CN111462248A - 一种用于屏幕交互中光标位置校准参数标定方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明实施例公开了一种用于屏幕交互中光标位置校准参数标定方法，包括：对屏幕交互中光标位置进行多次校准，获得多次校准的校准参数组；本发明实施例还公开了一种用于屏幕交互中光标位置校准参数标定装置，本发明实施例公开的技术方案大大提升光标位置校准的准确程度。

Description

一种用于屏幕交互中光标位置校准参数标定方法及装置

技术领域

本发明涉及屏幕交互领域，具体涉及一种用于屏幕交互中光标位置校准参数标定方法及装置。

背景技术

在屏幕交互中，需要将摄像头拍摄的图像中的各像素点与为屏幕提供显示信号的信号源输出图像的各像素点之间的映射关系找到；这种映射关系中的参数准确性对于映射的准确性有唯一的影响，因此，校准参数的标定是非常重要的。

已有的做法是采用固定的校准图形，只进行一次校准参数的标定；在上述校准方法中，需要在屏幕上显示一副包含多个校准点的校准图像，由于校准图像上各校准点在信号源图像的像素坐标已知，摄像头拍摄图像，计算图像上的各校准点的像素坐标；再通过解超定方程组确定校准参数，现有技术中获得映射关系中的校准参数准确度不高。

发明内容

本申请的目的在于克服上述问题或者至少部分地解决或缓减解决上述问题，本发明实施例公开的技术方案大大提升光标位置校准的准确程度。

第一方面，本发明实施例提供了一种用于屏幕交互中光标位置校准中的校准参数标定方法，包括：

对屏幕交互中光标位置进行多次校准，获得多次校准的校准参数组；

对多组所述校准参数组中的校准参数进行最小二乘法处理得到标定的校准参数。

优选地，所述得到标定的校准参数组之后，包括：

将标定的校准参数带入校准方程，建立从由摄像头获取图像的各像素点的图像坐标与信号源在屏幕上显示信号各像素点的屏幕坐标之间的映射关系。

优选地，所述对屏幕交互中光标位置进行多次校准，获得每次校准的校准参数组，包括：

通过信号源将校准图形随机显示在屏幕上，所述校准图形上设置多个校准点，所述校准点在屏幕上的像素坐标为屏幕坐标；

通过摄像头获取校准图形所在屏幕的图像，将图像发送至服务器进行分析计算，得到所述校准点在屏幕图像上的图像坐标；

获取每个校准点的屏幕坐标和图像坐标，根据每个校准点的屏幕坐标和图像坐标解超定方程组，得到一次校准的校准参数组；

重复上述校准步骤多次，得到多次校准的校准参数组。

优选地，所述根据每个校准点的屏幕坐标和图像坐标解超定方程组，得到一次校准的校准参数组，包括：

获取校准方程，所述校准点数目大于确定校准方程校准参数个数，因此可获得超定方程；

将每个校准点的屏幕坐标和图像坐标一一带入所述超定方程，得到多组超定方程系数，根据多组超定方程系数得到多组校准方程；

从多组校准方程中选定校准误差最小作为一次校准的校准方程，所述一次校准的校准方程系数为一次校准的校准参数组。

优选地，所述校准方程为：

X_S(X,Y)＝K₀*Xⁿ+K₁*Yⁿ+K₂*X^n-1*Y+K3*X*Y^n-1+K₄*X^n-1+K₅*Y^n-1+K₆*X^n-2*Y^n-2…+K_c-3X*Y+K_c-2X+K_c-1Y+K_c；

Y_S(X,Y)＝K₀₀*Xⁿ+K1*Yⁿ+K₀₂*X^n-1*Y+K₀₃*X*Y^n-1+K₀₄*X^n-1+K₀₅*Y^n-1+K₀₆*X^n-2*Y^n-2…K_{b- 3}X*Y+K_b-2X+K_b-1Y+K_b；

