CN201181561Y - 交互式玻璃影像系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种影像处理系统，是交互式玻璃影像系统，它包括显示屏、红外光源、影像采集装置、影像处理装置、影像分析装置、信息转换装置、影像生成装置和影像输出装置，影像采集装置和影像输出装置设在显示屏的后方，红外光源设在显示屏的周边，影像处理装置与影像采集装置相连，影像分析装置与影像处理装置相连，信息转换装置与影像分析装置相连，影像生成装置与信息转换装置相连，影像生成装置与影像输出装置相连。本实用新型通过对视频信号进行实时分析处理后实现在玻璃上进行影像交互操作的系统，实现了在玻璃等具有一定透明度的材质上进行单点或多点的互动成像、控制的功能。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种影像处理系统，具体的说是交互式玻璃影像系统。
背景技术
传统的橱窗只能展示一些静态的物品，不易实现大屏幕的动态画面，更无法实现交互式的橱窗操作。这些局限使得橱窗的表现力和吸引力不够丰富，如果能实现在玻璃橱窗上播放各种影像画面，甚至能够让观看者直接与橱窗进行触摸、交互，实现橱窗上交互式点击、查询的功能，将会带来更加生动、吸引人的效果，也会加强品牌的传播与刺激消费。
除了橱窗，目前广泛使用的室内触摸屏或电子白板也因为屏幕成本较高，难以做大，而且通常只能局限于一个人使用，不易实现多人同时操作。一种经济、易于安装维护的大屏幕触摸方案会受到市场的广泛欢迎。
发明内容
本实用新型的目的在于克服上述技术问题而提供了一种基于实时互动影像技术，能够与单点或多点实时互动的交互式玻璃影像系统。
本实用新型的目的可以通过以下技术方案来实现：
交互式玻璃影像系统，它包括显示屏、红外光源、影像采集装置、影像处理装置、影像分析装置、信息转换装置、影像生成装置和影像输出装置，影像采集装置和影像输出装置设在显示屏的后方，红外光源设在显示屏的周边，影像处理装置与影像采集装置相连，影像分析装置与影像处理装置相连，信息转换装置与影像分析装置相连，影像生成装置与信息转换装置相连，影像生成装置与影像输出装置相连。
本实用新型的目的还可以通过以下技术措施来进一步实现：
前述的交互式玻璃影像系统，其中所述显示屏是背面贴有背投膜的玻璃屏或背投屏幕。
前述的交互式玻璃影像系统，其中所述影影像采集装置是红外CCD摄像机或红外CMOS摄像头。
前述的交互式玻璃影像系统，其中所述影像输出装置是背投投影机。
前述的交互式玻璃影像系统，其中所述红外光源内置在显示屏上。
前述的交互式玻璃影像系统，其中所述红外光源设在显示屏的后方，与影像采集装置和影像输出装置位于同侧。
前述的交互式玻璃影像系统，其中所述红外光源设在显示屏的前方。
前述的交互式玻璃影像系统，其中所述影像处理装置包括图像灰度转化模块、图像变形矫正模块和滤波处理模块，图像变形矫正模块与图像灰度转化模块相连，滤波处理模块与图像变形矫正模块相连。
前述的交互式玻璃影像系统，其中所述影像分析装置包括阈值处理模块、降噪处理模块、椭圆拟合模块和触摸点获得模块，降噪处理模块和阈值处理模块相连，椭圆拟合模块和降噪处理模块相连，触摸点获得模块和椭圆拟合模块相连。
前述的交互式玻璃影像系统，其中所述影像分析装置包括反色阈值处理模块、降噪处理模块、第一个白点查找模块和触摸点获得模块，所述降噪处理模块和反色阈值处理模块相连，第一个白点查找模块和降噪处理模块相连，触摸点获得模块和第一个白点查找模块相连。
