[发明专利]一种在显示区域内检测物体的方法和设备

说明书

技术领域

本发明总体地涉及视频分析领域，更具体地说，本发明涉及一种在显示区域内检测物体的方法和设备。

背景技术

在演讲或会议中，诸如投影仪或大屏幕显示设备的装置常常用来展示相关的材料内容。以投影系统为例，随着投影设备在办公环境中的普及，与投影内容的智能交互成为迫切的需求。通常，人们采用与投影设备相连的计算机实现此交互。为了实现交互，人们需要在计算机与投影设备之间往返以控制投影内容，诸如翻页等。尽管可以采用USB设备来实现遥控翻页，但是其功能比较单一，所以无法满足复杂的交互需求。

目前，计算机视觉的最新进展使得采用视频分析模拟触摸屏成为可能。一旦演讲者将例如手指、教鞭等的物体放置(插入)到投影屏幕的显示区域内，则通过视频分析就能够计算出物体的位置，该位置信息被连续地反馈给计算机，从而能够利用物体的位置信息来触发预先定义的事件。由于插入物体可能受到不断变化、难以预测的投影内容的影响，因此该技术的难点在于准确、实时的物体定位。

在美国专利申请第2009/0103780A1号中，Nishihara等人采用红外光源对人手进行照射。该系统采用两个摄像头对投影区域进行拍摄并且通过摄像机定标来恢复出人手相对于背景的三维位置信息。该方法的硬件配置相对复杂，因而无法应用于普通的演讲环境。

此外，在美国专利申请第2009/0115721A1号中，Aull等人提出一种手势识别系统。该系统采用能够发射可见光及红外光的投影仪，且交替进行可见光和红外光的照射。当采用红外线进行照射时，系统对投影平面上的手势进行识别，并由此触发相应的事件。然而，购买专用的投影设备会对消费者带来更多的费用。

另外，在Majumder的博士论文“A Practical Framework to Achieve Perceptually Seamless Multi-Projector Displays”(2003)中提出了一种实现对人眼感知而言无缝的多显示系统。她发现，不同投影仪的色度的差异相对于亮度的差异而言是非常小的。而且，投影仪本身在投影平面上的亮度有所变化。根据这些观察，Majumder提出用一种特殊类型的函数(emineoptic函数)来描述人眼感知到的亮度和色度。然而，在亮度较低的区域，该方法会在预测图像中引入噪声。

因此，存在对于一种能够方便、简单、准确、实时，而又相对便宜的，可以用来检测诸如投影仪的显示区域中的插入物体的方法和设备。

发明内容

为了解决现有技术中的上述缺点和问题而提出本发明。

本发明提出一种在显示区域内检测物体的方法和设备，其通过将原始视觉内容与拍摄到的内容进行比较来检测插入物体。因为其只用到了可见光谱的信息，所以无需额外的硬件。同时，该方法对于摄像部件与显示部件之间的相对位置没有很强的限制，因而比较容易配置。

此外，本发明还提出一种新的色彩变换方法，其通过原始图像来模拟摄像头拍摄的图像。该方法考虑了显示成像系统的若干重要特性，如投影屏幕内的不均匀、投影模块与成像模块的黑色偏移等，因而能够更好地对摄像头拍摄到的彩色图像进行模拟。根据摄像头/投影仪得到的模拟图像与实际拍摄到的图像的差分能够有效地增强插入到显示区域的物体。而对差分图像进行二值化，能够得到前景及背景的掩模图像。

根据本发明的一个方面，提供了一种在显示区域内检测物体的方法，包括下述步骤：产生要进行显示的图像；将所产生的图像显示在屏幕上；对屏幕区域进行拍摄；以及将所产生的图像与所拍摄的图像进行比较，以检测显示区域内的物体。

根据本发明的另一个方面，将所产生的图像与所拍摄的图像进行比较可以包括通过下述参数中的至少一个对所产生的图像进行色彩校正：黑色偏移，表示当所产生的图像为全黑时，所拍摄到的非全黑图像；屏幕内不均匀度，表示当所产生的图像为均匀时，所拍摄到的图像的不均匀程度；以及通道亮度响应，表示所产生的图像中的亮度值与所拍摄的图像中的亮度值之间的对应关系。

其中，产生全零图像以计算黑色偏移；产生通道最大亮度图像以计算屏幕内不均匀度；以及产生通道灰度图像以计算通道亮度响应。

其中，通过将所产生的图像乘以屏幕内不均匀度来模拟所拍摄的图像的不均匀程度。

其中，以连续或离散的方式来表示所述通道亮度响应。

其中，屏幕内不均匀度和通道亮度响应与单个通道相关或与三个通道均相关。

根据本发明的另一方面，当同时应用黑色偏移、屏幕内不均匀度和通道亮度响应时，按照以下步骤来对所产生的图像进行色彩校正：