CN105260021A - 一种智能交互投影系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种智能交互投影系统，由投影屏幕、智能投影仪、摄像头、红外发射器及智能终端组成，智能投影仪包括微型投影仪和服务控制器，微型投影仪和摄像头调整角度视角覆盖投影屏幕，红外发射器置于投影屏幕前方上部，在投影屏幕前方形成一层与投影屏幕平行的红外光面，智能终端无线方式连接服务控制器，向服务控制器推送投影内容或控制指令，手指触摸投影屏幕时经过红外光面，摄像头捕捉反射红外光成像，传递到服务控制器进行手势识别，反馈操作指令控制投影播放，实现智能交互。本发明具有低成本、高性能、方便人性化的优点，具有良好的用户体验。
Description
技术领域
本发明涉及投影仪技术领域，具体涉及一种智能交互投影系统。
背景技术
投影仪，又称投影机，是一种可以将图像或视频投射到幕布上的设备，可以通过不同的接口同计算机、VCD、DVD、BD、游戏机、DV等相连接播放相应的视频信号。投影仪广泛应用于家庭、办公室、学校和娱乐场所，根据工作方式不同，有CRT，LCD，DLP等不同类型。
随着投影仪技术的不断更新发展以及日常的广泛应用，人们对投影控制的方便和交互性有了越来越多的要求，但目前大多数产品仍然只能利用红外笔或电磁笔去控制，无法实现用手进行多点触摸控制，并且存在成本太高、定位不准、反应速度慢、投影面材质局限等缺点，无法给用户带来较好的体验。
发明内容
本发明的目的在于提供一种智能交互投影系统，以解决现有技术中导致的上述多项缺陷。
一种智能交互投影系统，由投影屏幕、智能投影仪、摄像头、红外发射器及智能终端组成，所述投影屏幕为竖直平面，智能投影仪包括前端的微型投影仪和后端的服务控制器，微型投影仪和摄像头连接到服务控制器，微型投影仪和摄像头调整角度视角覆盖投影屏幕，红外发射器置于投影屏幕前方上部，红外投射光在投影屏幕前方形成一层与投影屏幕平行的红外光面，服务控制器中包括无线模块，智能终端通过无线方式连接到服务控制器，向服务控制器推送投影内容或控制指令，手指触摸投影屏幕时经过红外光面，摄像头捕捉反射红外光成像，传递到服务控制器进行手势识别，反馈操作指令控制投影播放，实现智能交互。
具体地，所述服务控制器上加载有模式数据库和图像分析程序，模式数据库内保存多种手势模式与操作指令的对应集，图像分析程序结合模式数据库进行手势识别，包括如下步骤：
a,对摄像头捕捉到的连续图片序列做图像处理，使用背景差分和二值化方法提取图像中的运动团块，每个运动团块代表一个运动目标；
b，针对每个运动团块做运动跟踪，在运行团块消失时，将完整运动轨迹进行记录，与模式数据库内的手势模式进行比对，确定用户手势动作；
c，根据用户的手势动作，确定对应的操作指令，控制投影播放过程。
具体地，所述红外发射器为红外一字激光发射器，红外一字激光发射器向下发光，在投影屏幕前方形成一层与投影屏幕平行的红外光面。
具体地，所述摄像头上贴有红外滤光片，剔除可见光，仅接收红外光进入镜头。
具体地，所述服务控制器中的无线模块为蓝牙模块或WIFI模块。
具体地，所述智能终端为电脑、手机或者手持终端。
本发明的优点在于：该种智能交互投影系统，基于光学原理实现多点触摸、追踪和识别的人机交互技术，通过摄像头捕捉手指触摸或激光笔照射投影屏幕时所反射的红外光，将信息传递到图像处理模块，并对其进行多点定位和分析，判断出旋转、缩放等操作意图后，将处理结果以标准形式传输到相应的应用程序，并做出相应的操作，具有低成本、高性能、方便人性化的优点，为用户提供了良好的用户体验。
附图说明
图1为本发明所述的一种智能交互投影系统的结构示意图。
具体实施方式
为使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施方式，进一步阐述本发明。
如图1所示，本发明实施例提供了一种智能交互投影系统，由投影屏幕14、智能投影仪、摄像头12、红外发射器13及智能终端10组成，其中，所述投影屏幕14为竖直平面，智能投影仪包括前端的微型投影仪15和后端的服务控制器11，微型投影仪15和摄像头12连接到服务控制器11，微型投影仪15和摄像头12调整角度视角覆盖投影屏幕14，红外发射器13置于投影屏幕14前方上部，红外投射光在投影屏幕14前方形成一层与投影屏幕14平行的红外光面，服务控制器11中包括无线模块，智能终端10通过无线方式连接到服务控制器11，向服务控制器11推送投影内容或控制指令，手指触摸投影屏幕时经过红外光面，摄像头捕捉反射红外光成像，传递到服务控制器进行手势识别，反馈操作指令控制投影播放，实现智能交互。
本实施例中，红外发射器13为红外一字激光发射器，红外一字激光发射器向下发光，在投影屏幕前方形成一层与投影屏幕平行的红外光面。在摄像头12上贴有红外滤光片，剔除可见光，仅接收红外光进入镜头。所述服务控制器11中的无线模块为蓝牙模块或WIFI模块。