本实用新型的优点是：本实用新型是一种通过对视频信号进行实时分析处理后实现在玻璃上进行影像交互操作的系统，结合背投投影作为显示终端，在玻璃等透明或半透明材质上显示出丰富多彩的画面，并且使这些画面可以与人或物体进行实时交互。本实用新型的互动玻璃影像系统实现了在玻璃等具有一定透明度的材质上进行单点或多点的互动成像、控制的功能，能够带来多种引人入胜的视觉与感官效果，可以用于橱窗、装饰、娱乐、游戏、教学、展示、交互查询等多个用途。
附图说明
图1是本实用新型实施例一的结构示意图。
图2是图1的局部放大图。
图3是本实用新型实施例二的结构示意图。
图4是本实用新型实施例三的结构示意图。
图5是本实用新型的工作流程图。
具体实施方式
实施例一
本实施例的结构如图1所示，图2为其局部放大图，本实施例是一种红外光源内置式的互动玻璃影像系统，红外光源与玻璃屏7是集成为一体的，玻璃屏7所采用的材料为边缘嵌有LED红外灯泡4的普通玻璃，图2为其放大图，显示了玻璃边缘所嵌的LED红外灯泡4。玻璃屏7后面紧附背投膜5。影像采集装置1如红外摄像机位于玻璃屏7的后方，其影像采集范围为整个玻璃。影像输出装置3如背投投影机位于玻璃屏7的后方，影像采集装置、影像处理装置、影像分析装置、信息转换装置、影像生成装置均集成在计算机内。影像输出装置3投射的画面在背投膜5上成像。同时，影像采集装置1为红外摄像机，使用者使用手指或物体轻触玻璃屏7，即可实现互动。
实施例二
本实施例的结构如图3所示，本实施例是一种红外光源前置式的互动玻璃影像系统，红外光源2位于玻璃屏7的前方，玻璃屏7后面紧附背投膜5和漫射材料6，如背投膜5具备光线漫射功能，则可以省略漫射材料6。影像输出装置3如背投投影机位于玻璃屏7的后方，影像采集装置、影像处理装置、影像分析装置、信息转换装置、影像生成装置均集成在计算机内。红外光源2位于玻璃屏7的前方，将玻璃屏7的材质照亮，使得手指接触玻璃屏7时，位于玻璃屏后方的影像采集装置1如红外摄像机可以捕捉到手指触碰玻璃屏7所造成的暗点，以实现手指定位，达到影像交互的目的。
实施例三
本实施例的结构如图4所示，本实施例是一种红外光源后置式的互动玻璃影像系统，红外光源2位于玻璃屏7的后方，玻璃屏7后面紧附背投膜5和漫射材料6，如背投膜5具备光线漫射功能，则可以省略漫射材料6。影像输出装置3如背投投影机位于玻璃屏7的后方，影像采集装置、影像处理装置、影像分析装置、信息转换装置、影像生成装置均集成在计算机内。影像采集装置1如红外摄像机位于玻璃屏7的后方，红外摄像机识别手指在玻璃屏7上的触摸和运动所产生的亮点，以实现对手指的定位，达到影像交互的目的。
本实用新型的工作原理是，在本实用新型中，影像采集装置如一个红外摄像机进行实时视频采集并将采集的影像信息输入计算机中。影像处理装置对采集到的影像内的每一帧进行初步处理，再由影像分析装置分析得到使用者触摸的位置，经过坐标系转换得到屏幕坐标，然后可以生成互动图像或模拟鼠标事件。这些处理结果均通过影像输出装置在玻璃屏幕上显示出来。
如图5所示，本实用新型包含影像采集装置、影像处理装置、影像分析装置、信息转换装置、影像生成装置。
影像采集装置可通过一个或多个影像采集设备采集使用者的动态或静态图像并传入计算机。
影像处理装置可通过3个模块对影像做初步的处理，以供分析。1、转为灰度图像模块201，这里把原始图像转为单通道灰度图，以加快后面的图像处理效率。2、图像变形矫正模块202，这里通过预设置的定位点对图像进行错位及拉伸变形矫正，以便分析图像时准确计算触摸坐标。3、滤波处理模块203，这个模块主要使用模糊算法进行滤波，可以去除图像中的噪点，降低干扰。
影像分析装置有两个，内置型与后置型使用同一个影像分析装置，前置型使用另一个影像分析装置。