其中，n≥3，n为整数，K₀…K_c和K₀₀…K_b为校准参数，(X，Y)为图像坐标，(Xs，Ys)为屏幕坐标。

优选地，所述校准图形通过信号源显示在屏幕上，每次随机生成的校准图形相同或不同，每次随机显示校准点总和为进行校准的所有校准点，所有校准点可覆盖整个屏幕。

优选地，还包括：从多次校准中随机选择一个校准点，通过所述映射关系计算选择的校准点的屏幕坐标，将屏幕坐标与选择的校准点的准确屏幕坐标对比，得出屏幕上光标位置校准误差。

优选地，所述多次校准中的每个校准点的形状和/或颜色不同，用以辨识在屏幕上的图像的校准点和屏幕上的校准点的对应关系。

优选地，每次随机生成的校准图形为固定数目校准点构成的曲面或由不定数目校准点构成的曲面。

优选地，所述校准图形为16个校准点构成的曲面。

与现有技术相比，本发明实施例一种用于屏幕交互中光标位置校准中的校准参数标定方法，通过采用多组校准参数通过最小二乘法计算最优参数组，建立从由摄像头获取图像的各像素点的图像坐标与信号源在屏幕上显示信号各像素点的屏幕坐标之间的映射关系，采用本发明实施例公开的方法标定的校准参数可以大大提高屏幕校准中光标位置的精确程度。

第二方面，本发明实施例还提供了一种用于屏幕交互中光标位置校准中的校准参数标定装置，包括：

校准单元，用于对屏幕交互中光标位置进行多次校准，获得多次校准的校准参数组；

校准参数标定单元，用于对多组所述校准参数组中的校准参数进行最小二乘法处理得到标定的校准参数。

与现有技术相比，本发明实施例一种用于屏幕交互中光标位置校准中的校准参数标定装置，通过采用多组校准参数通过最小二乘法计算最优参数组，建立从由摄像头获取图像的各像素点的图像坐标与信号源在屏幕上显示信号各像素点的屏幕坐标之间的映射关系，采用本发明实施例公开的方法标定的校准参数可以大大提高屏幕校准中光标位置的精确程度。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本申请的进一步理解，构成本申请的一部分，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。后文将参照附图以示例性而非限制性的方式详细描述本申请的一些具体实施例。附图中相同的附图标记标示了相同或类似的部件或部分，本领域技术人员应该理解的是，这些附图未必是按比例绘制的，在附图中：

图1为本发明实施例公开的一种屏幕交互系统结构示意图；

图2为本发明实施例公开的一种用于屏幕交互中光标位置校准中的校准参数标定方法流程示意图；

图3为本发明实施例公开的校准图形示意图；

图4为本发明实施例公开的另外一种用于屏幕交互中光标位置校准中的校准参数标定方法流程示意图；

图5为本发明实施例公开的另外一种用于屏幕交互中光标位置校准中的校准参数标定方法流程示意图；

图6为本发明实施例公开的一种用于屏幕交互中光标位置校准中的校准参数标定装置结构示意图。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本申请方案，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本申请保护的范围。

需要说明的是，本发明实施例的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。

现有技术中，通过采用固定的校准图形，只进行一次校准参数的标定；在上述校准方法中，需要在屏幕上显示一副包含多个校准点的校准图像，由于校准图像上各校准点在信号源图像的像素坐标已知，摄像头拍摄图像，计算图像上的各校准点的像素坐标；再通过解超定方程组确定校准参数，现有技术中获得映射关系中的校准参数准确度不高。

为了解决上述技术问题，本发明实施例通过通过采用多组校准参数通过最小二乘法计算最优参数组，建立从由摄像头获取图像的各像素点的图像坐标与信号源在屏幕上显示信号各像素点的屏幕坐标之间的映射关系，采用本发明实施例公开的方法标定的校准参数可以大大提高屏幕校准中光标位置的精确程度。

