CN103176668B

CN103176668B - 一种用于摄像头定位触摸系统的拍摄图像校正方法

Info

Publication number: CN103176668B
Application number: CN201310073129.0A
Authority: CN
Inventors: 尹显用
Original assignee: Vtron Technologies Ltd
Current assignee: Vtron Group Co Ltd
Priority date: 2013-03-07
Filing date: 2013-03-07
Publication date: 2016-03-02
Anticipated expiration: 2033-03-07
Also published as: CN103176668A

Abstract

本发明公开一种用于摄像头定位触摸系统的拍摄图像校正方法，包括：获取背景图像，并在屏幕上确定辅助点位置及若干引导点位置；获取当前图像；对背景图像和当前图像分别作二值化处理，对二值化后的图像做轮廓处理，并保存处理后的光斑数据；获取辅助点和引导点的中心点坐标。采用本法在先确定辅助点的中心点有效区域后，再根据该有效区域确定引导点的中心点坐标，提高了摄像头定位校正时调整有效区域的准确性。

Description

一种用于摄像头定位触摸系统的拍摄图像校正方法

技术领域

本发明涉及触摸屏技术领域，特别涉及一种用于摄像头定位触摸系统的拍摄图像校正方法。

背景技术

人机交互在现代IT产业中的应用范围越来越广，而摄像头定位触摸技术以其反应灵敏、书写流畅，结构制造简单，广泛应用于大尺寸交互显示平台上。摄像头定位触摸技术中，面阵摄像头以其拍摄区间大，拍摄快门、增益、光圈等参数可调，以及其他优势，使得以面阵摄像头为基础的光学触摸技术有着其特别的优势。

在公开号为CN101566897申请中，面阵摄像头定位时，是截取摄像头所拍摄到的图像中对应触摸边框的那块有效长矩形区域，获取触摸光斑，然后输出光斑位置，再进行计算，实现触摸定位的。但面阵摄像头因其尺寸较大，质量较重，所以在随触摸交互平台搬运过程中，摄像头位置容易发生轻微的偏移。而这些轻微的偏移，容易使截取的有效矩形区域无法正对触摸边框，比如摄像头拍摄的图像整体向下偏移。由于摄像头光学定位的特点，使得硬件读取到的定位数据发生很大变化，从而使得拍摄、截取的有效区域图像位置发生偏移，进而出现定位不准，或者无法定位。如果出现这种情况，需要重新调整参数，使截取的有效区域对准触摸边框在图像中的成像区域。

通常情况下，调整参数都是将摄像头拍摄到的图像视屏输出，然后用肉眼判断当前区域选择是否合适，若不合适，再手动调整参数，实现有效区域的选择。这种方法虽然直观，但操作起来需要一定的经验，且需要懂得一定的技术原理，而操作流程也比较复杂，不适宜用户手动操作。

在定位校正中摄像头拍摄到的图像是一个上下对称的图像，而对称图像的中心点的上下5～10个像素的区域为有效区域，当有效区域与图像的对称中心点不一致时，摄像头定位会不准确，则需对有效区域进行调整到中心点的位置，现有技术实现的步骤为如下：

拍摄用户未点击触摸显示屏幕时触摸显示屏幕的图像，并作为背景图像储存；

将所述背景图像与用户点击的图像对比做差，并对做差后的结果图像进行二值化，得出二值图像；

对二值化后的图像做轮廓运算，得出光斑图像的轮廓坐标数值；

遍历轮廓坐标数值，寻找对称的光斑图像，并计算对称的光斑图像中对称点的纵向位置，得出纵向值，从而计算出想要的对称点坐标值，利用这个中点点坐标值就能轻易判断出当前的摄像头在有效区域内是否已经偏移，并且把有效区域移到光斑中心点的位置，这样就达到了调整有效区域参数的目的，从而使摄像头定位精确，无盲区。

