CN101324824A - 一种基于图像感应器的拼接墙定位系统及定位方法 - Google Patents

Abstract

基于图像感应器的拼接墙定位系统及定位方法，包括至少两个单屏处理模块及与单屏处理模块相连接的拼接定位处理模块，任意一个单屏处理模块与拼接墙的一个显示单元相对应，单屏处理模块分别采集对应的显示单元各像素点的亮度值并进行相应处理，获得光斑的像素点的数目、光斑的中心点相对于显示单元的第一位置坐标；拼接定位处理模块计算光斑的中心点相对于拼接墙的第二位置坐标，实现定位。由于是基于图像感应器来实现拼接墙的定位，不易于因为使用时间长久而影响定位性能，且分别由各单屏处理模块分别对对应的显示单元的亮度值进行处理，处理的数据量少，处理速度快，提高了定位精确度。

Description

一种基于图像感应器的拼接墙定位系统及定位方法

技术领域

本发明涉及拼接墙定位技术领域，特别涉及一种基于图像感应器的拼接墙定位系统及其定位方法。

背景技术

随着显示技术与控制技术的不断融合和发展，在高端的工程领域，大屏幕拼接墙显示系统的应用也越来越广泛。目前大屏幕拼接显示技术，主要采用多个背投拼接墙方式，如CRT背投显示墙、LCD背投显示墙、DLP背投拼接墙以及等离子显示墙等通过拼接而成的大屏幕拼接墙。它所带来的超大画面、多屏显示以及清晰、逼真的显示效果使得监控、安防、会议、模拟仿真等领域的工作效率得到大幅改善，同时促进了这些行业技术水平的快速进步。

现有的基于大屏幕拼接墙的定位技术，从工作原理上区分主要包括有电阻式、电容式、红外线式、表面声波式、超声波式以及摄像头定位等多种方式。其中，红外线式触摸屏是触摸屏定位技术中性能比较高、应用较广泛的一种装置，然而，红外线触摸屏装置也具有它固有的缺点和局限性，例如，由于应用场合、光照条件的不同、以及红外线元件的逐渐老化，会影响红外线触摸屏装置的接收端的接收效果，此外，红外远距离接收效果比较差，从而限制了基于红外触摸屏的拼接墙的屏幕尺寸大小等等。另外，申请号为200610122739.5的专利申请公开了一种基于CMOS数字图像传感器的定位装置及定位方法，该公开的方案仅仅是通过一个光学镜头及其后方处理装置对单屏上的由光学书写笔的书写笔迹进行定位，由于大屏幕拼接墙的尺寸非常大，相应的所需要处理的数据量也大，使用现有的定位方法进行处理相应地存在数据传输量大、占用计算机资源多、刷新速度慢、交互性能差等缺陷，无法满足大屏幕拼接墙大尺寸和高精度的定位要求，从而导致定位偏差。

发明内容

根据上述现有技术中存在的问题，本发明的第一个目的在于提供一种基于图像感应器的拼接墙定位系统，该定位系统对拼接墙进行定位时定位精度高、刷新速度快。

为达到上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种基于图像感应器的拼接墙定位系统，包括：

至少两个及以上的单屏处理模块以及与所述单屏处理模块相连接的拼接定位处理模块，所述任意一个单屏处理模块与所述拼接墙的一个显示单元相对应；

所述单屏处理模块，用于采集所述显示单元各像素点的亮度值，根据预设像素阈值对所述各像素点的亮度值进行二值化处理，根据预设形状，对所述二值化操作后的结果执行过滤操作，计算所述显示单元所接收到的光斑的光斑信息，并将所述光斑信息及所述单屏处理模块的识别信息向所述拼接定位处理模块发送，所述光斑信息包括所述光斑的像素点的数目信息、所述光斑的中心点相对于所述显示单元的第一位置坐标；

所述拼接定位处理模块，由一般的计算处理MCU及外围处理电路构成。用于根据预设的单屏处理模块与显示单元的对应关系、所述光斑信息，计算所述光斑的中心点相对于所述拼接墙的第二位置坐标。

根据上述本发明的基于图像感应器的拼接墙定位系统，由于是基于图像感应器来实现拼接墙的定位，且是根据预设像素阈值对各亮度值进行二值化操作，图像感应器不易老化，即使在经过长时间使用之后出现老化现象，相应的预设像素阈值也可以根据需要进行相应改变，因此，不易于因为使用时间长久而影响定位性能，此外，由于是分别由各单屏处理模块分别对对应的显示单元的亮度值进行处理，即相当于只处理拼接墙的整体数据的一部分，各单屏处理模块所处理的数据量较少，处理速度快，且提高了定位精确度，另外，由于处理时首先进行二值化操作，提取出满足定位需求的光斑信息，相应地减少了后续过程中所需处理的数据量，从而加快处理速度，刷新速度也快，相应地提高了定位精度。

