专利名称：一种定位方法及电子设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及电子技术领域，尤其涉及一种定位方法及电子设备。
背景技术：
当前，电子技术领域的发展使得越来越多的电子设备能够与用户实现交互，因此，现有技术中就出现了投影交互设备，也就是说用户能够通过投影交互设备实现用户直接控制与投影设备连接的电子设备，从而可以方便用户在电子设备上的控制。现有技术中的投影交互设备都是通过用户使用激光笔在投影区域中进行操作，然后该投影交互设备通过确定激光笔在投影区域中的激光点来确定用户所对应的操作，因此，对于投影交互设备来讲，在投影区域中的确定激光点的准确性就直接决定了该投影交互设备的交互效果。第一、在现有技术中投影交互设备都是通过摄像头采集投影区域图像，然后在投影区域图像中解析出激光点的位置，但是在现有技术中摄像头包括长焦镜头以及短焦镜头，当该摄像头为短焦镜头时，就需要对摄像头采集到的图像进行畸变调整，在畸变调整之前该投影交互设备需要对该图像进行标定确定，然后进行畸变参数的计算，即采用Opencv标定方法获取畸变参数KpKyKpPpP2，该畸变参数的方法需要基于Matlab平台，另外在畸变参数计算的过程中需要对图像进行手动的标定，并且需要用户手动的点击图像角点边界进行图像标定，这样就是使得操作过程复杂，另外基于Matlab平台以及Opencv标定方法计算畸变参数较多时，会导致图像标定不稳定的问题。第二、由于在现有技术中投影交互设备是通过基于Matlab平台以及Opencv标定方法计算畸变参数，因此会导致图像标定不稳定，进而在该不稳定的标定图像中确定图像坐标与投影坐标之间的映射关系，就导致图像坐标与投影坐标之间映射关系的不准确的技术问题。第三、在现有技术中进行激光点的检测时，都是通过如下特征进行判断:亮度、形状、面积、长宽以及运动轨迹，因此现有的方法不适合于摄像头有仰角的情况，在有仰角的情况下，容易发射激光点检测错误，以及导致对激光点检测的误差较大的技术问题。第四、在现有技术中在进行图像标定时，都需要进行连通域计算，现有技术中的连通域计算是要求对所有的连通域进行准确按顺序标号计算，这样就导致对图像循环操作太多，从而使得投影交互设备对图像的处理速度以及处理效率较低的技术问题。第五、在现有技术中的在进行图像标定的过程中，都需要对图像中的投影区域图像进行边缘检测，也就是说该投影交互设备需要在摄像头采集到的图像中确定出投影区域对应的图像，因此在现有技术中是采用Canny算子边缘检测方法，但是Canny算子方法受到选取阈值的约束，从而导致在实际应用中会出现边缘无法检测的问题。
发明内容
本发明提供了一种定位方法及电子设备，用以解决现有技术中投影交互设备的是通过基于Matlab平台以及Opencv标定方法计算畸变参数，因此会导致图像标定不稳定，进而在该不稳定的标定图像中的确定图像坐标与映射坐标之间的映射关系，就导致图像坐标与映射关系之间映射关系的不准确的技术问题，其具体的技术方案如下:一种定位方法，应用于一电子设备，所述电子设备包含一投影装置以及一图像采集装置，所述图像采集装置为装有短焦镜头的图像采集装置，所述投影装置能够投影一投影图像在投影区域中，所述图像采集装置能够采集包括所述投影图像的第一图像，当在所述投影区域中存在第一光斑点时，所述方法包括:根据第一畸变校正规则对所述第一图像进行第一次畸变校正，获得第一次畸变校正后的第二图像；根据第二畸变调整规则对所述第二图像进行第二次畸变校正，获得第二次畸变校正后的第三图像；获取所述第三图像中的M个图像标定坐标以及所述投影区域中的N个投影标定坐标；根据所述M个图像标定坐标以及所述N个投影标定坐标确定图像坐标与投影坐标之间的映射关系，M和N皆为大于等于I的正整数；解析所述第三图像，获得所述第一光斑点在所述第三图像中第一光斑点图像坐标；通过所述图像坐标与所述投影坐标之间的映射关系，获取所述第一光斑点对应在所述投影区域中第一光斑点投影坐标。