本發(fā)明涉及觸控領域,特別涉及一種大屏幕觸控系統(tǒng)的標定方法。
背景技術:
隨著觸控技術的不斷發(fā)展,觸控系統(tǒng)的標定方法層出不窮,對觸控精度的要求也越來越高。
由于傳感器捕捉的圖像,分辨率遠低于屏幕的分辨率,因此圖像中一個像素在屏幕上將對應于一塊區(qū)域,這一區(qū)域大小限制了觸控精度。圖1為圖像坐標和屏幕坐標的對應關系示意圖。如圖1所示,Q1、Q2、Q3、Q4是圖像坐標,q1、q2、q3、q4是屏幕坐標。
目前已有的標定方法是:制作標定板,從不同角度拍攝若干張標定圖像序列;讀取一副標定圖像后,采用鼠標點選的手工交互方式,選擇4個點,確定特征點檢測區(qū)域;輸入檢測區(qū)域內每行、每列可能存在的特征點個數(shù),采用圖像處理的方式,檢測出所有特征點;通過特征點的像素坐標,求出相機的各項參數(shù)。所述標定方法必須借助標定板,且對標定板的精度有一定要求,實際操作繁瑣,難以實現(xiàn)精確標定,難以實現(xiàn)精準觸控。
技術實現(xiàn)要素:
本發(fā)明旨在提供一種大屏幕觸控系統(tǒng)的標定方法,提高標定的精確度達到亞像素級,并且方法簡單、計算量少、容易實現(xiàn)。
本發(fā)明提供的一種大屏幕觸控系統(tǒng)的標定方法,包括:
S1:在屏幕上均勻顯示用于標定的標識點,通過手觸得出對應屏幕標識點的圖像坐標,并建立標識點的圖像坐標和標識點的屏幕坐標的對應點對;
S2:用步驟S1中得到的標識點的圖像坐標,通過三角形內插法求出屏幕上任意點的屏幕坐標。
優(yōu)選地、上述步驟S2包括:
S21:在步驟S1中得到的標識點的圖像坐標中,找出可以構成三角形的三個點P1、P2、P3,其對應在屏幕中的標識點為F1、F2、F3;
S22:上述P1、P2、P3構成的三角形內部有任意點P,其對應在屏幕中的點為F;
S23:通過面積比值法求出P1、P2、P3對P點的權重關系;
S24:上述P1、P2、P3對P點的權重即為屏幕中F1、F2、F3對F點的權重,通過上述權重,求出對應圖像像素點的屏幕上任一點的坐標。
優(yōu)選地、上述步驟S2還包括:
S21':用標識點的圖像坐標,通過三角形內插法求出對應于圖像中像素點的屏幕坐標,并建立圖像中所有像素點坐標和對應于圖像中所有像素點的屏幕點坐標的對應查找表;
S22':根據(jù)上述步驟S21中建立的查找表,通過三角形內插法,求出對應于圖像中亞像素點的屏幕坐標。
優(yōu)選地、上述步驟S21'包括:
S211':在標識點的圖像坐標中找出可以構成三角形的三個點P1、P2、P3,其對應在屏幕中的標識點為F1、F2、F3;
S212':上述P1、P2、P3構成的三角形內部有任意像素點P,其對應在屏幕中的標識點為F;
S213':P點坐標為P1、P2、P3坐標的線性加權,通過面積比值法求出P1、P2、P3對P點的權重;
S214':上述權重即為屏幕中F1、F2、F3對F點的權重關系,通過上述權重,求出屏幕中對應圖像像素點的屏幕坐標,并建立圖像中所有像素點坐標和對應于圖像中所有像素點的屏幕點坐標的對應查找表。
優(yōu)選地、步驟S213'包括:
S2131':P1、P2、P3對P點的權重為1-u-v,u,v,下標x、y表示其為該點的橫縱坐標,則:
