CN102508565B - 遥控器光标定位方法、装置、遥控器及光标定位系统 - Google Patents

Abstract

本发明适用于光标定位领域，提供了一种遥控器光标定位方法、装置、遥控器及光标定位系统，该方法包括：采集遥控器对面的多个点光源的光点图像；根据光点图像获取所述遥控器的摄像头的偏转角度；根据光点图像和偏转角度确定遥控器的光标在显示设备坐标系中的坐标。本发明通过光点图像获得摄像头的偏转角度并根据该偏转角度及光点图像确定光标在显示设备坐标系中的坐标。解决了遥控器相对于水平面旋转时光标定位偏差的问题；使用者在手持遥控器时，不必拘泥于固定的姿势，增加了遥控器的使用自由度和使用的舒适度。基于该定位方法的遥控器及定位系统可以很好的解决传统遥控器或光标定位系统功能单一、容易出现定位偏差的问题。

Description

遥控器光标定位方法、装置、遥控器及光标定位系统

技术领域

本发明属于光标定位领域，尤其涉及一种遥控器光标定位方法、装置及遥控器及光标定位系统。

背景技术

随着智能电视及计算机等大屏幕显示设备的不断推出，人们对显示器光标控制的灵活度要求越来越高。尤其是在智能电视领域，传统的电视遥控器都是通过操作遥控器上的按钮来控制光标控制信号，只能通过反复操作上下左右按键来实现上页、下页、确定、上移、下移、左移、右移等操作，不能实现光标的任意移动，同时操作又很繁琐，在光线较暗的环境下又会由于看不准按键而出现误操作。

为了解决上述问题，现有技术提供了一种遥控鼠标，其通过鼠标内的图像感应模块对外部光源进行成像，并通过鼠标内的数据处理模块根据光源的像点位置来确定显示器上的光标位置，进而使用者挥动鼠标就可以实现光标的自由移动。

但是，现有技术的遥控鼠标仍然存在很大的缺陷，如图1所示，在移动鼠标时，只能平行移动(如图a、b)或者将其头部相对尾部上下、左右移动(如图c、d)，才能准确的移动光标，这样便严格的限制了使用者手持遥控器的姿势，而使用者在手持遥控器时，使遥控器相对水平面旋转一定角度是难免的，当遥控器上的成像面相对水平面出现了一定的角度后再移动遥控器，光标的移动方向就会出现严重的偏差，此时便无法操控光标位置，目前还没有相应技术解决该问题。

发明内容

本发明实施例的目的在于提供一种遥控器光标定位方法，旨在解决遥控器相对于水平面旋转时光标定位偏差的问题。

本发明实施例是这样实现的，一种遥控器光标定位方法，所述方法包括下述步骤：

采集遥控器对面的多个点光源的光点图像；

根据所述光点图像获取所述遥控器的摄像头的偏转角度；

根据所述光点图像和偏转角度确定所述遥控器的光标在显示设备坐标系中的坐标。

进一步的，所述方法在根据所述光点图像获取所述遥控器的摄像头的偏转角度的步骤之前还包括下述步骤：

对所述光点图像进行去噪和二值化处理，获得处理后的光点图像。

进一步的，所述根据光点图像和偏转角度确定所述遥控器的光标在显示设备坐标系中的坐标的步骤具体包括：

确定所述光点图像中各光点的重心，取全部光点的重心的几何中心作为所述光标在摄像头坐标系中的第一坐标；

根据所述偏转角度、摄像头坐标系和中间坐标系的映射关系将所述第一坐标映射成中间坐标，所述中间坐标为第一坐标在与显示设备坐标系平行的中间坐标系中的坐标；

将所述中间坐标映射到显示设备坐标系得到所述显示设备坐标系中的第二坐标，所述第二坐标为所述光标在显示设备坐标系中的坐标；

其中，所述多个点光源处于同一直线上。

进一步的，所述根据光点图像获取所述遥控器的摄像头的偏转角度的步骤具体包括：

获取所述多个点光源中任意两个光点的重心所在的直线在所述摄像头坐标系中的斜率；

对所述斜率进行反正切运算，获取遥控器的摄像头的偏转角度。

进一步的，所述根据偏转角度、摄像头坐标系和中间坐标系的映射关系将所述第一坐标映射成中间坐标的步骤具体包括：

基于关系式： $\begin{array}{c}{X_1}^{\′\′}=X^{\′}\cos \mathrm{\α}+Y^{\′}\sin \mathrm{\α}\\ {Y_1}^{\′\′}=Y^{\′}\cos \mathrm{\α}-X^{\′}\sin \mathrm{\α}\end{array}$ 对所述第一坐标进行旋转变换，获取第一中间坐标，