一种电子设备，所述电子设备投影装置以及图像采集装置，所述投影装置能够投影一投影图像在投影区域中，所述图像采集装置能够采集包括所述投影图像的第一图像，所述电子设备还包括:第一校正单元，用于根据第一畸变校正规则对所述第一图像进行第一次畸变校正，获得第一次畸变校正后的第二图像；第二校正单元，用于根据第二畸变调整规则对所述第二图像进行第二次畸变校正，获得第二次畸变校正后的第三图像；获取单元，用户获取所述第三图像中的M个图像标定坐标以及投影区域中的N个投影标定坐标；确定单元，用于根据所述M个图像标定坐标以及所述N个投影标定坐标确定图像坐标与投影坐标之间的映射关系，M和N皆为大于等于I的正整数；解析单元，用于解析所述第三图像，获得所述第一光斑点在所述第三图像中第一光斑点图像坐标；坐标定位单元，用于通过所述图像坐标与所述投影坐标之间的映射关系，获取所述第一光斑点对应在所述投影区域中第一光斑点投影坐标。本发明所提供的一个或者多个实施例至少存在如下技术效果或优点:在本发明实施例中通过对投影交互设备采集到的图像进行畸变调整，该畸变调整包括两次畸变调整，在第一次进行矩阵畸变调整之后，再进行第二次畸变参数调整，从而解决了现有技术中手动标定进行矫正时，在畸变参数较多时，会导致图像标定不稳定的技术问题，进而有效的提高了图像标定的稳定性，也提高了投影交互设备的坐标定位准确性。
在本发明实施例中通过在畸变调整之后，该图像中获取到对应的坐标，并根据获取到的坐标以及映射变换矩阵获取到对应的映射参数，然后根据该映射参数确定出图像坐标与投影坐标之间的映射关系，从而能够解决现有技术中图像坐标与投影坐标之间映射关系不准确的技术问题，进而提高了图像坐标到投影坐标的映射准确性，并且有效的提升了投影交互设备的对第一光斑点的响应速度。在本发明实施例中通过使用对激光点蓝色分量信息以及激光点亮度对激光点进行跟踪定位，从而解决了现有技术中不适合于摄像头有仰角的情况，在有仰角的情况下，容易发射激光点检测错误，以及导致对激光点检测的误差较大的技术问题，进而实现了在不同的拍摄角度下对激光点的准确定位，降低了投影交互设备对激光点的误检以及漏检。在本发明实施例中采用分块进行连通域计算，因此，采用本发明实施例中的连通域算法可以有效的避免现有技术中连通域算法的循环次数，使得该投影交互设备能够更加快速的处理图像数据，并且也提升了激光点的跟踪速度，提升了用户在交互时的体验度。
图1所示为本发明实施例中一种定位方法的流程图；图2所示为本发明实施例中短焦镜头图像采集装置采集的第一图像示意图；图3所示为本发明实施例中标定图像示意图；图4所示为本发明实施例中端点示意图；图5所示为本发明实施例中图像二值化示意图；图6所示为本发明实施例中边缘检测示意图；图7所示为本发明实施例中区域划分示意图；图8所示为本发明实施例中一种电子设备的具体结构示意图。
具体实施例方式本发明实施例提供了一种定位方法及电子设备，首先该电子设备中包含了一投影装置以及一图像采集装置，该投影装置能够投影一投影图像在投影区域中，该图像采集装置能够采集包括该投影图像的第一图像，当该投影区域中存在第一光斑点时，该方法包括:根据第一畸变校正规则对第一图像进行第一次畸变校正，获得第一次畸变校正后的第二图像，然后根据第二畸变校正规则对第二图像进行第二次校正，获得第二次畸变校正后的第三图像，获取在第三图像中M个图像标定坐标以及投影区域中的N个投影标定坐标，根据该M个图像标定坐标以及N个投影标定坐标确定图像坐标与投影坐标之间的映射关系，其中M和N为大于等于I的正整数，解析第三图像，获得第一光斑点在第三图像中的第一光斑点图像坐标，通过该图像坐标与投影坐标之间的映射关系，获取第一光斑点对应在投影区域中第一光斑点的投影坐标，从而解决了现有技术中投影交互设备的是通过基于Matlab平台以及Opencv标定方法计算畸变参数，因此会导致图像标定不稳定，进而在该不稳定的标定图像中的确定图像坐标与映射坐标之间的映射关系，就导致图像坐标与映射关系之间映射关系的不准确的技术问题。下面通过附图以及具体实施例对本发明技术方案做详细的说明，应当理解本发明实施例以及实施例中的具体技术特征只是对本发明技术方案的详细说明，而并不是对本发明技术方案的限定，因此，在不冲突的情况下，本发明实施例以及实施例中的具体技术特征