Px=(1-u-v)*P1x+u*P2x+v*P3x
Py=(1-u-v)*P1y+u*P2y+v*P3y
求得P1、P2、P3對P點的權重1-u-v,u,v。
優(yōu)選地、步驟S213'包括:
S2131″:三角形P1PP3的面積用表示,三角形P1PP2的面積用表示,三角形P1P2P3的面積用表示,u和v的計算公式為:
S2132″:點P、P1、P2、P3的坐標分別為P(x,y)、P1(x1,y1)、P2(x2,y2)、P3(x3,y3)其中P、P1、P2、P3已知,各邊邊長表示為:
S2133″:根據(jù)海倫公式,三角形的面積表示為:
K1=(a+b+d)/2
K2=(b+c+f)/2
K3=(d+e+f)/2
S2134″:建立方程式:
Px=(1-u-v)*P1x+u*P2x+v*P3x
Py=(1-u-v)*P1y+u*P2y+v*P3y
求得P1、P2、P3對P點的權重1-u-v,u,v。
優(yōu)選地、上述求出屏幕中對應圖像像素點的屏幕坐標,包括:
已知屏幕上的標識點F1、F2、F3對F點的權重關系為1-u-v,u,v,下標x、y表示其為該點的橫縱坐標,則:
Fx=(1-u-v)*F1x+u*F2x+v*F3x
Fy=(1-u-v)*F1y+u*F2y+v*F3y
求得F點的坐標,重復上述步驟求得全部屏幕中對應圖像像素點的屏幕坐標。
優(yōu)選地、上述步驟S22'包括:
S221':手觸屏幕后,檢測到圖像中的手指觸控的亞像素點Q,其對應在屏幕坐標上的點為q;
S222':在圖像像素點中找到上述亞像素點周邊最近的四個像素點Q1、Q2、Q3、Q4,通過坐標查找表找到Q1、Q2、Q3、Q4對應在屏幕上的點q1、q2、q3、q4的坐標;
S223':通過求出距離的權重,判斷Q點所在的三角形;
S224':根據(jù)所在三角形的三個頂點的坐標,按照面積比值法求出三個頂點對Q點坐標的權重;
S225':上述權重即為屏幕中對應的三個頂點對q點坐標的權重,進而求出亞像素點Q的屏幕坐標q。
優(yōu)選地、上述步驟S223',包括:Q點距點Q1的距離小于其距Q3的距離時,Q點在三角形Q1Q2Q4中;Q點距點Q3的距離小于其距Q1的距離時,Q點在三角形Q2Q3Q4中。
優(yōu)選地、上述步驟S223',包括:Q點距點Q2的距離小于其距Q4的距離時,Q點在三角形Q1Q2Q3中;Q點距點Q2的距離小于其距Q4的距離時,Q點在三角形Q1Q3Q4中。
優(yōu)選地、上述步驟S22',包括:
S221″:手觸屏幕后,檢測到圖像中的手指觸控的亞像素點Q,其對應在屏幕坐標上的點為q;
S222″:在圖像像素點中找到其周邊最近的四個像素點Q1、Q2、Q3、Q4,通過坐標查找表找到Q1、Q2、Q3、Q4對應在屏幕上的點q1、q2、q3、q4的坐標;
S223″:通過面積的權重,判斷Q所在的三角形;
S224″:根據(jù)所在三角形的三個頂點的坐標,按照面積比值法求出三個頂點對Q點坐標的權重;
S225″:上述權重即為屏幕中對應的三個頂點對q點坐標的權重,進而求出亞像素點Q的屏幕坐標q。
優(yōu)選地、上述S223″,包括:Q點與Q1、Q2、Q3構成的四邊形的面積小于Q點與Q1、Q3、Q4構成的四邊形的面積則Q點在三角形Q1Q2Q3中;Q點與Q1、Q3、Q4構成的四邊形的面積小于Q點與Q1、Q2、Q3構成的四邊形的面積則Q點在三角形Q1Q3Q4中。
