CN1945511A - 计算机投影辅助定位方法及使用该方法的交互演示系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种计算机投影辅助定位方法及使用该方法的交互演示系统，该方法包括在计算机屏幕上的n个定位点(x1’，y1’)、(x2’，y2’)、…(xn’，yn’)对应于交互投影屏幕上的n个投影点(x1，y1)、(x2，y2)、…(xn，yn)，分别点击n个投影点将其坐标信息(x1，y1)、(x2，y2)、…(xn，yn)传送给计算机，根据坐标值(x1’，y1’)、(x1，y1)、…(xn，yn)、(xn’，yn’)计算函数p(x’，y’)＝F(P(x，y))的各项参数，然后根据函数p(x’，y’)＝F(P(x，y))将交互投影屏幕上任意操作点P(x，y)换算为计算机屏幕坐标点p(x’，y’)；该系统包括相互连接的计算机、投影机和交互投影屏幕，采用上述方法进行投影点坐标定位，本发明的有益效果是对投影演示图像的梯形、枕形以及非线性等失真进行校正，实现了交互演示屏幕与计算机之间准确的信息交互。

Description

计算机投影辅助定位方法及使用该方法的交互演示系统
技术领域
本发明涉及一种计算机投影演示的辅助方法和使用该方法的计算机投影演示系统，更具体地说，涉及一种计算机投影演示的辅助定位方法，和运用该方法进行信息交互的演示系统。
背景技术
在日常生活和工作中，人们常常运用白板来进行课堂教学或会议讨论，白板虽然可以较好地进行书写和绘图等，也能够方便地进行擦除，但是，在白板上书写或绘制的内容无法保存、复制、传输和再现，无法满足现代信息社会对于授课、会议等方面的应用需求。
随着电子技术的发展，近年来出现了电子白板和计算机交互式演示系统，如申请日为2001年11月21日的美国专利US6747636就公开了一种“使用压力感应屏幕的投影演示系统和运用显示分度标记上的压力进行计算机辅助定位的方法”，该交互式演示系统包括作为投影面的压感屏幕或白板、计算机和投影机，在压感屏幕上书写或绘画时产生控制信号传递到计算机上，计算机以常用方式运行运用程序并与投影机连接，控制信号与计算机屏幕图像集成后投影到压感屏幕上，形成一个能够提供真实独特的交互方法的演示系统。
在实际操作中，由于投影机相对于演示屏幕的相对位置、角度不同，以及光学系统存在的误差，使投影会出现梯形、枕形以及非线性等失真，因此要做到在演示屏幕上的操作位置与计算机屏幕上的位置准确定位，需要进行补偿和校正。在美国专利US6747636公开的演示方法中，公开了通过预先存储的演示图像的四个角上对应于在演示屏幕上产生的控制信号的坐标信息，对梯形失真进行校正的方法，但对于枕形和非线性等失真，却没有给出解决方案。
发明内容
本发明要解决的技术问题之一在于，提供一种计算机投影辅助定位方法，能够对交互式投影演示图像的梯形、枕形以及非线性等失真进行校正，克服现有技术存在的上述缺陷。
本发明要解决的技术问题之二在于，提供一种使用上述方法的计算机交互演示系统，实现交互演示屏幕与计算机之间准确的信息交互。
本发明解决其技术问题之一所采用的技术方案是：提供一种计算机投影辅助定位方法，在计算机将其屏幕信息通过投影机投影到与计算机信号连接的交互投影屏幕上的环境下，对在交互投影屏幕上的操作点进行定位，其特征在于，包括如下步骤：
(1)计算机在屏幕上不同位置显示n个屏幕坐标分别为(x1’，y1’)、(x2’，y2’)....(xn’，yn’)的定位点，在交互投影屏幕上对应显示投影屏幕坐标分别对应为(x1，y1)、(x2，y2)...(xn，yn)的n个投影点；分别点击该n个投影点，将其投影屏幕坐标(x1，y1)、(x2，y2)...(xn，yn)传送给计算机；
(2)根据坐标值(x1’，y1’)、(x1，y1)、...(xn，yn)、(xn’，yn’)计算函数p(x’，y’)＝F(P(x，y))的各项参数；
