CN102184053A - 一种新型投影仪装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种新型投影仪，能够识别、判断并定位激光指示笔的位置，从而方便使用者可以利用激光指示笔来实现鼠标控制操作计算机的功能。本发明采用受控计算机与新型投影仪交互的方法，通过无线网络连接，实现了激光指示笔、嵌入式图像获取处理模块、受控计算机三者的交互，视频图像获取模块将获得的视频信息传送给嵌入式图像处理计算模块，其通过对每一帧图像目标光点的提取、处理来得到目标激光点的光点位置及其在投影区域的相对位置坐标参数，再进行坐标转换后然后传送给计算机，从而驱动计算机鼠标进行相应的控制操作。

Description

一种新型投影仪装置

技术领域

本发明涉及一种光电及仪器技术领域的装置，具体的说是涉及一种激光笔指示与投影仪对其进行激光点轨迹识别、控制的装置。

背景技术

近年来，伴随着经济、科技的快速发展，可以将计算机等图像供给装置提供的图像信息在白色区域进行放大显示投影的投影仪已被广发应用于教学、会议及其它大型公共场所。

但是目前市场上现有的投影仪只能进行简单的图像视频信息投影，与其配套的激光指示笔对其只能进行简单的上下翻页操控，而不能实现其它更复杂的操作。同时，对现有技术的文献检索发现，中国专利号200710178539.6，专利名称为“具有投影控制功能的装置及投影控制方法、电脑、投影仪“，该专利提供了一种消除投影仪的投射光线对用户视觉影响的装置及方法，没有解决利用投影仪来控制识别激光指示笔目标光点并达到控制计算机的问题。

中国专利申请号200710026848.1，专利名称为“光电轨迹输入代替按键输入的方法”，该专利提出了一种通过光学及电子技术识别移动轨迹并由软件转化成数字或文字输入从而代替按键输入的一种输入方法，但是该方法适用于对象的目标屏幕大小受限制，无法达到普通投影屏幕大小所需的精度，且因控制对象的不确定性缺乏普遍的适用性。

专利号为200510011538.3的一种计算机的远距离无线控制装置，利用的是用CCD将获取的图像传递给计算机进行处理，而计算基本上上需要加载相应的图像处理程序，从而实现所需要的功能。中国专利号为200810035544.6，专利名称为“激光笔指示与光点识别方法”，该专利提出了一种激光笔指示及其光点轨迹的识别方法，根据其发明内容及实施例来看，该激光笔指示光点的识别是在投影仪屏幕处的控制计算机上来完成，从而识别出光电轨迹。也需要在计算机上装载相应的软件，增加了计算机的内存开销，同时也给使用者带来了一定程度的不便。

发明内容

本发明实施的目的是针对上述现有技术的不足，提供了一种新型投影仪，其能够识别、判断并定位激光指示笔指示光点的位置，从而方便使用者可以利用激光指示笔来实现鼠标控制计算机的功能。

本发明采用计算机与新型投影仪设备交互的方法，通过无线网络连接，实现了激光指示笔、视频图像采集处理模块、计算机三者的交互，视频图像采集模块将获得的视频信息传送给嵌入式图像处理计算模块，其通过对每一帧图像目标光点的提取处理来得到目标激光点的光点位置及其在投影区域的相对位置坐标，并进行坐标转换，然后传送给计算机，从而驱动计算机鼠标进行相应的移动操作。

本发明——一种新型投影仪装置，包括有投影控制模块、激光指示笔模块、通信模块，其特征关键在于：该投影仪装置前端面板设置有视频图像采集模块，其用来采集投影仪投影屏幕区域的视频图像信息；还包括有嵌入式视频图像处理、计算模块，用来对采集到的视频中每一帧图像进行目标点提取处理，判断出目标光点位置并获得目标光点在投影区域的相对位置坐标，该图像处理计算模块再将得到的目标轨迹位置坐标进行坐标转换，转换成鼠标在计算机中的实际坐标，通信模块通过无线发射单元将获得的坐标信息传送给计算机，最后计算机在驱动程序的控制下完成相应的鼠标控制操作，从而实现激光指示笔、投影仪控制计算机及其输出显示的目的。

其中所述的视频图像处理模块提取目标光点轨迹的过程为：视频图像采集模块将获得的视频图像信息传递给嵌入式的图像处理模块并存储，图像处理单元利用目标光点的灰度和亮度及其连续性等信息来完成目标光点的坐标位置计算功能，具体为：嵌入式图像处理计算单元对视频信息中的每一帧图像进行逐行或逐列进行扫描，分析、计算该帧图像中亮点的亮度、灰度及连续性，并与相邻的行或列进行对比，再经过多帧图像叠加的方法在横或竖向相互结合，构成一个亮点集，若某已有亮点找不到横或竖向上的相邻亮点集，则该亮点为孤立备选的目标光点位置；扫描完毕后，再分析所有孤立的目标光点，从而在亮度、灰度及半径范围来获取与目标光点大小和形状相符合的目标光点位置，并计算出该目标光点位置在投影区域的相对坐标位置，然后再将目标光点轨迹的相对位置坐标进行坐标转换，转换成计算机鼠标在计算机鼠标的实际坐标，通信模块通过无线发射单元将获得的坐标信息传送给计算机，最后计算机在驱动程序的控制下完成相应的鼠标控制操作，从而实现新型投影仪控制计算机及其输出显示的目的。