優(yōu)選地、上述S223″,包括:Q點與Q1、Q2、Q4構成的四邊形的面積小于Q點與Q2、Q3、Q4構成的四邊形的面積則Q點在三角形Q1Q2Q4中;:Q點與Q1、Q2、Q4構成的四邊形的面積大于Q點與Q2、Q3、Q4構成的四邊形的面積則Q點在三角形Q2Q3Q4中。
優(yōu)選地、上述按照面積比值法求出三個頂點對Q點坐標的權重,包括:Q點在Q′、Q″、Q″′三點所組成的三角形中,對應q點在屏幕上q′、q″、q″′組成的三角形中,Q′、Q″、Q″′對Q點的權重為1-s-t,s,t,則:
Qx=(1-s-t)*Q′x+s*Q″x+t*Q″′x
Qy=m(1-s-t)*Q′y+s*Q″y+t*Q″y
求得Q′、Q″、Q″′對Q權重s、t。
優(yōu)選地、上述按照面積比值法求出三個頂點對Q點坐標的權重,包括:
三角形Q′QQ″′的面積用SQ′QQ″′表示,三角形Q′QQ″的面積用SQ′QQ″表示,三角形Q′Q″Q″′的面積用SQ′Q″Q″′表示,s和t的計算公式為:
點Q、Q′、Q″、Q″′的坐標分別為Q(m,n)、Q′(m1,n1)、Q″、(m2,n2)、Q″′(m3,n3)其中Q未知,Q′、Q″、Q″′已知,各邊邊長表示為:
根據(jù)海倫公式,三角形的面積表示為:
K′1=(g+h+j)/2
K′2=(g+i+l)/2
K′3=(j+k+l)/2
建立四元四次方程式:
Qm=(1-s-t)*Q′x+s*Q″x+t*Q″′x
Qn=m(1-s-t)*Q′y+s*Q″y+t*Q″y
求得Q′、Q″、Q″′對Q權重s、t。
優(yōu)選地、上述求出亞像素點Q的屏幕坐標q,包括:
已知亞像素點Q在屏幕上的對應點為q,q在q′、q″、q″′組成的三角形中,q′、q″、q″′對q點的權重為1-s-t,s,t,下標x、y表示其為該點的橫縱坐標,則:
qx=(1-s-t)*q′x+s*q″x+t*q″′x
qy=m(1-s-t)*q′y+s*q″y+t*q″y
求得亞像素點在屏幕上的坐標q。
本發(fā)明通過建立圖像中對應屏幕的像素點的屏幕坐標查找表,利用上述坐標查找表再一次應用三角形內插法進行插值,從而能夠準確求出實際觸點的精確位置,達到精準觸控的目的。
附圖說明
圖1為圖像坐標和屏幕坐標的對應關系示意圖;
圖2是本發(fā)明方法實施例中用于標定的標識點的在屏幕上的示意圖;
圖3是本發(fā)明方法實施例中用于標定的標識點的在圖像上的示意圖;
圖4是本發(fā)明方法實施例實現(xiàn)精確標定的流程圖;
圖5是本發(fā)明方法實施例用三角形內插法插值的原理圖;
圖6是本發(fā)明方法實施例通過距離的權重判斷亞像素點所在三角形的原理圖;
圖7是本發(fā)明方法實施例通過距離的權重判斷亞像素點所在三角形的原理圖;
圖8是本發(fā)明方法實施例用通過面積的權重判斷亞像素點所在三角形的原理圖;
圖9是本發(fā)明方法實施例通過面積的權重判斷亞像素點所在三角形的原理圖。
具體實施方式
以下結合具體實施方式進一步詳細說明本發(fā)明的技術方案。應當理解,此處描述的具體實施方式僅僅用以解釋本發(fā)明,并不用于限定本發(fā)明。
