專利名稱：一種交互式投影的檢測系統(tǒng)及其檢測方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種檢測系統(tǒng)，尤其是一種可即時(shí)交互式投影的檢測系統(tǒng)及其 檢測方法。
背景技術(shù)：
隨著計(jì)算機(jī)圖形、圖像和機(jī)器識別技術(shù)的發(fā)展，作為三者的融合的技術(shù)之 一的增強(qiáng)虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)漸漸出現(xiàn)在各類應(yīng)用場景中。該類系統(tǒng)通常由視覺攝像 部分、位于主機(jī)上的識別軟件模塊和電子屏幕的顯示部分(例如平版液晶顯示 器、液晶眼鏡或液晶頭盔等)組成。此類應(yīng)用的場景通常包括教育場景的模擬、 工業(yè)檢測、廣告的宣傳、導(dǎo)航等。用戶在使用該類系統(tǒng)的時(shí)候，由于必須佩帶 或持有該類顯示設(shè)備，當(dāng)需要與現(xiàn)實(shí)對象進(jìn)行較長時(shí)間的頻繁交互的時(shí)候，用 戶就可能出現(xiàn)感官上的不舒服和操作的不便。
同時(shí)作為較大屏幕即投影機(jī)的顯示方式與計(jì)算機(jī)視覺的結(jié)合， 一種基于視 覺的交互式投影技術(shù)近年來也引起了很多研究者和用戶的注意。該類應(yīng)用系統(tǒng) 使用帶視覺識別裝置的主機(jī)和投影儀，在攝像機(jī)視野內(nèi)的用戶在屏幕上的動作 識別出來，然后由投影儀顯示系統(tǒng)交互的表達(dá)。該類系統(tǒng)與增強(qiáng)虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù) 主要在于顯示設(shè)備的不同。由于交互式投影技術(shù)目前顯示在白色的投影屏幕上， 其應(yīng)用范圍目前主要作為可交互白板系統(tǒng)，用于教學(xué)或會議演示等。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的就是為提供一種可用于長時(shí)間交互的光學(xué)檢測顯示系統(tǒng)。
本發(fā)明提供的一種交互式投影的檢測系統(tǒng)，包括投影儀l、主機(jī)3、數(shù)字?jǐn)z 像機(jī)2、控制面板4和檢測平臺8，其中投影儀、數(shù)字?jǐn)z像機(jī)和控制面板都通過數(shù)據(jù)線分別連接到主機(jī)，投影儀和數(shù)字?jǐn)z像機(jī)安裝在檢測平臺上方的固定位
置。在檢測中，系統(tǒng)要求被檢測物體5必須置于檢測平臺8的可檢測區(qū)域內(nèi)7，
投影儀在檢測平臺上的投影區(qū)域要覆蓋檢測平臺上的可檢測區(qū)域全部，數(shù)字?jǐn)z 像機(jī)在檢測平臺上的視野區(qū)域也要覆蓋投影儀在檢測平臺上的投影區(qū)域，同時(shí) 也必然覆蓋檢測平臺上的全部可檢測區(qū)域。
所述投影儀與主機(jī)通過VGA數(shù)據(jù)線相連。 所述數(shù)字?jǐn)z像機(jī)與主機(jī)通過USB數(shù)據(jù)線相連。 所述控制面板通過USB或PS/2數(shù)據(jù)線連接到主機(jī)。
所述數(shù)字?jǐn)z像機(jī)在檢測平臺上的視野區(qū)域301應(yīng)大于投影儀在檢測平臺上 的投影區(qū)域302。
所述數(shù)字?jǐn)z像機(jī)的分辨率應(yīng)大于投影儀的分辨率。
所述主機(jī)內(nèi)還包括檢測特殊點(diǎn)的圖像識別模塊和數(shù)字?jǐn)z像機(jī)與投影儀的坐 標(biāo)轉(zhuǎn)換模塊。
本發(fā)明還提供一種使用所述的檢測系統(tǒng)的檢測方法，該方法包括如下步驟
1) 由用戶將被檢測物體5放置于檢測平臺8的可檢測區(qū)域內(nèi)7,通過控制面 板啟動檢測系統(tǒng)工作；該系統(tǒng)通過數(shù)字?jǐn)z像機(jī)2拍攝包括被檢測物體的可檢測 區(qū)域的圖片；
2) 數(shù)字?jǐn)z像機(jī)將圖片信息發(fā)送到主機(jī)的圖像識別模塊；圖像識別模塊根據(jù)各
類應(yīng)用的需求和標(biāo)準(zhǔn)被檢測對象，檢測出當(dāng)前被檢測對象的特征點(diǎn)，如滿足檢
測要求，完成檢測，取下被檢測物體；
