CN102981683A - 一种摄像头光学定位快速校正方法及其光轴校正方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种摄像头光学定位快速校正方法,其通过在触摸系统的屏幕上设置校正点,根据校正点校正光轴的偏转角数据,然后将此新数据设置到程序中,得到正确的触摸定位坐标,有效的解决了现有技术中由于摄像头在屏幕平面方向发生位置偏转或移动所造成的定位不准确的问题,实现快速的对定位系统的校正,避免了在实际使用过程中,由于设备震动等原因,将引起定位摄像头发生位移,从而出现定位不准,同时通过对摄像头是否存在偏转进行判断,实现智能的对光学触摸定位系统的智能校正,无需用户对是否发生故障作出判断,极大的提高了用户的使用体验。
Description
技术领域
本发明涉及光学触控技术领域,特别是涉及一种摄像头光学定位快速校正方法及其光轴校正方法。
背景技术
触摸定位技术作为计算机人机交互领域的一种便捷、直观的技术方案,越来越被大众所认可。摄像头光学定位作为一种触摸定位技术,以其优良的性能以及实惠的价格而收到市场的青睐。专利号CN200910193302.4的文档叙述了一种摄像头光学触摸定位装置以及镜头畸变校正的方法。虽然采用上述方法能精确地实现触摸定位,但其校正步骤繁琐,耗时过长。在实际使用过程中,由于设备震动等原因,将引起定位摄像头发生位移,从而出现定位不准。由于摄像头定位是根据光学远离定位,所以定位摄像头位置发生较小变化,也会造成较大的定位偏差。通过对问题设备的观察,在实际使用过程中,绝大部分情况是摄像头发生在屏幕平面方向发生位置偏转或移动,若重复按照该专利方法进行校正,将会给使用的客户以及工程服务人员带来很大困难。
发明内容
为了克服现有技术的不足,本发明第一个技术目的是提供一种效率高、处理速度快和准确的光学定位系统的摄像头光轴快速校正方法。
为了克服现有技术的不足,本发明第二个技术目的是提供一种效率高、处理速度快和准确的摄像头光学定位快速校正方法。
为实现上述第一个技术目的,本发明采用的技术方案如下:
一种光学定位系统的摄像头光轴快速校正方法,包括以下步骤:
在屏幕上显示预设的用于对比的校正点;
获取摄像头镜头的光轴初始偏转角度、校正点在屏幕上的像素位置;
获取通过触摸校正点产生的触摸点光斑的像素位置;
通过校正点的像素位置与光斑的像素位置做差,获取像素位置差;
根据像素位置差、触摸屏单像素角度值和光轴初始偏转角度计算出镜头的光轴校正偏转角度。
优选地,所述光轴校正偏转角度为:通过将像素位置差与单像素角度作积,得到一个偏转角度差,将偏转角度差与光轴初始偏转角度求和得出光轴校正偏转角度。
为实现上述第二个技术目的,本发明采用的技术方案如下:
一种摄像头光学定位快速校正方法,用于通过多个摄像头进行定位的光学定位系统,所述方法包括以下步骤:
在光学定位系统的屏幕上显示预设的用于对比的校正点,所述校正点的屏幕像素位置已知;
获取通过触摸校正点产生的触摸点光斑的像素位置;
根据校正点的屏幕像素位置与触摸点光斑的像素位置进行多个摄像头进行定位校正;
其中,所述定位校正具体为通过校正点的屏幕像素位置与触摸点光斑的像素位置进行比较校正多个摄像头的光轴偏转角度获取光轴校正偏转角度,实现定位校正。
优选地, 所述摄像头至少为两个。
优选地,所述校正点包括多个,校正摄像头光轴时采用离摄像头最远且与摄像头光轴之间偏转角度最大的点作为对应的校正点。
优选地,所述定位校正包括以下步骤:
获取屏幕上各个摄像头焦点坐标、镜头的光轴初始偏转角度;
通过校正点的像素位置与光斑的像素位置做差,获取像素位置差;
根据像素位置差、触摸屏单像素角度值和光轴初始偏转角度计算出镜头的光轴校正偏转角度;
根据光轴校正偏转角度计算出触摸点光斑的坐标。
优选地,所述光轴校正偏转角度的计算方法为:通过将像素位置差与单像素角度作积,得到一个偏转角度差,将偏转角度差与光轴初始偏转角度求和得出光轴校正偏转角度。
