專利名稱：互動(dòng)投影系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種采用投影儀、屏幕、信息終端和激光指示筆組成的投影系統(tǒng)，確切地說，涉及一種通過激光指示筆控制投影圖像的互動(dòng)投影系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
與本發(fā)明相關(guān)的現(xiàn)有技術(shù)，請(qǐng)參閱于2001年3月28日公開的中國(guó)專利第00128801.6號(hào)所示。該專利揭示了一種交互顯示系統(tǒng)，采用顯示計(jì)算機(jī)、計(jì)算機(jī)控制的圖像投影儀、激光指示器、以及投影屏幕，包括數(shù)字?jǐn)z像機(jī)以及圖像信息處理模塊。該顯示計(jì)算機(jī)產(chǎn)生投射到投影屏幕上作為顯示圖像的電子圖像。在操作過程中，講解員利用激光指示器來把預(yù)定的手勢(shì)空間圖案畫在顯示圖像上。數(shù)字?jǐn)z像機(jī)獲得這些顯示圖像，在圖像信息處理模塊中的處理部分從這些圖像分析和識(shí)別手勢(shì)空間圖案。所識(shí)別的手勢(shì)空間圖案被與一組預(yù)定圖案相比較，以找出匹配，并且選擇相關(guān)的顯示命令。該顯示命令可以在圖像信息處理模塊執(zhí)行或者被發(fā)送到顯示計(jì)算機(jī)，通過例如前進(jìn)到下一幅圖像、加亮文字段落、或者放大圖像這樣的某種動(dòng)作來改變顯示圖像。
然而，上述技術(shù)方案是通過激光指示器在顯示圖像上畫出預(yù)定的手勢(shì)空間來實(shí)現(xiàn)對(duì)圖像信息處理模塊或者顯示計(jì)算機(jī)的操控。在技術(shù)方案中雖然采用了圖像信息處理模塊中的處理部分來分析和識(shí)別手勢(shì)空間圖案，但是，由于所述手勢(shì)空間圖案是講解員用激光指示器徒手畫出的，與預(yù)定的圖案相比可能存在一定的誤差，從而影響了識(shí)別的精確度；同時(shí)，講解員在講解時(shí)需要記憶各種操作命令相對(duì)應(yīng)的手勢(shì)空間圖案，如果記錯(cuò)了手勢(shì)空間圖案就會(huì)導(dǎo)致誤操作，給使用者帶來了不便；此外，通過手勢(shì)空間圖案能執(zhí)行的操作是有限的，上述技術(shù)方案無法用激光指示器完成對(duì)計(jì)算機(jī)的全面操作控制，不能實(shí)現(xiàn)真正意義上的交互。

發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的在于克服上述缺陷，提供了一種互動(dòng)投影系統(tǒng)，通過激光指示筆的光標(biāo)指示點(diǎn)亮滅信號(hào)頻率的變化來執(zhí)行計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中鼠標(biāo)的多個(gè)鍵功能，實(shí)現(xiàn)投影屏幕上圖像與計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中圖像的交互。
本發(fā)明的另一個(gè)目的在于提供一種應(yīng)用于上述互動(dòng)投影系統(tǒng)的圖像處理方法。
本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的一種互動(dòng)投影系統(tǒng)，包括投影儀、屏幕、信息終端、激光指示筆和視頻捕獲設(shè)備，所述信息終端將圖像信號(hào)送至所述投影儀，所述投影儀將影像顯示在所述屏幕上，所述激光指示筆產(chǎn)生連續(xù)的激光束并匯聚成點(diǎn)投射在所述影像上，所述視頻捕獲設(shè)備用于捕獲投影在所述屏幕上的圖像信息，其特征在于所述激光指示筆還具有功能狀態(tài)，用于產(chǎn)生按照特定頻率亮滅的激光信號(hào)，所述互動(dòng)投影系統(tǒng)還包括圖像信息處理模塊，用于根據(jù)激光信號(hào)亮滅的頻率來識(shí)別所述激光指示筆功能狀態(tài)和產(chǎn)生執(zhí)行對(duì)應(yīng)操作的驅(qū)動(dòng)信號(hào)。