本发明的第二个目的在于提供一种基于图像感应器的拼接墙定位方法，其对拼接墙进行定位时定位精度高、刷新速度快。

为达到上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种基于图像感应器的拼接墙定位方法，包括步骤：

采集与图像感应器对应的显示单元的各像素点的亮度值；

根据预设像素阈值对所述各像素点的亮度值进行二值化处理；

根据预设形状对所述二值化处理后的结果进行过滤操作，提取出满足所述预定形状的光斑数据；

计算所述光斑数据的光斑信息，所述光斑信息包括所述光斑数据的像素点的个数、所述光斑数据的中心点相对于所述显示单元的第一位置坐标；

将所述光斑数据的中心点作为拼接墙的光斑中心点，并根据所述拼接墙的光斑中心点的第一位置坐标、所述光学镜头与显示单元的对应关系，计算所述光斑数据的中心点相对于所述拼接墙的第二位置坐标。

根据上述本发明的基于图像感应器的拼接墙定位方法，由于是基于图像感应器来实现拼接墙的定位，且是根据预设像素阈值对各亮度值进行二值化操作，采用的光学镜头不易老化，即使在经过长时间使用之后出现老化现象，相应的预设像素阈值也可以根据需要发生改变，因此，不易于因为使用时间长久而影响定位性能，此外，由于是分别对与图像感应器对应的显示单元的亮度值进行处理，即相当于只处理拼接墙的整体数据的一部分，所处理的数据量较少，且提高了定位精确度，另外，由于处理时首先进行二值化操作，提取出满足定位需求的光斑信息，相应地减少了后续过程中所需处理的数据量，从而加快处理速度，刷新速度也快，相应地提高了定位精度。

附图说明

图1是本发明的拼接墙定位系统的结构示意图；

图2是本发明的拼接墙定位系统的组成方式示意图；

图3是本发明的其中一个单屏定位模块的组成方式示意图；

图4是本发明的其中一个单屏定位模块的结构示意图；

图5是本发明的拼接墙定位系统对拼缝处的定位原理示意图；

图6是本发明的拼接墙定位方法实施例一的流程示意图；

图7是本发明的拼接墙定位方法实施例二的流程示意图。

具体实施方式

如图1所示，是本发明的基于图像感应器的拼接墙定位系统的结构示意图，图2所示是该定位系统的组成方式示意图。

如图1所示，是本发明的基于图像感应器的拼接墙定位系统的结构示意图，其包括至少两个及以上的单屏处理模块101以及与所述各单屏处理模块101相连接的拼接定位处理模块102，其中，任意一个单屏处理模块101与拼接墙的其中一个显示单元相对应；

所述单屏处理模块101，用于采集所述显示单元各像素点的亮度值，并根据预设像素阈值对所述各像素点的亮度值进行二值化处理，计算出所述显示单元中所接收到的光斑的光斑信息，并将所述光斑信息及所述单屏处理模块101的识别信息向所述拼接定位处理模块102发送，所述光斑信息包括光斑的像素点的数目信息、所述光斑的中心点相对于所述显示单元的第一位置坐标信息；

所述拼接定位处理模块102，用于根据预设的单屏处理模块101与显示单元的对应关系、所述光斑信息，计算所述光斑的中心点相对于所述拼接墙的第二位置坐标信息。

其中，如图1、图2所示，该拼接定位处理模块102还可以通过串行接口环接或USB口或者CANBUS接口等方式与拼墙控制器103连接，并通过拼墙控制器103与拼墙服务器104连接，从而在计算出上述第二位置坐标之后，可将该第二位置坐标信息及控制信息等其他信息向拼墙控制器103及拼墙服务器104发送，由拼墙控制器103与拼墙服务器104共同完成书写、标注、定位等人机交互式操作动作。

如图3所示，是本发明的其中一个单屏处理模块101的组成方式示意图，该单屏处理模块的光学镜头位于其对应的显示单元的后方，且该光学镜头的接收范围是该显示单元的整个屏幕。

