专利名称：一种改进的红外交互触点识别方法
技术领域：
本发明涉及ー种触点识别方法，特别涉及一种适用于红外多点触摸交互系统的触点识别方法。
背景技术：
多点触摸交互系统作为ー种新型的人机交互系统，能在没有传统输入设备的情况下由电脑使用者透过数只手指达至图像应用控制。这种崭新的交互方式建立了人与机器自然的交互界面，实现了多点、多用户在同一时间直接与环境进行互动，增强了用户体验。为使用户获得良好的交互体验，需要准确、迅速得进行触点跟踪和识别，因此触点识别技术是交互系统实现的关键。目前基于计算机视觉的触点识别技术主要有:激光平面技术(LLP)、受抑全内反射(FTIR)技术和背部红外照明(DI)技木。LLP有搭设简单、设备便宜、不需要封闭装置等优点，但没有真正的压感，并且很容易出现触点阻拦的情況。FTIR由于其结构特点限制，只适合于单张桌面上只有手指或者笔输入的情況，需要兼容层并且无法识别物体的标示。DI以环境搭设简单、可识别触点的种类多、多屏拼接的扩展性好等特性而受到众多研究者的欢迎，目前DI技术已然成为多点触摸开发者的首选。由于外界环境光和噪声的影响，基于DI技术的采集图像会有光斑，且红外光照难以均匀，即使采取多摄像头拼接也难以在显示屏边缘获得好的识别效果。在这种特定环境下，现有的触点识别解决方案无法满足识别的准确度要求，需要采用新方法解决此问题。
发明内容
本发明的目的就 在于解决现有DI技术的缺陷，设计、研究一种基于背部红外照明技术识别触点的改进方法。利用随机采样一致性对摄像头坐标进行定位，可以大大的减小误差，并采用动态參数实现屏幕边界触点检测，可以成功地识别屏幕边角的触点，能提高处理速度。本发明的技术方案是:一种改进的红外(背部红外照明)交互触点识别方法，其特征在于包括以下步骤:(I)基于随机采样一致性对摄像头坐标定位；(1-1)设S为定位过程中所有的投影仪与摄像头像素点形成的两平面对应关系的集合，其中包含了可能存在误差的点对；射影变换公式x/ = Hxi (式I)其中Xi和Xi'是一系列给定的两平面之间ニ维点的坐标序列，H为射影变换矩阵；(1-2)从集合S中随机采样5组点对应关系，根据(式I)计算出这5组点对应关系{X,' <-> X,}相应的射影矩阵H。，初始化H。对应的一致集Cetl = 0 ;(1-3)计算S中所有的点对应关系{X; ^ズ,}并进行下述判断:
(1-3-1)计算 Hcxi;(1-3-2)如果 I I HcX1-Xノ I I < O，则 Cci+1 = Cci+1，其中 o 为容许误差；(1-4)如果Hc的一致集Cc超过预先设定的阈值T，则认为当前一致集中的点对应关系都满足理想点对应关系的要求；否则，重复上述步骤，直到一致集能够满足条件；(1-5)根据一致集中点对应的关系，利用直接线性变换求出最終射影矩阵H ；(2)采用动态參数法进行屏幕边界触点检测为每个像素点确定图像增强系数A(x, Y)和图像亮度阈值T(x, Y)，这需要建立图像亮度B(X,Y)与a(x,y)、t(x,y)的对应关系；采用基于參数矩阵的动态规划方法，可以得出b(x,y)与A(X,Y)、T(XjY) 满足下列关系:
权利要求
1.一种改进的红外交互触点识别方法，其特征在于包括以下步骤: (1)基于随机采样一致性对摄像头坐标定位； (1-1)设S为定位过程中所有的投影仪与摄像头像素点形成的两平面对应关系的集合，其中包含了可能存在误差的点对； 射影变换公式Xi' = Hxi (式I) 其中Xi和Xi'是一系列给定的两平面之间ニ维点的坐标序列，H为射影变换矩阵；(1-2)从集合S中随机采样5组点对应关系，根据(式1)计算出这5组点对应关系(Xi' xi}相应的射影矩阵Hc，初始化Hc对应的一致集Cco = 0 ; (1-3)计算S中所有的点对应关系(Xi' xi}并进行下述判断:(1-3-1)计算 HcXi;(1-3-2)如果 ││ HcX1-X'││< σ，则 Cci+1 = Cci+1，其中 σ为容许误差； (1-4)如果Hc的一致集Cc超过预先设定的阈值T，则认为当前一致集中的点对应关系都满足理想点对应关系的要求；否则，重复上述步骤，直到一致集能够满足条件； (1-5)根据一致集中点对应的关系，利用直接线性变换求出最終射影矩阵H ； (2)采用动态參数法进行屏幕边界触点检测 为每个像素点确定图像增强系数A(x,y)和图像亮度阈值T(x,Y)，这需要建立图像亮度B(x,y)与A(x,y)、T(x,y)的对应关系；采用基于參数矩阵的动态规划方法，可以得出B(x,y)与A(x,y)、T (Xj Y)满足下列关系:
2.根据权利要求1所述的改进的红外交互触点识别方法，其特征在于步骤(4)的具体算法如下: (4-1)输入分割好的像素点ニ值化图，用水平和垂直sobel梯度算子卷积，得出这两个方向的梯度图G ； (4-2)根据摄像头与投影仪上手指触点的平均距离设置最小和最大累积半径，min_r< n < max_r，初始化累积相关像素点方向映射图On和幅值映射图Mn ； (4-3)每个触点的径向对称结果Sn与映射图之间满足下列关系: Sn = Fn*An(式 4)
3.根据权利要求1或2所述的改进的红外交互触点识别方法，其特征在于根据指尖圆形直径，也即手指的宽度d的 大小，确定ー个自适应的探测圆半径R;用0表示手指与探測圆形重合形成的扇形的角度；正常手指的9分布在30度至60度之间，大于此范围，或是重合范围为0的候选点，即可排除。
全文摘要
一种改进的红外交互触点识别方法，包括以下步骤(1)基于随机采样一致性对摄像头坐标定位；从集合S中随机采样5组点对应关系，1计算出这5组点对应关系相应的射影矩阵HC，如果HC的一致集CC超过预先设定的阈值T，则认为当前一致集中的点对应关系都满足理想点对应关系的要求；否则，重复上述步骤，直到一致集能够满足条件；根据一致集中点对应的关系，利用直接线性变换求出最终射影矩阵H；(2)采用动态参数法进行屏幕边界触点检测。
文档编号G06F3/042GK103092439SQ201310055338
公开日2013年5月8日 申请日期2013年2月21日 优先权日2013年2月21日
发明者王吉林, 夏菽兰, 陈荣, 纪正飚, 卞金洪, 周锋, 孙干超, 王如刚 申请人:盐城工学院