所述功能狀態(tài)包括第一功能狀態(tài)和第二功能狀態(tài)，在第一功能狀態(tài)下，激光指示筆能在圖像上產(chǎn)生一個(gè)頻率為f1的激光亮滅信號(hào)光標(biāo)指示點(diǎn)，在第二功能狀態(tài)下，激光指示筆能在圖像上產(chǎn)生一個(gè)頻率為f2的激光亮滅信號(hào)光標(biāo)指示點(diǎn)。所述視頻捕獲設(shè)備的采樣頻率f應(yīng)滿足f＞2f1和f＞2f2。
所述圖像信息處理模塊包括用于從視頻圖像信息中提取出屏幕上的投影圖像邊界框位置信息的投影影框識(shí)別裝置；用于從視頻圖像信息中提取出屏幕上的光標(biāo)指示點(diǎn)位置信息的光標(biāo)指示點(diǎn)位置識(shí)別裝置；用于計(jì)算光標(biāo)指示點(diǎn)坐標(biāo)位置對(duì)應(yīng)在信息終端所顯示的圖像坐標(biāo)位置的光標(biāo)指示點(diǎn)相對(duì)位置識(shí)別裝置；用于識(shí)別光標(biāo)指示點(diǎn)亮滅頻率并產(chǎn)生對(duì)應(yīng)操作驅(qū)動(dòng)信號(hào)的激光指示筆操作識(shí)別裝置。
所述投影影框識(shí)別裝置包括將視頻捕獲設(shè)備獲得的視頻圖像轉(zhuǎn)換成位圖文件的裝置；將位圖文件中的彩色圖像轉(zhuǎn)化為灰度圖像的裝置；將灰度圖像二值化處理的裝置；將二值化后的圖像濾波除去噪聲干擾的裝置；提取圖像中的矩形坐標(biāo)值的裝置。
所述提取圖像中的矩形坐標(biāo)值的裝置提取投影影框左上角的坐標(biāo)值和右下角的坐標(biāo)值。
所述光標(biāo)指示點(diǎn)位置識(shí)別裝置包括將投影影框識(shí)別部分得到的灰度圖像進(jìn)行二值化處理的裝置；判斷光標(biāo)指示點(diǎn)位置信息的裝置；提取光標(biāo)指示點(diǎn)的位置信息的裝置。
所述判斷光標(biāo)指示點(diǎn)位置信息的裝置將本次二值化圖像中所剩的亮點(diǎn)坐標(biāo)與前一幀圖像中的光標(biāo)指示點(diǎn)坐標(biāo)比較，取出其中與前一幀圖像光標(biāo)指示點(diǎn)坐標(biāo)最接近的坐標(biāo)作為本幀圖像中光標(biāo)指示點(diǎn)的坐標(biāo)值。
所述光標(biāo)指示點(diǎn)相對(duì)位置識(shí)別裝置包括將光標(biāo)指示點(diǎn)坐標(biāo)和投影影框坐標(biāo)重疊的裝置，用于得到光標(biāo)指示點(diǎn)相對(duì)位置；確定光標(biāo)指示點(diǎn)相對(duì)位置在信息終端中對(duì)應(yīng)光標(biāo)位置的裝置。
所述激光指示筆操作識(shí)別裝置包括識(shí)別采樣圖像序列中有無激光點(diǎn)存在的裝置；對(duì)生成的二進(jìn)制序列分別經(jīng)過中心頻率為f1的數(shù)字濾波器A和f2的數(shù)字濾波器B進(jìn)行數(shù)字濾波的裝置；識(shí)別出所述激光指示筆的兩個(gè)功能狀態(tài)相對(duì)應(yīng)的兩種功能控制脈沖序列的裝置；將兩種功能控制脈沖序列作為鼠標(biāo)輸入驅(qū)動(dòng)控制信號(hào)的裝置，用于控制鼠標(biāo)設(shè)備的操作。
一種圖像處理方法，應(yīng)用在上述互動(dòng)投影系統(tǒng)中，包括如下步驟(1)識(shí)別投影影框位置信息；(2)識(shí)別光標(biāo)指示點(diǎn)位置信息；(3)識(shí)別光標(biāo)指示點(diǎn)相對(duì)位置信息；(4)根據(jù)激光信號(hào)亮滅的頻率來識(shí)別所述激光指示筆功能狀態(tài)，產(chǎn)生執(zhí)行對(duì)應(yīng)操作的驅(qū)動(dòng)信號(hào)。
所述步驟(1)識(shí)別投影影框位置信息包括如下步驟將視頻捕獲設(shè)備獲得的視頻圖像轉(zhuǎn)換成位圖文件；將位圖文件中的彩色圖像轉(zhuǎn)化為灰度圖像；將灰度圖像二值化處理；將二值化后的圖像濾波除去噪聲干擾；提取圖像中的矩形坐標(biāo)值。
所述提取圖像中的矩形坐標(biāo)值的的步驟包括提取投影影框左上角的坐標(biāo)值；提取投影影框右下角的坐標(biāo)值。
所述步驟(2)識(shí)別光標(biāo)指示點(diǎn)位置信息包括如下步驟將投影影框識(shí)別部分得到的灰度圖像進(jìn)行二值化處理；判斷光標(biāo)指示點(diǎn)位置信息；提取光標(biāo)指示點(diǎn)的位置信息。
