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专利号: 2014103813511
申请人: 深圳TCL新技术有限公司
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2024-12-09
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种虚拟键盘系统,其特征在于,所述虚拟键盘系统包括:

投射装置,用以向投射面投射具有多个按键的按键区;

存储装置,用以存储键值映射表,所述键值映射表用以将所述按键区中的多个按键的坐标与键值建立映射关系;

键入位置坐标获取装置,用以实时获取所述按键区中被触接的键入位置的坐标;以及,键值获取装置,用以从所述键值映射表中获取对应所述键入位置的坐标的键值。

2.如权利要求1所述的虚拟键盘系统,其特征在于,所述虚拟键盘系统还包括用以显示所述键值的显示装置。

3.如权利要求1所述的虚拟键盘系统,其特征在于,所述多个按键的坐标为范围值,所述键入位置的坐标为所述键入位置的中心点的坐标,所述键值获取装置具体用于将所述键入位置的坐标分别与所述多个按键的坐标求交集,以将所述键入位置的坐标与所述多个按键的坐标建立对应关系,而从所述键值映射表中获取对应所述键入位置的坐标的键值。

4.如权利要求1所述的虚拟键盘系统,其特征在于,所述键入位置坐标获取装置包括用以实时获取所述键入位置的图像的第一图像获取模块、用以根据所述键入位置的图像提取所述键入位置的坐标的第一坐标提取模块。

5.如权利要求4所述的虚拟键盘,其特征在于,所述第一坐标提取模块用以具体根据所述键入位置的图像提取所述键入位置的中心点的坐标,所述第一坐标提取模块采用以下公式提取所述键入位置的中心点的坐标B1(a,b):a=m10/m00,b=m01/m00,

其中,M和N分别为所述键入位置的图像的宽度和高度,p和q为自然数,f(x,y)为所述键入位置的图像的函数I1(x,y),mpq为所述键入位置的图像的图像不变矩。

6.如权利要求4所述的虚拟键盘系统,其特征在于,所述键入位置坐标获取装置还包括设于所述第一图像获取模块和所述第一坐标提取模块之间的第一预处理模块,所述第一预处理模块包括用以对所述键入位置的图像进行校正的第一校正单元、用以对所述键入位置的图像进行滤波的第一滤波单元、用以对所述键入位置的图像进行灰度化的第一灰度化单元、用以对所述键入位置的图像进行阈值化的第一阈值化单元、用以对所述键入位置的图像进行形态化的第一形态化单元。

7.如权利要求4所述的虚拟键盘系统,其特征在于,所述第一图像获取模块为红外广角摄像头。

8.如权利要求1所述的虚拟键盘系统,其特征在于,所述虚拟键盘系统还包括用以实时获取所述多个按键的坐标的按键坐标获取装置、及根据实时获取的所述多个按键的坐标对所述键值映射表中的所述多个按键的坐标进行更新的映射表更新装置。

9.如权利要求8所述的虚拟键盘系统,其特征在于,所述按键坐标获取装置包括用以实时获取实时全景图像的第二图像获取模块、用以将所述实时全景图像与键盘模板图像进行模板匹配而得到实时键盘图像的键盘模板匹配模块、以及用以将所述实时键盘图像与按键模板图像进行模板匹配而得到实时按键图像的按键模板匹配模块、用以根据所述实时按键图像提取所述多个键盘的坐标的第二坐标提取模块,所述实时全景图像为所述按键区被触接物触接时获取的包括所述投射面、所述触接物和所述按键区在内的图像,所述实时键盘图像为所述实时全景图像经匹配后仅包含按键区的轮廓的图像,所述实时按键图像为所述实时键盘图像匹配后仅包含具有所述多个按键的所述按键区的图像。

10.如权利要求9所述的虚拟键盘系统,其特征在于,所述按键坐标获取装置还包括键盘模板获取模块,所述键盘模板获取模块包括用以获取投射前的投射面的图像和投射后的投射面的图像的第三图像获取单元、以及将投射后的投射面的图像与投射前的投射面的图像进行匹配以获得键盘模板图像的键盘模板过滤单元。

11.如权利要求10所述的虚拟键盘系统,其特征在于,所述第二图像获取模块和所述第三图像获取单元为普通广角摄像头。

12.如权利要求10所述的虚拟键盘系统,其特征在于,所述键盘模板过滤单元具体采用以下公式对所述投射后的投射面的图像与所述投射前的投射面的图像进行比对匹配:当 时,KEY(x,y)=255;