然而由于环境的复杂性，摄像头拍摄到的图像往往会受到环境光的干扰，在画面上产生一些杂乱无规则光斑，这些光斑有对称光斑，也有非对称光斑，真正有效的光斑也会因为干扰的原因变成多段对称光斑，这样在整个画面中就出现了无数的位置分布不一（有上，有下、有左、有右，有中）的对称和非对称光斑；对此就不能真正的区分哪个光斑是有效的，哪个光斑是无效，在寻找计算有效光斑时往往就无法找到有效的中心点的坐标值，因此对调整有效区域的方法带来不可预知的后果，从而导致调整有效区域变得无效。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有技术，提供一种用于摄像头定位触摸系统的拍摄图像校正方法，能够准确有效的找到中心点坐标，从而提高摄像头定位校正时调整有效区域的准确性。

为了实现上述所指的发明目的，本发明的技术方案为：

一种用于摄像头定位触摸系统的拍摄图像校正方法，包括：获取背景图像，并在屏幕上确定辅助点位置及若干引导点位置；获取当前图像；对背景图像和当前图像分别作二值化处理，对二值化后的图像做轮廓处理得到矩形光斑数据，并保存处理后的矩形光斑数据；获取辅助点和引导点的中心点坐标；

所述辅助点的中心点坐标是通过以下方式获取：根据存储的矩形光斑数据个数判断是否存在光斑，存在光斑时判断用户点击是否为第一次点击，即点击辅助点；如果为第一次点击时，对矩形光斑数据进行筛选，计算辅助点的中心点坐标，并以该中心点建立中心点有效区域；否则为无效操作；

所述引导点的中心点坐标是通过以下方式获取：通过辅助点的中心点有效区域筛选出点击引导点的矩形光斑数据，再对矩形光斑数据进行筛选，计算并保存引导点的中心点坐标。

根据在屏幕上确定的辅助点和引导点的位置范围，按照先点击辅助点，通过对当前图像和背景图像的处理，确定辅助点的中心点坐标，继而以该中心点建立中心点有效区域，如果在未确定辅助点的中心点坐标前就点击引导点，点击所产生的光斑数据无法进入中心点有效区域，则视为该次点击为无效。当在确定辅助点的中心点坐标后点击引导点，通过判断点击引导点产生的光斑数据与中心点的有效区域确定有效的光斑数据，继而对有效的光斑数据进行处理，计算并保存该引导点的中心点坐标。

采用本法在先确定辅助点的中心点有效区域后，再根据该有效区域确定引导点的中心点坐标，提高了摄像头定位校正时调整有效区域的准确性。

附图说明

图1为本发明的流程图；

图2、3为本发明抓取的背景图像图；

图4为点击屏幕时差值和二值化后的光斑数据示意图；

图5为对图4进行轮廓处理后的光斑数据示意图；

图6为经过第1次筛选后的光斑数据示意图；

图7为经过第2、3、4次筛选后的光斑数据示意图；

图8为经过第5次筛选的光斑数据及计算的中心点示意图。

具体实施方式

如图1所示，一种用于摄像头定位触摸系统的拍摄图像校正方法，包括：

1）获取背景图像，并在屏幕上确定辅助点位置及若干引导点位置；

2）用户点击辅助点或引导点，用于确定过滤光斑区域，并获取当前图像；

3）对背景图像和当前图像分别作图像二值化处理，对二值化后的图像做差值化处理，如图4所示；继而做轮廓处理得到矩形光斑数据，查找轮廓数据并保存处理后的矩形光斑数据，如图5所示；

4）判断前述用户点击是否为第一次点击，如果为第一次点击，判断是否点击辅助点，如果点击的不是辅助点，则视为无效点击，如果点击的不是第一次点击，则先根据有效区域筛选光斑数据后按以下操作进行，或如果点击的是辅助点，则对光斑数据进行以下操作：