以下针对上述本发明的拼接墙定位系统的定位过程的一个具体实施例进行详细说明。

出于计算及对应关系的简便上的考虑，假设相互对应的光学镜头或者单屏处理模块与显示单元的编号相同，例如，水平方向上的编号设为0...n，垂直方向上设置为0...m，其中n、m均为大于或者等于0的整数，那么，位于第0行第0列的光学镜头、显示单元的编号均为00，......，位于第0行第n列的光学镜头、显示单元的编号均为0n，位于第1行第0列的光学镜头、显示单元的编号均为10，......，位于第m行第0列的光学镜头、显示单元的编号均为m0，......，以此类推，位于第m行第n列的光学镜头、显示单元的编号均为mn。根据自主选择的需要，也可以是采用其他的编号方式。

拼接定位处理模块102根据光学镜头的编号来计算整个拼接墙显示系统的定位坐标，例如，假设任意一个显示单元的分辨率均为1024*768，那么，编号为00的光学镜头的定位范围是[0～1023]*[0～767]，编号为01的光学镜头的定位范围是[1*1024～(1+1)*1024-1]*[0*768～(0+1)*768-1]，即[1024～2047]*[0～767]，......，以此类推，编号为mn的光学镜头的定位范围则为[n*1024～(n+1)*1024-1]*[m*768～(m+1)*768-1]。

首先假设本发明的定位系统及拼接墙所处环境的环境光照强度会维持在一个较恒定的范围，且不会发生较大的波动，因此，可将上述预设像素阈值设定为一个固定值，且该预设像素阈值可以是系统出厂时设定，也可以是在系统初次启动时根据环境光照强度通过手动或者自动方式进行设定。

在进行正常的书写操作时，通过光学书写笔发出红外光、单色光或者激光等光波，该光波直接在拼接墙中任意编号的显示单元的书写屏幕上成像，具体可表现为书写屏幕上的相应的亮度发生变化，位于书写屏幕后方的各单屏处理模块101通过光学镜头接收光波在书写屏幕上的成像，检测其对应的1024*768个像素点所对应的亮度值。

单屏处理模块101在获取上述对应的1024*768个像素点的亮度值之后，根据上述预设像素阈值对这1024*768个像素点的亮度值进行二值化操作，滤除环境光等干扰因素，使得二值化操作后的结果可表现出上述光学书写笔在书写屏幕上所显示的光斑，例如：将低于预设像素阈值的所有像素值取值为0，将大于或者等于预设像素阈值的像素值取值为1，其中0代表暗，1代表亮，或者是将低于预设像素阈值的所有像素值取值为1，将大于或者等于预设像素阈值的像素值取值为0，其中1代表暗，0代表亮，或者是将小于或者等于预设像素阈值的所有像素值取值为1，将大于预设像素阈值的像素值取值为0，其中1代表暗，0代表亮，或者是采用其他的方式，只需二值化操作后的结果能够体现出光学书写笔在书写屏幕上所书写的光斑即可。

在进行上述二值化操作处理之后，基于光学书写笔所发出的光源的发散特性，其在书写屏幕上所书写的笔迹可能呈不规则形状，因此，单屏定位模块101还可以对上述二值化操作处理后的结果进行过滤操作，该过滤操作可以是根据预设形状，滤除二值化操作后的光斑所包括的所有像素点中，即上述大于预设像素阈值的所有像素点，无法满足上述预设形状的像素点，使的过滤操作后的光斑呈现规则形状，例如矩形、正方形、多边形或者圆形等形状，也可以根据计算的方便性及需求采用其他的形状，只需该形状能够便于计算出光斑的中心点即可。此外，出于对计算的数据量及定位精度需求等方面的考虑，还可以限定该预设形状所包含的像素值的大小，在对精度要求不高的情况下，可以截取像素点的数目较多的光板块，在对精度要求较高的情况下，可以截取像素点的数目较少的光板块，例如，以正方形的预设形状为例，该预设形状所包含的像素点的个数可以是4*4、5*5、6*6或者是其他个数的像素点。

在得到上述满足预定形状要求的光斑之后，单屏处理模块101计算该光斑中所包含的光斑信息，该光斑信息包括满足上述预定形状的光斑所具有的像素点个数、以及其中心点相对于对应的显示单元的第一位置坐标，然后将上述像素点的个数、上述第一位置坐标、以及该单屏处理模块101或者与其对应的光学镜头的识别信息，例如上述光学镜头的编号，向拼接定位处理模块发送。

