交互式投影設(shè)備及其交互筆的定位方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種交互式投影設(shè)備，包括控制裝置、投影裝置、圖像采集裝置和交互筆，控制裝置的位置識(shí)別單元采用一位置識(shí)別圖像識(shí)別投影裝置的安裝方式，該位置識(shí)別圖像關(guān)于其橫向中心線上下不對稱且關(guān)于其縱向中心線左右不對稱。本發(fā)明還公開了交互式投影設(shè)備中交互筆的定位方法，將位置識(shí)別圖像投射到投影面上；采集投影面上的位置識(shí)別投影圖像；根據(jù)位置識(shí)別投影圖像與位置識(shí)別圖像的關(guān)系識(shí)別投影裝置的安裝方式；采集交互筆在投影圖像上所指位置的坐標(biāo)并計(jì)算該坐標(biāo)對應(yīng)在需要投影的圖像中的坐標(biāo)。本發(fā)明可以在識(shí)別投影裝置安裝方式之前或者之后進(jìn)行自動(dòng)校正，只需投射校正圖像并采集投影面上的校正投影圖像，將校正投影圖像的坐標(biāo)與校正圖像的坐標(biāo)進(jìn)行對應(yīng)校正。
【專利說明】交互式投影設(shè)備及其交互筆的定位方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明與交互式投影設(shè)備有關(guān)，具體屬于一種基于自動(dòng)校正的交互式投影設(shè)備中 識(shí)別投影裝置安裝方式(正投、背投、吊裝式、桌面式）并定位交互筆位置的方法及其實(shí)現(xiàn)裝 置。

【背景技術(shù)】
[0002] 隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的迅速發(fā)展，人們越來越廣泛地應(yīng)用多媒體設(shè)備來展示豐富多彩 的內(nèi)容，如文字、聲音、圖像和視頻等。相應(yīng)的，能夠顯示出大幅畫面的投影設(shè)備也得到日益 廣泛的應(yīng)用和快速的發(fā)展。早期的投影系統(tǒng)無法實(shí)現(xiàn)人與投影屏幕間的直接動(dòng)作操作，極 大地限制了其應(yīng)用范圍，尤其是在課堂教學(xué)、游戲娛樂等場合下，根本無法滿足人們對互動(dòng) 性和真實(shí)性的體驗(yàn)要求。
[0003] 目前，國內(nèi)外較成熟的交互式投影系統(tǒng)一種是基于電子白板構(gòu)建的，另一種則是 采用交互筆式設(shè)備。其中，前者主要利用觸摸屏式、紅外陣列式、電磁感應(yīng)式以及激光掃描 式等技術(shù)，雖然其定位可靠性和精度較高，但是都需要依賴特制的投影屏幕，無法實(shí)現(xiàn)在任 意投影平面上進(jìn)行交互操作，使得安裝和使用都不方便，且成本很高。相比之下，采用交互 筆式的投影系統(tǒng)通過交互筆和相配合的接收器，可以精確定位交互筆的筆尖位置，該投影 系統(tǒng)對投影平面沒有要求，能夠?qū)崿F(xiàn)在任意投影平面內(nèi)的書寫及觸控操作，故受到越來越 多的關(guān)注和好評。
[0004] 交互式投影系統(tǒng)主要由控制處理單元、存儲(chǔ)單元、投影單元、圖像采集單元、投影 面組成，所述控制處理單元與圖像采集單元、投影單元和存儲(chǔ)單元進(jìn)行通信連接，投影單元 用于將圖像信息顯示在投影面上，圖像采集單元用于采集投影面上的圖像信息并將采集到 的數(shù)據(jù)信息傳輸至控制處理單元，存儲(chǔ)單元存儲(chǔ)有校正圖像、文字?jǐn)?shù)據(jù)、校正公式、坐標(biāo)變 換程序等。
[0005] 交互式投影系統(tǒng)在使用之前需要進(jìn)行位置校正，目前采用的大多是手動(dòng)法，即控 制處理單元接收到校正指令后，調(diào)用存儲(chǔ)單元中的校正圖像，并驅(qū)動(dòng)投影單元將校正圖像 投射到投影面上。投影面上的校正圖像具有以矩形陣列模式布置的校準(zhǔn)點(diǎn)，其中校正圖像 的四個(gè)角位置均設(shè)有一個(gè)校準(zhǔn)點(diǎn)，橫向校準(zhǔn)點(diǎn)之間的間距相同，且縱向校準(zhǔn)點(diǎn)之間的間距 也相同，這些校準(zhǔn)點(diǎn)逐一出現(xiàn)（以每幅校正圖像一個(gè)校準(zhǔn)點(diǎn)、多幅校正圖像逐一出現(xiàn)的形 式，或者以一幅校正圖像中所有校準(zhǔn)點(diǎn)逐一出現(xiàn)的形式)，利用交互筆在投影面上手動(dòng)逐個(gè) 點(diǎn)擊校準(zhǔn)點(diǎn)，通過圖像采集單元獲取每個(gè)校準(zhǔn)點(diǎn)的絕對坐標(biāo)，從而實(shí)現(xiàn)手動(dòng)位置校正，這種 手動(dòng)校正方法需要浪費(fèi)大量的時(shí)間和人力，校正效率較低。