如图1所示，本发明实施例公开了一种用于屏幕交互的光标位置校准方法，具体实施时需要应用于屏幕交互系统中；本系统的基本设备包括：屏幕(平面或曲面或异形屏幕)、信号源(为屏幕提供信号的计算机)、摄像头(用于实时采集屏幕图像)、服务器(用于接收图像信息和计算光标位置等)、发射器(用于发射一定波长光在屏幕上形成光点)。

如图2所示，图2为本发明实施例公开的一种用于屏幕交互中光标位置校准中的校准参数标定方法，具体包括如下步骤：

步骤S01，对屏幕交互中光标位置进行多次校准，获得多次校准的校准参数组；

具体包括，通过信号源将校准图形随机显示在屏幕上，校准图形上设置多个校准点，校准点在屏幕上的像素坐标为屏幕坐标；

通过摄像头获取校准图形所在屏幕的图像，将图像发送至服务器进行分析计算，得到所述校准点在屏幕图像上的图像坐标；

获取每个校准点的屏幕坐标和图像坐标，根据每个校准点的屏幕坐标和图像坐标解超定方程组，得到一次校准的校准参数组；

重复上述校准步骤多次，得到多次校准的校准参数组。

根据每个校准点的屏幕坐标和图像坐标解超定方程组，得到一次校准的校准参数组；具体包括：

获取校准方程，所述校准点数目大于确定校准方程校准参数个数，因此可获得超定方程；

将每个校准点的屏幕坐标和图像坐标一一带入所述超定方程，得到多组超定方程系数，根据多组超定方程系数得到多组校准方程；

从多组校准方程中选定校准误差最小作为一次校准的校准方程，所述一次校准的校准方程系数为一次校准的校准参数组。

上述校准方程为：

X_S(X,Y)＝K₀*Xⁿ+K₁*Yⁿ+K₂*X^n-1*Y+K3*X*Y^n-1+K₄*X^n-1+K₅*Y^n-1+K₆*X^n-2*Y^n-2…+K_c-3X*Y+K_c-2X+K_c-1Y+K_c；

Y_S(X,Y)＝K₀₀*Xⁿ+K1*Yⁿ+K₀₂*X^n-1*Y+K₀₃*X*Y^n-1+K₀₄*X^n-1+K₀₅*Y^n-1+K₀₆*X^n-2*Y^n-2…K_{b- 3}X*Y+K_b-2X+K_b-1Y+K_b；

其中，n≥3，n为整数，K₀…K_c和K₀₀…K_b为校准参数，(X，Y)为图像坐标，(Xs，Ys)为屏幕坐标。

具体应用中，先通过信号源在屏幕上显示包含多个校准点的校准图形，每次在屏幕上随机显示的校准图形相同或不同，每次随机生成的校准图形为固定数目校准点构成的曲面或由不定数目校准点构成的曲面，每次随机显示校准点总和为进行校准的所有校准点，所有校准点可覆盖整个屏幕，如图3所示，如校准图形可以为16个校准点构成的曲面或四边形。对在屏幕上显示一次的校准图形，然后对校准图形上所有校准点根据超定方程计算校准参数，为一次校准，所以对屏幕上多次随机显示校准图形，进行多次校准，得到多组校准参数。

上述具体对校准图形上所有校准点根据校准方程计算校准参数，包括，需要先确定校准点在屏幕上的像素坐标为屏幕坐标，上然后通过摄像头获取校准图形所在屏幕的图像，将图像发送至服务器进行分析计算，得到上述校准点在屏幕图像上的图像坐标，上述图像坐标为上述校准点在屏幕图像上的像素坐标，获得校准方程，由于校准点数目大于确定校准方程校准参数个数，所以为获得超定方程，将上述校准点的图像坐标和屏幕坐标一一带入超定方程，得到多组超定方程系数，根据多组超定方程系数得到多组校准方程，然后对多组校准方程中选定误差最小的作为一次校准的校准方程，相应的校准的校准方程系数为校准参数组。

