專利名稱：一種基于多點觸摸的地理信息系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及人機交互技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種基于多點觸摸的地理信息系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
地理信息系統(tǒng)作為獲取、存儲、分析和管理地理空間數(shù)據(jù)的重要工具、技術(shù)和學(xué)科，近年來得到了廣泛關(guān)注和迅猛發(fā)展。傳統(tǒng)的地理信息系統(tǒng)采用的人機交互手段是鼠標(biāo)和鍵盤，人機交互不夠直接，而在移動設(shè)備上也有采用電阻或電容式觸摸屏的產(chǎn)品，但屏幕尺寸較小操作不便。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種基于多點觸摸的地理信息系統(tǒng)，它采用光學(xué)和計算機視覺原理構(gòu)成的多點觸摸平臺可以具有較大的顯示尺寸，能夠直接使用手與地理信息系統(tǒng)進行交互，具備更好的人機交互特性；可以極大提高系統(tǒng)的操作穩(wěn)定性和便捷性，進一步擴大地理信息系統(tǒng)的應(yīng)用范圍。為了解決背景技術(shù)所存在的問題，本發(fā)明是采用如下技術(shù)方案它包含觸摸屏1、紅外攝像頭2、投影儀3、紅外光源陣列4、GIS模塊5、觸點跟蹤模塊6，觸摸屏I的下側(cè)分別設(shè)置有紅外攝像頭2、投影儀3、紅外光源陣列4，紅外攝像頭2與觸點跟蹤模塊6連接，觸點追蹤模塊6通過網(wǎng)絡(luò)與GIS模塊5連接，GIS模塊5與投影儀3連接。所述的紅外光源陣列4用來發(fā)射850nm紅外光；觸摸屏I是用來顯示投影儀3畫面，并接受用戶觸摸交互操作；紅外攝像頭2用來捕獲觸摸屏I反射的紅外光，形成觸點移動視頻；觸點跟蹤模塊6用來采集紅外攝像頭2的視頻流并從中識別出觸點，將觸點的坐標(biāo)、速度以及加速度傳遞給GIS模塊5 ；GIS模塊5用來將接收到的觸點運動軌跡識別為交互手勢，并驅(qū)動MapX地圖插件完成相應(yīng)的地圖操作。所述的觸點跟蹤模塊6為基于OpenCV圖像處理庫的軟件模塊。所述的GIS模塊5采用了一種基于狀態(tài)機和觸點軌跡幾何特性的方法進行觸摸手勢識別。本發(fā)明的有如下有益效果采用光學(xué)和計算機視覺原理構(gòu)成的多點觸摸平臺可以具有較大的顯示尺寸，能夠直接使用手與地理信息系統(tǒng)進行交互，具備更好的人機交互特性；可以極大提高系統(tǒng)的操作穩(wěn)定性和便捷性，進一步擴大地理信息系統(tǒng)的應(yīng)用范圍。


圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖，圖2為本發(fā)明的工作流程圖，圖3為本發(fā)明中觸點跟蹤模塊6的流程圖，圖4為本發(fā)明中GIS模塊5的手勢識別方法的流程圖。
具體實施例方式參看圖1-圖4，本具體實施方式
采用如下技術(shù)方案它包含觸摸屏1、紅外攝像頭
2、投影儀3、紅外光源陣列4、GIS模塊5、觸點跟蹤模塊6，觸摸屏I的下側(cè)分別設(shè)置有紅外攝像頭2、投影儀3、紅外光源陣列4，紅外攝像頭2與觸點跟蹤模塊6連接，觸點追蹤模塊6通過網(wǎng)絡(luò)與GIS模塊5連接，GIS模塊5與投影儀3連接。所述的觸摸屏I是一種具備漫反射特性的材料，通常可以使用毛玻璃或亞克力板，用于顯示投影畫面并提供用戶觸摸操作平面。所述的紅外攝像頭2可以是普通攝像頭增加可見光濾鏡，目的是為了過濾可見光，只捕獲觸摸屏反射的紅外光形成的觸點圖像。所述的投影儀3用來顯示地圖，任何普通投影儀均可使用。所述的紅外光源陣列4為850nm紅外二極管陣列。所述的紅外光源陣列4用來發(fā)射850nm紅外光；觸摸屏I是用來顯示投影儀3畫面，并接受用戶觸摸交互操作；紅外攝像頭2用來捕獲觸摸屏I反射的紅外光，形成觸點移動視頻；觸點跟蹤模塊6用來采集紅外攝像頭2的視頻流并從中識別出觸點，將觸點的坐標(biāo)、速度以及加速度傳遞給GIS模塊5 ；GIS模塊5用來將接收到的觸點運動軌跡識別為交互手勢，并驅(qū)動MapX地圖插件完成相應(yīng)的地圖操作。所述的觸點跟蹤模塊6為基于OpenCV圖像處理庫的軟件模塊。所述的GIS模塊5采用了一種基于狀態(tài)機和觸點軌跡幾何特性的方法進行觸摸手勢識別。所述的觸點跟蹤模塊6對觸點圖像進行處理的流程為從攝像頭視頻流中讀取一幀圖像，如果是第一幀則去除背景，否則轉(zhuǎn)保存背景一提取圖像中觸點的輪廓一計算所有觸點的質(zhì)心、方向、速度等信息一將觸點信息封裝為TUIO格式發(fā)送到GIS模塊5。