[0006] 另一種位置校正的方法則為自動(dòng)校正，即控制處理單元接收到校正指令后，調(diào)用 存儲(chǔ)單元中或者與投影儀相連接的計(jì)算機(jī)中存儲(chǔ)的校正圖像，該校正圖像如圖1所示，其 上具有矩形陣列分布的校準(zhǔn)黑格(校正圖像的四個(gè)角位置均設(shè)有一個(gè)黑格，橫向黑格之間 的間距相同，且縱向黑格之間的間距也相同)，校正圖像通過投影單元被投射到投影面上， 圖像采集單元捕捉校正圖像上的黑格位置并獲取其在投影面上的絕對坐標(biāo)，從而達(dá)到手動(dòng) 交互筆點(diǎn)擊校正的效果。這種自動(dòng)校正的方法方便省時(shí)，提高了位置校正的效率。然而，和 人工手動(dòng)校正相比，自動(dòng)校正無法知道校準(zhǔn)點(diǎn)的起始位置，而且以投影出來的校正圖像的 橫向中心線和縱向中心線構(gòu)成的坐標(biāo)系（XY坐標(biāo)系)來看，校正圖像中的黑格是上下對稱且 左右對稱的，因此采用自動(dòng)校正時(shí)，投影儀是放在桌面上還是吊掛在天花板上，投影系統(tǒng)是 采用正投還是背投，投影出來的校正圖像都是一模一樣的，投影系統(tǒng)無法識(shí)別投影儀的具 體安裝方式，進(jìn)而導(dǎo)致無法正確定位交互筆的筆尖位置。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0007] 本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種交互式投影設(shè)備及其中投影裝置的定位 方法，可以快速識(shí)別采用自動(dòng)校正的交互式投影設(shè)備中投影裝置的安裝方式，從而準(zhǔn)確計(jì) 算交互投影中交互筆在投影圖像中點(diǎn)擊位置對應(yīng)在需要投影的圖像中的位置。
[0008] 為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供的交互式投影設(shè)備包括用于將圖像顯示在投影 面上的投影裝置、用于將所述圖像傳送至投影裝置的控制裝置、交互筆和用于采集投影面 上的投影圖像的信息和交互筆在投影圖像上所指位置的坐標(biāo)的圖像采集裝置；
[0009] 所述控制裝置包括處理單元、自動(dòng)校正單元、位置識(shí)別單元、坐標(biāo)變換單元，所述 處理單元分別與自動(dòng)校正單元、位置識(shí)別單元和坐標(biāo)變換單元連接；自動(dòng)校正單元用于將 圖像采集裝置采集到的校正投影圖像的坐標(biāo)與控制裝置中校正圖像的坐標(biāo)進(jìn)行對應(yīng)校正； 位置識(shí)別單元通過一位置識(shí)別圖像與投射到投影面的位置識(shí)別投影圖像之間的關(guān)系識(shí)別 投影裝置的安裝方式，所述位置識(shí)別圖像存儲(chǔ)于位置識(shí)別單元中，或者該位置識(shí)別圖像可 存儲(chǔ)于與投影裝置相連接的計(jì)算機(jī)中，以該位置識(shí)別圖像的橫向中心線為X軸、縱向中心 線為Y軸，所述位置識(shí)別圖像關(guān)于X軸上下不對稱且關(guān)于Y軸左右不對稱；坐標(biāo)變換單元用 于計(jì)算交互筆在投影圖像上所指位置的坐標(biāo)對應(yīng)在需要投影的圖像中的坐標(biāo)。優(yōu)選地，所 述位置識(shí)別圖像具有至少一個(gè)定位校準(zhǔn)點(diǎn)或定位校準(zhǔn)塊，所述定位校準(zhǔn)點(diǎn)或定位校準(zhǔn)塊位 于X軸和Y軸構(gòu)成的直角坐標(biāo)系的一個(gè)象限內(nèi)。
