CN109828681A - 激光笔光流轨迹跟踪方法、投影设备及计算机可读存储介质 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种激光笔光流轨迹跟踪方法、投影设备及计算机可读存储介质，其中方法包括：按照预设的采样时间间隔获取投影设备的摄像装置连续抓拍的若干帧幕布图像，幕布图像包括激光笔投射在幕布上的光斑；定位每帧幕布图像中的光斑位置；根据每帧幕布图像中的光斑位置计算出光斑在幕布上的移动速度及方向；根据光斑在幕布上的移动速度及方向，对相邻采样周期间隔内的光流轨迹进行插值运算，拟合得到光斑在幕布上光流轨迹；控制投影幕布对光斑在幕布上的光流轨迹进行显示。本发明可以使投影设备实时跟踪并显示激光笔所投射的光斑在幕布上形成的光流轨迹，使应用程序可以通过激光笔或“激光枪”与用户进行互动，提升了用户体验。

Description

激光笔光流轨迹跟踪方法、投影设备及计算机可读存储介质

技术领域

本发明属于计算机技术领域，尤其涉及一种激光笔光流轨迹跟踪方法、投影设备及计算机可读存储介质。

背景技术

随着生活水平的提高，人们对大屏幕电视的需求越来越多，促进了投影设备的发展，使得投影设备也逐步进入到人们的生活当中、投影设备能够实现比液晶电视更大的屏幕尺寸，带来更为震撼的多媒体娱乐享受。特别是教育和会议系统中，投影设备有广泛的应用。

激光笔作为投影仪的辅助设备被广泛应用在教育和会议系统中，使用激光笔可以方便灵活的帮助人们在投影幕布上指示讲解内容，并做一些简单的屏幕操作，诸如翻页和确认等基本的按键支持。

目前，部分投影设备虽然支持激光笔执行一些诸如翻页和确认等的简单的按键功能，但却无法获得激光笔所投射的光斑在幕布当中的实时坐标位置及由此形成的光流轨迹等信息，因此很多应用程序或游戏程序无法通过激光笔或“激光枪”与用户形成互动，人们仍然无法像操作鼠标一样灵活操作激光笔，完成在投影设备上的操作。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种激光笔光流轨迹跟踪方法、投影设备及计算机可读存储介质，以解决现有技术中投影设备无法获得激光笔所投射的光斑在幕布当中的实时坐标位置及由此形成的光流轨迹等信息，因此很多应用程序或游戏程序无法通过激光笔或“激光枪”与用户形成互动的问题。

本发明的第一方面提供了一种激光笔光流轨迹跟踪方法，应用于投影设备，其中，所述激光笔光流轨迹跟踪方法包括：

按照预设的采样时间间隔获取所述投影设备的摄像装置连续抓拍的若干帧幕布图像，所述幕布图像包括激光笔投射在幕布上的光斑；

定位每帧幕布图像中的光斑位置；

根据每帧幕布图像中的光斑位置计算出光斑在幕布上的移动速度及方向；

根据所述光斑在幕布上的移动速度及方向，对相邻采样周期间隔内的光流轨迹进行插值运算，拟合得到所述光斑在幕布上光流轨迹；

控制所述投影幕布对所述光斑在幕布上的光流轨迹进行显示。

本发明的第二方面提供了一种投影设备，包括存储器、处理器以及存储在所述存储器中并可在所述处理器上运行的计算机程序，其中，所述处理器执行所述计算机程序时实现如上述第一方面所述方法的步骤。

本发明的第三方面提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，其中，所述计算机程序被处理器执行时实现如上述第一方面所述方法的步骤。

本发明的第四方面提供了一种激光笔，所述激光笔包括激光发射控制单元以及分别与所述激光发射控制单元电性连接的按键单元、第一激光发射器、第二激光发射器，其中：

所述按键单元，用于接收用户输入的激光发射指令；

所述激光发射控制单元，用于根据所述激光发射指令控制所述第一激光发射器和所述第二激光发射器同时并且向同一目标位置发射激光，所述第一激光发射器发射的激光为可见光，所述第二激光发射器发射的激光为红外光。

