專利名稱：基于圖像校正的攝像頭定位方法
技術領域：
本發明涉及攝像頭定位技術，特別涉及一種基于圖像校正的攝像頭定位方法。
背景技術：
目前，人機交互技術大行其道，各種各樣的觸摸技術大放異彩。攝像頭定位 技術以其特有的性能而越來越受到人們的青睞。基于攝像頭的定位技術，如申請號為 200910039968.4的中國發明專利“電子顯示系統的定位裝置及方法”，具有成本低、實 現簡單，反應速度快的特點。但在攝像頭定位設備中，存在一個普遍的問題在觸摸過 程中，鼠標點會在觸摸筆(或者手)附近來回晃動，而且當觸摸筆在某一點傾斜時，鼠標 點并不在筆尖的位置，而是有一個較大的偏移。這是由于采用攝像頭定位技術是采用獲 取光斑的中心位置，進而通過計算轉化來確定觸摸筆所在位置的二維平面坐標，由于環 境光和其他方面的影響，攝像頭拍攝到的原始光斑(亮斑或者暗斑)亮度不一致，而原始 光斑中，靠近左右邊界位置的像素灰度與二值化閾值相接近，且受環境影響最大。這樣 的原始光斑經簡單的圖像二值化之后，得到的二值光斑左右兩邊的邊界位置存在較嚴重 的閃爍和偏移，如圖1所示，這樣整個光斑區域的寬度就會發生變化。而用來輸出給定 位計算的光斑中心位置是由光斑兩邊的位置來確定的。這樣一來，光斑的中心位置坐標 勢必會存在左右晃動和偏移，從而引起定位坐標在理論位置周圍跳動，加重定位不準。
發明內容
本發明的目的在于克服上述現有技術的缺點與不足，提供一種基于圖像校正的 攝像頭定位方法。為達上述目的，本發明采用如下的技術方案基于圖像校正的攝像頭定位方 法，包括以下步驟(1)在觸摸屏幕的上方設置至少兩個攝像頭，各攝像頭的光斑采集模塊分別采集 觸摸筆的原始光斑圖像；(2)光斑處理模塊分別對其在步驟(1)中采集到的原始光斑圖像進行二值化處 理；(3)圖像校正模塊分別將步驟(2)處理后的圖像分為三個區域，并對不規則區域 分別進行校正處理，校正處理后的各區域構成一個呈規則矩形的光斑圖像；(4)數據處理模塊分別根據步驟(3)所得的呈規則矩形的光斑圖像，計算該呈規 則矩形的光斑圖像的中心位置的橫坐標，完成通過各攝像頭獲取的光斑圖像的定位。所述步驟(3)具體包括以下步驟(3-1)圖像校正模塊分別將步驟(2)處理的圖像分為三個區域，包括一個矩形區 域和分別位于矩形區域兩邊的兩個不規則區域；(3-2)對兩個不規則區域分別進行校正處理，并將每個不規則區域分別轉化為等 寬矩形的區域；
(3-3)所述兩個等寬矩形的區域分別附著在矩形區域的左右兩邊，得到一個呈規 則矩形的光斑圖像。所述步驟(3-2)中的校正處理具體包括(3-2-1)選取其中一個不規則區域，并提取該不規則區域的像素點；(3-2-2)通過步驟(3-1)所獲取的像素點的個數，計算該不規則區域的面積；(3-2-3)比較該不規則區域的面積大小與預設面積值大小，若該不規則區域的面 積大小大于預設面積值，則對不規則區域進行校正；否則用背景色代替該不規則區域；(3-2-4)對另一個不規則區域執行步驟(3-2-1) (3_2_3)，轉化為規則區域。所述步驟(3-2-3)中，所述預設面積值滿足Stl = a*l,其中a為步驟(3-1)中 所述的矩形區域的寬。所述步驟(3-2-3)中，所述不規則區域校正后的區域的長滿足d=SA/a，其中 Sa為該不規則區域的面積，a為步驟(3-1)中所述的矩形區域的寬。所述步驟(2)中，原始光斑圖像采用中值濾波，去掉圖像噪聲后，再對圖像進 行閾值分割；所述閥值為5，對于灰度值大于5的像素，灰度值保持不變，否則設置為背 景色；最后對分割得到的光斑區域采用直方圖統計，并歸一化；對直方圖采用按灰度級 從最小值到最大值進行累加，當累加結果大于0.1時，停止累加，并記錄此時的灰度值， 以該灰度值為閾值，對圖像進行二值化處理，小于該灰度值的像素灰度值置為0，否則灰 度值置為255。根據所述步驟(4)獲取的中心位置的橫坐標，計算出所述觸摸筆的觸摸點坐 標，以供后續使用。我們用這些經過校正后的中心位置橫坐標作為接下來的角度計算以及觸摸點坐 標計算的基礎，這樣將會在很大程度上去除光斑閃爍的帶來的跳筆問題。與現有技術相比，本發明具有如下優點和有益效果1、本發明方法可有效解決因攝像頭光斑獲取而引起的定位不準的問題。2、本發明方法可在很大程度上去除光斑閃爍的帶來的跳筆問題。