[0010] 其中，所述校正圖像具有以矩形陣列模式布置的校準(zhǔn)點(diǎn)或校準(zhǔn)塊，所述校準(zhǔn)點(diǎn)或 校準(zhǔn)塊關(guān)于校正圖像的橫向中心線上下對稱，且關(guān)于校正圖像的縱向中心線左右對稱。優(yōu) 選地，所述校正圖像的四個(gè)角位置均設(shè)有一個(gè)校準(zhǔn)點(diǎn)或校準(zhǔn)塊，橫向方向上校準(zhǔn)點(diǎn)或校準(zhǔn) 塊之間的間距相同，且縱向方向上校準(zhǔn)點(diǎn)或校準(zhǔn)塊之間的間距也相同。在此基礎(chǔ)上，優(yōu)選 的，所述位置識(shí)別圖像為校正圖像在其橫向中心線和縱向中心線構(gòu)成的直角坐標(biāo)系的一個(gè) 象限內(nèi)的校準(zhǔn)點(diǎn)或校準(zhǔn)塊被去除。
[0011] 本發(fā)明還提供所述交互式投影設(shè)備中交互筆的定位方法，包括坐標(biāo)位置的自動(dòng)校 正、投影裝置安裝方式的識(shí)別、交互筆所指位置的計(jì)算；
[0012] 進(jìn)行坐標(biāo)位置的自動(dòng)校正時(shí)，先將校正圖像投射到投影面上，再采集投影面上的 校正投影圖像，最后將校正投影圖像的坐標(biāo)與校正圖像的坐標(biāo)進(jìn)行對應(yīng)校正；
[0013] 識(shí)別投影裝置的安裝方式時(shí)，先將位置識(shí)別圖像投射到投影面上，再采集投影面 上的位置識(shí)別投影圖像，最后根據(jù)位置識(shí)別投影圖像與位置識(shí)別圖像的關(guān)系識(shí)別投影裝置 的安裝方式；
[0014] 計(jì)算交互筆所指位置時(shí)，在采集交互筆在投影圖像上所指位置的坐標(biāo)后，計(jì)算交 互筆在投影圖像上所指位置的坐標(biāo)對應(yīng)在需要投影的圖像中的坐標(biāo)；
[0015] 其中，以位置識(shí)別圖像的橫向中心線為X軸、縱向中心線為Y軸，所述位置識(shí)別圖 像關(guān)于X軸上下不對稱且關(guān)于Υ軸左右不對稱。
[0016] 其中，先進(jìn)行坐標(biāo)位置的自動(dòng)校正，再進(jìn)行投影裝置安裝方式的識(shí)別，最后根據(jù)坐 標(biāo)位置自動(dòng)校正的校正結(jié)果和投影裝置安裝方式的識(shí)別結(jié)果計(jì)算交互筆位置，或者先進(jìn)行 投影裝置安裝方式的識(shí)別，再進(jìn)行坐標(biāo)位置的自動(dòng)校正，最后根據(jù)投影裝置安裝方式的識(shí) 別結(jié)果和坐標(biāo)位置自動(dòng)校正的校正結(jié)果計(jì)算交互筆位置。
[0017] 其中，當(dāng)所述位置識(shí)別投影圖像與位置識(shí)別圖像為比例放大關(guān)系時(shí)，定義投影裝 置為正投且桌面式；如果位置識(shí)別圖像繞著垂直于其自身的直線旋轉(zhuǎn)180度后的圖像與位 置識(shí)別投影圖像為比例放大關(guān)系，那么投影裝置為正投且吊裝式；如果位置識(shí)別圖像關(guān)于 Υ軸左右鏡像后的圖像與位置識(shí)別投影圖像為比例放大關(guān)系，那么投影裝置為背投且桌面 式；如果位置識(shí)別圖像關(guān)于X軸上下鏡像后的圖像與位置識(shí)別投影圖像為比例放大關(guān)系， 那么投影裝置為背投且吊裝式。
[0018] 進(jìn)一步的，交互筆在投影圖像所指位置的坐標(biāo)為（XpYi)，當(dāng)投影裝置為正投且桌 面式時(shí)，對應(yīng)在需要投影的圖像中的坐標(biāo)為（x 2, Y2)，那么，當(dāng)投影裝置為正投且吊裝式時(shí)， 對應(yīng)在需要投影的圖像中的坐標(biāo)為（-χ2，-Υ 2)，當(dāng)投影裝置為背投且桌面式時(shí)，對應(yīng)在需要 投影的圖像中的坐標(biāo)為（-Χ2，γ2)，當(dāng)投影裝置為背投且吊裝式時(shí)，對應(yīng)在需要投影的圖像中 的坐標(biāo)為（χ 2, -υ2)。