步骤一：第一次筛选，抛弃为面积在0～10的光斑数据，如图6所示；

步骤二：第二次筛选，循环遍历剩余光斑，确定并保存矩形光斑数据中的Y坐标最大值和最小值的光斑数据；

步骤三：第三次筛选，循环遍历剩余光斑，寻找确定与在Y坐标最大值和最小值对应的X坐标区域上的光斑数据，即矩形对象，并将在同一X坐标区域上Y值最小的光斑数据保存至变量m_vCenterRect；

步骤四：第四、五次筛选，循环遍历变量m_vCenterRect中矩形光斑数据，对其进行上下分组，其中靠近Y坐标最大值的矩形光斑数据为下组，靠近Y坐标最小值的光斑数据为上组，并保存下组的最小Y坐标值Yb和上组的最大Y坐标值Yt，如图7、8所示；

步骤五：最后计算两个光斑数据之间的距离，即Yb～Yt的距离，并取中间值得出中心点坐标；

5）再判断点击是否第一次点击，如果为第一次点击，则上述步骤五获得的是辅助点的中心点坐标，以该中心点建立有效区域，在本实施例中，选择中心点坐标上下20个像素为有效区域，该有效区域用于为后面的七个引导点过滤复杂光斑数据；如果点击不是第一次点击，即如果点击的为引导点，保存该引导点的中心点坐标数据；

6）继而再判断点击的是第几个引导点，当点击完所有引导点或者点击某个引导点失败时，则退出系统，否则引导用户点击下一个引导点，跳至步骤2）、3）、4）、5）和6）。

在本实施例中，确定一个辅助点和七个引导点，其中辅导点的坐标为：

P0（x，y），其中h-300≤y≤h-100，

引导点1至7的坐标分别为：

P1（x，y），其中100≤x≤400，h-300≤y≤h-100，

P2（x，y），其中h-300≤y≤h-100，

P3（x，y），其中w-400≤x≤w-100，h-300≤y≤h-100，

P4（x，y），其中100≤x≤400，

P5（x，y），其中w-400≤x≤w-100，

P6（x，y），其中100≤x≤400，200≤y≤300，

P7（x，y），其中w-400≤x≤w-100，200≤y≤300，

其中w为屏幕宽，h为屏幕高。

用户点击引导的顺序是依次从点1至点7。

如图2所示，G处的线框为摄像参数的有效区域，如果该线框偏移图像对称的中心点，触摸就会不准确。在本实施中，辅助点的坐标：是在背景亮度比较弱的地方，如图3所看到的越离左边越亮，反之就越暗，大概在屏幕左右的中间位置，这是因为考虑到右边也有一个摄像头，该摄像头摄像到的图像在右边也是最亮的，所以辅助点最合适的位置只能是屏幕左右的中间点，中间点大概左右50个像素的范围效果最佳，确定一个辅助点，该点是根据背景光干扰弱的特点，在此处环境光干扰比较弱。选择辅助点的目的在于避开干扰，确定一个有效的中心点，再以此中心点建立一个光斑过滤的有效区域，光班的有效区域为以中心点为中心上下各20个像素的范围，如图8中里面那个小正方形A点位置为中心点，B线与B’线之间的区域是根据中心点计算出来的有效区域，用于过滤下一个点的光斑数据，即只有进入该范围的数据才被视为有效的；有效区域为后面用户点击背景中比较亮的地方而无法识别对称光斑时使用。这是因为干扰光斑无法进于到这个有效区域，能进入到该区域的只能是用户点击屏幕后所产生的有效光斑，从而能找到对称的有效光斑数据。

上述步骤4）中如果点击的不是第一次点击即点击引导点，则先根据有效区域筛选光斑数据，当引导点的光斑数据值与有效中心点区域值相交或包含时，则相交或包含的区域为有效光斑数据。