优选地,还包括以下步骤:根据像素位置差的值判断光轴是否发生偏转,若所述像素位置差为零,则判断为不存在偏转并不进行定位校正,若所述像素位置差不为零,则判断为存在偏转并进行定位校正。通过对像素位置差作出判断能够进一步提高校正的效果,特别是能够用于检测是否存在镜头畸变等导致触摸定位不准确的问题,当存在问题时才进行校正,不存在问题时则不用校正,大大的节约了校正的效率和 准确度。
优选地,所述触摸点光斑的坐标的计算方法为:获取过触摸点光斑及摄像头焦点的连线与摄像头光轴所形成的夹角,根据所述夹角的大小和触摸点光斑像素位置的线性关系,计算光斑的屏幕坐标。
与现有技术相比,本发明的优点在于:
通常摄像头位置发生变动,只是在定位平面内,即不会在垂直定位平面的方向发生位移,本发明的技术方案正是根据这一特点,通过在触摸系统的屏幕上设置校正点,根据校正点校正光轴的偏转角数据,然后将此新数据设置到程序中,得到正确的触摸定位坐标,有效的解决了现有技术中由于摄像头在屏幕平面方向发生位置偏转或移动所造成的定位不准确的问题,实现快速的对定位系统的校正,避免了在实际使用过程中,由于设备震动等原因,将引起定位摄像头发生位移,从而出现定位不准,同时通过对摄像头是否存在偏转进行判断,实现智能的对光学触摸定位系统的智能校正,无需用户对是否发生故障作出判断,极大的提高了用户的使用体验。同时该技术简单易用,方便客户直接进行校正,而无需专业的技术人员进行操作,也无需采用复杂的装置进行实施,有效的降低了生产和使用的成本。
附图说明
图1为本发明中定位装置的示意图;
图2为摄像头镜头光轴偏转引起定位偏差示意图1;
图3为摄像头镜头光轴偏转引起定位偏差示意图2;
图4为本发明中校正触摸圆点位置示意图;
图5为实施例1中的校正方法的流程图;
图6为本发明实施例2中的校正方法的流程图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。应当理解,此处所描述的具体实施例仅仅用于解释发明,并不用于限定实用新型。
本发明的硬件平台是摄像头光学定位触摸交互系统。及在显示屏幕四周,安装有一个摄像头定位框,在系统出厂的时候会进行初始调试校正操作,初始调试操作中将根据摄像头光学畸变函数,并计算出摄像头光斑像素位置校正映射表(即将畸变的光斑位置映射为实际的光斑位置),测量或者计算出每个摄像头焦点的屏幕坐标,光轴的初始偏转角度。
如图5所示,本发明提供的摄像头光学定位快速校正方法,用于通过多个摄像头进行定位的光学定位系统,通过以下步骤实现:
S100在光学定位系统的屏幕上显示预设的用于对比的校正点,所述校正点的屏幕像素位置已知;
S110获取通过触摸校正点产生的触摸点光斑的像素位置;
S120根据校正点的屏幕像素位置与触摸点光斑的像素位置进行多个摄像头进行定位校正;
其中,所述定位校正具体为通过校正点的屏幕像素位置与触摸点光斑的像素位置进行比较校正多个摄像头的光轴偏转角度获取光轴校正偏转角度,实现定位校正。
具体实施例1
如图1所示,在采用光学定位的触摸交互装置上,定位摄像头安装在设备的左、右两个顶角。触摸装置左、右、下边框装右红外发光装置,照亮整个触摸框内的触摸区域,此时摄像头拍摄到的图像为原始背景图像。当右触摸物体进入触摸框中q点时,摄像机C0拍到的图像将会相应产生一个暗斑。将此暗斑的图像与原始图像作差,然后优化处理,可以得到包含光斑的图像输出。
当触摸物体进入触摸框中q点时,摄像机C0拍到的图像将会相应产生一个暗斑。我们将此暗斑的图像与原始图像作差,然后优化处理,可以得到包含光斑的图像输出。此光斑在图像中的位置与光轴所在像素的位置Pbase的像素差值、对应于触摸物至摄像头焦点连线LC0P与光轴的夹角。如图1所示。同理,对摄像头C1,根据摄像头C1读取到的图像光斑位置,与光轴在图像中的位置Pbase的差值,与触摸物体对摄像头连线LC1P与光轴的角度差成对应的关系。这样,可以得到两条直线LC0P与LC1P的直线方程,根据平面解析几何,联立两个直线方程,求解,得到的结果即为P点的屏幕坐标。
