专利名称：一种超大幅面显示触点融合交互系统的制作方法
技术领域：
一种超大幅面显示触点融合交互系统技术领域[0001]本实用新型主要涉及超大屏幕显示触点融合交互技术。
背景技术：
[0002]随着战场监视、侦察技术的发展，军事指挥应用中能够获取大量情报信息，形成全局的战场态势。为了有效组织和使用这些数据，一般需要采用大幅面、高分辨率的显示系统来实现对各种战场数据的综合显示，提高了指挥员对战争全过程的感知能力。超大幅面显示系统主要是指显示面积大于200英寸，分辨率大于2056 X 2056dpi的显示设备，这类设备由于尺寸大、分辨率高，一般采取多个小尺寸显示单元拼接而成。目前这类设备普遍不支持在屏幕表面上对显示内容进行直接交互，而采用专业人员辅助操作的方式。超大幅面显示系统融合交互方法是针对这类设备提出的一种交互设备设计方法。[0003]美国空军研究实验室开发的交互式数据墙系统(I. Peter A. Jedrysik, Jason Moore,et al. Interactive Displays for Command and Control. In Proceedings of IEEE Aerospace Conference, 2000, Vol. 2:341-351)是一种大尺寸、高分辨率的公共战术图像显示系统。支持用户直接在显示器表面上利用激光笔进行交互，也支持用户在一定距离内(2米左右)利用激光笔进行指示交互。我国清华大学的史元春教授等(2. Xiaojun Bi, Yuanchun Shi, et al. uPen:Laser-based, Personalized, Multi-User Interaction on Large Display. In Proceedings of ACM Multimedia, 2005，pages: 1049-1050.)在激光笔基础上通过增加功能按键，实现了一种能够模拟鼠标交互功能的交互设备。但以上系统还存在两个方面的不足，具体表现为①用于激光交互点跟踪的摄像机数量一般安装在显示单元的中间位置，在边缘、顶角等位置上的交互精度较低；②受限于摄像机的图像采集分辨率，在大幅面、高分辨率显示系统应用中交互精度较低。发明内容[0004]发明目的为了克服现有技术中存在的不足，本实用新型提供一种超大幅面显示触点融合交互系统，从而使得在显示屏边缘顶角等位置仍具有较高的精度，且具有较高的交互精度。[0005]技术方案为实现上述目的，本实用新型采用以下技术方案一种超大幅面显示触点融合交互系统，包括连接有投影主机的投影仪、多块显示屏、连接有交互主机的摄像机和交互激光笔，其中所述多块显示屏拼接形成超大幅面显示屏，所述投影仪将图像投影到超大幅面显示屏上，而所述交互激光笔发出红外激光投射在超大幅面显示屏形成交互触点；所述每块显示屏背面均设有两台以上的摄像机，这些摄像机同时跟踪采集与其对应的单块显示屏上的包括激光点坐标的图像数据，并将该数据传输到与其连接的交互主机上； 所述交互主机对该数据进行处理从而获得的图像能反应出激光点运动状态，并将该图像数据反馈到投影主机上，并通过与投影主机连接的投影仪将画面投影在大幅面显示屏上。[0006]作为优选，所述显示屏为涂覆有反射膜的玻璃板。[0007]作为优选，所述单块显示屏背面设有两台摄像机，且该两台摄像机的位置与该块显示屏的左上部和右下部分别对应。[0008]作为优选，所述摄像机采用分辨率不低于640X480dpi的黑白摄像机，并支持以 30fps的速率采集256灰阶的视频图像。[0009]作为优选，所述交互激光笔能够产生532nm波长的红外激光。[0010]作为优选，所述交互主机设有触点融合模块、触点提取模块和交互控制模块，其中所述触点融合模块，将同一显示屏对应的两台摄像机采集的图像进行融合统一；所述触点提取模块，提取单块显示屏图像中交互触点的坐标数据，并将包括交互触点坐标数据在内的图像数据其转换成与显示屏适配的图像数据；所述交互控制模块，将上述单块显示屏图像坐标系下的图像数据转换到整块超大幅面显示屏的坐标系下。[0011]有益效果相对于现有技术，本实用新型具有以下优点超大幅面显示屏边缘及顶角等位置仍然具有较高的交互精度，且具有快速的处理响应速度；同时采用模块化设计， 提高大幅面、高分辨率显示系统的扩展性应用需求。
[0012]图I为本实用新型的结构示意图；[0013]图2为本实用新型所述摄像机安放位置示意图；[0014]图3为本实用新型用于计算融合参数的特征模板；[0015]图4为本实用新型图像采集与融合处理的时隙关系图；[0016]图5为本实用新型交互触点提取板块示例图；[0017]图6为本实用新型用于计算坐标转换参数的特征模板；[0018]图7为本实用新型交互坐标转换示例图。[0019]其中，显示屏I、摄像机2、交互主机具体实施方式
[0020]
