CN106527793B - 一种屏幕交互系统校准方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种屏幕交互系统校准方法，包括校准屏幕的四个端点；校准屏幕各边的中点与屏幕中心点；判断是否存在平行的对边；如果存在则调整屏幕端点的坐标；如果不存在则通过几何作图计算图像中屏幕各边的中点和中心点；新划分出的4个小四边形中是否有顶点与计算顶点差值大于阈值；如果不存在结束校准，如果存在重复本校准方法。本发明提供了一种屏幕交互系统的校准方法，解决了光学触摸屏幕的摄像头畸变问题，提高了光学触摸屏幕的触摸精确度。

Description

一种屏幕交互系统校准方法
技术领域
本发明涉及屏幕交互领域，具体涉及一种屏幕交互系统校准方法。
背景技术
目前基于屏幕显示器的操作演示已广泛应用于教育、企业、军事等领域的教室、会议室、指挥室。现有的屏幕触控技术已经在不少领域取得了显著的成功，如触控式投影设备等光学触控屏幕，手写式的手机键盘等。
光学触控屏是在屏幕外围使用光学感应器，从不同角度同时检测触控物体及其运动，其不必通过触压检测就可以实现对触控物体的定位和识别。由于不需要使用特别的涂料或薄膜对其加以保护，所以不会产生由触控操作造成的刮伤、磨损或显示影像模糊不清等问题。屏幕LED对管技术需要数百个红外发射管和接收管，且随着屏幕的增大其数量伴随增多，制造和维修成本高。光学触控以最经济的方式为屏幕显示器提供触控能力。无论屏幕尺寸大小，光学触控屏仅需要两个CMOS传感器，因此光学触控屏已渐渐成为当前触控屏幕的主流方案。
但是由于光学传感器自身的限制，当摄像头捕捉图像时会发生一定程度的畸变，畸变之后的图像坐标与实际屏幕坐标发生差异，无法准确地算出触控光点的坐标，会出现光标偏移等现象。
因此需要对摄像头的校准，最大程度上减小畸变带来的不良影响。
发明内容
本发明提供了一种屏幕交互系统校准方法，解决了光学触摸屏幕的摄像头畸变问题，提高了光学触摸屏幕的触摸精确度。
具体地，本发明提供了一种屏幕交互系统校准方法，包括，
S1：触碰该屏幕的四个端点，该屏幕交互系统的摄像头捕捉图像；
S2：触碰该屏幕各边的中点与屏幕中心点，该屏幕交互系统的摄像头捕捉图像；
S3：连接在该步骤S1和S2中捕捉到的对应于该四个端点和该屏幕各边的中点与屏幕中心点，画出四边形图案；
S4：判断该四边形图案中是否存在平行的对边，如果存在则对该四边形图案的四个顶点中一个点坐标进行调整，使平行的对边不再平行，得出新四边形图案之后，再进行步骤S5，如果不存在则直接转到步骤S5；
S5：通过几何作图方法得出对应于该步骤S3中得到的该新四边形图案的各边的新中点坐标和新四边形图案的新中心点坐标；
S6：通过计算得出，在该步骤S3中作出的四边形图案的各边的中点坐标和在该步骤S4中作出的新四边形图案的各边的新中点坐标之间的差值，在该步骤S3中作出的四边形图案的中心点坐标和在该步骤S4中作出的新四边形图案的新中心点坐标之间的差值；
S7：连接步骤S5中计算出的新中点和新中心点，划分出4个小四边形图案，判断在该4个小四边形中，是否存在包含该步骤S6中得出的差值大于阈值的端点的四边形，如果有则转到步骤S4，如果没有则结束校准。
优选地，该步骤S5中几何作图方法包括：
连接该新四边形图案的四个端点，在该新四边形图案中画出两条对角线，得出两条对角线的交点，即中心点；
分别延长该新四边形图案的两对对边，得出两个交点；
