專利名稱：一種超大幅面顯示觸點融合交互系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
一種超大幅面顯示觸點融合交互系統(tǒng)技術(shù)領(lǐng)域[0001]本實用新型主要涉及超大屏幕顯示觸點融合交互技術(shù)。
背景技術(shù)：
[0002]隨著戰(zhàn)場監(jiān)視、偵察技術(shù)的發(fā)展，軍事指揮應(yīng)用中能夠獲取大量情報信息，形成全局的戰(zhàn)場態(tài)勢。為了有效組織和使用這些數(shù)據(jù)，一般需要采用大幅面、高分辨率的顯示系統(tǒng)來實現(xiàn)對各種戰(zhàn)場數(shù)據(jù)的綜合顯示，提高了指揮員對戰(zhàn)爭全過程的感知能力。超大幅面顯示系統(tǒng)主要是指顯示面積大于200英寸，分辨率大于2056 X 2056dpi的顯示設(shè)備，這類設(shè)備由于尺寸大、分辨率高，一般采取多個小尺寸顯示單元拼接而成。目前這類設(shè)備普遍不支持在屏幕表面上對顯示內(nèi)容進行直接交互，而采用專業(yè)人員輔助操作的方式。超大幅面顯示系統(tǒng)融合交互方法是針對這類設(shè)備提出的一種交互設(shè)備設(shè)計方法。[0003]美國空軍研究實驗室開發(fā)的交互式數(shù)據(jù)墻系統(tǒng)(I. Peter A. Jedrysik, Jason Moore,et al. Interactive Displays for Command and Control. In Proceedings of IEEE Aerospace Conference, 2000, Vol. 2:341-351)是一種大尺寸、高分辨率的公共戰(zhàn)術(shù)圖像顯示系統(tǒng)。支持用戶直接在顯示器表面上利用激光筆進行交互，也支持用戶在一定距離內(nèi)(2米左右)利用激光筆進行指示交互。我國清華大學的史元春教授等(2. Xiaojun Bi, Yuanchun Shi, et al. uPen:Laser-based, Personalized, Multi-User Interaction on Large Display. In Proceedings of ACM Multimedia, 2005，pages: 1049-1050.)在激光筆基礎(chǔ)上通過增加功能按鍵，實現(xiàn)了一種能夠模擬鼠標交互功能的交互設(shè)備。但以上系統(tǒng)還存在兩個方面的不足，具體表現(xiàn)為①用于激光交互點跟蹤的攝像機數(shù)量一般安裝在顯示單元的中間位置，在邊緣、頂角等位置上的交互精度較低；②受限于攝像機的圖像采集分辨率，在大幅面、高分辨率顯示系統(tǒng)應(yīng)用中交互精度較低。發(fā)明內(nèi)容[0004]發(fā)明目的為了克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足，本實用新型提供一種超大幅面顯示觸點融合交互系統(tǒng)，從而使得在顯示屏邊緣頂角等位置仍具有較高的精度，且具有較高的交互精度。[0005]技術(shù)方案為實現(xiàn)上述目的，本實用新型采用以下技術(shù)方案一種超大幅面顯示觸點融合交互系統(tǒng)，包括連接有投影主機的投影儀、多塊顯示屏、連接有交互主機的攝像機和交互激光筆，其中所述多塊顯示屏拼接形成超大幅面顯示屏，所述投影儀將圖像投影到超大幅面顯示屏上，而所述交互激光筆發(fā)出紅外激光投射在超大幅面顯示屏形成交互觸點；所述每塊顯示屏背面均設(shè)有兩臺以上的攝像機，這些攝像機同時跟蹤采集與其對應(yīng)的單塊顯示屏上的包括激光點坐標的圖像數(shù)據(jù)，并將該數(shù)據(jù)傳輸?shù)脚c其連接的交互主機上； 所述交互主機對該數(shù)據(jù)進行處理從而獲得的圖像能反應(yīng)出激光點運動狀態(tài)，并將該圖像數(shù)據(jù)反饋到投影主機上，并通過與投影主機連接的投影儀將畫面投影在大幅面顯示屏上。[0006]作為優(yōu)選，所述顯示屏為涂覆有反射膜的玻璃板。