專利名稱：交互式玻璃影像系統(tǒng)的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種影像處理系統(tǒng)，具體的說是交互式玻璃影像 系統(tǒng)。
背景技術：
傳統(tǒng)的櫥窗只能展示一些靜態(tài)的物品，不易實現(xiàn)大屏幕的動態(tài)畫 面，更無法實現(xiàn)交互式的櫥窗操作。這些局限使得櫥窗的表現(xiàn)力和吸 引力不夠豐富，如果能實現(xiàn)在玻璃櫥窗上播放各種影像畫面，甚至能 夠讓觀看者直接與櫥窗進行觸摸、交互，實現(xiàn)櫥窗上交互式點擊、査 詢的功能，將會帶來更加生動、吸引人的效果，也會加強品牌的傳播 與刺激消費。
除了櫥窗，目前廣泛使用的室內觸摸屏或電子白板也因為屏幕成 本較高，難以做大，而且通常只能局限于一個人使用，不易實現(xiàn)多人 同時操作。 一種經濟、易于安裝維護的大屏幕觸摸方案會受到市場的 廣泛歡迎。
發(fā)明內容
本實用新型的目的在于克服上述技術問題而提供了一種基于實 時互動影像技術，能夠與單點或多點實時互動的交互式玻璃影像系 統(tǒng)。
本實用新型的目的可以通過以下技術方案來實現(xiàn)-交互式玻璃影像系統(tǒng)，它包括顯示屏、紅外光源、影像采集裝置、 影像處理裝置、影像分析裝置、信息轉換裝置、影像生成裝置和影像 輸出裝置，影像采集裝置和影像輸出裝置設在顯示屏的后方，紅外光源設在顯示屏的周邊，影像處理裝置與影像采集裝置相連，影像分析 裝置與影像處理裝置相連，信息轉換裝置與影像分析裝置相連，影像 生成裝置與信息轉換裝置相連，影像生成裝置與影像輸出裝置相連。
本實用新型的目的還可以通過以下技術措施來進一步實現(xiàn)
前述的交互式玻璃影像系統(tǒng)，其中所述顯示屏是背面貼有背投膜 的玻璃屏或背投屏幕。
前述的交互式玻璃影像系統(tǒng)，其中所述影影像采集裝置是紅外
CCD攝像機或紅外CMOS攝像頭。
前述的交互式玻璃影像系統(tǒng)，其中所述影像輸出裝置是背投投影機。
前述的交互式玻璃影像系統(tǒng)，其中所述紅外光源內置在顯示屏上。
前述的交互式玻璃影像系統(tǒng)，其中所述紅外光源設在顯示屏的后 方，與影像采集裝置和影像輸出裝置位于同側。
前述的交互式玻璃影像系統(tǒng)，其中所述紅外光源設在顯示屏的前方。
前述的交互式玻璃影像系統(tǒng)，其中所述影像處理裝置包括圖像灰 度轉化模塊、圖像變形矯正模塊和濾波處理模塊，圖像變形矯正模塊 與圖像灰度轉化模塊相連，濾波處理模塊與圖像變形矯正模塊相連。
前述的交互式玻璃影像系統(tǒng)，其中所述影像分析裝置包括閾值處 理模塊、降噪處理模塊、橢圓擬合模塊和觸摸點獲得模塊，降噪處理 模塊和閾值處理模塊相連，橢圓擬合模塊和降噪處理模塊相連，觸摸 點獲得模塊和橢圓擬合模塊相連。
前述的交互式玻璃影像系統(tǒng)，其中所述影像分析裝置包括反色閾 值處理模塊、降噪處理模塊、第一個白點查找模塊和觸摸點獲得模塊，
所述降噪處理模塊和反色閾值處理模塊相連，第一個白點査找模塊和 降噪處理模塊相連，觸摸點獲得模塊和第一個白點查找模塊相連。
本實用新型的優(yōu)點是本實用新型是一種通過對視頻信號進行實 時分析處理后實現(xiàn)在玻璃上進行影像交互操作的系統(tǒng)，結合背投投影 作為顯示終端，在玻璃等透明或半透明材質上顯示出豐富多彩的畫 面，并且使這些畫面可以與人或物體進行實時交互。本實用新型的互 動玻璃影像系統(tǒng)實現(xiàn)了在玻璃等具有一定透明度的材質上進行單點 或多點的互動成像、控制的功能，能夠帶來多種引人入勝的視覺與感 官效果，可以用于櫥窗、裝飾、娛樂、游戲、教學、展示、交互査詢 等多個用途。


圖1是本實用新型實施例一的結構示意圖。
圖2是圖1的局部放大圖。
圖3是本實用新型實施例二的結構示意圖。
圖4是本實用新型實施例三的結構示意圖。
圖5是本實用新型的工作流程圖。
具體實施方式
實施例一
