CN103064564A - 一种基于多点触摸的地理信息系统 - Google Patents

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CN103064564A CN2013100006319A CN201310000631A CN103064564A CN 103064564 A CN103064564 A CN 103064564A CN 2013100006319 A CN2013100006319 A CN 2013100006319A CN 201310000631 A CN201310000631 A CN 201310000631A CN 103064564 A CN103064564 A CN 103064564A
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万波
王泉
刘更代
赵冬雪
闻琇
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万波
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Abstract

一种基于多点触摸的地理信息系统，它涉及人机交互技术领域，它的红外摄像头与触点跟踪模块连接，触点追踪模块通过网络与GIS模块连接，GIS模块与投影仪连接；触摸屏显示投影仪画面，并接受用户触摸交互操作；红外摄像头捕获触摸屏反射的红外光，形成触点移动视频；触点跟踪模块采集红外摄像头的视频流并从中识别出触点，将触点的坐标、速度以及加速度传递给GIS模块；GIS模块将接收到的触点运动轨迹识别为交互手势，并驱动MapX地图插件完成相应的地图操作。它采用光学和计算机视觉原理，能够直接使用手与地理信息系统进行交互，具备更好的人机交互特性；可以极大提高系统的操作稳定性和便捷性，进一步扩大地理信息系统的应用范围。

Description

一种基于多点触摸的地理信息系统
技术领域：
本发明涉及人机交互技术领域，具体涉及一种基于多点触摸的地理信息系统。
背景技术：
地理信息系统作为获取、存储、分析和管理地理空间数据的重要工具、技术和学科，近年来得到了广泛关注和迅猛发展。传统的地理信息系统采用的人机交互手段是鼠标和键盘，人机交互不够直接，而在移动设备上也有采用电阻或电容式触摸屏的产品，但屏幕尺寸较小操作不便。
发明内容：
本发明的目的是提供一种基于多点触摸的地理信息系统，它采用光学和计算机视觉原理构成的多点触摸平台可以具有较大的显示尺寸，能够直接使用手与地理信息系统进行交互，具备更好的人机交互特性；可以极大提高系统的操作稳定性和便捷性，进一步扩大地理信息系统的应用范围。
为了解决背景技术所存在的问题，本发明是采用如下技术方案：它包含触摸屏1、红外摄像头2、投影仪3、红外光源阵列4、GIS模块5、触点跟踪模块6，触摸屏1的下侧分别设置有红外摄像头2、投影仪3、红外光源阵列4，红外摄像头2与触点跟踪模块6连接，触点追踪模块6通过网络与GIS模块5连接，GIS模块5与投影仪3连接。
所述的红外光源阵列4用来发射850nm红外光；触摸屏1是用来显示投影仪3画面，并接受用户触摸交互操作；红外摄像头2用来捕获触摸屏1反射的红外光，形成触点移动视频；触点跟踪模块6用来采集红外摄像头2的视频流并从中识别出触点，将触点的坐标、速度以及加速度传递给GIS模块5；GIS模块5用来将接收到的触点运动轨迹识别为交互手势，并驱动MapX地图插件完成相应的地图操作。
所述的触点跟踪模块6为基于OpenCV图像处理库的软件模块。
所述的GIS模块5采用了一种基于状态机和触点轨迹几何特性的方法进行触摸手势识别。
本发明的有如下有益效果：采用光学和计算机视觉原理构成的多点触摸平台可以具有较大的显示尺寸，能够直接使用手与地理信息系统进行交互，具备更好的人机交互特性；可以极大提高系统的操作稳定性和便捷性，进一步扩大地理信息系统的应用范围。
附图说明：
图1为本发明的结构示意图，
图2为本发明的工作流程图，
图3为本发明中触点跟踪模块6的流程图，
图4为本发明中GIS模块5的手势识别方法的流程图。
具体实施方式：
参看图1-图4，本具体实施方式采用如下技术方案：它包含触摸屏1、红外摄像头2、投影仪3、红外光源阵列4、GIS模块5、触点跟踪模块6，触摸屏1的下侧分别设置有红外摄像头2、投影仪3、红外光源阵列4，红外摄像头2与触点跟踪模块6连接，触点追踪模块6通过网络与GIS模块5连接，GIS模块5与投影仪3连接。
所述的触摸屏1是一种具备漫反射特性的材料，通常可以使用毛玻璃或亚克力板，用于显示投影画面并提供用户触摸操作平面。
所述的红外摄像头2可以是普通摄像头增加可见光滤镜，目的是为了过滤可见光，只捕获触摸屏反射的红外光形成的触点图像。
所述的投影仪3用来显示地图，任何普通投影仪均可使用。
所述的红外光源阵列4为850nm红外二极管阵列。
所述的红外光源阵列4用来发射850nm红外光；触摸屏1是用来显示投影仪3画面，并接受用户触摸交互操作；红外摄像头2用来捕获触摸屏1反射的红外光，形成触点移动视频；触点跟踪模块6用来采集红外摄像头2的视频流并从中识别出触点，将触点的坐标、速度以及加速度传递给GIS模块5；GIS模块5用来将接收到的触点运动轨迹识别为交互手势，并驱动MapX地图插件完成相应的地图操作。
所述的触点跟踪模块6为基于OpenCV图像处理库的软件模块。
所述的GIS模块5采用了一种基于状态机和触点轨迹几何特性的方法进行触摸手势识别。
所述的触点跟踪模块6对触点图像进行处理的流程为：从摄像头视频流中读取一帧图像，如果是第一帧则去除背景，否则转保存背景→提取图像中触点的轮廓→计算所有触点的质心、方向、速度等信息→将触点信息封装为TUI0格式发送到GIS模块5。
所述的GIS模块5将触点信息识别为对应的手势的具体操作流程如下：记录触点从出现到消失的所有坐标信息，根据触点出现到消失过程中坐标信息的变化判断触点是否移动→如果触点没有移动且触点数量为一，识别为单指触摸显示信息手势，如果触点没有移动且触点数量为二，识别为两指触摸测量直线距离手势，如果触点移动则根据触点数量区分为单指移动手势，转检测触点移动轨迹拐点数量，或双指移动手势转检测触点相对运动方向，当触点移动轨迹为直线移动，识别为地图平移手势，当触点移动轨迹区为折线移动，识别为路径距离测量手势，当触点相对移动方向为互相靠近识别为地图放大手势，当触点相对移动方向为互相远离识别为地图缩小手势。
所述的GIS模块5根据识别出的手势调用MapX地图插件的对应功能，实现对地图的操作，从而完成用户手势与系统的交互，并将交互结果通过投影仪显示在触摸平上。
本具体实施方式的有如下有益效果：采用光学和计算机视觉原理构成的多点触摸平台可以具有较大的显示尺寸，能够直接使用手与地理信息系统进行交互，具备更好的人机交互特性；可以极大提高系统的操作稳定性和便捷性，进一步扩大地理信息系统的应用范围。