[0019] 在上述方法中，所述處理單元可以先控制自動(dòng)校正單元進(jìn)行位置校正，再控制位 置識(shí)別單元進(jìn)行投影裝置安裝方式的識(shí)別，最后根據(jù)自動(dòng)校正單元的校正結(jié)果以及位置識(shí) 別單元的識(shí)別結(jié)果進(jìn)行坐標(biāo)變換。當(dāng)然，處理單元也可以先控制位置識(shí)別單元進(jìn)行投影裝 置安裝方式的識(shí)別，再控制自動(dòng)校正單元進(jìn)行位置校正，最后根據(jù)位置識(shí)別單元的識(shí)別結(jié) 果以及自動(dòng)校正單元的校正結(jié)果進(jìn)行坐標(biāo)變換。
[0020] 本發(fā)明的交互式投影設(shè)備可以在任意投影平面上使用，其通過一幅校正圖像進(jìn)行 自動(dòng)位置校正，并且可以在自動(dòng)校正之前或之后通過左右上下均不對稱的位置識(shí)別圖像快 速準(zhǔn)確地識(shí)別投影裝置的安裝方式。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0021] 圖1是交互式投影設(shè)備在自動(dòng)校正時(shí)采用的一種校正圖像；
[0022] 圖2是本發(fā)明中基于自動(dòng)校正和定位的交互式投影設(shè)備的一種結(jié)構(gòu)框圖；
[0023] 圖3是交互式投影設(shè)備進(jìn)行位置識(shí)別時(shí)采用的一種位置識(shí)別圖像；
[0024] 圖4是本發(fā)明的交互式投影設(shè)備進(jìn)行交互筆定位的一種流程圖；
[0025] 圖5是本發(fā)明的交互式投影設(shè)備進(jìn)行交互筆定位的另一種流程圖。

【具體實(shí)施方式】
[0026] 下面結(jié)合附圖與【具體實(shí)施方式】對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的說明。
[0027] 本發(fā)明提供的交互式投影設(shè)備，如圖2所示，包括用于將圖像顯示在投影面上的 投影裝置、用于將所述圖像傳送至投影裝置的控制裝置、交互筆和用于采集投影面上的投 影圖像的信息和交互筆在投影圖像上所指位置的坐標(biāo)的圖像采集裝置；
[0028] 所述控制裝置包括處理單元、自動(dòng)校正單元、位置識(shí)別單元、坐標(biāo)變換單元，所述 處理單元與自動(dòng)校正單元、位置識(shí)別單元和坐標(biāo)變換單元連接；該控制裝置包括但不僅限 于PC機(jī)、單片機(jī)或嵌入式系統(tǒng)；
[0029] 自動(dòng)校正單元用于將圖像采集裝置采集到的校正投影圖像的坐標(biāo)與控制裝置中 校正圖像的坐標(biāo)進(jìn)行對應(yīng)校正；
[0030] 位置識(shí)別單元用于識(shí)別投影裝置的安裝方式，其存儲(chǔ)有一位置識(shí)別圖像，以該位 置識(shí)別圖像的橫向中心線為X軸、縱向中心線為Y軸，所述位置識(shí)別圖像關(guān)于X軸上下不對 稱且關(guān)于Y軸左右不對稱；優(yōu)選地，所述位置識(shí)別圖像具有至少一個(gè)定位校準(zhǔn)點(diǎn)或定位校 準(zhǔn)塊，所述定位校準(zhǔn)點(diǎn)或定位校準(zhǔn)塊位于X軸和Y軸構(gòu)成的直角坐標(biāo)系的一個(gè)象限內(nèi)。當(dāng) 然，所述位置識(shí)別圖像也可存儲(chǔ)在與所述投影裝置相連接的計(jì)算機(jī)內(nèi)；
[0031] 坐標(biāo)變換單元用于計(jì)算交互筆在投影圖像上所指位置的坐標(biāo)對應(yīng)于需要投影的 圖像中的坐標(biāo)，所述需要投影的圖像可以但不僅限于存儲(chǔ)在控制裝置中或者與投影裝置相 連接的計(jì)算機(jī)內(nèi)。
