專利名稱：一種交互式投影的檢測系統及其檢測方法
技術領域：
本發明涉及一種檢測系統，尤其是一種可即時交互式投影的檢測系統及其 檢測方法。
背景技術：
隨著計算機圖形、圖像和機器識別技術的發展，作為三者的融合的技術之 一的增強虛擬現實技術漸漸出現在各類應用場景中。該類系統通常由視覺攝像 部分、位于主機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。此類應用的場景通常包括教育場景的模擬、 工業檢測、廣告的宣傳、導航等。用戶在使用該類系統的時候，由于必須佩帶 或持有該類顯示設備，當需要與現實對象進行較長時間的頻繁交互的時候，用 戶就可能出現感官上的不舒服和操作的不便。
同時作為較大屏幕即投影機的顯示方式與計算機視覺的結合， 一種基于視 覺的交互式投影技術近年來也引起了很多研究者和用戶的注意。該類應用系統 使用帶視覺識別裝置的主機和投影儀，在攝像機視野內的用戶在屏幕上的動作 識別出來，然后由投影儀顯示系統交互的表達。該類系統與增強虛擬現實技術 主要在于顯示設備的不同。由于交互式投影技術目前顯示在白色的投影屏幕上， 其應用范圍目前主要作為可交互白板系統，用于教學或會議演示等。
發明內容
本發明的目的就是為提供一種可用于長時間交互的光學檢測顯示系統。
本發明提供的一種交互式投影的檢測系統，包括投影儀l、主機3、數字攝 像機2、控制面板4和檢測平臺8，其中投影儀、數字攝像機和控制面板都通過數據線分別連接到主機，投影儀和數字攝像機安裝在檢測平臺上方的固定位
置。在檢測中，系統要求被檢測物體5必須置于檢測平臺8的可檢測區域內7，
投影儀在檢測平臺上的投影區域要覆蓋檢測平臺上的可檢測區域全部，數字攝 像機在檢測平臺上的視野區域也要覆蓋投影儀在檢測平臺上的投影區域，同時 也必然覆蓋檢測平臺上的全部可檢測區域。
所述投影儀與主機通過VGA數據線相連。 所述數字攝像機與主機通過USB數據線相連。 所述控制面板通過USB或PS/2數據線連接到主機。
所述數字攝像機在檢測平臺上的視野區域301應大于投影儀在檢測平臺上 的投影區域302。
所述數字攝像機的分辨率應大于投影儀的分辨率。
所述主機內還包括檢測特殊點的圖像識別模塊和數字攝像機與投影儀的坐 標轉換模塊。
本發明還提供一種使用所述的檢測系統的檢測方法，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的可檢測區域內7,通過控制面 板啟動檢測系統工作；該系統通過數字攝像機2拍攝包括被檢測物體的可檢測 區域的圖片；
2) 數字攝像機將圖片信息發送到主機的圖像識別模塊；圖像識別模塊根據各
類應用的需求和標準被檢測對象，檢測出當前被檢測對象的特征點，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，將特殊檢 測點的坐標信息通過投影儀在被檢測物體的特殊檢測點的表面通過標記符號6
表示出來，用戶若即時修改特殊檢測點，之后可再次啟動識別程序，開始新一 輪的檢測流程。
本發明的有益效果是該系統具有很好的適應性。如當檢測對象或檢測任務變化后，系統只需要 更換在主機上的圖像識別模塊和坐標轉換軟件模塊，即可適應新的檢測人物的 需求；而且用戶無需觀看其它顯示設備，所以能夠適應于較長時間的交互檢測 任務。
該系統采用投影儀作為顯示設備，適用于各類平面的或幾乎是平面的物體 檢測要求。
圖l是本發明的一種實施實例的示意圖。
圖2是通過圖1的實施實例在某文檔檢測步驟中的效果示意圖。 圖3是數字攝像機的視野區域、投影儀的覆蓋區域、可檢測區域和被檢測物 體之間在檢測平臺上的包含位置關系圖。
圖4是采用本發明檢測系統的整體檢測流程圖。
圖5是本發明系統識別出被檢測物體上的特殊檢測點的流程圖。
具體實施例方式
圖l給出了本發明的一種實施實例的示意圖。其中包括投影儀l、主機3、 數字攝像機2和控制面板4。其中，控制面板4通過USB數據線連接到主機4， 數字攝像機2通過USB數據線連接到主機4,投影儀與主機通過VGA數據線相 連。