在内置型与后置型结构中，当使用者触摸玻璃屏时，手指或其它触摸物体会对红外光产生反射，以致触摸点比其它点更亮。此结构中，影像分析模块对初步处理过的图像做进一步处理并分析得到使用者触摸的坐标。首先阈值处理模块301使用适当的阈值对图像做阈值处理，得到二值黑白图，再降噪处理模块302使用腐蚀算法对图像降噪，此时得到的图像上使用者触摸的点为白色，其它为黑色。椭圆拟合模块303使用椭圆拟合算法得到一个或多个触摸点的坐标及大小，丢弃过大及过小的点，这样触摸点获得模块304就得到了使用者触摸的摄像机坐标。
在前置型结构中，当使用者触摸玻璃屏时，手指或其它触摸物体会对阻断红外光线通过玻璃屏，以致触摸点比其它点更暗。此结构中，影像分析装置对初步处理过的图像做进一步处理并分析得到使用者触摸的坐标。首先反色阈值处理模块311使用适当的阈值对图像做反色阈值处理，得到二值黑白图，在此图中黑白色已经交换，降噪处理模块312再使用腐蚀算法对图像降噪，此时得到的图像上使用者触摸的点为白色，其它为黑色。在这种结构中，使用者用手触摸屏幕时，手掌同样可能阻断红外光线通过玻璃屏，这样就对判断触摸点形成了干扰。根据使用习惯，使用者在用手指触摸屏幕时，手指应该在手掌的上方，所以我们可以取最上方的触摸点作为触摸坐标，利用第一白点查找模块313查找第一个白点，得到它的坐标，这样触摸点获得模块314就得到了使用者触摸的摄像机坐标。
信息转换装置400主要是把摄像机坐标转换为屏幕坐标，这里使用多点定位算法保证转换精度。
影像生成装置500可以根据信息转换模块提供的坐标信息驱动鼠标，产生鼠标事件，或者直接生成互动影像。最后通过影像输出装置600把影像播放在贴有背投膜的玻璃或背投屏幕上。
本实用新型还可以有其它实施方式，凡采用同等替换或等效变换形成的技术方案，均落在本实用新型要求保护的范围之内。
Claims (10)
1.交互式玻璃影像系统，其特征是：它包括显示屏、红外光源、影像采集装置、影像处理装置、影像分析装置、信息转换装置、影像生成装置和影像输出装置，所述影像采集装置和影像输出装置设在显示屏的后方，所述红外光源设在显示屏的周边，所述影像处理装置与影像采集装置相连，所述影像分析装置与影像处理装置相连，所述信息转换装置与影像分析装置相连，所述影像生成装置与信息转换装置相连，所述影像生成装置与影像输出装置相连。
2.如权利要求1所述的交互式玻璃影像系统，其特征在于：所述显示屏是背面贴有背投膜的玻璃屏或背投屏幕。
3.如权利要求1所述的交互式玻璃影像系统，其特征在于：所述影影像采集装置是红外CCD摄像机或红外CMOS摄像头。
4.如权利要求1所述的交互式玻璃影像系统，其特征在于：所述影像输出装置是背投投影机。
5.如权利要求1所述的交互式玻璃影像系统，其特征在于：所述红外光源内置在显示屏上。
6.如权利要求1所述的交互式玻璃影像系统，其特征在于：所述红外光源设在显示屏的后方，与影像采集装置和影像输出装置位于同侧。
7.如权利要求1所述的交互式玻璃影像系统，其特征在于：所述红外光源设在显示屏的前方。
8.如权利要求1所述的交互式玻璃影像系统，其特征在于：所述影像处理装置包括图像灰度转化模块、图像变形矫正模块和滤波处理模块，所述图像变形矫正模块与图像灰度转化模块相连，所述滤波处理模块与图像变形矫正模块相连。
9.如权利要求5或6所述的交互式玻璃影像系统，其特征在于：所述影像分析装置包括阈值处理模块、降噪处理模块、椭圆拟合模块和触摸点获得模块，所述降噪处理模块和阈值处理模块相连，所述椭圆拟合模块和降噪处理模块相连，所述触摸点获得模块和椭圆拟合模块相连。
10、如权利要求7述的交互式玻璃影像系统，其特征在于：所述影像分析装置包括反色阈值处理模块、降噪处理模块、第一个白点查找模块和触摸点获得模块，所述降噪处理模块和反色阈值处理模块相连，所述第一个白点查找模块和降噪处理模块相连，所述触摸点获得模块和第一个白点查找模块相连。
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