CN102591531B - 一种电子白板的坐标映射方法、装置及电子白板 - Google Patents

Abstract

本发明适用于坐标映射技术领域，提供了一种电子白板的坐标映射方法、装置及电子白板，包括：根据预设个数的校准点的白板坐标，以能够形成四边形的相邻的四个校准点为一组，将整个电子白板平面划分为多个分块区域，根据每一个分块区域的四个校准点的白板坐标与显示坐标，获取该分块区域中心点的白板坐标与显示坐标，根据基于透视投影变换建立白板坐标与显示坐标的映射关系、每一个分块区域的四个校准点以及中心点的白板坐标与显示坐标，获取与该分块区域对应的映射系数，根据电子白板上任意目标所在的分块区域的映射系数和白板坐标、该映射关系获取该目标的显示坐标，从而减小了从白板坐标到对应的显示坐标的映射误差，提高了映射的精确度。

Description

一种电子白板的坐标映射方法、装置及电子白板

技术领域

本发明属于坐标映射技术领域，尤其涉及一种电子白板的坐标映射方法、装置及电子白板。

背景技术

电子白板就是在传统白板的基础上，附加电子设备与相关软件，以在白板上实现触控、文字录入等人机交互功能。现有的基于红外摄像头的电子白板由以下部分构成：安装于白板上边两角的两个红外摄像头、每个红外摄像头下面的红外发射管、贴在白板下边框和两个竖边框上的红外反射膜以及相应控制电路。红外发射管发射的红外线照射到反射膜、然后反射回摄像头，在拍摄到的图像中出现一条亮带，当有物体接触到白板表面而遮挡反光膜时，图像中的亮带上出现物体的阴影，根据阴影在两个摄像头图像中的位置，以及白板的一些物理参数，可以计算出物体在白板平面上的物理坐标位置。在得到白板平面的物理坐标位置以后，需要通过坐标映射将白板上校准点的物理坐标(白板坐标)映射为对应的显示屏上的像素坐标(显示坐标)。

常用的映射校准方法有线性坐标转换，透视投影变换等，然而在映射校准方法中，线性坐标转换法对投影仪方向的微小改变产生的误差不能进行有效的校正，而透视投影变换法，对于大屏幕采用分块映射的方法，能有效提高映射精度，但是，对于分块映射在一块区域内映射误差的分布并不均匀，如在用于计算映射系数的校准点附近误差较小，离校准点较远的区域和分块边界处误差较大。

发明内容

本发明实施例的目的在于提供一种电子白板的坐标映射方法、装置及电子白板，旨在解决利用现有映射方法将电子白板上的物理坐标映射到显示屏上的显示坐标时，映射误差较大，映射不精确的问题。

本发明实施例是这样实现的，一种电子白板的坐标映射方法，所述方法包括下述步骤：

根据电子白板上预设个数的校准点的白板坐标，以能够形成四边形的相邻的四个校准点为一组，将整个电子白板平面划分为多个分块区域；

根据每一个分块区域的四个校准点的白板坐标以及所述四个校准点的显示坐标，获取所述分块区域中心点的白板坐标和所述中心点的显示坐标；

基于透视投影变换建立白板坐标与显示坐标的映射关系，根据所述映射关系、每一个分块区域的四个校准点以及中心点的白板坐标与显示坐标，获取所述每一个分块区域的映射系数；

针对白板平面上的任意目标，根据所述目标所在的分块区域的映射系数和所述目标的白板坐标，基于所述白板坐标与显示坐标的映射关系获取所述目标的显示坐标。

本发明实施例的另一目的在于提供一种电子白板的坐标映射装置，所述装置包括：

分块单元，用于根据电子白板上预设个数的校准点的白板坐标，以能够形成四边形的相邻的四个校准点为一组，将整个电子白板平面划分为多个分块区域；

中心点坐标获取单元，用于根据每一个分块区域的四个校准点的白板坐标以及所述四个校准点的显示坐标，获取所述分块区域中心点的白板坐标和所述中心点的显示坐标；

系数获取单元，用于基于透视投影变换建立白板坐标与显示坐标的映射关系，根据所述映射关系、每一个分块区域的四个校准点以及中心点的白板坐标与显示坐标，获取所述每一个分块区域的映射系数；以及

显示坐标获取单元，用于针对白板平面上的任意目标，根据所述目标所在的分块区域的映射系数和所述目标的白板坐标，基于所述白板坐标与显示坐标的映射关系获取所述目标的显示坐标。