分别连接该中心点与该两个交点形成直线，该两条直线与该新四边形图案的各边产生交点，该四个交点为该新四边形图案各边的新中点。
优选地，该步骤S4中对该屏幕的端点坐标进行调整包括：在该端点的横坐标上加|ε1|，在纵坐标上加|ε2|。
优选地，该屏幕端点设为A、B、C、D,则该|ε1|，|ε2|满足|ε1|＜αmin{|AB|,|CD|}|,|ε2|＜βmin{|AD|,|BC|}。
优选地，该屏幕端点设为A、B、C、D,则该|ε1|，|ε2|满足|ε1|＜0.001min{|AB|,|CD|}|,|ε2|＜0.001min{|AD|,|BC|}。
附图说明
图1为本发明的一种屏幕交互系统的校准方法的流程图；
图2为本发明的一种屏幕交互系统的校准之前的几何图形,并将图2指定为摘要附图；
图3为本发明的一种屏幕交互系统的校准方法的几何图形。
具体实施方式
以下结合具体实施方式进一步详细说明本发明的技术方案。应当理解，此处描述的具体实施方式仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
图1为本发明的一种屏幕交互系统的校准方法的流程图；图2为本发明的一种屏幕交互系统的屏幕校准点示意图；图3为本发明的一种屏幕交互系统的屏幕校准点示意图。如图1、2和3所示，本发明提供的一种屏幕交互系统校准方法如下。
开启屏幕和摄像头开始校准。
触碰该屏幕的四个端点，该屏幕交互系统的摄像头捕捉图像，摄像头捕捉的图像中对应于该屏幕的四个端点的四个点为A、B、C、D。
触碰该屏幕各边的中点，该屏幕交互系统的摄像头捕捉图像，摄像头捕捉的图像中对应于该屏幕各边的中点的四个点为M、N、P、Q。
触碰该屏幕的中心点，该屏幕交互系统的摄像头捕捉图像，摄像头捕捉的图像中对应于该屏幕的中心点的点为O。
在该图像中连接摄像头捕捉到的对应于该四个端点A、B、C、D和该屏幕各边的中点M、N、P、Q与屏幕中心点O，画出如图2的四边形图案。
判断该四边形图案中是否存在平行的对边。图2中可以看出，该四边形图案的两边AB和CD，BC和DA是两对平行对边。此时对该四边形图案的四个顶点中一个点C坐标进行调整，使平行的对边不再平行，得出如图3所示的新四边形图案。具体地，在该顶点的横坐标上加|ε1|，在纵坐标上加|ε2|，使其的坐标变为C(Xc+|ε1|，Yc+|ε2|)。
|ε1|，|ε2|满足|ε1|＜αmin{|AB|,|CD|}|,|ε2|＜βmin{|AD|,|BC|}。该|ε1|，|ε2|满足|ε1|＜0.001min{|AB|,|CD|}|,|ε2|＜0.001min{|AD|,|BC|}。
如果该四边形图案中不存在平行的对边，就不需要进行对该四边形图案的四个顶点中一个点坐标的调整，直接进行下一步。
通过几何作图方法得出对应于该新四边形图案的各边的新中点坐标和新四边形图案的新中心点坐标。
具体地，连接该新四边形图案的四个顶点A＇、B＇、C＇、D＇，在该新四边形图案中画出两条对角线，得出两条对角线的交点O＇，即中心点。
延长A＇B＇和C＇D＇，得出一个交点P1；延长A＇B＇和C＇D＇，得出一个交点P2。
连接中心点O＇与P1形成直线，该直线与该新四边形图案的B＇C＇边形成交点N＇，该直线与该新四边形图案的D＇A＇边形成交点Q＇，连接中心点O＇与P2形成直线，该直线与该新四边形图案的A＇B＇边形成交点M＇，该直线与该新四边形图案的C＇D＇边形成交点P＇，该四个交点为该新四边形图案各边的新中点。