本发明的有益效果是：

本发明由于首先按照预设的采样时间间隔获取所述投影设备的摄像装置连续抓拍的若干帧幕布图像，所述幕布图像包括激光笔投射在幕布上的光斑；然后定位每帧幕布图像中的光斑位置；根据每帧幕布图像中的光斑位置计算出光斑在幕布上的移动速度及方向；最后采用最小二乘法根据所述光斑在幕布上的移动速度及方向，对相邻采样周期间隔内的光流轨迹进行插值运算，拟合得到所述光斑在幕布上光流轨迹；控制所述投影幕布对所述光斑在幕布上的光流轨迹进行显示，从而可以使投影设备实时跟踪并显示激光笔所投射的光斑在幕布上形成的光流轨迹，使得应用程序或游戏程序可以通过激光笔或“激光枪”与用户进行互动，提升了用户体验。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明实施例提供的投影设备使用时的拓扑图；

图2是本发明实施例提供的激光笔光流轨迹跟踪方法的示意流程图；

图3是本发明实施例提供的激光笔光流轨迹跟踪方法中步骤S202的具体实现流程图；

图4是本发明另一实施例提供的激光笔光流轨迹跟踪方法的示意流程图；

图5是本发明实施例提供的激光笔的示意性框图；

图6是本发明实施例提供的投影设备的示意性框图；

图7是本发明另一实施例提供的投影设备的示意性框图。

具体实施方式

以下描述中，为了说明而不是为了限定，提出了诸如特定系统结构、技术之类的具体细节，以便透彻理解本发明实施例。然而，本领域的技术人员应当清楚，在没有这些具体细节的其它实施例中也可以实现本发明。在其它情况中，省略对众所周知的系统、装置、电路以及方法的详细说明，以免不必要的细节妨碍本发明的描述。

为了说明本发明所述的技术方案，下面通过具体实施例来进行说明。

图1是本发明实施例提供的投影设备在使用时的拓扑图。为了便于说明仅仅示出了与本实施例相关的部分。

参见图1所示，该拓扑图包括投影设备、幕布以及激光笔，所述投影设备可以将自身屏幕显示的图像投影显示在所述幕布上进行大屏显示，所述激光笔可向所述幕布投射激光光斑。其中，所述投影设备上设置有摄像装置。在本发明实施例中，所述投影设备包括但不限于投影电视。

基于图1所示的拓扑图，以下结合具体的实施例对本发明实施例提供的投影设备自动对焦方法进行详细阐述：

图2示出了本发明实施例提供的激光笔光流轨迹跟踪方法的实现流程，在图2所示实施例中，流程的执行主体为图1中的投影设备。该方法的实现流程详述如下：

步骤S201，按照预设的采样时间间隔获取所述投影设备的摄像装置连续抓拍的若干帧幕布图像，所述幕布图像包括激光笔投射在幕布上的光斑。

在本实施例中，所述投影设备在所述幕布上进行使用时，用户可使用所述激光笔向所述幕布上投射光斑，此时由所述摄像装置连续抓拍幕布图像，并对抓拍到的幕布图像按照抓拍时间的先后顺序依次进行存储，所述投影设备每隔预设的采样时间间隔对摄像装置存储的幕布图像进行一次采样。

步骤S202，定位每帧幕布图像中的光斑位置。

图3示出了本实施例中步骤S202的具体实现流程。参见图2所示，在本实施例中，步骤S202具体包括：

步骤S301，预先存储包括光斑的原始幕布图像的像素矩阵，设光斑的起始位置为(0，0)，起始移动速度及方向均为0。

在本实施例中，所述像素矩阵的行对应图像的高(单位为像素)，矩阵的列对应图像的宽(单位为像素)，所述像素矩阵的元素对应图像的亮度值，所述像素矩阵的元素的值就是像素的亮度值。其中，预先存储不包括光斑的原始幕布图像包括：在用户未使用激光笔在幕布上进行投射时，通过摄像装置拍摄获取所述原始幕布图像，将所述原始幕布图像存储在指定的存储区域。