(3)根据函数p(x’，y’)＝F(P(x，y))，将交互投影屏幕上任意操作点P(x，y)换算为计算机屏幕坐标点p(x’，y’)，实现对交互投影屏幕上的操作点进行定位。
在本发明所述的一种计算机投影辅助定位方法中，步骤(1)按照如下子步骤进行：
a1.计算机在屏幕上某一位置显示第一个屏幕坐标为(x1’，y1’)的定位点，在交互投影屏幕上对应显示投影屏幕坐标为(x1，y1)的该投影点；
a2.使用者在交互投影屏幕上对该第一个定位投影点(x1，y1)进行点击，交互投影屏幕将该点的坐标信息(x1，y1)传送给计算机；
a3.重复子步骤a、b，直至第n个定位投影点(xn’，yn’)对应的交互投影屏幕上的投影点坐标信息(xn，yn)被传送给计算机。
在本发明所述的一种计算机投影辅助定位方法中，所述函数p(x’，y’)＝F(P(x，y))为一次函数或多次函数，所述步骤(2)按照如下子步骤进行：
b1.根据函数p(x’，y’)＝F(P(x，y))的函数参数个数确定计算机屏幕定位点数n；
b2.将计算机屏幕上n个定位坐标(x1’，y1’)、(x2’，y2’)....(xn’，yn’)以及在交互投影屏幕上对应的坐标(x1，y1)、(x2，y2)...(xn，yn)分别代入函数式p(x’，y’)＝F(P(x，y))，求出分别对应x坐标、y坐标的两组函数参数，确定函数式p(x’，y’)＝F(P(x，y))。
在本发明所述的一种计算机投影辅助定位方法中，所述函数p(x’，y’)＝F(P(x，y))为二次函数F(x，y)＝ax2+by2+cxy+dx+ey+f。
本发明解决其技术问题之二所采用的技术方案是：构造一种计算机交互演示系统，包括计算机、投影机和交互投影屏幕，所述投影机与计算机信号连接，所述交互投影屏幕与计算机信号连接，在该计算机上运行相应的驱动程序和应用程序，该计算机能够在多任务操作环境下同时执行一个或多个应用程序，其特征在于：所述计算机屏幕上计算机屏幕坐标为(x1’，y1’)、(x2’，y2’)、...、(xn’，yn’)的n个定位点对应于交互投影屏幕上投影屏幕坐标为(x1，y1)、(x2，y2)、...(xn，yn)的n个投影点，分别点击n个投影点将投影点的坐标信息(x1，y1)、(x2，y2)、...(xn，yn)传送给所述计算机，根据坐标值(x1’，y1’)、(x1，y1)、...(xn，yn)、(xn’，yn’)计算函数p(x’，y’)＝F(P(x，y))的各项参数，然后根据函数p(x’，y’)＝F(P(x，y))将交互投影屏幕上任意操作点P(x，y)换算为计算机屏幕坐标点p(x’，y’)。
在本发明所述的一种计算机交互演示系统中，所述交互投影屏幕为电磁感应交互演示白板，该白板包括输入部分、包围在输入部分周边的边框、控制电路和与计算机连接的接口或无线射频模块，所述输入部分包括书写层和位于书写层下的感应层，该感应层的输出接所述控制电路；该感应层包括分别沿X、Y轴方向布置并相互纵横交错的感应线圈，感应线圈的交叉点相互绝缘，其特征在于：该感应层还包括沿X、Y轴方向压制成网格状纵横交错的凹槽的硬质板，所述感应线圈埋设在所述硬质板的凹槽中。
在本发明所述的一种计算机交互演示系统中，还包括电子笔，该电子笔包括若干个电路开关和设置在其电路上的电磁波振荡器，当电路开关导通时，该电磁波振荡器产生的电磁波的频率发生变化；当该电子笔对所述白板某一位置发出电磁波时，该白板可感应该电磁波进行坐标定位，并可将该定位坐标传输给计算机。
在本发明所述的一种计算机交互演示系统中，所述投影机与计算机通过VGA接口连接，所述交互投影屏幕与计算机通过串行接口、USB接口或无线射频模块连接。
本发明还提供一种计算机交互演示系统，采用多个计算机交互演示系统作为子系统通过网络连接组成，其特征在于：任何一个子系统用户都能同时远程看到其他子系统用户的演示内容。
实施本发明的计算机投影辅助定位方法及使用该方法的交互演示系统，其有益效果是，对投影演示图像的梯形、枕形以及非线性等失真进行校正，实现了交互演示屏幕与计算机之间准确的信息交互。