拼接定位处理模块102接收到上述光斑信息、及单屏处理模块101或者光学镜头的识别信息之后，根据该单屏处理模块101或者光学镜头与显示单元的定位关系，计算出上述中心点相对于拼接墙的第二位置坐标，并将该第二位置坐标作为上述光学书写笔在拼接墙书写屏幕上所书写的位置坐标信息。

在获得上述第二位置信息之后，拼接定位处理模块102还可将该第二位置信息及其他相关信息(例如控制信息)发送给依次与其相连接的拼墙控制器103、拼墙服务器104，由拼墙控制器103、拼墙服务器104共同完成书写、标注、定位等人机交互式操作动作。拼接定位处理模块102还可以跟踪发光书写笔的移动轨迹，并将整个拼接墙的所有第二位置坐标信息及其他相关信息发送给拼墙控制器103和拼墙服务器104，拼墙服务器104将这些第二位置信息转换为图文信息供其他记录软件使用，或者是将坐标信息与上述其他相关信息所代表的发光书写笔的操作重现在屏幕显示界面上。

其中，上述本发明的基于图像感应器的拼接墙定位系统，还可以包括所述拼接墙，从而可以成为配套的基于图像感应器的拼接墙定位系统，便于在系统生产、出厂时设定单屏处理模块101与拼接墙显示单元的相互对应关系，简化后续过程中的安装、设定相互之间的对应关系等步骤。

此外，上述本发明的基于图像感应器的拼接墙定位系统，还可以包括光学书写笔，该光学书写笔可发出光源，并在拼接墙显示屏幕上显示出成像亮点。其中，该光学书写笔可以是发出红外光、单色光、激光等光的光学书写笔。在光源亮度不足的情况下，相应的光学镜头可带有与光学书写笔同色的滤光片，在光源亮度足够的情况下，相应的光学镜头可以不带有滤光片，也可以带有与所述光学书写笔同色的滤光片。

其中，上述预设像素阈值的设定，还可以是采用以下的方式进行设定：首先由各单屏处理模块101分别确定各自的初始像素阈值，例如在开机启动时或者是在接收到设定预设像素阈值的指令信息时，该初始像素阈值可以是在没有光学书写笔书写的情况下来进行确定，以便于滤除所有环境光，由于各显示单元所处的环境可能不尽相同、相应的环境光照强度也有些许差别，此外，各显示单元所对应的光学镜头的物理参数、颜色深浅等也可能不尽相同，因此，可以直接将各单屏处理模块101的初始像素阈值设定为该单屏处理模块101的预设像素阈值，在后续单屏处理模块101的二值化操作过程中，各单屏处理模块101分别根据各自的预设像素阈值进行二值化操作。

其中，上述初始像素阈值的设定方式可以是，例如开机启动时，通过采集对应的显示单元的各像素点的亮度值来确定，该初始像素阈值可以是亮度值最高的像素点所对应的亮度值，或者是比亮度值最高的像素点所对应的亮度值稍高，该高出的程度可以通过相对百分比的方式确定，或者可以采用其他的方式来根据各像素点的亮度值确定该初始像素阈值。

在设定预设像素阈值时，还可以是，在各单屏处理模块101设定了各自的初始像素阈值之后，将各自的识别信息及初始像素阈值向拼接定位处理模块102发送，拼接定位处理模块102可以根据预先设定的指定关系，例如出厂时设定、或者是在系统使用过程中进行设定，将指定的单屏处理模块101的初始像素阈值设定为系统的预设像素阈值，通常情况下，可以选定位于拼接墙中心的显示单元所对应的单屏处理模块，并将该预设像素阈值向各单屏处理模块101发送，各单屏处理模块101根据该预设像素阈值进行更新，并根据该预设像素阈值执行后续步骤中的二值化操作等处理过程。

在设定预设像素阈值时，还可以是，拼接定位处理模块102接收到由各单屏处理模块101发送过来的初始像素阈值之后，选取最大的初始像素阈值作为上述系统的预设像素阈值，并将该预设像素阈值向各单屏处理模块101发送，各单屏处理模块101根据该预设像素阈值进行更新。

在设定预设像素阈值时，还可以是，拼接定位处理模块102接收到各单屏处理模块101发送过来的初始像素阈值之后，选取各初始像素阈值的中间值、平均值、或者是根据其他计算方式所计算出来的值作为上述预设像素阈值，并将该预设像素阈值向各单屏处理模块101发送，各单屏处理模块101根据该预设像素阈值进行更新。