為使本發(fā)明實施例的上述目的、特征和優(yōu)點能夠更加明顯易懂,下面結合附圖和具體實施方式對本發(fā)明實施例作進一步詳細的說明。
觸控系統(tǒng)目前已被應用于諸多領域,例如,智能屏幕使用戶通過手觸直接在屏幕上進行操作,其手指的觸點被屏幕上方的攝像頭捕捉,設備端對捕捉到的圖像進行計算和分析,求得觸點對應于圖像的坐標,進而執(zhí)行用戶的操作。
圖2為本發(fā)明方法實施例中用于標定的標識點的在屏幕上的示意圖。如圖2所示,在本實施例中,屏幕上用于標定的標識點為96個,分布為12*8矩陣。圖3是本發(fā)明方法實施例中用于標定的標識點的在圖像上的示意圖,如圖3所示,所述標識點在圖像上的分布。
圖4是本發(fā)明方法實施例實現(xiàn)精確標定的流程圖。如圖4所示,本發(fā)明方法實現(xiàn)精確標定的流程包括:
(1)在屏幕上均勻顯示96個標識點,通過手動標定生成所述96個標識點找到圖像坐標和屏幕坐標的對應關系;
(2)用所述96個標識點的坐標求出屏幕上任意點的坐標,包括:
S3:用所述96個標識點的坐標采用三角形內插法進行插值;
S4:求出圖像中對應屏幕的像素點的屏幕坐標,并建立坐標查找表;
S5:用手指再次進行觸控并檢測觸點四周最接近的四個像素點;
S6:根據(jù)所述像素坐標查找表,判斷亞像素點所在的屏幕中的位置;
S7:根據(jù)所在三角形三個頂點的坐標,計算亞像素點的屏幕坐標。
圖5是本發(fā)明方法實施例用三角形內插法插值的原理圖;圖6是本發(fā)明方法實施例通過距離的權重判斷亞像素點所在三角形的原理圖;圖7是本發(fā)明方法實施例通過距離的權重判斷亞像素點所在三角形的原理圖;圖8是本發(fā)明方法實施例用通過面積的權重判斷亞像素點所在三角形的原理圖;圖9是本發(fā)明方法實施例通過面積的權重判斷亞像素點所在三角形的原理圖。下面結合附圖5-9詳細說明本發(fā)明的技術思想。
本發(fā)明提供的一種大屏幕觸控系統(tǒng)的標定方法,包括:
S1:在屏幕上均勻顯示用于標定的標識點,通過手觸得出對應屏幕標識點的圖像坐標,并建立標識點的圖像坐標和標識點的屏幕坐標的對應點對;
S2:用步驟S1中得到的標識點的圖像坐標,通過三角形內插法求出屏幕上任意點的屏幕坐標。
優(yōu)選地、上述步驟S2包括:
S21:在步驟S1中得到的標識點的圖像坐標中,找出可以構成三角形的三個點P1、P2、P3,其對應在屏幕中的標識點為F1、F2、F3;
S22:上述P1、P2、P3構成的三角形內部有任意點P,其對應在屏幕中的點為F;
S23:通過面積比值法求出P1、P2、P3對P點的權重關系;
S24:上述P1、P2、P3對P點的權重即為屏幕中F1、F2、F3對F點的權重,通過上述權重,求出對應圖像像素點的屏幕上任一點的坐標。
優(yōu)選地、上述步驟S2還包括:
S21':用標識點的圖像坐標,通過三角形內插法求出對應于圖像中像素點的屏幕坐標,并建立圖像中所有像素點坐標和對應于圖像中所有像素點的屏幕點坐標的對應查找表;
S22':根據(jù)上述步驟S21中建立的查找表,通過三角形內插法,求出對應于圖像中亞像素點的屏幕坐標。
優(yōu)選地、上述步驟S21'包括:
