CN107229376B - 一种自动定位的抗干扰方法 - Google Patents

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Abstract

本发明的实施例中公开了一种采用红外边框作为触控源的人机交互系统，其特征在于，采用增强校准点附近图像相对于周围环境图像对比度的方法来进行抗环境光干扰。该方法还包括，其一是增强校准点附近图像对于周围环境图像的亮度差，其二是增强校准点附近图像边缘的光滑程度。采用本发明所示的方法，使得光学触摸屏自动定位的抗环境光干扰能力大为提高。

Description

一种自动定位的抗干扰方法
技术领域
本发明涉及自动定位的抗干扰方法，尤其是指一种使用校准方块的、用于光学触摸屏的控制光点和屏幕光标位置重合的自动定位的抗干扰方法。
背景技术
本人在申请号为2010201357371所描述的专利中公开了一种采用红外边框作为触控源的人机交互系统。
该专利中，为了实现控制光点和显示屏幕光标的位置重合，在设备初始化中采用了自动定位方法。方法是用四边形来逼近采集图像中的显示区域；先识别出整个显示区域所在的矩形四个顶点，再利用控制光点相对于这四个顶点的相对位置，利用几何关系来确定控制光点相对于显示屏幕的位置。利用该方法来做摄像定标，对于摄像机几何失真比较严重的情况下，得到的结果会有较大的误差。
所描述的专利中公开了一种提高光学触摸屏定位精度的方法。该方法采用若干多边形逼近的方法来使得光学触摸屏定位的精度大为提高。先在整个显示屏幕上面显示出六个等距排列的白色方块(①-⑥)，其他的显示区域均用黑色；在利用摄像机拍摄出来带有整个显示屏幕白色方块的实物图；然后，标定出来的定位点，按照从左到右、从上到下的顺序排列；其中方块①-⑥每个顶点的位置坐标即为显示屏幕中方块①-⑥的各顶点在摄像拍得图像中的位置坐标；整个定位过程中，无需人工参与，自动完成。
发明内容
有鉴于此，本发明实施例的主要目的在于提供一种使用校准方块的、用于光学触摸屏的控制光点和屏幕光标位置重合的自动定位的抗干扰方法。
采用本发明所示的方法，能够使得光学触摸屏自动定位的抗环境光干扰能力大为提高。
使用校准方块的、用于光学触摸屏的控制光点和屏幕光标位置重合的自动定位的抗干扰方法，其特征在于，采用增强校准点附近图像相对于周围环境图像对比度的方法来进行抗环境光干扰。
优选的，其特征在于，增强校准点附近图像相对于周围环境图像对比度的方法，还包括，其一是增强校准点附近图像对于周围环境图像的亮度差，其二是增强校准点附近图像边缘的光滑程度。
优选的，其特征在于，增强校准点附近图像对于周围环境图像的亮度差的方法，还包括，利用拍摄反色图像相减的方法，以减少周围环境光的亮度干扰。
优选的，其特征在于，拍摄反色图像相减的方法，还包括，在显示屏幕上显示校准原始图及其反色图像，利用拍摄所得的图像相减获得最终使用的经过亮度差增强校准图；实施的过程还包括，
先在屏幕上显示校准图，并拍摄下来获得校准原始图；
然后紧接着在屏幕上显示校准图的反色图，并拍摄下来获得矫正参考图；
由于校准原始图和矫正参考图相邻拍摄，从拍摄获得的图像可看出，周围环境光比较类似；
这时，用校准原始图减去矫正参考图，得到最终使用的经过亮度差增强的校准图；
由此可见，若用校准原始图直接来计算校准点，若一个区域对一个方块在整体图像中的亮度有较大的影响，很难精确的计算出各个方块的顶点；而在获得的最终使用的经过亮度差增强的校准图中，校准原始图和矫正参考图中不变的环境光部分被减掉了；此时，所述校准图中方块较周围环境光的亮度对比十分明显；更易于图像识别，获得更准确的定位。
优选的，其特征在于，两幅图像相减的算法，还包括，
用两幅图相同坐标位置的像素点的像素值相减获得在该位置的结构图案像素值：设坐标点x,y处校准原始图的像素值为a，相同坐标点x,y处矫正参考图的像素值为b，则在该坐标点x,y处两幅图的相减图的像素值为a-b；其中，若a-b的值小于零，则设为0；
优选的，其特征在于，增强校准点附近图像边缘的光滑度的方法，还包括，是增强方块相对于周围环境图像边缘的光滑度。
优选的，其特征在于，增强方块顶点附近图像边缘的光滑度的方法，还包括，在显示屏幕上特别显示出方块四个顶点附近小区域的图像，用以获得更光滑的方块顶点附近图像边缘。
优选的，其特征在于，获得更光滑的方块顶点附近图像边缘的方法，实施过程还包括，
首先，利用权利要求4所述的方法，用仅含方块四个顶点附近小区域的校准原始图减去其矫正参考图获得经过亮度差增强的方块顶点附近小区域图；所述的经过亮度差增强的方块顶点附近小区域图中方块顶点附近图像相比于周围图像亮度值增强。
然后，获得方块中心的填充图案。为了后续图像处理中提取方块顶点的方便，需要将经过亮度差增强的方块顶点附近小区域图的方块中心填上。然后，利用权利要求4所述的方法，用方块扣除四个顶点附近小区域后剩下的中心区域图片(301)减去其矫正参考图(302)获得经过亮度差增强的方块中心填充图(303)；图(303)中方块中心填充图案相比于周围图像亮度值增强。
最后，将经过亮度差增强的方块顶点附近小区域图加上方块中心的填充图(303)，获得最终使用的校准图。
