基于圖像處理的交互式觸摸系統(tǒng)研究.pdf

1、目前，人機交互系統(tǒng)開始廣泛的出現(xiàn)在人類的日常生活之中，其中觸摸技術作為人機交互方式中較為熱門的一個研究方向。觸摸技術的出現(xiàn)極大的顛覆了人類原有操作機器的方式，使人和機器之間的溝通更加的流暢，同時在很大程度上提高了人機交互系統(tǒng)的高效性、智能性和友好性。
　　現(xiàn)有的觸摸技術相當廣泛，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域的科學發(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)，目的是搭建一個能夠穩(wěn)定、快速、精準的獲取多觸點坐標信息以及實時跟蹤和識別用戶手勢的人機交互光學觸摸系統(tǒng)。本文的主要工作是對多觸點檢測定位算法和手勢識別等相關算法的設計和PC端的實現(xiàn)。
　　本文研究的系統(tǒng)主要細分為三個大的模塊：多觸點檢測和定位模塊、多觸點數(shù)字圖像處理模塊以及多觸點手勢跟蹤識

3、別模塊。
　　多觸點檢測定位模塊主要采用紅外光學觸摸技術作為基礎原理，根據(jù)本文系統(tǒng)的多觸點檢測特性采用了四個光學傳感器以確保整個觸摸屏幕的范圍內都可以被紅外線覆蓋且當觸點出現(xiàn)時可以被光學傳感器檢測到，為觸點的坐標定位做好技術基礎。本文對系統(tǒng)采集到的觸點波形進行一系列的處理，提取較為精確的觸點信息。利用分組標定來計算觸點的坐標信息，再根據(jù)本文提出的誤差修復公式計算出更加精確的觸點坐標值，從而實現(xiàn)多觸點檢測及定位算法。
　　多觸

4、點數(shù)字圖像處理模塊涉及了大量數(shù)字圖像處理技術，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)學處理、邊緣檢測以及特征提取等相關技術原理，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基礎。通過對視頻幀圖像進行復雜的處理后，對圖像中的觸點進行邊緣檢測且成功提取出本系統(tǒng)主要的研究目標，實現(xiàn)本文中多觸點邊緣提取算法。
　　多觸點手勢跟蹤識別模塊作為本文所研究的重點內容之一，根據(jù)本系統(tǒng)的處理對象為運動的觸點這個重要的特性，

5、本系統(tǒng)采用運動跟蹤識別算法對視頻采集到的圖像進行跟蹤識別，跟蹤記錄目標物體的運動軌跡，再經(jīng)過一系列的坐標計算，從而識別用戶的操作手勢并完成相應的指令，最終實現(xiàn)本系統(tǒng)的多觸點手勢跟蹤識別算法。
　　本文結尾處將整個系統(tǒng)連通后進行相關性能檢測試驗，實驗結果表明整個系統(tǒng)完成了對多觸點的定位檢測和手勢識別。實現(xiàn)多觸點定位響應速度小于85ms且手勢識別的響應時間維持在150ms以內、整個系統(tǒng)準確率高于98％、誤差小于3mm以及工作穩(wěn)定的預期