[0032] 其中，校正圖像具有以矩形陣列模式布置的校準(zhǔn)點(diǎn)或校準(zhǔn)塊，所述校準(zhǔn)點(diǎn)或校準(zhǔn) 塊關(guān)于校正圖像的橫向中心線上下對稱，且關(guān)于校正圖像的縱向中心線左右對稱，優(yōu)選的， 校正圖像的四個(gè)角位置均設(shè)有一個(gè)校準(zhǔn)點(diǎn)或校準(zhǔn)塊，橫向方向上校準(zhǔn)點(diǎn)或校準(zhǔn)塊之間的間 距相同，且縱向方向上校準(zhǔn)點(diǎn)或校準(zhǔn)塊之間的間距也相同，常用的校正圖像中校準(zhǔn)點(diǎn)或校 準(zhǔn)塊為5X5、7X7陣列。而位置識(shí)別圖像可以為校正圖像在其橫向中心線和縱向中心線構(gòu) 成的直角坐標(biāo)系的一個(gè)象限內(nèi)的若干校準(zhǔn)點(diǎn)或校準(zhǔn)塊被去除，即先進(jìn)行自動(dòng)校正再進(jìn)行位 置識(shí)別時(shí)，自動(dòng)校正的校正圖像保持一段時(shí)間完成自動(dòng)校正后，校正圖像某個(gè)象限內(nèi)的某 個(gè)校準(zhǔn)塊或校準(zhǔn)點(diǎn)滅掉；或者，位置識(shí)別圖像具有至少一個(gè)定位校準(zhǔn)點(diǎn)或定位校準(zhǔn)塊，所述 定位校準(zhǔn)點(diǎn)或定位校準(zhǔn)塊位于X軸和Y軸構(gòu)成的直角坐標(biāo)系的一個(gè)象限或多個(gè)象限內(nèi)，只 要該位置識(shí)別圖像滿足關(guān)于X軸上下不對稱且關(guān)于Y軸左右不對稱即可。優(yōu)選的，從識(shí)別 速度來考慮，位置識(shí)別圖像如圖3所示，采用一個(gè)定位校準(zhǔn)塊，由于該定位校準(zhǔn)塊位于位置 識(shí)別圖像的一個(gè)象限內(nèi)，因此該位置識(shí)別圖像滿足關(guān)于X軸上下不對稱且關(guān)于Y軸左右不 對稱的條件。
[0033] 本發(fā)明中基于自動(dòng)校正的交互式投影系統(tǒng)中交互筆的定位方法，包括坐標(biāo)位置的 自動(dòng)校正、投影裝置安裝方式的識(shí)別、交互筆所指位置的計(jì)算；
[0034] 進(jìn)行坐標(biāo)位置的自動(dòng)校正時(shí)，先將校正圖像投射到投影面上，再采集投影面上的 校正投影圖像，最后將校正投影圖像的坐標(biāo)與校正圖像的坐標(biāo)進(jìn)行對應(yīng)校正；
[0035] 識(shí)別投影裝置的安裝方式時(shí)，先將位置識(shí)別圖像投射到投影面上，再采集投影面 上的位置識(shí)別投影圖像，最后根據(jù)位置識(shí)別投影圖像與位置識(shí)別圖像的關(guān)系識(shí)別投影裝置 的安裝方式；
[0036] 計(jì)算交互筆所指位置時(shí)，采集交互筆在投影圖像上所指位置的坐標(biāo)后，計(jì)算交互 筆在投影圖像上所指位置的坐標(biāo)對應(yīng)在需要投影的圖像中的坐標(biāo)。
[0037] 其中，先進(jìn)行坐標(biāo)位置的自動(dòng)校正，再進(jìn)行投影裝置安裝方式的識(shí)別，最后根據(jù)坐 標(biāo)位置自動(dòng)校正的校正結(jié)果和投影裝置安裝方式的識(shí)別結(jié)果計(jì)算交互筆位置，或者先進(jìn)行 投影裝置安裝方式的識(shí)別，再進(jìn)行坐標(biāo)位置的自動(dòng)校正，最后根據(jù)投影裝置安裝方式的識(shí) 別結(jié)果和坐標(biāo)位置自動(dòng)校正的校正結(jié)果計(jì)算交互筆位置。
[0038] 其中，當(dāng)位置識(shí)別投影圖像與位置識(shí)別圖像為比例放大關(guān)系時(shí)，定義投影裝置為 正投且桌面式，如果位置識(shí)別圖像繞著垂直于其自身的直線旋轉(zhuǎn)180度后的圖像與位置識(shí) 別投影圖像為比例放大關(guān)系，那么投影裝置為正投且吊裝式；如果位置識(shí)別圖像關(guān)于Y軸 左右鏡像后的圖像與位置識(shí)別投影圖像為比例放大關(guān)系，那么投影裝置為背投且桌面式； 如果位置識(shí)別圖像關(guān)于X軸上下鏡像后的圖像與位置識(shí)別投影圖像為比例放大關(guān)系，那么 投影裝置為背投且吊裝式。