优选的，其特征在于，两幅图相加的算法，还包括，
用两幅图相同坐标位置的像素点的像素值相加获得在该位置的结果图案像素值；设坐标点x,y处的所述经过亮度差增强的方块顶点附近小区域图(第一幅图)的像素值为a，相同坐标点x,y处第二幅图(303)的像素值为b，则在该坐标点x,y处两幅图的相加图的像素值为a+b；其中，若a+b的值大于255，则设为255。
优选的，其特征在于，获得方块中心的填充图的方法，还包括，需要将填充图案设置为略大于方块减去顶点附近区域后的空白区域，才能更有利于后续图像处理中心提取方块顶点。
附图说明
图1为本发明实施例所述的利用拍摄反色图像相减来增强校准方块相对于环境图案亮度示意图；
图2为本发明实施例所述的利用反色图像相减来获得相对于周围亮度增强的方块顶点附近的区域示意图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案和优点表达得更加清楚明白，下面结合附图及具体实施例对本发明再作进一步详细的说明。
设摄像拍摄到一张校准原始图，图中6个方块的顶点即为校准点，自动校准的目的是利用图像处理的方法精确的提取出这些顶点的位置坐标。
在使用中，由于环境光的情况是不断变化着的，尤其是在周围环境光比较亮的情况下，用于定位的方块对于环境图像的区分度并十分明显。仅仅靠校准原始图来计算自动对准所需的方块顶点，往往会失败。因为从图像处理的要求来说，计算方块顶点的结果(即自动校准的精确度)去取决于方块相对于周围环境图像的对比度。如校准原始图中一方块相对与周围环境图像的对比度越大，最终能够提取出的顶点位置坐标越精确。
所述校准原始图中的所述方块相对于周围环境图像的对比度主要体现在两个参数上：其一是方块对于周围环境图像的亮度，其二是方块边缘的光滑程度，尤其是方块顶点附近图像边缘的光滑程度。
要做到更精确的自动校准，就得增强摄像获得的对准图中方块相对于周围环境的对比度。为了提高光学触摸屏的自动定位精度，增强其在各种环境光下自动对准的抗环境光干扰能力，我们设计了如下方法：
方法一是增强方块相对于周围环境图像的亮度，以减少周围环境光的亮度干扰。可以采用拍摄显示区域的反色图像，利用图像相减的方法。
具体的校准过程是：
先在显示屏幕上面显示含有校准方块的校准图，并拍摄下来获得校准原始图；然后紧接着在显示屏幕上面显示校准图的反色图，并拍摄下来获得矫正参考图。由于校准原始图和矫正参考图相邻拍摄，从获得的图像可看出，图片中的环境光互相类似。
这时，用校准原始图减去矫正参考图，得到最终使用的经过亮度差增强的校准图；
若用校准原始图直接来计算校准点，矫正参考图的一个区域对所述方块在整体图像中的亮度有较大的影响，很难精确的计算出各个方块发顶点。而在获得的最终使用的经过亮度差增强的校准图中，校准原始图和矫正参考图中不变的环境光部分被减掉了；此时，最终使用的经过亮度差增强的校准图中方块较周围环境光的亮度对比十分明显；更易于图像识别，获得更准确的定位。
其中，两幅图像相减的算法是：用两幅图相同坐标位置的像素点的像素值相减获得在该位置的结果图案像素值：设坐标点x,y处校准原始图(第一幅图)的像素值为a，相同坐标点x,y处矫正参考图(第二幅图)的像素值为b，则在该坐标点x,y处两幅图的相减图的像素值为a-b；其中，若a-b的值小于零，则设为0；
方法二是增强方块边缘的光滑度，尤其是增强方块顶点附近图像边缘的光滑度。可以采用在显示屏幕上特别显示出方块四个顶点附近小区域的图像，用以获得更光滑的方块顶点附近图像边缘。如下是一个具体的实施过程：
首先，获得方块顶点附近的增强图案。
利用前述两幅图相减的方法，用仅含方块四个顶点附近小区域的校准原始图减去矫正参考图获得经过亮度差增强的方块顶点附近小区域图；经过亮度差增强的方块顶点附近小区域图中方块顶点附近图像相比于周围图像亮度值增强。
然后，获得方块中心的填充图案。
为了后续图像处理中提取方块顶点的方便，需要将经过亮度差增强的方块顶点附近小区域图的方块中心填上。然后，利用前述两幅图相减的方法，用方块扣除四个顶点附近小区域后剩下的中心区域图片(301)减去其矫正参考图(302)获得经过亮度差增强的方块中心的填充图(303)；图(303)中方块中心填充图案相比于周围图像亮度值增强。
最后，将经过亮度差增强的方块顶点附近小区域图加上方块中心的填充图(303)，获得最终使用的校准图。
两幅图相加的算法是：用两幅图相同坐标位置的像素点的像素值相加获得在该位置的结果图案像素值；设坐标点x,y处经过亮度差增强的方块顶点附近小区域图(第一幅图)的像素值为a，相同坐标点x,y处第二幅图(303)的像素值为b，则在该坐标点x,y处两幅图的相加图的像素值为a+b；其中，若a+b的值大于255，则设为255。
需要注意的是，实测表明，需要将图(301)方块中心的菱形区域略大于校准原始图中方块中心的空白区域，才能更有利于后续图像处理中提取方块顶点。
可以看到经过抗干扰处理获得的校准点坐标精度得到了很大的提高。
以上所述，仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (1)