本发明实施例的另一目的在于提供一种包括上述电子白板的坐标映射装置的电子白板。

本发明实施例首先根据预设个数的校准点的白板坐标，以能够形成四边形的相邻的四个校准点为一组，划分整个电子白板平面为多个分块区域，再根据每一个分块区域的四个校准点的白板坐标以及显示坐标，获取中心点的白板坐标以及显示坐标，进一步基于透视投影变换建立白板坐标与显示坐标的映射关系、每一个分块区域的四个校准点以及中心点的白板坐标与显示坐标，获取与该分块区域对应的映射系数，再通过选择与任意目标的白板坐标所在的分块区域对应的映射系数、该白板坐标与显示坐标的映射关系以及该目标的白板坐标，实现了获取与该目标对应的显示坐标的目的，解决了利用现有映射方法将电子白板上的物理坐标映射到显示屏上的显示坐标时，映射误差较大，映射不精确的问题，减小了映射误差，提高了映射的精确度。

附图说明

图1是本发明实施例提供的基于红外摄像的电子白板的结构图；

图2是本发明第一实施例提供的电子白板的坐标映射方法的实现流程图；

图3是本发明实施例提供的电子白板的坐标映射方法的应用环境示意图；

图4(a)是在利用本发明实施例提供的坐标映射方法之前的四个校准点及中心点的坐标分布图；

图4(b)是在利用本发明实施例提供的坐标映射方法之后的四个校准点及中心点的坐标分布图；

图5是本发明第二实施例提供的电子白板的坐标映射装置的结构图；

图6是本发明第二实施例提供的电子白板的坐标映射装置中分块单元的结构图。

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。

本发明实施例通过利用分块映射以及四个校准点和中心点映射技术，使得白板坐标映射到显示坐标的误差减小，映射的精确度得到提高。

本发明实施例提供了一种电子白板的坐标映射方法，所述方法包括下述步骤：

根据电子白板上预设个数的校准点的白板坐标，以能够形成四边形的相邻的四个校准点为一组，将整个电子白板平面划分为多个分块区域；

根据每一个分块区域的四个校准点的白板坐标以及所述四个校准点的显示坐标，获取所述分块区域中心点的白板坐标和所述中心点的显示坐标；

基于透视投影变换建立白板坐标与显示坐标的映射关系，根据所述映射关系、每一个分块区域的四个校准点以及中心点的白板坐标与显示坐标，获取所述每一个分块区域的映射系数；

针对白板平面上的任意目标，根据所述目标所在的分块区域的映射系数和所述目标的白板坐标，基于所述白板坐标与显示坐标的映射关系获取所述目标的显示坐标。

本发明实施例还提供了一种电子白板的坐标映射装置，所述装置包括：

分块单元，用于根据电子白板上预设个数的校准点的白板坐标，以能够形成四边形的相邻的四个校准点为一组，将整个电子白板平面划分为多个分块区域；

中心点坐标获取单元，用于根据每一个分块区域的四个校准点的白板坐标以及所述四个校准点的显示坐标，获取所述分块区域中心点的白板坐标和所述中心点的显示坐标；

系数获取单元，用于基于透视投影变换建立白板坐标与显示坐标的映射关系，根据所述映射关系、每一个分块区域的四个校准点以及中心点的白板坐标与显示坐标，获取所述每一个分块区域的映射系数；以及

显示坐标获取单元，用于针对白板平面上的任意目标，根据所述目标所在的分块区域的映射系数和所述目标的白板坐标，基于所述白板坐标与显示坐标的映射关系获取所述目标的显示坐标。

本发明实施例还提供了一种包括上述电子白板的坐标映射装置的电子白板。

本发明实施例通过利用分块映射技术把电子白板分成多个分块区域，以及利用四个校准点和一个中心点的五点映射技术，实现了从电子白板上的白板坐标映射到显示屏上对应的显示坐标的准确映射，减小了映射的误差。

以下结合具体实施例对本发明的具体实现进行详细描述：

本发明实施例使用的基于红外摄像的电子白板的结构如图1所示，它主要由以下部分构成：触摸白板10，贴在边框11、12、13上的反射膜，安装于边框14上方左右两端的摄像头DC1、DC2，与每个摄像头对应的红外LED灯与MCU(图中未画出)，且两个摄像头的视场角∠FAD、∠GBE大于90°并覆盖整个白板平面。在外接计算机的显示屏上预设各校准点，该各校准点在计算机显示屏中的坐标是已知的，即显示坐标，也称为校准点的显示坐标，其中，该显示坐标的横坐标可以以该校准点到在显示屏左边界的像素宽度来表示，该显示坐标的纵坐标可以以该校准点到在显示屏上边界的像素高度来表示，将计算机显示屏上的校准点通过投影的方式投影到电子白板上，电子白板中以加号“+”标识的为投影到电子白板上的校准点，如15，用物体16点击投影到电子白板上的校准点，当物体16接触白板平面时，摄像头捕获目标物体16的图像，经过MCU进行图像处理和相关运算得到目标物体在白板平面上的物理坐标，即白板坐标，也称为校准点的白板坐标，其中，该校准点的白板坐标的横坐标可以以该校准点到Y轴方向的距离来表示，该校准点的白板坐标的纵坐标可以以该校准点到X轴方向的距离来表示，需要说明的是，图1中定义水平方向向左的方向为X轴方向，垂直向下的方向为Y轴方向，设置该电子白板的右上角点O的坐标可以为(0，0)，且电子白板的左下角点M的横、纵坐标分别对应该坐标系中的最大横坐标值、最大纵坐标值，但本发明实施例所使用的电子白板的坐标系为但不限于如图1所示X-Y坐标系。