当 KEY(x,y)=0;

其中,KEY(x,y)为所述按键模板图像的函数,Iq(x,y)为所述投射后的投射面的图像的函数,Ih(x,y)为所述投射前的投射面的图像的函数,所述投射后的投射面的图像和所述投射前的投射面的图像的宽和高相等,M为所述投射后的投射面的图像或所述投射前的投射面的图像的宽,N为所述投射后的投射面的图像或所述投射前的投射面的图像的高,T1为一个经验值。

13.如权利要求9所述的虚拟键盘系统,其特征在于,所述按键坐标获取装置还包括设于所述实时全景图像获取模块和所述键盘模板匹配模块之间的第二预处理模,所述第二预处理模块包括用以对所述实时全景图像进行校正的第二校正单元、用以对所述实时全景图像进行滤波的第二滤波单元、用以对所述实时全景图像进行灰度化的第二灰度化单元、用以对所述实时全景图像进行阈值化的第二阈值化单元、用以对所述实时全景图像进行形态化的第二形态化单元。

14.如权利要求6或13所述的虚拟键盘系统,其特征在于,所述第一灰度化单元或所述第二灰度化单元采用以下公式进行灰度化处理:A13(x,y)=((A12R(x,y)+A12G(x,y)+A12B(x,y))/3其中,A12R(x,y)为输入至所述第一灰度化单元或所述第二灰度化单元的图像的R分量的函数,A12G(x,y)为输入至所述第一灰度化单元或所述第二灰度化单元的图像的G分量的函数,A12B(x,y)为输入至所述第一灰度化单元或所述第二灰度化单元的图像的B分量的函数,A13(x,y)为灰度化的图像函数。

15.如权利要求9所述的虚拟键盘系统,其特征在于,所述虚拟键盘系统还包括用以获取用户位置坐标的用户定位装置、用以驱动所述投射装置转动的转动装置、以及用以根据所述用户位置坐标控制所述转动装置驱动所述投射装置转动的控制器。

16.如权利要求15所述的虚拟键盘系统,其特征在于,所述控制器根据以下公式控制所述转动装置驱动所述投射装置转动:α=argtan(x/y),α=argtan(x/y),β=α-α0其中,(x,y)为用户相对所述投射装置于水平面的坐标,α为用户与投射装置之间的连线与参考直线的夹角于水平面投影的大小,α0为所述投射装置的投射线与所述参考直线之间的夹角于水平面投影的大小,β所述控制器控制所述转动装置驱动所述投射装置于水平面转动的水平角度。

17.一种虚拟键盘的键入方法,其特征在于,所述虚拟键盘的键入方法包括:向投射面投射具有多个按键的按键区;

提供键值映射表;

实时获取所述按键区中被触接的键入位置的坐标;以及,

从所述键值映射表中获取对应所述键入位置的坐标的键值。

18.如权利要求17所述的虚拟键盘的键入方法,其特征在于,所述虚拟键盘的键入方法还包括:将所述键值进行显示。

19.如权利要求17所述的虚拟键盘的键入方法,其特征在于,所述多个按键的坐标为范围值,所述键入位置的坐标为所述键入位置的中心点的坐标,所述从所述键值映射表中获取对应所述键入位置的坐标的键值具体包括:将所述键入位置的坐标分别与所述多个按键的坐标求交集;

判断交集是否为空集;

是,键入位置无效,需重新键入;

否,从所述键值映射表中获取与包含所述键入位置的坐标的按键的坐标相对应的键值。

20.如权利要求17所述的虚拟键盘的键入方法,其特征在于,所述实时获取所述按键区中被触接的键入位置的坐标具体包括以下步骤:实时获取键入位置的图像;

根据所述键入位置的图像提取所述键入位置的坐标。

21.如权利要求20所述的虚拟键盘的键入方法,其特征在于,所述键入位置的坐标具体为所述键入位置的中心点的坐标,所述根据所述键入位置的图像提取所述键入位置的中心点的坐标B1(a,b)采用以下公式完成:a=m10/m00,b=m01m/00,

其中,M和N分别为所述键入位置的图像的宽度和高度,p和q为自然数,f(x,y)为所述键入位置的图像的函数I1(x,y),mpq为所述键入位置的图像的图像不变矩。

22.如权利要求20所述的虚拟键盘的键入方法,其特征在于,所述实时获取键入位置的图像和所述根据所述键入位置的图像提取所述键入位置的坐标之间还包括:对所述键入位置的图像进行第一预处理。