1.一种使用校准方块的、用于光学触摸屏的控制光点和屏幕光标位置重合的自动定位的抗干扰方法，所述光学触摸屏采用红外边框作为触控源，其特征在于，所述方法包括采用增强校准方块顶点附近图像相对于周围环境图像对比度的方法；
增强校准方块顶点附近图像相对于周围环境图像对比度的方法还包括增强校准方块顶点附近图像边缘的光滑程度；增强校准方块顶点附近图像边缘的光滑度的方法还包括，在显示屏幕上特别显示出校准方块四个顶点附近小区域的图像，用以获得更光滑的校准方块顶点附近图像边缘；获得更光滑的校准方块顶点附近图像边缘，其实施过程还包括：首先，利用增强校准方块顶点附近图像对于周围环境图像的亮度差的方法，用仅含校准方块四个顶点附近小区域的校准原始图减去其矫正参考图获得经过亮度差增强的校准方块顶点附近小区域图；然后，利用增强校准方块顶点附近图像对于周围环境图像的亮度差的方法，用校准方块扣除四个顶点附近小区域后剩下的中心区域图片(301)减去其矫正参考图(302)获得经过亮度差增强的校准方块中心填充图；最后，将经过亮度差增强的校准方块顶点附近小区域图加上校准方块中心的填充图(303)，获得最终使用的校准图；
所述的增强校准方块顶点附近图像对于周围环境图像的亮度差的方法还包括，利用拍摄反色图像相减的方法，以减小周围环境光的亮度干扰，拍摄反色图像相减的方法还包括，在显示屏幕上显示校准原始图及其反色图像，利用拍摄所得的图像相减获得最终使用的经过亮度差增强校准图，实施的过程还包括，先在屏幕上显示含有所述校准方块的校准图，并拍摄下来获得校准原始图，然后紧接着在屏幕上显示校准图的反色图，并拍摄下来获得矫正参考图，用校准原始图减去其矫正参考图，得到最终使用的经过亮度差增强的校准图；
所述将经过亮度差增强的校准方块顶点附近小区域图加上校准方块中心的填充图的方法为用两幅图相同坐标位置的像素点的像素值相加获得在该位置的结果图案像素值；若结果图案像素值的值大于255，则设为255；
获得校准方块中心的填充图的方法还包括，需要将填充图案设置为略大于校准方块减去其顶点附近区域后的空白区域，才能更有利于后续图像处理中提取校准方块顶点。
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