实施例一：

图2示出了本发明第一实施例提供的电子白板的坐标映射方法的实现流程，详述如下：

在步骤S201中，根据电子白板上预设个数的校准点的白板坐标，以能够形成四边形的相邻的四个校准点为一组，将整个电子白板平面划分为多个分块区域。

在步骤S201之前，该电子白板的坐标映射方法还包括利用现有技术获取电子白板上预设个数的校准点的白板坐标，具体包括以下步骤：

利用投影仪投射显示屏上若干已知显示坐标的校准点至电子白板上，用专用白板笔或者其他笔状物点击投影到电子白板上的校准点，同时两个摄像头分别从白板上方左右两角捕获专用白板笔或者其他笔状物的图像；

系统对专用白板笔或者其他笔状物的图像进行处理，得到该校准点的白板坐标；

重复上述步骤，直至获取所有校准点的白板坐标。

如图3所示为本发明实施例提供的电子白板的坐标映射方法的应用环境示意图，具体地，利用投影仪31将显示屏上若干已知显示坐标的校准点投射在电子白板32上，从而获取电子白板上的投影点或称校准点，该显示坐标为计算机34显示屏上获取的预设的各校准点的坐标，接着用专用白板笔或者其他笔状物点击电子白板上某一校准点，同时两个摄像头331、332分别从白板上方左右两角捕获专用白板笔或者其他笔状物的图像，该专用白板笔或者其他笔状物也称目标物体，此时安装在电子白板32上的MCU(图中未画出)对目标物体图像进行处理，得到电子白板上某一校准点的白板坐标，重复上述步骤，可以获取所有校准点的白板坐标。

在本发明实施例中，显示屏上预设个数的校准点与投影到电子白板上的预设校准点的个数相同，也可以根据需要设定，该校准点的白板坐标为将显示屏上的校准点投影到电子白板上时，所获取的对应的投影点的坐标，该校准点的显示坐标为显示屏上的校准点的坐标。

其中，该步骤S201具体为：

根据电子白板上预设个数的校准点的白板坐标，以能够形成四边形的相邻的四个校准点为一组，建立四边形，该四边形的四条边的直线方程作为分块边界，以将整个白板平面划分为多个区域分块。

在具体实施过程中，利用该四边形上相邻两个校准点在该电子白板平面上的白板坐标，建立边界方程，从而利用该四个校准点可以建立四条边界方程，得到一个分块区域。具体地，当白板上的相邻的四个校准点为a、b、c、d时，a点在左上角，按照顺时针顺序依次排序a、b、d、c构成分块区域，则该四条边界方程分别为：根据水平方向的相邻两点a与b、c与d分别建立的直线边界方程，根据垂直方向的相邻两点a与c、b与d分别建立的直线边界方程，具体如下公式(1)～(4)所示，而对与该区域内的点需要同时满足四个边界方程，具体如下公式(9)～(12)所示，在此不再赘述。

另外，在区域分块的过程中，可能存在如下情况，即未被所有分块区域覆盖的白板区域或者在分块边界上的校准点所应归属哪一个分块区域，则此时，该将整个电子白板平面划分为多个分块区域的步骤还包括：

当存在未被所有分块区域覆盖的白板区域时，将该白板区域归属到相邻的分块区域中，其中，该相邻的分块区域与该白板区域的距离最小；

当该校准点在分块区域的边界上时，统一归属到该边界右边或者下边的分块区域中。

具体地，由于未被所有分块区域覆盖的白板区域只会出现在电子白板的边框周围，那么将该白板区域归属到的相邻的分块区域中时，该相邻的分块区域为与该未被所有分块区域覆盖的白板区域距离最近的分块区域，且仅有一个相邻区域。