其中，X₁″、Y₁″为第一中间坐标，X′、Y′为第一坐标，α为摄像头的偏转角度；

基于关系式： $\begin{array}{c}{X}^{\′\′}={X_1}^{\′\′}+A\\ Y^{\′\′}={Y_1}^{\′\′}+B\end{array}$ 对所述第一中间坐标进行坐标补偿，获取X″与Y″均为正值的中间坐标，

其中，X″、Y″为中间坐标，A是对X₁″的补偿值，B是对Y₁″的补偿值。

进一步的，在所述根据偏转角度、摄像头坐标系和中间坐标系的映射关系将第一坐标映射成中间坐标的步骤，以及所述将中间坐标映射到显示设备坐标系得到显示设备坐标系中的第二坐标之间，还包括下述步骤：

对所述中间坐标进行滤波和消抖处理。

进一步的，所述将中间坐标映射到显示设备坐标系得到所述显示设备坐标系中的第二坐标的步骤具体包括：

将所述中间坐标系的原点移至预设的矩形区域的左下顶点处，所述矩形区域的中心与所述摄像头取景框的中心重合，并且所述矩形区域在所述摄像头取景框内；

对所述矩形区域中的中间坐标进行映射，获得所述第二坐标。

本发明实施例的另一目的在于提供一种遥控器光标定位装置，所述装置包括：

图像采集单元，用于采集遥控器对面的多个点光源的光点图像；

图像处理单元，用于根据所述光点图像获取所述遥控器的摄像头的偏转角度；

运算单元，用于根据所述光点图像和偏转角度确定所述遥控器的光标在显示设备坐标系中的坐标。

进一步的，所述运算单元包括：

第一定位模块，用于确定所述光点图像中各光点的重心，取全部光点的重心的几何中心作为所述光标在摄像头坐标系中的第一坐标；

坐标变换模块，用于根据所述偏转角度、摄像头坐标系和中间坐标系的映射关系将所述第一坐标映射成中间坐标，所述中间坐标为第一坐标在与显示设备坐标系平行的中间坐标系中的坐标；

第二定位模块，用于将所述中间坐标映射到显示设备坐标系得到所述显示设备坐标系中的第二坐标，所述第二坐标为所述光标在显示设备坐标系中的坐标。

进一步的，所述坐标变换模块包括：

旋转变换子模块，用于基于关系式： $\begin{array}{c}{X_1}^{\′\′}=X^{\′}\cos \mathrm{\α}+Y^{\′}\sin \mathrm{\α}\\ {Y_1}^{\′\′}=Y^{\′}\cos \mathrm{\α}-X^{\′}\sin \mathrm{\α}\end{array}$ 对所述第一坐标进行旋转变换，获取第一中间坐标，

其中，X₁″、Y₁″为第一中间坐标，X′、Y′为第一坐标，α为摄像头的偏转角度；

坐标补偿子模块，用于基于关系式： $\begin{array}{c}{X}^{\′\′}={X_1}^{\′\′}+A\\ Y^{\′\′}={Y_1}^{\′\′}+B\end{array}$ 对所述第一中间坐标进行坐标补偿，获取X″与Y″均为正值的中间坐标，

其中，X″、Y″为中间坐标，A是对X₁″的补偿值，B是对Y₁″的补偿值。

进一步的，所述运算单元还包括：

滤波及消抖模块，用于对所述中间坐标进行滤波和消抖处理。

进一步的，所述第二定位模块包括：

坐标系平移子模块，用于将所述中间坐标系的原点移至预设的矩形区域的左下顶点处，所述矩形区域的中心与所述摄像头取景框的中心重合，并且所述矩形区域在所述摄像头取景框内；

坐标映射子模块，用于对所述矩形区域中的中间坐标进行映射，获得所述第二坐标。

本发明实施例的另一目的在于提供一种遥控器，包括一遥控器本体，所述遥控器本体中设有上述的遥控器光标定位装置。

本发明实施例的另一目的在于提供一种遥控器光标定位系统，所述系统包括上述的遥控器；

位置固定的多个点光源以及接收器；

所述接收器用于接收所述遥控器输出的显示设备坐标系中的坐标信息并将所述坐标信息输出至显示设备。

本发明实施例通过光点图像获得摄像头的偏转角度并根据该偏转角度及光点图像确定光标在显示设备坐标系中的坐标。本实施例解决了遥控器相对于水平面旋转时光标定位偏差的问题；使用者在手持遥控器时，不必拘泥于固定的姿势，增加了遥控器的使用自由度和使用的舒适度。基于该定位方法的遥控器及定位系统可以很好的解决传统遥控器或光标定位系统功能单一、容易出现定位偏差的问题。