校准方程为：

X_S(X,Y)＝K₀*Xⁿ+K₁*Yⁿ+K₂*X^n-1*Y+K3*X*Y^n-1+K₄*X^n-1+K₅*Y^n-1+K₆*X^n-2*Y^n-2…+K_c-3X*Y+K_c-2X+K_c-1Y+K_c；

Y_S(X,Y)＝K₀₀*Xⁿ+K1*Yⁿ+K₀₂*X^n-1*Y+K₀₃*X*Y^n-1+K₀₄*X^n-1+K₀₅*Y^n-1+K₀₆*X^n-2*Y^n-2…K_{b- 3}X*Y+K_b-2X+K_b-1Y+K_b；

其中，n≥3，n为整数，K₀…K_c和K₀₀…K_b为校准参数，(X，Y)为图像坐标，(Xs，Ys)为屏幕坐标。

具体的应用中如果校准图形上为16个校准点，如果阶数n＝3，则校准方程为：

X_S(X,Y)＝K₀*X³+K1*Y³+K₂*X²*Y+K₃*X*Y²+K₄*X²+K₅*Y²+K₆*X*Y+K₇*X+K₈*Y+K₉

Y_S(X,Y)＝K₀₀*X³+K₀₁*Y³+K₀₂*X²*Y+K⁰³*X*Y²+K₀₄*X²+K₀₅*Y²+K₀₆*X*Y+K₀₇*X+K₀₈*Y+K₀₉

其中，K₀…K_c和K₀₀…K_b为校准参数，(X，Y)为图像坐标，(Xs，Ys)为屏幕坐标。

由于上述校准参数K₀…K₉和_K00…K₀₉的个数小于校准点个数，因此可获得超定方程，所以将16个校准点在屏幕上的屏幕坐标(X_S，Y_S)和摄像头拍摄16个校准点在屏幕图像上的图像坐标(X，Y)，共16组一一对应的坐标点，带入上述超定方程，得到多组超定方程的系数，根据多组超定方程的系数得到多个校准方程，从多个校准方程中选定校准误差最小的方程作为一次校准的校准方程，相应校准方程系数为校准参数组。

在屏幕上多次随机显示具有多个校准点的校准图形，进行校准，重读上述步骤，可以得到多组校准参数。

步骤S02，对多组所述校准参数组中的校准参数进行最小二乘法处理得到标定的校准参数。

再具体应用中，具体的最小二乘法为为本领域技术人员公知技术，最小二乘法为一个数学的公式，在数学上称为曲线拟合，根据步骤S01得到的多组校准参数组进行最小二乘法处理得到标定的校准参数。

在本发明实施例中，如进行校准五次，也就是通过信号源在屏幕上进行五次随机显示校准图形或者对五次显示的校准图形的所有校准点进行重新排列组合，根据一组组合进行校准为一次校准，或者一个校准图形上的所有校准点进行校准为一次校准，在本发明实施例中，每个校准图形上的校准点相同，都为16个，记录每次校准时校准点的屏幕标准和图像坐标，直到记录完所有的校准点，由于每次校准点个数(16个)大于校准方程中校准系数的个数，所以得到超定方程，将每次校准的16个校准点的屏幕坐标和图像坐标带入上述阶数n＝3的超定方程中，得到多组校准参数K₀…K_c和K₀₀…K_b的超定方程系数，根据多组超定方程系数得到多个校准方程，从多个校准方程中选定校准误差最小的方程作为一次校准的校准方程，相应校准方程系数为第一组校准参数组K₀…K_c和K₀₀…K_b。

然后按照第一组校准参数组K₀…K_c和K₀₀…K_b的计算方式，可以得到第二组至第五组的校准参数组K₀…K_c和K₀₀…K_b，然后对第一组至第五组中的校准参数K₀…K_c和K₀₀…K_b的每个参数进行最小二乘法处理得到标定的校准参数。