[0039] 控制裝置的處理單元可以根據(jù)設(shè)置或需要控制自動(dòng)校正和位置識(shí)別的先后順序， 即可以先控制自動(dòng)校正單元進(jìn)行位置校正，再控制位置識(shí)別單元進(jìn)行投影裝置安裝方式的 識(shí)別（如圖4所示)，也可以先控制位置識(shí)別單元進(jìn)行投影裝置安裝方式的識(shí)別，再控制自動(dòng) 校正單元進(jìn)行位置校正(如圖5所示)，校正和定位后的投影系統(tǒng)根據(jù)位置識(shí)別單元的識(shí)別 結(jié)果以及自動(dòng)校正單元的校正結(jié)果控制坐標(biāo)變換單元進(jìn)行坐標(biāo)換算。例如，交互筆在投影 圖像所指位置的坐標(biāo)為（XpD，當(dāng)投影裝置為正投且桌面式時(shí)，對應(yīng)在需要投影或正在投 影的圖像中的坐標(biāo)為（X 2，Y2)，那么，當(dāng)投影裝置為正投且吊裝式時(shí)，對應(yīng)在需要投影或正在 投影的圖像中的坐標(biāo)為（_Χ 2，-Υ2)，當(dāng)投影裝置為背投且桌面式時(shí)，對應(yīng)在需要投影或正在 投影的圖像中的坐標(biāo)為（_Χ 2，Υ2)，當(dāng)投影裝置為背投且吊裝式時(shí)，對應(yīng)在需要投影或正在投 影的圖像中的坐標(biāo)為（Χ 2，-Υ2)。這樣校正定位后，在交互投影時(shí)，使用者利用交互筆在投影 圖像上點(diǎn)擊某位置，投影系統(tǒng)就可以準(zhǔn)確識(shí)別并計(jì)算出對應(yīng)在原圖像上的坐標(biāo)位置，從而 準(zhǔn)確進(jìn)行互動(dòng)。
[0040] 以上通過具體實(shí)施例對本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)的說明，該實(shí)施例僅僅是本發(fā)明的較佳 實(shí)施例，其并非對本發(fā)明進(jìn)行限制。在不脫離本發(fā)明原理的情況下，本領(lǐng)域的技術(shù)人員對投 影設(shè)備的組成、位置識(shí)別圖像及校正圖像中校準(zhǔn)點(diǎn)或校準(zhǔn)塊的分布或顏色等做出的等效置 換和改進(jìn)，均應(yīng)視為在本發(fā)明所保護(hù)的技術(shù)范疇內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1. 一種交互式投影設(shè)備，其特征在于，包括用于將圖像顯示在投影面上的投影裝置、用 于將所述圖像傳送至投影裝置的控制裝置、交互筆和用于采集投影面上的投影圖像信息和 交互筆在投影圖像上所指位置的坐標(biāo)的圖像采集裝置； 其中，所述控制裝置包括處理單元、自動(dòng)校正單元、位置識(shí)別單元、坐標(biāo)變換單元，所述 處理單元分別與自動(dòng)校正單元、位置識(shí)別單元和坐標(biāo)變換單元連接； 自動(dòng)校正單元用于將圖像采集裝置采集到的校正投影圖像的坐標(biāo)與控制裝置中校正 圖像的坐標(biāo)進(jìn)行對應(yīng)校正； 位置識(shí)別單元通過一位置識(shí)別圖像與投射到投影面的位置識(shí)別投影圖像之間的關(guān)系 識(shí)別投影裝置的安裝方式，以該位置識(shí)別圖像的橫向中心線為X軸、縱向中心線為Y軸，所 述位置識(shí)別圖像關(guān)于X軸上下不對稱且關(guān)于Y軸左右不對稱； 坐標(biāo)變換單元用于計(jì)算交互筆在投影圖像上所指位置的坐標(biāo)對應(yīng)在需要投影的圖像 中的坐標(biāo)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的交互式投影設(shè)備，其特征在于，所述校正圖像具有以矩形陣 列模式布置的校準(zhǔn)點(diǎn)或校準(zhǔn)塊，所述校準(zhǔn)點(diǎn)或校準(zhǔn)塊關(guān)于校正圖像的橫向中心線上下對 稱，且關(guān)于校正圖像的縱向中心線左右對稱。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的交互式投影設(shè)備，其特征在于，所述校正圖像的四個(gè)角位置 均設(shè)有一個(gè)校準(zhǔn)點(diǎn)或校準(zhǔn)塊，橫向方向上校準(zhǔn)點(diǎn)或校準(zhǔn)塊之間的間距相同，且縱向方向上 校準(zhǔn)點(diǎn)或校準(zhǔn)塊之間的間距也相同。
4. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的交互式投影設(shè)備，其特征在于，所述位置識(shí)別圖像為校正圖 像在其橫向中心線和縱向中心線構(gòu)成的直角坐標(biāo)系的一個(gè)象限內(nèi)的校準(zhǔn)點(diǎn)或校準(zhǔn)塊被去 除。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的交互式投影設(shè)備，其特征在于，所述位置識(shí)別圖像具有至少 一個(gè)定位校準(zhǔn)點(diǎn)或定位校準(zhǔn)塊，所述定位校準(zhǔn)點(diǎn)或定位校準(zhǔn)塊位于X軸和Y軸構(gòu)成的直角 坐標(biāo)系的一個(gè)象限內(nèi)。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的交互式投影設(shè)備，其特征在于，當(dāng)所述位置識(shí)別投影圖像與 位置識(shí)別圖像為比例放大關(guān)系時(shí)，定義投影裝置為正投且桌面式，那么， 如果位置識(shí)別圖像繞著垂直于其自身的直線旋轉(zhuǎn)180度后的圖像與位置識(shí)別投影圖 像為比例放大關(guān)系，則投影裝置為正投且吊裝式； 如果位置識(shí)別圖像關(guān)于Y軸左右鏡像后的圖像與位置識(shí)別投影圖像為比例放大關(guān)系， 則投影裝置為背投且桌面式； 如果位置識(shí)別圖像關(guān)于X軸上下鏡像后的圖像與位置識(shí)別投影圖像為比例放大關(guān)系， 則投影裝置為背投且吊裝式。
7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的交互式投影設(shè)備，其特征在于，交互筆在投影圖像所指位置 的坐標(biāo)為（Xpt)，當(dāng)投影裝置為正投且桌面式時(shí)，對應(yīng)在需要投影的圖像中的坐標(biāo)為（X 2， Y2)，那么， 當(dāng)投影裝置為正投且吊裝式時(shí)，對應(yīng)在需要投影的圖像中的坐標(biāo)為（_Χ2，-Υ2); 當(dāng)投影裝置為背投且桌面式時(shí)，對應(yīng)在需要投影的圖像中的坐標(biāo)為（_Χ2, Υ2); 當(dāng)投影裝置為背投且吊裝式時(shí)，對應(yīng)在需要投影的圖像中的坐標(biāo)為（Χ2，-Υ2)。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的交互式投影設(shè)備，其特征在于，所述處理單元先控制自動(dòng)校 正單元進(jìn)行位置校正，再控制位置識(shí)別單元進(jìn)行投影裝置安裝方式的識(shí)別，最后根據(jù)自動(dòng) 校正單元的校正結(jié)果以及位置識(shí)別單元的識(shí)別結(jié)果進(jìn)行坐標(biāo)變換。
9. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的交互式投影設(shè)備，其特征在于，所述處理單元先控制位置識(shí) 別單元進(jìn)行投影裝置安裝方式的識(shí)別，再控制自動(dòng)校正單元進(jìn)行位置校正，最后根據(jù)位置 識(shí)別單元的識(shí)別結(jié)果以及自動(dòng)校正單元的校正結(jié)果進(jìn)行坐標(biāo)變換。
10. -種交互式投影設(shè)備中交互筆的定位方法，其特征在于，包括坐標(biāo)位置的自動(dòng)校 正、投影裝置安裝方式的識(shí)別、交互筆所指位置的計(jì)算； 進(jìn)行坐標(biāo)位置的自動(dòng)校正時(shí)，先將校正圖像投射到投影面上，再采集投影面上的校正 投影圖像，最后將校正投影圖像的坐標(biāo)與校正圖像的坐標(biāo)進(jìn)行對應(yīng)校正； 識(shí)別投影裝置的安裝方式時(shí)，先將位置識(shí)別圖像投射到投影面上，再采集投影面上的 位置識(shí)別投影圖像，最后根據(jù)位置識(shí)別投影圖像與位置識(shí)別圖像的關(guān)系識(shí)別投影裝置的安 裝方式； 計(jì)算交互筆所指位置時(shí)，在采集交互筆在投影圖像上所指位置的坐標(biāo)后，計(jì)算交互筆 在投影圖像上所指位置的坐標(biāo)對應(yīng)在需要投影的圖像中的坐標(biāo)； 其中，以位置識(shí)別圖像的橫向中心線為X軸、縱向中心線為Y軸，所述位置識(shí)別圖像關(guān) 于X軸上下不對稱且關(guān)于Y軸左右不對稱。