附图说明
下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中：
图1是本发明计算机投影辅助定位方法的流程图；
图2是本发明计算机投影辅助定位方法的定位示意图；
图3是本发明计算机投影辅助定位方法的定位示意图；
图4是本发明计算机交互演示系统的示意图；
图5是本发明电磁感应交互演示白板的整体立体图；
图6是本发明电磁感应交互演示白板的应用环境示意图。
具体实施方式
图1、图2、图3示出了本发明计算机投影辅助定位方法的较佳实施例。如图1所示，在投影环境下，计算机100将其屏幕信息通过投影机投影到交互式投影屏幕200上，该投影屏幕200与计算机100信号连接。使用者在投影屏幕200上的操作点在计算机屏幕坐标的定位按照如下步骤进行：
(1)计算机100在其屏幕101上某一位置显示第一个屏幕坐标为(x1’，y1’)的定位点，在交互投影屏幕200上对应显示投影屏幕坐标为(x1，y1)的该投影点(如图2所示)；
(2)使用者在交互投影屏幕200上对该第一个定位投影点(x1，y1)进行点击，交互投影屏幕200将该点的坐标信息(x1，y1)传送给计算机100；
(3)重复子步骤(1)、(2)，直至第n个定位投影点(xn’，yn’)对应的交互投影屏幕200上的投影点坐标信息(xn，yn)被传送给计算机100(如图3所示)；
(4)根据坐标值(x1’，y1’)、(x1，y1)、...(xn，yn)、(xn’，yn’)计算函数p(x’，y’)＝F(P(x，y))的各项参数；
(5)根据函数p(x’，y’)＝F(P(x，y))，将交互投影屏幕200上任意操作点P(x，y)换算为计算机屏幕坐标点p(x’，y’)，实现对交互投影屏幕上的操作点进行定位。
上述步骤(1)到(3)也可采用如下步骤进行：计算机100在屏幕101上不同位置显示n个屏幕坐标分别为(x1’，y1’)、(x2’，y2’)....(xn’，yn’)的定位点，在交互投影屏幕200上对应显示投影屏幕坐标分别对应为(x1，y1)、(x2，y2)...(xn，yn)的n个投影点；分别点击该n个投影点，将其投影屏幕坐标(x1，y1)、(x2，y2)...(xn，yn)传送给计算机100。
座标变换算法函数p(x’，y’)＝F(P(x，y))可以是一个一次或多次函数，如：
(1)F(x，y)＝ax+by+c
(2)F(x，y)＝ax2+by2+cxy+dx+ey+f
(3)F(x，y)＝ax3+by3+cx2+dx2+exy+fx+gy+h
以上述(2)式举例说明函数的确定方法：
将计算机屏幕上n个定位坐标(x1’，y1’)、(x2’，y2’)....(xn’，yn’)，以及在交互投影屏幕上对应的坐标(x1，y1)、(x2，y2)...(xn，yn)分别代入上述(2)式，可得：
xn’＝axxn 2+bxyn 2+cxxnyn+dxxn+exyn+fx
yn’＝ayxn 2+byyn 2+cyxnyn+dyxn+eyyn+fy
定位点个数n等于函数参数的个数，在本例中，需要6个定位点，因此，可以得到6组等式，从而可以计算出两组函数参数：(ax、bx、cx、dx、ex、fx)、(ay、by、cy、dy、ey、fy)，那么，计算机屏幕上任意一个点(x’，y’)与交互投影屏幕上对应投影点(x，y)的对应关系如下：
x’＝axx2+bxy2+cxxy+dxx+exy+fx
y’＝ayx2+byy2+cyxy+dyx+eyy+fy
如图4所示，是本发明计算机交互演示系统的一个实施例，计算机100与投影机300通过VGA接口用连接线102进行连接，将计算机100的屏幕信息投影到交互投影屏幕200上，计算机100与交互投影屏幕200通过串行接口用连接线103进行连接。
计算机100与交互投影屏幕200还可以通过USB接口或无线射频模块进行连接。
