CN103412681A - 一种智能化3d投影虚拟触控显示技术 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种智能3D投影虚拟触控显示技术，实施该技术需要具备的硬件包括：用于3D图像显示的投影设备，与投影设备相匹配的特殊荧幕，虚拟触控用指示设备，虚拟图像实时捕获摄像头，虚拟图像处理装置和主控制设备。所述3D图像显示的投影设备可以在匹配的正面荧幕上实现裸眼3D，就可以直接观测到3D影像。触控用指示设备发射的光束透过特殊荧幕正面的3D影像成像层，在荧幕的第三层形成明显的光标。图像实时捕获摄像头捕获荧幕反面的光标，虚拟图像处理装置处理捕获画面后，输出至投影设备中并与原画面相比较计算，获得对原画面操作的坐标数据。虚拟图像处理装置也可以识别光标轨迹，系统根据轨迹预定义的操作对操控画面，来实现智能化。

Description

一种智能化3D投影虚拟触控显示技术

技术领域

本专利涉及触控领域，具体涉及一种智能3D投影虚拟触控显示技术 

背景技术

3D显示是一种全新的显示技术，可以给观察者很强的立体逼真感。通常3D技术的实现方法是获取左眼/右眼两组图像信息，并将其投影到荧幕之上，观测者使用眼镜来分离图像信息，使得左眼获取一组图像信息，右眼获取另外一组。裸眼3D显示技术主要应用于平板显示屏，采用光屏障式技术、柱状透镜技术等，其中光屏障式技术采用狭缝式光栅，来分离左/右图像信息，柱状透镜技术是在LCD屏幕表层排布数组柱状透镜，形成一定的影像，在一定角度可以观测到3D影像。 

触控技术主要应用于平板显示，实施的方法是在LCD/OLED屏幕之上，应用一触控模块。手指触摸触控模块的传感器，在触控点产生触控信号，该信号的绝对坐标被传输至屏幕内，从而对该点处内容进行操作。具有代表性的触控技术为投射式电容触控技术、OGS等，现阶段触控技术主要应用于户外查询设备、笔记本、Pad和手机等电子产品，更大尺寸的屏幕应用触控技术的较少。 

3D投影和虚拟触摸是显示技术的发展的两大方向，两者的技术融合将带给观众非同一般的视觉感受。针对大面积的投影显示，在画面的“虚拟触控”技术的理念成为市场热点，对投影虚拟画面的操作是该技术的难点。 

发明内容

本发明专利提供一种将3D投影技术和虚拟触控整合的实施方法，来实现对投影画面的虚拟触控操作，除此之外还增加了对光标移动轨迹识别的智能功能。 

实施本专利提供的技术需要具备的装置包括：用于3D图像显示的投影设备，与投影设备相匹配的特殊荧幕，虚拟触控用指示设备，虚拟图像实时捕获摄像头，图像处理装置，主控制设备。 

所述3D图像显示的投影设备投影图像于荧幕的正面，在其上产生3D图形，以供本侧的观测者欣赏。这里用于产生3D影像的荧幕正面包括第一层可以为微柱透镜板，也可以为狭缝式光栅层，也可以为其他新型功能层；第二层为漫反射层。 

所述3D图像显示的投影设备可以在匹配的正面荧幕上实现裸眼3D，观测者无须佩戴3D眼镜。 

所述虚拟图像实时捕获摄像头置于特殊荧幕的反面后方，捕获虚拟触控用指示设备在荧幕反面的光标，经过虚拟图像处理装置处理画面，获取光标在画面中的坐标位置及画面的尺寸信息。坐标位置和画面尺寸信息被输送至3D图像的主控设备中并与真实画面相比较计算，从而获得对显示原画面进行操作的坐标信息。另外，该虚拟图像处理装置可以对光标的轨迹进行分辨，从而实现智能操作荧幕显示的内容。 

附图说明

附图被包括以便提供对本发明实施例的进一步理解，附图被包含在本说明书内并且构成其一部分，下面将对附图进行详细说明。 

图1：一种智能3D投影虚拟触控技术布局图，图中101是3D图像显示的投影设备，102是与投影设备匹配特殊荧幕的第一层，103是与投影设备匹配特殊荧幕的第二层，104是与投影设备匹配特殊荧幕的第三层，105是位于荧幕反面后方的图像实时捕获摄像头，106是虚拟触控用指示设备。 

图2：一种智能3D投影虚拟触控技术原理图，图中201是3D图像显示的投影设备，202是特殊荧幕，203是图像实时捕获摄像头，204是图像处理装置，205是主控制设备。 

图3：实时捕获摄像头获取图片示意图，图中黑点(并不仅限于黑色)是指示设备在荧幕反面的光标。右侧小图为当画面被进行N次分割后，指示标在分割图中的状况。 

图4：图像处理装置光标路径识别示意图，图中自上而下、自下而上滑动路径分别代表对画面的前翻、后翻等操作，另外画面中圆圈、左斜线、右斜线、L形图案等，但并不限于这些图形可被赋予特殊的画面操作。 

具体实施方式

发明专利一种智能3D投影虚拟触控显示技术，实施的硬件包括：3D图像显示的投影设备[101]，与投影设备匹配特殊荧幕的正面[102]和[103]，与投影设备匹配特殊荧幕的反面[104]，虚拟触控用指示设备[106]，位于荧幕反面后方的图像实时捕获摄像头[105]，对摄像头捕获图像处理的装置[204]，主控设备[205]。 