3) 如果沒有滿足檢測要求，圖像識別模塊識別出某些特殊檢測點(diǎn)，將特殊檢 測點(diǎn)的坐標(biāo)信息通過投影儀在被檢測物體的特殊檢測點(diǎn)的表面通過標(biāo)記符號6
表示出來，用戶若即時(shí)修改特殊檢測點(diǎn)，之后可再次啟動識別程序，開始新一 輪的檢測流程。
本發(fā)明的有益效果是該系統(tǒng)具有很好的適應(yīng)性。如當(dāng)檢測對象或檢測任務(wù)變化后，系統(tǒng)只需要 更換在主機(jī)上的圖像識別模塊和坐標(biāo)轉(zhuǎn)換軟件模塊，即可適應(yīng)新的檢測人物的 需求；而且用戶無需觀看其它顯示設(shè)備，所以能夠適應(yīng)于較長時(shí)間的交互檢測 任務(wù)。
該系統(tǒng)采用投影儀作為顯示設(shè)備，適用于各類平面的或幾乎是平面的物體 檢測要求。


圖l是本發(fā)明的一種實(shí)施實(shí)例的示意圖。
圖2是通過圖1的實(shí)施實(shí)例在某文檔檢測步驟中的效果示意圖。 圖3是數(shù)字?jǐn)z像機(jī)的視野區(qū)域、投影儀的覆蓋區(qū)域、可檢測區(qū)域和被檢測物 體之間在檢測平臺上的包含位置關(guān)系圖。
圖4是采用本發(fā)明檢測系統(tǒng)的整體檢測流程圖。
圖5是本發(fā)明系統(tǒng)識別出被檢測物體上的特殊檢測點(diǎn)的流程圖。
具體實(shí)施例方式
圖l給出了本發(fā)明的一種實(shí)施實(shí)例的示意圖。其中包括投影儀l、主機(jī)3、 數(shù)字?jǐn)z像機(jī)2和控制面板4。其中，控制面板4通過USB數(shù)據(jù)線連接到主機(jī)4， 數(shù)字?jǐn)z像機(jī)2通過USB數(shù)據(jù)線連接到主機(jī)4,投影儀與主機(jī)通過VGA數(shù)據(jù)線相 連。
如圖2所示，假設(shè)被檢測物體是用戶9剛填寫完成某文檔時(shí)的時(shí)候，放置 方法如圖2所示，在可檢測區(qū)域7放置有被檢測對象5即該文檔。同時(shí)假設(shè)檢 測的任務(wù)為檢測是否在該文檔上所有小方框處用戶都劃有"x "，此時(shí)的小方 框共有4行，每行有2個(gè)。202所示的小方框?yàn)橥瓿商顚?x"，如201為未完 成填寫的，則201為系統(tǒng)所述的特殊檢測點(diǎn)。如圖3所示，在檢測過程中為滿足檢測和顯示的條件，數(shù)字?jǐn)z像機(jī)在檢測
平臺上的視野區(qū)域301應(yīng)大于投影儀在檢測平臺上的投影區(qū)域302，并且可檢
測區(qū)域必須位于投影儀在檢測平臺上的投影區(qū)域內(nèi)。在檢測的過程中，被檢測
物體5也必須位于在檢測平臺上的可檢測區(qū)域7內(nèi)。為取得較好的檢測效果，
數(shù)字?jǐn)z像機(jī)釆用的分辨率應(yīng)大于投影儀的分辨率，例如在本例中設(shè)數(shù)字?jǐn)z像機(jī) 的分辨率可取1024*768,投影儀的分辨率可取800*600。
檢測流程開始時(shí)，用戶9首先將被檢測文檔5對象放到可檢測區(qū)7內(nèi)。用 戶通過控制面板4啟動檢測流程。然后數(shù)字?jǐn)z像機(jī)2拍攝到可檢測區(qū)內(nèi)的圖像 后，通過圖像識別模塊分割出被檢測文檔，變化到檢測對象自身的坐標(biāo)中，再 通過圖像識別模塊對比標(biāo)準(zhǔn)檢測對象圖片識別出未符合檢測要求的特珠檢測 點(diǎn)，之后將這些特珠檢測點(diǎn)的標(biāo)記信息通過投影儀在文檔的特珠檢測點(diǎn)通過標(biāo) 記符號6表示出來。用戶可根據(jù)該信息進(jìn)一步修改被檢測文檔，交互的完成檢 測任務(wù)，流程如圖4所示。
為獲得被檢測物體需要投影儀標(biāo)記顯示的特殊檢測點(diǎn)的坐標(biāo)，就必須完成 被檢測物體自身坐標(biāo)a^Oc。，凡)到數(shù)字?jǐn)z像機(jī)拍攝的圖片內(nèi)坐標(biāo)p,Oc,a)，再 到由主機(jī)設(shè)定的投影儀的坐標(biāo)Pp = 裝換。其中被檢測物體自身坐標(biāo)可以
