专利名称：一种电子白板的白板坐标获取方法、装置及电子白板的制作方法
技术领域：
本发明属于电子白板技术领域，尤其涉及一种电子白板的白板坐标获取方法、装置及电子白板。
背景技术：
电子白板就是在传统白板的基础上，附加电子设备与相关软件，以在白板上实现触控、文字录入等人机交互功能。现有的基于红外摄像头的电子白板由以下部分构成安装于白板上边框两角的两个红外摄像头、每个红外摄像头下方的红外发射管、贴在白板下边框和两个竖直边框上的红外反射膜以及相应控制电路。红外发射管发射的红外线照射到反射膜、然后反射回摄像头，在拍摄到的图像中出现一条亮带，当有物体接触到白板表面而遮挡了反射光时，图像里的亮带中会出现物体的投影，根据投影在两个摄像头所拍图像中的位置，以及摄像头的参数，可以计算出物体在白板平面上的坐标位置(白板坐标)。 定义摄像头的视场边界与白板边框之间存在的偏角为视场偏角，为了实现准确获取电子白板上目标物体的白板坐标，必需对视场偏角进行校准，然而，由于震动、松动等原因都会引起摄像头视场偏角的改变，且摄像头损坏后，更换摄像头也会引起摄像头视场偏角的变化，使得摄像头的安装要求非常严格，导致装配摄像头花费的时间较长，精密安装时带来的成本较高，产品返厂或者技术人员现场进行技术支持所带来的成本也会增加。
发明内容
本发明实施例的目的在于提供一种电子白板的白板坐标获取方法、装置及电子白板，旨在解决由于现有技术不能够根据电子白板上摄像头的视场偏角的改变，自适应获取改变后的视场偏角，导致摄像头的安装及技术支持成本较高，白板坐标获取不准确的问题。本发明实施例是这样实现的，一种电子白板的白板坐标获取方法，所述电子白板上安装有第一摄像头与第二摄像头，所述方法包括下述步骤基于透视投影变换，根据电子白板上预设个数的校准点的显示坐标，建立每一个校准点的显示坐标与对应的白板坐标的第一映射关系；获取所述每一个校准点的像素坐标，并根据摄像头参数，获取所述每一个校准点和所述第一摄像头的连线与所述第一摄像头的第一视场边界的第一夹角的正切值，以及所述每一个校准点和所述第二摄像头的连线与所述第二摄像头的第一视场边界的第二夹角的正切值；根据所述第一夹角及所述第二夹角的正切值，建立所述每一个校准点的像素坐标与对应的白板坐标的第二映射关系；根据所述第一映射关系与所述第二映射关系，获取第一映射系数、所述摄像头参数中第一视场偏角的正切值以及第二视场偏角的正切值；根据所述第一映射关系及所述第一映射系数，或者根据所述第二映射关系、所述第一视场偏角及所述第二视场偏角的正切值，获取所述每一个校准点的白板坐标。
本发明实施例的另一目的在于提供一种电子白板的白板坐标获取装置，所述装置包括所述电子白板上安装有第一摄像头与第二摄像头，所述装置包括第一映射关系建立单元，用于基于透视投影变换，根据电子白板上预设个数的校准点的显示坐标，建立每一个校准点的显示坐标与对应的白板坐标的第一映射关系；夹角正切值获取单元，用于获取所述每一个校准点的像素坐标，并根据摄像头参数，获取所述每一个校准点和所述第一摄像头的连线与所述第一摄像头的第一视场边界的第一夹角的正切值，以及所述每一个校准点和所述第 二摄像头的连线与所述第二摄像头的第一视场边界的第二夹角的正切值；第二映射关系建立单元，用于根据所述第一夹角及所述第二夹角的正切值，建立所述每一个校准点的像素坐标与对应的白板坐标的第二映射关系；视场偏角获取单元，用于根据所述第一映射关系与所述第二映射关系，获取第一映射系数、所述摄像头参数中第一视场偏角的正切值以及第二视场偏角的正切值；以及白板坐标获取单元，用于根据所述第一映射关系及所述第一映射系数，或者根据所述第二映射关系、所述第一视场偏角及所述第二视场偏角的正切值，获取所述每一个校准点的白板坐标。