此外，在本发明的基于图像感应器的拼接墙定位系统的使用过程中，还可以根据环境变化的需要手动方式设定上述预设像素阈值，例如有强光照射等情况下导致环境光照强度发生较大变化时，通过拼接定位处理模块102向各单屏定位模块101发送设置预设像素阈值的指令，各单屏定位模块101接收到上述指令后，可以根据上述各设置方法重新设置初始像素阈值，拼接定位处理模块102再根据各初始像素阈值重新设定预设像素阈值，以满足环境变化的需求。

如图4所示，是本发明的单屏处理模块101的结构示意图，其包括光学镜头1011、与光学镜头1011连接的数字图像传感器1012、与数字图像传感器1012相连接的图像预处理装置1013、与图像预处理装置1013连接的初步定位单元1014，单屏处理模块101通过该初步定位单元1014与所述拼接定位处理模块102连接。

在单屏处理模块101进行定位处理操作时，光学书写笔发出红外光、单色光或者激光等光波直接在屏幕上成像，假设该单屏处理模块101对应的显示单元的分辨率为1024*768，数字图像传感器1012采集这1024*768个像素点的亮度值，其中包括了由光学书写笔在屏幕上的成像亮点。

图像预处理装置1013根据预设像素阈值对这1024*768个像素点的亮度值进行二值化操作，具体的二值化操作过程可如上所述，以根据所述预设像素阈值滤除环境光等干扰因素，获得二值化操作后的光斑块，通常情况下，还可以根据预设形状对二值化操作后的结果进行过滤操作，去除光斑块中不满足该预设形状的数据，随后将该满足预设形状的数据发送给初步定位单元1014，在发送之前，还可以对其进行压缩操作，以减少数据传输量。

在初步定位单元1014接收到从图像预处理装置1013发送过来的数据之后，在数据经过压缩的情况下，首先进行解压缩操作，然后计算出所发送过来的数据所包含的光斑块的像素点的个数、及光板块的中心点相对于该单屏处理模块101对应的显示单元的第一位置坐标，并将所述像素点的个数、上述第一位置坐标及该单屏处理模块101或者对应的光学镜头的识别信息等信息向拼接定位处理模块102发送，由拼接定位处理模块102分析、计算出最终在拼接墙上的定位坐标。

其中，所述图像预处理装置1013，可以是现场可编程门阵列FPGA，也可以是复杂可编程逻辑芯片CPLD，或者是其他类型的逻辑编程器件。

所述数字图像传感器1014，可以是CMOS数字图像传感器，也可以是CCD数字图像传感器，根据具体应用或者环境的需要可以选择不同的数字图像传感器。

此外，由于光学书写笔的发光光源的发散特性，在书写笔进行书写时，在拼接墙屏幕上所呈现的光斑块可能覆盖了两个或者两个以上的显示单元，即光斑会位于拼接墙的拼缝处，下面对本发明的拼接墙定位系统针对拼缝处的光斑处理过程进行描述。

如图5所示，是本发明的拼接墙定位系统对拼缝处的定位原理的一个实施例的示意图，如图所示，在本实施例中，经二值化操作及过滤处理后的光斑数据为5*5的光斑，且该光斑位于上述编号为00与编号为01的显示单元之间。在本实施例中，单屏处理模块101与显示单元的编号采用上述相同的编号方式。

其中，经过与编号为00的显示单元相对应的单屏处理模块的二值化操作及过滤等操作后，计算出位于该编号为00的显示单元的光斑数据为5*2个数据，像素点个数为10个，且相对于该00号显示单元的中心点坐标为(1022，260)和(1023，260)，并将像素点个数(即10个)、中心点(即上述(1022，260)和(1023，260))坐标及该单屏处理模块或者对应的显示单元的识别信息(例如编号00)发送给拼墙定位处理器102；

经过与编号为01的显示单元相对应的单屏处理模块的二值化操作及过滤等操作后，计算出位于该编号为01的显示单元的光斑数据为5*3个数据，像素点个数为15个，且相对于该01号显示单元的中心点坐标为(1，260)，并将像素点个数(即15个)、中心点坐标(即上述(1，260))及该单屏处理模块或者对应的显示单元的识别信息(例如编号01)发送给拼墙定位处理器102。