通過在檢測平臺上拍攝圖片中分割出的標(biāo)準(zhǔn)被檢測對象圖片中來確定。該坐標(biāo) 確定過程在開始檢測前完成，同時(shí)也能得到標(biāo)準(zhǔn)被檢測對象的圖片，以供以后 檢測時(shí)與當(dāng)前被檢測對象變化到被檢測物體自身坐標(biāo)后的圖片作比較。不考慮 數(shù)字?jǐn)z像機(jī)產(chǎn)生的徑向畸變，則可以使用透視變化矩陣/^、 i/,。完成， 完成圖片內(nèi)的坐標(biāo)A = Oc,")到被檢測物體的坐標(biāo)凡=(w。)的轉(zhuǎn)換；其中^。完 成被檢測物體的坐標(biāo)p。 = Oc。,凡)到圖片內(nèi)坐標(biāo)a = Oc,，y,)的轉(zhuǎn)換。已知各平面中的 2維坐標(biāo)p = (x,力與齊次坐標(biāo)形式p =(概,w)等價(jià)。則其轉(zhuǎn)換表達(dá)為
<formula>formula see original document page 7</formula><formula>formula see original document page 8</formula>由于數(shù)字?jǐn)z像機(jī)在檢測平臺上的視野覆蓋了投影儀的投影范圍，且該兩者 的空間位置固定，而被檢測物體放置檢測平臺后位置也固定，又由于若設(shè)/^3=1、
/;;3=1,則W, A,只有8個(gè)自由度，只需4組對應(yīng)點(diǎn)即可求出/fp,、巧。。
通過數(shù)字?jǐn)z像機(jī)拍得的圖片內(nèi)的投影區(qū)域302的四個(gè)頂點(diǎn)與對應(yīng)投影儀的 坐標(biāo)四個(gè)頂點(diǎn)，在本例中分辨率為800*600,即包括點(diǎn)(0， 0)、 (0, 600) 、 (800， 600) 和(800，0)對應(yīng)求解可得/Zp,。而這對應(yīng)關(guān)系由于當(dāng)數(shù)字?jǐn)z像機(jī)和投影儀的位置
固定后，只需要計(jì)算一次，所以可以在整個(gè)系統(tǒng)開始前由手動完成，然后交坐 標(biāo)轉(zhuǎn)換模塊計(jì)算投影矩陣/^,。若數(shù)字?jǐn)z像機(jī)和投影儀的任何一個(gè)位置發(fā)生變 化，則需重新計(jì)算。
在被檢測物體放置到平臺后，關(guān)鍵的部分就是識別出需要顯示的特珠檢測 點(diǎn)的坐標(biāo)，然后通過投影儀顯示出來。假設(shè)若被檢測物體為圖2中的文檔，則 檢測過程的實(shí)施方法例如圖5。首先通過與數(shù)字?jǐn)z像機(jī)中放置前后L和A的圖 片作差可分割出只包含被檢測物體的照片/。。
為能夠提取出被檢測物體的邊緣，可通過區(qū)域生長法，從拍攝的圖像/。的 邊緣部分開始，生長出檢測平臺對應(yīng)的背景圖片。顯然/。中剩余部分就是分割 出的被檢測物體。然后通過Hough變化取得被檢測物體的邊緣直線，之后計(jì)算 四條直線交點(diǎn)，再與標(biāo)準(zhǔn)的被測物體的坐標(biāo)中的四頂點(diǎn)對應(yīng)，計(jì)算獲得A。，就 可將包括被檢測物體的圖片投影變換到被檢測物體自身的坐標(biāo)平面中。
<formula>formula see original document page 8</formula>最后與標(biāo)準(zhǔn)被檢測物體比較，獲得特殊檢測點(diǎn)的坐標(biāo)尸。，然后通過& = ^P^,。P。 = &。尸。計(jì)算出對應(yīng)的投影儀內(nèi)的坐標(biāo)，最后通過主機(jī)通過投影儀 在坐標(biāo)^處標(biāo)記顯示出來，標(biāo)記符號可以為明顯的紅色圓圈等。
上述實(shí)施實(shí)例是提供給本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來實(shí)現(xiàn)或使用本發(fā)明的，本領(lǐng)域 普通技術(shù)人員可在不脫離本發(fā)明的發(fā)明思想的情況下，對上述實(shí)施例子做出種 種修改或變化，因而本發(fā)明的保護(hù)范圍并不被上述實(shí)施例子所限制，而應(yīng)該是 符合權(quán)利要求書提到的創(chuàng)新性特征的最大范圍。
權(quán)利要求
1.一種交互式投影的檢測系統(tǒng)，包括投影儀(1)、主機(jī)(3)、數(shù)字?jǐn)z像機(jī)(2)、控制面板(4)和檢測平臺(8)，其中投影儀、數(shù)字?jǐn)z像機(jī)和控制面板均通過數(shù)據(jù)線分別連接到主機(jī)，投影儀安裝在檢測平臺上方的固定位置，數(shù)字?jǐn)z像機(jī)安裝在檢測平臺上方的固定位置，其特征在于被檢測物體(5)位于檢測平臺(8)的可檢測區(qū)域內(nèi)(7)，投影儀在檢測平臺上的投影區(qū)域覆蓋檢測平臺上的可檢測區(qū)域全部，數(shù)字?jǐn)z像機(jī)在檢測平臺上的視野區(qū)域覆蓋投影儀在檢測平臺上的投影區(qū)域，同時(shí)也必然覆蓋檢測平臺上的可檢測區(qū)域全部。
2. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的檢測系統(tǒng)，其特征在于所述投影儀與主機(jī)通過VGA數(shù)據(jù)線相連。
3. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的檢測系統(tǒng)，其特征在于所述數(shù)字?jǐn)z像機(jī)與主機(jī)通過USB數(shù)據(jù)線相連。
4. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的檢測系統(tǒng)，其特征在于所述控制面板通過USB或PS/2數(shù)據(jù)線連接到主機(jī)。
5. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的檢測系統(tǒng)，其特征在于所述數(shù)字?jǐn)z像機(jī)在檢測平臺上的視野區(qū)域(301)應(yīng)大于投影儀在檢測平臺上的投影區(qū)域(302)。
6. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的檢測系統(tǒng)，其特征在于所述數(shù)字?jǐn)z像機(jī)的分辨率應(yīng)大于投影儀的分辨率。
7. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的檢測系統(tǒng)，其特征在于所述主機(jī)內(nèi)還包括檢測特珠點(diǎn)的圖像識別模塊和數(shù)字?jǐn)z像機(jī)與投影儀的坐標(biāo)轉(zhuǎn)換模塊。
8. 使用權(quán)利要求l所述的檢測系統(tǒng)的檢測方法，其特征在于該方法包括如下步驟1)由用戶將被檢測物體(5)放置于檢測平臺(8)的可檢測區(qū)域內(nèi)(7),通過控制面板啟動檢測系統(tǒng)工作；該系統(tǒng)通過數(shù)字?jǐn)z像機(jī)(2)拍攝包括被檢測物體的可檢測區(qū)域的圖片；2) 數(shù)字?jǐn)z像機(jī)將圖片信息發(fā)送到主機(jī)的圖像識別模塊；圖像識別模塊根據(jù)各 類應(yīng)用的需求，檢測出待識別對象的特征點(diǎn)，如滿足檢測要求，完成檢測，取 下被檢測物體；3) 如果沒有滿足檢測要求，圖像識別模塊識別出某些特殊檢測點(diǎn)，將特殊檢 測點(diǎn)的坐標(biāo)信息通過投影儀在被檢測物體的特殊檢測點(diǎn)的表面通過標(biāo)記符號(6) 表示出來，用戶若即時(shí)修改特殊檢測點(diǎn)，之后可再次啟動識別程序，開始新一 輪的檢測流程。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種交互式投影的檢測系統(tǒng)及其檢測方法，該檢測系統(tǒng)包括投影儀、主機(jī)、數(shù)字?jǐn)z像機(jī)、控制面板和檢測平臺，被檢測物體位于檢測平臺的可檢測區(qū)域內(nèi)，投影儀在檢測平臺上的投影區(qū)域覆蓋檢測平臺上的可檢測區(qū)域全部，數(shù)字?jǐn)z像機(jī)在檢測平臺上的視野區(qū)域覆蓋投影儀在檢測平臺上的投影區(qū)域；在檢測過程中，數(shù)字?jǐn)z像機(jī)拍攝檢測平臺上的位于可檢測區(qū)域的被檢測物體獲得圖片，通過主機(jī)識別出待檢測物體上的特殊檢測點(diǎn)，然后通過投影儀將特殊檢測點(diǎn)標(biāo)記出來；用戶操作控制面板開始修改對象上的特殊檢測點(diǎn)，之后投影儀顯示的標(biāo)記信息隨之變更；該系統(tǒng)用于電子產(chǎn)品、玩具、文檔等物品的缺陷檢測及教育、游戲中。
文檔編號G06F3/01GK101667061SQ20091019214
公開日2010年3月10日 申請日期2009年9月8日 優(yōu)先權(quán)日2009年9月8日
發(fā)明者曾啟杰, 楊玲玲, 云 章, 謝光強(qiáng), 靈 鐘 申請人:廣東工業(yè)大學(xué)