步骤S302，分别将每帧包含有光斑的幕布图像的像素矩阵与所述原始幕布图像的像素矩阵做差，得到光斑差值图像矩阵。

在本实施例中，步骤S302具体是指针对每帧包含有光斑的幕布图像，采用该幕布图像的像素矩阵与所述原始幕布图像的像素矩阵做差，以得到每帧幕布图像所对应的光斑差值图像矩阵。所述光斑差值图像矩阵中的元素为所述幕布图像的像素矩阵中与之对应位置处像素的亮度值与原始幕布图像的像素矩阵中与之对应位置处像素的亮度值之差。

步骤S303，将所述光斑差值图像矩阵做透视投影变换，得到透视投影图像矩阵。

在本实施例中，将所述光斑差值图像矩阵做透视投影变换可以去除拍摄视角对光斑定位的影响，使得光斑定位位置更加精确。

步骤S304，对所述透视投影图像矩阵进行高斯滤波。

在本实施例中，通过高斯模糊滤波器对所述透视投影图像进行高斯滤波处理，所述高斯模糊滤波器的系数sigma可通过如下公式计算得到：

Sigma＝0.3*(ksize-1)*0.5+0.8；

其中，ksize为高斯模板尺寸，在本实施例中ksize的取值可以为5，这样可以兼顾效率和效果。

步骤S305，遍历经过高斯滤波后的透视投影图像矩阵中的每一个像素点，搜索像素点的预设邻域内的各个像素点的亮度值均大于预设亮度阈值的区域，所述区域即为光斑所在区域。

优选的，在本实施例中，所述预设邻域为像素点的36邻域内，所述预设亮度阈值为200。所述透视投影图像矩阵中像素点的36邻域内的各个像素点的亮度值均大于200的区域即为光斑所在的区域。

步骤S306，分别计算光斑所在区域的像素点在x、y两个方向上的一阶导数，取方向导数所形成的极大值作为光斑的边缘轮廓数据。

在本实施例中，x、y分别代表矩阵的列和高，所述投影设备可以通过对光斑所在区域的各个像素点分别在这两个方向上进行一阶求导，得到光斑所在区域的各个像素点在这两个方向上的一阶导数df/dx和df/dy，然后从中选取方向导数所形成的极大值(锐度最高)作为光斑的边缘轮廓。

步骤S307，采用霍夫变换算法根据所述光斑的边缘轮廓数据检测出光斑的圆心坐标和半径。

在本实施例中，在获取到光斑的边缘轮廓数据后即可通过霍夫变换算法检测出光斑的坐标和半径，这样便可以得到光斑在幕布图像中的精确位置。

优选的，在本实施例中，在步骤S307之后还可以包括：

步骤S308，若所述幕布图像上同时定位出多个光斑，则分别根据所述多个光斑的圆心坐标和保存的历史光流轨迹，计算出所述多个光斑到所述历史光流轨迹的欧氏距离和夹角，选择所述欧氏距离和夹角最小的圆心点所对应的光斑作为当前帧幕布图像的光斑。

在本实施例中，由于受环境光的影响，所述幕布图像中可能会同时出现多个光斑，这时则需要从多个光斑中识别中哪个是激光笔所投射的光斑。本实施例中利用投影设备所保存的历史光流轨迹和当前幕布中各个光斑的圆心坐标进行比较，选取圆心坐标与历史光流轨迹最接近的圆心点所对应的光斑作为当前幕布图像上激光笔所投射的光斑。