如圖2所示，假設被檢測物體是用戶9剛填寫完成某文檔時的時候，放置 方法如圖2所示，在可檢測區域7放置有被檢測對象5即該文檔。同時假設檢 測的任務為檢測是否在該文檔上所有小方框處用戶都劃有"x "，此時的小方 框共有4行，每行有2個。202所示的小方框為完成填寫"x"，如201為未完 成填寫的，則201為系統所述的特殊檢測點。如圖3所示，在檢測過程中為滿足檢測和顯示的條件，數字攝像機在檢測
平臺上的視野區域301應大于投影儀在檢測平臺上的投影區域302，并且可檢
測區域必須位于投影儀在檢測平臺上的投影區域內。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域7內。為取得較好的檢測效果，
數字攝像機釆用的分辨率應大于投影儀的分辨率，例如在本例中設數字攝像機 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，用戶9首先將被檢測文檔5對象放到可檢測區7內。用 戶通過控制面板4啟動檢測流程。然后數字攝像機2拍攝到可檢測區內的圖像 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中，再 通過圖像識別模塊對比標準檢測對象圖片識別出未符合檢測要求的特珠檢測 點，之后將這些特珠檢測點的標記信息通過投影儀在文檔的特珠檢測點通過標 記符號6表示出來。用戶可根據該信息進一步修改被檢測文檔，交互的完成檢 測任務，流程如圖4所示。
為獲得被檢測物體需要投影儀標記顯示的特殊檢測點的坐標，就必須完成 被檢測物體自身坐標a^Oc。，凡)到數字攝像機拍攝的圖片內坐標p,Oc,a)，再 到由主機設定的投影儀的坐標Pp = 裝換。其中被檢測物體自身坐標可以
通過在檢測平臺上拍攝圖片中分割出的標準被檢測對象圖片中來確定。該坐標 確定過程在開始檢測前完成，同時也能得到標準被檢測對象的圖片，以供以后 檢測時與當前被檢測對象變化到被檢測物體自身坐標后的圖片作比較。不考慮 數字攝像機產生的徑向畸變，則可以使用透視變化矩陣/^、 i/,。完成， 完成圖片內的坐標A = Oc,")到被檢測物體的坐標凡=(w。)的轉換；其中^。完 成被檢測物體的坐標p。 = Oc。,凡)到圖片內坐標a = Oc,，y,)的轉換。已知各平面中的 2維坐標p = (x,力與齊次坐標形式p =(概,w)等價。則其轉換表達為
<formula>formula see original document page 7</formula><formula>formula see original document page 8</formula>由于數字攝像機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/^3=1、
/;;3=1,則W, A,只有8個自由度，只需4組對應點即可求出/fp,、巧。。
通過數字攝像機拍得的圖片內的投影區域302的四個頂點與對應投影儀的 坐標四個頂點，在本例中分辨率為800*600,即包括點(0， 0)、 (0, 600) 、 (800， 600) 和(800，0)對應求解可得/Zp,。而這對應關系由于當數字攝像機和投影儀的位置
固定后，只需要計算一次，所以可以在整個系統開始前由手動完成，然后交坐 標轉換模塊計算投影矩陣/^,。若數字攝像機和投影儀的任何一個位置發生變 化，則需重新計算。
在被檢測物體放置到平臺后，關鍵的部分就是識別出需要顯示的特珠檢測 點的坐標，然后通過投影儀顯示出來。假設若被檢測物體為圖2中的文檔，則 檢測過程的實施方法例如圖5。首先通過與數字攝像機中放置前后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，之后計算 四條直線交點，再與標準的被測物體的坐標中的四頂點對應，計算獲得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平面中。
