专利名称：一种电子白板设备自动像素映射方法
技术领域：
本发明涉及电子白板设备，尤其涉及电子白板设备的自动像素映射方法。
背景技术：
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如图1、图2所示，电子白板设备3是配合投影仪2、投影幕4、红外指示笔、PC机I使用的一种无纸化办公设备。安装时，电子白板设备3配合投影仪2相对投影幕4安装，投影仪2会在投影幕4上形成投影平面P2，电子白板设备3会在投影幕4上形成摄像平面P3，并且摄像平面P3完全覆罩投影平面P2 ;使用时，PC机I通过投影仪2将需要显示的画面信息(为了便于描述，以下称PC机内I需要显示的画面信息为显示屏平面Pl)投影在投影幕4上形成投影平面P2，电子白板设备3对投影幕4进行摄像形成摄像平面P3，手动按动红外指示笔同时在投影平面P2和摄像平面P3上产生光斑，电子白板设备3对光斑信息进行采集，并根据投影平面P2和摄像平面P3之间的映射关系，计算光斑在显示屏平面Pl上的位置信息，实现鼠标的操作。在这过程中，PC机I和投影仪2之间、PC机I和电子白板设备3之间为直接通信，因此显示屏平面Pl和投影平面P2之间坐标的映射关系、显示屏平面Pl和摄像平面P3之间坐标的映射关系已知。可以设定光斑在投影平面P2上的坐标为(X，y)，其在显示屏平面Pl上的映射为f(x，y);光斑在摄像平面P3上的坐标为(a，b)，其在显示屏平面Pl上的映射为h(a，b);由前述分析可知，光斑在投影平面P2上的坐标(x，y)和光斑在摄像平面P3上的坐标为(a，b)均为已知量，f(x，y)和h(a，b)均为已知函数,并且针对一个已知光斑f (x, y)和 h(a，b)的计算值相等,记为(m，n),即(m, n) =f (x, y) =h (a, b) 理论上获知光斑在投影平面P2上的坐标(X，y)，就可以根据函数f (X，y)计算得到其在显示屏平面上的映射，但是投影仪2无法反馈坐标(x，y);而电子白板设备3能够反馈坐标(&汕)，根据函数1!(&，13)能够计算得到其在显示屏平面Pl上的映射；这样计算获取到(x，y)和(a，b)之间的映射关系(即投影平面P2和摄像平面P3之间的映射关系)就能够间接得到f(x，y)，建立起投影平面P2上的光斑和显示屏平面Pl之间的联系。而投影平面P2和摄像平面P3之间的映射关系会因为整个装置的安装方式、安装位置等因素而产生变化，为了保证整个装置的使用效果，在初次使用前都必须进行投影-摄像映射校正。传统的投影-摄像映射校正方法为手动像素映射法，首先通过PC机I在投影平面P2上显示如图3所示的若干定位光斑8，然后手动按动红外指示笔找正光斑，电子白板设备3对定位光斑8和找正光斑进行采集，通过处理器计算获得投影平面P2和摄像平面P3之间
的--映射关系，获得映射函数(a, b)=g(x, y)。这种手动像素映射法依赖人工操作，费时费
力，针对这一问题现在采用自动像素映射法，首先通过PC机I在投影平面P2上显示若干定位光斑8，然后电子白板设备3主动找正定位光斑8，通过处理器计算获得投影平面P2和摄像平面P3之间的一一映射关系，获得映射函数(a，b)=g(x, y)。但是自动像素映射法容易受干扰光源干扰，出现找正错误，原因是在整个装置使用时，出现在摄像平面上的非红外指示笔光源(即干扰光，包括阳光或灯光)可能会被电子白板设备3采集到，导致出现没有红外指示笔操作时产生误操作或干扰，而这些干扰光的可见光部分较强，为了避免干扰光，在电子白板设备3的光路上设置了滤镜，滤除可见光，以避免电子白板设备3采集到干扰光。由于红外指示笔发出的光为非可见光，受滤镜影响较小，依然能够被电子白板设备3准确采集到，手动按动红外指示笔找正光斑一般不会出现采集错误的情况。而采用电子白板设备3主动找正定位光斑8时，由于定位光斑8本身为可见光，透过滤镜对定位光斑8进行采集会出现感光不足，造成采集失误，使投影-摄像映射校正无法进行。针对电子白板设备3主动找正定位光斑8时，出现定位光斑8感光不足的问题，现在一般采用双波段滤镜替换原先设置在电子白板设备3的光路上设置的滤镜，双波段滤镜能够保留一部分可见光，保证自动像素映射时定位光斑8的感光；但是双波段滤镜使得可见光的通光增强，正常使用时会让红外指示笔以外的可见光被电子白板设备3采集到，再次导致出现没有红外指示笔操作时产生误操作或干扰，为此又必须增设电路、增加运算时间来排除干扰光。