当使用过程中摄像头出现偏差等定位不准确时,如图2、3所示,当触摸点q时,由于光轴偏转,经过触摸点识别后,将点q的坐标误识别为点p的坐标,从而导致出现误差。
其中,摄像头光学定位触摸交互系统的各个摄像头焦点坐标以及各个摄像头的初始光轴偏转角度为已知的初始数据,可以在系统的安装时根据实际需要预先设定,或者通过定位检测技术在使用的过程中进行确定,计算出来。
在步骤S100中,如图4所示,所述校正点的设置在屏幕为矩形时,优选地设置好四个校正点p0、p1、p2、p3。
在为圆形等其他形状时,可以在屏幕的显示区间上均匀设置多个校正点,该设置的条件为使到所有校正点所能检测的位置尽量覆盖整个触摸屏。
校正点屏幕像素位置的获取,在一个具体的实施例中可以通过校正软件进行设置,该设置的方法可以为,根据预设的坐标值在在屏幕上对应的坐标显示校正点,或者是根据定位装置的屏幕形状,采用预设的图形位置等,在屏幕上对应的位置上显示校正点,然后通过出厂检测或者用户初次使用时,通过软件指导使用者依次点击对应的校正点,并记录下每次点击时,摄像头拍摄到的光斑位置,通过对触摸点的定位,确认校正点的初始屏幕像素位置,并记录下校正点的初始屏幕像素位置。
进入到步骤S110后,检测触摸定位装置的屏幕上显示的校正点产生的光斑,获取触摸点光斑的像素位置。
其中,当使用前摄像头先获得没有任何触摸物的情况下屏幕的图像作为原始背景图像。当触摸物触摸校正点时,摄像头拍到的图像将会相应产生一个暗斑。将此暗斑的图像与原始图像作差,然后优化处理,可以得到包含光斑的图像输出,从而获得触摸点光斑的像素位置。
由于摄像头的偏转,因此摄像头所拍摄到的光斑位置会发生偏移,得出的摄像头所拍摄到的光斑的为位置将发生变化,因此此时摄像头所拍摄到的光斑的像素位置与原有的校正点的像素位置不相同。
在进入步骤S120后,对触摸点光斑的像素位置进行比较处理,进而识别出光轴偏转角度,然后根据校正点的屏幕像素位置与触摸点光斑的像素位置进行多个摄像头进行定位校正。
在一具体实施例中,所述的对触摸点光斑的像素位置进行比较处理,具体为在获取触摸校正点产生的触摸点光斑的像素位置后,根据触摸点光斑的像素位置与校正点的屏幕像素位置做比较,所述比较为将触摸点光斑的像素位置与校正点的屏幕像素位置做差,计算出两者之间的像素位置差。
在一具体实施例中,所述校正点包括多个,校正摄像头光轴时采用离该摄像头最远且与摄像头光轴之间偏转角度最大的点作为对应的校正点。
在一具体实施例中,如图2所示,当校正摄像头C0时,最优选可以是采用校正点P2进行校正。
在一具体实施例中,所述定位校正包括以下步骤:
获取预设或者出厂或初次使用时系统记录下的屏幕上各个摄像头焦点坐标、镜头的光轴初始偏转角度;
根据像素位置差、触摸屏单像素角度值和光轴初始偏转角度计算出各个镜头的光轴校正偏转角度;
根据光轴校正偏转角度计算出触摸点光斑的坐标。
其中,所述光轴校正偏转角度的计算方法为:通过将像素位置差与单像素角度作积,得到一个偏转角度差,由于前后两次镜头的偏转角度都是经过光学矫正的,即不存在镜头畸变的因素,故而这个偏转角度差即光轴转动的角度,将偏转角度差与光轴初始偏转角度求和得出光轴校正偏转角度,对摄像头的镜头光轴进行校正。
然后采用校正后的光轴偏转角,进行触摸点定位。
或者对当像素位置差为零时,可以继续进行校正,同样是通过将像素位置差与单像素角度作积,得到一个偏转角度差,将偏转角度差与光轴初始偏转角度求和得出光轴校正偏转角度,对摄像头的镜头光轴进行校正。上述中由于像素位置差为零,因此的出的偏转角度差同样为零,即校正后的结果是,光轴的偏转角度不变。
实施例2
在一具体实施例中,如图6所示,采用实施例1中的技术方案,当使用过程中无法确定是否出现偏差,或者进行日常的检查维护等情况时,在进行到步骤S120时为了更好的实现校正处理,提高校正的效果和效率,当计算出像素位置差后,还包括以下步骤:
