一种基于摄像头定位系统的屏幕校准方法技术方案

本发明专利技术提出一种基于摄像头定位系统的屏幕校准方法，包括：选择第一触摸点Ｐ１和第二触摸点Ｐ２，记录他们在实时拍摄图像中的相同位置Ｔ１，并连接Ｐ１和Ｐ２构成直线Ｌ１；选择第三触摸点Ｐ３和第四触摸点Ｐ４，记录他们在实时拍摄图像中的相同位置Ｔ２，并连接Ｐ３和Ｐ４构成直线Ｌ２；根据直线Ｌ１和Ｌ２计算摄像头的焦点位置，根据该焦点位置计算Ｌ１和Ｌ２的夹角Ａ，并计算Ｔ１和Ｔ２之间的距离Ｄ；根据夹角Ａ和距离Ｄ进行迭代计算获得镜头变形率η，记录镜头变形率η，根据记录的镜头变形率η对摄像头进行校准。本发明专利技术能够使用手动、自动、手动和自动结合等手段实现准确调节镜头变形率，并且可以对各个摄像头独立校准，达到更好的校准效果。

Screen calibration method based on camera positioning system

The invention provides a method for calibrating the camera positioning system, including: first touch screen based on P1 and P2 second touch points, record them in real-time images in the same position of T1, P1 and P2 and connected to form a straight L1; third point P3 and fourth point touch touch P4, record them in real-time shooting the image in the same position of T2, P3 and P4 and connected line L2; camera focus position is calculated according to linear L1 and L2, according to the A angle focus position calculation of L1 and L2, and calculate the distance of T2 between T1 and D; A and D according to the angle distance obtained by iterative calculation of lens distortion ratio. Record the lens distortion ratios, according to the records of the lens deformation rate to calibrate the camera. The invention can accurately adjust the deformation rate of the lens by manual, automatic, manual and automatic combination, and can independently calibrate each camera so as to achieve better calibration effect.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及触摸屏
，具体为。
技术介绍
随着触摸技术的发展和互联网应用的普及，新一代商务、会展、演示以及电教等大屏幕触摸屏产品相继出现，其触摸准确性、灵活性、反应速度成为关键的技术指标。目前，基于摄像头在屏幕表面拍摄触摸物定位的背投式触摸屏系统以其定位准确、响应速度快、结构工艺简单等优势得到广泛应用。现有的多摄像头定位系统一般包括至少2个摄像头，分别安装在屏幕表面或者屏幕边缘的侧面以拍摄整个显示屏幕表面和前方区域，通过各个摄像头拍摄到的触摸物位置和角度信息完成定位。 一般的技术方案都是建立一个数学模型进行转换计算，而对计算结果影响最大的是镜头的变形率，而不同的镜头、不同焦距的变形率也不同。由于镜头变形率会导致定位校准无法完成及无法正确校准屏幕，使得整个触摸屏的定位不准确，所以镜头的变形率会对定位校准产生严重影响。并且现有技术中，对镜头的校准一般都不是独立校准，参与定位的摄像头个数越多，带来的误差就越大。而且这种无法独立校准的情况下，只要有一个在移动过程中或者因为其他原因而发生位置变化，则需要对所有镜头全部重新联合校准。