如图4所示，本发明实施例公开的一种用于屏幕交互中光标位置校准中的校准参数标定方法，还包括：步骤S03和步骤S04

步骤S03，将标定的校准参数带入校准方程，建立从由摄像头获取图像的各像素点的图像坐标与信号源在屏幕上显示信号各像素点的屏幕坐标之间的映射关系。

在实际应用中，将根据步骤S02标定的校准参带入上述校准方程，建立从由摄像头获取图像的各像素点的图像坐标与信号源在屏幕上显示信号各像素点的屏幕坐标之间的映射关系。

另外，本发明实施例还包括：步骤S04，从多次校准中随机选择一个校准点，通过所述映射关系计算选择的校准点的屏幕坐标，将屏幕坐标与选择的校准点的准确屏幕坐标对比，得出屏幕上光标位置校准误差。

在实际应用中，将根据上述步骤建立从由摄像头获取图像的各像素点的图像坐标与信号源在屏幕上显示信号各像素点的屏幕坐标之间的映射关系，然后随机选择一个校准点的图像坐标带入上述确定的映射关系，得到选择的校准点在屏幕上的准确坐标，将准确坐标与选择的校准点进行对比得到屏幕上光标位置标准误差。

优选地，多次校准中的每个校准点的形状和/或颜色不同，用以辨识在屏幕上的图像的校准点和屏幕上的校准点的对应关系。

在实际应用中，校准点的比较多，为了准确的辨识拍摄的屏幕图像中的校准点和屏幕上的校准点点的对应关系，这样就需要对每个校准点的形状或者颜色加以区分。

如图5所示，为本发明实施例公开的一种用于屏幕交互中光标位置校准中的校准参数标定方法，具体包括如下步骤：

步骤S31，通过信号源在屏幕上随机显示一张包含一定数目的校准点的校准图形，服务器记录每个校准点的像素坐标，即屏幕坐标；

步骤S32，通过摄像头采集校准图形在屏幕上的屏幕图像，并将屏幕图像传输至服务器进行处理；

步骤S33，服务器对传输过来的屏幕图像进行计算处理，计算出校准点在屏幕图像上的像素坐标并记录，即图像坐标；

步骤S34，服务器记录多个校准点对应的屏幕坐标和图像坐标；

重复上述过程，直至多张校准图形所有校准点处理完毕；

步骤S35，在所记录的的所有校准点中根据需要随机选取多组，生成多组校准参数；

在步骤S35中生成一组校准参数的过程为：

需要先确定校准点在屏幕上的像素坐标为屏幕坐标，上述屏幕坐标为信号源在屏幕上的像素坐标，然后通过摄像头获取校准图形所在屏幕的图像，将图像发送至服务器进行分析计算，得到上述校准点在屏幕图像上的图像坐标，上述图像坐标为上述校准点在屏幕图像上的像素坐标，首先先获得校准方程，由于校准点数目大于确定校准方程校准参数个数，所以为获得超定方程，将上述校准点的图像坐标和屏幕坐标一一带入超定方程，得到多组超定方程系数，根据多组超定方程系数得到多组校准方程，然后对多组校准方程中选定误差最小的作为一次校准的校准方程，相应的校准的校准方程系数为校准参数组。

校准方程为：

X_S(X,Y)＝K₀*Xⁿ+K₁*Yⁿ+K₂*X^n-1*Y+K3*X*Y^n-1+K₄*X^n-1+K₅*Y^n-1+K₆*X^n-2*Y^n-2…+K_c-3X*Y+K_c-2X+K_c-1Y+K_c；

Y_S(X,Y)＝K₀₀*Xⁿ+K1*Yⁿ+K₀₂*X^n-1*Y+K₀₃*X*Y^n-1+K₀₄*X^n-1+K₀₅*Y^n-1+K₀₆*X^n-2*Y^n-2…K_{b- 3}X*Y+K_b-2X+K_b-1Y+K_b；