附图说明

图1是现有遥控鼠标的使用状态示意图；

图2是本发明实施例一提供的遥控器光标定位方法的流程图；

图3是本发明实施例一中提及的摄像头坐标系和显示设备坐标系的示意图；

图4是本发明实施例二提供的遥控器光标定位方法的流程图；

图5是本发明实施例三提供的定位方法中确定光标在显示设备坐标系中的坐标的流程图；

图6是本发明实施例四提供的定位方法中确定摄像头偏转角度的流程图；

图7是本发明实施例四提供的定位方法中确定摄像头偏转角度的原理图；

图8是本发明实施例五提供的定位方法中获取中间光标坐标的流程图；

图9是本发明实施例五提供的定位方法中坐标补偿的原理图；

图10是本发明实施例五提供的定位方法中的选取映射区域的原理图；

图11是本发明实施例六提供的遥控器光标定位装置示意图；

图12是本发明实施例七提供的遥控器光标定位装置示意图；

图13是本发明实施例七提供的遥控器光标定位装置中光标变换模块的示意图；

图14是本发明实施例七提供的遥控器光标定位装置中第二定位模块示意图；

图15是本发明实施例九提供的遥控器光标定位系统示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

以下结合具体实施例对本发明的具体实现进行详细描述：

实施例一：

图2示出了本发明实施例一提供的遥控器光标定位方法的流程图，为了便于说明，仅示出了与本实施例相关的部分。

该遥控器光标定位方法主要通过下述步骤实现：

在步骤S101中，采集遥控器对面的多个点光源的光点图像。

在本实施例中，点光源的位置通常设置在显示设备(可为电视机显示器或者电脑显示器等)方向，具体可能设置在显示器的边框上，也可能设置在显示设备的附近，其位置不必严格限制，以便于通过遥控器前端的摄像头成像。在此步骤中，通过遥控器携带的摄像头拍摄出一帧帧的光点图像，每幅图像中都包含若干个光点，为了增加遥控器定位光标的灵敏度，摄像头的帧频越大越好。该光点图像便是光标定位的原始依据。

在此步骤中，遥控器不限于传统的按键遥控器，还可以为空中鼠标，遥控器中的摄像头可以选择CMOS传感器或者其他类型的光电传感器。

在此步骤中，为了避免可见光干扰，点光源可采用非可见光，如红外光等。

在步骤S102中，根据所述光点图像获取所述遥控器的摄像头的偏转角度。

结合附图3，遥控器中摄像头的取景框具有一固定的摄像头坐标系X′OY′，在摄像头旋转时，该坐标系X′OY′同样随之旋转；同时，显示设备具有一标准的显示设备坐标系XOY，其中，X轴与Y轴分别处于水平方向和竖直方向。在摄像头未旋转时，摄像头坐标系X′OY′与显示设备坐标系XOY平行，当摄像头发生旋转时，摄像头坐标系X′OY′则相对于显示设备坐标系XOY偏转一定角度α，在此步骤中，可通过光点图像信息获取摄像头的偏转角度α。

在步骤S103中，根据所述光点图像和偏转角度确定所述遥控器的光标在显示设备坐标系中的坐标。

在本实施例中，根据光点图像和偏转角度计算得到遥控器的光标在显示设备坐标系中的坐标，最终获得的光标坐标信息可以输出至一接收器上，然后通过该接收器将其发送给显示设备主机的微处理器中，微处理器控制显示器光标移动到相应位置；也可以直接将坐标信息发送给显示终端主机的相应接收装置中。可以理解，该坐标信息的传输过程不仅限于以上方式。

在本实施例中，对每一帧光点图像都进行上述的处理，以实时遥控光标移动。

本实施例通过光点图像获得摄像头的偏转角度并根据该偏转角度及光点图像确定光标在显示器坐标系中的坐标。解决了遥控器相对于水平面旋转时光标定位偏差的问题；使用者在手持遥控器时，不必拘泥于固定的姿势，增加了遥控器的使用自由度和使用的舒适度。基于该定位方法的遥控器及定位系统可以很好的解决传统遥控器或光标定位系统功能单一、容易出现定位偏差的问题。

