[发明专利]一种基于深度数据的模拟触摸操作系统及操作方法

权利要求书

1.一种基于深度数据的模拟触摸操作系统，其特征在于，包括：

数据采集模块，用于采集触摸场景的深度图，获取触摸场景的深度差；

数据处理模块，与数据采集模块连接，用于对触摸场景的深度差进行处理得到触摸点深度坐标，对触摸点深度坐标进行处理得到触摸点屏幕坐标；

显示模块，与数据处理模块连接，用于根据触摸点屏幕坐标、触摸点状态和触摸API在屏幕平面上显示触摸操作；

屏幕校准模块，与数据处理模块连接，用于根据计算得到的屏幕平面方程对触摸场景的深度图进行校准，得到屏幕平面与触摸场景的深度图之间的映射关系；

所述数据采集模块具体包括：利用深度传感器获取触摸场景的深度图，触摸场景的深度图包括无触摸操作的纯背景深度图和有触摸操作的带目标背景深度图，对触摸场景的深度图进行时域去噪，获取去噪之后的纯背景深度图和带目标背景深度图的深度数据，所述深度数据为深度图上的像素点与深度传感器之间的距离，对深度数据进行差法运算得到触摸场景的深度差depthdiff；

所述数据处理模块具体用于：对触摸场景的深度差depthdiff进行分离得到待选触摸点，对待选触摸点进行统计筛选得到触摸点，获取触摸点深度坐标，将触摸点深度坐标转换成触摸点空间坐标，将触摸点空间坐标进行处理得到触摸点屏幕坐标；

将触摸点空间坐标进行处理得到触摸点屏幕坐标具体包括：利用触摸点空间坐标和屏幕校准模块得到的屏幕平面方程，得到触摸点在屏幕平面上的垂直映射点，通过计算得到垂直映射点在屏幕平面的相对位置，得到触摸点屏幕坐标；

对触摸场景的深度差depthdiff进行分离得到待选触摸点具体包括：

对触摸场景的深度差depthdiff选取两个阈值minThr1和maxThr1，初步分离出背景、噪点和非触摸点，得到第一待选触摸点；

小于minThr1的像素点位置定义为背景以及噪点，大于maxThr1的像素点位置定义为非触摸点，处在两个阈值之间的像素点位置定义为第一待选触摸点；

以第一待选触摸点为中心取M×M窗口的深度差depthdiff均值mean，对mean选取两个阈值minThr2和maxThr2，进一步分离出噪点和非触摸点，得到第二待选触摸点。

2.根据权利要求1所述的基于深度数据的模拟触摸操作系统，其特征在于，所述数据采集模块为双目立体视觉摄像头、基于结构光法的红外摄像头、基于飞行时间法的激光摄像头。

3.根据权利要求1所述的基于深度数据的模拟触摸操作系统，其特征在于，所述对触摸场景的深度图进行时域去噪包括：噪声估计、检测运动并计算权值、时域加权去噪。

4.根据权利要求3所述的基于深度数据的模拟触摸操作系统，其特征在于，所述噪声估计过程具体包括：假设图像被均值是0，方差为σ²的高斯噪声污染，估计噪声标准差σ；输入有噪图像当前帧为g^t，前一帧为g^t-1，记x＝g^t-g^t-1，则x符合高斯分布：

记y＝|g^t-g^t-1|，即y＝|x|，则y的概率密度函数p(y)为：

y的期望为：

即，

5.根据权利要求3所述的基于深度数据的模拟触摸操作系统，其特征在于，所述检测运动并计算权值具体包括：计算当前帧中每一点与其前一帧中对应点及其周围邻域形成的局部窗的平均绝对差异MAE，其公式如下：

其中，H、W为局部窗的高和宽，权重初始值w₁＝1，局部差异m(i,j)其去噪权重成反比，噪声标准差σ为函数输入，th₁,th₂可根据σ进行设置，输入有噪图像当前帧为g^t，前一帧为g^t-1。