其中，所述的与3D图像显示的投影设备匹配的屏幕包括两层，第一层和第二层用于正面的3D图像显示，第三层用于背面摄像头的背景色，可以为普通的黑色等，但须使得在正面虚拟触控指示设备(如激光笔等)的光标在背面可以明显的呈现出来，且荧幕第一层的画面不影响第二层画面。 

其中3D图像显示用投影设备将画面投影于特殊荧幕的正面，观测者在同侧可以裸眼观测到3D影像，同时使用虚拟触控用指示设备对画面进行操作。 

其中图像捕获摄像头和图像处理装置协同工作，图像摄像头捕获画面将其输出至图像处理装置，该装置在图像中查找触控指示设备在荧幕反面的光标(附图3)，若捕获不到信息，则图像处理装置反馈信息给摄像头，摄像头进行位置调整和画面刷新，再次进行画面捕捉并反馈给画面处理装置，直至图像处理装置查找到光标。 

其中画面处理装置对画面的初始定位方法为：操作者用虚拟指示设备可以沿着投影荧幕左上角划线至右下角，也可以沿投影荧幕右上角划线至左下角，也可以为先后做左上角到右下角和右上角到左下角交叉划线，也可以为沿四角的顺时针或逆时针的划矩形操作。摄像头追踪到上述光标的移动轨迹，从而确定画面的四角，来以此作为依据定位。 

图像处理装置对画面的处理方法为，定位图像四角位置，然后对图像进行N(N＞2)次行列分割，分割图像直至单元大小和捕获的光标大小相当，并计算出光标在画面中的坐标位 置。然后图像处理装置将画面信息和光标坐标反馈给主控设备，主控设备根据画面信息和坐标位置，计算出相对于真实画面中光标的位置坐标。 

图像处理装置对光标的坐标变化进行记录，并判断虚拟触控指示装置的动作含义，该信息也被输出至主控设备，主控设备从而对真实画面进行相应的操作，实现智能化操作虚拟画面。其中画面上光标的坐标变化和移动轨迹包括：点触定义为虚拟触控装置的开/关；自上而下的划线、自下而上的划线、光标在屏幕上的圆圈、左斜线、右斜线、L形图案等，但并不限于这些图形，均可以被赋予相应的画面操作。 

Claims (10)

1.本发明专利涉及一种智能3D投影虚拟触控显示技术，该崭新的触摸技术融合了3D投影技术和虚拟触控技术，实施该技术需要具备的硬件包括：用于3D图像显示的投影设备，与投影设备相匹配的特殊荧幕，虚拟触控用指示设备，图像实时捕获摄像头，图像处理装置，主控制设备。

2.根据权利要求书1，所述的3D图像显示的投影的设备可以在匹配的正面荧幕上实现裸眼3D，荧幕观测者无须佩戴3D眼镜。

3.根据权利要求书1，2，与所述的与3D图像显示的投影设备匹配的屏幕包括三层，第一层和第二层用于正面的3D图像显示，第三层用于背面摄像头的背景色，可以为普通的黑色等，但须使得在正面虚拟触控指示设备发射光线(如激光笔等)，在光标在背面可以明显的呈现出来，且荧幕第一层的画面不影响第一、二层画面。

4.根据权利要求书1，2，3所述，用于显示3D图像的荧幕第一层可以为微柱透镜板，也可以为狭缝式光栅层，或其它新型功能层；第二层为漫反射层。上述两层配合使用时，实现投射图像的3D显示，以供同侧的观察者欣赏3D影像。

5.根据权利要求书1，2，3，4所述，所述的图像实时捕捉摄像头和图像处理装置协同工作，图像摄像头捕获画面将其输出至图像处理装置，该装置在图像中查找触控指示设备在荧幕反面的光标，若捕捉不到信息，则图像处理装置反馈信息给摄像头，摄像头进行位置调整和画面的刷新，再次进行画面捕捉并反馈给画面处理装置，直至图像处理装置查找到光标为止。

6.根据权利要求书1，2，3，4，5所述，图像摄像头和图像处理装置协同工作，可以实时地追踪屏幕背面的光标，识别光标的原则为：图像上的斑点及斑点近邻明暗程度最大的交界处，即对比度最大的地方，判定为光标的位置。

7.根据权利要求书1，2，3，4，5，6所述，画面处理装置对画面的初始定位方法为，操作者可以沿着投影荧幕左上角划线至右下角，也可以沿投影荧幕右上角划线至左下角，也可以为先后做左上角到右下角和右上角到左下角交叉划线，也可以为沿四角的顺时针或逆时针的划矩形操作。

8.根据权利要求1，2，3，4，5，6所述，从实时捕获摄像头和图像处理装置对光标坐标的定位方法为：以权利要求7所述定位法则确定画面四角，然后实时捕获摄像头直接将捕获的图像做N(N＞2)次行列分割处理，分割处理直至单元格的大小和屏幕背面光标大小相当，认为此时光标在分割图像中的坐标为实际坐标，并将该坐标反馈至主控制系统中。

9.根据权利要求书1，2，3，4，5，6所述，主控制系统对图像处理装置反馈到的画面信息和光标坐标，进行一定的算法变换使得其和实际画面的信息接近或一致并确定光标坐标。主控制系统同时也接收来自画面处理装置的光标移动轨迹判定，以此来实施对原画面的预定操作。

10.根据以上权利要求书所述，虚拟触控装置对投影到荧幕上画面的操作定义遵从以下原则：点触定义为虚拟触控装置的开/关；前翻页定义为虚拟触控装置自上而下的划线；后翻页定义为虚拟触控装置自下而上的划线；光标在屏幕上的圆圈、左斜线、右斜线、L形图案等，但并不限于这些图形，可被赋予特殊的画面操作，从而实现智能化操作虚拟画面。

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