所述判斷光標(biāo)指示點(diǎn)位置信息的步驟包括如下步驟將本次二值化圖像中所剩的亮點(diǎn)坐標(biāo)與前一幀圖像中的光標(biāo)指示點(diǎn)坐標(biāo)比較；取出其中與前一幀圖像光標(biāo)指示點(diǎn)坐標(biāo)最接近的坐標(biāo)作為本幀圖像中光標(biāo)指示點(diǎn)的坐標(biāo)值。
所述步驟(3)識(shí)別光標(biāo)指示點(diǎn)相對(duì)位置信息包括如下步驟將光標(biāo)指示點(diǎn)坐標(biāo)和投影影框坐標(biāo)重疊，用于得到光標(biāo)指示點(diǎn)相對(duì)位置；確定光標(biāo)指示點(diǎn)相對(duì)位置在信息終端中對(duì)應(yīng)光標(biāo)位置。
所述步驟(4)識(shí)別激光指示筆操控指令包括如下步驟識(shí)別采樣圖像序列中有無激光點(diǎn)存在；對(duì)生成的二進(jìn)制序列分別經(jīng)過中心頻率為f1的數(shù)字濾波器A和f2的數(shù)字濾波器B進(jìn)行數(shù)字濾波；識(shí)別出所述激光指示筆的兩個(gè)功能狀態(tài)相對(duì)應(yīng)的兩種功能控制脈沖序列；將兩種功能控制脈沖序列作為鼠標(biāo)輸入驅(qū)動(dòng)控制信號(hào)，用于控制鼠標(biāo)設(shè)備的操作。
相較于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明一種互動(dòng)投影系統(tǒng)通過操控激光指示筆來模擬計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中鼠標(biāo)的多個(gè)鍵功能，實(shí)現(xiàn)投影屏幕上圖像與計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中圖像的交互。在互動(dòng)投影系統(tǒng)中，將激光指示筆的光標(biāo)指示點(diǎn)亮滅信號(hào)頻率的變化作為識(shí)別信號(hào)，避免了原有技術(shù)中講解員手工畫圖可能造成的圖案誤差，提高了系統(tǒng)識(shí)別的精度；同時(shí)，講解員可以省去繁瑣的記憶工作，不必再記住各種操作命令相對(duì)應(yīng)的手勢(shì)空間圖案，只需記憶激光指示筆的兩個(gè)功能狀態(tài)即可，從而簡(jiǎn)化了講解員的操作，提高了講解員操作的準(zhǔn)確性；此外，由于激光指示筆的兩種功能狀態(tài)分別對(duì)應(yīng)于計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中的鼠標(biāo)左鍵和右鍵，因此本技術(shù)方案能實(shí)現(xiàn)對(duì)計(jì)算機(jī)的所有操作控制，使系統(tǒng)做到真正的交互。

圖1為根據(jù)本發(fā)明的一種互動(dòng)投影系統(tǒng)的示意圖。
圖2為根據(jù)本發(fā)明的一種互動(dòng)投影系統(tǒng)圖像信息處理模塊的電路方框圖。
圖3為根據(jù)本發(fā)明的激光指示筆的電路方框圖。
圖4為根據(jù)本發(fā)明的投影影框識(shí)別裝置識(shí)別邊界框位置信息的流程圖。
圖5為根據(jù)本發(fā)明的光標(biāo)指示點(diǎn)位置識(shí)別裝置識(shí)別光標(biāo)指示點(diǎn)位置信息的流程圖。
圖6為根據(jù)本發(fā)明的激光指示筆操作識(shí)別裝置的電路方框圖。
圖7為根據(jù)本發(fā)明的激光指示筆操作識(shí)別裝置識(shí)別操控指令的流程圖。
具體實(shí)施方式請(qǐng)參閱圖1所示，本發(fā)明一種互動(dòng)投影系統(tǒng)10包括投影儀14、屏幕12、信息終端13、視頻捕獲設(shè)備15和激光指示筆11。其中，信息終端13與投影儀14相連，信息終端13中產(chǎn)生的圖像通過投影儀14投射在屏幕12上，在屏幕12上呈現(xiàn)一矩形投影圖像122，投影圖像122的四周是投影影框121。所述信息終端13可以是電子計(jì)算機(jī)、筆記本計(jì)算機(jī)、筆觸式移動(dòng)電話等諸多可輸出圖像信息的裝置。講解員在使用互動(dòng)投影系統(tǒng)10時(shí)，可以通過操作激光指示筆11把激光束投射到投影圖像122上，激光束在投影圖像122上匯聚成一個(gè)光點(diǎn)，作為光標(biāo)指示點(diǎn)。