圖1是現有技術處理后的圖像示意圖。圖2是本發明方法的流程示意圖。圖3是圖2所示方法步驟(3)的流程示意圖。圖4是圖3所示方法步驟(3-2)校正處理的流程示意圖。圖5是圖2所示方法使用到的硬件結構圖。圖6是圖2所示方法處理后的圖像示意圖。
具體實施例方式下面結合實施例及附圖對本發明作進一步詳細的描述，但本發明的實施方式不 限于此。實施例1如圖2所示，本基于圖像校正的攝像頭定位方法，包括以下步驟
(1)在觸摸屏幕的上方設置三個攝像頭，各攝像頭的光斑采集模塊分別采集觸摸 筆的原始光斑圖像，所述原始光斑圖像為條狀圖像；(2)光斑處理模塊分別對其在步驟(1)中采集到的原始光斑圖像進行二值化處 理；(3)圖像校正模塊分別將步驟(2)處理后的圖像分為三個區域，并對不規則區域 分別進行校正處理，校正處理后的各區域構成一個呈規則矩形的光斑圖像；(4)數據處理模塊分別根據步驟(3)所得的呈規則矩形的光斑圖像，計算該呈規 則矩形的光斑圖像的中心位置的橫坐標，完成通過各攝像頭獲取的光斑圖像的定位。如圖5所示，光斑采集模塊和光斑處理模塊均分別設置在各攝像頭的攝像頭電 路中。所述步驟(3)具體包括以下步驟(3-1)如圖3所示，圖像校正模塊分別將步驟(2)處理的圖像分為三個區域，包 括一個矩形區域2和分別位于矩形區域兩邊的兩個不規則區域1、不規則區域3 ；(3-2)對不規則區域1、不規則區域3分別進行校正處理，并將每個不規則區域 分別轉化為等寬矩形的區域；(3-3)所述兩個等寬矩形的區域分別附著在矩形區域的左右兩邊，得到一個呈規 則矩形的光斑圖像。如圖4所示，所述步驟(3-2)中的校正處理具體包括(3-2-1)選取其中一個不規則區域，并提取該不規則區域的像素點；(3-2-2)通過步驟(3-1)所獲取的像素點的個數，計算該不規則區域的面積；(3-2-3)比較該不規則區域的面積大小與預設面積值大小，若該不規則區域的面 積大小大于預設面積值，則對不規則區域進行校正；否則用背景色代替該不規則區域；(3-2-4)對另一個不規則區域執行步驟(3-2-1) (3_2_3)，轉化為規則區域。所述步驟(3-2-3)中，所述預設面積值滿足Stl = a*l,其中a為步驟(3-1)中 所述的矩形區域的寬。由于光斑有可能只出現很小的誤差，即使對其進行校正，求出來 的區域也很可能趨近于零。所述步驟(3-2-3)中，所述不規則區域校正后的區域的長滿足d = SA/a，其中 Sa為該不規則區域的面積，a為步驟(3-1)中所述的矩形區域的寬。所述步驟(2)中，原始光斑圖像采用中值濾波，去掉圖像噪聲后，再對圖像進 行閾值分割；所述閥值為5，對于灰度值大于5的像素，灰度值保持不變，否則設置為背 景色；最后對分割得到的光斑區域采用直方圖統計，并歸一化；對直方圖采用按灰度級 從最小值到最大值進行累加，當累加結果大于0.1時(即占所有光斑區域像素10%)，停 止累加，并記錄此時的灰度值，以該灰度值為閾值，對圖像進行二值化處理，小于該灰 度值的像素灰度值置為0，否則灰度值置為255。根據所述步驟(4)獲取的中心位置的橫坐標，計算出所述觸摸筆的觸摸點坐 標，以供后續使用。本實施例處理后的圖像如圖6所示。三路攝像頭采集的圖像經過處理后得到各自光斑在條狀圖像中的中心位置的橫 坐標。攝像頭拍攝的圖像大小為1280*8，圖像像素色深為8位，即灰度級為0 255。拍攝的背景為黑色吸光材料的邊框，即拍攝的背景為黑色。觸摸筆在圖像上為灰度值為 非黑色。由于三個攝像頭拍攝的圖像處理方式一樣，這里就對其中一路的攝像頭拍攝的 圖像為例進行說明。我們用這些經過校正后的中心位置橫坐標作為接下來的角度計算以及觸摸點坐 標計算的基礎，這樣將會在很大程度上去除光斑閃爍的帶來的跳筆問題。實施例2本實施例除下述特征外其他特征同實施例1 所述步驟(1)中，在觸摸屏幕的上 方設置兩個攝像頭。上述實施例為本發明較佳的實施方式，但本發明的實施方式并不受上述實施例 的限制，其他的任何未背離本發明的精神實質與原理下所作的改變、修飾、替代、組 合、簡化，均應為等效的置換方式，都包含在本發明的保護范圍之內。