可以相互组合。如图1所示为本发明实施例中一种定位方法的流程图，该方法包括:步骤101，根据第一畸变校正规则对第一图像进行第一次畸变校正，获得第一次畸变校正后的第二图像。首先，需要说明的是在本发明实施例中该定位方法能够应用到投影交互设备中，在该投影交互设备中包含了一投影装置以及一图像采集装置，该投影装置能够将一投影图像投影到投影区域中，然后该投影交互设备中的图像采集装置能够采集包含投影区域的第一图像，若是图像采集装置不存在图像畸变时则该投影交互设备就不需要对图像采集装置采集到的图像做任何调整，但是由于现有技术中的图像采集装置中成像传感器自身引起的失真、图像采集装置承载工具的旋转或姿态的偏差，图像采集或传输的过程中受到电磁干扰，或是受景物对象与图像采集装置三维空间相对位置关系等因素的影响，经过图像采集装置采集的图像存在着几何失真或几何畸变，如:透视畸变、枕形畸变、桶形畸变等，并且现有技术中的图像采集装置都包括了长焦镜头以及短焦镜头，长焦镜头与短焦镜头在采集图像时都会出现图像畸变，并且短焦镜头的图像畸变较大，其中，短焦镜头为小于40mm的镜头。因此，在本发明实施例中提供了对图像采集装置进行畸变调整的方法，首先对于短焦镜头，该投影交互设备需要进行两步标定，其具体的标定方法如下:首先，该投影交互设备中预设有第一预设投影图像，该投影交互设备能够将该第一预设投影图像投影在投影区域中，然后通过短焦镜头图像采集装置获取投影在投影区域中的第一预设投影图像多个拍摄角度的K张预校正图像，其中，K为大于等于2的正整数，然后该投影交互设备获取K张预校正图像中第一预设投影图像的角点对应的角点图像坐标，以及角点对应在投影区域中的角点投影坐标，根据该角点图像坐标以及角点投影坐标以及第一畸变校正规则，获取第一图像校正矩阵，该第一图像校正矩阵中就包含了内参数矩阵以及畸变矩阵，最后根据该第一图像校正矩阵对第一图像进行第一次畸变校正，得到第一次畸变校正后的第二图像，即该电子设备将根据计算得到的内参数矩阵以及畸变矩阵对第一图像进行第一次畸变校正，得到第一次畸变校正后的第二图像。具体来讲，在本发明实施例中该电子设备需要对短焦镜头采集到的图像进行标定:由于图像采集装置参数各不相同，对于短焦镜头来说，短焦镜头的参数获取更为重要，原因在于短焦镜头存在更为严重的畸变，另外短焦镜头畸变中心的正确获取也对去除畸变、以至于最终的精度有着重要的影响作用，因此，在本发明实施例中需要对短焦镜头在获取到第一图像(如图2所示)进行标定(即第一图像的畸变调整)，其具体的调整的方式如下:首先需要在该投影交互设备中预设一标定图像(如图3所示)，即棋盘格图像，然后通过该投影交互设备将该棋盘格图像投影到投影区域中，然后需要通过该投影交互设备上的图像采集装置从不同的角度去拍摄该棋盘格图像，根据多次实验结果，将棋盘格图像中棋盘格最大的占有图像采集装置采集画面时所获得的参数矩阵最为准确，所以棋盘格图像中的棋盘格需要最大程度的铺满整个图像采集装置的采集画面，在获取到多个角度的棋盘格图像之后，该电子设备将在棋盘格图像中找到棋盘格角点在图像采集装置采集到的图像中的位置坐标。然后，该投影交互设备需要计算得到该棋盘格图像在投影区域中实际角点间的距离，该距离表征了该棋盘格图像中两角点在投影区域中的实际距离，根据该棋盘格角点在棋盘格图像中的位置坐标以及该角点在投影区域中的实际距离计算内参数矩阵以及畸变矩阵，在获取到该内参数矩阵以及畸变矩阵之后，该投影交互设备对畸变图像点坐标进行矫正，也就是说该图像中的所有像素点所对应的坐标都需要通过内参数矩阵以及畸变矩阵进行调整，即得到第一图像校正矩阵调整后的第二图像。