关键词:
交互投影系统
背景建模
人机交互
机器视觉
相机标定
红外图像
摘要:
在当前的信息技术研究领域,以计算机视觉为基础的人机交互技术已成为一个重要的探索分支,其中交互式投影系统在实现自然交互、虚拟环境互动、智能居住空间等多个方面展现出巨大的潜力和应用价值。然而基于传统的方法通常有安装复杂、耐久度低、造型功能单一、受光线干扰严重以及触摸准确度低等问题。
本文针对基于机器视觉的交互式投影系统目前所存在的问题开展了以下研究:设计了一套基于深度相机的交互式投影系统。系统以传统桌面作为交互触控投影表面,使用投影仪作为交互画面输出设备、深度相机作为手指动作捕捉设备,然后通过深度相机采集环境的深度及红外信息实现手指的触摸识别功能,达到交互式的触控操作。为了提高触控功能的鲁棒性,深入研究和分析了传统的手势分割算法以及指尖检测算法,设计了基于深度图像背景差分法的手势分割算法,根据单指和多指触控的不同特点,分别对分割后的红外图像采用了凸包检测法和重心检测法进行指尖识别,实现了触点提取,该方法相较于传统的图像分割算法,能够适应不同光线的环境,且识别精度较高,具有较好的识别鲁棒性。为了提高指尖定位的准确性,对触控投影系统的几何映射模型进行了建模分析,根据分析结果设计了基于棋盘格标定法的触控投影系统标定步骤。解决了由深度相机和投影设备引入的图像畸变问题,提高了触控识别精度。
本文开发的原型系统经过现场测试与验证,结果表明:该系统实现了较好的触控交互功能,支持点击、拖拽、手写输入等操作。系统可以在较昏暗的室内环境下达到95%上的准确率,并且具有高鲁棒性、高准确度、抗光干扰能力强、使用寿命长、安装简单等优点。