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基本信息
- 項目名稱：
- 投影屏激光定位系統(tǒng)
- 小類：
- 信息技術(shù)
- 大類：
- 科技發(fā)明制作B類
- 簡介：
- 本作品創(chuàng)新性的通過軟件編寫結(jié)合硬件支持，實現(xiàn)了激光點直接在投影屏幕上操作電腦并且用戶能在臺下與聽眾進(jìn)行互動而不會打斷思路。 激光點定位軟件：基于圖像采集和處理模塊，應(yīng)用于Windows XP系統(tǒng)下的激光點定位操作，并提供激光點直接控制鼠標(biāo)指針功能。 測試結(jié)果：系統(tǒng)工作穩(wěn)定，日常室內(nèi)環(huán)境下使用正常，鼠標(biāo)響應(yīng)延時小于0.05秒，最大使用距離達(dá)到20米。
- 詳細(xì)介紹：
- 項目背景： 隨著投影儀的廣泛應(yīng)用，人們對其控制操作要求也越來越高。而無論是傳統(tǒng)的鍵盤鼠標(biāo)輸入方式或者是現(xiàn)有市場上的采用按鈕、軌跡球或搖桿等方式控制都普遍存在許多操作問題（即控制操作繁瑣、運行速度慢、精確度不高等）。同時現(xiàn)有的技術(shù)把演講者束縛在講臺上，演講者很難與聽眾進(jìn)行互動交流。投影屏激光定位系統(tǒng)通過投影屏上的激光點對鼠標(biāo)指針進(jìn)行控制，實現(xiàn)了激光點直接在投影屏幕上操作電腦，非常方便用戶使用。 在操作方面：系統(tǒng)新增功能可以直接對電腦進(jìn)行操作；操作過程簡單，精確；交互性強(qiáng)，用戶可以遠(yuǎn)距離操作；操作靈活性強(qiáng)，可以有效節(jié)省用戶時間。 在技術(shù)方面：軟件方面對電腦配置要求低，應(yīng)用范圍廣；分辨率高；識別過程容易；識別準(zhǔn)確度高；成本低。 項目說明： 激光點定位軟件：基于圖像采集和處理模塊，應(yīng)用于Windows XP系統(tǒng)下的激光點定位操作，并提供激光點直接控制鼠標(biāo)指針功能。 圖像采集模塊：通過攝像頭獲取投影屏上的圖像，并傳輸?shù)杰浖幚砟K。 圖像處理模塊：此模塊屬于軟件部分。模塊中采用四點定位法確定投影區(qū)域的提?。灰罁?jù)激光點亮度的特性，結(jié)合幀差分法從采集到的圖像中進(jìn)行光點的提取，可以應(yīng)用于動態(tài)背景下；判斷圖像發(fā)生的仿射變換情況，根據(jù)投影區(qū)域提取模塊和光點提取模塊，計算出鼠標(biāo)指針對應(yīng)當(dāng)前激光點位置的坐標(biāo)；沿用射頻技術(shù)進(jìn)行命令的傳輸。 測試結(jié)果：系統(tǒng)工作穩(wěn)定，日常室內(nèi)環(huán)境下使用正常，鼠標(biāo)響應(yīng)延時小于0.05秒，最大使用距離達(dá)到20米。
作品圖片
作品專業(yè)信息
設(shè)計、發(fā)明的目的和基本思路、創(chuàng)新點、技術(shù)關(guān)鍵和主要技術(shù)指標(biāo)
