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基本信息
- 項(xiàng)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(jiǎn)介：
- 本作品創(chuàng)新性的通過軟件編寫結(jié)合硬件支持，實(shí)現(xiàn)了激光點(diǎn)直接在投影屏幕上操作電腦并且用戶能在臺(tái)下與聽眾進(jìn)行互動(dòng)而不會(huì)打斷思路。 激光點(diǎn)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(diǎn)定位操作，并提供激光點(diǎn)直接控制鼠標(biāo)指針功能。 測(cè)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(shí)小于0.05秒，最大使用距離達(dá)到20米。
- 詳細(xì)介紹：
- 項(xiàng)目背景： 隨著投影儀的廣泛應(yīng)用，人們對(duì)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(chǎng)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(yùn)行速度慢、精確度不高等）。同時(shí)現(xiàn)有的技術(shù)把演講者束縛在講臺(tái)上，演講者很難與聽眾進(jìn)行互動(dòng)交流。投影屏激光定位系統(tǒng)通過投影屏上的激光點(diǎn)對(duì)鼠標(biāo)指針進(jìn)行控制，實(shí)現(xiàn)了激光點(diǎn)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(duì)電腦進(jìn)行操作；操作過程簡(jiǎn)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(shí)間。 在技術(shù)方面：軟件方面對(duì)電腦配置要求低，應(yīng)用范圍廣；分辨率高；識(shí)別過程容易；識(shí)別準(zhǔn)確度高；成本低。 項(xiàng)目說明： 激光點(diǎn)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(diǎn)定位操作，并提供激光點(diǎn)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(diǎn)定位法確定投影區(qū)域的提取；依據(jù)激光點(diǎn)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(diǎn)的提取，可以應(yīng)用于動(dòng)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(diǎn)提取模塊，計(jì)算出鼠標(biāo)指針對(duì)應(yīng)當(dāng)前激光點(diǎn)位置的坐標(biāo)；沿用射頻技術(shù)進(jìn)行命令的傳輸。 測(cè)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(shí)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(jì)、發(fā)明的目的和基本思路、創(chuàng)新點(diǎn)、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(shí)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(shí)現(xiàn)激光筆在投影屏幕上直接操作計(jì)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(jì)算機(jī)通過攝像頭獲取投影屏上的圖像，通過項(xiàng)目軟件對(duì)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(diǎn)，通過光點(diǎn)在屏幕上的縱橫比例來計(jì)算激光點(diǎn)的坐標(biāo)，調(diào)用windows的API對(duì)鼠標(biāo)光標(biāo)進(jìn)行相應(yīng)的移動(dòng)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(shí)現(xiàn)激光筆直接在投影屏上操作電腦。 創(chuàng)新點(diǎn)： 激光點(diǎn)直接控制鼠標(biāo)指針移動(dòng)，區(qū)別于傳統(tǒng)的激光筆運(yùn)用； 激光筆代替鼠標(biāo)，方便操作。 技術(shù)關(guān)鍵： 激光點(diǎn)的提取、定位與跟蹤：采用幀間差分結(jié)合激光點(diǎn)亮度特征的提取方法，此方法可以應(yīng)用在動(dòng)態(tài)背景下，而且可以排除固定光源的影響。 