实施例二：

图4示出了本发明实施例二提供的遥控器光标定位方法的流程图，为了便于说明，仅示出了与本实施例相关的部分。

由于摄像头采集的光点图像含有噪声，因此本实施例优先对图像进行相应处理，本实施例提供的遥控器光标定位方法主要可通过下述步骤实现：

在步骤S201中，采集遥控器对面的多个点光源的光点图像。

在步骤S202中，对光点图像进行去噪和二值化处理，获得处理后的光点图像。

在步骤S203中，根据光点图像获取所述遥控器的摄像头的偏转角度。

在步骤S204中，根据光点图像和偏转角度确定遥控器的光标在显示设备坐标系中的坐标。

本实施例在采集到光点图像之后先对图像进行去噪和二值化处理，仅保留清晰的光点作为后续的处理对象，可避免噪声及强度较弱的光点对数据处理的干扰，提高光标定位的准确度。

本实施例中除步骤S202以外的其他步骤同上述实施例一所述，此处不再重复说明。

在本实施例中，在进行步骤S202之后，可以对光点图像进行处理，获得各光点的重心坐标及光点个数，然后根据重心坐标信息获取遥控器摄像头的偏转角度，并进行后续操作。因为每个光点均是由若干个像素块构成，每个像素块可视为一个亮点，整个光点不可避免的包含有噪声，而噪声亮点多分布于整个光点的周边，这样，多个亮点的几何中心很有可能因为边缘的噪声而产生偏移，并且噪声是不稳定的，因而导致了多个亮点的几何中心坐标不稳定。而重心坐标则一定位于亮点密度高的区域内，不会因为边缘的少数噪声而实时改变，即使有所变化也极其微小可忽略不计，这样便有利于提高光标定位的准确性和稳定性。

实施例三：

图5示出了本发明实施例三提供的确定光标在显示器坐标系中的坐标的流程图，为了便于说明，仅示出了与本实施例相关的部分。

本实施例提供一种实现上述实施例一中步骤S103的较佳方式，且本实施例基于多个点光源处于同一直线上实施，具体的，确定光标在显示设备坐标系中的坐标可以通过下述方法实现：

在步骤S301中，确定光点图像中各光点的重心，取全部光点的重心的几何中心作为光标在摄像头坐标系中的第一坐标；

在本实施例中，取光点重心坐标进行相应运算处理，其与上述实施例二同理，光点重心坐标的稳定性好，因此多个光点重心的几何中心坐标也必然具有较好的稳定性，选取该几何中心作为光标在遥控器的摄像头坐标系中的第一坐标，可以使最终获得的显示设备坐标系中的光标坐标具有较好的稳定性，同时该第一坐标的选取方法也比较简单，便于数据处理。

在步骤S302中，根据偏转角度、摄像头坐标系和中间坐标系的映射关系将第一坐标映射成中间坐标；

其中，该中间坐标为第一坐标在与显示设备坐标系平行的中间坐标系中的坐标；

在此步骤中，中间坐标系X″OY″与显示设备坐标系XOY平行，得到该中间坐标，就可以通过预设的映射关系得到显示设备上光标的准确位置信息。

在步骤S303中，将中间坐标映射到显示设备坐标系得到显示设备坐标系中的第二坐标。

在此步骤中，中间坐标系是和显示设备坐标系平行的坐标系，中间坐标与第二坐标之间的映射关系可以是系统预设的，该第二坐标为光标在显示设备坐标系中的坐标。

在本实施例中，在获得了中间坐标后还可以进一步进行滤波和消抖处理，将极微小抖动产生的坐标变化忽略不计。可以理解，滤波和消抖处理步骤也可以在获取了第二坐标之后进行。

本发明实施例根据摄像头的偏转角度对光标的第一坐标进行映射，获得中间坐标，再对中间坐标进行映射得到显示设备坐标系的第二坐标，即此便获得了准确的光标位置信息。经过坐标变换过程消除由遥控器旋转导致的光标定位偏差，解决了遥控器相对于水平面旋转时光标定位偏差的问题。

实施例四：

图6示出了本发明实施例四提供的确定摄像头的偏转角度的流程图，为了便于说明，仅示出了与本实施例相关的部分。

上述实施例一、二或三中涉及的摄像头的偏转角度可以通过多种方法获取，本实施例提供一种具体的实现方式，该实现方式基于多个点光源置于同一水平线上实施，具体的，根据光点图像获取摄像头的偏转角度(步骤S102、S203)通过下述步骤实现：