- 目的： 創(chuàng)新性的通過軟件編寫結(jié)合硬件支持實現(xiàn)具有高精確、低成本、范圍廣、分辨高的激光筆直接在投影屏幕上控制鼠標(biāo)操作。即實現(xiàn)激光筆在投影屏幕上直接操作計算機(jī)。 基本思路： 硬件：激光筆、投影儀、攝像頭、濾波片 軟件：投影屏激光定位系統(tǒng)軟件 計算機(jī)通過攝像頭獲取投影屏上的圖像，通過項目軟件對圖像進(jìn)行處理，提取投影屏區(qū)域，確定屏幕邊緣。然后提取圖像中的激光點，通過光點在屏幕上的縱橫比例來計算激光點的坐標(biāo)，調(diào)用windows的API對鼠標(biāo)光標(biāo)進(jìn)行相應(yīng)的移動操作。并配合無線控制激光筆傳輸?shù)诫娔X的命令，進(jìn)行相應(yīng)的鼠標(biāo)操作。最終實現(xiàn)激光筆直接在投影屏上操作電腦。 創(chuàng)新點： 激光點直接控制鼠標(biāo)指針移動，區(qū)別于傳統(tǒng)的激光筆運用； 激光筆代替鼠標(biāo)，方便操作。 技術(shù)關(guān)鍵： 激光點的提取、定位與跟蹤：采用幀間差分結(jié)合激光點亮度特征的提取方法，此方法可以應(yīng)用在動態(tài)背景下，而且可以排除固定光源的影響。 投影區(qū)域提?。翰捎檬髽?biāo)點擊視頻窗口的四點定位法，用戶點擊鼠標(biāo)進(jìn)行定位更加人性化，而且精確度比邊緣檢測要高。 排除環(huán)境光的影響：在攝像頭前安裝紅色濾波片，減少環(huán)境光影響。 技術(shù)指標(biāo)： 鼠標(biāo)響應(yīng)延時小于0.05秒； 最大操作距離20米； 正常室內(nèi)環(huán)境下使用。
科學(xué)性、先進(jìn)性
- 作品的科學(xué)性： 本作品采用幀間差分結(jié)合激光點亮度特征提取法從中圖像中提取激光點，此方法可以應(yīng)用在動態(tài)背景下，而且可以排除固定光源的影響；在投影區(qū)域的定位上，采用鼠標(biāo)點擊的四點定位法，用戶點擊鼠標(biāo)進(jìn)行定位更加人性化，而且精確度比邊緣檢測要高；為進(jìn)一步減少其他光源的影響，在攝像頭前安裝紅色濾光片，識別度增強(qiáng)，本作品可以在正常室內(nèi)環(huán)境下進(jìn)行操作；為了防止鼠標(biāo)指針的抖動，并增設(shè)了鼠標(biāo)指針移動精度的設(shè)置。 作品的先進(jìn)性： 現(xiàn)有的投影儀激光筆需要通過按鈕、軌跡球或搖桿等方式移動鼠標(biāo)指針，操作繁瑣，速度慢，對電腦進(jìn)行遠(yuǎn)程操作困難，不能直接在投影屏上進(jìn)行操作，沒有實現(xiàn)足夠的人性化。而本作品通過投影屏上的激光點控制鼠標(biāo)指針，不僅保留現(xiàn)有投影儀激光筆的優(yōu)點，并彌補了現(xiàn)有投影儀無線控制激光筆的不足。本作品通過光點控制鼠標(biāo)指針移動，操作簡單，速度快，用戶能直觀地在投影屏上進(jìn)行操作，方便用戶使用，有效節(jié)省用戶的演講時間。
獲獎情況及鑒定結(jié)果
- ★2011年3月獲得中華人民共和國國家知識產(chǎn)權(quán)局批準(zhǔn)的《專利申請受理通知書》（專利申報號：201120092817.8） ★教育部科技查新工作站（G10）于2011年4月20日對該作品查新，結(jié)論為“在投影屏激光定位方面，該查新項目采用的“幀間差分結(jié)合激光點亮度特征提取法提取激光點”和“采用鼠標(biāo)點擊的四點定位法提取投影區(qū)域”的具體方法未見報道?！?。(查新報告見附加材料) ★2010年12月 在第二十二屆星火杯大學(xué)生課外學(xué)術(shù)科技作品競賽中獲得一等獎
作品所處階段
- 中試階段（即已經(jīng)最終完成并實現(xiàn)上述所有功能，但并未生產(chǎn)）
技術(shù)轉(zhuǎn)讓方式
- 暫無進(jìn)行技術(shù)轉(zhuǎn)讓
作品可展示的形式