本发明实施例的另一目的在于提供一种包括上述电子白板的白板坐标获取的电子白板。本发明实施例通过以每一个校准点的白板坐标为中间变量，联立该第一映射关系与第二映射关系，获取第一映射系数、摄像头参数中第一视场偏角的正切值以及第二视场偏角的正切值，从而达到了针对电子白板上的目标，能够根据该第一映射关系及该第一映射系数，或者根据该第二映射关系、该第一视场偏角的正切值、第二视场偏角的正切值以及该摄像头的其他参数等，计算出该目标的白板坐标的目的，解决了由于现有技术不能够根据电子白板上摄像头的视场偏角的改变，自适应获取改变后的视场偏角，导致摄像头的安装及技术支持成本较高，白板坐标获取不准确的问题，使得摄像头的安装及技术支持成本得到降低，白板坐标的获取准确度也得到提高。
图I是本发明实施例提供的基于红外摄像的电子白板的结构图；图2是本发明实施例提供的电子白板的坐标映射方法的应用环境示意图；图3是本发明第一实施例提供的电子白板的白板坐标获取方法的实现流程图；图4是本发明第二实施例提供的电子白板的白板坐标获取装置的结构图；图5是本发明第二实施例提供的电子白板的白板坐标获取装置中夹角正切值获取单元的具体结构图。
具体实施例方式为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
本发明实施例通过以每一个校准点的白板坐标为中间变量,联立每一个校准点的显示坐标与对应的白板坐标的第一映射关系与该每一个校准点的像素坐标与对应的白板坐标的第二映射关系，获取第一映射系数、第一视场偏角的正切值以及第二视场偏角的正切值，从而根据该第一映射关系及该第一映射系数，或者根据该第二映射关系、该第一视场偏角及第二视场偏角的正切值，获取每一个校准点或者目标的白板坐标，使得摄像头的安装及技术支持成本得到降低，白板坐标获取的准确度得到提高。以下结合具体实施例对本发明的具体实现进行详细描述本发明实施例使用的基于红外摄像的电子白板的结构如图I所示，但不限于该结构，它主要由以下部分构成触摸白板10，贴在边框11、12、13上的反射膜，安装于边框14上方左右两端的摄像头分别为第一摄像头DC1、第二摄像头DC2，与每个摄像头对应的红外LED灯与MCU (图中未画出)，且两个摄像头的视场角Z FAD、Z GBE大于90°，并覆盖整个白板平面，且Z FAD与Z GBE大小相等，为已知量，在本发明实施例中，均用e表示两个摄像头的视场角；用L表示第一摄像头DCl与第二摄像头DC2之间的距离，该L值为在电子白 板生产时已确定；该第一摄像头所拍摄图像的像素宽度与该第二摄像头所拍摄图像的像素宽度相同，为已知量，均用w表示，例如当该第一摄像头所拍摄图像的分辨率为256*256时，则w值为256 ;第一摄像头的第一视场边界为连线AF，第二摄像头的第一视场边界为连线GB ;用S1表不第一视场偏角Z FAB,用5 2表不第二视场偏角Z GBA ;用:表不第一夹角Z FA0，用小2表示第二夹角Z GB0，0为物体16点击到的电子白板上的一个校准点。需要说明的是，除了上述设置该第一摄像头的视场角、所拍摄图像的像素宽度分别与第二摄像头的视场角、所拍摄图像的像素宽度相同外，在实际应用过程中，该第一摄像头的视场角与该第二摄像头的视场角也可以不相同，该第一摄像头所拍摄图像的像素宽度与该第二摄像头所拍摄图像的像素宽度也可以不相同，在此不用于限制本发明。