權利要求
1.基于圖像校正的攝像頭定位方法，其特征在于，包括以下步驟(1)在觸摸屏幕的上方設置至少兩個攝像頭，各攝像頭的光斑采集模塊分別采集觸摸 筆的原始光斑圖像；(2)光斑處理模塊分別對其在步驟(1)中采集到的原始光斑圖像進行二值化處理；(3)圖像校正模塊分別將步驟(2)處理后的圖像分為三個區域，并對不規則區域分別 進行校正處理，校正處理后的各區域構成一個呈規則矩形的光斑圖像；(4)數據處理模塊分別根據步驟(3)所得的呈規則矩形的光斑圖像，計算該呈規則矩 形的光斑圖像的中心位置的橫坐標，完成通過各攝像頭獲取的光斑圖像的定位。
2.根據權利要求1所述的基于圖像校正的攝像頭定位方法，其特征在于，所述步驟 (3)具體包括以下步驟(3-1)圖像校正模塊分別將步驟(2)處理的圖像分為三個區域，包括一個矩形區域和 分別位于矩形區域兩邊的兩個不規則區域；(3-2)對兩個不規則區域分別進行校正處理，并將每個不規則區域分別轉化為等寬矩 形的區域；(3-3)所述兩個等寬矩形的區域分別附著在矩形區域的左右兩邊，得到一個呈規則矩 形的光斑圖像。
3.根據權利要求2所述的基于圖像校正的攝像頭定位方法，其特征在于，所述步驟 (3-2)中的校正處理具體包括(3-2-1)選取其中一個不規則區域，并提取該不規則區域的像素點；(3-2-2)通過步驟(3-1)所獲取的像素點的個數，計算該不規則區域的面積；(3-2-3)比較該不規則區域的面積大小與預設面積值大小，若該不規則區域的面積大 小大于預設面積值，則對不規則區域進行校正；否則用背景色代替該不規則區域；(3-2-4)對另一個不規則區域執行步驟(3-2-1) (3-2-3)，轉化為規則區域。
4.根據權利要求3所述的基于圖像校正的攝像頭定位方法，其特征在于，所述步驟 (3-2-3)中，所述預設面積值滿足Stl = Pl,其中a為步驟(3-1)中所述的矩形區域的 覓ο
5.根據權利要求3所述的基于圖像校正的攝像頭定位方法，其特征在于，所述步驟 (3-2-3)中，所述不規則區域校正后的區域的長滿足d = SA/a，其中該不規則區域 的面積，a為步驟(3-1)中所述的矩形區域的寬。
6.根據權利要求1所述的基于圖像校正的攝像頭定位方法，其特征在于，所述步驟 (2)中，原始光斑圖像采用中值濾波，去掉圖像噪聲后，再對圖像進行閾值分割；所述 閥值為5，對于灰度值大于5的像素，灰度值保持不變，否則設置為背景色；最后對分 割得到的光斑區域采用直方圖統計，并歸一化；對直方圖采用按灰度級從最小值到最大 值進行累加，當累加結果大于0.1時，停止累加，并記錄此時的灰度值，以該灰度值為閾 值，對圖像進行二值化處理，小于該灰度值的像素灰度值置為0，否則灰度值置為255。
7.根據權利要求1所述的基于圖像校正的攝像頭定位方法，其特征在于，根據所述步 驟(4)獲取的中心位置的橫坐標，計算出所述觸摸筆的觸摸點坐標，以供后續使用。
全文摘要
本發明提供了一種基于圖像校正的攝像頭定位方法，包括以下步驟(1)在觸摸屏幕的上方設置至少兩個攝像頭，各攝像頭的光斑采集模塊分別采集觸摸筆的原始光斑圖像；(2)光斑處理模塊分別對其在步驟(1)中采集到的原始光斑圖像進行二值化處理；(3)圖像校正模塊分別將步驟(2)處理后的圖像分為三個區域，并對不規則區域分別進行校正處理，校正處理后的各區域構成一個呈規則矩形的光斑圖像；(4)數據處理模塊分別根據步驟(3)所得的呈規則矩形的光斑圖像，計算該呈規則矩形的光斑圖像的中心位置的橫坐標，完成通過各攝像頭獲取的光斑圖像的定位。本發明可有效解決因攝像頭光斑獲取而引起的定位不準的問題。
文檔編號G06K9/32GK102012770SQ20101055644
公開日2011年4月13日 申請日期2010年11月22日 優先權日2010年11月22日
發明者唐年華, 曾昭興 申請人:廣東威創視訊科技股份有限公司