[发明专利]一种基于红外摄像头三维成像的触摸识别方法

权利要求书

1.一种基于红外摄像头三维成像的触摸识别方法，其特征在于，包括以下步骤： 

(1)将多个红外摄像头放置在屏幕边框的左右任意位置； 

(2)对放置有红外摄像头的屏幕进行参数标定，以分别获得左、右摄像头的投影矩阵Ml和Mr； 

(3)左右红外摄像头分别采集用户手指指尖或触摸笔尖触摸屏幕的图像，对采集的图像进行预处理，包括图像相减、图像去噪、边缘提取、指尖或笔尖图像识别，以获取用户的手指指尖或触摸笔尖在左摄像头上的成像坐标(u_1F，v_1F)以及在右摄像头上的成像坐标(u_2F，v_2F)； 

(4)根据用户的手指指尖或触摸笔尖在左摄像头上的成像坐标(u_1F，v_1F)以及在右摄像头上的成像坐标(u_2F，v_2F)、以及左摄像头的投影矩阵Ml和右摄像头的投影矩阵Mr通过以下等式获得用户的手指指尖或触摸笔尖在屏幕上的三维空间坐标(x_f，y_f，z_f)： 

(5)判断步骤(4)获得的z_f是否小于阀值γ，其中γ的取值范围和屏幕的长度成正比，若z_f小于γ，可以判断用户手指指尖或触摸笔尖触摸到屏幕上，通过硬件通信接口将指尖的三维空间坐标(x_f，y_f，z_f)输出，否则表示用户未触摸屏幕。 

2.根据权利要求1所述的触摸识别方法，其特征在于，步骤(2)包括以下子步骤： 

(2-1)以屏幕的右上角作为参考坐标原点，横向为坐标x轴，纵向为 y轴，在屏幕上参考坐标为(x₁，y₁，0)，(x₂，y₂，0)，…，(x₈，y₈，0)的位置分别放置长宽高为L*L*H的标定物，并利用两个红外摄像头分别对8个标定物进行拍照，其中(x_m，y_m，0)分别为将屏幕划分为2*4等分后每个等分的三维参考坐标，(x_m，y_m，H)分别为将屏幕划分为2*4等分后每个等分的三维空间坐标，1≤m≤8； 

(2-2)利用边缘提取和梯度算法获取每个标定物的左右边缘在左红外摄像头上的像素坐标u_1mL、u_1mR，以及上下边缘在该左红外摄像头上的像素坐标v_1mL、v_1mR，并获取每个标定物在该红外摄像头上的像素坐标(u_1m，v_1m)，其中u_1m=u_1mL+u_1mR/2，v_1m=v_1mL+v_1mR/2，利用边缘提取和梯度算法获取每个标定物的左右边缘在右红外摄像头上的像素坐标u_2mL、u_2mR，以及上下边缘在该右红外摄像头上的像素坐标v_2mL、v_2mR，并获取每个标定物在该右红外摄像头上的像素坐标(u_2m，v_2m)，其中u_2m=u_2mL+u_2mR/2，v_2m=v_2mL+v_2mR/2； 

(2-3)分别根据上述获得的(x_m，y_m，H)以及每个标定物在左右红外摄像头上的像素坐标(u_1m，v_1m)、(u_2m，v_2m)并利用以下等式分别获得左摄像头的投影矩阵Ml和右摄像头的投影矩阵Mr： 

最终获得的投影矩阵分别为