拼墙定位处理器102接收到上述各单屏处理模块所发送的信息之后，比较各单屏处理模块所发送的像素点个数的大小，经比较得出，编号为01的单屏处理模块的像素点个数(15个)多于编号为00的单屏处理模块的像素点个数(10个)，因此，拼接定位处理模块102将编号为01的单屏处理模块所确定的中心点确定为由光学书写笔所发出光源的中心点，并根据上述单屏处理模块所计算出的该中心点相对于显示单元的坐标(即上述(1，260))、及单屏处理模块或者光学镜头与显示单元的对应关系，计算出该中心点相对于拼接墙的坐标，经计算得出相对于拼接墙的坐标为(1025，260)，并将坐标(1025，260)确定为拼接墙上的最终定位坐标。

其中，在上述对拼缝处的定位原理的描述过程中，是针对光斑位于两个显示单元的拼缝处进行说明，在光斑位于两个以上的拼缝的情况下，例如三个、四个等等，也可以采用与上述相同的处理方式，即，比较从各单屏处理模块所发送的像素点的个数的多少，并将像素点个数最多的单屏处理模块所确定的中心点作为整个拼接墙的中心点，并计算出该中心点相对于拼接墙的最终定位坐标，以实现对光学书写笔书写坐标的精确定位。

其中，当经比较得出各显示单元的光斑数据的像素点个数均为相同时，即没有一个最大值时，此时很可能是光学书写笔在拼接墙上的书写笔迹的中心点是在拼接墙的拼缝处，即位于各显示单元之间的拼缝上，而位于拼缝上的书写点可能没有实际操作上的意义，因此可将此次所采集的数据丢弃，并进行下一次采集、计算的过程。由于光学书写笔的书写过程只有在拼墙的显示单元上是连续的是有意义的，因此，丢弃一次拼缝处的书写数据不会对书写笔迹轨迹的整体连贯性产生影响，且可以实现对光学书写笔成像点的准确定位。

如图6所示，是本发明基于图像感应器的拼接墙定位方法实施例一的流程示意图。

如图6所示，在本实施例的定位方法中，其包括步骤：

步骤S101：首先分别采集各显示单元所包含的各像素点的亮度值，进入步骤S102；

步骤S102：根据预设像素阈值对所述各像素点的像素值进行二值化处理，进入步骤S103；

步骤S103：根据预设形状对所述二值化处理后的数据进行过滤操作，去除不满足所述预设形状的数据，提取出有用的光斑数据，以使所述光斑数据满足预定形状，进入步骤S104；

步骤S104：分别计算各显示单元的光斑所包含的像素点的个数及其中心点相对于与其对应的显示单元的第一位置坐标，进入步骤S105；

步骤S105：根据上述第一位置坐标、各光学镜头与显示单元的对应关系计算出该中心点相对于拼接墙的第二位置坐标，实现准确定位。

根据上述本实施例中的拼接墙定位方法，通过分别检测各显示单元的各像素点的亮度值，并根据预设像素阈值对这些亮度值进行二值化操作、根据预设形状进行过滤操作，计算出各显示单元的光斑所包含的像素点个数及中心点坐标，然后计算出该中心点相对于拼接墙的最终定位坐标，实现准确定位。由于是基于图像感应器来实现拼接墙的定位，且是根据预设像素阈值对各亮度值进行二值化操作，而光学镜头不易老化，即使在经过长时间使用之后出现老化现象，相应的预设像素阈值也可以根据需要发生改变，因此，不易于因为使用时间长久而影响定位性能，此外，由于是分别对与光学镜头对应的显示单元的亮度值进行处理，即相当于只处理拼接墙的整体数据的一部分，所处理的数据量较少，且提高了定位精确度。

如图7所示，是本发明的基于图像感应器的拼接墙定位方法的实施例二的流程示意图。

如图7所示，在本实施例的定位方法中，与上述实施例一的不同之处主要在于，本实施例中的方案还增加了对拼缝处的处理过程，其主要包括步骤：

步骤S201：首先分别各显示单元所包含的像素点的亮度值，进入步骤S202；

步骤S202：分别根据预设像素阈值对所述像素阈值进行二值化处理，进入步骤S203；

步骤S203：根据预设形状对所述二值化处理后的数据进行过滤操作，去除不满足所述预设形状的数据，提取出有用的光斑数据，以使所述光斑数据满足预定形状，进入步骤S204；