在步骤S401中，获取多个点光源中任意两个光点所在的直线在摄像头坐标系中的斜率；

在此步骤中，优选两个较为清晰的光点。

在步骤S402中，对斜率进行反正切运算，获取摄像头的偏转角度。

结合附图7，由于点光源处于水平线上，光点图像中的各光点也基本处于同一直线上，当摄像头正置时，光点在摄像头坐标系X₁′OY₁′中分布在平行于X₁′轴的直线上，当摄像头顺时针旋转时，旋转后的摄像头坐标系为X₂′OY₂′，该直线在摄像头坐标系X₂′OY₂′的斜率即为偏转角度α的正切值，将该斜率进行反正切变换即可获得偏转角度α。

采用本实施例提供的方法获取摄像头的偏转角度，数据处理过程简单易实现。当然还可以通过其他方法获取摄像头的偏转角度，例如点光源设置在非水平线上，仍然可以通过相应数据处理获取偏转角度；或者针对特殊排布的点光源设计特定的数据处理方式也可以获取偏转角度，但是其数据处理过程相对复杂。

实施例五：

图8示出了本发明实施例五提供的获取中间坐标的流程图，为了便于说明，仅示出了与本实施例相关的部分。

本实施例获取中间坐标的实现方式(实施例三中步骤S302)具体包括：在步骤S501中，基于关系式： $\begin{array}{c}{X_1}^{\′\′}=X^{\′}\cos \mathrm{\α}+Y^{\′}\sin \mathrm{\α}\\ {Y_1}^{\′\′}=Y^{\′}\cos \mathrm{\α}-X^{\′}\sin \mathrm{\α}\end{array}$ 对第一坐标进行旋转变换，获取第一中间坐标，

其中，(X₁″、Y₁″)为第一中间坐标，(X′、Y′)为第一坐标，α为摄像头的偏转角度；

经过旋转变换后，会存在第一中间坐标(X₁″、Y₁″)中的X₁″或Y₁″为负值的情况，此时不便映射，需要进行坐标补偿，具体如下：

在步骤S502中，基于关系式： $\begin{array}{c}{X}^{\′\′}={X_1}^{\′\′}+A\\ Y^{\′\′}={Y_1}^{\′\′}+B\end{array}$ 对第一中间坐标进行坐标补偿，获取X″与Y″均为正值的中间坐标，

其中，(X″、Y″)为中间坐标，A是对X₁″的补偿值，B是对Y₁″的补偿值。

经过坐标旋转变换与补偿处理后获得的中间坐标X″、Y″的X″与Y″始终为正值，这样在理论上每个中间坐标都可以作为映射的对象，此时即可采用映射关系获取显示设备坐标系中的第二坐标。

具体的，在本实施例中，补偿值A、B可以这样设置：

具体结合附图9，当摄像头逆时针旋转(a)时，可能出现X₁″为负的情况，此时将纵坐标轴向左平移至少Wsinα的距离，即对X₁进行补偿，此时，中间坐标的X″＝X₁″+Wsinα；W是摄像头的像素行数。

当摄像头顺时针旋转(b)时，可能出现Y₁″为负的情况，此时将横坐标轴向下平移至少Lsinα的距离，即对Y₁″进行补偿，此时中间坐标的Y″＝Y₁″+Lsinα；L是摄像头的像素列数。

因此，对第一坐标进行坐标旋转变换及补偿之后，获得中间坐标X″、Y″为：

X″＝X′cosα+Y′sinα+Wsinα

Y″＝Y′cosα-X′sinα+Lsinα

可以理解，坐标补偿还可以采用其他方式，例如设定一个足够大的补偿值，即：

X″＝X′cosα+Y′sinα+M

Y″＝Y′cosα-X′sinα+N

其中，M、N可以是根据实际情况设定的固定数值，合理的选取M、N的值可以保证在摄像头旋转任意角度时都使中间坐标为正值。

上述实施例三中所述的滤波和消抖处理的步骤还可以在进行了上述的坐标旋转和补偿处理之后进行。

经过上述对第一坐标进行旋转与补偿处理后，可以解决由摄像头旋转导致的光标定位偏差的问题，但是在摄像头旋转一定角度时，若仍然采用未旋转时的映射方式则会出现光标定位区域不完整等一系列问题，为了便于准确映射，本实施例采用下述方法解决：