23.如权利要求22所述的虚拟键盘的键入方法,其特征在于,所述对所述键入位置的图像进行第一预处理步骤具体包括:对所述键入位置的图像进行校正;

对所述键入位置的图像进行滤波;

对所述键入位置的图像进行灰度化;

对所述键入位置的图像进行阈值化;

对所述键入位置的图像进行形态化。

24.如权利要求17所述的虚拟键盘的键入方法,其特征在于,所述提供键值映射表之后,且所述实时获取所述按键区中被触接的键入位置的坐标之前包括:实时获取所述多个按键的坐标;

根据实时获取的所述多个按键的坐标对所述键值映射表中的多个按键的坐标进行更新。

25.如权利要求24所述的虚拟键盘的键入方法,其特征在于,所述实时获取所述多个按键的坐标具体包括:实时获取实时全景图像;

将所述实时全景图像与键盘模板图像的进行模板匹配而得到实时键盘图像;

将所述实时键盘图像与按键模板图像进行模板匹配而得到实时按键图像;

根据所述时按键图像提取所述多个键盘的坐标。

26.如权利要求25所述的虚拟键盘的键入方法,其特征在于,所述键盘模板图像采用以下步骤获取:获取投射前的投射面的图像和投射后的投射面的图像;

将投射后的投射面的图像与投射前的投射面的图像进行过滤以获得所述按键模板图像。

27.如权利要求26所述的虚拟键盘的键入方法,其特征在于,所述将投射后的投射面的图像与投射前的投射面的图像进行过滤以获得所述按键模板图像具体采用以下公式进行过滤:当 时,KEY(x,y)=255;

当 KEY(x,y)=0;

其中,KEY(x,y)为所述按键模板图像的函数,Iq(x,y)为所述投射后的投射面的图像的函数,Ih(x,y)为所述投射前的投射面的图像的函数,所述投射后的投射面的图像和所述投射前的投射面的图像的宽和高相等,M为所述投射后的投射面的图像或所述投射前的投射面的图像的宽,N为所述投射后的投射面的图像或所述投射前的投射面的图像的高,T1为一个经验值。

28.如权利要求25所述的虚拟键盘的键入方法,其特征在于,所述实时获取实时全景图像和所述将所述实时全景图像与键盘模板图像的进行模板匹配而得到实时键盘图像之间还包括:对所述实时全景图像进行第二预处理。

29.如权利要求28所述的虚拟键盘的键入方法,其特征在于,对所述实时全景图像进行第二预处理具体包括:对所述实时全景图像进行校正;

对所述实时全景图像进行滤波;

对所述实时全景图像进行灰度化;

对所述实时全景图像进行阈值化;

对所述实时全景图像进行形态化。

30.如权利要求23或29所述的虚拟键盘的键入方法,其特征在于,所述对所述键入位置的图像进行灰度化或所述对所述实时全景图像进行灰度化采用以下公式进行:A13(x,y)=((A12R(x,y)+A12G(x,y)+A12B(x,y))/3其中,A12R(x,y)为灰度化处理之前的图像的R分量的函数,A12G(x,y)为灰度处理之前的图像的G分量的函数,A12B(x,y)为灰度处理之前的图像的B分量的函数,A13(x,y)为灰度化处理后的图像函数。

31.如权利要求25所述的虚拟键盘的键入方法,其特征在于,所述向投射面投射具有多个按键的按键区具体包括获取用户位置坐标和向用户所在位置提供多个按键的按键区;

所述实时获取所述多个按键的坐标具体包括:

更新键盘模板图像;

更新按键模板图像;

实时获取实时全景图像;

将所述实时全景图像与键盘模板图像的进行模板匹配而得到实时键盘图像;

将所述实时键盘图像与按键模板图像进行模板匹配而得到实时按键图像;

根据所述时按键图像提取所述多个键盘的坐标。

32.如权利要求31所述的虚拟键盘的键入方法,其特征在于,所述向用户所在位置提供多个按键的按键区采用以下公式完成:α=argtan(x/y),α=argtan(x/y),β=α-α0其中,(x,y)为用户相对投射装置于水平面的坐标,α为用户与投射装置之间的连线与参考直线的夹角于水平面投影的大小,α0为投射装置的投射线与所述参考直线之间的夹角于水平面投影的大小,β控制器控制转动装置驱动投射装置于水平面转动的水平角度。