- √實物、產(chǎn)品 √磁盤 √現(xiàn)場演示 √圖片 √錄像 √樣品
使用說明,技術(shù)特點和優(yōu)勢,適應(yīng)范圍,推廣前景的技術(shù)性說明,市場分析,經(jīng)濟(jì)效益預(yù)測
- 使用說明： 使用者只需按要求連接好儀器，打開本項目軟件，完成對投影區(qū)域四個頂點的定位，再啟動激光點定位程序。配合普通激光筆便可以完成各種相應(yīng)的控制操作了。 技術(shù)特點和優(yōu)勢： 通過投影屏上的激光點控制鼠標(biāo)指針，用戶可以直接在投影屏上操作計算機(jī)。激光筆代替鼠標(biāo)的使用，演講者可以直接在PPT等演示文檔上進(jìn)行打開、翻頁、劃線、關(guān)閉等操作，并能完成電腦上一些日常操作如視頻播放、點擊菜單等等。 適用范圍： 所有用到投影設(shè)備的地方。 推廣前景： 把攝像頭集成在投影儀上，可以簡化本項目的安裝與調(diào)試，有助于本作品在市場上的應(yīng)用與推廣。 經(jīng)濟(jì)效益： 若在有投影設(shè)備的基礎(chǔ)上增加本作品，其成本在500元左右，其售價在2000元左右，每件成品盈利1500元左右。 若把本項目集成在投影儀上，其成本在投影儀成本基礎(chǔ)上增加400元左右，其售價可以在原來基礎(chǔ)上提升2000元左右，每件成品盈利1600元左右。
同類課題研究水平概述
- 國內(nèi)現(xiàn)有技術(shù)階段： 根據(jù)科技查新，對國內(nèi)17個數(shù)據(jù)庫（系統(tǒng)）及2個搜索引擎的檢索，檢索到與本項目研究內(nèi)容相關(guān)的文獻(xiàn)7篇。上述文獻(xiàn)中，光點提取與投影區(qū)域提取的方法上，沒有與本項目采用相同的方法。 在激光點檢測與提取的方法上，上述文獻(xiàn)中采用的方法可以歸類為以下兩種：1、采用幀間差分法，或背景差分法；2、根據(jù)光點亮度特征的檢測；3、通過CCD對光點信號進(jìn)行采集處理。其中方法一的缺點是，當(dāng)屏幕圖像是動態(tài)變化時，檢測的錯誤率較高。方法二的缺點是，當(dāng)投影屏的圖像較亮或有固定光源影響下，檢測的誤差較大。方法三的缺點是，方法復(fù)雜，移植性不強(qiáng)，而且投影區(qū)域不好定位。 在投影區(qū)域檢測的方法上：上述文獻(xiàn)采用的方法基本上是采用邊緣檢測法。 本作品研究水平： 在激光點檢測與提取上，本作品采用幀間差分結(jié)合激光點亮度特征的提取方法。其思想是：先采用幀間差分，即當(dāng)前圖像與前一幀圖像進(jìn)行差分處理，并且在進(jìn)行幀間差分法的同時，計算圖像的平均亮度，根據(jù)圖像的平均亮度與激光點亮度，動態(tài)改變幀間差分法處理后圖像的提取閥值。本方法經(jīng)過了幀間差分處理，有效減少了固定光源的影響。根據(jù)亮度特性動態(tài)改變提取閥值，使本方法可以應(yīng)用在動態(tài)背景下（如視頻播放，窗口變化等情況下）。 在投影區(qū)域檢測的方法上：本作品采用鼠標(biāo)點擊視頻窗口的四點定位法。此方法的思想是：攝像頭拍攝圖像，用戶在攝像頭拍攝的視頻窗口上找出投影矩形區(qū)域，并點擊該矩形區(qū)域的四個頂角進(jìn)行定位。該方法比邊緣檢測容易處理，并且當(dāng)發(fā)生投影區(qū)域與投影屏錯開的情況時，因為受到投影屏的黑邊影響，邊緣檢測無法判斷此種情況的發(fā)生，并不能根據(jù)偏移量進(jìn)行修正。而本作品方法則可以有效地處理此種情況發(fā)生。
