带有激光遥控装置的交互式投影显示系统制造方法及图纸

带有激光遥控装置的交互式投影显示系统主要包括计算机、投影仪、显示屏，还包括激光指示器、摄像头激光探测器和信号处理单元，计算机与投影仪连接，又分别与信号处理单元连接，信号处理单元与摄像头连接，又分别与激光探测器连接，激光指示器的可见光束投射到显示屏上。（*该技术在2021年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及的是一种交互式投影显示系统，特别是一种带有激光遥控装置的交互式投影显示系统，属于多媒体领域。在多媒体教学、会议、演讲等演示活动及指挥、调度等各种行业监控活动中，各种投影仪是非常有用的工具，为了更多的人在较远的距离也能够看到演示的内容，一般都是将需要显示的文件通过某种转换最后形成光信号投射到大屏幕上。在一般演示过程中，需要演示内容与演示者之间有交互功能，视频投影仪与计算机的结合已经具有一定的交互功能，但实际中，这种操作非常不方便，因为计算机是固定在一个位置上与投影仪相连，而演讲者要面对观众或显示屏，操作计算机便必须由另外一个人配合或者在计算机与演讲位置之间跑来跑去。而且基于此，即使计算机有很强的交互操作功能，若不能使演讲者在现场随意控制，则其实用性受到很大限制。专利文献“投影显示系统中激光指示器的定位”(Position Determination of Laser Pointer in a Projection Display System,专利号WO09741502A1)，描述了一个能实现远距离遥控的交互式投影显示系统。它在计算机和投影仪的组合式显示系统中，用一摄像机记录显示屏上的图像及激光照射光斑，通过计算机确定它在投影图像中的位置，这样计算机的光标就可以跟踪显示屏上激光光斑的移动；同时，利用激光指示器附加了一个能与鼠标按键兼容的红外发射装置，发射按键指令。该技术存在两个问题一是用激光指示器上的红外发射装置发射按键信息，操作者必须让开激光指示器到计算机红外接收装置间的通道，这在实际操作中对演示会有影响。二是激光光斑的定位方法是视频信号中的峰值检测，根据峰值点在行扫描线中的位置，确认光斑的位置，它的前提是光斑强度要大于显示图像强度。实际中存在的问题是，激光发射功率因安全原因是受标准限制的，以峰值提取位置的方法也不可靠，因为摄像机的输入和输出都有一动态范围，过亮的光斑造成的峰值会被削掉混同于图像中的其它强信号。本专利技术的目的在于克服现有技术中的不足，提供一种带有激光遥控装置的交互式投影显示系统。本专利技术的技术方案如下主要包括计算机、投影仪、显示屏，还包括激光指示器、摄像头、激光探测器和信号处理单元，计算机与投影仪连接，又分别与信号处理单元连接，信号处理单元与摄像头连接，又分别与激光探测器连接，激光指示器的可见光束投射到显示屏上。其工作原理和过程如下当计算机产生需要显示图像的视频信号通过电缆送至投影仪，投影仪将视频信号转换为光信号投射到显示屏上形成放大图像；激光指示器由人工控制发射窄的可见光束B在显示屏上形成光斑S用来指示演讲时图像中感兴趣的对象，并同时可控制其向显示屏发射脉冲调制的命令，当激光及显示图像由显示屏漫反射到摄像头和激光探测器时，它们分别输出图像的视频信号及预处理后的脉冲信号到信号处理单元，由信号处理单元检测出光斑的位置和命令方式，通过电缆反馈到计算机控制它的工作。计算机的功能主要是进行演示稿件的预先录入、编辑和贮存，演示时，在特定应用程序中将其调出实现有控制的显示操作，一般的控制命令来自于通用的键盘和鼠标。在本专利技术中，它还接收来自信号处理单元的与鼠标兼容的控制信号。计算机的视频输出信号通过视频电缆传送到投影仪。通常情况下，计算机在演示过程中不随意移动，投影仪按照要求固定在显示屏前一定距离内。投影仪将计算机输入的与计算机显示器同步的视频信号转换为光信号后投射到显示屏上。显示屏一般由白色材料制作，对可见光具有漫反射和准漫反射特性。激光指示器是手持式装置，它的作用一是通常的指示作用，以照射在显示屏上的可见光光斑，指示演讲者欲向观众强调的对象或区域，二是通过演讲者对它的控制向计算机发出操作指令。