激光指示筆11不僅可以連續(xù)地發(fā)射激光束，并且還包括兩個(gè)功能狀態(tài)，在第一功能狀態(tài)下，激光指示筆11能在投影圖像122上產(chǎn)生一個(gè)頻率為f1的激光亮滅信號(hào)，作為第一功能狀態(tài)光標(biāo)指示點(diǎn)；在第二功能狀態(tài)下，激光指示筆11能在投影圖像122上產(chǎn)生一個(gè)頻率為f2的激光亮滅信號(hào)，作為第二功能狀態(tài)光標(biāo)指示點(diǎn)。視頻捕獲設(shè)備15指向屏幕12，用于連續(xù)地采集投影在屏幕12上的圖像信息。這些圖像信息包括投影圖像122和激光指示筆11在投影圖像122上的光標(biāo)指示點(diǎn)圖像。在本發(fā)明實(shí)施例中，視頻捕獲設(shè)備15是攝像機(jī)，但是也可采用能拍攝動(dòng)態(tài)圖像的攝像頭、數(shù)碼照相機(jī)等電子設(shè)備。視頻捕獲設(shè)備15可以和圖像信息處理模塊相連，也可以直接與信息終端13相連。在本發(fā)明實(shí)施例中，視頻捕獲設(shè)備15將采集的視頻圖像傳送至信息終端13。為了確保圖像識(shí)別的準(zhǔn)確性，在本系統(tǒng)中采用的攝像機(jī)采樣頻率f至少應(yīng)滿足f＞2f1和f＞2f2。例如，如果激光指示筆11的激光亮滅信號(hào)頻率f1為10幀/秒，f2為20幀/秒，則攝像機(jī)采樣頻率f可取60幀/秒。
請(qǐng)參閱圖2所示，視頻捕獲設(shè)備15將屏幕12上的圖像信息傳送至信息終端13后，被采集的視頻圖像依次經(jīng)過圖像信息處理模塊，最后識(shí)別出相應(yīng)的指令來操控信息終端13，操控結(jié)果又通過投影儀14投射在屏幕12上，實(shí)現(xiàn)屏幕12上的顯示信息和信息終端13的交互。所述圖像信息處理模塊包括投影影框識(shí)別裝置21、光標(biāo)指示點(diǎn)位置識(shí)別裝置22、光標(biāo)指示點(diǎn)相對(duì)位置識(shí)別裝置23和激光指示筆操作識(shí)別裝置24。投影影框識(shí)別裝置21用于從視頻圖像信息中提取出屏幕12上的投影圖像122的邊界框位置信息，光標(biāo)指示點(diǎn)位置識(shí)別裝置22用于從視頻圖像信息中提取出屏幕12上的光標(biāo)指示點(diǎn)的位置信息，光標(biāo)指示點(diǎn)相對(duì)位置識(shí)別裝置23用于根據(jù)投影影框識(shí)別裝置21和光標(biāo)指示點(diǎn)位置識(shí)別裝置22的識(shí)別信息，計(jì)算出光標(biāo)指示點(diǎn)坐標(biāo)位置對(duì)應(yīng)在信息終端13所顯示的圖像的坐標(biāo)位置，即光標(biāo)在信息終端所顯示的圖像中應(yīng)處的位置。激光指示筆操作識(shí)別裝置24用于從視頻圖像信息中提取出屏幕12上光標(biāo)指示點(diǎn)的亮滅信號(hào)變化，根據(jù)亮滅的頻率產(chǎn)生相應(yīng)的操作驅(qū)動(dòng)指令信號(hào)，實(shí)現(xiàn)對(duì)信息終端的操作。
請(qǐng)參閱圖3所示，激光指示筆11可發(fā)出連續(xù)的激光束，同時(shí)所述激光指示筆11還包括第一功能狀態(tài)鍵和第二功能狀態(tài)鍵，分別對(duì)應(yīng)第一功能狀態(tài)和第二功能狀態(tài)。所述兩個(gè)功能狀態(tài)鍵與頻率選擇器輸入端相連。頻率選擇器的輸入端還分別與頻率源1和頻率源2相連，頻率選擇器的輸出端與激光發(fā)射器相連。當(dāng)講解員按下第一功能狀態(tài)鍵后，頻率選擇器把頻率源1作為激光發(fā)射器的發(fā)射頻率，激光指示筆11發(fā)出一段頻率為f1的激光亮滅信號(hào)序列；當(dāng)講解員按下第二功能狀態(tài)鍵后，頻率選擇器把頻率源2作為激光發(fā)射器的發(fā)射頻率，激光指示筆11發(fā)出一段頻率為f2的激光亮滅信號(hào)序列。按鍵引起的亮滅信號(hào)序列保持一段時(shí)間，本例中保持0.5秒。