以下结合附图对本实用新型作更进一步的说明。[0021]一种超大幅面显示触点融合交互系统，由硬件和软件两部分组成，其组成结构如图I所示，包括交互触点数据采集和交互触点数据处理两部分。其中硬件部分包括连接有投影主机的投影仪、多块显示屏、连接有交互主机的摄像机和交互激光笔，所述显示屏为涂覆有反射膜的玻璃平板，多块这样的显示屏拼接成超大幅面显示屏，投影仪将画面投影到该显示屏上。为了能够实现交互控制，在单块显示屏的背面各安装两台摄像机，且摄像机与交互主机连接控制，此时利用能发射532nm波长红外射线的交互激光笔在显示屏上投射高亮度的光点，此光点就是交互触点，此时在每块显示屏的背面设置两台摄像机，该两台摄像机放置的位置与其对应的显示屏左上部和右下部分别对应，且为距显示屏中心1/4的位置，这两台摄像机同时对投射到该显示屏上的交互触点进行跟踪和采集，并将采集的数据传输给交互主机处理后，反馈到与投影仪连接的投影主机上，由投影仪将处理的图像数据反馈到显示屏上，从而完成触点融合交互控制。在此过程中，主要是利用两台摄像机同时跟踪高强光亮的激光点即交互触点，通过交互主机将交互触点的进行融合处理后，反馈回投影主机，从而实现超大幅面显示初定融合交互控制。其中交互主机对摄像机的图像进行处4理包括以下几个部分[0022]第一部分摄像机图像的融合参数确认方法[0023]如图I所示，两台数字摄像机采集图像的覆盖区域都为单块显示屏，为了后续处理中融合两台数字摄像机采集到的图像。由于两台摄像机可能由于焦距、角度或者位移的偏差，使得采集的图像无法融合成统一的图像，因此在摄像机安装完成后需要先对两台摄像机图像的融合参数进行确认，其具体实施方法如下[0024]步骤一利用如图3所示的模板首先调整数字摄像机拍摄角度、聚焦参数等，实现两台数字摄像机采集的图像与模板间是正投影关系，并且保持如图3所示模板中水平线的图像水平线一致，并与垂直线正交；[0025]步骤二 计算两台摄像机的融合参数，由于步骤一已经实现了图像的正投影采集和正交化，因此可以假设两幅图像之间的融合参数仅包括缩放和位移相关的6个参数。[0026]
权利要求1.一种超大幅面显示触点融合交互系统，其特征在于包括连接有投影主机的投影仪、多块显示屏、连接有交互主机的摄像机和交互激光笔，其中 所述多块显示屏拼接形成超大幅面显示屏，所述投影仪将图像投影到超大幅面显示屏上，而所述交互激光笔发出红外激光投射在超大幅面显示屏形成交互触点； 所述每块显示屏背面均设有两台以上的摄像机，这些摄像机同时跟踪采集与其对应的单块显示屏上的包括激光点坐标的图像数据，并将该数据传输到与其连接的交互主机上； 所述交互主机对该数据进行处理从而获得的图像能反应出激光点运动状态，并将该图像数据反馈到投影主机上，并通过与投影主机连接的投影仪将画面投影在大幅面显示屏上。
2.根据权利要求I所述超大幅面显示触点融合交互系统，其特征在于所述显示屏为涂覆有反射膜的玻璃板。
3.根据权利要求I所述超大幅面显示触点融合交互系统，其特征在于所述单块显示屏背面设有两台摄像机，且该两台摄像机的位置与该块显示屏的左上部和右下部分别对应。
4.根据权利要求I所述超大幅面显示触点融合交互系统，其特征在于所述摄像机采用分辨率不低于640X480dpi的黑白摄像机，并支持以30fps的速率采集256灰阶的视频图像。
5.根据权利要求I所述超大幅面显示触点融合交互系统，其特征在于所述交互激光笔能够产生532nm波长的红外激光。
6.根据权利要求3所述超大幅面显示触点融合交互系统，其特征在于所述交互主机设有触点融合模块、触点提取模块和交互控制模块，其中 所述触点融合模块，将同一显示屏对应的两台摄像机采集的图像进行融合统一； 所述触点提取模块，提取单块显示屏图像中交互触点的坐标数据，并将包括交互触点坐标数据在内的图像数据其转换成与显示屏适配的图像数据； 所述交互控制模块，将上述单块显示屏图像坐标系下的图像数据转换到整块超大幅面显示屏的坐标系下。
专利摘要本实用新型公开了一种超大幅面显示触点融合交互系统，包括连接有投影主机的投影仪、多块显示屏、连接有交互主机的摄像机和交互激光笔，其中所述多块显示屏拼接形成超大幅面显示屏，所述投影仪将图像投影到超大幅面显示屏上，而所述交互激光笔发出红外激光投射在超大幅面显示屏形成交互触点；所述每块显示屏背面均设有两台以上的摄像机，这些摄像机同时跟踪采集与其对应的单块显示屏上的包括激光点坐标的图像数据，并将该数据传输到与其连接的交互主机上；所述交互主机对该数据进行处理从而获得的图像能反应出激光点运动状态，并将该图像数据反馈到投影主机上，并通过与投影主机连接的投影仪将画面投影在大幅面显示屏上。
文档编号G06F3/037GK202815784SQ20122032360
公开日2013年3月20日 申请日期2012年7月5日 优先权日2012年7月5日
发明者朱立新, 周光霞 申请人:中国电子科技集团公司第二十八研究所