[发明专利]交互表面上层级式多摄像头的触点轨迹融合方法

说明书

技术领域

本发明属于交互单元拼接技术领域，具体涉及一种交互表面上层级式多摄像头的触点轨迹融合方法。

背景技术

在触点轨迹拼接方式中，现有的实现方法包括专利申请号为CN200910040278.0的发明专利提到的跨屏书写笔画属性的保持和更改方法，专利申请号为CN200910039055.2的发明专利提到的寻找接近拼缝的点及所在线条的绘制时间，其主要思想均是根据拼缝处轨迹的起止坐标和时间进行拼接。这些方法的基本原理为：在单元交互表面底部放置摄像头，发光笔发射光线会形成触点并被摄像头拍摄。触点识别模块通过分析拍摄到的图像可提取若干触点位置。这些触点在交互表面移动会形成轨迹，触点轨迹提取就是由触点识别模块将同一触控输入按时间顺序采样识别的位置连接为轨迹。当采集到新的一帧图像的时候，依据历史位置信息判断新采样帧中获得的触点所属轨迹，并产生轨迹加入、更新、删除三种事件。在判断所属轨迹的时候，一般计算新触点位置与轨迹预测位置的距离，在阈值范围内进行欧式最短距离匹配。

轨迹预测的一种方法为卡尔曼预测，预测器包含预测和更新2个阶段，在预测阶段基于对上一状态的校正计算出当前状态的估计。在更新阶段，加入对当前状态的观测值对估计值进行优化，获得修正后的结果。

大幅面交互桌面由若干单元交互表面拼接而成，以适应多用户同时工作的应用场景。在一个单元交互表面内要求使用多个摄像头获取交互输入，以消除遮挡并获得更加精确的结果。协同工作的摄像头视野可能有部分重叠，一条实际触点轨迹可能同时被多个识别模块捕捉获得片段轨迹，此时就需要在同时获得这些识别结果的情况下，解决视野重叠带来的重复问题，完成单元轨迹融合的任务。同时，由于单元交互表面拼接时缝隙的存在和摄像头视野的间断，跨单元交互表面的触点轨迹会由不同摄像头组分别捕捉，但是这些方法中某一个摄像头组只能观测到实际轨迹运动的一部分，需要将单元融合识别到的属于同一触点的单元轨迹进一步融合，为整个桌面系统提供一致的全局轨迹融合结果。但是目前还没有一种应用于大幅交互桌面的轨迹融合技术，用于解决交互过程中触点轨迹因摄像头采集区域重叠导致的重复识别以及跨单元交互表面导致的间断问题。

发明内容

为了克服上述现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种交互表面上层级式多摄像头的触点轨迹融合方法，解决了交互过程中触点轨迹因摄像头采集区域重叠导致的重复识别以及跨单元交互表面导致的间断问题，将协同工作的多个触点识别模块提取的片段轨迹融合为全局统一的轨迹，即若干下层单元融合程序接收单元交互表面的片段识别结果，判断重叠关系，维护更新单元轨迹；一个上层拼接融合程序负责维护全局轨迹信息，以下层单元融合获得的单元轨迹为输入，判断连接关系，进一步形成全局轨迹，从而为大幅面交互桌面提供完整精确的触点运动信息。本专利提供的方法优点在于高效准确，分布式程序运行部署灵活，为使用多摄像头实现的大幅面拼接交互桌面提供可靠的方法。

为了达到上述目的，本发明所采用的技术方案是：

一种交互表面上层级式多摄像头的触点轨迹融合方法，步骤如下：

步骤1：首先设置由两个以上单元交互表面组成的交互桌面，每个单元交互表面下方安置一个以上的同片段轨迹处理系统相通信连接的摄像头，随后每个摄像头将摄取的片段轨迹传送到同片段轨迹处理系统中，片段轨迹处理系统调用触点识别模块将该片段轨迹变化的信息送入到下层单元融合模块；

步骤2：下层单元融合模块中的片段轨迹接收子模块接收到片段轨迹变化的信息后，将片段轨迹变化的信息解析为片段轨迹添加消息、片段轨迹更新消息或片段轨迹删除消息这样的三种消息，每种消息包括触点的横纵坐标、大小或者形状的基本参数，片段轨迹接收子模块的接收过程采用多线程技术，每个线程绑定一个端口，对应接收一个触点识别模块发送的信息；

步骤3：接着片段轨迹接收子模块将片段轨迹添加消息、片段轨迹更新消息或片段轨迹删除消息这样的三种消息发送到下层单元融合模块中的单元合并子模块，随后单元合并子模块维护一个存储单元轨迹的集合，每个存储单元轨迹包含一个片段轨迹绑定队列，根据片段轨迹添加消息、片段轨迹更新消息或片段轨迹删除消息这样的三种消息的种类来分别更新维护存储单元轨迹，具体方式如下：