一种基于投影-摄像系统的投影触摸板关键技术研究

发布时间：2021-03-04 11:43

　　随着智能设备的便携化和微型化,很多传统的人机交互设备,比如显示器,键盘,鼠标等,已经不适合在智能设备上使用。为了解决人机交互方法便携性和便利性问题,很多新的人机交互方式被应用到智能设备上,其中基于投影仪和摄像头的交互方式给未来的交互方式带来了更灵活和广阔的应用空间。本课题旨在建立基于单投影-单摄像系统的投影触摸板人机交互系统,在适应越来越小的便携式智能设备的应用场景的同时,满足用户对于方便的人机交互方式的需求。在投影触摸板人机交互系统中,希望触摸板的精度能在2mm以下达到98%以上的触碰准确度,并且在手指触碰后移动中对应的光标移动误差达到1像素点,整体系统功能跟真实触摸板相同。投影触摸板人机交互系统基本原理是基于双目系统的三维测量和结构光来获取物体表面三维信息,同时利用手指模型来判断手指触碰和手指触碰后的轨迹移动。其实现的主要难点有以下几点:1)高精度的标定以获得准确的投影仪-摄像头模型参数,其影响三维信息获取的精度;2)如何高精度的获取被遮挡的手指下表面的信息,从而实现高精度的触碰判断;3)手指和光标对应关系和手指高精度的轨迹追踪;4)算法实现的实时性和硬件实现如何实现,以满足移动设... 

【文章来源】：清华大学北京市 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：54 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

OMNITOUCH人机交互系统[1]

SurfacePhone系统[8]

第1章引言5图1-4.TouchSensitive人机交互系统[10]EnhancedDesk[11]用红外分割手指之后再寻找指尖来实现交互，如图1-5。图1-5.EnhancedDesk[11]相比于之前提到的两种方法，基于视觉的投影式人机交互方法所需要的传感器等硬件设备没有那么多，而且精度也能达到视觉信号所能提供的分辨率的大小，但是缺少了更多的传感器，所获得信息没有那么多，就需要很多辅助算法来帮助我们对图像进行一些处理之后获得人所要表达的信息。幸运的是，依靠三维重建技术和模式识别技术可以实现人机交互，比如依靠结构光的辅助可以让双目系统的测量精度提高并且减小整体三维测量的计算量，还可以通过模式识别技术对手的行为进行判断。但是由于整体系统依靠算法来实时实现，所以算法实现的精度和效率会成为整个系统中最大的瓶颈，尤其是这两者的此消彼长，如何选择又能实时实现又能保证精度的算法成为重中之重。

【参考文献】：
期刊论文
[1]一种基于条纹和阴影识别手指触碰的算法[J]. 郑毅,宋玮,谢翔.  微电子学与计算机. 2015(02)
[2]一种投影仪-摄像机系统的简易高精度标定方法[J]. 宋玮,郑毅,谢翔,李国林.  微电子学与计算机. 2015(02)
[3]基于Gray码和线移条纹的结构光3D测量技术[J]. 于晓洋,吴海滨.  仪器仪表学报. 2008(04)



本文编号：3063157