步骤3）中对二值化后的图像做轮廓处理前还进行高斯滤波平滑处理。

上述步骤5）中辅助点或引导点的坐标Pi（x′，y′）的计算方式为：

其中x′=X_t+W_t/2，X_t表示上组光斑数据的X坐标，W_t表示上组光斑数据宽；

y′=(Y_t+h_t)+(Y_b-(Y_t+h_t))/2，Y_t表示上组的最大Y坐标值，Y_b表示下组的最小Y坐标值，h_t表示上组光斑数据高；其中i=0,1,2,3,4,5,6,7。

Claims

1.一种用于摄像头定位触摸系统的拍摄图像校正方法，其特征在于，包括：获取背景图像，并在屏幕上确定辅助点位置及若干引导点位置；获取当前图像；对背景图像和当前图像分别作二值化处理，对二值化后的图像做轮廓处理得到矩形光斑数据，并保存处理后的矩形光斑数据；获取辅助点和引导点的中心点坐标；

2.根据权利要求1所述的用于摄像头定位触摸系统的拍摄图像校正方法，其特征在于，所述辅助点的坐标为P0(x，y)，其中h-300≤y≤h-100，

所述引导点包括7个，其坐标分别为：

P1(x，y)，其中100≤x≤400，h-300≤y≤h-100，

P2(x，y)，其中h-300≤y≤h-100，

P3(x，y)，其中w-400≤x≤w-100，h-300≤y≤h-100，

P4(x，y)，其中100≤x≤400，

P5(x，y)，其中w-400≤x≤w-100，

P6(x，y)，其中100≤x≤400，200≤y≤300，

P7(x，y)，其中w-400≤x≤w-100，200≤y≤300，

其中w为屏幕宽，h为屏幕高。

3.根据权利要求2所述的用于摄像头定位触摸系统的拍摄图像校正方法，其特征在于，所述对矩形光斑数据进行筛选包括以下步骤：

1)第一次筛选，抛弃面积为0～10(宽*高)的矩形光斑数据；

2)第二次筛选，循环遍历剩余光斑，确定并保存矩形光斑数据中的Y坐标最大值和最小值的光斑数据；

3)第三次筛选，循环遍历剩余光斑，寻找确定与Y坐标最大值和最小值对应的在X坐标区域上的光斑数据，并将其光斑数据保存至变量m_vCenterRect；

4)第四、五次筛选，循环遍历变量m_vCenterRect中矩形光斑数据，对其进行上下分组，其中靠近Y坐标最大值的矩形光斑数据为下组，靠近Y坐标最小值的光斑数据为上组，并保存下组的最小Y坐标值Y_b和上组的最大Y坐标值Y_t；

其中所述的矩形光斑数据包括光斑的X坐标值，Y坐标值以及光斑的宽和高。

4.根据权利要求3所述的用于摄像头定位触摸系统的拍摄图像校正方法，其特征在于，所述辅助点和引导点的中心点坐标Pi(x'，y')的计算方式为：

其中x'＝X_t+W_t/2，X_t表示上组光斑数据的X坐标，W_t表示上组光斑数据宽；

y'＝(Y_t+h_t)+(Y_b-(Y_t+h_t))/2，Y_t表示上组的最大Y坐标值，Y_b表示下组的最小Y坐标值，h_t表示上组光斑数据高；其中i＝0,1,2,3,4,5,6,7。

5.根据权利要求4所述的用于摄像头定位触摸系统的拍摄图像校正方法，其特征在于，以所述辅助点的中心点建立中心点有效区域，其中有效区域是以中心点为中心上下各20～30个像素的范围。

6.根据权利要求5所述的用于摄像头定位触摸系统的拍摄图像校正方法，其特征在于，所述通过辅助点的中心点有效区域筛选出点击引导点的光斑数据，即当引导点的光斑数据值与有效中心点区域值相交或包含。

7.根据权利要求6所述的用于摄像头定位触摸系统的拍摄图像校正方法，其特征在于，所述对二值化后的图像做轮廓处理前还进行高斯滤波平滑处理。