CN105807989A - 一种手势触控方法和系统 - Google Patents

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魏益群
王伟
张学礼
刘翩
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Abstract

本发明提供一种手势触控方法和系统，所述方法包括在触控区域产生红外激光线，形成红外光场；操作物进入所述红外光场产生手势操作信息，获取操作物反射红外激光线形成的红外光斑，得到红外光斑在图像处理器上的位置信息；根据所述红外光斑在图像处理器上的位置信息得到操作物在触控区域的位置信息；根据所述操作物在触控区域的位置信息对用户的手势进行识别，包括主动光源和视觉采集设备的一体化虚拟触控方案，可以与计算机主机进行连接，应用于电视、白板、投影或其他类显示产品以实现这些产品的触控操作。本发明提供的一种手势触控方法和系统可实现快速、精确、实时的手势识别功能。

Description

一种手势触控方法和系统
技术领域
本发明涉及手势触控领域，特别涉及一种手势触控方法和系统。
背景技术
传统移动智能终端和设备操控，如手机、平板电脑、家用电器等，主要采用按键或触控方式进行操控，现有的触控输入装置感知用户操作物的位置信息大都采用接触式的电阻式触控或者电容式触控，但受限于精度的不足，难以实现精准定位和复杂操控，同时操作过程也较为复杂，难以实现全范围操控和智能化。随着电视等显示器屏幕的不断增大，以及不同显示，操控场合更便捷人机交互需求的增长，成本相对高昂的传统触控屏方案越来越不能满足市场的需求。基于手势的触控技术成为了一种最友好且最廉价的人机交互方式，可以通过不同手势动作实现更具体验性的人机交互。
已有的传统的手势识别方法有很多的缺点。目前较为典型的手势识别技术是基于RGB彩色相机的手势动作识别方法，例如已公开的专利文献（公开号为CN102592113A）。这种识别方法通常采用基于皮肤颜色来确定手的位置，利用摄像头对拍摄图像，通过对图像进行肤色识别，识别出用户的手部。由于图像对可见光线敏感，容易受光照、复杂背景等因素的影响，导致这种识别方式的提取效果、通用性差。
目前已有的手势触控技术虽然可以实现人机交互，但是其大多数采用接触式的触控方式，其核心器件成本较高，寿命偏低，并且必须与显示设备贴合绑定，无法达到便携性的要求。为解决上述问题，提出了一种基于计算机视觉的虚拟触控方案。
发明内容
针对以上问题，本发明专利目的在于设计了一种手势触控方法和系统，可实现快速、精确、实时的手势识别功能。本发明是通过以下技术方案实现的：
一种手势触控方法，包括：
在触控区域产生红外激光线，形成红外光场；
操作物进入所述红外光场产生手势操作信息，获取操作物反射红外激光线形成的红外光斑，得到红外光斑在图像处理器上的位置信息；
根据所述红外光斑在图像处理器上的位置信息得到操作物在触控区域的位置信息；
根据所述操作物在触控区域的位置信息对用户的手势进行识别。
进一步，本发明所述根据所述红外光斑在图像处理器上的位置信息得到操作物在触控区域的位置信息进一步包括：
手势按顺序依次点击触控区域四个角位置，分别得到操作物在图像处理器上的位置信息；
分析计算得到触控区域位置信息与图像处理器上的位置信息的匹配关系。
进一步，本发明所述操作物为手指或触控笔
进一步，本发明所述红外激光线与触控区域平行且距离一定。
本发明还提供一种手势触控系统，包括：
红外模块，用于在触控区域产生红外激光线，形成红外光场；
视频采集模块，用于获取操作物在红外光场中的红外图像；
图像处理模块，用于对所述红外图像进行处理，得到手势在图像处理器上的位置信息；
匹配模块，用于将所述手势在图像处理器上的位置信息转换成操作物在触控区域的位置信息。
进一步，本发明所述红外模块为红外激光器。
进一步，本发明所述视频采集模块包括摄像装置和红外滤光片。
本发明提供的一种手势触控系统可以与计算机主机进行连接，应用于电视、白板、投影或其他类显示产品以实现这些产品的触控操作。
附图说明
以下参照附图对本发明实施例作进一步说明，其中：
图1是本发明一种手势触控系统的结构图；
图2是本发明一种手势触控系统的系统构成图；
图3是本发明一种手势触控方法的原理图；
图4是本发明一种手势触控方法的流程图；
图5是本发明一种手势触控方法的触控区域校准示意图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步的详细说明。
本发明提供一种基于视觉的手势触控方法和系统，请参阅图1、图3，包括：首先将线红外激光器2和摄像头1如图1的位置摆放；其次打开线红外激光器2，发射与触控区域3平行的线状红外激光；当操作物或其他物体进入如图2所示的光场中时，操作物或其他物体反射红外光场的红外线，形成红外光斑，并由摄像头1采集，通过光斑在图像传感器上的位置，通过比例变换可以计算得到该光斑的空间位置。本发明所述是基于视觉的手势触控方法和系统可实现快速、精确、实时的手势识别功能。
一种手势触控方法，请参阅图4，包括：
在触控区域产生红外激光线，红外激光线与触控区域平行且距离一定，形成红外光场；
操作物进入所述红外光场产生手势操作信息，获取操作物反射红外激光线形成的红外光斑，得到红外光斑在图像处理器上的位置信息；
根据所述红外光斑在图像处理器上的位置信息得到操作物在触控区域的位置信息；
根据所述操作物在触控区域的位置信息对用户的手势进行识别。
请参阅图5，所述根据所述红外光斑在图像处理器上的位置信息得到操作物在触控区域的位置信息进一步包括：
手势按顺序依次点击触控区域四个角位置，分别得到操作物在图像处理器上的位置信息；分析计算得到触控区域位置信息与图像处理器上的位置信息的匹配关系。具体的操作步骤是：打开红外激光器和摄像头；采集摄像头图像，通过手势按顺序依次点击操作区域四个角位置；通过计算得到操控区域以及适配和校准关系；在使用中通过图像中手势亮度差得到手势操作点位置，利用校准好的参数进一步得到操控区域中的坐标。
本发明提供的一种手势触控方法具体原理如下：
首先红外激光器打开，透射一条与触控区域平行且距离一定的红外激光线；然后打开摄像头，实时采集拍摄的图像信号，通过依次利用手势触控操作区域的上下左右四个角剪切出拍到的屏幕部分，得到后续操作点的处理区域以及相机与操控区域位置的适配和校准关系；最后当操作物或者物体在操控区域表面进行触控时，红外激光会照亮操作物尖，通过亮度差从采集的图像中判断手势操作点的位置。
为提高可靠性，引入了一种以一定频率闪烁的红外光场，该红外光场以一定频率以亮-暗-亮的顺序闪烁，并且亮与暗的持续时间相等，图像传感器分别顺序采集亮状态下和暗状态图像，两幅图像进行灰度差值，操作物遮挡位置前后两帧分别是亮状态和暗状态，而其他区域前后两帧灰度值一致，当有外界干扰比如强光的情况下，前后两帧的差值可以将外界干扰滤除，从而实现高可靠性的操作物位置抓取。
本发明还提供一种手势触控系统，请参阅图2，包括：
红外模块，用于在触控区域产生红外激光线，形成红外光场；
视频采集模块，用于获取操作物在红外光场中的红外图像；
图像处理模块，用于对所述红外图像进行处理，得到手势在图像处理器上的位置信息；
匹配模块，用于将所述手势在图像处理器上的位置信息转换成操作物在触控区域的位置信息。
所述红外模块为红外激光器。
所述视频采集模块包括摄像装置和红外滤光片。
以上所述本发明的具体实施方式，并不构成对本发明保护范围的限定。任何根据本发明的技术构思所做出的各种其他相应的改变与变形，均应包含在本发明权利要求的保护范围内。