其中，n≥3，n为整数，K₀…K_c和K₀₀…K_b为校准参数，(X，Y)为图像坐标，(Xs，Ys)为屏幕坐标。

具体的应用中如果校准图形上位16个校准点，如果阶数n＝3，则校准方程为：

X_S(X,Y)＝K₀*X³+K1*Y³+K₂*X²*Y+K₃*X*Y²+K₄*X²+K₅*Y²+K₆*X*Y+K₇*X+K₈*Y+K₉

Y_S(X,Y)＝K₀₀*X³+K₀₁*Y³+K₀₂*X²*Y+K⁰³*X*Y²+K₀₄*X²+K₀₅*Y²+K₀₆*X*Y+K₀₇*X+K₀₈*Y+K₀₉

其中，K₀…K_c和K₀₀…K_b为校准参数，(X，Y)为图像坐标，(Xs，Ys)为屏幕坐标。

由于上述校准参数K₀…K₉和_K00…K₀₉的个数小于校准点个数，因此可获得超定方程，所以将16个校准点在屏幕上的屏幕坐标(X_S，Y_S)和摄像头拍摄16个校准点在屏幕图像上的图像坐标(X，Y)，共16组一一对应的坐标点进行组合，带入上述超定方程，得到多组超定方程的系数，根据多组超定方程的系数得到多个校准方程，从多个校准方程中选定校准误差最小的方程作为一次校准的校准方程，相应校准方程系数为校准参数组。

步骤S36，将多组校准参数中对应的参数，通过最小二乘法得出最优参数，得到标定参数组。

在本发明实施例实施例中，如进行校准了五次，也就是通过信号源在屏幕上进行五次随机显示校准图形，每个校准图形上的校准点相同，都为16个，记录每次校准时校准点的屏幕标准和图像坐标，直到记录完所有的校准点，由于每次校准点个数(16个)大于校准方程中校准系数的个数，所以得到是超定方程，将每次校准的16个校准点的屏幕坐标和图像坐标带入上述阶数n＝3的超定方程中，得到多组校准参数K₀…K_c和K₀₀…K_b得到多组超定方程的系数，根据多组超定方程的系数得到多个校准方程，从多个校准方程中选定校准误差最小的方程作为一次校准的校准方程，相应的校准的校准方程系数为第一组校准参数组K₀…K_c和K₀₀…K_b。

然后按照第一组校准参数组K₀…K_c和K₀₀…K_b的计算方式，可以得到第二组至第五组的校准参数组K₀…K_c和K₀₀…K_b，然后对第一组至第五组中的校准参数K₀…K_c和K₀₀…K_b的每个参数进行最小二乘法处理得到标定的校准参数。

步骤S37，将标定的校准参数带入校准方程，建立从由摄像头获取图像的各像素点的图像坐标与信号源在屏幕上显示信号各像素点的屏幕坐标之间的映射关系。

步骤S38，从多次校准中随机选择一个校准点，通过所述映射关系计算选择的校准点的屏幕坐标，将屏幕坐标与选择的校准点的准确屏幕坐标对比，得出屏幕上光标位置校准误差。

与现有技术相比，本发明实施例一种用于屏幕交互中光标位置校准中的校准参数标定方法，通过采用多组校准参数通过最小二乘法计算最优参数组，建立从由摄像头获取图像的各像素点的图像坐标与信号源在屏幕上显示信号各像素点的屏幕坐标之间的映射关系，采用本发明实施例公开的方法标定的校准参数可以大大提高屏幕校准中光标位置的精确程度。