本实施例中，所述服务控制器上加载有模式数据库和图像分析程序，模式数据库内保存多种手势模式与操作指令的对应集，图像分析程序结合模式数据库进行手势识别，具体方法参考下面的叙述。
首先，对摄像头捕捉到的连续图片序列做图像处理，先用背景差分的方法提取图像中的运动像素，然后用二值化方法去除部分背景中的杂质，接着用形态学滤波的方法滤去干扰点，并将运动像素连成一个个连通区域，把这些连通区域叫做团块，每个团块代表一个运动目标；
接下来，针对每个运动团块做运动跟踪，记录其运动轨迹。为了表述一个目标，首先要对图像求轮廓，一个封闭的轮廓就代表一个运动块，求轮廓可以采用常用的canny边缘检测算法，求得轮廓后可很方便地求取一个块的质心和面积，在求得每一个运动块的面积后，较小和较大的运动块都认为是干扰或噪声，可以通过设定面积的区间来滤除不合理的运动块，去除干扰。目标跟踪可以采用质心位置跟踪方法，主要过程为：(1)获取当前帧中的运动块，计算各运动块的质心位置；(2)计算当前帧中每个质心与前面跟踪的各个运动块的质心位置的距离；(3)判断，如果当前帧中某个质心与前面跟踪的运动块的质心距离小于一定值(可根据实际情况通过软件设定)，可认为它们是同一个运动块，则把这个质心位置加入到该运动块的轨迹中。如果当前帧中的一个质心与前面跟踪的各个运动块的距离都比较大，可认为这是一个新的运动块，表示新按下了一个手指，则创建一个新的跟踪对象，加入到跟踪队列中。如果前面跟踪的某个对象与当前帧中的各个质心的距离都比较大，则认为这个跟踪对象消失了，这意味着一个手指离开了触控桌面。这时程序把它的运动信息传递出去，并从跟踪目标队列中将该对象删除。
最后，在运行团块消失时，将完整运动轨迹进行记录，系统会对手指或其它物体在投影屏幕上触摸的轨迹进行识别，即手势识别，手势识别是与模式数据库内的手势模式进行比对来实现的，常见的手势比如有单个手指碰一下屏幕、单个手指在屏幕上移动、两个手指在屏幕上相对直线移动相对距离增大、两个手指在屏幕上相对直线移动相对距离减小，通过将这些手势与具体的操作指令进行对应，来完成对投影内容或过程的控制，比如完成单击、双击、拖拽、放大、缩小等指令动作。
通过上述实施例容易知道，本发明所述智能交互投影系统，是一种基于光学原理实现多点触摸、追踪和识别的人机交互技术，通过摄像头捕捉手指触摸或激光笔照射投影屏幕时所反射的红外光，将信息传递到图像处理模块，并对其进行多点定位和分析，判断出旋转、缩放等操作意图后，将处理结果以标准形式传输到相应的应用程序，并做出相应的操作，具有低成本、高性能、方便人性化的优点，为用户提供了良好的用户体验。
由技术常识可知，本发明可以通过其它的不脱离其精神实质或必要特征的实施方案来实现。因此，上述公开的实施方案，就各方面而言，都只是举例说明，并不是仅有的。所有在本发明范围内或在等同于本发明的范围内的改变均被本发明包含。
Claims (6)
1.一种智能交互投影系统，由投影屏幕、智能投影仪、摄像头、红外发射器及智能终端组成，其特征在于：所述投影屏幕为竖直平面，智能投影仪包括前端的微型投影仪和后端的服务控制器，微型投影仪和摄像头连接到服务控制器，微型投影仪和摄像头调整角度视角覆盖投影屏幕，红外发射器置于投影屏幕前方上部，红外投射光在投影屏幕前方形成一层与投影屏幕平行的红外光面，服务控制器中包括无线模块，智能终端通过无线方式连接到服务控制器，向服务控制器推送投影内容或控制指令，手指触摸投影屏幕时经过红外光面，摄像头捕捉反射红外光成像，传递到服务控制器进行手势识别，反馈操作指令控制投影播放，实现智能交互。
2.根据权利要求1所述的一种智能交互投影系统，其特征在于：服务控制器上加载有模式数据库和图像分析程序，模式数据库内保存多种手势模式与操作指令的对应集，图像分析程序结合模式数据库进行手势识别，包括如下步骤：
a,对摄像头捕捉到的连续图片序列做图像处理，使用背景差分和二值化方法提取图像中的运动团块，每个运动团块代表一个运动目标；
b，针对每个运动团块做运动跟踪，在运行团块消失时，将完整运动轨迹进行记录，与模式数据库内的手势模式进行比对，确定用户手势动作；
c，根据用户的手势动作，确定对应的操作指令，控制投影播放过程。
3.根据权利要求1所述的一种智能交互投影系统，其特征在于：所述红外发射器为红外一字激光发射器，红外一字激光发射器向下发光，在投影屏幕前方形成一层与投影屏幕平行的红外光面。
4.根据权利要求1所述的一种智能交互投影系统，其特征在于：所述摄像头上贴有红外滤光片，剔除可见光，仅接收红外光进入镜头。
5.根据权利要求1所述的一种智能交互投影系统，其特征在于：所述服务控制器中的无线模块为蓝牙模块或WIFI模块。
6.根据权利要求1所述的一种智能交互投影系统，其特征在于：所述智能终端为电脑、手机或者手持终端。
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