使用者用电子笔3在交互投影屏幕200的输入部分2上进行书写或绘图时，电子笔3在交互投影屏幕200的输入部分2上的坐标值被传送到计算机100上。
交互投影屏幕200通过电源适配器104从市电供电座105获得电源，电源适配器104通过连接线106、107分别与市电供电座105、交互投影屏幕200连接。
交互投影屏幕200可以采用压感式、红外线式、超声波式和电磁感应式等多种交互式投影屏幕，可以是交互式白板或交互式黑板。
如图5所示是电磁感应交互式白板的一个实施例。该白板包括输入部分2、边框1、控制电路(图中未示出)和与计算机连接的接口(图中未示出)或无线射频模块(图中未示出)，边框1包围在输入部分2周边。
输入部分2包括书写层21和位于书写层下的感应层22，感应层22的输出端与控制电路连接。书写层21可采用低反光表面耐磨薄膜，感应层22包括沿X、Y轴方向压制成网格状纵横交错的凹槽的硬质板，和设置在凹槽中的分别沿X、Y轴方向布置并相互纵横交错的感应线圈，感应线圈的交叉点相互绝缘。通常感应线圈分别由沿X、Y轴方向相互绝缘并纵横交错的导线(如漆包线)绕制而成。硬质板可以采用一次压制成型的硬质塑胶板，也可采用金属板压制组合而成。
在书写层21和感应层22之间，还可以设置支持层23，使书写层21更加平整，便于书写。
控制电路可以设置在边框1中，也可与白板本体分离设置。接口可采用串行接口或USB接口。
当感应层22尺寸较大不便于压制时，可采用两个以上的感应层串联成满足需要的大尺寸感应层，串联的感应层位于同一平面内。
控制电路包括多路开关、信号放大电路、滤波电路、单片机及单片机控制电路等电路。
作为使用白板的一个重要部分，还包括电子笔3。电子笔3包括若干个电路开关和设置在其电路上的电磁波振荡器，当电路开关导通时，该电磁波振荡器产生的电磁波的频率发生变化，当该电子笔对所述白板某一位置发出电磁波时，电子笔所产生的电磁波在相应位置的线圈中产生感应电压，该电压经过放大整形后，被控制电路检测到，单片机将相应的位置信息以及电子笔的状态信息通过串行接口或USB接口或无线射频模块传送到所连接的计算机上。
在白板下方边框1下侧，设置托盘4，方便放置电子笔3。还可以在边框1上设置凹槽放置电子笔3。
白板下方还可设置支架5，方便白板使用和移动。
如图6所示，计算机100通过投影机300将计算机屏幕信息投影到交互投影屏幕200上。交互投影屏幕200通过坐标定位，与计算机100的屏幕信息对应。因此，当使用者在交互投影屏幕200上对计算机100的屏幕信息进行操作时，该操作将通过交互投影屏幕200与计算机100的连接接口或无线射频模块传输到计算机100上，如同在计算机100上操作一样，从而实现交互投影屏幕200与计算机100的信息交互，如在交互投影屏幕200上进行收发邮件、保存文件、打开新文件、打印文件、编辑、修改文件等。
作为本发明的扩展，按照本发明构成的多个计算机交互演示系统作为子系统，可通过网络连接在一起形成一个大的计算机交互演示系统，任何一个子系统的用户都能同时远程看到其他子系统的演示内容，从而构成一个远程交互演示系统。

Claims (9)

1、一种计算机投影辅助定位方法，在计算机将其屏幕信息通过投影机投影到与计算机信号连接的交互投影屏幕上的环境下，对在交互投影屏幕上的操作点进行定位，其特征在于，包括如下步骤：
(1)计算机在屏幕上不同位置显示n个屏幕坐标分别为(x1’，y1’)、(x2’，y2’)....(xn’，yn’)的定位点，在交互投影屏幕上对应显示投影屏幕坐标分别对应为(x1，y1)、(x2，y2)...(xn，yn)的n个投影点；分别点击该n个投影点，将其投影屏幕坐标(x1，y1)、(x2，y2)...(xn，yn)传送给计算机；
(2)根据坐标值(x1’，y1’)、(x1，y1)、...(xn，yn)、(xn’，yn’)计算函数p(x’，y’)＝F(P(x，y))的各项参数；