技术实现思路
本专利技术的目的在于，提出，能够准确调节镜头变形率，并且可以实现对各个摄像头独立校准。 本专利技术提出的基于摄像头定位系统的屏幕校准方法，包括 步骤S100，任意选择一个触摸点为第一触摸点P1； 步骤S200，选择第二触摸点P2，所述P2满足条件所述P1和所述P2在实时拍摄的图像中为同一位置T1； 步骤S300，连接所述P1和所述P2，构成直线L1； 步骤S400，任意选择不在所述直线L1上的一个触摸点为第三触摸点P3； 步骤S500，选择第四触摸点P4，所述P4满足条件所述P3和所述P4在实时拍摄的图像中为同一位置T2，所述T2不与所述T1相同； 步骤S600，连接所述P3和所述P4，构成直线L2； 步骤S700，根据所述直线L1和L2计算并记录摄像头的焦点位置，根据所述焦点位置计算获得所述直线L1和L2的夹角A；并计算实时拍摄的图像中T1和T2之间的距离D； 步骤S800，根据所述夹角A和所述距离D进行迭代计算获得镜头变形率η，记录镜头变形率η，根据记录的镜头变形率η对摄像头进行校准；其中，所述迭代计算过程包括联合方程η＝kA2和方程kA2＝(D-H)/H进行计算，k表示关系系数，H表示理想成像高度。 本专利技术通过选择摄像头拍摄范围内的4个触摸点P1、P2、P3和P4，将这4个触摸点的位置信息转换成角度信息等，最终利用这些信息来计算镜头变形率，实现准确调节摄像头变形率，并且本专利技术还能够对各个摄像头独立校准，增加该基于摄像头定位系统的屏幕校准方法的方便和易用性。 附图说明 图1为一种基于摄像头定位系统的校准方法流程图； 图2为计算距离D的原理示意图； 图3是一个成像模型示意图； 图4为本专利技术独立校准一个摄像头的原理示意图； 图5为将P1选定在摄像头光轴线上的示意图； 图6为利用差值方法找到第二触摸点P2位置的方法示意图； 图7为一个摄像头变形率的近似拟合曲线示意图； 图8为实施例2中进行迭代计算确定镜头变形率曲线的示意图。 具体实施例方式 现有技术中，基于摄像头定位系统一般由以下几部分组成包括一个背投影或者前投影原理的大屏幕、在大屏幕的表面四周安装的一些用于区别触摸物和背景颜色的深色吸光材料或者光源、安装在大屏幕侧面同一边或者不同边的一个或多个摄像头、带有广角或滤光等其他功能的光学镜头、以及计算处理模块。定位的原理是一个或者多个摄像头拍摄大屏幕表面的触摸物触摸动作和位置信息，将摄像头拍摄到的触摸动作和位置信息转化成大屏幕投影系统的执行命令或者相对位置信息完成定位。所以，使用一个或者多个摄像头来完成定位，精确度不仅取决于采用的定位方法，更关键的是对摄像头本身的校准。 本专利技术通过以下技术方案实现将摄像头拍摄的位置信息转换成角度信息等，实现镜头变形率的调节，以达到校准摄像头的目的。本专利技术适用于侧面拍摄触摸屏表面触摸物的所有摄像头定位方案，并且各个摄像头都能独立校准，与摄像头个数无关。本专利技术提到的变形率包括镜头的透视畸变、枕形畸变、桶形畸变、焦距变化时等因素引起的变形率。 实施例1 本实施例是针对一个摄像头的独立校准，如图1所示，图1为本实施例提出的一种基于摄像头定位系统的校准方法流程图，具体如下 步骤S100，任意选择一个触摸点为第一触摸点P1。摄像头拍摄第一触摸点P1，并对P1在实时拍摄的图像中的位置T1进行记录。 步骤S200，选择第二触摸点P2，P2需满足以下条件P1和P2在实时拍摄的图像中为同一位置T1。也就是说，摄像头拍摄的图像中第二触摸点P2的位置与第一触摸点P1所在的位置T1重合。 步骤S300，连接P1和P2，构成直线L1。该直线L1穿过P1和P2两点并延长至整个显示屏幕显示。 步骤S400，任意选择不在直线L1上的一个触摸点为第三触摸点P3。摄像头拍摄第三触摸点P3，并对P3在实时拍摄的图像中的位置T2进行记录。此位置T2与位置T1不同，即不为同一个位置。 步骤S500，选择第四触摸点P4，P4需满足以下条件P3和P4在实时拍摄的图像中为同一位置T2。即摄像头拍摄的图像中第四触摸点P4的位置与第三触摸点P3所在的位置T2重合。 步骤S600，连接P3和P4，构成直线L2。该直线L2穿过P3和P4两点并延长至整个屏幕显示。直线L1和L2之间会存在两条直线的物理虚构交点，虽然显示屏幕仅显示有像素表示的直线长度，但通过虚构延长，可以获得直线直线L1和L2的交点。 步骤S700，根据直线L1和L2计算并记录摄像头的焦点位置，根据焦点位置计算获得直线L1和L2的夹角A；并计算实时拍摄的图像中T1和T2之间的距离D。