本发明的特征还在于所述的新型投影仪投影窗口同侧设置有视频图像采集窗口，该图像采集窗口为规则的形状；所述的视频图像采集窗口内部安装视频图像采集设备模块，用来获取投影仪投影屏幕区域的图像信息，并能够将该图像信息传送给嵌入式图像处理计算模块。

本发明的特征还在于所述的视频图像获取单元采用CCD(Charge-coupled Device)或CMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor)器件，其获取的视频图像信息可以直接传递给后接的图像处理计算模块；所述的图像处理计算模块包括视频图像存储单元、内置软件存储单元、图像处理计算单元、通信及接口单元。

与现有的技术相比，本发明提供了一种新型的在较远距离内控制计算机的思路方法和装置，其完全将激光指示笔光点轨迹识别、定位和转换的功能模块完全集成于投影仪中，简化了现有的复杂控制装置，并为投影仪的发展提供了一种新的发展方向。

附图说明

图1是本发明的外观示意图；

图2是本发明的实施场景示意图；

图3是本发明的结构框图；

图4是本发明视频图像处理部分的程序流程图；

其中，1为该投影仪的箱体及内部控制单元，2为视频图像采集单元，3为投影仪投影镜头，4为该新型投影仪，5为投影屏幕，6为使用者，7为激光指示笔，8为计算机。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的实施例做详细说明：本发明在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于以下所述的实施例。

在本实施例中，一种新型投影仪装置，该投影仪包括有投影控制模块、激光指示笔模块、通信模块，其前端面板设置有视频图像采集模块，用来获取投影仪投影屏幕区域的视频图像信息；还包括有嵌入式视频图像处理计算模块，用来对获取的视频中每一帧图像进行目标点提取处理，判断出目标光点位置并获得目标光点在投影区域的相对位置坐标，然后将相对位置坐标参数进行坐标转换，并将转换后得到的坐标参数通过通信模块传递给计算机，最后计算机鼠标在相应驱动程序驱动下按照所获得的鼠标坐标位置参数进行相应的移动控制操作。

图1为本发明的外观示意图，其中1为该投影仪的箱体及内部控制部分，包括有投影仪外设电路和光学镜头控制模块、嵌入式视频图像处理计算模块，2为视频图像采集单元，在该窗口内部安装有视频图像采集设备，本实施例中采用的是CCD摄像头，用来采集投影仪投影屏幕区域的显示视频图像并将该图像数据流传递并存储于嵌入式图像存储设备中，3为投影仪投影镜头，安置有光学镜头部件，用以将计算机桌面的显示图像投影在投影屏幕上。

本实施例中，图2为本发明在实际环境中的实施场景图：其中4为该新型投影仪，5为投影屏幕，6为使用者，7为激光指示笔，8为计算机，使用者通过激光指示笔在显示屏幕上指示光点的位置，并由多个激光点表达出图形、文字等轨迹信息，然后由视频图像采集模块获取目标屏幕区域的视频信息，并将采集到的视频图像信息传输给嵌入式的视频图像处理计算模块；所述的激光指示笔，是一种可以发射红色激光的笔形指示工具，它有多个按钮供使用者与计算机、投影仪等设备进行通信，此处的通信方式可以为红外通信、无线射频通信、蓝牙通信或ZigBee通信等无线通信方式。

其次，嵌入式视频图像处理计算模块从内部存储器中将采集到的视频图像的每一帧图像中提取目标光点，通过消噪处理后分析并计算目标光点的位置，从而得到目标光点在显示屏幕上的相对位置坐标，软件再进行相应的坐标转换，转换为计算机鼠标的位置坐标参数，最后通过通信单元将数据发送给计算机。

上述所谈的目标光点提取，是指：通过嵌入式视频图像处理计算模块提取视频图像数据，主要利用亮度和灰度及其连续性等信息提取激光指示笔在目标屏幕上指示出的目标光点位置，具体过程如下：视频图像处理计算模块对视频信息中的每一帧图像，进行逐行或逐列扫描，根据每个像素点的灰度和亮度信息是否达到相关信息预设参数的下限，来获得目标屏幕中的亮点及亮点连续性，并通过相邻的行或列之间进行比较，采用多帧图像叠加的方法，将相邻行的亮点在横向或竖直方向上互相结合，构成一个亮点集，若某已有亮点找不到这样的横向或竖直方向上的相邻点集，则该集合被孤立为备选的亮点位置；扫描完毕后，分析、计算所有的亮点集合，提取出符合预设参数设置的单个或多个集合，作为最终的目标光点位置，得出该目标位置光点的相对位置坐标参数。

