基于圖像處理的交互式觸摸系統(tǒng)研究.pdf

1、目前，人機(jī)交互系統(tǒng)開始廣泛的出現(xiàn)在人類的日常生活之中，其中觸摸技術(shù)作為人機(jī)交互方式中較為熱門的一個(gè)研究方向。觸摸技術(shù)的出現(xiàn)極大的顛覆了人類原有操作機(jī)器的方式，使人和機(jī)器之間的溝通更加的流暢，同時(shí)在很大程度上提高了人機(jī)交互系統(tǒng)的高效性、智能性和友好性。
　　現(xiàn)有的觸摸技術(shù)相當(dāng)廣泛，如電阻式觸摸屏、電容式觸摸屏、紅外線式觸摸屏、表面聲波式觸摸屏幕以及光學(xué)觸摸屏等，而目前市面上采用最多的是電容式觸摸屏幕和電阻式觸摸屏。光學(xué)觸摸屏具有成本

2、較低、精度較高和組裝方便等優(yōu)勢，在未來超大觸摸屏幕領(lǐng)域的科學(xué)發(fā)展中具有較大的發(fā)展?jié)摿Α?br>　　本文研究的對象是基于圖像處理的交互式觸摸系統(tǒng)，目的是搭建一個(gè)能夠穩(wěn)定、快速、精準(zhǔn)的獲取多觸點(diǎn)坐標(biāo)信息以及實(shí)時(shí)跟蹤和識別用戶手勢的人機(jī)交互光學(xué)觸摸系統(tǒng)。本文的主要工作是對多觸點(diǎn)檢測定位算法和手勢識別等相關(guān)算法的設(shè)計(jì)和PC端的實(shí)現(xiàn)。
　　本文研究的系統(tǒng)主要細(xì)分為三個(gè)大的模塊：多觸點(diǎn)檢測和定位模塊、多觸點(diǎn)數(shù)字圖像處理模塊以及多觸點(diǎn)手勢跟蹤識

3、別模塊。
　　多觸點(diǎn)檢測定位模塊主要采用紅外光學(xué)觸摸技術(shù)作為基礎(chǔ)原理，根據(jù)本文系統(tǒng)的多觸點(diǎn)檢測特性采用了四個(gè)光學(xué)傳感器以確保整個(gè)觸摸屏幕的范圍內(nèi)都可以被紅外線覆蓋且當(dāng)觸點(diǎn)出現(xiàn)時(shí)可以被光學(xué)傳感器檢測到，為觸點(diǎn)的坐標(biāo)定位做好技術(shù)基礎(chǔ)。本文對系統(tǒng)采集到的觸點(diǎn)波形進(jìn)行一系列的處理，提取較為精確的觸點(diǎn)信息。利用分組標(biāo)定來計(jì)算觸點(diǎn)的坐標(biāo)信息，再根據(jù)本文提出的誤差修復(fù)公式計(jì)算出更加精確的觸點(diǎn)坐標(biāo)值，從而實(shí)現(xiàn)多觸點(diǎn)檢測及定位算法。
　　多觸

4、點(diǎn)數(shù)字圖像處理模塊涉及了大量數(shù)字圖像處理技術(shù)，包括視頻抽幀、背景差分、圖像幀差、中值濾波、圖像銳化、形態(tài)學(xué)處理、邊緣檢測以及特征提取等相關(guān)技術(shù)原理，為處理本系統(tǒng)中采集到的視頻圖像提供了大量有力的技術(shù)基礎(chǔ)。通過對視頻幀圖像進(jìn)行復(fù)雜的處理后，對圖像中的觸點(diǎn)進(jìn)行邊緣檢測且成功提取出本系統(tǒng)主要的研究目標(biāo)，實(shí)現(xiàn)本文中多觸點(diǎn)邊緣提取算法。
　　多觸點(diǎn)手勢跟蹤識別模塊作為本文所研究的重點(diǎn)內(nèi)容之一，根據(jù)本系統(tǒng)的處理對象為運(yùn)動的觸點(diǎn)這個(gè)重要的特性，

5、本系統(tǒng)采用運(yùn)動跟蹤識別算法對視頻采集到的圖像進(jìn)行跟蹤識別，跟蹤記錄目標(biāo)物體的運(yùn)動軌跡，再經(jīng)過一系列的坐標(biāo)計(jì)算，從而識別用戶的操作手勢并完成相應(yīng)的指令，最終實(shí)現(xiàn)本系統(tǒng)的多觸點(diǎn)手勢跟蹤識別算法。
　　本文結(jié)尾處將整個(gè)系統(tǒng)連通后進(jìn)行相關(guān)性能檢測試驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明整個(gè)系統(tǒng)完成了對多觸點(diǎn)的定位檢測和手勢識別。實(shí)現(xiàn)多觸點(diǎn)定位響應(yīng)速度小于85ms且手勢識別的響應(yīng)時(shí)間維持在150ms以內(nèi)、整個(gè)系統(tǒng)準(zhǔn)確率高于98％、誤差小于3mm以及工作穩(wěn)定的預(yù)期