根据人脸识别和激光影像实现空中成像的实时触控系统技术方案

本发明专利技术公开了一种根据人脸识别和激光影像实现空中成像的实时触控系统，该实时触控系统包括激光影像系统、空中成像系统、空中触控反馈系统和人脸识别系统。本发明专利技术通过人脸识别技术保障了设备的安全性和保密性，并根据人脸识别技术来控制空中成像的画面角度和空中触控面，能够满足不同用户的需求，使不同用户可以舒适地观看空中成像画面并实时触控空中成像画面。本发明专利技术结合人脸识别和激光影像技术的软件与硬件来实现触控空中无介质浮空成像画面。本发明专利技术实现了识别不同用户的身份，根据用户的身高来自动调节成像画面角度，同时空中的触控面跟随着成像画面变化，让用户在最舒适的角度观看空中成像画面并可对空中成像画面进行触控。

【技术实现步骤摘要】
根据人脸识别和激光影像实现空中成像的实时触控系统
本专利技术属于空中成像
，具体的说是涉及一种根据人脸识别和激光影像实现空中成像的实时触控系统。
技术介绍
随着科技的发展，空中成像技术的应用越来越多。目前现有技术中已有的采用DCRA光学成像元件实现空中成像，空中成像无需介质，因此不能采用目前常用的触摸平板或手机的触控方式。不同身高的用户观看空中成像合适的成像画面角度也是不同的，如果能够提供一种根据人脸识别来和激光影像技术来实现空中成像的实时触控系统将更加方便用户的使用。
技术实现思路
本专利技术为了克服现有技术存在的不足，提供一种无需介质、节省空间、可以直接触摸的根据人脸识别和激光影像实现空中成像的实时触控系统。本专利技术是通过以下技术方案实现的：一种根据人脸识别和激光影像实现空中成像的实时触控系统，该触控系统包括激光影像系统、空中成像系统、空中触控反馈系统和人脸识别系统；激光影像系统是在光学成像元件上安装一个红外激光模块，在浮空影像平面形成一个高于图像1～3mm、厚度约1mm的不可见光膜，摄像头通过定位软件在空中获取画面的坐标点定位空中成像画面，当手指或任何不透明的物体接触空中成像画面时，光线被反射到的一个信号接收器，再通过对光电位置的精确计算，得到手势的坐标，在空中进行触控；空中成像系统是利用一种使入射图像的光线产生弯曲的光学成像元件，使光线在光学成像元件中经过至少2次反射后，形成与入射图像对应的空中实像，空中成像技术不需要任何介质，能够在不存在任何事物的空中出现正视的映像，便于实现崭新的空中成像人机交互系统；空中触控反馈系统使用换能器阵列板、闰秒运动相机和独特的IP，实现用超声波给予用户触觉上的反馈，允许用户在半空中感受物体，用户能够创建按钮、开关和拨号，或与3D对象交互，并在虚拟世界中操作；人脸识别系统包括人脸的检测和定位、特征提取和识别共三部分：（1）人脸的检测和定位：检测图中有没有人脸，将人脸从背景中分割出来，获取人脸或人脸上的某些器官在图像上的位置；（2）特征提取：提取特征点，构造特征矢量，多个样本图像的空间序列训练出一个模型，它的参数就是特征值，模版匹配法用相关系数做特征；（3）识别；将带识别的图像或特征与人脸数据库里的特征进行匹配，进而将给出的人脸图像与数据库中的某一个人脸图像及其名字的相关性对应起来。在第一次使用激光影像系统时，需要计算光笔亮斑的坐标到计算机屏幕坐标的关系，由于借助了光学成像元件，空中没有介质，因此要用手动校正来实现；在手动校正前，要在软件中自动屏蔽干扰光源，在自动屏蔽后，使用光笔进行手动校正，在手动校正后，用户手持光笔代替鼠标操控计算机，定位分析程序实时分析USB摄像头摄取的图像中光笔亮斑的位置，用坐标转化方程计算出对应的鼠标的屏幕坐标，并模拟产生鼠标事件；调节手动校正好以后，接上激光发射器，便能够实现在无介质的成像画面上进行触控，形成一种全新的人机交互。使用激光影像系统时鼠标事件与光笔的状态定义为：光笔按下发光，触发鼠标左键按下事件；光笔的光斑移动，触发鼠标移动事件；光笔停止发光，触发鼠标左键弹起事件；光笔的光斑在同一位置做长时间停留，触发鼠标右键事件；光笔连续两次短促的闪灭，触发双击事件。