在得到第一次畸变校正之后的第二图像时，该电子设备将执行步骤102。步骤102，根据第二畸变校正规则对第二图像进行第二次畸变校正，获得第二次畸变校正后的第三图像。在获取到该第一图像校正矩阵调整后的第二图像之后，该投影交互设备将根据径向畸变校正参数对第二图像进行第二次畸变校正，获取校正后的第三图像，其具体校正方式如下:由于短焦镜头产生的图像畸变非常严重，因此简单的校正标定过程获得的畸变参数矩阵进行调整并不能达到高精度的要求，因此，在本发明实施例中当通过第一图像校正矩阵对第一图像进行畸变调整之后，需要对第二图像进行径向畸变校正，首先，该投影交互设备将第二图像进行高斯滤波降噪、拉伸增强处理，然后使用边缘检测方式得到第二图像中的边界，即该投影画面的四条边界，分别是上边缘、下边缘、左边缘以及右边缘，在确定投影画面的边缘之后，该投影交 互设备则在该投影画面中确定出适合的径向畸变校正参数K，最后通过径向畸变校正参数K对第二图像进行第二次畸变校正，最后获得第二次畸变校正之后的第三图像。其具体获取径向畸变校正参数K的方式如下:径向畸变校正参数K 一般可以表示为X*10_m (其中X为任意实数，m为正实数)表示径向畸变校正参数K的位数，其实计算径向畸变校正参数K就是计算X和m值，按照代数运算方法，该X可以表示为X = X(l+0.lXi+0.0lxf...，其实对X的计算就可以转换为对\的计算，其中Xi为O、之间的数值。首先确定m值，如图4中，该投影图像的角点为A、B，即该投影图像的两个端点，由于图像畸变的原因，在该图像中A到B之间边缘并不是一条直线，而是一段弧线，确定m值就需要确定弧线中每个点到直线AB的垂直距离，因此，首先就需要确定直线AB的方程，此时弧线上的i点到直线AB之间的距离为φ，然后径向畸变校正参数K的获取可以通过公式
'〃"=Zi7/，在该公式中sum的最小值就确定了径向畸变校正参数K的合适值，当该径向畸
变校正参数K为O时，则计算畸变共线点的距离和是suml，取X(l=l，m=5为畸变值的初始值，即此时K为1*1(Γ5。计算此时的距离和为sum2,比较suml与sum2之间的大小，如果suml< sum2,说明m过大,须降低一个数位，即sum2变为m=m+l时对应的距离和,重复上述步骤直至出现suml > sum2,通过迭代得到最终的最小sum2 ;如果是suml > sum2可能出现两种情况:一种是此时sum2还在最小值得左侧,则m确定为当前值；第二种情况是此时的sum2在最小值的右侧，但此时仍比suml小，此时对K加上一个微小值，判定相应的距离差是否增力口，如果是，否则m值确定为当前值。在确定Xp m之后，即X*l(Tm中的数位就已经确定,然后需要确定Xi,首先Xci设定初始值，如初始值为1，此时计算畸变点距离和为suml,更新Xci,如取Xci = Xd+1,计算距离和为sum2 ;迭代出最小的值sum2。如果是suml > sum2可能出现两种情况:一种是此时sum2还在最小值的左侧，则Xtl确定为当前值；第二种情况是此时的sum2在最小值的右侧,但此时仍比suml小,此时更新Xci,如取:X0=X0+1找到合适的X00用相同的方法依次计算X1, X2等值，直至满足精度。从而通过上述方式就可以得到Xi中的所有值，在得到Xi中的所有值之后，该投影交互设备将得到该图像的径向畸变校正参数K，然后根据该径向畸变校正参数K该投影交互设备将根据该径向畸变校正参数K对该第二图像做图像的径向畸变校正，从而得到该畸变校正后的第三图像。