請(qǐng)參閱圖4所示，本發(fā)明的投影影框識(shí)別裝置21首先執(zhí)行步驟41，將攝像機(jī)15捕獲視頻圖像轉(zhuǎn)換為一系列的位圖文件；接著執(zhí)行步驟42，將位圖文件中的彩色圖像轉(zhuǎn)化為灰度圖像；接著執(zhí)行步驟43，將灰度圖像進(jìn)行二值化處理，把圖像中亮度小于一定閾值T0的像素值置為0，而大于該閾值的像素置于1；接著執(zhí)行步驟44，將二值化后的圖像經(jīng)過濾波除去噪聲干擾；最后執(zhí)行步驟45，提取圖像中的矩形坐標(biāo)值，即投影影框121的坐標(biāo)值。以圖像的左上角為坐標(biāo)原點(diǎn)，水平方向?yàn)閄軸，垂直方向?yàn)閅軸，在圖像中提取兩個(gè)坐標(biāo)點(diǎn)(X0，Y0)和(X1，Y1)，其中(X0，Y0)對(duì)應(yīng)于投影影框121左上角的坐標(biāo)值，(X1，Y1)對(duì)應(yīng)于投影影框121右下角的坐標(biāo)值。本發(fā)明實(shí)施例中采用如下算法f(X，Y)表示圖像象素點(diǎn)在坐標(biāo)上的坐標(biāo)值，取f(X0，Y0)＝1且X0＝Min(X)，Y0＝Min(Y)得到投影影框121左上角的坐標(biāo)值(X0，Y0)；取f(X1，Y1)＝1且X1＝Max(x)，Y1＝Max(y)得到投影影框121右下角的坐標(biāo)值(X1，Y1)，確定兩個(gè)坐標(biāo)點(diǎn)后，就可從圖像中提取整個(gè)投影影框121的坐標(biāo)值。
請(qǐng)參閱圖5所示，本發(fā)明的光標(biāo)指示點(diǎn)位置識(shí)別裝置22首先執(zhí)行步驟51，再次對(duì)投影影框識(shí)別部分得到的灰度圖像進(jìn)行二值化處理，把圖像中亮度小于閾值T1(T1＞T0)的像素值置為0，而大于該閾值的像素置于1；接著執(zhí)行步驟52，將本次二值化圖像中所剩的亮點(diǎn)坐標(biāo)與前一幀圖像中的激光點(diǎn)坐標(biāo)比較，設(shè)前一幀激光點(diǎn)坐標(biāo)為(Xn，Yn)，本次圖像所剩亮點(diǎn)坐標(biāo)為{(X，Y)}，使(Xn+1，Yn+1)滿足(Xn-Xn+1)2+(Yn-Yn+1)2＝Min((Xn-X)2+(Yn-Y)2)，取出其中與前一幀圖像激光點(diǎn)坐標(biāo)最接近的坐標(biāo)作為本幀圖像中光標(biāo)指示點(diǎn)的坐標(biāo)值；最后執(zhí)行步驟53，提取上述光標(biāo)指示點(diǎn)坐標(biāo)值，用于光標(biāo)指示點(diǎn)相對(duì)位置識(shí)別部分的操作。
在光標(biāo)指示點(diǎn)相對(duì)位置識(shí)別裝置23中，首先將光標(biāo)指示點(diǎn)坐標(biāo)相對(duì)投影框坐標(biāo)歸一化，即將投影影框坐標(biāo)位置和光標(biāo)指示點(diǎn)位置重疊，得到光標(biāo)相對(duì)位置；然后根據(jù)當(dāng)前信息終端13的分辨率設(shè)置，按照坐標(biāo)對(duì)應(yīng)比例來確定光標(biāo)在信息終端13中所顯示的圖像上的位置。
請(qǐng)參閱圖6所示，本發(fā)明的激光指示筆操作識(shí)別裝置24的電路包括了圖像激光點(diǎn)計(jì)數(shù)器、數(shù)字濾波器A、數(shù)字濾波器B和脈沖信號(hào)轉(zhuǎn)換器。所述圖像激光點(diǎn)計(jì)數(shù)器根據(jù)采樣圖像序列中有無激光點(diǎn)存在記錄了一組二進(jìn)制序列，數(shù)字濾波器A和數(shù)字濾波器B的中心頻率分別為f1和f2，用于濾出激光指示筆11的第一功能狀態(tài)信號(hào)和第二功能狀態(tài)信號(hào)，濾出的脈沖信號(hào)送入所述脈沖信號(hào)轉(zhuǎn)換器，轉(zhuǎn)換成鼠標(biāo)輸入驅(qū)動(dòng)控制信號(hào)，實(shí)現(xiàn)控制鼠標(biāo)設(shè)備的操作，在本實(shí)發(fā)明施例中，將濾出的激光指示筆11的第一功能狀態(tài)信號(hào)對(duì)應(yīng)于鼠標(biāo)的左鍵，將濾出的激光指示筆11的第二功能狀態(tài)信號(hào)對(duì)應(yīng)于鼠標(biāo)的右鍵。
請(qǐng)參閱圖7所示，本發(fā)明的激光指示筆操作識(shí)別裝置24首先執(zhí)行步驟71，在攝像機(jī)15獲取的圖像序列圖像中搜索有無激光點(diǎn)存在，若該幀圖像有激光點(diǎn)記為1，如果該幀圖像中無激光點(diǎn)記為0，并通過所述圖像激光點(diǎn)計(jì)數(shù)器把生成的二進(jìn)制序列一一記錄下來；接著執(zhí)行步驟72，通過數(shù)字濾波器得到鍵命令控制脈沖信號(hào)，將記錄的二進(jìn)制序列分別經(jīng)過中心頻率為f1的數(shù)字濾波器A和f2的數(shù)字濾波器B進(jìn)行數(shù)字濾波，濾出激光指示筆11的第一功能狀態(tài)信號(hào)和第二功能狀態(tài)信號(hào)；最后執(zhí)行步驟73，將兩種鍵命令控制脈沖序列作為鼠標(biāo)輸入驅(qū)動(dòng)控制信號(hào)控制鼠標(biāo)設(shè)備的操作。