S211':在標識點的圖像坐標中找出可以構成三角形的三個點P1、P2、P3,其對應在屏幕中的標識點為F1、F2、F3;
S212':上述P1、P2、P3構成的三角形內部有任意像素點P,其對應在屏幕中的標識點為F;
S213':P點坐標為P1、P2、P3坐標的線性加權,通過面積比值法求出P1、P2、P3對P點的權重;
S214':上述權重即為屏幕中F1、F2、F3對F點的權重關系,通過上述權重,求出屏幕中對應圖像像素點的屏幕坐標,并建立圖像中所有像素點坐標和對應于圖像中所有像素點的屏幕點坐標的對應查找表。
優(yōu)選地、步驟S213'包括:
S2131':P1、P2、P3對P點的權重為1-u-v,u,v,下標x、y表示其為該點的橫縱坐標,則:
Px=(1-u-v)*P1x+u*P2x+v*P3x
Py=(1-u-v)*P1y+u*P2y+v*P3y
求得P1、P2、P3對P點的權重1-u-v,u,v。
優(yōu)選地、步驟S213'包括:
S2131″:三角形P1PP3的面積用表示,三角形P1PP2的面積用表示,三角形P1P2P3的面積用表示,u和v的計算公式為:
S2132″:點P、P1、P2、P3的坐標分別為P(x,y)、P1(x1,y1)、P2(x2,y2)、P3(x3,y3)其中P、P1、P2、P3已知,各邊邊長表示為:
S2133″:根據(jù)海倫公式,三角形的面積表示為:
K1=(a+b+d)/2
K2=(b+c+f)/2
K3=(d+e+f)/2
S2134″:建立方程式:
Px=(1-u-v)*P1x+u*P2x+v*P3x
Py=(1-u-v)*P1y+u*P2y+v*P3y
求得P1、P2、P3對P點的權重1-u-v,u,v。
優(yōu)選地、上述求出屏幕中對應圖像像素點的屏幕坐標,包括:
已知屏幕上的標識點F1、F2、F3對F點的權重關系為1-u-v,u,v,下標x、y表示其為該點的橫縱坐標,則:
Fx=(1-u-v)*F1x+u*F2x+v*F3x
Fy=(1-u-v)*F1y+u*F2y+v*F3y
求得F點的坐標,重復上述步驟求得全部屏幕中對應圖像像素點的屏幕坐標。
優(yōu)選地、上述步驟S22'包括:
S221':手觸屏幕后,檢測到圖像中的手指觸控的亞像素點Q,其對應在屏幕坐標上的點為q;
S222':在圖像像素點中找到上述亞像素點周邊最近的四個像素點Q1、Q2、Q3、Q4,通過坐標查找表找到Q1、Q2、Q3、Q4對應在屏幕上的點q1、q2、q3、q4的坐標;
S223':通過求出距離的權重,判斷Q點所在的三角形;
S224':根據(jù)所在三角形的三個頂點的坐標,按照面積比值法求出三個頂點對Q點坐標的權重;
S225':上述權重即為屏幕中對應的三個頂點對q點坐標的權重,進而求出亞像素點Q的屏幕坐標q。
優(yōu)選地、上述步驟S223',包括:Q點距點Q1的距離小于其距Q3的距離時,Q點在三角形Q1Q2Q4中;Q點距點Q3的距離小于其距Q1的距離時,Q點在三角形Q2Q3Q4中。
優(yōu)選地、上述步驟S223',包括:Q點距點Q2的距離小于其距Q4的距離時,Q點在三角形Q1Q2Q3中;Q點距點Q2的距離小于其距Q4的距離時,Q點在三角形Q1Q3Q4中。
優(yōu)選地、上述步驟S22',包括:
S221″:手觸屏幕后,檢測到圖像中的手指觸控的亞像素點Q,其對應在屏幕坐標上的點為q;