步骤S203，根据每帧幕布图像中的光斑位置计算出光斑在幕布上的移动速度及方向。

在本实施例中，步骤S203具体包括：

根据当前帧幕布图像中计算所得到的光斑的圆心坐标和上一帧幕布图像中的圆心坐标计算得到两者之间的距离；

采用所述两者之间的距离除以帧间采样时间间隔，得到所述光斑在幕布上的移动速度；

计算所述光斑在幕布上的移动速度在x、y两个方向上的比值，利用公式θ＝arctany/x，求得所述光斑在幕布上的移动方向。

当然在其他实现示例中也可以通过其他方式来计算光斑在幕布上的移动速度和移动方向。例如：可以通过计算所述光斑在幕布上的移动速度在x、y两个方向上的比值，利用公式θ＝arccotx/y，求得所述光斑在幕布上的移动方向。

步骤S204，根据所述光斑在幕布上的移动速度及方向，对相邻采样周期间隔内的光流轨迹进行插值运算，拟合得到所述光斑在幕布上光流轨迹。

在本实施例中，由于摄像头连续拍摄两张幕布图像之间存在一定的时间间隔，在该时间间隔内可通过最小二乘法根据前一次计算得到的光斑在幕布上的移动速度及方向对光流轨迹进行插值运算，得到该时间间隔内的光斑插值，然后对其进行拟合得到光斑在幕布上的光流轨迹。

步骤S205，控制所述投影幕布对所述光斑在幕布上的光流轨迹进行显示。

优选的，在本实施例中，步骤S205具体包括：

将所述光斑在幕布上的光流轨迹封装成安卓系统的输入事件发送给所述安卓系统的Framework层，使所述Framework层通过输入子系统将所述光斑在幕布上的光流轨迹传递给上层用户系统，以便所述上层用户系统响应所述输入事件，将所述光流轨迹添加到幕布的显示画面中进行显示；或者，

将所述光斑在幕布上的光流轨迹封装成激光笔所提供的按键输入事件发送给所述安卓系统的Framework层，使所述Framework层通过输入子系统将所述光斑在幕布上的光流轨迹传递给上层用户系统，以便所述上层用户系统响应所述按键输入事件，将所述光流轨迹添加到幕布的显示画面中进行显示。

以上可以看出，本实施例提供的激光笔光流轨迹跟踪方法由于首先按照预设的采样时间间隔获取所述投影设备的摄像装置连续抓拍的若干帧幕布图像，所述幕布图像包括激光笔投射在幕布上的光斑；然后定位每帧幕布图像中的光斑位置；根据每帧幕布图像中的光斑位置计算出光斑在幕布上的移动速度及方向；最后采用最小二乘法根据所述光斑在幕布上的移动速度及方向，对相邻采样周期间隔内的光流轨迹进行插值运算，拟合得到所述光斑在幕布上光流轨迹；在所述投影幕布对所述光斑在幕布上的光流轨迹进行显示，从而可以使投影设备实时跟踪并显示激光笔所投射的光斑在幕布上形成的光流轨迹，使得应用程序或游戏程序可以通过激光笔或“激光枪”与用户进行互动，提升了用户体验。

图4示出了本发明另一实施例提供的激光笔光流轨迹跟踪方法的实现流程。参见图4所示，本实施例中的步骤S404～步骤S408由于分别与上一实施例中的步骤S201～步骤S205完全相同，因此在此不再赘述。与上一实施例的不同之处在于，相对于上一实施例，在本实施例中，所述投影设备摄像装置的拍摄镜头上安装有可见光滤光片和可见光滤光片切换装置，在所述按照预设的采样时间间隔获取所述投影设备的摄像装置连续抓拍的若干帧幕布图像之前还包括：

步骤S402，控制所述切换装置触发所述可见光滤光片进入工作状态。

步骤S403，控制所述摄像装置连续抓拍幕布图像，所述激光笔投射在幕布上的光斑由可见光和红外光组成。

在本实施例中，当所述可见光滤光片工作时，所述摄像装置拍摄到的照片中只有激光笔发射的红外光可以被拍摄到；当所述可见光滤光片停止工作时，所述摄像装置可以拍摄可见光光波范围内的所有图像，包括激光笔发射的可见光波段的光束，用户可通过所述切换装置对所述可见光滤光片的工作状态进行切换，这样既不影响用户对摄像装置的正常使用，又能抓拍到满意的包含有激光笔投射的光斑的幕布图像用于光流轨迹的计算。