請(qǐng)參閱圖1所示，信息終端13輸出的圖像信息，通過投影儀14將圖像投射在屏幕12上，講解員在講解過程中若需要對(duì)圖像信息操作，只需通過控制激光指示筆11，將激光指示筆11投射在屏幕12上的光標(biāo)指示點(diǎn)移至用戶所需的位置。例如，講解員正在講解一篇PowerPoint文檔，當(dāng)他想打開一個(gè)已存在的PowerPoint文檔時(shí)，他只需要將激光指示筆11投射在屏幕12上的光標(biāo)指示點(diǎn)移至投影圖像122中位于左上角的“文件”菜單處，然后按下激光指示筆11的第一狀態(tài)功能鍵。此時(shí)，激光指示筆11處于第一功能狀態(tài)，激光指示筆11能在“文件”菜單處產(chǎn)生一個(gè)頻率為f1的激光亮滅信號(hào)光標(biāo)指示點(diǎn)。視頻捕獲設(shè)備15將捕獲的視頻圖像送至信息終端13，這些視頻圖像依次經(jīng)過圖像圖像信息處理模塊中的投影影框識(shí)別裝置21、光標(biāo)指示點(diǎn)位置識(shí)別裝置22、光標(biāo)指示點(diǎn)相對(duì)位置識(shí)別裝置23和激光指示筆操作識(shí)別裝置24，最后識(shí)別出講解員按下的第一狀態(tài)功能鍵信號(hào)，此信號(hào)相對(duì)應(yīng)于鼠標(biāo)的左鍵信號(hào)。因此，講解員上述操控動(dòng)作相當(dāng)于將在信息終端13上操控鼠標(biāo)，將光標(biāo)的位置移至“文件”菜單處按下左鍵。此時(shí)，PowerPoint文檔會(huì)出現(xiàn)一下拉菜單，信息終端13通過投影儀14將此時(shí)的圖像投影在屏幕12上，講解員可以繼續(xù)移動(dòng)光標(biāo)指示點(diǎn)，在投影圖像的下拉菜單中“打開”相應(yīng)位置按下激光指示筆11的第一狀態(tài)功能鍵，隨后根據(jù)投影圖像的變化執(zhí)行相應(yīng)的操作，最終完成打開另一個(gè)PowerPoint文檔的操作。從上述實(shí)施例中可以看出，本發(fā)明可以通過控制激光指示筆來實(shí)現(xiàn)對(duì)投影系統(tǒng)中信息終端的全部操作，真正地做到了全面的交互。
本發(fā)明一種互動(dòng)投影系統(tǒng)通過操控激光指示筆來模擬計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中鼠標(biāo)的多個(gè)鍵功能，實(shí)現(xiàn)投影屏幕上圖像與計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中圖像的交互。在互動(dòng)投影系統(tǒng)中，將激光指示筆的光標(biāo)指示點(diǎn)亮滅信號(hào)頻率的變化作為識(shí)別信號(hào)，避免了原有技術(shù)中講解員手工畫圖可能造成的圖案誤差，提高了系統(tǒng)識(shí)別的精度；同時(shí)，講解員可以省去繁瑣的記憶工作，不必再記住各種操作命令相對(duì)應(yīng)的手勢(shì)空間圖案，只需記憶激光指示筆的兩個(gè)功能狀態(tài)即可，從而簡(jiǎn)化了講解員的操作，提高了講解員操作的準(zhǔn)確性；此外，由于激光指示筆的兩種功能狀態(tài)分別對(duì)應(yīng)于計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中的鼠標(biāo)左鍵和右鍵，因此本技術(shù)方案能實(shí)現(xiàn)對(duì)計(jì)算機(jī)的所有操作控制，使系統(tǒng)做到真正的交互。
權(quán)利要求