在本发明实施例中，显示屏上预设个数的校准点与投影到电子白板上的预设校准点的个数相同，若采用5行5列共25个校准点，则可以把显示屏或者整个电子白板平面划分为16个分块区域。如图4(a)所示为在利用本发明实施例提供的坐标映射方法之前，在计算机显示屏上的四个预设的校准点分别为A、B、C、D时，校准点A、B、C、D及中心点E在显示屏上上构成一个矩形ACDB，形成其中一块区域，点E是该区域的中心点，显示屏上的预设校准点A、B、C、D的显示坐标是已知的，中心点E的坐标可以通过A、B、C、D的已知显示坐标获得。通过投影仪，将显示屏上的A、B、C、D及中心点E投影到电子白板上，得到了电子白板上对应的校准点a、b、c、d、e，理想情况下，a、b、c、d将构成1个矩形区域acdb，e是该区域的中心点，而由于摄像头参数偏差、投影变形等因素的影响，使得对应在电子白板上的区域abdc不再是矩形，而仅仅是一般的四边形，如图4(b)。具体地，当用目标物体点击校准点a、b、c、d及中心点e，同时两个摄像头分别从白板上方左右两角捕获目标物体的图像，利用电子白板上安装的MCU等进行处理，分别获取到的校准点a、b、c、d及中心点e的白板坐标。在计算机显示屏上的区域ABDC和对应的电子白板上的区域abdc中，通过计算机显示屏上的4个校准点A、B、C、D及中心点E的显示坐标，和电子白板上相对应的4个校准点a、b、c、d及中心点e的物理坐标(白板坐标)，能够建立显示屏的分块区域和电子白板上对应的分块区域之间的映射关系。另外，显示屏上预设的校准点为多个，显示屏上的区域以及在电子白板上对应的区域也为多个，从而可以建立显示屏上每个分块区域与在电子白板上对应的分块区域之间的坐标映射关系，以提高映射精度，减少映射误差。

当电子白板上某一区域的四个校准点以a、b、c、d表示时，利用MCU等进行处理获取的白板坐标分别为(X_a，Y_a)、(X_b，Y_b)、(X_c，Y_c)、(X_d，Y_d)，a、b、c、d对应在显示屏上的显示坐标点分别为A、B、C、D，其显示坐标分别为(U_A，V_A)、(U_B，V_B)、(U_C，V_C)、(U_D，V_D)，则该四个校准点a、b、c、d在电子白板上的白板坐标分别为(X_a，Y_a)、(X_b，Y_b)、(X_c，Y_c)、(X_d，Y_d)，构成的区域的边界方程包括：

1)、过a、b点的直线方程：

$y=\frac{Y_a-Y_b}{X_a-X_b}x+\frac{X_a{Y}_b-X_b{Y}_a}{X_a-X_b}---\left(1\right)$

2)、过c、d点的直线方程：

$y=\frac{Y_c-Y_d}{X_c-X_c}x+\frac{X_c{Y}_d-X_d{Y}_c}{X_c-X_d}---\left(2\right)$

3)、过a、c点的直线方程：

$x=\frac{X_a-X_c}{Y_a-Y_c}y+\frac{X_c{Y}_a-X_a{Y}_c}{Y_a-Y_c}---\left(3\right)$

4)、过b、d点的直线方程：

$x=\frac{X_b-X_d}{Y_b-Y_d}y+\frac{X_d{Y}_b-X_b{Y}_d}{Y_b-Y_d}---\left(4\right)$

在该四个校准点a、b、c、d所围成的区域内的点(x₀，y₀)需要同时满足如下条件方程：

$y_0>\frac{Y_a-Y_b}{X_a-X_b}{x}_0+\frac{X_a{Y}_b-X_b{Y}_a}{X_a-X_b}---\left(5\right)$

$y_0<\frac{Y_c-Y_d}{X_c-X_d}{x}_0+\frac{X_c{X}_d-X_d{Y}_c}{X_c-X_d}---\left(6\right)$

$x_0<\frac{X_a-X_c}{Y_a-Y_c}{y}_0+\frac{X_c{Y}_a-X_a{Y}_c}{Y_a-Y_c}---\left(7\right)$

$x_0>\frac{X_b-X_d}{Y_b-Y_d}{y}_0+\frac{X_d{Y}_b-X_b{Y}_d}{Y_b-Y_d}---\left(8\right)$

此时，可以利用上述方程对电子白板进行分块，对于未被所有分块区域覆盖的白板区域时，将该白板区域归属到相邻的距离最近的分块区域中，以对外围的区域做特殊处理。

而对于在分块边界上的校准点，统一划分到该直线边界右边或者下边的分块区域中，从而将该四个校准点所围成的区域内的点需要同时满足的4个条件方程式更新为区域内的点以及边界上的点需要同时满足的新的4个边界方程式，如下：

$y_0\&GreaterEqual;\frac{Y_a-Y_b}{X_a-X_b}{x}_0+\frac{X_a{Y}_b-X_b{Y}_a}{X_a-X_b}---\left(9\right)$

$y_0<\frac{Y_c-Y_d}{X_c-X_d}{x}_0+\frac{X_c{Y}_d-X_d{Y}_c}{X_c-X_d}---\left(10\right)$

