[发明专利]一种基于图像识别的虚拟触摸屏系统

说明书

技术领域

本发明是基于图像识别的虚拟触摸屏系统，属于人机交互领域。

背景技术

触摸屏是继键盘、鼠标之后最为普遍接受、极有发展前途的交互式输入方式，应用领域广泛，目前，普通触摸屏主要有红外线式、电阻式、表面声波式、电容式等类型。这些类型的大屏幕尤其是超大屏幕触摸屏产品，均存在价格昂贵、通用性差、稳定性差、准确性差的问题。另一方面，触摸屏技术方便了人们对计算机的操作使用，用户只要用手指轻轻地触碰计算机显示屏上的图符或文字就能实现对主机操作，从而使人机交互更为直截了当，非常适合多媒体信息查询，是一种极有发展前途的交互式输入设备，大屏幕尤其是超大屏幕更具有巨大的应用前景。

CN1912816A号发明专利公告公布了一种基于摄像头的虚拟触摸屏系统，由多个摄像头拍摄手指在虚拟触摸屏上的移动和点击操作，从拍摄的图像中将人手区域分割出来，进而提取手指的边缘轮廓，将手指轮廓的B样条曲线的第4个控制点定义为手指位置，由二维坐标射影变换公式转换进而获得手指在显示屏幕的位置。这一技术方案本质是用多个摄像头将手指及触摸屏的三维图像转换成多个二维图像，进而从这些二维图像中识别出手指及手指的移动、点击等动作。由于拍摄的图像必须包含显示屏幕，所以摄像头必须放置在显示屏幕的前方，这必然存在人体遮挡无法识别手指的问题。

发明内容

本发明是为避免上述现有技术所存在的不足之处，提供一种基于图像识别的虚拟触摸屏系统，其结构简单，实现方便，造价低廉，尤其可以解决人体遮挡无法识别手指的问题；使用一维图像采集装置实现普通触摸屏具有的触摸功能，使任意一个普通显示屏幕具备触摸屏的功能。

本发明解决技术问题采用如下技术方案：

本发明基于图像识别的虚拟触摸屏系统的特点是由至少两个一维图像采集装置、显示屏和计算装置组成，所述一维图像采集装置设置在虚拟触摸屏的四周，每个一维图像采集装置获取的一维图像所在面与所述虚拟触摸屏处于同一平面；所述虚拟触摸屏与显示屏幕的形状和尺寸完全相同，虚拟触摸屏与显示屏幕处在同一平面内，或虚拟触摸屏处于显示屏幕的正前方且平行于显示屏幕；多个一维图像采集装置将手指在虚拟触摸屏上的位置和点击动作转换成多个一维图像中的点及点的有无，计算装置根据所述一维图像中点的信息识别手指在虚拟触摸屏中的两维直角坐标，并执行相应的操作，完成人机交互功能。

本发明的结构特点也在于所述一维图像采集装置采用一维线性传感器；或采用两维图像摄像头，以所述两维图像摄像头中的一行或一列的图像数据为所需的一维图像数据。

本发明采用图像识别和几何投影技术实现计算机显示屏虚拟触摸功能，使任意一个普通显示屏幕具备触摸屏的功能。

本发明计算装置综合应用的识别算法包括：初始定位算法、手指识别算法、手指定位算法、点击判定算法等。

初始定位算法的目的是确定手指在触摸时虚拟触摸屏中若干棋盘格投影到一维图像坐标上的范围、一维图像采集装置拍摄方向的斜率；指尖识别算法完成指尖识别，且给出指尖是否在虚拟触摸屏上的判断；手指定位算法实时并且准确地计算出手指触摸在显示屏上的位置；点击判定算法根据不同时间的手指位置检测是否产生点击操作。

与已有技术相比，本发明有益效果体现在：

1、本发明的图像采集装置设置在虚拟触摸屏的四周，其拍摄方向与虚拟触摸屏平行，从根本上解决了人体遮挡引起手指无法识别的问题，尤其是因其避免了人体遮挡的问题，因而可以扩展到投影屏幕、普通墙面等任何大屏幕，通用性好。

2、本发明为一维图像数据的处理，相比于二维图像的数据处理，其过程大为简化、算法简单。

3、本发明采用一维图像传感器，配合设置镜头、信号转换和接口电路，其配置简单，价格便宜。

4、本发明也可以采用两维图像摄像头，以所述两维图像摄像头中的一行或一列的图像数据为所需的一维图像数据，易于实施。

5、本发明一般情况下只要使用两个图像采集装置。使用两个以上图像采集装置可以减小图像采集装置与显示屏之间的距离，对于较大屏幕来说，可以使整个系统更加紧凑。

附图说明

图1为本发明系统结构主视示意图。

图2a为本发明中虚拟触摸屏与显示屏幕处于同一平面内。

图2b为本发明中虚拟触摸屏处于显示屏幕的正前方。

图3为本发明原理示意图。

图4为本发明坐标设置示意图。

图5为本发明虚拟触摸屏划分为棋盘格及棋盘格内平行投影示意图。

图6为本发明中斜率计算示意图。

图7为本发明截距计算示意图。