摄像头的焦点位置即为直线L1和L2的交点，在计算得到该焦点位置的信息后，可以根据该焦点位置利用两条直线的夹角公式求得夹角A；T1和T2间的距离D是指摄像头实时拍摄的图像中两个触摸条纹之间的距离，通过两个条纹之间的像素点个数可以计算出距离D，如图2所示，图2为计算距离D的原理示意图。 步骤S800，根据夹角A和距离D进行迭代计算获得镜头变形率η，记录镜头变形率η，根据记录的镜头变形率η对摄像头进行校准。在获得A和D两项值之后，迭代计算的过程包含多种实现方式，即获得该镜头变形率η的计算过程实现方式多种多样，本实施例提出一种联合方程η＝kθ2＝kA2和方程kA2＝(D-H)/H进行迭代计算的实现方式，下面对迭代运算的过程做简要描述 k表示关系系数，视场角θ即为前述计算得到的夹角A，视场角θ和变形率η的关系满足 η＝kθ2＝kA2 而根据变形率的定义又有 η＝(D-H)/H 其中，D是实际成像高度，也就是计算获得的两个触摸条纹间的距离；H是理想成像高度。 其中，对于理想成像模型有如下关系 H＝A*(Hmax/2)/(Amax/2)+Hmax 如图3所示的一个成像模型示意图中，成像面的最大成像长度为Hmax，在该成像面的边缘对应的最大可视角度为Amax，这两个可以当做常量，即采用的成像器件确定后，Hmax和Amax也相应确定。 所以联合两个方程本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于摄像头定位系统的屏幕校准方法，其特征在于，包括：　　步骤Ｓ１００，任意选择一个触摸点为第一触摸点Ｐ１；　　步骤Ｓ２００，选择第二触摸点Ｐ２，所述Ｐ２满足条件：所述Ｐ１和所述Ｐ２在实时拍摄的图像中为同一位置Ｔ１；　　步骤Ｓ３００，连接所述Ｐ１和所述Ｐ２，构成直线Ｌ１；　　步骤Ｓ４００，任意选择不在所述直线Ｌ１上的一个触摸点为第三触摸点Ｐ３；　　步骤Ｓ５００，选择第四触摸点Ｐ４，所述Ｐ４满足条件：所述Ｐ３和所述Ｐ４在实时拍摄的图像中为同一位置Ｔ２，所述Ｔ２不与所述Ｔ１相同；　　步骤Ｓ６００，连接所述Ｐ３和所述Ｐ４，构成直线Ｌ２；　　步骤Ｓ７００，根据所述直线Ｌ１和Ｌ２计算并记录摄像头的焦点位置，根据所述焦点位置计算获得所述直线Ｌ１和Ｌ２的夹角Ａ；并计算实时拍摄的图像中Ｔ１和Ｔ２之间的距离Ｄ；　　步骤Ｓ８００，根据所述夹角Ａ和所述距离Ｄ进行迭代计算获得镜头变形率η，记录镜头变形率η，根据记录的镜头变形率η对摄像头进行校准。

【技术特征摘要】
1.一种基于摄像头定位系统的屏幕校准方法，其特征在于，包括步骤S100，任意选择一个触摸点为第一触摸点P1；步骤S200，选择第二触摸点P2，所述P2满足条件所述P1和所述P2在实时拍摄的图像中为同一位置T1；步骤S300，连接所述P1和所述P2，构成直线L1；步骤S400，任意选择不在所述直线L1上的一个触摸点为第三触摸点P3；步骤S500，选择第四触摸点P4，所述P4满足条件所述P3和所述P4在实时拍摄的图像中为同一位置T2，所述T2不与所述T1相同；步骤S600，连接所述P3和所述P4，构成直线L2；步骤S700，根据所述直线L1和L2计算并记录摄像头的焦点位置，根据所述焦点位置计算获得所述直线L1和L2的夹角A；并计算实时拍摄的图像中T1和T2之间的距离D；步骤S800，根据所述夹角A和所述距离D进行迭代计算获得镜头变形率η，记录镜头变形率η，根据记录的镜头变形率η对摄像头进行校准。2.根据权利要求1所述的基于摄像头定位系统的屏幕校准方法，其特征在于，步骤S100具体包括任意选择一个在摄像头光轴线上的触摸点作为第一触摸点P1。3.根据权利要求1所述的基于摄像头定位系统的屏幕校准方法，其特征在于，步骤S200中选择第二触摸点P2的过程具体包括任意选择一个触摸点P2并记录该触摸点P2在实时拍摄的图像中位置T，移动所述P2直至方程T-T1＝0成立，确定该触摸点P2为第二触摸点P2。4.根据权利要求1所述的基于摄像头定位系统的屏幕校准方法，其特征在于，步骤S400具体包括在所述直线L1的任意一侧，距离200像素的范围内，选择不在所述直线L1上的一个触摸点为第三触摸点P3。5.根据权利要求1所述的基于摄像头定位系统的屏幕校准方法，其特征在于，步骤S500中选择第四触摸点P4的过程具体包括任意选择一...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐响林，杨月，
申请(专利权)人：广东威创视讯科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：81[中国|广州]