[发明专利]激光笔指示与光点轨迹识别方法

说明书

技术领域

本发明涉及的是一种光电技术领域的方法，具体的说，涉及的是一种激光笔指示与光点轨迹识别方法。

背景技术

近年来，随着教学环境的不断改变，规模的不断扩大，学习效率受到一定影响，于是各种应用于较大规模教学环境中的技术相继被提出，在教学屏幕显示效果上，区别于物理设备改善的各种智能化技术也正被广泛使用，并应用于各种交互识别显示环境。

经对现有技术的文献检索发现，中国专利申请号200710026848.1，专利名称为“光电轨迹输入代替按键输入的方法”，该专利提出了一种通过光学及电子技术识别移动轨迹并由程序转化成数字或文字输入从而代替以按键输入的一种输入方法。但是该方法适用对象的目标屏幕大小受限，无法达到普通投影屏幕大小所需的精度，且因控制对象的不确定性，缺乏普遍适用性，在大型交互识别环境中使用时还易受距离等因素限制，对使用者而言上述不足易导致难于操作的困难。

发明内容

本发明针对上述现有技术的不足，提供一种激光笔指示与光点轨迹识别方法，采用计算机与嵌入式设备交互的方法，通过无线网络连接，实现激光笔、嵌入式设备、计算机三者的交互，由嵌入式设备连接视频采集设备，通过获得的视频的亮度信息来获得激光笔的光点位置，然后传送至计算机中，由后者对用户展示效果。本发明既能适应大型目标屏幕，又能使识别速度达到普通摄像头的帧率上限，本发明能成功识别光点的轨迹信息，形成各种形状、字母、数字等的展示效果。

本发明是通过以下技术方案实现的，包括以下步骤：

步骤一，使用者通过激光笔在显示屏幕上指示所要表达的信息，由视频输入设备获取显示屏幕的视频信息，并将采集到的视频信息传输给嵌入式设备；

所述的视频输入设备，是指：能完整采集目标屏幕视频信息的常用输入设备，如摄像头等，其应具有较高的采集频率，为每秒15帧至25帧。

所述的目标屏幕，是指：用于显示给使用者并反馈使用者指示目的的显示设备，如大型投影屏幕等。

步骤二，嵌入式设备从采集到的屏幕信息中提取光点，通过消噪处理后判断光点位置，获取光点在显示屏幕上的相对位置坐标；

所述的嵌入式设备，是指：使用硬件芯片和各种外部设备模块来搭建的包含简单电路的小型系统，其中的外部设备模块用于和硬件芯片通信，完成各种具体任务的模块，包括：内存模块、视频采集模块、网络通信模块等。

所述的消噪处理，是指：消除外界环境导致的错误光点位置，排除不规则或过分频繁地出现的及一些相互及其临近的噪声点，使结果更符合使用者的实际指示位置。噪声点是由于使用者的手部发生的轻微抖动而产生的，因而位置上的偏差相对有限。

所述的提取光点，是通过嵌入式设备提取视频，利用亮度信息提取用户使用的指示工具在目标屏幕上指示出的光点位置，具体如下：对视频信息中的每一帧，进行逐行扫描，分析目标屏幕中的亮点及亮点的连续性，并通过互相邻接的行之间的比较，采用叠加的方法，将相邻行的亮点在竖直方向上互相结合，构成一个亮点集，若某已有亮点集找不到竖直方向上的相邻点集，则该集合被孤立为备选的亮点位置；扫描完毕后，分析所有亮点集合，找出在亮度和范围上最符合普遍的光点大小和形状的单个或多个集合，作为最终的光点位置。

对不同的实施例，亮度和范围的要求各不相同，而对不同的输入设备，在光点判断依据上也略有区别，因此分析过程中需要一些参数加以控制，包括：光点亮度的下限、光点大小的范围、采集帧率等，这些参数由环境决定，采用实地测试的方法确定其范围。

所述的获取光点在显示屏幕上的相对位置坐标，具体为：

令采集到的屏幕信息为绝对坐标系，目标屏幕在其中的位置由目标屏幕的四个矩形顶点决定，设屏幕四个顶角按顺时针方向由左上开始为：U、V、W、X，

而光点的绝对位置为S，则光点位置相对于目标屏幕的相对坐标如下得出：

直线UV与WX的交点，记为P；直线UW与VX的交点，记为Q；直线PS与UW、VX的交点，记为u、v；直线QS与UV、WX的交点，记为w、x；

求出Su∶uv，Sw∶wx两个比值。

光点在目标屏幕的相对坐标由X、Y二维构成，X方向为目标屏幕X方向分辨率与Su∶uv的乘积，Y方向为目标屏幕Y方向分辨率和Sw∶wx的乘积。

步骤三，将光点位置坐标传送至控制目标屏幕的计算机处，并在目标屏幕上以用户指定的形式表现指示的效果。

所述控制目标屏幕的计算机，是指：目标屏幕显示的内容来源所在，如把投影屏幕作为目标屏幕，把计算机屏幕投影到该目标屏幕上，则该计算机即为控制目标屏幕的计算机。