1.一種互動(dòng)投影系統(tǒng)，包括投影儀、屏幕、信息終端、激光指示筆和視頻捕獲設(shè)備，所述信息終端將圖像信號(hào)送至所述投影儀，所述投影儀將影像顯示在所述屏幕上，所述激光指示筆產(chǎn)生連續(xù)的激光束并匯聚成點(diǎn)投射在所述影像上，所述視頻捕獲設(shè)備用于捕獲投影在所述屏幕上的圖像信息，其特征在于所述激光指示筆還具有功能狀態(tài)，用于產(chǎn)生按照特定頻率亮滅的激光信號(hào)，所述互動(dòng)投影系統(tǒng)還包括圖像信息處理模塊，用于根據(jù)激光信號(hào)亮滅的頻率來識(shí)別所述激光指示筆功能狀態(tài)和產(chǎn)生執(zhí)行對(duì)應(yīng)操作的驅(qū)動(dòng)信號(hào)。
2.如權(quán)利要求1所述的互動(dòng)投影系統(tǒng)，其特征在于所述功能狀態(tài)包括第一功能狀態(tài)和第二功能狀態(tài)，在第一功能狀態(tài)下，激光指示筆能在圖像上產(chǎn)生一個(gè)頻率為f1的激光亮滅信號(hào)光標(biāo)指示點(diǎn)，在第二功能狀態(tài)下，激光指示筆能在圖像上產(chǎn)生一個(gè)頻率為f2的激光亮滅信號(hào)光標(biāo)指示點(diǎn)。
3.如權(quán)利要求1或2所述的互動(dòng)投影系統(tǒng)，其特征在于所述視頻捕獲設(shè)備的采樣頻率f應(yīng)滿足f＞2f1和f＞2f2。
4.如權(quán)利要求1或2所述的互動(dòng)投影系統(tǒng)，其特征在于所述圖像信息處理模塊包括用于從視頻圖像信息中提取出屏幕上的投影圖像邊界框位置信息的投影影框識(shí)別裝置；用于從視頻圖像信息中提取出屏幕上的光標(biāo)指示點(diǎn)位置信息的光標(biāo)指示點(diǎn)位置識(shí)別裝置；用于計(jì)算光標(biāo)指示點(diǎn)坐標(biāo)位置對(duì)應(yīng)在信息終端所顯示的圖像坐標(biāo)位置的光標(biāo)指示點(diǎn)相對(duì)位置識(shí)別裝置；用于識(shí)別光標(biāo)指示點(diǎn)亮滅頻率并產(chǎn)生對(duì)應(yīng)操作驅(qū)動(dòng)信號(hào)的激光指示筆操作識(shí)別裝置。
5.如權(quán)利要求4所述的互動(dòng)投影系統(tǒng)，其特征在于所述投影影框識(shí)別裝置包括將視頻捕獲設(shè)備獲得的視頻圖像轉(zhuǎn)換成位圖文件的裝置；將位圖文件中的彩色圖像轉(zhuǎn)化為灰度圖像的裝置；將灰度圖像二值化處理的裝置；將二值化后的圖像濾波除去噪聲干擾的裝置；提取圖像中的矩形坐標(biāo)值的裝置。
6.如權(quán)利要求5所述的互動(dòng)投影系統(tǒng)，其特征在于所述提取圖像中的矩形坐標(biāo)值的裝置提取投影影框左上角的坐標(biāo)值和右下角的坐標(biāo)值。
7.如權(quán)利要求4所述的互動(dòng)投影系統(tǒng)，其特征在于所述光標(biāo)指示點(diǎn)位置識(shí)別裝置包括將投影影框識(shí)別部分得到的灰度圖像進(jìn)行二值化處理的裝置；判斷光標(biāo)指示點(diǎn)位置信息的裝置；提取光標(biāo)指示點(diǎn)的位置信息的裝置。
8.如權(quán)利要求7所述的互動(dòng)投影系統(tǒng)，其特征在于所述判斷光標(biāo)指示點(diǎn)位置信息的裝置將本次二值化圖像中所剩的亮點(diǎn)坐標(biāo)與前一幀圖像中的光標(biāo)指示點(diǎn)坐標(biāo)比較，取出其中與前一幀圖像光標(biāo)指示點(diǎn)坐標(biāo)最接近的坐標(biāo)作為本幀圖像中光標(biāo)指示點(diǎn)的坐標(biāo)值。
9.如權(quán)利要求4所述的互動(dòng)投影系統(tǒng)，其特征在于所述光標(biāo)指示點(diǎn)相對(duì)位置識(shí)別裝置包括將光標(biāo)指示點(diǎn)坐標(biāo)和投影影框坐標(biāo)重疊的裝置，用于得到光標(biāo)指示點(diǎn)相對(duì)位置；確定光標(biāo)指示點(diǎn)相對(duì)位置在信息終端中對(duì)應(yīng)光標(biāo)位置的裝置。
10.如權(quán)利要求4所述的互動(dòng)投影系統(tǒng)，其特征在于所述激光指示筆操作識(shí)別裝置包括識(shí)別采樣圖像序列中有無激光點(diǎn)存在的裝置；對(duì)生成的二進(jìn)制序列分別經(jīng)過中心頻率為f1的數(shù)字濾波器A和f2的數(shù)字濾波器B進(jìn)行數(shù)字濾波的裝置；識(shí)別出所述激光指示筆的兩個(gè)功能狀態(tài)相對(duì)應(yīng)的兩種功能控制脈沖序列的裝置；將兩種功能控制脈沖序列作為鼠標(biāo)輸入驅(qū)動(dòng)控制信號(hào)的裝置，用于控制鼠標(biāo)設(shè)備的操作。