步骤S204：分别计算各显示单元的光斑所包含的像素点的个数及其中心点相对于与其对应的显示单元的第一位置坐标，进入步骤S205；

步骤S205：比较各光斑数据的像素点个数的大小，并将所具有的像素点个数最多的光斑数据所对应的中心点作为拼接墙所接收的光斑信号的中心点，进入步骤S206；

步骤S206：根据所述光斑信号的中心点的第一位置坐标、各光学镜头与显示单元的对应关系计算出该中心点相对于拼接墙的第二位置坐标，实现准确定位。

根据本实施例中的拼接墙定位方法，当光学书写笔的书写光斑覆盖了两个或者两个以上的显示单元时，通过比较各显示单元对应的光斑数据的像素点个数的大小，并将所包含的像素点的个数最多的显示单元中的中心点确定为光学书写笔的书写笔迹的中心点，并计算出该中心点相对于拼接墙的第二位置坐标，从而实现对光学书写笔书写光斑的准确定位。

其中，在上述步骤S205中，当经比较得出各显示单元的光斑数据的像素点个数均为相同时，即没有一个最大值时，此时很可能是光学书写笔在拼接墙上的中心点是位于各显示单元之间的拼缝上，而位于拼缝上的书写点没有实际操作上的意义，因此可将此次所采集的数据丢弃，并进行下一次采集、计算的过程。由于光学书写笔的书写过程只有在拼墙的显示单元上才是连续的，因此，丢弃一次的书写数据不会对书写笔迹的整体连贯性产生影响，且可以实现对光学书写笔成像点的准确定位。

此外，在上述步骤S102、步骤S202中，所述预设像素阈值的设定方式可以是：首先针对不同的显示单元分别设定不同的初始像素阈值，该初始像素阈值可以是在没有光学书写笔书写的情况下来进行确定，以便于滤除所有环境光，由于各显示单元所处的环境可能不尽相同、相应的环境光照强度也有些许差别，此外，各显示单元所对应的光学镜头的物理参数、颜色深浅等也可能不尽相同，因此，可以直接将各初始像素阈值分别设定为对应于该显示单元的预设像素阈值。

在设定预设像素阈值时，还可以是，在针对各显示单元设定了各自的初始像素阈值之后，将指定的显示单元所对应的初始像素阈值设定为预设像素阈值，通常情况下，可以选定位于拼接墙中心的显示单元。

在设定预设像素阈值时，还可以是，在针对各显示单元设定了各自的初始像素阈值之后，选取最大的初始像素阈值作为上述预设像素阈值。

在设定预设像素阈值时，还可以是，在针对各显示单元设定了各自的初始像素阈值之后，选取各初始像素阈值的中间值、平均值、或者是根据其他计算方式所确定的值作为上述预设像素阈值。

此外，在本发明的基于图像感应器的拼接墙定位方法的使用过程中，还可以根据环境变化的需要对预设像素阈值进行改变，例如有强光照射等情况下导致环境光照强度发生较大变化时，可发送设置预设像素阈值的指令，在接收到上述设置预设像素阈值的指令后，可以根据上述各设置方法重新设置预设像素阈值，以满足环境变化的需求。

此外，在上述步骤S103、步骤S203中，所述预定形状可以是矩形、正方形、多边形、圆形等形状，也可以是其他可以便于计算中心点的形状，以减少由于光源的发散特性造成的在书写屏幕上的书写笔迹呈不规则形状而对确定中心点造成的影响，从而更有益于计算出该光斑数据的中心点坐标，减少计算量，加快处理过程。另外，该预定形状的大小可以是固定的，也可以是根据显示单元的具体成像光斑像素点的多少自由设定。

以上所述的本发明实施方式，并不构成对本发明保护范围的限定。任何在本发明的精神和原则之内所作的修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的权利要求保护范围之内。

Claims (9)

1、一种基于图像感应器的拼接墙定位系统，包括：

至少两个及以上的单屏处理模块以及与所述单屏处理模块相连接的拼接定位处理模块，所述任意一个单屏处理模块与所述拼接墙的一个显示单元相对应，

所述单屏处理模块，用于采集所述显示单元各像素点的亮度值，根据预设像素阈值对所述各像素点的亮度值进行二值化处理，根据预设形状，对所述二值化操作后的结果执行过滤操作，计算所述显示单元所接收到的光斑的光斑信息，并将所述光斑信息及所述单屏处理模块的识别信息向所述拼接定位处理模块发送，所述光斑信息包括所述光斑的像素点的数目信息、所述光斑的中心点相对于所述显示单元的第一位置坐标；

所述拼接定位处理模块，用于根据预设的单屏处理模块与显示单元的对应关系、所述光斑信息，计算所述光斑的中心点相对于所述拼接墙的第二位置坐标。

2、根据权利要求1所述的基于图像感应器的拼接墙定位系统，其特征在于，所述拼接定位处理模块，还用于比较所述各单屏处理模块上光斑的像素点的数目信息的大小，并根据像素点的数目点最多的光斑所对应的光斑信息计算出该光斑的中心点相对于所述拼接墙的第二位置坐标。