[0007]作為優(yōu)選，所述單塊顯示屏背面設(shè)有兩臺攝像機，且該兩臺攝像機的位置與該塊顯示屏的左上部和右下部分別對應(yīng)。[0008]作為優(yōu)選，所述攝像機采用分辨率不低于640X480dpi的黑白攝像機，并支持以 30fps的速率采集256灰階的視頻圖像。[0009]作為優(yōu)選，所述交互激光筆能夠產(chǎn)生532nm波長的紅外激光。[0010]作為優(yōu)選，所述交互主機設(shè)有觸點融合模塊、觸點提取模塊和交互控制模塊，其中所述觸點融合模塊，將同一顯示屏對應(yīng)的兩臺攝像機采集的圖像進行融合統(tǒng)一；所述觸點提取模塊，提取單塊顯示屏圖像中交互觸點的坐標數(shù)據(jù)，并將包括交互觸點坐標數(shù)據(jù)在內(nèi)的圖像數(shù)據(jù)其轉(zhuǎn)換成與顯示屏適配的圖像數(shù)據(jù)；所述交互控制模塊，將上述單塊顯示屏圖像坐標系下的圖像數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換到整塊超大幅面顯示屏的坐標系下。[0011]有益效果相對于現(xiàn)有技術(shù)，本實用新型具有以下優(yōu)點超大幅面顯示屏邊緣及頂角等位置仍然具有較高的交互精度，且具有快速的處理響應(yīng)速度；同時采用模塊化設(shè)計， 提高大幅面、高分辨率顯示系統(tǒng)的擴展性應(yīng)用需求。


[0012]圖I為本實用新型的結(jié)構(gòu)示意圖；[0013]圖2為本實用新型所述攝像機安放位置示意圖；[0014]圖3為本實用新型用于計算融合參數(shù)的特征模板；[0015]圖4為本實用新型圖像采集與融合處理的時隙關(guān)系圖；[0016]圖5為本實用新型交互觸點提取板塊示例圖；[0017]圖6為本實用新型用于計算坐標轉(zhuǎn)換參數(shù)的特征模板；[0018]圖7為本實用新型交互坐標轉(zhuǎn)換示例圖。[0019]其中，顯示屏I、攝像機2、交互主機具體實施方式
[0020]
以下結(jié)合附圖對本實用新型作更進一步的說明。[0021]一種超大幅面顯示觸點融合交互系統(tǒng)，由硬件和軟件兩部分組成，其組成結(jié)構(gòu)如圖I所示，包括交互觸點數(shù)據(jù)采集和交互觸點數(shù)據(jù)處理兩部分。其中硬件部分包括連接有投影主機的投影儀、多塊顯示屏、連接有交互主機的攝像機和交互激光筆，所述顯示屏為涂覆有反射膜的玻璃平板，多塊這樣的顯示屏拼接成超大幅面顯示屏，投影儀將畫面投影到該顯示屏上。為了能夠?qū)崿F(xiàn)交互控制，在單塊顯示屏的背面各安裝兩臺攝像機，且攝像機與交互主機連接控制，此時利用能發(fā)射532nm波長紅外射線的交互激光筆在顯示屏上投射高亮度的光點，此光點就是交互觸點，此時在每塊顯示屏的背面設(shè)置兩臺攝像機，該兩臺攝像機放置的位置與其對應(yīng)的顯示屏左上部和右下部分別對應(yīng)，且為距顯示屏中心1/4的位置，這兩臺攝像機同時對投射到該顯示屏上的交互觸點進行跟蹤和采集，并將采集的數(shù)據(jù)傳輸給交互主機處理后，反饋到與投影儀連接的投影主機上，由投影儀將處理的圖像數(shù)據(jù)反饋到顯示屏上，從而完成觸點融合交互控制。在此過程中，主要是利用兩臺攝像機同時跟蹤高強光亮的激光點即交互觸點，通過交互主機將交互觸點的進行融合處理后，反饋回投影主機，從而實現(xiàn)超大幅面顯示初定融合交互控制。其中交互主機對攝像機的圖像進行處4理包括以下幾個部分[0022]第一部分攝像機圖像的融合參數(shù)確認方法[0023]如圖I所示，兩臺數(shù)字攝像機采集圖像的覆蓋區(qū)域都為單塊顯示屏，為了后續(xù)處理中融合兩臺數(shù)字攝像機采集到的圖像。由于兩臺攝像機可能由于焦距、角度或者位移的偏差，使得采集的圖像無法融合成統(tǒng)一的圖像，因此在攝像機安裝完成后需要先對兩臺攝像機圖像的融合參數(shù)進行確認，其具體實施方法如下[0024]步驟一利用如圖3所示的模板首先調(diào)整數(shù)字攝像機拍攝角度、聚焦參數(shù)等，實現(xiàn)兩臺數(shù)字攝像機采集的圖像與模板間是正投影關(guān)系，并且保持如圖3所示模板中水平線的圖像水平線一致，并與垂直線正交；[0025]步驟二 計算兩臺攝像機的融合參數(shù)，由于步驟一已經(jīng)實現(xiàn)了圖像的正投影采集和正交化，因此可以假設(shè)兩幅圖像之間的融合參數(shù)僅包括縮放和位移相關(guān)的6個參數(shù)。[0026]