<formula>formula see original document page 8</formula>最后與標準被檢測物體比較，獲得特殊檢測點的坐標尸。，然后通過& = ^P^,。P。 = &。尸。計算出對應的投影儀內的坐標，最后通過主機通過投影儀 在坐標^處標記顯示出來，標記符號可以為明顯的紅色圓圈等。
上述實施實例是提供給本領域普通技術人員來實現或使用本發明的，本領域 普通技術人員可在不脫離本發明的發明思想的情況下，對上述實施例子做出種 種修改或變化，因而本發明的保護范圍并不被上述實施例子所限制，而應該是 符合權利要求書提到的創新性特征的最大范圍。
權利要求
1.一種交互式投影的檢測系統，包括投影儀(1)、主機(3)、數字攝像機(2)、控制面板(4)和檢測平臺(8)，其中投影儀、數字攝像機和控制面板均通過數據線分別連接到主機，投影儀安裝在檢測平臺上方的固定位置，數字攝像機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)的可檢測區域內(7)，投影儀在檢測平臺上的投影區域覆蓋檢測平臺上的可檢測區域全部，數字攝像機在檢測平臺上的視野區域覆蓋投影儀在檢測平臺上的投影區域，同時也必然覆蓋檢測平臺上的可檢測區域全部。
2. 根據權利要求l所述的檢測系統，其特征在于所述投影儀與主機通過VGA數據線相連。
3. 根據權利要求l所述的檢測系統，其特征在于所述數字攝像機與主機通過USB數據線相連。
4. 根據權利要求l所述的檢測系統，其特征在于所述控制面板通過USB或PS/2數據線連接到主機。
5. 根據權利要求l所述的檢測系統，其特征在于所述數字攝像機在檢測平臺上的視野區域(301)應大于投影儀在檢測平臺上的投影區域(302)。
6. 根據權利要求l所述的檢測系統，其特征在于所述數字攝像機的分辨率應大于投影儀的分辨率。
7. 根據權利要求l所述的檢測系統，其特征在于所述主機內還包括檢測特珠點的圖像識別模塊和數字攝像機與投影儀的坐標轉換模塊。
8. 使用權利要求l所述的檢測系統的檢測方法，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)的可檢測區域內(7),通過控制面板啟動檢測系統工作；該系統通過數字攝像機(2)拍攝包括被檢測物體的可檢測區域的圖片；2) 數字攝像機將圖片信息發送到主機的圖像識別模塊；圖像識別模塊根據各 類應用的需求，檢測出待識別對象的特征點，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，將特殊檢 測點的坐標信息通過投影儀在被檢測物體的特殊檢測點的表面通過標記符號(6) 表示出來，用戶若即時修改特殊檢測點，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
本發明公開了一種交互式投影的檢測系統及其檢測方法，該檢測系統包括投影儀、主機、數字攝像機、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域內，投影儀在檢測平臺上的投影區域覆蓋檢測平臺上的可檢測區域全部，數字攝像機在檢測平臺上的視野區域覆蓋投影儀在檢測平臺上的投影區域；在檢測過程中，數字攝像機拍攝檢測平臺上的位于可檢測區域的被檢測物體獲得圖片，通過主機識別出待檢測物體上的特殊檢測點，然后通過投影儀將特殊檢測點標記出來；用戶操作控制面板開始修改對象上的特殊檢測點，之后投影儀顯示的標記信息隨之變更；該系統用于電子產品、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 優先權日2009年9月8日
發明者曾啟杰, 楊玲玲, 云 章, 謝光強, 靈 鐘 申請人:廣東工業大學