$x_0\&le;\frac{X_a-X_c}{Y_a-Y_c}{y}_0+\frac{X_c{Y}_a-X_a{Y}_c}{Y_a-Y_c}---\left(11\right)$

$x_0>\frac{X_b-X_d}{Y_b-Y_d}{y}_0+\frac{X_d{Y}_b-X_b{Y}_d}{Y_b-Y_d}---\left(12\right)$

利用上述方程进行精确的分区消除了由固定白板坐标进行简单分区引起的分区不准确现象，提高相邻块边界区域的映射准确性。

在步骤S202中，根据每一个分块区域的四个校准点的白板坐标以及该四个校准点的显示坐标，获取该分块区域中心点的白板坐标和该中心点的显示坐标。

其中，该中心点的白板坐标以及显示屏中对应区域中心点的显示坐标分别为该四个校准点的白板坐标的平均值以及该四个校准点的显示坐标的平均值，通过使用中心点提高各块区域的中心部分映射准确性。例如，电子白板上的四个校准点a、b、c、d对应的白板坐标分别为(X_a，Y_a)、(X_b，Y_b)、(X_c，Y_c)、(X_d，Y_d)，a、b、c、d对应的显示屏上显示坐标点分别为A、B、C、D，显示坐标分别为(U_A，V_A)、(U_B，V_B)、(U_C，V_C)、(U_D，V_D)，那么中心点e的白板坐标(X_e，Y_e)及对应的显示坐标点E’的显示坐标(U_E，V_E)分别为：

$X_e=\frac{X_a+X_b+X_c+X_d}{4},$

$Y_e=\frac{Y_a+Y_b+Y_c+Y_d}{4},$

$U_E=\frac{U_A+U_B+U_C+U_D}{4},$

$V_E=\frac{V_A+V_B+V_C+V_D}{4}.$

在步骤S203中，基于透视投影变换建立白板坐标与显示坐标的映射关系，根据该映射关系、每一个分块区域的四个校准点以及中心点的白板坐标与显示坐标，获取该每一个分块区域的映射系数。

该步骤S203具体为：

基于透视投影变换建立白板坐标与显示坐标的映射关系；

将每一个分块区域的四个校准点以及中心点的白板坐标与显示坐标代入该白板坐标与显示坐标的映射关系中，得到一组关于映射系数的方程组；

求解该方程组以获取所述分块区域的映射系数。

其中，该白板坐标与显示坐标的映射关系如下列公式所示：

$U=\frac{a1X+b1Y+c1}{g1X+h1Y+1},$

$V=\frac{d1X+e1Y+f1}{g1X+h1Y+1},$

该(X，Y)表示校准点的白板坐标，(U，V)表示校准点的显示坐标，a1，b1，c1，d1，e1，f1，g1和h1为映射系数。

在具体实施过程中，基于透视投影变换建立白板坐标与显示坐标的映射关系，对于每一个分块区域，利用该映射关系、该四个校准点以及中心点共五点的白板坐标与显示坐标，可以得到一组关于映射系数的方程组，该每一个分块区域的方程组包括10个方程，解方程可以求得分块区域的映射系数。具体地，将该四个校准点a、b、c、d及中心点e的白板坐标与对应的A、B、C、D、E的显示坐标分别代入上述白板坐标与显示坐标的映射关系的公式，从而得出10个方程，其中，a1，b1，c1，d1，e1，f1，g1和h1共8个映射系数为未知数，这10个方程联立为超定方程组，通过解该超定方程组，得到该8个映射系数的一个最小二乘解。在实际使用过程中，如果仅解8个方程组获取该8个映射系数，那么该8个系数具有唯一解，该唯一解对于该组成8个方程的4个校准点来说，能够较为准确的获取对应的白板坐标，然而，当需要获取除了该4个校准点以外的目标的白板坐标时，则利用该唯一解获取的白板坐标误差则会较大，使用5个校准点，则构成10个方程，该方程为超定方程，解该超定方程可以获取该8个未知数的最小二乘解，则利用该最小二乘解所获取的所有目标的白板坐标均会更为准确。

若本发明实施例采用的是5行5列共25个校准点，把整个电子白板平面划分为16个分块区域，则运用该方法可以得到16组映射系数。

在步骤S204中，针对白板平面上的任意目标，根据该目标所在的分块区域的映射系数和该目标的白板坐标，基于该白板坐标与显示坐标的映射关系获取该目标的显示坐标。

在具体实施过程中，在得到所有分块区域的映射系数后，对于接触白板平面的任意目标，通过MCU进行处理能得到其白板坐标，确定该目标在白板上所属的分块区域，再基于该区域的映射系数和该点的白板坐标，由映射关系可求得该目标精确的显示坐标。其中，该确定目标所在的分块区域由电子白板上的该四个校准点构成的区域的边界方程(1)～(4)、该四个校准点所围成的区域内的点以及在分块边界上的点需要同时满足的4个边界方程(9)～(12)来确定，可以进一步减少目标映射到相邻的错误区域的误差。