11. 根據(jù)權(quán)利要求10所述的交互式投影設(shè)備中交互筆的定位方法，其特征在于，所述 校正圖像具有以矩形陣列模式布置的校準(zhǔn)點(diǎn)或校準(zhǔn)塊，所述校準(zhǔn)點(diǎn)或校準(zhǔn)塊關(guān)于校正圖像 的橫向中心線上下對稱，且關(guān)于校正圖像的縱向中心線左右對稱。
12. 根據(jù)權(quán)利要求11所述的交互式投影設(shè)備中交互筆的定位方法，其特征在于，所述 校正圖像的四個(gè)角位置均設(shè)有一個(gè)校準(zhǔn)點(diǎn)或校準(zhǔn)塊，橫向方向上校準(zhǔn)點(diǎn)或校準(zhǔn)塊之間的間 距相同，且縱向方向上校準(zhǔn)點(diǎn)或校準(zhǔn)塊之間的間距也相同。
13. 根據(jù)權(quán)利要求11所述的交互式投影設(shè)備中交互筆的定位方法，其特征在于，所述 位置識(shí)別圖像為校正圖像在其橫向中心線和縱向中心線構(gòu)成的直角坐標(biāo)系的一個(gè)象限內(nèi) 的校準(zhǔn)點(diǎn)或校準(zhǔn)塊被去除。
14. 根據(jù)權(quán)利要求10所述的交互式投影設(shè)備中交互筆的定位方法，其特征在于，所述 位置識(shí)別圖像具有至少一個(gè)定位校準(zhǔn)點(diǎn)或定位校準(zhǔn)塊，所述定位校準(zhǔn)點(diǎn)或定位校準(zhǔn)塊位于 X軸和Y軸構(gòu)成的直角坐標(biāo)系的一個(gè)象限內(nèi)。
15. 根據(jù)權(quán)利要求10所述的交互式投影設(shè)備中交互筆的定位方法，其特征在于，當(dāng)所 述位置識(shí)別投影圖像與位置識(shí)別圖像為比例放大關(guān)系時(shí)，定義投影裝置為正投且桌面式， 那么， 如果位置識(shí)別圖像繞著垂直于其自身的直線旋轉(zhuǎn)180度后的圖像與位置識(shí)別投影圖 像為比例放大關(guān)系，則投影裝置為正投且吊裝式； 如果位置識(shí)別圖像關(guān)于Y軸左右鏡像后的圖像與位置識(shí)別投影圖像為比例放大關(guān)系， 則投影裝置為背投且桌面式； 如果位置識(shí)別圖像關(guān)于X軸上下鏡像后的圖像與位置識(shí)別投影圖像為比例放大關(guān)系， 則投影裝置為背投且吊裝式。
16. 根據(jù)權(quán)利要求15所述的交互式投影設(shè)備中交互筆的定位方法，其特征在于，交互 筆在投影圖像所指位置的坐標(biāo)為（Ui)，當(dāng)投影裝置為正投且桌面式時(shí)，對應(yīng)在需要投影 的圖像中的坐標(biāo)為（Χ2，γ2)，那么， 當(dāng)投影裝置為正投且吊裝式時(shí)，對應(yīng)在需要投影的圖像中的坐標(biāo)為（-χ2，-Υ2); 當(dāng)投影裝置為背投且桌面式時(shí)，對應(yīng)在需要投影的圖像中的坐標(biāo)為（-χ2, Υ2); 當(dāng)投影裝置為背投且吊裝式時(shí)，對應(yīng)在需要投影的圖像中的坐標(biāo)為（χ2，-Υ2)。
17. 根據(jù)權(quán)利要求10所述的交互式投影設(shè)備中交互筆的定位方法，其特征在于，先進(jìn) 行坐標(biāo)位置的自動(dòng)校正，再進(jìn)行投影裝置安裝方式的識(shí)別，最后根據(jù)坐標(biāo)位置自動(dòng)校正的 校正結(jié)果和投影裝置安裝方式的識(shí)別結(jié)果計(jì)算交互筆位置。
18. 根據(jù)權(quán)利要求10所述的交互式投影設(shè)備中交互筆的定位方法，其特征在于，先進(jìn) 行投影裝置安裝方式的識(shí)別，再進(jìn)行坐標(biāo)位置的自動(dòng)校正，最后根據(jù)投影裝置安裝方式的 識(shí)別結(jié)果和坐標(biāo)位置自動(dòng)校正的校正結(jié)果計(jì)算交互筆位置。
【文檔編號(hào)】G06F3/042GK104142760SQ201310164955
【公開日】2014年11月12日 申請日期:2013年5月7日 優(yōu)先權(quán)日:2013年5月7日
【發(fā)明者】曹楊 申請人:索尼公司