结合附图10，以摄像机取景框的中心为中心，构造一个水平的矩形区域作为映射区域，将中间坐标系X″OY″的原点移至该矩形区域的左下顶点处，使该矩形区域包含的坐标范围从(0，0)开始，以简化映射关系，这样便可以较容易的实现矩形框内各点与显示设备上各点的一一映射。该矩形区域的选取要满足：无论摄像头如何旋转，矩形区域均在取景框内，矩形区域的大小可根据摄像头取景框的大小预先设定，这样中间坐标与第二坐标之间的映射关系就可以预先确定，而不需要在使用过程中实时改变。

在本实施例中，针对成像面为640*480的摄像头，该矩形框的大小优选为480*360。

基于上述的解决方案，本实施例在获取了中间坐标之后，将中间坐标系的原点移至上述的矩形区域的左下顶点处，然后对矩形区域中的中间坐标进行映射，获得第二坐标。若中间坐标不在矩形区域中，则显示设备上的光标不移动或者置于显示设备边缘。

实施例六：

图11示出了本发明实施例六提供的遥控器光标定位装置示意图，为了便于说明，仅示出了与本实施例相关的部分。

该遥控器光标定位装置主要包括：

图像采集单元1，用于采集遥控器对面的多个点光源的光点图像；

本实施例中，图像采集单元1可采用CMOS传感器或者其他类型的光电传感器。该传感器优选设置于遥控器的前端，便于采集图像。传感器的帧频可尽量高，以提高光标定位的灵敏度。

图像处理单元2，用于根据光点图像获取遥控器的摄像头的偏转角度；

运算单元3，用于根据光点图像和偏转角度确定遥控器的光标在显示设备坐标系中的坐标。

在本实施例中，由于摄像头采集的光点图像含有噪声，因此优先对图像进行净化处理，因此本实施例中的遥控器光标定位装置还可以包括一图像净化单元4，用于对光点图像进行去噪和二值化处理，获得处理后的清晰低噪声的光点图像，然后将该图像输出给图像处理单元2。经过去噪及二值化处理后，光点图像仅保留比较清晰的光点，并且消除了噪声，有利于提高光标定位的精度。

在本实施例中，该遥控器光标定位装置还可以进一步包括信息输出单元5，其接收运算单元3输出的显示设备坐标系中的光标坐标信息，并将其通过无线或有线通信方式输出给与显示设备相连接的接收器或直接输出至显示设备。

上述的图像处理单元2与运算单元3以及信息输出单元5可以集成于一单片机中。

采用该装置对显示设备的光标进行遥控，可有效避免由于遥控器相对水平面旋转导致的光标定位偏差，使用者可以随意把持或者挥动遥控器，都可以准确的定位光标。

实施例七：

图12示出了本发明实施例七提供的遥控器光标定位装置示意图，为了便于说明，仅示出了与本实施例相关的部分。

在本实施例中，运算单元3可以包括：第一定位模块31、坐标变换模块32和第二定位模块33。

第一定位模块31首先确定光点图像中各光点的重心，然后取全部光点的重心的几何中心作为光标在摄像头坐标系中的第一坐标。

坐标变换模块32根据上述获得的偏转角度将第一坐标映射成中间坐标，该中间坐标为第一坐标在与显示设备坐标系平行的中间坐标系中的坐标，得到该中间坐标之后就可以通过预设的映射关系得到显示设备上光标的准确位置信息。本实施例通过第二定位模块33将上述获得的中间坐标映射到显示设备坐标系，得到显示设备坐标系中的第二坐标，该第二坐标即为光标在显示设备坐标系中的坐标。

本实施例中的运算单元3还可以进一步包括滤波及消抖模块34，用于对中间坐标进行滤波和消抖处理，以消除微小抖动的影响。

在本实施例中，坐标变换模块32具体可以包括旋转变换子模块321和坐标补偿子模块322，参考图13。

旋转变换子模块321基于关系式： $\begin{array}{c}{X_1}^{\′\′}=X^{\′}\cos \mathrm{\α}+Y^{\′}\sin \mathrm{\α}\\ {Y_1}^{\′\′}=Y^{\′}\cos \mathrm{\α}-X^{\′}\sin \mathrm{\α}\end{array}$ 对第一坐标进行旋转变换，获取第一中间坐标，

其中，X₁″、Y₁″为第一中间坐标，X′、Y′为第一坐标，α为摄像头的偏转角度；

坐标补偿子模块322基于关系式： $\begin{array}{c}{X}^{\′\′}={X_1}^{\′\′}+A\\ Y^{\′\′}={Y_1}^{\′\′}+B\end{array}$ 对第一中间坐标进行坐标补偿，获取X″与Y″均为正值的中间坐标，