在本发明实施例中，将已知显示坐标的预设校准点投影到电子白板上，利用投影到电子白板上的校准点的白板坐标把该电子白板虚拟地分为若干小块，再针对由已知的四个校准点计算出一个中心点，然后进行五点映射，能够明显减小分块中心区域的映射误差，另外根据上述方程(1)～(12)，能够进一步精确确定目标所在的分块区域，可以减少两块相邻区域的映射误差，从而达到了针对红外摄像电子白板的坐校准确映射的目的。

本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件来完成，所述的程序可以存储于一计算机可读取存储介质中，所述的存储介质，如ROM/RAM、磁盘、光盘等。

实施例二：

图5示出了本发明第二实施例提供的电子白板的坐标映射装置的结构，为了便于说明，仅示出了与本发明实施例相关的部分。

该电子白板的坐标映射装置可以用于交互式电子白板，或者具有坐标映射功能的其他大尺寸的电子白板中，可以是运行于电子白板的坐标映射内的软件单元，也可以作为独立的挂件集成到电子白板中或者运行于电子白板的应用系统中，该电子白板的坐标映射装置包括分块单元51、中心点坐标获取单元52、系数获取单元53以及显示坐标获取单元54，其中：

分块单元51用于根据电子白板上预设个数的校准点的白板坐标，以能够形成四边形的相邻的四个校准点为一组，将整个电子白板平面划分为多个分块区域。

如图6所示，该分块单元51还包括特殊区域处理单元511以及特殊校准点单元512，其中：

特殊区域处理单元511，用于当存在未被所有分块区域覆盖的白板区域时，将该白板区域归属到相邻的分块区域中，其中，该相邻的分块区域与该白板区域的距离最小；以及

特殊校准点单元512，用于当该校准点在分块区域的边界上时，统一归属到该边界右边或者下边的分块区域中。

在本发明实施例中，如果采用5行5列共25个校准点，则可以把整个显示屏划分为16个分块区域。具体地，该25个校准点在显示屏上构成了16个小块的矩形，如图4(a)所示为在显示屏上的显示坐标点分别为A、B、C、D、E时构成矩形ACDB，而由于摄像头参数偏差、投影变形等因素的影响，使得投影在电子白板上25个校准点的白板坐标点构成的各个分块区域不再是矩形，而仅仅是一般的四边形，具体地，当用专用白板笔或者其他笔状物点击白板上的校准点a、b、c、d及中心点e，同时两个摄像头分别从白板上方左右两角捕获目标物体的图像，利用MCU等进行处理，分别获取到的白板上校准点a、b、c、d及中心点e的白板坐标，如图4(b)中a、b、c、d及中心点e所示，该a、b、c、d不再构成矩形，而是一般的四边形acdb，因此需要把电子白板上校准点的物理坐标(白板坐标)准确映射为显示屏上对应的像素坐标(显示坐标)。

当计算机显示屏上的该四个校准点以A、B、C、D表示，对应的利用MCU等进行处理获取的白板上校准点为a、b、c、d时，对应的白板坐标分别为(X_a，Y_a)、(X_b，Y_b)、(X_c，Y_c)、(X_d，Y_d)，a、b、c、d对应在显示屏上的显示坐标点分别为A、B、C、D，显示坐标分别为(U_A，V_A)、(U_B，V_B)、(U_C，V_C)、(U_D，V_D)，则该四个校准点构成的区域的边界方程、在该四个校准点a、b、c、d在电子白板上的白板坐标分别为(X_a，Y_a)、(X_b，Y_b)、(X_c，Y_c)、(X_d，Y_d)，所围成的区域内的点以及边界上的点(x₀，y₀)需要同时满足的条件方程如实施例一中所述，在此不再赘述。

中心点坐标获取单元52用于根据每一个分块区域的四个校准点的白板坐标以及该四个校准点的显示坐标，获取该分块区域中心点的白板坐标和该中心点的显示坐标。

其中，该中心点的白板坐标以及显示屏中对应区域中心点的显示坐标分别为该四个校准点的白板坐标的平均值，该中心点的显示坐标为该四个校准点的显示坐标的平均值，通过使用中心点提高各块区域的中心部分映射准确性。例如，白板上的四个校准点a、b、c、d对应的白板坐标分别为(X_a，Y_a)、(X_b，Y_b)、(X_c，Y_c)、(X_d，Y_d)，a、b、c、d对应的计算机显示屏上的显示坐标点分别为A、B、C、D，显示坐标分别为(U_A，V_A)、(U_B，V_B)、(U_C，V_C)、(U_D，V_D)，那么在白板上的中心点e的白板坐标(X_e，Y_e)及对应的计算机显示屏上的显示坐标点E的显示坐标(U_E，V_E)分别为：

