激光筆交互技術(shù)研究.pdf

1、激光筆交互指的是以激光筆為交互設(shè)備，綜合圖像處理、模式識(shí)別等技術(shù)完成交互指令的人機(jī)交互技術(shù)，其優(yōu)勢(shì)在于擺脫了桌面計(jì)算模式距離的限制，增加了交互的移動(dòng)靈活性以及自然普適性，被廣泛應(yīng)用在大屏幕交互、多媒體演示、醫(yī)療輪椅、機(jī)器人導(dǎo)導(dǎo)航、虛擬現(xiàn)實(shí)和智能家居等領(lǐng)域。然而，現(xiàn)有的激光筆交互系統(tǒng)存在延遲較大、精度差以及命令誤判等問(wèn)題，因此，如何實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)魯棒的激光筆交互系統(tǒng)依然面臨著挑戰(zhàn)。
　　本文介紹了激光筆交互系統(tǒng)模型及其處理流程，分析了現(xiàn)有

2、的激光點(diǎn)檢測(cè)算法、坐標(biāo)映射算法和激光點(diǎn)行為分析方法的主要缺陷，其中包括激光點(diǎn)檢測(cè)算法無(wú)法解決無(wú)規(guī)則的全局性背景突變問(wèn)題，坐標(biāo)映射算法誤差較大，激光點(diǎn)行為分析方法易造成命令誤判等。為了提高系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性和魯棒性，本文提出了改進(jìn)的激光筆交互系統(tǒng)。首先基于稀疏背景模型，提出一種在線的字典創(chuàng)建與更新算法來(lái)檢測(cè)激光點(diǎn)，當(dāng)檢測(cè)到背景發(fā)生變化時(shí)將新的背景直接加入到背景字典中，否則利用在線累積平均算法對(duì)字典進(jìn)行更新，可以解決無(wú)規(guī)則的全局性背景突變問(wèn)題;然

3、后，利用SIFT算法提取投影圖像和計(jì)算機(jī)放映圖像之間的匹配點(diǎn)，進(jìn)而訓(xùn)練正則化的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型獲得坐標(biāo)映射關(guān)系，提高了映射的精度;最后基于多媒體演示應(yīng)用設(shè)計(jì)了激光點(diǎn)行為分析方法，將投影區(qū)域劃分為交互控制區(qū)域和繪圖標(biāo)注區(qū)域，得到了魯棒的交互命令觸發(fā)方式。
　　本文基于OpenCV庫(kù)和Visual C++平臺(tái)，對(duì)多媒體演示應(yīng)用的激光筆交互系統(tǒng)進(jìn)行了實(shí)現(xiàn)，并對(duì)系統(tǒng)的各環(huán)節(jié)進(jìn)行了測(cè)試:首先在大屏幕交互和多媒體演示應(yīng)用場(chǎng)景中測(cè)試了提出的激光點(diǎn)檢