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基于摄像头交汇的屏幕多点定位系统的研究与实现

作　者: 欧永红
导　师: 姚耀文
学　校: 华南理工大学
专　业: 计算机系统结构
关键词: 摄像头交汇 多点定位 镜头畸变 图像校正
分类号: TP391.41
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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引　用: 1次
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内容摘要


交互式电子设备作为一种先进的教学或会议辅助人机交互产品,凭着其高清大屏幕的集中显示、直观的屏幕手写标注、便捷的触摸操作、海量图像的快速处理、远程多方数据共享以及人性化的操作模式等诸多优势,已广泛应用于商业、企业、教育、科研、政府、军事、医疗等领域的会议室、演示厅、教室、指挥室等等,为满足群体及时、互动沟通与现场决策提供了全方位的解决方案。多点触控技术正是交互式电子设备解决方案中的一项关键技术。多点触控技术包含三个关键的技术层面,一是多点精确定位,二是多点跟踪识别处理,三是手势识别处理。而多点精确定位是实现多点触控技术的基础,它在多点触控系统中起着非常关键的作用。目前,有多种技术可以实现交互式电子设备的精确定位,具有代表性的是电磁感应、红外线、电阻膜、超声波、CCD(Charge-Coupled Device电荷耦合元件)光扫描等技术。目前基于这些技术研制的定位技术大多存在技术复杂度高、成本高昂、应用范围狭窄、难以实现多点定位等缺点。本文基于光学检测的一系列理论和数码摄像技术的相关知识,充分借鉴CCD光扫描定位原理,在IDB4665(Interactive Digital Board交互数字平台)实验平台上,采用低成本的CMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor互补金属氧化物半导体)数字图像传感器作为图像采集器件,利用摄像头交汇定位原理和图像畸变校正技术,实现了屏幕表面的精确多点定位,为交互式系统的多点定位提供了新的解决方案,具有较高的应用价值。本文研究的重点和难点包括基于摄像头交汇的屏幕多点定位系统的体系结构的构建、摄像头交汇定位的设计和实现以及广角镜头、鱼眼镜头畸变图像精确校正的算法选择和实现等内容。

全文目录


摘要  5-6
Abstract  6-10
第一章 绪论  10-16
  1.1 研究背景与意义  10
  1.2 国内外研究现状  10-13
    1.2.1 电阻膜技术  10-11
    1.2.2 电磁感应  11
    1.2.3 红外  11
    1.2.4 超声波  11-12
    1.2.5 CCD光扫描  12-13
  1.3 本文目标和主要工作  13-15
  1.4 本文组织结构  15-16
第二章 摄像头定位的基本原理  16-24
  2.1 双目交汇测量原理  16-17
  2.2 两点定位  17-18
  2.3 三点和多点定位  18-23
  2.4 本章小结  23-24
第三章 图像非线性几何畸变的校正  24-38
  3.1 摄像机成像的几何畸变  24-29
    3.1.1 常用坐标系定义及其关系  24-25
    3.1.2 坐标变换  25-27
    3.1.3 几种典型的非线性畸变  27-29
  3.2 摄像机非线性畸变校正方法综述  29-33
    3.2.1 基于控制对象的校正方法  29-31
    3.2.2 基于模式的校正方法  31-33
  3.3 广角（鱼眼）镜头畸变校正方法  33-37
    3.3.1 广角镜头畸变校正  33-35
    3.3.2 鱼眼镜头畸变校正  35-37
  3.4 本章小结  37-38
第四章 IDB-MPC系统综述  38-44
  4.1 概述  38
  4.2 体系结构  38-40
    4.2.1 逻辑结构  38-40
    4.2.2 物理结构  40
  4.3 功能模块  40-43
    4.3.1 IDB4665 实验平台  41-42
    4.3.2 图像采集处理子系统  42
    4.3.3 图像校正子系统  42
    4.3.4 定位子系统  42-43
  4.4 系统优点  43
  4.5 本章小结  43-44
第五章 IDB-MPC系统的设计与实现  44-64
  5.1 图像采集处理子系统  44-48
    5.1.1 模块组成  44-45
    5.1.2 设计方案  45-48
  5.2 图像校正子系统  48-61
    5.2.1 模块组成  49
    5.2.2 设计思想  49-50
    5.2.3 广角镜头图像校正  50-56
    5.2.4 鱼眼镜头图像校正  56-61
    5.2.5 参数查找表  61
  5.3 定位子系统  61-63
    5.3.1 设计思想  61-62
    5.3.2 算法实现  62-63
  5.4 IDB4665 实验平台接口  63
  5.5 本章小结  63-64
第六章 IDB-MPC系统的实验与数据  64-74
  6.1 实验环境  64-66
    6.1.1 硬件环境  64-66
    6.1.2 软件环境  66
  6.2 实验流程及结果  66-72
    6.2.1 广角镜头畸变校正测试  66-68
    6.2.2 鱼眼镜头畸变校正测试  68-70
    6.2.3 定位功能测试  70-72
  6.3 测试结果分析  72-73
  6.4 本章小结  73-74
结论  74-76
参考文献  76-79
攻读硕士学位期间取得的研究成果  79-80
致谢  80

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中图分类: > 工业技术 > 自动化技术、计算机技术 > 计算技术、计算机技术 > 计算机的应用 > 信息处理（信息加工） > 模式识别与装置 > 图像识别及其装置
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