$X_e=\frac{X_a+X_b+X_c+X_d}{4},$

$Y_e=\frac{Y_a+Y_b+Y_c+Y_d}{4},$

$U_E=\frac{U_A+U_B+U_C+U_D}{4},$

$V_E=\frac{V_A+V_B+V_C+V_D}{4}.$

系数获取单元53用于基于透视投影变换建立白板坐标与显示坐标的映射关系，根据该映射关系、每一个分块区域的四个校准点以及中心点的白板坐标与显示坐标，获取该每一个分块区域的映射系数。

其中，白板坐标与显示坐标的映射关系如下列公式所示：

$U=\frac{a1X+b1Y+c1}{g1X+h1Y+1},$

$V=\frac{d1X+e1Y+f1}{g1X+h1Y+1},$

该(X，Y)表示校准点的白板坐标，(U，V)表示校准点的显示坐标，a1，b1，c1，d1，e1，f1，g1和h1为映射系数。

在本发明实施例中，对于每一个分块区域，利用四个校准点以及一个中心点，基于透视投影变换建立白板坐标与显示坐标的映射关系，可以得到一组关于映射系数的方程组，该每一个分块区域的方程组包括10个方程，解方程可以求得分块区域的映射系数。具体地，将该四个校准点为a、b、c、d及中心点为e的白板坐标以及对应在显示屏上的显示坐标分布代入上述白板坐标与显示坐标的映射关系的公式，从而得出10个方程，其中a1，b1，c1，d1，e1，f1，g1和h1共8个映射系数为未知数。这10个方程联立为超定方程组，通过解该超定方程组，得到该8个映射系数的一个最小二乘解。若本发明实施例采用的16块区域，则运用该方法可以得到16组映射系数。

显示坐标获取单元54用于针对白板平面上的任意目标，根据该目标所在的分块区域的映射系数和该目标的白板坐标，基于该白板坐标与显示坐标的映射关系获取该目标的显示坐标。

在本发明实施例中，在得到所有分块区域的映射系数后，对于接触白板平面的任意目标，通过MCU进行图像处理能得到其白板坐标，确定该目标所属于的分块区域，再基于该区域的映射系数和该点的白板坐标，由映射关系可求得该目标精确的显示坐标。其中，该确定目标所在的分块区域由该四个校准点构成的区域的边界方程(1)～(4)、该四个校准点所围成的区域内的点以及在分块边界上的点需要同时满足的4个边界方程(9)～(12)来确定，可以进一步减少目标映射到相邻的错误区域的误差。

另外，该电子白板的坐标映射装置还包括目标捕获单元以及校准点白板坐标获取单元，从而预先获取预设个数的校准点的白板坐标，其中：

目标捕获单元，用于利用投影仪在电子白板上投射若干已知显示坐标的校准点，用专用白板笔或者其他笔状物点击校准点，同时两个摄像头分别从白板上方左右两角捕获目标物体的图像；

校准点白板坐标获取单元，用于利用系统对目标物体图像进行处理，得到校准点的白板坐标。

在本发明实施例中，该电子白板的坐标映射装置主要通过分块单元51对电子白板平面进行分块，中心点坐标获取单元52获取分块区域中心点的白板坐标与显示坐标，系数获取单元53获取与每一分块区域对应的映射系数，最终利用显示坐标获取单元54先确定任意点或者目标所属分块区域使用的相应映射系数，再根据该白板坐标与显示坐标的映射关系，以求得该点或者目标的显示坐标，消除了由投影仪光轴的歪斜引起的梯形、桶形畸变，提高了各块区域的中心部分映射准确性，消除了由固定白板坐标进行简单分区引起的分区不准确现象，提高相邻块边界区域的映射准确性。

本发明实施例通过首先根据电子白板上预设个数的校准点的白板坐标，以能够形成四边形的相邻的四个校准点为一组，将整个电子白板平面划分为多个分块区域，再根据每一个分块区域的四个校准点的白板坐标与显示坐标，获取该分块区域中心点的白板坐标与显示坐标，进一步基于透视投影变换建立白板坐标与显示坐标的映射关系，根据该映射关系、每一个分块区域的四个校准点以及中心点的白板坐标与显示坐标，获取与该分块区域对应的映射系数，最后针对白板平面上的任意目标，根据该目标所在的分块区域的映射系数和该目标的白板坐标，基于该白板坐标与显示坐标的映射关系获取该目标的显示坐标，解决了利用现有映射方法将电子白板上的白板坐标映射到显示屏上的显示坐标时，映射误差较大，映射不精确的问题，减小了映射误差，实现了电子白板上的白板坐标到显示屏上的显示坐标的精确映射。