第二方面，如图6所示，本发明实施例还提供了一种用于屏幕交互中光标位置校准中的校准参数标定装置，包括：

校准单元21，用于对屏幕交互中光标位置进行多次校准，获得多次校准的校准参数组；

校准参数标定单元22，用于对多组所述校准参数组中的校准参数进行最小二乘法处理得到标定的校准参数。

本发明实施例还提供了一种用于屏幕交互中光标位置校准中的校准参数标定装置，还包括：

建立单元23，用于将标定的校准参数带入校准方程，建立从由摄像头获取图像的各像素点的图像坐标与信号源在屏幕上显示信号各像素点的屏幕坐标之间的映射关系。

标准误差计算单元24，用于从多次校准中随机选择一个校准点，通过所述映射关系计算选择的校准点的屏幕坐标，将屏幕坐标与选择的校准点的准确屏幕坐标对比，得出屏幕上光标位置校准误差。

所示校准单元21包括，显示模块，用于通过信号源将校准图形随机显示在屏幕上，所述校准图形上设置多个校准点，所述校准点在屏幕上的像素坐标为屏幕坐标；

分析模块，用于通过摄像头获取校准图形所在屏幕的图像，将图像发送至服务器进行分析计算，得到所述校准点在屏幕图像上的图像坐标；

计算模块，用于获取每个校准点的屏幕坐标和图像坐标，根据每个校准点的屏幕坐标和图像坐标解超定方程组，得到一次校准的校准参数组；重复上述校准步骤多次，得到多次校准的校准参数组。

所述计算模块，具体用于获取校准方程，所述校准点数目大于确定校准方程校准参数个数，因此可获得超定方程；

将每个校准点的屏幕坐标和图像坐标一一带入所述超定方程，得到多组超定方程系数，根据多组超定方程系数得到多组校准方程；

从多组校准方程中选定校准误差最小作为一次校准的校准方程，所述一次校准的校准方程系数为一次校准的校准参数组。

上述校准方程为：

X_S(X,Y)＝K₀*Xⁿ+K₁*Yⁿ+K₂*X^n-1*Y+K3*X*Y^n-1+K₄*X^n-1+K₅*Y^n-1+K₆*X^n-2*Y^n-2…+K_c-3X*Y+K_c-2X+K_c-1Y+K_c；

Y_S(X,Y)＝K₀₀*Xⁿ+K1*Yⁿ+K₀₂*X^n-1*Y+K₀₃*X*Y^n-1+K₀₄*X^n-1+K₀₅*Y^n-1+K₀₆*X^n-2*Y^n-2…K_{b- 3}X*Y+K_b-2X+K_b-1Y+K_b；

其中，n≥3，n为整数，K₀…K_c和K₀₀…K_b为校准参数，(X，Y)为图像坐标，(Xs，Ys)为屏幕坐标。

上述校准图形通过信号源显示在屏幕上，每次随机生成的校准图形相同或不同，每次随机显示校准点总和为进行校准的所有校准点，所有校准点可覆盖整个屏幕。

上述多次校准中的每个校准点的形状和/或颜色不同，用以辨识在屏幕上的图像的校准点和屏幕上的校准点的对应关系。

上述每次随机生成的校准图形为固定数目校准点构成的曲面或由不定数目校准点构成的曲面。

与现有技术相比，本发明实施例一种用于屏幕交互中光标位置校准中的校准参数标定装置，通过采用多组校准参数通过最小二乘法计算最优参数组，建立从由摄像头获取图像的各像素点的图像坐标与信号源在屏幕上显示信号各像素点的屏幕坐标之间的映射关系，采用本发明实施例公开的方法标定的校准参数可以大大提高屏幕校准中光标位置的精确程度。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明实施例的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明实施例进行了详细的说明，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，或者对其中部分或者全部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实施例各实施例技术方案的范围。

Claims (10)