激光的脉冲编码方式有多种，任何一种调制方式都可以编出足够的码组，它对应的鼠标操作状态及为演示系统附加的特殊指令的分配可以人为设定。激光探测器固定在显示屏前一定距离和角度内，它的作用是接收由显示屏反射的激光脉冲信号，预处理后送到信号处理单元解码。摄像头架在显示屏前，能够将显示屏显示的图像完整地摄取下来并实时传到信号处理单元，它可以同投影仪固定在同一地方，原则是要保证摄取的图像不会因为拍摄的角度太大引起过度畸变。信号处理单元通过电缆与摄像机和激光探测器连接，一是对探测器输入的脉冲信号解码得到计算机的控制指令，二是对摄像机摄取的连续图像进行分析，得到显示屏上指示光斑的位置和移动信息。实际上它是一个数字信号处理(DSP)系统，信号处理器为高速信号处理器；接口电路完成输入/输出信号电平和时序的匹配转换；存储单元存放程序和数据缓冲。脉冲解码和光斑定位由DSP根据输入的算法以软件的形式完成，最后形成与鼠标兼容的信号送到计算机。显示屏上的投影图是计算机显示器的同步显示，对投影显示屏上激光光斑的定位就是要让计算机得到光标能够与光斑同步移动的信息，使光标与光斑总是处于相同的地方，即使当光标在显示屏上不可见时，它仍内在地同步移动。只有这样才能将演讲者的操作意图传达给计算机，使演讲者面对投影显示屏的操作同面对计算机显示器的操作是完全一样的。计算机的交互功能在WINDOWS操作平台下一般是通过视图内的菜单和其它类型的软按钮或超文本链接实现的，包括演示文稿在内的多数应用系统也是如此。因此当演讲者将激光指示器指向图上某一可控区域并按下按键发出指令时，计算机不但要知道按键的类型，而且还要知道光标在屏幕上处于何处时按下了此键，才能做出正确的反应。光斑的定位与跟踪是图像信号处理，需要很大的运算量，所以DSP必须具有高速运算能力。一般情况下，绝大多数的演示文稿是静态的图文，如表格、方框图等，演示时是一张一张进行的。基于此的基本算法思想是比较两帧图像的差别，即将两帧图相减，在得到的差值图中寻找非零区域，同时判别这些区域的形状及存在的连续性，即可得到光斑所在位置。这是因为若存在光斑，则由于手持时不可避免的抖动会造成连续两帧图在光斑所在位置周围出现差别，同时由于激光照射是脉冲的，所以当摄像机摄取时并不是每一帧都存在光斑，这样会造成某些帧间的差别正好是光斑所在之处，在差值图中会出现光斑的形状。如果在演示过程中插入视频资料，如播放一段录象，因为连续的帧图像变化，此时若要在全屏对光斑定位会变得困难。但是在视频录象中不会存在软操作按钮，所以不必要对光斑定位，而只要能知道演讲者对按键的操作即可。或者若播放中保留了WINDOWS视图类的任务栏，光斑的定位仍旧可以在此限定周边的区域内采用上述算法实现。当光斑的位置信息和按键的状态送到计算机时，计算机对此进行处理并根据正在运行的系统的规定做出相应的操作，如“翻页”、“停止”播放录象等。本专利技术具有实质性特点和显著进步，它将目前基于计算机和视频投影仪的演示组合变成了完全自由交互的演示系统，用一种新的兼有指示与控制功能的手持激光器，同时实现了演讲指示与计算机遥控功能。随着信息技术的发展，本专利技术应用的场合越加广泛，并日益显示其应用价值。以下结合附图对本专利技术实施方式进一步描述附图说明图1本专利技术结构示意图如图1所示，本专利技术主要包括计算机1、投影仪2、显示屏3，还包括激光指示器4、摄像头5，激光探测器6和信号处理单元7，计算机1与投影仪2连接，又分别与信号处理单元7连接，信号处理单元7与摄像头5连接，本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种带有激光遥控装置的交互式投影显示系统，主要包括计算机（１）、投影仪（２）、显示屏（３），其特征在于还包括激光指示器（４）、摄像头（５）、激光探测器（６）和信号处理单元（７），计算机（１）与投影仪（２）连接，又分别与信号处理单元（７）连接，信号处理单元（７）与摄像头（５）连接，又分别与激光探测器（６）连接，激光指示器（６）的可见光束投射到显示屏（３）上。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：樊凌涛，
申请(专利权)人：上海交通大学，
类型：发明
国别省市：31[中国|上海]