在外接计算机24的显示屏上预设各校准点，该各校准点在计算机显示屏中的坐标是已知的，即显示坐标，也称为校准点的显示坐标，其中，该显示坐标的横坐标可以以该校准点到在显示屏左边界的像素宽度来表示，该显示坐标的纵坐标可以以该校准点到在显示屏上边界的像素高度来表示，将计算机显示屏上的校准点通过投影仪21投影到电子白板上22，如图2所示为本发明实施例提供的电子白板的坐标映射方法的应用环境示意图，电子白板中以加号“ + ”标识的为投影到电子白板上的校准点，如15，用物体16点击投影到电子白板上的某一校准点0，当物体16接触白板平面时，摄像头221、222，也即第一摄像头DCl与第二摄像头DC2捕获目标物体16的图像，经过MCU进行图像处理和相关运算得到此时目标物体在白板平面上的物理坐标，即白板坐标，也称为校准点的白板坐标，其中，该校准点的白板坐标的横坐标可以以该校准点到Y轴方向的距离来表示，该校准点的白板坐标的纵坐标可以以该校准点到X轴方向的距离来表示，需要说明的是，图I中设置该第一摄像头DCl的位置为原点(0，0)，定义水平方向向右的方向为X轴方向，垂直向下的方向为Y轴方向，但本发明实施例所使用的电子白板的坐标系可以为但不限于如图I所示X-Y坐标系。实施例一:图3示出了本发明第一实施例提供的电子白板的白板坐标获取方法的实现流程，该电子白板上安装有第一摄像头与第二摄像头，详述如下在步骤S301中，基于透视投影变换，根据电子白板上预设个数的校准点的显示坐标，建立每一个校准点的显示坐标与对应的白板坐标的第一映射关系。其中，该预设个数的校准点的个数至少为5,该每一个校准点的显示坐标为已知，利用投影仪投射显示屏上若干已知显示坐标的校准点至电子白板上，获取投影到电子白板上的校准点，基于透视投影变该换，可以利用下述公式求出投影到电子白板上的校准点的白板坐标，该第一映射关系如下公式所示
权利要求
1.一种电子白板的白板坐标获取方法，其特征在于，所述电子白板上安装有第一摄像头与第二摄像头，所述方法包括下述步骤 基于透视投影变换，根据电子白板上预设个数的校准点的显示坐标，建立每一个校准点的显不坐标与对应的白板坐标的第一映射关系； 获取所述每一个校准点的像素坐标，并根据摄像头参数，获取所述每一个校准点和所述第一摄像头的连线与所述第一摄像头的第一视场边界的第一夹角的正切值，以及所述每一个校准点和所述第二摄像头的连线与所述第二摄像头的第一视场边界的第二夹角的正切值； 根据所述第一夹角及所述第二夹角的正切值，建立所述每一个校准点的像素坐标与对应的白板坐标的第~■映射关系； 根据所述第一映射关系与所述第二映射关系，获取第一映射系数、所述摄像头参数中第一视场偏角的正切值以及第二视场偏角的正切值； 根据所述第一映射关系及所述第一映射系数，或者根据所述第二映射关系、所述第一视场偏角及所述第二视场偏角的正切值，获取所述每一个校准点的白板坐标。
2.如权利要求I所述的方法，其特征在于，所述预设个数的校准点的个数至少为5。
3.如权利要求I所述的方法，其特征在于，所述第一映射关系如下公式所示
4.如权利要求I所述的方法，其特征在于，所述每一个校准点的像素坐标具体为 以所述每一个校准点在所述第一摄像头所拍摄图像中的位置离所述所拍摄图像左边界的像素宽度来表示所述每一个校准点的像素坐标的横坐标，以所述每一个校准点在所述第二摄像头所拍摄图像中的位置离所述所拍摄图像左边界的像素宽度来表示所述每一个校准点的像素坐标的纵坐标。
5.如权利要求I所述的方法，其特征在于，所述摄像头参数包括所述第一摄像头的视场角、第一视场偏角、所拍摄的图像的像素宽度，所述第二摄像头的视场角、第二视场偏角、所拍摄的图像的像素宽度，以及所述第一摄像头与所述第二摄像头之间的距离。