本實施例的結構如圖1所示，圖2為其局部放大圖，本實施例是 一種紅外光源內置式的互動玻璃影像系統(tǒng)，紅外光源與玻璃屏7是集 成為一體的，玻璃屏7所采用的材料為邊緣嵌有LED紅外燈泡4的普 通玻璃，圖2為其放大圖，顯示了玻璃邊緣所嵌的LED紅外燈泡4。 玻璃屏7后面緊附背投膜5。影像采集裝置1如紅外攝像機位于玻璃 屏7的后方，其影像采集范圍為整個玻璃。影像輸出裝置3如背投投 影機位于玻璃屏7的后方，影像采集裝置、影像處理裝置、影像分析裝置、信息轉換裝置、影像生成裝置均集成在計算機內。影像輸出裝
置3投射的畫面在背投膜5上成像。同時，影像采集裝置1為紅外攝 像機，使用者使用手指或物體輕觸玻璃屏7，即可實現(xiàn)互動。
實施例二
本實施例的結構如圖3所示，本實施例是一種紅外光源前置式的 互動玻璃影像系統(tǒng)，紅外光源2位于玻璃屏7的前方，玻璃屏7后面 緊附背投膜5和漫射材料6，如背投膜5具備光線漫射功能，則可以 省略漫射材料6。影像輸出裝置3如背投投影機位于玻璃屏7的后方， 影像采集裝置、影像處理裝置、影像分析裝置、信息轉換裝置、影像 生成裝置均集成在計算機內。紅外光源2位于玻璃屏7的前方，將玻 璃屏7的材質照亮，使得手指接觸玻璃屏7時，位于玻璃屏后方的影 像采集裝置1如紅外攝像機可以捕捉到手指觸碰玻璃屏7所造成的暗 點，以實現(xiàn)手指定位，達到影像交互的目的。
實施例三
本實施例的結構如圖4所示，本實施例是一種紅外光源后置式的 互動玻璃影像系統(tǒng)，紅外光源2位于玻璃屏7的后方，玻璃屏7后面 緊附背投膜5和漫射材料6，如背投膜5具備光線漫射功能，則可以 省略漫射材料6。影像輸出裝置3如背投投影機位于玻璃屏7的后方， 影像采集裝置、影像處理裝置、影像分析裝置、信息轉換裝置、影像 生成裝置均集成在計算機內。影像采集裝置1如紅外攝像機位于玻璃 屏7的后方，紅外攝像機識別手指在玻璃屏7上的觸摸和運動所產生 的亮點，以實現(xiàn)對手指的定位，達到影像交互的目的。
本實用新型的工作原理是，在本實用新型中，影像采集裝置如一 個紅外攝像機進行實時視頻采集并將采集的影像信息輸入計算機中。 影像處理裝置對采集到的影像內的每一幀進行初步處理，再由影像分
析裝置分析得到使用者觸摸的位置，經過坐標系轉換得到屏幕坐標， 然后可以生成互動圖像或模擬鼠標事件。這些處理結果均通過影像輸 出裝置在玻璃屏幕上顯示出來。
如圖5所示，本實用新型包含影像采集裝置、影像處理裝置、影 像分析裝置、信息轉換裝置、影像生成裝置。
影像采集裝置可通過一個或多個影像采集設備采集使用者的動 態(tài)或靜態(tài)圖像并傳入計算機。
影像處理裝置可通過3個模塊對影像做初步的處理，以供分析。 1、轉為灰度圖像模塊201，這里把原始圖像轉為單通道灰度圖，以 加快后面的圖像處理效率。2、圖像變形矯正模塊202，這里通過預 設置的定位點對圖像進行錯位及拉伸變形矯正，以便分析圖像時準確 計算觸摸坐標。3、濾波處理模塊203，這個模塊主要使用模糊算法 進行濾波，可以去除圖像中的噪點，降低干擾。
影像分析裝置有兩個，內置型與后置型使用同一個影像分析裝 置，前置型使用另一個影像分析裝置。
在內置型與后置型結構中，當使用者觸摸玻璃屏時，手指或其它 觸摸物體會對紅外光產生反射，以致觸摸點比其它點更亮。此結構中， 影像分析模塊對初步處理過的圖像做進一步處理并分析得到使用者 觸摸的坐標。首先閾值處理模塊301使用適當?shù)拈撝祵D像做閾值處 理，得到二值黑白圖，再降噪處理模塊302使用腐蝕算法對圖像降噪， 此時得到的圖像上使用者觸摸的點為白色，其它為黑色。橢圓擬合模 塊303使用橢圓擬合算法得到一個或多個觸摸點的坐標及大小，丟棄 過大及過小的點，這樣觸摸點獲得模塊304就得到了使用者觸摸的攝 像機坐標。
在前置型結構中，當使用者觸摸玻璃屏時，手指或其它觸摸物體會對阻斷紅外光線通過玻璃屏，以致觸摸點比其它點更暗。此結構中， 影像分析裝置對初步處理過的圖像做進一步處理并分析得到使用者