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 (10)

1.一种电子白板的坐标映射方法，其特征在于，所述方法包括下述步骤：

根据电子白板上预设个数的校准点的白板坐标，以能够形成四边形的相邻的四个校准点为一组，将整个电子白板平面划分为多个分块区域，当所述校准点在分块区域的边界上时，统一归属到所述边界右边或者下边的分块区域中；

根据每一个分块区域的四个校准点的白板坐标以及所述四个校准点的显示坐标，获取所述分块区域中心点的白板坐标和所述中心点的显示坐标；

基于透视投影变换建立白板坐标与显示坐标的映射关系，根据所述映射关系、每一个分块区域的四个校准点以及中心点的白板坐标与显示坐标，获取所述每一个分块区域的映射系数；

针对白板平面上的任意目标，根据所述目标所在的分块区域的映射系数和所述目标的白板坐标，基于所述白板坐标与显示坐标的映射关系获取所述目标的显示坐标；

其中，所述映射系数为根据映射关系、一个分块区域的四个标准点及中心点的白板坐标与显示坐标组成的超定方程的最小二乘解。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述将整个电子白板平面划分为多个分块区域的步骤还包括：

当存在未被所有分块区域覆盖的白板区域时，将所述白板区域归属到相邻的分块区域中，其中，所述相邻的分块区域与所述白板区域的距离最小。

3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述中心点的白板坐标为所述四个校准点的白板坐标的平均值，所述中心点的显示坐标为所述四个校准点的显示坐标的平均值。

4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述白板坐标与显示坐标的映射关系如下公式所示：

$U=\frac{a1X+b1Y+c1}{g1X+h1Y+1},$

$V=\frac{d1X+e1Y+f1}{g1X+h1Y+1},$

其中，(X,Y)为校准点的白板坐标，(U,V)为校准点的显示坐标，a1，b1，c1，d1，e1，f1，g1和h1为映射系数。

5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述基于透视投影变换建立白板坐标与显示坐标的映射关系，根据所述映射关系、每一个分块区域的四个校准点以及中心点的白板坐标与显示坐标，获取所述每一个分块区域的映射系数的步骤具体为：

基于透视投影变换建立白板坐标与显示坐标的映射关系；

将每一个分块区域的四个校准点以及中心点的白板坐标与显示坐标代入所述白板坐标与显示坐标的映射关系中，得到一组关于映射系数的方程组；

求解所述方程组以获取所述分块区域的映射系数。

6.一种电子白板的坐标映射装置，其特征在于，所述装置包括：

分块单元，用于根据电子白板上预设个数的校准点的白板坐标，以能够形成四边形的相邻的四个校准点为一组，将整个电子白板平面划分为多个分块区域，当所述校准点在分块区域的边界上时，统一归属到所述边界右边或者下边的分块区域中；

中心点坐标获取单元，用于根据每一个分块区域的四个校准点的白板坐标以及所述四个校准点的显示坐标，获取所述分块区域中心点的白板坐标和所述中心点的显示坐标；

系数获取单元，用于基于透视投影变换建立白板坐标与显示坐标的映射关系，根据所述映射关系、每一个分块区域的四个校准点以及中心点的白板坐标与显示坐标，获取所述每一个分块区域的映射系数；以及

显示坐标获取单元，用于针对白板平面上的任意目标，根据所述目标所在的分块区域的映射系数和所述目标的白板坐标，基于所述白板坐标与显示坐标的映射关系获取所述目标的显示坐标；

其中，所述映射系数为根据映射关系、一个分块区域的四个标准点及中心点的白板坐标与显示坐标组成的超定方程的最小二乘解。

7.如权利要求6所述的装置，其特征在于，所述分块单元还包括：

特殊区域处理单元，用于当存在未被所有分块区域覆盖的白板区域时，将所述白板区域归属到相邻的分块区域中，其中，所述相邻的分块区域与所述白板区域的距离最小。

8.如权利要求6所述的装置，其特征在于，所述白板坐标与显示坐标的映射关系如下列公式：

$U=\frac{a1X+b1Y+c1}{g1X+h1X+1},$

$V=\frac{d1X+e1Y+f1}{g1X+h1Y+1},$

其中，(X,Y)为校准点的白板坐标，(U,V)为校准点的显示坐标，a1，b1，c1，d1，e1，f1，g1和h1为映射系数。

9.如权利要求6所述的装置，其特征在于，所述中心点的白板坐标为所述四个校准点的白板坐标的平均值，所述中心点的显示坐标为所述四个校准点的显示坐标的平均值。

10.一种电子白板，其特征在于，所述电子白板包括权利要求6至9任一项所述的电子白板的坐标映射装置。