[发明专利]智能互动投影系统

说明书

技术领域

本发明特别涉及一种智能互动投影系统。

背景技术

多点触控互动技术是采用人机交互技术与硬件设备共同实现的技术，能在没有传统输入设备（如：鼠标、键盘等）下进行计算机的人机交互操作。多点触摸互动技术，能构成一个触摸屏（屏幕，桌面，墙壁等）或触控板，都能够同时接受来自屏幕上多个点进行计算机的人机交互操作。

该技术始于1982年由多伦多大学发明的感应食指指压的多点触控屏幕。同年贝尔实验室发表了首份探讨触控技术的学术文献。

1984年，贝尔实验室研制出一种能够以多于一只手控制改变画面的触屏。同时上述于多伦多大学的一组开发人员终止了相关硬件技术的研发，把研发方向转移至软件及界面上。同年，微软开始研究该领域。

1991年Pierre Wellner对多点触控 “数码服务台”，即支持多手指的提案，研制  多点触控出一种名为数码桌面的触屏技术，容许使用者同时以多个指头触控及拉动触屏内的影像。1999年，“约翰埃利亚斯”和“鲁尼韦斯特曼”生产了的多点触控产品包括iGesture板和多点触控键盘。

2006年，纽约大学的Jefferson Y Han教授领导研发的新型触摸屏可由双手同时操作,并且支持多人同时操作。利用该技术，Jefferson Y Han在36英寸×27英寸大小的屏幕上，同时利用多只手指，在屏幕上画出了好几根线条。与普通的触摸屏技术所不同的是，它同时可以有多个触摸热点得到响应，而且响应时间非常短。

现有的多点触控互动产品的解决方案大多采用摄像头图像识别方案和红外光束检测方案。

红外光束检测方案至少存在以下几项缺点：

1、必须在互动触控区域的四周安装合金材质的红外线发射和接收单元的支撑边框60，该边框高度在8mm~12mm左右，因此，只能在特定场合部署，在对互动表面有要求的情况下，无法部署该设备。由于该边框采用合金材质加工，对年纪较小的使用者，会有潜在的危害。

2、由于该装置需要红外发射装置和红外接收装置一一对应，增大了安装调试过程的复杂程度；当互动区域面积较大的时候，需要的红外发射管和红外接收管数量需求过大，长时间使用必定会造成相当程度的电力损耗，若将此设备应用于便携电子设备中且采用蓄电池供电，会对使用者造成相当程度的不便。

摄像头图像识别方案存在以下几个缺点：

1、该方案虽然可以实现实时的触控互动效果，但是设计原理使得该方案需要一个很大的支撑框体260，无法小型化，只能在足够的空间内部署，不便移动。

2、系统对光线要求很严格，不能在较明亮的环境下操作，部署的环境光线不能存在波动，需要在恒定的环境下工作。

发明内容

发明目的：为解决现有的多点触控互动投影系统存在的环境要求高、耗电量大、不便于携带等问题，提供一种智能互动投影系统。

采用的技术方案：提供了一种智能互动投影系统，包括：一红外摄像机单元2，一虚拟互动区域2，一投影仪单元3，一红外激光发射器单元8，一存储单元，一处理单元，有线通信单元及无线通信单元；

定义任意平整物体表面所形成平面1上某个区域为虚拟互动区域2；红外激光发射器单元8部署在平面1上，且贴近平面1，并在平面1的表面形成完全覆盖虚拟互动区域2的红外激光光场；投影仪单元3将影像投射到平面1上，与平面1的垂直距离不高于60cm，且投影仪单元3的投影区域与虚拟互动区域2完全重合，并向虚拟互动区域2投影由移动终端或者电脑输出的画面；红外摄像机单元4安装在投影仪单元3的上方或者下方，且红外摄像机单元4的视场能够覆盖的范围大于虚拟互动区域2，并且有适当余量；

处理单元通过图像处理获得用户“点击”目标的位置，过程如下：

步骤A、背景建模：

定义                                               为红外摄像机单元4采集的第帧图像，累计30帧图像作为背景建模的基础，对上述30帧图像求算数和，即，并求均值，将作为背景模型；

步骤B、前景获取：

将红外摄像机单元4接收到的图像与背景模型差分运算，获得前景目标；

步骤C、提取目标质心坐标：

在图像中，定义第行第列的像素值表达式为，对图像沿方向和方向分别求一阶差分，表达式为：