11.一種圖像處理方法，應(yīng)用在如權(quán)利要求1所述的互動(dòng)投影系統(tǒng)中，包括如下步驟(1)識(shí)別投影影框位置信息；(2)識(shí)別光標(biāo)指示點(diǎn)位置信息；(3)識(shí)別光標(biāo)指示點(diǎn)相對(duì)位置信息；(4)根據(jù)激光信號(hào)亮滅的頻率來識(shí)別所述激光指示筆功能狀態(tài)，產(chǎn)生執(zhí)行對(duì)應(yīng)操作的驅(qū)動(dòng)信號(hào)。
12.如權(quán)利要求11所述的圖像處理方法，其特征在于所述步驟(1)識(shí)別投影影框位置信息包括如下步驟將視頻捕獲設(shè)備獲得的視頻圖像轉(zhuǎn)換成位圖文件；將位圖文件中的彩色圖像轉(zhuǎn)化為灰度圖像；將灰度圖像二值化處理；將二值化后的圖像濾波除去噪聲干擾；提取圖像中的矩形坐標(biāo)值。
13.如權(quán)利要求12所述的圖像處理方法，其特征在于所述提取圖像中的矩形坐標(biāo)值的的步驟包括提取投影影框左上角的坐標(biāo)值；提取投影影框右下角的坐標(biāo)值。
14.如權(quán)利要求11所述的圖像處理方法，其特征在于所述步驟(2)識(shí)別光標(biāo)指示點(diǎn)位置信息包括如下步驟將投影影框識(shí)別部分得到的灰度圖像進(jìn)行二值化處理；判斷光標(biāo)指示點(diǎn)位置信息；提取光標(biāo)指示點(diǎn)的位置信息。
15.如權(quán)利要求14所述的圖像處理方法，其特征在于所述判斷光標(biāo)指示點(diǎn)位置信息的步驟包括如下步驟將本次二值化圖像中所剩的亮點(diǎn)坐標(biāo)與前一幀圖像中的光標(biāo)指示點(diǎn)坐標(biāo)比較；取出其中與前一幀圖像光標(biāo)指示點(diǎn)坐標(biāo)最接近的坐標(biāo)作為本幀圖像中光標(biāo)指示點(diǎn)的坐標(biāo)值。
16.如權(quán)利要求11所述的圖像處理方法，其特征在于所述步驟(3)識(shí)別光標(biāo)指示點(diǎn)相對(duì)位置信息包括如下步驟將光標(biāo)指示點(diǎn)坐標(biāo)和投影影框坐標(biāo)重疊，用于得到光標(biāo)指示點(diǎn)相對(duì)位置；確定光標(biāo)指示點(diǎn)相對(duì)位置在信息終端中對(duì)應(yīng)光標(biāo)位置。
17.如權(quán)利要求11所述的圖像處理方法，其特征在于所述步驟(4)識(shí)別激光指示筆操控指令包括如下步驟識(shí)別采樣圖像序列中有無激光點(diǎn)存在；對(duì)生成的二進(jìn)制序列分別經(jīng)過中心頻率為f1的數(shù)字濾波器A和f2的數(shù)字濾波器B進(jìn)行數(shù)字濾波；識(shí)別出所述激光指示筆的兩個(gè)功能狀態(tài)相對(duì)應(yīng)的兩種功能控制脈沖序列；將兩種功能控制脈沖序列作為鼠標(biāo)輸入驅(qū)動(dòng)控制信號(hào)，用于控制鼠標(biāo)設(shè)備的操作。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種互動(dòng)投影系統(tǒng)，包括投影儀、屏幕、信息終端、激光指示筆、視頻捕獲設(shè)備，所述互動(dòng)投影系統(tǒng)還包括圖像信息處理模塊，根據(jù)激光信號(hào)亮滅的頻率來識(shí)別所述激光指示筆功能狀態(tài)和產(chǎn)生執(zhí)行對(duì)應(yīng)操作的驅(qū)動(dòng)信號(hào)；同時(shí)也公開了一種應(yīng)用于上述互動(dòng)投影系統(tǒng)的圖像處理方法。本發(fā)明通過識(shí)別激光指示筆的特定功能狀態(tài)，在信息終端上執(zhí)行對(duì)應(yīng)的操作，實(shí)現(xiàn)對(duì)信息終端的操作控制。
文檔編號(hào)G06F3/033GK1746831SQ20041005438
公開日2006年3月15日 申請(qǐng)日期2004年9月8日 優(yōu)先權(quán)日2004年9月8日
發(fā)明者莫皓然, 趙曉磊 申請(qǐng)人:上海迪比特實(shí)業(yè)有限公司