以上可以看出，相对于上一实施例，本实施例能够进一步的消除环境光对激光笔投射在幕布上的光斑图像的影响，能够更加精确的计算出光斑在幕布图像上的位置，进而使得得到的激光笔的光流轨迹更加精确。

图5示出了本发明实施例提供的激光笔的示意性框图。为了便于说明，仅仅示出了与本实施例相关的部分。

参见图5所示，本实施例提供的激光笔5包括激光发射控制单元52以及分别与所述激光发射控制单元52电性连接的按键单元51、第一激光发射器53、第二激光发射器54，其中：

所述按键单元51，用于接收用户输入的激光发射指令；

所述激光发射控制单元52，用于根据所述激光发射指令控制所述第一激光发射器53和所述第二激光发射器54同时并且向同一目标位置发射激光，所述第一激光发射器53发射的激光为可见光，所述第二激光发射器54发射的激光为红外光。

本实施例提供的激光笔由于设置有两种激光发射器并且这两种激光发射器可以同时向同一目标位置处发送两种不同的波长的激光光束：可见光光束和红外光光束，由于人眼仅能看见可见光光束，而摄像装置经可见光滤波片的滤波处理后仅能拍摄到红外光光束，因此这样即不影响教学过程中利用激光笔对学生们视线的引导，也可以使摄像装置拍摄到满意的包含有光斑的幕布图像，消除环境光对激光笔投射在幕布上的光斑图像的影响。

图6是本发明实施例提供的一种投影设备的示意性框图。为了便于说明仅仅示出了与本实施例相关的部分。

参见图6所示，本实施例提供的一种投影设备6，包括：

采样单元61，用于按照预设的采样时间间隔获取所述投影设备的摄像装置连续抓拍的若干帧幕布图像，所述幕布图像包括激光笔投射在幕布上的光斑；

光斑定位单元62，用于定位每帧幕布图像中的光斑位置；

速度向量计算单元63，用于根据每帧幕布图像中的光斑位置计算出光斑在幕布上的移动速度及方向；

光流轨迹拟合单元64，用于根据所述光斑在幕布上的移动速度及方向，对相邻采样周期间隔内的光流轨迹进行插值运算，拟合得到所述光斑在幕布上光流轨迹；

光流轨迹显示单元65，用于在所述投影幕布对所述光斑在幕布上的光流轨迹进行显示。

可选的，所述投影设备摄像装置的拍摄镜头上安装有可见光滤光片和可见光滤光片切换装置，所述投影设备6还包括环境光滤除单元66，用于：

控制所述切换装置触发所述可见光滤光片进入工作状态；

控制所述摄像装置连续抓拍幕布图像，所述激光笔投射在幕布上的光斑由可见光和红外光组成。

可选的，所述光斑定位单元62具体用于：

预先存储不包括光斑的原始幕布图像的像素矩阵，设光斑的起始位置为(0，0)，起始移动速度及方向均为0；

分别将每帧包含有光斑的幕布图像的像素矩阵与所述原始幕布图像的像素矩阵做差，得到光斑差值图像矩阵；

将所述光斑差值图像矩阵做透视投影变换，得到透视投影图像矩阵；

对所述透视投影图像矩阵进行高斯滤波；

遍历经过高斯滤波后的透视投影图像矩阵中的每一个像素点，搜索像素点的预设邻域内的各个像素点的亮度值均大于预设亮度阈值的区域，所述区域即为光斑所在区域；

分别计算光斑所在区域的像素点在x、y两个方向上的一阶导数，取方向导数所形成的极大值作为光斑的边缘轮廓数据；

采用霍夫变换算法根据所述光斑的边缘轮廓数据检测出光斑的圆心坐标和半径。

可选的，所述预设邻域为像素点的36邻域内，所述预设亮度阈值为200。

可选的，所述光斑定位单元62还用于：

若所述幕布图像上同时定位出多个光斑，则分别根据所述多个光斑的圆心坐标和保存的历史光流轨迹，计算出所述多个光斑到所述历史光流轨迹的欧氏距离和夹角，选择所述欧氏距离和夹角最小的圆心点所对应的光斑作为当前帧幕布图像的光斑。