所述的GIS模塊5將觸點信息識別為對應(yīng)的手勢的具體操作流程如下記錄觸點從出現(xiàn)到消失的所有坐標(biāo)信息，根據(jù)觸點出現(xiàn)到消失過程中坐標(biāo)信息的變化判斷觸點是否移動一如果觸點沒有移動且觸點數(shù)量為一，識別為單指觸摸顯示信息手勢，如果觸點沒有移動且觸點數(shù)量為二，識別為兩指觸摸測量直線距離手勢，如果觸點移動則根據(jù)觸點數(shù)量區(qū)分為單指移動手勢，轉(zhuǎn)檢測觸點移動軌跡拐點數(shù)量，或雙指移動手勢轉(zhuǎn)檢測觸點相對運動方向，當(dāng)觸點移動軌跡為直線移動，識別為地圖平移手勢，當(dāng)觸點移動軌跡區(qū)為折線移動，識別為路徑距離測量手勢，當(dāng)觸點相對移動方向為互相靠近識別為地圖放大手勢，當(dāng)觸點相對移動方向為互相遠離識別為地圖縮小手勢。所述的GIS模塊5根據(jù)識別出的手勢調(diào)用MapX地圖插件的對應(yīng)功能，實現(xiàn)對地圖的操作，從而完成用戶手勢與系統(tǒng)的交互，并將交互結(jié)果通過投影儀顯示在觸摸平上。本具體實施方式
的有如下有益效果采用光學(xué)和計算機視覺原理構(gòu)成的多點觸摸平臺可以具有較大的顯示尺寸，能夠直接使用手與地理信息系統(tǒng)進行交互，具備更好的人機交互特性；可以極大提高系統(tǒng)的操作穩(wěn)定性和便捷性，進一步擴大地理信息系統(tǒng)的應(yīng)用范圍。
權(quán)利要求
1.一種基于多點觸摸的地理信息系統(tǒng)，其特征在于它包含觸摸屏(I)、紅外攝像頭(2)、投影儀(3)、紅外光源陣列(4)、GIS模塊(5)、觸點跟蹤模塊(6)，觸摸屏(I)的下側(cè)分別設(shè)置有紅外攝像頭(2)、投影儀(3)、紅外光源陣列(4)，紅外攝像頭(2)與觸點跟蹤模塊(6)連接，觸點追蹤模塊(6)通過網(wǎng)絡(luò)與GIS模塊(5)連接，GIS模塊(5)與投影儀(3)連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于多點觸摸的地理信息系統(tǒng)，其特征在于所述的紅外光源陣列⑷用來發(fā)射850nm紅外光；觸摸屏⑴顯示投影儀⑶畫面，并接受用戶觸摸交互操作；紅外攝像頭(2)捕獲觸摸屏(I)反射的紅外光，形成觸點移動視頻；觸點跟蹤模塊(6)采集紅外攝像頭(2)的視頻流并從中識別出觸點，將觸點的坐標(biāo)、速度以及加速度傳遞給GIS模塊(5) ;GIS模塊(5)將接收到的觸點運動軌跡識別為交互手勢，并驅(qū)動MapX地圖插件完成相應(yīng)的地圖操作。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于多點觸摸的地理信息系統(tǒng)，其特征在于所述的紅外光源陣列(4)為850nm紅外二極管陣列。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于多點觸摸的地理信息系統(tǒng)，其特征在于所述的觸點跟蹤模塊(6)為基于OpenCV圖像處理庫的軟件模塊。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于多點觸摸的地理信息系統(tǒng)，其特征在于所述的GIS模塊(5)采用了一種基于狀態(tài)機和觸點軌跡幾何特性的方法進行觸摸手勢識別。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于多點觸摸的地理信息系統(tǒng)，其特征在于所述的觸點跟蹤模塊(6)對觸點圖像進行處理的流程為從攝像頭視頻流中讀取一幀圖像，如果是第一幀則去除背景，否則轉(zhuǎn)保存背景一提取圖像中觸點的輪廓一計算所有觸點的質(zhì)心、方向、速度信息一將觸點信息封裝為TUIO格式發(fā)送到GIS模塊(5)。
全文摘要
一種基于多點觸摸的地理信息系統(tǒng)，它涉及人機交互技術(shù)領(lǐng)域，它的紅外攝像頭與觸點跟蹤模塊連接，觸點追蹤模塊通過網(wǎng)絡(luò)與GIS模塊連接，GIS模塊與投影儀連接；觸摸屏顯示投影儀畫面，并接受用戶觸摸交互操作；紅外攝像頭捕獲觸摸屏反射的紅外光，形成觸點移動視頻；觸點跟蹤模塊采集紅外攝像頭的視頻流并從中識別出觸點，將觸點的坐標(biāo)、速度以及加速度傳遞給GIS模塊；GIS模塊將接收到的觸點運動軌跡識別為交互手勢，并驅(qū)動MapX地圖插件完成相應(yīng)的地圖操作。它采用光學(xué)和計算機視覺原理，能夠直接使用手與地理信息系統(tǒng)進行交互，具備更好的人機交互特性；可以極大提高系統(tǒng)的操作穩(wěn)定性和便捷性，進一步擴大地理信息系統(tǒng)的應(yīng)用范圍。
文檔編號G06F17/30GK103064564SQ20131000063
公開日2013年4月24日 申請日期2013年1月5日 優(yōu)先權(quán)日2013年1月5日
發(fā)明者萬波, 王泉, 劉更代, 趙冬雪, 聞琇 申請人:萬波