1.一种用于屏幕交互中光标位置校准参数标定方法，其特征在于，包括：

对屏幕交互中光标位置进行多次校准，获得多次校准的校准参数组；

对多组所述校准参数组中的校准参数进行最小二乘法处理得到标定的校准参数。

2.如权利要求1所述的一种用于屏幕交互中光标位置校准参数标定方法，其特征在于，所述得到标定的校准参数之后，包括：

将标定的校准参数带入校准方程，建立从由摄像头获取图像的各像素点的图像坐标与信号源在屏幕上显示信号各像素点的屏幕坐标之间的映射关系。

3.如权利要求1所述的一种用于屏幕交互光标位置校准参数标定方法，其特征在于，所述对屏幕交互中光标位置进行多次校准，获得每次校准的校准参数组，包括：

通过信号源将校准图形随机显示在屏幕上，所述校准图形上设置多个校准点，所述校准点在屏幕上的像素坐标为屏幕坐标；

通过摄像头获取校准图形所在屏幕的图像，将图像发送至服务器进行分析计算，得到所述校准点在屏幕图像上的图像坐标；

获取每个校准点的屏幕坐标和图像坐标，根据每个校准点的屏幕坐标和图像坐标解超定方程组，得到一次校准的校准参数组；

重复上述校准步骤多次，得到多次校准的校准参数组。

4.如权利要求3所述的一种用于屏幕交互光标位置校准参数标定方法，其特征在于，所述根据每个校准点的屏幕坐标和图像坐标解超定方程组，得到一次校准的校准参数组，包括：

获取校准方程，所述校准点数目大于确定校准方程校准参数个数，因此可获得超定方程；

将每个校准点的屏幕坐标和图像坐标一一带入所述超定方程，得到多组超定方程系数，根据多组超定方程系数得到多组校准方程；

从多组校准方程中选定校准误差最小作为一次校准的校准方程，所述一次校准的校准方程系数为一次校准的校准参数组。

5.如权利要求4所述的一种用于屏幕交互光标位置校准参数标定方法，其特征在于，

所述校准方程为：

X_S(X,Y)＝K₀*Xⁿ+K₁*Yⁿ+K₂*X^n-1*Y+K3*X*Y^n-1+K₄*X^n-1+K₅*Y^n-1+K₆*X^n-2*Y^n-2…+K_c-3X*Y+K_{c- 2}X+K_c-1Y+K_c；

Y_S(X,Y)＝K₀₀*Xⁿ+K1*Yⁿ+K₀₂*X^n-1*Y+K₀₃*X*Y^n-1+K₀₄*X^n-1+K₀₅*Y^n-1+K₀₆*X^n-2*Y^n-2…K_b-3X*Y+K_b-2X+K_b-1Y+K_b；

其中，n≥3，n为整数，K₀…K_c和K₀₀…K_b为校准参数，(X，Y)为图像坐标，(Xs，Ys)为屏幕坐标。

6.如权利要求3所述的一种用于屏幕交互光标位置校准参数标定方法，其特征在于，所述校准图形通过信号源显示在屏幕上，每次随机生成的校准图形相同或不同，每次随机显示校准点总和为进行校准的所有校准点，所有校准点可覆盖整个屏幕。

7.如权利要求2所述的一种用于屏幕交互光标位置校准参数标定方法，其特征在于，还包括：

从多次校准中随机选择一个校准点，通过所述映射关系计算选择的校准点的屏幕坐标，将屏幕坐标与选择的校准点的准确屏幕坐标对比，得出屏幕上光标位置校准误差。

8.如权利要求1所述的一种用于屏幕交互光标位置校准参数标定方法，其特征在于，所述多次校准中的每个校准点的形状和/或颜色不同，用以辨识在屏幕上的图像的校准点和屏幕上的校准点的对应关系。

9.如权利要求3所述的一种用于屏幕交互光标位置校准参数标定方法，其特征在于，每次随机生成的校准图形为固定数目校准点构成的曲面或由不定数目校准点构成的曲面。

10.一种用于屏幕交互中光标位置校准参数标定装置，其特征在于，包括：

校准单元，用于对屏幕交互中光标位置进行多次校准，获得多次校准的校准参数组；

校准参数标定单元，用于对多组所述校准参数组中的校准参数进行最小二乘法处理得到标定的校准参数。

Images