(3)根据函数p(x’，y’)＝F(P(x，y))，将交互投影屏幕上任意操作点P(x，y)换算为计算机屏幕坐标点p(x’，y’)，实现对交互投影屏幕上的操作点进行定位。
2、根据权利要求1所述的计算机投影辅助定位方法，其特征在于，步骤(1)按照如下子步骤进行：
a1.计算机在屏幕上某一位置显示第一个屏幕坐标为(x1’，y1’)的定位点，在交互投影屏幕上对应显示投影屏幕坐标为(x1，y1)的该投影点；
a2.使用者在交互投影屏幕上对该第一个定位投影点(x1，y1)进行点击，交互投影屏幕将该点的坐标信息(x1，y1)传送给计算机；
a3.重复子步骤a、b，直至第n个定位投影点(xn’，yn’)对应的交互投影屏幕上的投影点坐标信息(xn，yn)被传送给计算机。
3、根据权利要求1或2所述的计算机投影辅助定位方法，其特征在于，所述函数p(x’，y’)＝F(P(x，y))为一次函数或多次函数，所述步骤(2)按照如下子步骤进行：
b1.根据函数p(x’，y’)＝F(P(x，y))的函数参数个数确定计算机屏幕定位点数n；
b2.将计算机屏幕上n个定位坐标(x1’，y1’)、(x2’，y2’)....(xn’，yn’)以及在交互投影屏幕上对应的坐标(x1，y1)、(x2，y2)...(xn，yn)分别代入函数式p(x’，y’)＝F(P(x，y))，求出分别对应x坐标、y坐标的两组函数参数，确定函数式p(x’，y’)＝F(P(x，y))。
4、根据权利要求3所述的计算机投影辅助定位方法，其特征在于，所述函数p(x’，y’)＝F(P(x，y))为二次函数F(x，y)＝ax2+by2+cxy+dx+ey+f。
5、一种计算机交互演示系统，包括计算机、投影机和交互投影屏幕，所述投影机与计算机信号连接，所述交互投影屏幕与计算机信号连接，在该计算机上运行相应的驱动程序和应用程序，该计算机能够在多任务操作环境下同时执行一个或多个应用程序，其特征在于：所述计算机屏幕上计算机屏幕坐标为(x1’，y1’)、(x2’，y2’)、...、(xn’，yn’)的n个定位点对应于交互投影屏幕上投影屏幕坐标为(x1，y1)、(x2，y2)、...(xn，yn)的n个投影点，分别点击n个投影点将投影点的坐标信息(x1，y1)、(x2，y2)、...(xn，yn)传送给所述计算机，根据坐标值(x1’，y1’)、(x1，y1)、...(xn，yn)、(xn’，yn’)计算函数p(x’，y’)＝F(P(x，y))的各项参数，然后根据函数p(x’，y’)＝F(P(x，y))将交互投影屏幕上任意操作点P(x，y)换算为计算机屏幕坐标点p(x’，y’)。
6、根据权利要求5所述的计算机交互演示系统，其特征在于：所述交互投影屏幕为电磁感应交互演示白板，该白板包括输入部分、包围在输入部分周边的边框、控制电路和与计算机连接的接口或无线射频模块，所述输入部分包括书写层和位于书写层下的感应层，该感应层的输出接所述控制电路；该感应层包括分别沿X、Y轴方向布置并相互纵横交错的感应线圈，感应线圈的交叉点相互绝缘，其特征在于：该感应层还包括沿X、Y轴方向压制成网格状纵横交错的凹槽的硬质板，所述感应线圈埋设在所述硬质板的凹槽中。
7、根据权利要求6所述的计算机交互演示系统，其特征在于：还包括电子笔，该电子笔包括若干个电路开关和设置在其电路上的电磁波振荡器，当电路开关导通时，该电磁波振荡器产生的电磁波的频率发生变化；当该电子笔对所述白板某一位置发出电磁波时，该白板可感应该电磁波进行坐标定位，并可将该定位坐标传输给计算机。
8、根据权利要求5或6或7所述的计算机交互演示系统，其特征在于：所述投影机与计算机通过VGA接口连接，所述交互投影屏幕与计算机通过串行接口、USB接口或无线射频模块连接。
9、一种计算机交互演示系统，由如权利要求5所述的多个计算机交互演示系统作为子系统通过网络连接组成，其特征在于：任何一个子系统用户都能同时远程看到其他子系统用户的演示内容。
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