觸摸的坐標。首先反色閾值處理模塊311使用適當?shù)拈撝祵D像做反 色閾值處理，得到二值黑白圖，在此圖中黑白色已經交換，降噪處理 模塊312再使用腐蝕算法對圖像降噪，此時得到的圖像上使用者觸摸 的點為白色，其它為黑色。在這種結構中，使用者用手觸摸屏幕時， 手掌同樣可能阻斷紅外光線通過玻璃屏，這樣就對判斷觸摸點形成了 干擾。根據(jù)使用習慣，使用者在用手指觸摸屏幕時，手指應該在手掌 的上方，所以我們可以取最上方的觸摸點作為觸摸坐標，利用第一白 點查找模塊313査找第一個白點，得到它的坐標，這樣觸摸點獲得模 塊314就得到了使用者觸摸的攝像機坐標。
信息轉換裝置400主要是把攝像機坐標轉換為屏幕坐標，這里使 用多點定位算法保證轉換精度。
影像生成裝置500可以根據(jù)信息轉換模塊提供的坐標信息驅動 鼠標，產生鼠標事件，或者直接生成互動影像。最后通過影像輸出裝 置600把影像播放在貼有背投膜的玻璃或背投屏幕上。
本實用新型還可以有其它實施方式，凡采用同等替換或等效變換 形成的技術方案，均落在本實用新型要求保護的范圍之內。
權利要求1.交互式玻璃影像系統(tǒng)，其特征是它包括顯示屏、紅外光源、影像采集裝置、影像處理裝置、影像分析裝置、信息轉換裝置、影像生成裝置和影像輸出裝置，所述影像采集裝置和影像輸出裝置設在顯示屏的后方，所述紅外光源設在顯示屏的周邊，所述影像處理裝置與影像采集裝置相連，所述影像分析裝置與影像處理裝置相連，所述信息轉換裝置與影像分析裝置相連，所述影像生成裝置與信息轉換裝置相連，所述影像生成裝置與影像輸出裝置相連。
2. 如權利要求1所述的交互式玻璃影像系統(tǒng)，其特征在于所 述顯示屏是背面貼有背投膜的玻璃屏或背投屏幕。
3. 如權利要求1所述的交互式玻璃影像系統(tǒng)，其特征在于所 述影影像采集裝置是紅外CCD攝像機或紅外CMOS攝像頭。
4. 如權利要求1所述的交互式玻璃影像系統(tǒng)，其特征在于所 述影像輸出裝置是背投投影機。
5. 如權利要求1所述的交互式玻璃影像系統(tǒng)，其特征在于所 述紅外光源內置在顯示屏上。
6. 如權利要求1所述的交互式玻璃影像系統(tǒng)，其特征在于所 述紅外光源設在顯示屏的后方，與影像采集裝置和影像輸出裝置位于
7. 如權利要求1所述的交互式玻璃影像系統(tǒng)，其特征在于所 述紅外光源設在顯示屏的前方。
8. 如權利要求1所述的交互式玻璃影像系統(tǒng)，其特征在于所 述影像處理裝置包括圖像灰度轉化模塊、圖像變形矯正模塊和濾波處 理模塊，所述圖像變形矯正模塊與圖像灰度轉化模塊相連，所述濾波處理模塊與圖像變形矯正模塊相連。
9. 如權利要求5或6所述的交互式玻璃影像系統(tǒng)，其特征在于:所述影像分析裝置包括閾值處理模塊、降噪處理模塊、橢圓擬合模塊 和觸摸點獲得模塊，所述降噪處理模塊和閾值處理模塊相連，所述橢 圓擬合模塊和降噪處理模塊相連，所述觸摸點獲得模塊和橢圓擬合模 塊相連。
10、 如權利要求7述的交互式玻璃影像系統(tǒng)，其特征在于所述影像分析裝置包括反色閾值處理模塊、降噪處理模塊、第一個白點查 找模塊和觸摸點獲得模塊，所述降噪處理模塊和反色閾值處理模塊相 連，所述第一個白點查找模塊和降噪處理模塊相連，所述觸摸點獲得 模塊和第一個白點查找模塊相連。
專利摘要本實用新型涉及一種影像處理系統(tǒng)，是交互式玻璃影像系統(tǒng)，它包括顯示屏、紅外光源、影像采集裝置、影像處理裝置、影像分析裝置、信息轉換裝置、影像生成裝置和影像輸出裝置，影像采集裝置和影像輸出裝置設在顯示屏的后方，紅外光源設在顯示屏的周邊，影像處理裝置與影像采集裝置相連，影像分析裝置與影像處理裝置相連，信息轉換裝置與影像分析裝置相連，影像生成裝置與信息轉換裝置相連，影像生成裝置與影像輸出裝置相連。本實用新型通過對視頻信號進行實時分析處理后實現(xiàn)在玻璃上進行影像交互操作的系統(tǒng)，實現(xiàn)了在玻璃等具有一定透明度的材質上進行單點或多點的互動成像、控制的功能。
文檔編號G06F3/041GK201181561SQ200820034478
公開日2009年1月14日 申請日期2008年4月24日 優(yōu)先權日2008年4月24日
發(fā)明者黃振武 申請人:黃振武