6.如权利要求5所述的方法，其特征在于，所述根据摄像头参数，获取所述每一个校准点和所述第一摄像头的连线与所述第一摄像头的第一视场边界的第一夹角的正切值，以及所述每一个校准点和所述第二摄像头的连线与所述第二摄像头的第一视场边界的第二夹角的正切值的步骤具体为 将摄像头参数中所述第一摄像头的视场角ε i、所述第一摄像头所拍摄图像的像素宽度W1以及所述每一个校准点的像素坐标的横坐标X1代入下述公式，以获取所述第一夹角Φ1的正切值ΤΦι
7.如权利要求6所述的方法，其特征在于，所述第二映射关系如下公式所示 χ __Σ{Τψ2 + ΤφλΤφ Τδχ - TS2 -TijtlTS1TS2)_ ~ (Τφ, + Τφχ 'Φ'ΤΦι - W, +(Τφ； 'ψ2-\)Τδ, _(Τφ' + T￠,)16JS2， γ _ λΤφΤφ, - Τφ,Τδ7 - φ2Τδ\ -Γ Τδ, TS1) —{ΤφΛ + Τφ2) + {ΤφχΤφ2 - \)Τδλ + {Τφ{Γφ2 - \)Τδ2 - (Τφχ + Τφ2)ΤδλΤδ2， 其中，(X，Y)为校准点的白板坐标，L为所述第一摄像头与所述第二摄像头之间的距离，T Φ !为所述第一夹角Φ I的正切值，T Φ 2为所述第二夹角Φ 2的正切值，T δ I为所述第一视场偏角δ i的正切值，T δ 2为所述第二视场偏角δ 2的正切值。
8.一种电子白板的白板坐标获取装置，其特征在于，所述电子白板上安装有第一摄像头与第二摄像头，所述装置包括 第一映射关系建立单元，用于基于透视投影变换，根据电子白板上预设个数的校准点的显示坐标，建立每一个校准点的显示坐标与对应的白板坐标的第一映射关系； 夹角正切值获取单元，用于获取所述每一个校准点的像素坐标，并根据摄像头参数，获取所述每一个校准点和所述第一摄像头的连线与所述第一摄像头的第一视场边界的第一夹角的正切值，以及所述每一个校准点和所述第二摄像头的连线与所述第二摄像头的第一视场边界的第二夹角的正切值； 第二映射关系建立单元，用于根据所述第一夹角及所述第二夹角的正切值，建立所述每一个校准点的像素坐标与对应的白板坐标的第二映射关系； 视场偏角获取单元，用于根据所述第一映射关系与所述第二映射关系，获取第一映射系数、所述摄像头参数中第一视场偏角的正切值以及第
9.如权利要求8所述的装置，其特征在于，所述预设个数的校准点的个数至少为5。
10.一种电子白板，其特征在于，所述电子白板包括权利要求8至9任一项所述的电子白板的白板坐标获取装置。
全文摘要
本发明适用于电子白板技术领域，提供了一种电子白板的白板坐标获取方法、装置及电子白板，所述方法包括基于透视投影变换，建立每一个校准点的显示坐标与对应白板坐标的第一映射关系；根据摄像头参数与每一个校准点的像素坐标，获取第一夹角及第二夹角的正切值；根据该第一夹角及第二夹角的正切值，建立每一个校准点的像素坐标与对应白板坐标的第二映射关系；根据该第一映射关系与第二映射关系，获取第一视场偏角的正切值及第二视场偏角的正切值；根据该第二映射关系、该第一视场偏角及该第二视场偏角的正切值，获取该每一个校准点的白板坐标。本发明通过自适应获取改变后的摄像头的视场偏角，能够根据该视场偏角准确地获取目标的白板坐标。
文档编号G06F3/042GK102789340SQ20121021467
公开日2012年11月21日 申请日期2012年6月27日 优先权日2012年6月27日
发明者李辉, 王忆文, 王晓婷, 诸健 申请人:深圳市巨龙科教高技术股份有限公司