權(quán)利要求1.一種超大幅面顯示觸點融合交互系統(tǒng)，其特征在于包括連接有投影主機的投影儀、多塊顯示屏、連接有交互主機的攝像機和交互激光筆，其中 所述多塊顯示屏拼接形成超大幅面顯示屏，所述投影儀將圖像投影到超大幅面顯示屏上，而所述交互激光筆發(fā)出紅外激光投射在超大幅面顯示屏形成交互觸點； 所述每塊顯示屏背面均設(shè)有兩臺以上的攝像機，這些攝像機同時跟蹤采集與其對應(yīng)的單塊顯示屏上的包括激光點坐標的圖像數(shù)據(jù)，并將該數(shù)據(jù)傳輸?shù)脚c其連接的交互主機上； 所述交互主機對該數(shù)據(jù)進行處理從而獲得的圖像能反應(yīng)出激光點運動狀態(tài)，并將該圖像數(shù)據(jù)反饋到投影主機上，并通過與投影主機連接的投影儀將畫面投影在大幅面顯示屏上。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述超大幅面顯示觸點融合交互系統(tǒng)，其特征在于所述顯示屏為涂覆有反射膜的玻璃板。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述超大幅面顯示觸點融合交互系統(tǒng)，其特征在于所述單塊顯示屏背面設(shè)有兩臺攝像機，且該兩臺攝像機的位置與該塊顯示屏的左上部和右下部分別對應(yīng)。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述超大幅面顯示觸點融合交互系統(tǒng)，其特征在于所述攝像機采用分辨率不低于640X480dpi的黑白攝像機，并支持以30fps的速率采集256灰階的視頻圖像。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述超大幅面顯示觸點融合交互系統(tǒng)，其特征在于所述交互激光筆能夠產(chǎn)生532nm波長的紅外激光。
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述超大幅面顯示觸點融合交互系統(tǒng)，其特征在于所述交互主機設(shè)有觸點融合模塊、觸點提取模塊和交互控制模塊，其中 所述觸點融合模塊，將同一顯示屏對應(yīng)的兩臺攝像機采集的圖像進行融合統(tǒng)一； 所述觸點提取模塊，提取單塊顯示屏圖像中交互觸點的坐標數(shù)據(jù)，并將包括交互觸點坐標數(shù)據(jù)在內(nèi)的圖像數(shù)據(jù)其轉(zhuǎn)換成與顯示屏適配的圖像數(shù)據(jù)； 所述交互控制模塊，將上述單塊顯示屏圖像坐標系下的圖像數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換到整塊超大幅面顯示屏的坐標系下。
專利摘要本實用新型公開了一種超大幅面顯示觸點融合交互系統(tǒng)，包括連接有投影主機的投影儀、多塊顯示屏、連接有交互主機的攝像機和交互激光筆，其中所述多塊顯示屏拼接形成超大幅面顯示屏，所述投影儀將圖像投影到超大幅面顯示屏上，而所述交互激光筆發(fā)出紅外激光投射在超大幅面顯示屏形成交互觸點；所述每塊顯示屏背面均設(shè)有兩臺以上的攝像機，這些攝像機同時跟蹤采集與其對應(yīng)的單塊顯示屏上的包括激光點坐標的圖像數(shù)據(jù)，并將該數(shù)據(jù)傳輸?shù)脚c其連接的交互主機上；所述交互主機對該數(shù)據(jù)進行處理從而獲得的圖像能反應(yīng)出激光點運動狀態(tài)，并將該圖像數(shù)據(jù)反饋到投影主機上，并通過與投影主機連接的投影儀將畫面投影在大幅面顯示屏上。
文檔編號G06F3/037GK202815784SQ20122032360
公開日2013年3月20日 申請日期2012年7月5日 優(yōu)先權(quán)日2012年7月5日
發(fā)明者朱立新, 周光霞 申請人:中國電子科技集團公司第二十八研究所