另外，由于长焦镜头的图像采集装置采集图像时图像的畸变程度较低，因此，在本发明实施例中对于长焦镜头的图像采集装置只需要通过使用畸变参数K进行调整则可以实现很好的还原图像，从而实现对长焦镜头采集图像的畸变调整，当然也可以对长焦镜头进行第一图像校正，但是对于长焦镜头来将第一图像校正作用不是特别明显，因此对于长焦镜头做径向畸变校正就完全可以实现校正的精度。在对第二图像进行第二次畸变校正得到第三图像之后，该投影交互设备将进行步骤 103。步骤103，获取第三图像中的M个图像标定坐标以及投影区域中的N个投影标定坐标。步骤104，根据M个图像标定坐标以及N个投影标定坐标确定图像坐标与投影坐标之间的映射关系，M和N皆为大于等于I的正整数。
在步骤102中对第二图像进行畸变校正并得到第三图像之后，该投影交互设备将从第三图像中去获取到M个图像标定坐标，然后在该投影区域中投影图像获取到N个投影标定坐标，其中，该M个图像标定坐标为对应投影图像中的N个投影标定坐标，也就是说选定的M个图像标定坐标就需要对应的确定这M个图像标定坐标对应在投影图像中的投影标定坐标。在获取到M个图像标定坐标以及N个投影标定坐标之后，该投影交互设备将根据该M个图像标定坐标以及N个投影标定以及第一预设规则，获取图像坐标与投影坐标之间映射关系中的映射参数。具体来讲，在本发明实施例中，在对第一图像进行畸变调整并得到第二图像之后，该投影交互设备将在第三图像中去确定出4个图像标定坐标(XDy1)J^y2X (x3，y3)、(x4, y4)，以及4个图像标定坐标对应在投影图像中的4个投影标定坐标(Ul、V1), (u2, V2),(u3、v3)、(u4、V4),然后将4个图像标定坐标以及4个投影标定坐标代入到映射变换矩阵:
权利要求
1.一种定位方法，应用于一电子设备，所述电子设备包含一投影装置以及一图像采集装置，所述投影装置能够投影一投影图像在投影区域中，所述图像采集装置能够采集包括所述投影图像的第一图像，当在所述投影区域中存在第一光斑点时，其特征在于，所述方法包括: 根据第一畸变校正规则对所述第一图像进行第一次畸变校正，获得所述第一次畸变校正后的第二图像； 根据第二畸变校正规则对所述第二图像进行第二次畸变校正，获得第二次畸变校正后的第三图像； 获取所述第三图像中的M个图像标定坐标以及所述投影区域中的N个投影标定坐标； 根据所述M个图像标定坐标以及所述N个投影标定坐标确定图像坐标与投影坐标之间的映射关系，M和N皆为大于等于I的正整数； 解析所述第三图像，获得所述第一光斑点在所述第三图像中第一光斑点图像坐标； 通过所述图像坐标与所述投影坐标之间的映射关系，获取所述第一光斑点对应在所述投影区域中第一光斑点投影坐标。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述M个图像标定坐标以及所述N个投影标定坐标确定图像坐标与投影坐标之间的映射关系，具体包括: 根据所述M个图像标定坐标、所述N个投影标定坐标以及一第一预设规则，获取所述映射关系中的映射参数； 根据所述映射参数，确定所述图像坐标与所述投影坐标之间的映射关系。
3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述根据所述M个图像标定坐标、所述N个投影标定坐标以及一第一预设规则，获取所述映射关系中的映射参数，具体为: 基于4个图像标定坐标(X1,y1),(X2,y2), (χ3, y3) , (x4，y4)，4个投影标定坐标(U1, V1), (U2、V2)、(U3、V3)、(U4、V4),以及映射变换矩阵:
4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，所述4个投影标定坐标为所述4个图像标定坐标对应在所述投影区域中的投影坐标。
