一种基于屏幕、投影的非接触式交互装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及人机交互领域，具体地，涉及一种基于屏幕、投影的非接触式交互装置。
【背景技术】
[0002]目前的对于屏幕或投影画面的非接触交互方法，要么通过陀螺仪、加速度传感器、地磁传感器等进行解算，精度差、存在累计误差。要么通过图像识别的方式来进行手势判另IJ，进行复杂的图像处理算法，成本高，识别率低，还没有出现一种实时的没有累计误差、精度较高的基于屏幕、投影仪的非接式交互装置出现。
【发明内容】
[0003]针对现有交互装置的不足，本发明的目的是提供一种基于屏幕、投影的非接触式交互装置，该装置将光学、图像和交互式结合在一起，通过光线发射部分在屏幕或投影的区域呈现的光斑转换成图像画面，从中解算出光斑相对于屏幕或投影的区域的相对坐标，从而起到交互作用。
[0004]为实现以上目的，本发明提供一种基于屏幕、投影的非接触式交互装置，包括:光线发射部分、光线接收部分和解算部分，其中:
[0005]所述光线发射部分，发射至少两种波长的光线，通过聚焦汇聚成一个光斑到屏幕或投影的区域上；
[0006]所述光线接收部分，采集光线发射部分的发射光线在屏幕或投影上的特定波长的聚焦图像，并将采集到的聚焦图像发送给解算部分；
[0007]所述解算部分，通过对光线接收部分采集的聚焦图像，解算当前聚焦点相对于屏幕或投影的相对坐标，并将相对坐标参数传递给其他具有运算功能的处理设备。光斑的相对坐标作为系统纵横坐标定位的指示，类似鼠标移动的效果，作为计算机的输入设备，提高人机交互效果。
[0008]优选地，所述的聚焦图像，指的是对屏幕或投影区域上显示图像进行聚焦的图像；
[0009]优选地，所述的光线发射部分，包括可见光谱光源、不可见光谱光源、多光谱汇集、光学聚焦、辅助按键，其中:
[0010]所述可见光谱光源，包括至少一种波长的光源，且该光源的波长范围为可见光谱，以方便操作者在操作前对光斑坐标进行校准，同时方便操作者在使用过程中观看聚焦在屏幕或投影区域的光斑的位置；
[0011]所述不可见光谱光源，包括至少一种波长的光源，且该光源的波长为紫外光谱或红外光谱，用于光线接收部分进行图像采集，方便图像识别过程中过滤到屏幕或投影区域的可见光谱的图像，消除本底干扰；
[0012]所述多光谱汇集，将不同波长的光源发出的光线汇集在一起，形成一个至少包含两种光谱的光线输出给光源聚焦；
[0013]所述光学聚焦，接收多光谱汇集输出的光线，通过自身的各种光学透镜进行聚焦，在一定物距下的形成光斑到屏幕或投影的区域上；
[0014]所述辅助按键，设置在光线发射部分上，其为用于提高娱乐交互性的操作功能按键，以配合屏幕或投影的画面进行交互式操作。
[0015]优选地，所述的光线接收部分，包括滤光镜、成像镜头、成像模块，其中:
[0016]所述滤光镜，为一种光学的带通滤光片，其只允许特定波长及其周边一定波长范围内的光线进入；
[0017]所述成像镜头，对屏幕或投影的区域进行成像聚焦，将聚焦的光学图像传递给成像模块；
[0018]所述成像模块，位于成像镜头的像距位置，将聚焦的光学图像转换成数字图像，并将数字图像的数据传递给解算部分。
[0019]更优选的，所述的滤光镜，其中心波长为光线发射部分所发射的不可见光谱的波长。
[0020]更优选的，所述的成像模块，其光谱灵敏度可以覆盖光线发射部分所发射的不可见光谱的波长。
[0021]优选地，所述的解算部分，包括图像接口、处理器、数据输出模块，其中:
[0022]所述图像接口，接收光线接收部分传递的数字图像，并将数字图像转换成处理器能够解算的数据格式；
[0023]所述处理器，将经过格式转换的数字图像进行图像处理，在图像中识别出光线发射部分在显示屏或投影画面区域发射的光斑，消除因仿射变换和镜头因素带来的画面畸变，解算出光斑相对于显示屏或投影画面区域的位置坐标，并将位置坐标传输给数据输出丰吴块；
[0024]所述数据输出模块，接收处理器发送的光斑相对于显示屏或投影画面区域的位置坐标，进行数据格式转换后对外输出，用于人机交互。
[0025]更优选的，所述的图像处理，包含并不限于二值转换、Radon变换的数字图像算法。
[0026]优选的，所述的光线接收部分嵌入到解算部分中，或者置于解算部分外部，光线接收部分通过数据线与解算部分进行数据交互。
[0027]与现有技术相比，本发明的有益效果:
[0028]本发明结构简单，操作便捷，能够第一时间捕获并解算使用者操作光线发射部分在屏幕或投影的区域上呈现的光斑对于屏幕或投影的区域上的相对坐标，配合发射部分上的辅助按键，起到类似于鼠标的功效，增加操作者和图像画面之间的交互性和娱乐性，具有广泛推广意义。
【附图说明】
[0029]通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显:
[0030]图1为本发明一优选实施例的装置结构示意图；
[0031]图2为本发明一优选实施例的光线发射部分的不意图；
[0032]图中:1-光线发射部分，2-光线接收部分，3-解算部分，4-可见光谱光源，5-不可见光谱光源，6-多光谱汇集，7-光学聚焦，8-辅助按键，9-滤光镜，10-成像镜头，11-成像模块，12-图像接口，13-处理器，14-数据输出。
【具体实施方式】
[0033]下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进。这些都属于本发明的保护范围。
[0034]如图1所示，一种基于屏幕、投影的非接触式交互装置，包括:光线发射部分1、光线接收部分2和解算部分3，其中:
[0035]所述光线发射部分I，发射至少两种波长的光线通过聚焦汇聚成一个光斑到屏幕或投影的区域上；
[0036]所述光线接收部分2，采集光线发射部分的发射光线在屏幕或投影上的特定波长的聚焦图像，并将采集到的聚焦图像发送给解算部分；
[0037]所述解算部分3，通过对光线接收部分采集的聚焦图像，解算当前聚焦点相对于屏幕或投影的相对坐标，并将相对坐标参数传递给其他具有运算功能的处理设备。光斑的相对坐标作为系统纵横坐标定位的指示，类似鼠标移动的效果，作为计算机的输入设备，提高人机交互效果。
[0038]作为一个优选实施方式，光线发射部分I包括可见光谱光源4、不可见光谱光源5、多光谱汇集6、光学聚焦7和辅助按键8(如图2所示)。图2中光源包含两种波长的发光二极管LED，可见光谱光源4和不可见光谱光源5，其中的可见光谱光源4，波长范围为可见光谱，以方便操作者在操作前对光斑坐标进行校准，也方便操作者在使用过程中观看聚焦在屏幕或投影区域的光斑的位置；不可见光谱光源5，波长为紫外光谱或红外光谱，用于光线接收部分2进行图像采集，因为屏幕上或投影区域的画面对图像识别光谱位置有很大的干扰，所以采用不可见光谱，以方便图像识别过程中过滤到屏幕或投影区域的可见光谱的图像，消除本底干扰。
[0039]图2中的多光谱汇集6采用的是一块分光片，允许一定波长范围内的光线透射，允许一定波长范围内的光