Claims (7)

1.一种手势触控方法，其特征在于，包括：
在触控区域产生红外激光线，形成红外光场；
操作物进入所述红外光场产生手势操作信息，获取操作物反射红外激光线形成的红外光斑，得到红外光斑在图像处理器上的位置信息；
根据所述红外光斑在图像处理器上的位置信息得到操作物在触控区域的位置信息；
根据所述操作物在触控区域的位置信息对用户的手势进行识别。
2.根据权利要求1所述的一种手势触控方法，其特征在于，所述根据所述红外光斑在图像处理器上的位置信息得到操作物在触控区域的位置信息进一步包括：
按顺序依次点击触控区域四个角位置，分别得到操作物在图像处理器上的位置信息；
分析计算得到触控区域位置信息与图像处理器上的位置信息的匹配关系。
3.根据权利要求1或2所述的一种手势触控方法，其特征在于，所述操作物为手指或触控笔。
4.根据权利要求1所述的一种手势触控方法，其特征在于，所述红外激光线与触控区域平行且距离一定。
5.一种手势触控系统，其特征在于，包括：
红外模块，用于在触控区域产生红外激光线，形成红外光场；
视频采集模块，用于获取操作物在红外光场中的红外图像；
图像处理模块，用于对所述红外图像进行处理，得到手势在图像处理器上的位置信息；
匹配模块，用于将所述手势在图像处理器上的位置信息转换成操作物在触控区域的位置信息。
6.根据权利要求5所述的一种手势触控系统，其特征在于，所述红外模块为红外激光器。
7.根据权利要求5所述的一种手势触控系统，其特征在于，所述视频采集模块包括摄像装置和红外滤光片。
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