其中，X″、Y″为中间坐标，A是对X₁″的补偿值，B是对Y₁″的补偿值。

本实施中的坐标变换模块32的具体工作原理如实施例五所述，在此不再赘述。

在本实施例中，第二定位模块33具体可以包括：坐标系平移子模块331及坐标映射子模块332，参考图14。

坐标系平移子模块331将中间坐标系的原点移至一个预设的矩形区域的左下顶点处，该矩形区域的中心与摄像头取景框的中心重合，并且矩形区域在摄像头取景框内，坐标映射子模块332对矩形区域中的中间坐标进行映射，获得第二坐标。通过选取该矩形区域，就可以使中间坐标和第二坐标进行准确完整的一一映射。

实施例八：

本实施例提供一种遥控器，该遥控器具有一本体，该本体中设有上述实施例六、七中涉及的遥控器光标定位装置。同时，该遥控器还具有电源装置，为遥控器中的各单元及模块供电，该电源装置具体可以是锂电池或者干电池。该遥控器无论在平动还是转动时，都可以准确定位光标的位置，使用起来很灵活方便。

实施例九：

图15示出了本发明实施例九提供的遥控器光标定位系统示意图，为了便于说明，仅示出了与本实施例相关的部分。

该遥控器光标定位系统主要包括两部分，位置固定的多个点光源151和遥控器152以及接收器153。其中，遥控器152采用上述实施例八中的遥控器。遥控器152中的图像采集模块对点光源151进行成像，形成一帧帧光点图像，遥控器152通过其内部的各功能单元及模块进行数据处理，获得显示设备坐标系中的坐标信息。遥控器152将该坐标信息发送给接收器153，接收器153与显示设备154相连接，将坐标信息输给显示设备154，显示设备主机的微处理器控制光标显示在相应位置，即此完成光标的定位。

可以理解，接收器153可以是单独的一个部件置于显示设备外部，也可以是集成于显示设备之中，具体可根据应用端的需求确定。

在本实施例中，多个点光源151优选排列在同一水平线上，以便于遥控器152进行光标定位。具体的定位原理如上述方法实施例所述，在此不再赘述。

进一步的，点光源151优选固定设置在显示设备154上，以便于成像。

进一步的，点光源151优选设置10个，每间隔2cm排布于一条直线上。

进一步的，遥控器152的图像采集模块的光入射端还可以设有一滤光片，以避免除点光源发出的光以外的杂散光射入。

该遥控器光标定位系统基于上述一至五任一实施例涉及的定位方法进行光标定位，解决了由于遥控器相对水平面旋转导致光标定位偏差的问题，使用者随意把持或者挥动遥控器，都可以准确的定位光标，很有效的改善了传统定位系统功能单一、容易出现定位偏差的问题。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (12)

1.一种遥控器光标定位方法，其特征在于，所述方法包括下述步骤：

采集遥控器对面的多个点光源的光点图像；

根据所述光点图像获取所述遥控器的摄像头的偏转角度；

根据所述光点图像和偏转角度确定所述遥控器的光标在显示设备坐标系中的坐标；

所述根据光点图像和偏转角度确定遥控器的光标在显示设备坐标系中的坐标的步骤具体包括：

确定所述光点图像中各光点的重心，取全部光点的重心的几何中心作为所述光标在摄像头坐标系中的第一坐标；

根据所述偏转角度、摄像头坐标系和中间坐标系的映射关系将所述第一坐标映射成中间坐标，所述中间坐标为第一坐标在与显示设备坐标系平行的中间坐标系中的坐标；

将所述中间坐标映射到显示设备坐标系得到所述显示设备坐标系中的第二坐标，所述第二坐标为所述光标在显示设备坐标系中的坐标；

其中，所述多个点光源处于同一直线上。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法在根据所述光点图像获取所述遥控器的摄像头的偏转角度的步骤之前还包括下述步骤：

对所述光点图像进行去噪和二值化处理，获得处理后的光点图像。

3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据光点图像获取所述遥控器的摄像头的偏转角度的步骤具体包括：

获取所述多个点光源中任意两个光点的重心所在的直线在所述摄像头坐标系中的斜率；

对所述斜率进行反正切运算，获取遥控器的摄像头的偏转角度。

4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据偏转角度、摄像头坐标系和中间坐标系的映射关系将所述第一坐标映射成中间坐标的步骤具体包括：

基于关系式： $\begin{array}{c}{X_1}^{\′\′}=X^{\′}\cos \mathrm{\α}+Y^{\′}\sin \mathrm{\α}\\ {Y_1}^{\′\′}=Y^{\′}\cos \mathrm{\α}-X^{\′}\sin \mathrm{\α}\end{array}$ 对所述第一坐标进行旋转变换，获取第一中间坐标，