通过计算得出，四边形图案各边的中点坐标和新四边形图案各边的新中点坐标之间的差值，四边形图案中心点坐标和新四边形图案新中心点坐标之间的差值。
连接新中点和新中心点，划分出4个小四边形图案。判断在该4个小四边形图案中，是否存在包含上一步算出的差值大于阈值的端点的四边形。如果有则重复本发明的校准过程，如果没有则结束校准。
在这里要说明的是，通过几何作图方法得出的新四边形图案的各边的新中点并不是几何意义上的中点，而是对应于变形之前的原四边形的各边中点的点。
综上所述，本发明提供了一种屏幕交互系统的校准方法，解决了光学触摸屏幕的摄像头畸变问题，提高了光学触摸屏幕的触摸精确度。
以上的实施方式均为本发明的优选实施方式，并非因此限制本发明的专利保护范围。任何本发明所属的技术领域的技术人员，在不脱离本发明所公开的精神和范围的前提下，对本发明的内容所做的等效结构与等效步骤的变换均落入本发明要求保护的专利范围之内。

Claims (5)

1.一种屏幕交互系统校准方法，其特征在于，包括，
S1：触碰所述屏幕的四个端点，所述屏幕交互系统的摄像头捕捉图像；
S2：触碰所述屏幕各边的中点与屏幕中心点，所述屏幕交互系统的摄像头捕捉图像；
S3：连接在所述步骤S1和S2中捕捉到的对应于所述四个端点和所述屏幕各边的中点与屏幕中心点，画出四边形图案；
S4：判断所述四边形图案中是否存在平行的对边，如果存在则对所述四边形图案的四个顶点中一个点坐标进行调整，使平行的对边不再平行，得出新四边形图案之后，再进行步骤S5，如果不存在则直接转到步骤S5；
S5：通过几何作图方法得出对应于所述步骤S3中得到的所述四边形图案中的所述新四边形各边的新中点坐标和新四边形图案的新中心点坐标；
S6：通过计算得出，在所述步骤S3中作出的四边形图案的各边的中点坐标和在所述步骤S4中作出的新四边形图案的各边的新中点坐标之间的差值，在所述步骤S3中作出的四边形图案的中心点坐标和在所述步骤S4中作出的新四边形图案的新中心点坐标之间的差值；
S7：连接步骤S5中计算出的新中点和新中心点，划分出4个小四边形图案，判断在所述4个小四边形中，是否存在包含所述步骤S6中得出的差值大于阈值的端点的四边形，如果有则转到步骤S4，如果没有则结束校准。
2.根据权利要求1所述的一种屏幕交互系统校准方法，其特征在于，所述步骤S5中几何作图方法包括：
连接所述新四边形图案的四个端点，在所述新四边形图案中画出两条对角线，得出两条对角线的交点，即中心点；
分别延长所述新四边形图案的两对对边，得出两个交点；
分别连接所述中心点与所述两个交点形成直线，所述两条直线与所述新四边形图案的各边产生交点，所述四个交点为所述新四边形图案各边的新中点。
3.根据权利要求1所述的一种屏幕交互系统校准方法，其特征在于，所述步骤S4中对所述屏幕的端点坐标进行调整包括：在所述端点的横坐标上加|ε1|，在纵坐标上加|ε2|。
4.根据权利要求3所述的一种屏幕交互系统校准方法，其特征在于，所述屏幕端点设为A、B、C、D，则所述|ε1|，|ε2|满足|ε1|＜αmin{|AB|，|CD|}|，|ε2|＜βmin{|AD|，|BC|}。
5.根据权利要求3或4中任一权利要求所述的一种屏幕交互系统校准方法，其特征在于，所述屏幕端点设为A、B、C、D，则所述|ε1|，|ε2|满足|ε1|＜0.001min{|AB|，|CD|}|，|ε2|＜0.001min{|AD|，|BC|}。
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