可选的，所述速度向量计算单元63具体用于：

根据当前帧幕布图像中计算所得到的光斑的圆心坐标和上一帧幕布图像中的圆心坐标计算得到两者之间的距离；

采用所述两者之间的距离除以帧间采样时间间隔，得到所述光斑在幕布上的移动速度；

计算所述光斑在幕布上的移动速度在x、y两个方向上的比值，利用公式θ＝arctany/x，求得所述光斑在幕布上的移动方向。

可选的，所述光流轨迹显示单元65具体用于：

将所述光斑在幕布上的光流轨迹封装成安卓系统的输入事件发送给所述安卓系统的Framework层，使所述Framework层通过输入子系统将所述光斑在幕布上的光流轨迹传递给上层用户系统，以便所述上层用户系统响应所述输入事件，将所述光流轨迹添加到幕布的显示画面中进行显示。

可选的，所述光流轨迹显示单元66具体用于：

将所述光斑在幕布上的光流轨迹封装成激光笔所提供的按键输入事件发送给所述安卓系统的Framework层，使所述Framework层通过输入子系统将所述光斑在幕布上的光流轨迹传递给上层用户系统，以便所述上层用户系统响应所述按键输入事件，将所述光流轨迹添加到幕布的显示画面中进行显示。

需要说明的是，本发明实施例提供的上述投影设备的各个单元，由于与本发明方法实施例基于同一构思，其带来的技术效果与本发明方法实施例相同，具体内容可参见本发明方法实施例中的叙述，此处不再赘述。

因此，可以看出本实施例提供的投影设备同样可以实时跟踪并显示激光笔所投射的光斑在幕布上形成的光流轨迹，使得应用程序或游戏程序可以通过激光笔或“激光枪”与用户进行互动，提升了用户体验。

应理解，上述实施例中各步骤的序号的大小并不意味着执行顺序的先后，各过程的执行顺序应以其功能和内在逻辑确定，而不应对本发明实施例的实施过程构成任何限定。

图7是本发明一实施例提供的投影设备的示意图。如图7所示，该实施例的投影设备7包括：处理器70、存储器71以及存储在所述存储器71中并可在所述处理器70上运行的计算机程序72。所述处理器70执行所述计算机程序72时实现上述各个方法实施例中的步骤，例如图2所示的步骤201至205。或者，所述处理器70执行所述计算机程序72时实现上述各装置实施例中各模块/单元的功能，例如图6所示模块61至65的功能。

示例性的，所述计算机程序72可以被分割成一个或多个模块/单元，所述一个或者多个模块/单元被存储在所述存储器71中，并由所述处理器70执行，以完成本发明。所述一个或多个模块/单元可以是能够完成特定功能的一系列计算机程序指令段，该指令段用于描述所述计算机程序72在所述投影设备中的执行过程。例如，所述计算机程序72可以被分割成采样单元61、光斑定位单元62、速度向量计算单元63、光流轨迹拟合单元64以及光流轨迹显示单元65，各单元具体功能如下：

采样单元61，用于按照预设的采样时间间隔获取所述投影设备的摄像装置连续抓拍的若干帧幕布图像，所述幕布图像包括激光笔投射在幕布上的光斑；

光斑定位单元62，用于定位每帧幕布图像中的光斑位置；

速度向量计算单元63，用于根据每帧幕布图像中的光斑位置计算出光斑在幕布上的移动速度及方向；

光流轨迹拟合单元64，用于采用最小二乘法根据所述光斑在幕布上的移动速度及方向，对相邻采样周期间隔内的光流轨迹进行插值运算，拟合得到所述光斑在幕布上光流轨迹；

光流轨迹显示单元65，用于在所述投影幕布对所述光斑在幕布上的光流轨迹进行显示。

所述投影设备7可包括，但不仅限于，处理器70、存储器71。本领域技术人员可以理解，图7仅仅是投影设备的示例，并不构成对投影设备7的限定，可以包括比图示更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者不同的部件，例如所述终端还可以包括输入输出设备、网络接入设备、总线等。

