扰光源。
在自动屏蔽后，使用光笔进行手动校正，手动校正的方法包括如下步骤：
a、在计算机屏幕坐标i∈ [1，N]处输出校正标识图案，N为校正点个数；
b、人工持光笔在校正图案处点击校正标识图案，一点击光笔即发光，定位分析程序分析得出USB 摄像头摄取到的图象中亮斑的图像坐标(Ui,Vi)；
c、重复步骤 a、b，校正第i+1点，最后一个校正点点击完毕后转步骤d；
d、根据校正步骤a、b、c得到校正图案的图像坐标到屏幕坐标的映射关系；{<Xi，Yi>}→{<Ui，Vi>}，根据这些校正数据求解下面的转化方程的系数 C11，C12…C33，；
在手动校正后，用户手持光笔代替鼠标操控计算机。定位分析程序实时分析 USB 摄像头摄取的图像中光笔亮斑的位置，用坐标转化方程计算出对应的鼠标的屏幕坐标，并模拟产生鼠标事件。
鼠标事件与光笔的状态定义如下：光笔按下发光，触发鼠标左键按下事件；光笔的光斑移动，触发鼠标移动事件；光笔停止发光，触发鼠标左键弹起事件；光笔的光斑在同一位置做长时间停留(大约1.5秒)，触发鼠标右键事件；光笔连续两次短促的闪灭，触发双击事件。调节手动校正好以后，接上激光发射器，便可以实现在无介质的成像画面上进行触控，这是一种全新的人机交互。
空中成像系统：空中成像技术是利用一种使入射图像的光线产生弯曲的光学成像元件，使光线在光学成像元件中经过至少2次反射后，形成与入射图像对应的空中实像。应用空中成像技术，不需要任何介质，可在不存在任何事物的空中出现正视的映像，便于实现崭新的空中成像人机交互系统，图1是空中成像技术的光学成像元件原理示意图。图3至图7是本发明实时触控系统中人与光学成像元件之间各种不同使用摆放角度的触控示意图，在实际应用中，可以按需求构建显示装置与光学成像元件之间的位置。
空中触控反馈系统：使用换能器阵列板、闰秒运动相机和独特的IP，实现用超声波给予用户触觉上的反馈，允许用户在半空中感受物体，即用户可以创建按钮、开关和拨号，或与3D对象交互，并在虚拟世界中操作。超声波振子从格状多位排列的超声波换能器中发出，以空中任意位置的超声波振子为焦点相结合，形成超声波，产生了被称为回声放射压的压力。如果用人类手指在此位置表面进行按压，就能产生触觉刺激，空中触控反馈技术就是利用此现象增加触觉而产生的。
将250个格状排列的超声波振子作为一个单元，个别控制每个超声波振子发生的声波位相。一旦以空中任意位置的超声波振子为焦点相结合，就会产生被称为回声放射压的压力，用人的身体遮挡这个位置，皮肤就会有被按压的感觉。平均1单元压力分布在1平方厘米上，重1.6克，这是充分具备获得触觉的数值，另外，使用复数单元可产生大约10克重量的压力。
最后应当说明的是，以上内容仅用以说明本发明的技术方案，而非对本发明保护范围的限制，本发明并不限于上述实施方式，采用与本发明上述实施例相同或近似的结构而得到的车内或应用到其它多种行业中的无介质空中成像系统，均在本发明的保护范围之内。本领域的普通技术人员对本发明的技术方案进行的简单修改或者等同替换，均不脱离本发明技术方案的实质和范围。