[发明专利]一种基于计算机视觉的智慧黑板投影定位系统及方法

权利要求书

1.一种基于计算机视觉的智慧黑板投影定位系统，包括一用于摄像的CCD摄像机、一计算机、一投影机、一大屏幕显示终端机和一激光笔；所述计算机内部装配有多通道同步视频采集卡和多路输出显示卡；所述计算机通过内部装配的多通道同步视频采集卡与CCD摄像机连接；所述计算机通过内部装配的多路输出显示卡与投影机连接，其特征在于：

所述投影机和CCD摄像机均以平行配置的方式固定与大屏幕显示终端机的正前方；所述CCD摄像机位于投影机正上方，且投影机和摄像机汇聚于同一平面；

所述大屏幕显示终端机前方还放置有校准板；所述校准板用于对投影机进行校准。

2.根据权利要求1所述的一种基于计算机视觉的智慧黑板投影定位系统，其特征在于，所述大屏幕显示终端机为柱透镜光栅板，且柱透镜光栅板表面覆有一层漫反射层。

3.根据权利要求1所述的一种基于计算机视觉的智慧黑板投影定位系统，其特征在于，所述校准板为一块平整的白板上绘有四个位置已知的标志点，校准时将其置于大屏幕显示终端机的位置处。

4.一种基于计算机视觉的智慧黑板投影定位方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤S1：搭建智慧黑板投影定位系统，使对焦与场景中的大屏显示终端机；

步骤S2：在大屏显示终端机前放置校准板，计算机启动投影机的校准程序进行校准，校准完成后撤去校准板；

步骤S3：基于单目视觉的定位模型分别确定大屏显示终端机的坐标系、摄像机的坐标系和计算机屏幕的坐标系；

步骤S4：投影机读取计算机和CCD摄像机各自的第一帧参数，编码并输出合成后一的第一帧图像，接着读取下一帧编码并输出合成后的第二帧图像，如此循环；

步骤S5：CCD摄像同时采集激光笔投射到大屏显示终端机的光电，并发送计算机进行光点视频图像分析处理；

步骤S6：计算机将识别的结果转化成文字后通过投影仪投射到大屏显示终端。

5.根据权利要求4所述的一种基于计算机视觉的智慧黑板投影定位方法，其特征在于，所述步骤S2中，校准板进行校准时，实用OpenCV的标定程序，计算出CCD摄像机的内参数，对CCD摄像机的内参数进行校正，并通过仿射变换进行角点校正和空间变换；当内参下校正后，通过四点的角点校正，将图像变换到大屏显示终端机等比例的模板上。

6.根据权利要求4或5所述的一种基于计算机视觉的智慧黑板投影定位方法，其特征在于，所述校准板进行校准的步骤如下：

步骤S21：在大屏幕显示终端的位置处放置校准板，校准板上绘有位置已知的四个标志点，采用用于摄像的彩色CCD摄像机获取图像；

步骤S22：提取用于校准的彩色CCD摄像机成像面上四个标志点的坐标，求解出用于校准的彩色CCD摄像机空间到投影幕空间的变换矩阵；

步骤S23：撤去校准板，将投影仪投射棋盘模式校正图像到大屏幕显示终端上；

步骤S24：用定位后的用于校准的彩色CCD摄像机获取图像，抽取图像中的特征点，求得投影仪空间到用于校准的彩色CCD摄像机空间的变换矩阵；

步骤S25：得出每个投影仪空间到投影幕空间变换矩阵，进行几何校正；

步骤S26：投射投影仪校准图像，校准投影仪的相对位置，进行机械校准。

7.根据权利要求5所述的一种基于计算机视觉的智慧黑板投影定位方法，其特征在于，所述四点校正具体步骤如下：

Stp 1：将靶标图投影到大屏幕显示终端上；

Stp 2：根据大屏幕的长宽比例，设定等比例模板大小；

Stp 3：将激光笔依次定位到幕布的四个角，由程序自动识别光源点，并得出四个角点坐标；

Stp 4：通过角点校正公式将四个角点映射到模板的四个角点。

8.根据权利要求3所述的一种基于计算机视觉的智慧黑板投影定位方法，其特征在于，所述。

9.根据权利要求3所述的一种基于计算机视觉的智慧黑板投影定位方法，其特征在于，所述。

10.根据权利要求3所述的一种基于计算机视觉的智慧黑板投影定位方法，其特征在于，所述。