所称处理器70可以是中央处理单元(Central Processing Unit，CPU)，还可以是其他通用处理器、数字信号处理器(Digital Signal Processor，DSP)、专用集成电路(Application Specific Integrated Circuit，ASIC)、现成可编程门阵列(Field-Programmable Gate Array，FPGA)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件等。通用处理器可以是微处理器或者该处理器也可以是任何常规的处理器等。

所述存储器71可以是所述投影设备的内部存储单元，例如投影设备的硬盘或内存。所述存储器71也可以是所述投影设备的外部存储设备，例如所述投影设备上配备的插接式硬盘，智能存储卡(Smart Media Card,SMC)，安全数字(Secure Digital,SD)卡，闪存卡(Flash Card)等。进一步地，所述存储器71还可以既包括所述投影设备的内部存储单元也包括外部存储设备。所述存储器71用于存储所述计算机程序以及所述终端所需的其他程序和数据。所述存储器71还可以用于暂时地存储已经输出或者将要输出的数据。

所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为了描述的方便和简洁，仅以上述各功能单元、模块的划分进行举例说明，实际应用中，可以根据需要而将上述功能分配由不同的功能单元、模块完成，即将所述装置的内部结构划分成不同的功能单元或模块，以完成以上描述的全部或者部分功能。实施例中的各功能单元、模块可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中，上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。另外，各功能单元、模块的具体名称也只是为了便于相互区分，并不用于限制本申请的保护范围。上述系统中单元、模块的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。

在上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述或记载的部分，可以参见其它实施例的相关描述。

本领域普通技术人员可以意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、或者计算机软件和电子硬件的结合来实现。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本发明的范围。

在本发明所提供的实施例中，应该理解到，所揭露的装置/终端设备和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置/终端设备实施例仅仅是示意性的，例如，所述模块或单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通讯连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通讯连接，可以是电性，机械或其它的形式。

所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。

另外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。

所述集成的模块/单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明实现上述实施例方法中的全部或部分流程，也可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的计算机程序可存储于一计算机可读存储介质中，该计算机程序在被处理器执行时，可实现上述各个方法实施例的步骤。。其中，所述计算机程序包括计算机程序代码，所述计算机程序代码可以为源代码形式、对象代码形式、可执行文件或某些中间形式等。所述计算机可读介质可以包括：能够携带所述计算机程序代码的任何实体或装置、记录介质、U盘、移动硬盘、磁碟、光盘、计算机存储器、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、电载波信号、电信信号以及软件分发介质等。需要说明的是，所述计算机可读介质包含的内容可以根据司法管辖区内立法和专利实践的要求进行适当的增减，例如在某些司法管辖区，根据立法和专利实践，计算机可读介质不包括是电载波信号和电信信号。

以上所述实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种激光笔光流轨迹跟踪方法，应用于投影设备，其特征在于，所述激光笔光流轨迹跟踪方法包括：

按照预设的采样时间间隔获取所述投影设备的摄像装置连续抓拍的若干帧幕布图像，所述幕布图像包括激光笔投射在幕布上的光斑；

定位每帧幕布图像中的光斑位置；

根据每帧幕布图像中的光斑位置计算出光斑在幕布上的移动速度及方向；

根据所述光斑在幕布上的移动速度及方向，对相邻采样周期间隔内的光流轨迹进行插值运算，拟合得到所述光斑在幕布上光流轨迹；

控制所述投影幕布对所述光斑在幕布上的光流轨迹进行显示。

2.如权利要求1所述的激光笔光流轨迹跟踪方法，其特征在于，所述投影设备摄像装置的拍摄镜头上安装有可见光滤光片和可见光滤光片切换装置，所述按照预设的采样时间间隔获取所述投影设备的摄像装置连续抓拍的若干帧幕布图像之前还包括：