本实施例中，光点亮度的下限设置为200，单位是灰度，光点大小范围设置为圆形，半径最小为3，最大为15，单位是像素。测试结果显示，使用视频图像采集频率每秒25帧的视频图像采集设备，上述提取激光点的过程计算的速度达到每秒20帧图像以上。上述得到目标光点的相对坐标位置参数以后，再进行目标光点相对坐标位置与鼠标实际坐标的参数转换，然后将该坐标数据通过通信模块传递给计算机处，驱动程序根据获得的鼠标坐标参数驱动鼠标进行相应的移动控制操作，包括：使用小圆点在目标光点出标记、光点位置连接、鼠标事件操作等。

本发明的工作原理为：投影仪将控制计算机的显示桌面投影在屏幕上，使用者通过操作激光指示笔上相应的按键将激光点投向投影屏幕(投影区域)上，视频图像采集设备CCD将获取投影屏幕上的视频图像信息，并传输给嵌入式视频图像处理计算模块进行存储处理，图像处理器件内部设置的图像处理程序对该图像进行相应的去噪、处理和计算，提取出目标光点的相对位置坐标参数，再将该位置坐标转换为鼠标的坐标参数通过通信模块传输给计算机，如图2所示；计算机接收到该信号并调用系统函数将其模拟为鼠标的左右键、单双击动作，从而实现在较远的距离内实现对计算机的控制，实现鼠标的基本功能。

本实施例中，图4为视频图像处理模块内置的图像处理软件程序流程图。程序运行后，响应信号接受线程和启动激光点识别线程，从存储器中读入采集的视频图像信息，然后在每一帧图像中识别并提出去激光点所在的位置坐标参数，再将该位置坐标参数转化为鼠标的坐标参数，最后传输给计算机。程序运行后，自动端口初始化并启动鼠标位置参数查询线程和信号相应线程。信号响应线程中，计算机循环查询标准接口的输入信号到来，则模拟按键响应的鼠标动作；在鼠标位置参数查询线程中，计算机循环查询输入端口并判断输入的数据是否为鼠标坐标位置参数，最后将接收到的鼠标坐标参数与鼠标模拟按键动作结合，实现一个完整的鼠标事件，最终达到投影仪、激光指示笔控制计算机的目的，实现鼠标的基本功能。

Claims (7)

1.一种新型投影仪装置，包括有投影控制模块、激光指示笔模块、通信模块，其特征在于：该投影仪装置前端面板还设置有视频图像采集模块，用来采集投影仪投影屏幕区域的视频图像信息；还包括有嵌入式视频图像处理、计算模块，用来对采集到的视频中每一帧图像进行目标点提取处理，判断出目标光点位置并获得目标光点在投影区域的相对位置坐标，然后再进行坐标转换，通信模块将转换获得的坐标参数传输给计算机。

2.根据权利要求1所述的新型投影仪装置，其特征在于：所述的新型投影仪投影窗口同侧设置有视频图像采集窗口。

3.根据权利要求2所述的新型投影仪装置，其特征在于：所述的视频图像采集窗口内部安装视频图像采集模块。

4.根据权利要求3所述的新型投影仪装置，其特征在于：所述的视频图像采集模块采用的是CCD器件或CMOS器件。

5.根据权利要求1所述的新型投影仪装置，其特征在于：所述的视频图像处理、计算模块为嵌入式的图像处理计算设备。

6.根据权利要求5所述的新型投影仪装置，其特征在于：所述的图像处理计算模块包括视频图像存储单元、内置软件存储单元、图像处理计算单元、通信及接口单元。

7.根据权利要求1所述的新型投影仪装置，其特征在于：所述的视频图像处理模块提取目标光点的过程是视频图像采集模块将采集到的视频图像信息传递给嵌入式的图像处理计算模块并存储，嵌入式图像处理计算单元利用目标光点的灰度和亮度信息来完成目标光点的提取和坐标位置计算功能，具体过程为：对视频图像信息中的每一帧图像进行逐行或逐列扫描，分析计算该帧图像中的亮点的亮度、灰度及其连续性，并与相邻的行或列进行对比，再经过多帧叠加的方法在横向或竖向相互结合，构成一个亮点集，若某已有亮点找不到行或列方向上的相邻亮点集，则该亮点为孤立备选的目标光点位置；扫描完毕，分析所有的孤立目标光点，找出在亮度、灰度及半径范围来获取与目标光点大小和形状符合的目标光点位置，最后计算出该目标光点位置在投影区域的相对坐标位置。

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