另外如图4所示，在自动像素映射时，摄像平面P3上除了出现定位光斑8外，还有可能出现干扰光斑5，电子白板设备3对整个的摄像平面P3的图像进行采集，将定位光斑8和干扰光斑5的信息同时采集到处理器中进行计算，必然会出现计算错误，使得投影平面P2和摄像平面P3之间的一一映射关系出错。再则，在自动像素映射时，电子白板设备3对整个的摄像平面P3的图像进行采集并进行运算，对存储器的容量要求较大，提高了整个装置的成本和体积。同时，由于使用环境的不同，电子白板设备3配合投影仪2相对投影幕4安装的位置也有所不同，以一般的安装习惯来说，电子白板设备3的安装方式有两种，一种是正装，另一种是反装若电子白板设备3以正装方式安装，投影平面P2和摄像平面P3所显示的画面视角一致，可能会因为安装的偏差存在略微的偏差；若电子白板设备3以反装方式安装，投影平面P2和摄像平面P3所显示的画面视角存在180°的翻转，可能会因为安装的偏差存在略微的偏差。为了能够准确获得投影平面P2和摄像平面P3之间的一一映射关系，需要人工选择出电子白板设备3的安装方式，否则将难以按预期目标确知出投影平面P2和摄像平面P3之间的一一映射关系，而目前没有一种能够自动识别电子白板设备3安装方式的方法。
发明内容
发明目的为了克服现有技术中存在的不足，本发明提供一种电子白板设备自动像素映射方法，减少对存储器的需求、提高对定位光斑的采集质量，同时能够自动计算出显示屏平面、投影平面和摄像平面所显示画面的位置关系。技术方案为实现上述目的，本发明采用的技术方案为一种电子白板设备自动像素映射方法，在对摄像平面上的定位光斑信息进行采集时，连续两次对该摄像平面上的图像信息进行采集其中一次采集存在定位光斑的投影，记该次采集的图像为B;另一次采集无定位光斑的投影(即通常说的黑屏)，记该另一次采集的图像为A ;然后通过C=B-A获得定位光斑信息。上述方法要求连续两次对该摄像平面上的图像信息进行采集的时间间隔尽可能短，以保证对干扰光斑的采集相同，若采集到的B图像上存在干扰光斑，这样在A图像上也存在干扰光斑，相减就只留下定位光斑的图像、去除了干扰光斑的图像。由于在投影平面上投影出定位光斑时，可能会有其他的干扰光斑存在，比如灯光或是阳光等，这样在对摄像平面进行定位采集时，就有可能同时采集到定位光斑和干扰光斑的图像，由于处理器无法区分出定位光斑和干扰光斑，因此会对所有采集到的图像进行计算，使得计算结果出现误差甚至错误，使得投影-摄像映射校正失败；通过上述方法能够避免将干扰光斑带入计算，提高计算精度。优选的定位光斑为白光光斑，所述光斑信息为光斑的灰度/亮度值；这是由于白光光斑的光强度最高，因此最容易被采集到；对定位光斑的形状一般来说没有限制，可以是圆形或是方形的。由于现有技术中在采集摄像平面图像的光路上设置了滤镜，滤除可见光，保证后期使用时仅采集到红外指示笔发出的光；但是在投影-摄像映射校正过程中，定位光斑本身为可见光，为避免定位光斑被滤镜消减了感光强度，在对摄像平面进行图像采集前，首先移除设置在采集摄像平面图像的光路上的滤镜；在投影-摄像映射校正完成后，复位滤镜，保证后期使用。由于使用环境的不同，投影设备和摄像设备的安装位置会有所不同，即摄像设备的正装或反装，为了能够准确获得投影平面和摄像平面之间的映射关系，可以通过如下步骤检测投影设备和摄像设备相对安装位置(a)在投影平面上投影出一个定位光斑；(b)获得该定位光斑在摄像平面上的坐标；(C)根据定位光斑在投影平面和摄像平面上的坐标，获取投影设备和摄像设备相对安装位置。上述步骤中，为了简化计算过程，最好让定位光斑位于投影平面对称线以外位置，最优选位于投影平面的四个角部。比如我们在投影平面的第一象限投影出一个定位光斑，若该定位光斑在摄像平面上的坐标位于第三象限，我们就可以获知投影设备和摄像设备反向安装了 ；若该校定位斑在摄像平面上的坐标位于第一象限，我们就可以获知投影设备和摄像设备正向安装了。有益效果本发明提供的电子白板设备自动像素映射方法，采用图像相减的方法对定位光斑的信息进行采集，能够避免将干扰光斑带入计算；同时通过滤镜的设置能够提高对定位光斑的采集质量，提高投影-摄像映射的准确度。
图1为本方法所应用的系统结构示意图；图2为投影幕、投影平面和摄像平面之间的位置关系图；图3为不存在干扰光斑时定位光斑投影在投影平面和摄像平面上的示意图，同时也为按本发明方法计算获得的C的示意图；图4为存在干扰光斑时定位光斑投影在投影平面和摄像平面上的示意图，同时也为按本发明方法采集到的图像为B的示意图；图5为实施例中将摄像平面分为m个单元的示意图6为按本发明方法采集到的图像为A的示意图。