Claims (6)

1.一种基于多点触摸的地理信息系统，其特征在于它包含触摸屏(1)、红外摄像头(2)、投影仪(3)、红外光源阵列(4)、GIS模块(5)、触点跟踪模块(6)，触摸屏(1)的下侧分别设置有红外摄像头(2)、投影仪(3)、红外光源阵列(4)，红外摄像头(2)与触点跟踪模块(6)连接，触点追踪模块(6)通过网络与GIS模块(5)连接，GIS模块(5)与投影仪(3)连接。
2.根据权利要求1所述的一种基于多点触摸的地理信息系统，其特征在于所述的红外光源阵列(4)用来发射850nm红外光；触摸屏(1)显示投影仪(3)画面，并接受用户触摸交互操作；红外摄像头(2)捕获触摸屏(1)反射的红外光，形成触点移动视频；触点跟踪模块(6)采集红外摄像头(2)的视频流并从中识别出触点，将触点的坐标、速度以及加速度传递给GIS模块(5)；GIS模块(5)将接收到的触点运动轨迹识别为交互手势，并驱动MapX地图插件完成相应的地图操作。
3.根据权利要求1所述的一种基于多点触摸的地理信息系统，其特征在于所述的红外光源阵列(4)为850nm红外二极管阵列。
4.根据权利要求1所述的一种基于多点触摸的地理信息系统，其特征在于所述的触点跟踪模块(6)为基于OpenCV图像处理库的软件模块。
5.根据权利要求1所述的一种基于多点触摸的地理信息系统，其特征在于所述的GIS模块(5)采用了一种基于状态机和触点轨迹几何特性的方法进行触摸手势识别。
6.根据权利要求1所述的一种基于多点触摸的地理信息系统，其特征在于所述的触点跟踪模块(6)对触点图像进行处理的流程为：从摄像头视频流中读取一帧图像，如果是第一帧则去除背景，否则转保存背景→提取图像中触点的轮廓→计算所有触点的质心、方向、速度信息→将触点信息封装为TUI0格式发送到GIS模块(5)。
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