S130可以根据该像素位置差判断光轴是否偏转,当计算出的像素位置差不为零时,则证明摄像头发生偏移,的出的判断为存在偏转;同样若计算出的像素位置差为零,则说明摄像头并没有偏移,即不存在摄像头偏转的故障;当进行触摸点坐标计算的校正时,只对发生偏移的摄像头进行校正,没有发生偏转的则不进行校正,以实现智能的对光学定位系统的较正。
或者对当像素位置差为零时,可以继续进行校正,同样是通过将像素位置差与单像素角度作积,得到一个偏转角度差,将偏转角度差与光轴初始偏转角度求和得出光轴校正偏转角度,对摄像头的镜头光轴进行校正。上述中由于像素位置差为零,因此的出的偏转角度差同样为0,即校正后的结果是,光轴的偏转角度不变。
上述实施例中摄像头的个数和位置均可以根据实际需要任意调节,只要能实现通过多个摄像头进行光学定位的系统均能采用本发明的技术方案进行校正。
Claims (9)
1.一种光学定位系统的摄像头光轴快速校正方法,其特征在于,包括以下步骤:
在屏幕上显示预设的用于对比的校正点;
获取摄像头镜头的光轴初始偏转角度、校正点在屏幕上的像素位置;
获取通过触摸校正点产生的触摸点光斑的像素位置;
通过校正点的像素位置与光斑的像素位置做差,获取像素位置差;
根据像素位置差、触摸屏单像素角度值和光轴初始偏转角度计算出镜头的光轴校正偏转角度。
2. 根据权利要求1所述的光学定位系统摄像头光轴快速校正方法,其特征在于,所述光轴校正偏转角度为:通过将像素位置差与单像素角度作积,得到一个偏转角度差,将偏转角度差与光轴初始偏转角度求和得出光轴校正偏转角度。
3.一种摄像头光学定位快速校正方法,用于通过多个摄像头进行定位的光学定位系统,其特征在于,所述方法包括以下步骤:
在光学定位系统的屏幕上显示预设的用于对比的校正点,所述校正点的屏幕像素位置已知;
获取通过触摸校正点产生的触摸点光斑的像素位置;
根据校正点的屏幕像素位置与触摸点光斑的像素位置进行多个摄像头进行定位校正;
其中,所述定位校正具体为通过校正点的屏幕像素位置与触摸点光斑的像素位置进行比较校正多个摄像头的光轴偏转角度获取光轴校正偏转角度,实现定位校正。
4. 根据权利要求3所述的摄像头光学定位快速校正方法,其特征在于, 所述摄像头至少为两个。
5. 根据权利要求4所述的摄像头光学定位快速校正方法,其特征在于,所述校正点包括多个,校正摄像头光轴时采用离摄像头最远且与摄像头光轴之间偏转角度最大的点作为对应的校正点。
6. 根据权利要求4所述的摄像头光学定位快速校正方法,其特征在于,所述定位校正包括以下步骤:
获取屏幕上各个摄像头焦点坐标、镜头的光轴初始偏转角度;
通过校正点的像素位置与光斑的像素位置做差,获取像素位置差;
根据像素位置差、触摸屏单像素角度值和光轴初始偏转角度计算出镜头的光轴校正偏转角度;
根据光轴校正偏转角度计算出触摸点光斑的坐标。
7. 根据权利要求6所述的摄像头光学定位快速校正方法,其特征在于,所述定位校正还包括以下步骤:根据像素位置差的值判断光轴是否发生偏转,若所述像素位置差为零,则判断为不存在偏转并不进行定位校正,若所述像素位置差不为零,则判断为存在偏转并进行定位校正。
8. 根据权利要求6或7所述的摄像头光学定位快速校正方法,其特征在于,所述光轴校正偏转角度的计算方法为:通过将像素位置差与单像素角度作积,得到一个偏转角度差,将偏转角度差与光轴初始偏转角度求和得出光轴校正偏转角度。
9. 根据权利要求8所述的摄像头光学定位快速校正方法,其特征在于,所述触摸点光斑的坐标的计算方法为:获取过触摸点光斑及摄像头焦点的连线与摄像头光轴所形成的夹角,根据所述夹角的大小和触摸点光斑像素位置的线性关系,计算光斑的屏幕坐标。
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