空中触控反馈系统中超声波振子从格状多位排列的超声波换能器中发出，以空中任意位置的超声波振子为焦点相结合，形成超声波，产生了被称为回声放射压的压力，如果用人类手指在此位置表面进行按压，就能产生触觉刺激，空中触控反馈就是利用此现象增加触觉而产生的。人脸识别系统中包括通过人脸识别实现空中成像实时触控的一体机，一体机包括箱体、触控模组、光学成像元件和显示屏，触控模组激光发射器和摄像头，将显示屏放置到箱体合适的内部隐藏，并在上方安装光学成像元件，在光学成像元件上安装触控模组。在实际应用中，可以按需求构建显示装置与光学成像元件之间的位置。其中触控模组中的摄像头连接显示屏，电脑与触控模组中的激光发射器一同连接电路，就构建成一体机，实现根据人脸识别转动空中成像画面并实时触控。本专利技术实时触控系统中的光学成像元件是一种能够使入射图像的光线产生弯曲的光学元件，本专利技术中使用的光学元件可以是现有技术中用于大型空中成像展示平台的DCRA光学元件或SMA光学元件，其中DCRA光学元件与SMA光学元件的区别在于制作材料，一种是由亚克力材料制成，另一种是玻璃材料制成。本专利技术中使用的光学成像元件还可以是其它能够实现相应功能的适用于所有空中成像技术的光学元件。本专利技术的有益效果是：本专利技术结合人脸识别来控制空中成像的画面角度，并结合激光影像技术的软件与硬件来实现触控空中无介质浮空成像画面。本专利技术实现了识别不同用户的身份，根据用户的身高来自动调节成像画面角度，同时空中的触控面跟随着成像画面变化，让用户在最舒适的角度观看空中成像画面并可对空中成像画面进行触控。本专利技术在空中成像无需介质、节省空间，可以直接触摸；视线可穿越，不会遮挡住视线。本专利技术空中成像对主机的系统及内容无要求，系统可以是Windows、Android、Ios等，内容可以是2D或者3D的，兼容性强；人脸识别最大限度的保证了用户的安全性及保密性；富有科技感，给不同用户提供最舒适的空中成像画面，带来全新的视觉以及交互的体验；系统可安装的位置可根据所需行业及场景变化。本专利技术通过人脸识别技术保障了设备的安全性和保密性，并根据人脸识别技术来控制空中成像的画面角度和空中触控面，能够满足不同用户的需求，使不同用户可以舒适地观看空中成像画面并实时触控空中成像画面。附图说明图1是本专利技术实时触控系统的人脸识别过程示意图；图2是本专利技术实时触控系统的光学成像元件原理示意图；图3是本专利技术实时触控系统中软件实现的功能流程图；图4是本专利技术实时触控系统中具体软件流程图；图5是本专利技术实时触控系统的交互示意图；图6是本专利技术实时触控系统中一体机的整体结构示意图；在图6中：1-机箱；2-显示屏；3-激光发射器；4-摄像头；5-光学成像元件；6-空中成像画面；图7是本专利技术实时触控系统人脸与光学成像元件之间的正视触控示意图；图8是本专利技术实时触控系统人脸与光学成像元件之间的俯视触控示意图；图9是本专利技术实时触控系统人脸与光学成像元件之间的仰视触控示意图；图10是本专利技术实时触控系统人脸与光学成像元件间的侧面触控示意图；图11是本专利技术实时触控系统人脸与光学成像元件间的地面触控示意图。具体实施方式以下结合附图和具体实施方式对本专利技术作详细描述。如图1至图11所示，本专利技术公开了一种根据人脸识别和激光影像实现空中成像的实时触控系统，其包括激光影像系统、空中成像系统、空中触控反馈系统和人脸识别系统；激光影像（LICT）系统：在光学成像元件上安装一个红外激光模块，在浮空影像平面形成一个高于图像1～3mm、厚度约1mm的不可见光膜，摄像头通过定位软件在空中获取画面的坐标点定位空中成像画面。当手指或任何不透明的物体接触空中成像画面时，光线被反射到的一个信号接收器，再通过对光电位置的精确计算，得到手势的坐标，在空中进行触控。