控制所述切换装置触发所述可见光滤光片进入工作状态；

控制所述摄像装置连续抓拍幕布图像，所述激光笔投射在幕布上的光斑由可见光和红外光组成。

3.如权利要求1所述的激光笔光流轨迹跟踪方法，其特征在于，所述定位每帧幕布图像中的光斑位置包括：

预先存储包括光斑的原始幕布图像的像素矩阵，设光斑的起始位置为(0，0)，起始移动速度及方向均为0；

分别将每帧包含有光斑的幕布图像的像素矩阵与所述原始幕布图像的像素矩阵做差，得到光斑差值图像矩阵；

将所述光斑差值图像矩阵做透视投影变换，得到透视投影图像矩阵；

对所述透视投影图像矩阵进行高斯滤波；

遍历经过高斯滤波后的透视投影图像矩阵中的每一个像素点，搜索像素点的预设邻域内的各个像素点的亮度值均大于预设亮度阈值的区域，所述区域即为光斑所在区域；

分别计算光斑所在区域的像素点在x、y两个方向上的一阶导数，取方向导数所形成的极大值作为光斑的边缘轮廓数据；

采用霍夫变换算法根据所述光斑的边缘轮廓数据检测出光斑的圆心坐标和半径。

4.如权利要求3所述的激光笔光流轨迹跟踪方法，其特征在于，所述预设邻域为像素点的36邻域内，所述预设亮度阈值为200。

5.如权利要求3所述的激光笔光流轨迹跟踪方法，其特征在于，所述采用霍夫变换算法根据所述光斑的边缘轮廓数据检测出光斑的圆心坐标和半径之后还包括：

若所述幕布图像上同时定位出多个光斑，则分别根据所述多个光斑的圆心坐标和保存的历史光流轨迹，计算出所述多个光斑到所述历史光流轨迹的欧氏距离和夹角，选择所述欧氏距离和夹角最小的圆心点所对应的光斑作为当前帧幕布图像的光斑。

6.如权利要求3或5所述的激光笔光流轨迹跟踪方法，其特征在于，所述根据每帧幕布图像中的光斑位置计算出光斑在幕布上的移动速度及方向包括：

根据当前帧幕布图像中计算所得到的光斑的圆心坐标和上一帧幕布图像中的圆心坐标计算得到两者之间的距离；

采用所述两者之间的距离除以帧间采样时间间隔，得到所述光斑在幕布上的移动速度；

计算所述光斑在幕布上的移动速度在x、y两个方向上的比值，利用公式θ＝arctany/x，求得所述光斑在幕布上的移动方向。

7.如权利要求1所述的激光笔光流轨迹跟踪方法，其特征在于，控制所述投影幕布对所述光斑在幕布上的光流轨迹进行显示包括：

将所述光斑在幕布上的光流轨迹封装成安卓系统的输入事件发送至所述安卓系统的Framework层，使所述Framework层通过输入子系统将所述光斑在幕布上的光流轨迹传递给上层用户系统，以便所述上层用户系统响应所述输入事件，将所述光流轨迹添加到幕布的显示画面中进行显示。

8.如权利要求1所述的激光笔光流轨迹跟踪方法，其特征在于，控制所述投影幕布对所述光斑在幕布上的光流轨迹进行显示包括：

将所述光斑在幕布上的光流轨迹封装成激光笔所提供的按键输入事件发送至所述安卓系统的Framework层，使所述Framework层通过输入子系统将所述光斑在幕布上的光流轨迹传递给上层用户系统，以便所述上层用户系统响应所述按键输入事件，将所述光流轨迹添加到幕布的显示画面中进行显示。

9.一种投影设备，包括存储器、处理器以及存储在所述存储器中并可在所述处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时实现如权利要求1至8任一项所述方法的步骤。

10.一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1至8任一项所述方法的步骤。