3、根据权利要求1或2所述的基于图像感应器的拼接墙定位系统，其特征在于，

所述单屏处理模块，还用于根据所述光学镜头所采集的所述显示单元的各像素点的亮度值，确定所述预设像素阈值；或者，

所述单屏处理模块，还用于根据所述光学镜头所采集的所述显示单元的各像素点的亮度值，确定该单屏处理模块的初步像素阈值，并将所述初步像素阈值向所述拼接定位处理模块发送；所述拼接定位处理模块，还用于根据预设的指定关系，将指定的单屏处理模块确定的初步像素阈值作为所述预设像素阈值，并将该预设像素阈值向所述各单屏处理模块发送；或者，

所述单屏处理模块，还用于根据所述光学镜头所采集的所述显示单元的各像素点的亮度值，确定该单屏处理模块的初步像素阈值，并将该初步像素阈值向所述拼接定位处理模块发送；所述拼接定位处理模块，还用于分析计算所述各单屏处理模块确定的初步像素阈值的平均值或者最大值，将所述平均值或者最大值作为所述预设像素阈值，并将该预设像素阈值向所述各单屏处理模块发送。

4、根据权利要求1或2所述的基于图像感应器的拼接墙定位系统，其特征在于，所述单屏处理模块包括：

位于所述显示单元后方、且接收范围是所述显示单元的光学镜头，与所述光学镜头连接的数字图像传感器，与所述数字图像传感器连接的图像预处理装置，与所述图像预处理装置连接的初步定位单元，所述图像预处理装置用于根据所述预设像素阈值对从所述数字图像传感器传送的各像素点的亮度值执行二值化操作、根据预设形状对所述二值化操作后的结果执行过滤操作，提取出有益于识别光学书写笔书写坐标的光斑数据，所述初步定位单元用于计算所述光斑数据中所包含的所述光斑信息。

5、根据权利要求1或2所述的基于图像感应器的拼接墙定位系统，其特征在于，所述基于图像感应器的拼接墙定位系统还包括：光学书写笔，所述光学书写笔包括红外光笔、单色光笔、激光笔。

6、根据权利要求5所述的基于图像感应器的拼接墙定位系统，其特征在于，所述光学镜头具有与所述光学书写笔同色的滤光片。

7、一种基于图像感应器的拼接墙定位方法，其特征在于，包括步骤：

采集与光学镜头对应的显示单元的各像素点的亮度值；

根据预设像素阈值对所述各像素点的亮度值进行二值化处理；

根据预设形状对所述二值化处理后的结果进行过滤操作，提取出满足所述预设形状的光斑数据；

计算所述光斑数据的光斑信息，所述光斑信息包括所述光斑数据的像素点的个数、所述光斑数据的中心点相对于所述显示单元的第一位置坐标；

将所述光斑数据的中心点作为拼接墙的光斑中心点，并根据所述拼接墙的光斑中心点的第一位置坐标、所述光学镜头与显示单元的对应关系，计算所述光斑数据的中心点相对于所述拼接墙的第二位置坐标。

8、根据权利要求7所述的基于图像感应器的拼接墙定位方法，其特征在于，在计算所述光斑数据的光斑信息之后，还包括步骤：

比较各光斑数据的像素点的个数的大小，并将对应的显示单元上所具有的像素点的个数最多的光斑数据所对应的中心点作为所述拼接墙的光斑中心点。

9、根据权利要求7或8所述的基于图像感应器的拼接墙定位方法，其特征在于，还包括步骤：

当接收到设定预设像素阈值的指令信息时，根据各光学镜头所对应的显示单元的各像素点的亮度值，分别确定初步像素阈值，并根据预设的指定关系，将指定的光学镜头所对应的初步像素阈值作为所述预设像素阈值；或者，

当接收到设定预设像素阈值的指令信息时，根据各光学镜头所对应的显示单元的各像素点的亮度值，分别确定初步像素阈值，并将所述各初步像素阈值的平均值或者最大值作为所述预设像素阈值；或者，

当接收到设定预设像素阈值的指令信息时，根据各光学镜头所对应的显示单元的各像素点的亮度值，分别确定初步像素阈值，并将该预设像素阈值作为对应于所述显示单元的预设像素阈值。

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