S222″:在圖像像素點中找到其周邊最近的四個像素點Q1、Q2、Q3、Q4,通過坐標查找表找到Q1、Q2、Q3、Q4對應在屏幕上的點q1、q2、q3、q4的坐標;
S223″:通過面積的權重,判斷Q所在的三角形;
S224″:根據(jù)所在三角形的三個頂點的坐標,按照面積比值法求出三個頂點對Q點坐標的權重;
S225″:上述權重即為屏幕中對應的三個頂點對q點坐標的權重,進而求出亞像素點Q的屏幕坐標q。
優(yōu)選地、上述S223″,包括:Q點與Q1、Q2、Q3構成的四邊形的面積小于Q點與Q1、Q3、Q4構成的四邊形的面積則Q點在三角形Q1Q2Q3中;Q點與Q1、Q3、Q4構成的四邊形的面積小于Q點與Q1、Q2、Q3構成的四邊形的面積則Q點在三角形Q1Q3Q4中。
優(yōu)選地、上述S223″,包括:Q點與Q1、Q2、Q4構成的四邊形的面積小于Q點與Q2、Q3、Q4構成的四邊形的面積則Q點在三角形Q1Q2Q4中;:Q點與Q1、Q2、Q4構成的四邊形的面積大于Q點與Q2、Q3、Q4構成的四邊形的面積則Q點在三角形Q2Q3Q4中。
優(yōu)選地、上述按照面積比值法求出三個頂點對Q點坐標的權重,包括:
Q點在Q′、Q″、Q″′三點所組成的三角形中,對應q點在屏幕上q′、q″、q″′組成的三角形中,Q′、Q″、Q″′對Q點的權重為1-s-t,s,t,則:
Qx=(1-s-t)*Q′x+s*Q″x+t*Q″′x
Qy=m(1-s-t)*Q′y+s*Q″y+t*Q″y
求得Q′、Q″、Q″′對Q權重s、t。
優(yōu)選地、上述按照面積比值法求出三個頂點對Q點坐標的權重,包括:
三角形Q′QQ″′的面積用SQ′QQ″′表示,三角形Q′QQ″的面積用SQ′QQ″表示,三角形Q′Q″Q″′的面積用SQ′Q″Q″′表示,s和t的計算公式為:
點Q、Q′、Q″、Q″′的坐標分別為Q(m,n)、Q′(m1,n1)、Q″、(m2,n2)、Q″′(m3,n3)其中Q未知,Q′、Q″、Q″′已知,各邊邊長表示為:
根據(jù)海倫公式,三角形的面積表示為:
K′1=(g+h+j)/2
K′2=(g+i+l)/2
K′3=(j+k+l)/2
建立四元四次方程式:
Qm=(1-s-t)*Q′x+s*Q″x+t*Q″′x
Qn=m(1-s-t)*Q′y+s*Q″y+t*Q″y
求得Q′、Q″、Q″′對Q權重s、t。
優(yōu)選地、上述求出亞像素點Q的屏幕坐標q,包括:
已知亞像素點Q在屏幕上的對應點為q,q在q′、q″、q″′組成的三角形中,q′、q″、q″′對q點的權重為1-s-t,s,t,下標x、y表示其為該點的橫縱坐標,則:
qx=(1-s-t)*q′x+s*q″x+t*q″′x
qy=m(1-s-t)*q′y+s*q″y+t*q″y
求得亞像素點在屏幕上的坐標q。
綜上所述,本發(fā)明通過求得實際觸點的亞像素精確坐標從而實現(xiàn)了精準觸控。
以上的實施方式均為本發(fā)明的優(yōu)選實施方式,并非因此限制本發(fā)明的專利保護范圍。任何本發(fā)明所屬的技術領域的技術人員,在不脫離本發(fā)明所公開的精神和范圍的前提下,對本發(fā)明的內容所做的等效結構與等效步驟的變換均落入本發(fā)明要求保護的專利范圍之內。