5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，所述根据所述映射参数，确定所述图像坐标与所述投影坐标之间的映射关系，具体为: 通过所述映射参数a,b,c,d,e,f,n,l，获取所述图像坐标与所述投影坐标之间的映射关系为:
6.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据第一畸变校正规则对所述第一图像进行第一次畸变校正，获得第一次畸变校正后的第二图像，具体为: 根据第一图像校正矩阵对所述第一图像进行所述第一次图像畸变校正，获取所述第一次畸变校正后的所述第二图像。
7.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据第二畸变校正规则对所述第二图像进行第二次畸变校正，获得第二次畸变校正后的第三图像，具体为: 根据径向畸变校正参数对所述第二图像进行所述第二次图像畸变校正，获取所述第二次畸变校正后的所述第三图像。
8.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述解析所述第三图像，获得所述第一光斑点在所述第三图像中第一光斑点图像坐标，具体包括: 将所述第三图像包含的所有点的亮度信息与预设点亮度信息进行比较，并生成一比较结果; 当所述比较结果表征所述所有点中的第一点的亮度信息满足所述预设亮度信息时，则获取所述第一点的第一色度信息； 将所述第一色度信息与预设色度信息进行比较，并生成第二比较结果； 当所述第二比较结果表征所述第一色度信息满足预设所述色度信息时，则确定所述第一点为所述第三图像中的第一光斑点。
9.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述解析所述第三图像，获得所述第一光斑点在所述第三图像中第一光斑点图像坐标，具体包括: 解析所述第三图像，在所述第三图像中查找出光斑点检测区域； 在所述光斑点检测区域中获得所述第一光斑点图像坐标。
10.一种电子设备，其特征在于，所述电子设备投影装置以及图像采集装置，所述投影装置能够投影一投影图像在投影区域中，所述图像采集装置能够采集包括所述投影图像的第一图像，所述电子设备还包括: 第一校正单兀，用于根据第一畸变校正规则对所述第一图像进行第一次畸变校正，获得第一次畸变校正后的第二图像； 第二校正单元，用于根据第二畸变调整规则对所述第二图像进行第二次畸变校正，获得第二次畸变校正后的第三图像； 获取单元，用户获取所述第三图像中的M个图像标定坐标以及投影区域中的N个投影标定坐标； 确定单元，用于根据所述M个图像标定坐标以及所述N个投影标定坐标确定图像坐标与投影坐标之间的映射关系，M和N皆为大于等于I的正整数； 解析单元，用于解析所述第三图像，获得所述第一光斑点在所述第三图像中第一光斑点图像坐标； 坐标定位单元，用于通过所述图像坐标与所述投影坐标之间的映射关系，获取所述第一光斑点对应在所述投影区域中第一光斑点投影坐标。
全文摘要
本发明实施例提供了一种定位方法及电子设备，该方法包括根据第一畸变校正规则对第一图像进行第一次畸变校正，获得第二图像，根据第二畸变校正规则对第二图像进行第二次畸变校正，获得第三图像，获取第三图像中的M个图像标定坐标以及投影区域中的N个投影标定坐标，根据M个图像标定坐标以及N个投影标定坐标确定图像坐标与投影坐标之间的映射关系，解析第三图像，获得第一光斑点在第三图像中第一光斑点图像坐标，通过图像坐标与投影坐标之间的映射关系，获取所述第一光斑点对应在投影区域中第一光斑点投影坐标，从而解决了现有技术中图像标定不稳定，图像坐标与映射坐标之间的映射关系不准确的技术问题。
文档编号G06T7/00GK103116889SQ20131004619
公开日2013年5月22日 申请日期2013年2月5日 优先权日2013年2月5日
发明者孙建德, 徐文涛, 连序全, 张培龙 申请人:海信集团有限公司, 山东大学