其中，X₁″、Y₁″为第一中间坐标，X′、Y′为第一坐标，α为摄像头的偏转角度；

基于关系式： $\begin{array}{c}{X}^{\′\′}={X_1}^{\′\′}+A\\ Y^{\′\′}={Y_1}^{\′\′}+B\end{array}$ 对所述第一中间坐标进行坐标补偿，获取X″与Y″均为正值的中间坐标，

其中，X″、Y″为中间坐标，A是对X₁″的补偿值，B是对Y₁″的补偿值。

5.如权利要求1或4所述的方法，其特征在于，在所述根据偏转角度、摄像头坐标系和中间坐标系的映射关系将第一坐标映射成中间坐标的步骤，以及所述将中间坐标映射到显示设备坐标系得到显示设备坐标系中的第二坐标之间，还包括下述步骤：

对所述中间坐标进行滤波和消抖处理。

6.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述将中间坐标映射到显示设备坐标系得到所述显示设备坐标系中的第二坐标的步骤具体包括：

将所述中间坐标系的原点移至预设的矩形区域的左下顶点处，所述矩形区域的中心与所述摄像头取景框的中心重合，并且所述矩形区域在所述摄像头取景框内；

对所述矩形区域中的中间坐标进行映射，获得所述第二坐标。

7.一种遥控器光标定位装置，其特征在于，所述装置包括：

图像采集单元，用于采集遥控器对面的多个点光源的光点图像；

图像处理单元，用于根据所述光点图像获取所述遥控器的摄像头的偏转角度；

运算单元，用于根据所述光点图像和偏转角度确定所述遥控器的光标在显示设备坐标系中的坐标；

所述运算单元包括：

第一定位模块，用于确定所述光点图像中各光点的重心，取全部光点的重心的几何中心作为所述光标在摄像头坐标系中的第一坐标；

坐标变换模块，用于根据所述偏转角度、摄像头坐标系和中间坐标系的映射关系将所述第一坐标映射成中间坐标，所述中间坐标为第一坐标在与显示设备坐标系平行的中间坐标系中的坐标；

第二定位模块，用于将所述中间坐标映射到显示设备坐标系得到所述显示设备坐标系中的第二坐标，所述第二坐标为所述光标在显示设备坐标系中的坐标。

8.如权利要求7所述的装置，其特征在于，所述坐标变换模块包括：

旋转变换子模块，用于基于关系式： $\begin{array}{c}{X_1}^{\′\′}=X^{\′}\cos \mathrm{\α}+Y^{\′}\sin \mathrm{\α}\\ {Y_1}^{\′\′}=Y^{\′}\cos \mathrm{\α}-X^{\′}\sin \mathrm{\α}\end{array}$ 对所述第一坐标进行旋转变换，获取第一中间坐标，

其中，X₁″、Y₁″为第一中间坐标，X′、Y′为第一坐标，α为摄像头的偏转角度；

坐标补偿子模块，用于基于关系式： $\begin{array}{c}{X}^{\′\′}={X_1}^{\′\′}+A\\ Y^{\′\′}={Y_1}^{\′\′}+B\end{array}$ 对所述第一中间坐标进行坐标补偿，获取X″与Y″均为正值的中间坐标，

其中，X″、Y″为中间坐标，A是对X₁″的补偿值，B是对Y₁″的补偿值。

9.如权利要求7或8所述的装置，其特征在于，所述运算单元还包括：

滤波及消抖模块，用于对所述中间坐标进行滤波和消抖处理。

10.如权利要求7所述的装置，其特征在于，所述第二定位模块包括：

坐标系平移子模块，用于将所述中间坐标系的原点移至预设的矩形区域的左下顶点处，所述矩形区域的中心与所述摄像头取景框的中心重合，并且所述矩形区域在所述摄像头取景框内；

坐标映射子模块，用于对所述矩形区域中的中间坐标进行映射，获得所述第二坐标。

11.一种遥控器，包括一遥控器本体，其特征在于，所述遥控器本体中设有权利要求7至10任一项所述的遥控器光标定位装置。

12.一种遥控器光标定位系统，其特征在于，所述系统包括权利要求11所述的遥控器；

位置固定的多个点光源以及接收器；

所述接收器用于接收所述遥控器输出的显示设备坐标系中的坐标信息并将所述坐标信息输出至显示设备。

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