具体实施例方式下面结合附图对本发明作更进一步的说明。电子白板设备自动像素映射方法，包括如下步骤(I)如图5所示以单位长度为n=3像素的矩形网格将摄像平面P3划分为m个单元
6,每个单元6包括nXn=3X3=9个像素点7,设定循环数k=l ；(2)在投影平面P2和摄像平面P3上投射出若干定位光斑8 ；(3)定位采集摄像平面P3在所有m个单元第j=k个像素点上的图像，采集定位光 斑在该m个像素点上的灰度/亮度值，对灰度/亮度值达设定值的像素点上的定位光斑图像计算重心值Gu，存储该重心值；(4) k=k+l,判断k ( nXn是否成立,若判断成立,则返还步骤(3)；(5)若步骤(4)判断不成立，对对应同一个定位光斑的所有计算获得的重心值取几何平均，获得该定位光斑在摄像平面Ρ3上的定位坐标；(6)根据定位光斑分别在投影平面Ρ2和摄像平面Ρ3上的坐标，建立投影平面Ρ2和摄像平面Ρ3之间的映射关系。上述过程中，投影平面Ρ2是投影仪2在投影幕4上形成的平面，摄像平面Ρ3是电子白板设备3对投影面进行摄像所摄取的平面；图5为我们第一次采集时的示意图，其中黑色像素点7是我们采集的区域，图中定位光斑8和黑色像素点7重合的部位为采集到的光斑图像，进行9次图像采集后我们就采集到定位光斑8的所有图像信息了。本例采用7 X 7个白光圆形定位光斑8进行投影-摄像映射校正，为避免干扰光斑5的干扰，在步骤(3)中，定位采集摄像平面Ρ3在所有m个单元6第j=k个像素点7上的图像，采集定位光斑8在该m个像素点上的灰度/亮度值的方法，具体为首先连续两次对摄像平面P3在所有m个单元6第j=k个像素点7上的图像进行定位采集，其中一次定位采集时存在定位光斑8的投影，采集到的图像如图4所示，记该次采集的图像为B，另一次定位采集时无定位光斑8的投影，采集到的图像如图6所示，记该次采集的图像为A ;然后通过C=B-A获得定位光斑8在该m个像素点上的覆盖图像，计算结果如图3所示，获得覆盖率。为避免定位光斑8被滤镜消减了感光强度，在对摄像平面P3进行图像采集前，首先移除设置在采集摄像平面P3图像的光路上的滤镜；在投影-摄像映射校正完成后，复位滤镜，保证后期使用。 本案通过如下步骤检测投影设备和摄像设备相对安装位置(a)在投影平面P2上投影出一个定位光斑8 ；(b)获得该定位光斑8在摄像平面P3上的定位坐标；(C)根据定位光斑8在投影平面P2和摄像平面P3上的坐标，获取投影设备和摄像设备相对安装位置。以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
权利要求
1.电子白板设备自动像素映射方法，其特征在于在对摄像平面上的定位光斑信息进行采集时，连续两次对该摄像平面上的图像信息进行采集其中一次采集时存在定位光斑的投影，记该次采集的图像为B ;另一次采集时无定位光斑的投影，记该另一次采集的图像为A ;然后通过C=B-A获得定位光斑信息。
2.根据权利要求1所述的电子白板设备自动像素映射方法，其特征在于所述定位光斑为白光光斑。
3.根据权利要求1所述的电子白板设备自动像素映射方法，其特征在于所述光斑信息为光斑的灰度/亮度值。
4.根据权利要求1所述的电子白板设备自动像素映射方法，其特征在于在对摄像平面上的定位光斑信息进行采集前，首先移除设置在采集摄像平面上的图像信息的光路上的滤镜。
5.根据权利要求1所述的电子白板设备自动像素映射方法，其特征在于还包括检测投影设备和摄像设备相对安装位置的步骤，该步骤具体包括如下步骤 Ca)在投影平面上投影出一个定位光斑； (b)获得该定位光斑在摄像平面上的坐标； (c)根据定位光斑在投影平面和摄像平面上的坐标，获取投影设备和摄像设备相对安装位置。
6.根据权利要求5所述的电子白板设备自动像素映射方法，其特征在于所述定位光斑位于投影平面对称线以外位置。
全文摘要
本发明公开了一种电子白板设备自动像素映射方法，在对摄像平面上的定位光斑信息进行采集时，连续两次对该摄像平面上的图像信息进行采集其中一次采集时存在定位光斑的投影，记该次采集的图像为B；另一次采集时无定位光斑的投影，记该另一次采集的图像为A；然后通过C=B-A获得定位光斑信息。本发明提供的电子白板设备自动像素映射方法，采用图像相减的方法对定位光斑的信息进行采集，能够避免将干扰光斑带入计算；同时通过滤镜的设置能够提高对定位光斑的采集质量，提高投影-摄像映射的准确度。
文档编号G06F3/042GK102999230SQ20121043524
公开日2013年3月27日 申请日期2012年11月5日 优先权日2012年11月5日
发明者戚海峰 申请人:南京芒冠光电科技股份有限公司