[发明专利]多点触控交互系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种多点触控交互系统，特别是涉及一种在曲面投影上实现的多点触控交互的系统。

背景技术

多点触控(multi-touch)是基于图像处理方法与硬件设备共同实现的交互方式，不使用传统的键盘、鼠标等输入设备，而使用各种手势或者其他触控物实现人机交互。多点触控的交互装置按照制作原理主要分为电阻式触控、电容式触控、声学式触控、光学式触控。其中光学式触控由于其成本较低，特别是大尺寸下易实现而受到广泛关注。光学式的多点触控一般使用红外光，如FTIR(受抑内全反射多点触控)、DI(散射光照射多点触控)、DSI(散射光平面多点触控)、LLP(激光平面多点触控)等方式，这些方式优缺点各异，近年来随着iPhone、Microsoft surface等产品的出现，多点触控方式已逐渐走进大众视野，但这些多点触控的交互主要集中在平面上的应用，在曲面上实现的多点触控交互尚无应用，比如球面、柱面等。

球面投影是近年来新出现的虚拟现实显示设备，由于其投影屏幕的外形呈球形，特别适合一些需要周视的投影界面需要，如地球等球体的内容展示，球面投影具备的360°的显示范围更可以满足多用户同时观看的需要，而目前对于球面投影显示的触控大都是通过间接地使用跟踪球、平面触控屏等其他非球面投影装置来实现交互，使球面投影本身只是一种显示输出设备而已，影响了交互的效果，并导致交互设备的组件的增加，给系统带来负担，不利于交互的进行。

发明内容

鉴于上述问题，本发明旨在在提出一种在曲面投影上实现的多点触控交互系统，实现快速、准确、简便的在曲面上，特别是球面上的多点触控交互。

根据本发明的多点触控交互系统，包括：用作投影屏幕的漫反射球；向漫反射球内发射红外光束的红外光发射装置；向漫反射球内投影可见光图像的投影装置；收集被漫反射球反射回的红外光，以识别触控点的红外光收集装置；以及控制装置，该控制装置根据红外光收集装置采集的数据分析触控点的位置和事件，解析位置以及事件以控制所述投影装置的显示，实现交互。

本发明的多点触控交互系统，集合了曲面投影技术，图像校正技术，图像处理及触控点识别技术，球面手势识别技术和球面标定技术，将球面投影和与多点触控技术有机结合，实现了大视场投影下炫丽的交互效果。本发明的多点触控交互系统能达到360°空间的显示，将图片、视频、地图等多媒体信息，以现实的空间感、透视感呈现给观察者，接受观察者实时的触摸而进行新颖有趣的交互。本发明的交互系统结构简单易行，在科普教育、展览展示、休闲娱乐等领域具有广泛的应用前景和很好的经济效益。

附图说明

图1为本发明实施例的球面多点触控交互系统示意图。

图2a-2c为图1所示系统在交互时IR摄像机获得的图像示例。

图3为本发明实施例的系统对红外图像处理的步骤流程图。

图4为本发明实施例中图像处理中的团块检测算法框图。

图5为本发明实施例中的触控事件处理算法流程图。

图6为本发明实施例的系统实现单手交互的手势示意图。

图7为本发明实施例的系统实现双手交互的手势示意图。

图8a为交互手势在平面上拖拽操作计算方法示意，图8b为本发明实施例的交互手势在球面上的拖拽操作计算方法示意。

图中：1漫反射球，2IR LEDs，3鱼眼镜头，4冷光镜5IR滤光片，6投影机，7计算机，8IR摄像机

具体实施方式

下面以球面投影的多点触控交互系统为例，详细阐述本发明的多点触控交互系统。

1.球面投影与交互用红外光学系统

球面投影技术打破了以往投影图像只能是平面规则图形的局限，利用光学镜头，将普通的平面影像进行特殊的变换，投射到一个球形的屏幕内侧，形成一个内投的球体影像，观察者在屏幕外侧可看到屏幕上的图像。

用作投影的镜头除标准镜头外，根据视场角大小可分为广角镜头(短焦镜头)、超短焦广角镜头、长焦镜头、鱼眼镜头四种。普通的标准镜头，视场角一般在60°以下，通常应用于教学。广角镜头根据投射比的大小，视场角可达60°-90°之间，在短距离内投射大画面，如互动投影、多通道环幕投影立体投影、会议室等工程，投射画面往往以4∶3、16∶9平面显示或者环形、柱形幕为主。鱼眼镜头是一种有效的实现大视场方式的成像系统，视场角达到120°以上。以鱼眼镜头作为投影机的附加镜头，用于扩大投影的视场，是解决近距离投射大场景的优选方式。