在第一次使用时，需要计算光笔亮斑的坐标到计算机屏幕坐标的关系。而由于借助了光学成像元件，空中没有介质，因此需要用手动校正来实现。在手动校正前，我们需要在软件中自动屏蔽干扰光源。在自动屏蔽后，使用光笔进行本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种根据人脸识别和激光影像实现空中成像的实时触控系统，其特征在于：所述实时触控系统包括激光影像系统、空中成像系统、空中触控反馈系统和人脸识别系统；所述激光影像系统是在光学成像元件上安装一个红外激光模块，在浮空影像平面形成一个高于图像1～3mm、厚度约1mm的不可见光膜，摄像头通过定位软件在空中获取画面的坐标点定位空中成像画面，当手指或任何不透明的物体接触空中成像画面时，光线被反射到的一个信号接收器，再通过对光电位置的精确计算，得到手势的坐标，在空中进行触控；所述空中成像系统是利用一种使入射图像的光线产生弯曲的光学成像元件，使光线在光学成像元件中经过至少2次反射后，形成与入射图像对应的空中实像，空中成像技术不需要任何介质，能够在不存在任何事物的空中出现正视的映像，便于实现崭新的空中成像人机交互系统；空中触控反馈系统使用换能器阵列板、闰秒运动相机和独特的IP，实现用超声波给予用户触觉上的反馈，允许用户在半空中感受物体，用户能够创建按钮、开关和拨号，或与3D对象交互，并在虚拟世界中操作；所述人脸识别系统包括人脸的检测和定位、特征提取和识别共三部分：（1）人脸的检测和定位：检测图中有没有人脸，将人脸从背景中分割出来，获取人脸或人脸上的某些器官在图像上的位置；（2）特征提取：提取特征点，构造特征矢量，多个样本图像的空间序列训练出一个模型，它的参数就是特征值，模版匹配法用相关系数做特征；（3）识别；将带识别的图像或特征与人脸数据库里的特征进行匹配，进而将给出的人脸图像与数据库中的某一个人脸图像及其名字的相关性对应起来。...

【技术特征摘要】
1.一种根据人脸识别和激光影像实现空中成像的实时触控系统，其特征在于：所述实时触控系统包括激光影像系统、空中成像系统、空中触控反馈系统和人脸识别系统；所述激光影像系统是在光学成像元件上安装一个红外激光模块，在浮空影像平面形成一个高于图像1～3mm、厚度约1mm的不可见光膜，摄像头通过定位软件在空中获取画面的坐标点定位空中成像画面，当手指或任何不透明的物体接触空中成像画面时，光线被反射到的一个信号接收器，再通过对光电位置的精确计算，得到手势的坐标，在空中进行触控；所述空中成像系统是利用一种使入射图像的光线产生弯曲的光学成像元件，使光线在光学成像元件中经过至少2次反射后，形成与入射图像对应的空中实像，空中成像技术不需要任何介质，能够在不存在任何事物的空中出现正视的映像，便于实现崭新的空中成像人机交互系统；空中触控反馈系统使用换能器阵列板、闰秒运动相机和独特的IP，实现用超声波给予用户触觉上的反馈，允许用户在半空中感受物体，用户能够创建按钮、开关和拨号，或与3D对象交互，并在虚拟世界中操作；所述人脸识别系统包括人脸的检测和定位、特征提取和识别共三部分：（1）人脸的检测和定位：检测图中有没有人脸，将人脸从背景中分割出来，获取人脸或人脸上的某些器官在图像上的位置；（2）特征提取：提取特征点，构造特征矢量，多个样本图像的空间序列训练出一个模型，它的参数就是特征值，模版匹配法用相关系数做特征；（3）识别；将带识别的图像或特征与人脸数据库里的特征进行匹配，进而将给出的人脸图像与数据库中的某一个人脸图像及其名字的相关性对应起来。2.根据权利要求1所述的根据人脸识别和激光影像实现空中成像的实时触控系统，其特征在于：在第一次使用激光影像系统时，需要计算光笔亮斑的坐标到计算机屏幕坐标的关系，由于借助了光学成像元...

【专利技术属性】
技术研发人员：洪增辉，李俊，张兵，
申请(专利权)人：像航上海科技有限公司，
类型：发明
国别省市：上海,31