投影區(qū)域提取：采用鼠標(biāo)點(diǎn)擊視頻窗口的四點(diǎn)定位法，用戶點(diǎn)擊鼠標(biāo)進(jìn)行定位更加人性化，而且精確度比邊緣檢測(cè)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(shí)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(diǎn)亮度特征提取法從中圖像中提取激光點(diǎn)，此方法可以應(yīng)用在動(dòng)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(diǎn)擊的四點(diǎn)定位法，用戶點(diǎn)擊鼠標(biāo)進(jìn)行定位更加人性化，而且精確度比邊緣檢測(cè)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(shí)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(dòng)，并增設(shè)了鼠標(biāo)指針移動(dòng)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(dòng)鼠標(biāo)指針，操作繁瑣，速度慢，對(duì)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(shí)現(xiàn)足夠的人性化。而本作品通過投影屏上的激光點(diǎn)控制鼠標(biāo)指針，不僅保留現(xiàn)有投影儀激光筆的優(yōu)點(diǎn)，并彌補(bǔ)了現(xiàn)有投影儀無線控制激光筆的不足。本作品通過光點(diǎn)控制鼠標(biāo)指針移動(dòng)，操作簡(jiǎn)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(shí)間。
獲獎(jiǎng)情況及鑒定結(jié)果
- ★2011年3月獲得中華人民共和國(guó)國(guó)家知識(shí)產(chǎn)權(quán)局批準(zhǔn)的《專利申請(qǐng)受理通知書》（專利申報(bào)號(hào)：201120092817.8） ★教育部科技查新工作站（G10）于2011年4月20日對(duì)該作品查新，結(jié)論為“在投影屏激光定位方面，該查新項(xiàng)目采用的“幀間差分結(jié)合激光點(diǎn)亮度特征提取法提取激光點(diǎn)”和“采用鼠標(biāo)點(diǎn)擊的四點(diǎn)定位法提取投影區(qū)域”的具體方法未見報(bào)道?！?。(查新報(bào)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(jìng)賽中獲得一等獎(jiǎng)
作品所處階段
- 中試階段（即已經(jīng)最終完成并實(shí)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(shí)物、產(chǎn)品 √磁盤 √現(xiàn)場(chǎng)演示 √圖片 √錄像 √樣品
使用說明,技術(shù)特點(diǎn)和優(yōu)勢(shì),適應(yīng)范圍,推廣前景的技術(shù)性說明,市場(chǎng)分析,經(jīng)濟(jì)效益預(yù)測(cè)
- 使用說明： 使用者只需按要求連接好儀器，打開本項(xiàng)目軟件，完成對(duì)投影區(qū)域四個(gè)頂點(diǎn)的定位，再啟動(dòng)激光點(diǎn)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(diǎn)和優(yōu)勢(shì)： 通過投影屏上的激光點(diǎn)控制鼠標(biāo)指針，用戶可以直接在投影屏上操作計(jì)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(diǎn)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(jiǎn)化本項(xiàng)目的安裝與調(diào)試，有助于本作品在市場(chǎng)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(jià)在2000元左右，每件成品盈利1500元左右。 若把本項(xiàng)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(jià)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(guó)內(nèi)現(xiàn)有技術(shù)階段： 根據(jù)科技查新，對(duì)國(guó)內(nèi)17個(gè)數(shù)據(jù)庫（系統(tǒng)）及2個(gè)搜索引擎的檢索，檢索到與本項(xiàng)目研究?jī)?nèi)容相關(guān)的文獻(xiàn)7篇。上述文獻(xiàn)中，光點(diǎn)提取與投影區(qū)域提取的方法上，沒有與本項(xiàng)目采用相同的方法。 在激光點(diǎn)檢測(cè)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(diǎn)亮度特征的檢測(cè)；3、通過CCD對(duì)光點(diǎn)信號(hào)進(jìn)行采集處理。其中方法一的缺點(diǎn)是，當(dāng)屏幕圖像是動(dòng)態(tài)變化時(shí)，檢測(cè)的錯(cuò)誤率較高。方法二的缺點(diǎn)是，當(dāng)投影屏的圖像較亮或有固定光源影響下，檢測(cè)的誤差較大。方法三的缺點(diǎn)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(cè)的方法上：上述文獻(xiàn)采用的方法基本上是采用邊緣檢測(cè)法。 本作品研究水平： 在激光點(diǎn)檢測(cè)與提取上，本作品采用幀間差分結(jié)合激光點(diǎn)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(shí)，計(jì)算圖像的平均亮度，根據(jù)圖像的平均亮度與激光點(diǎn)亮度，動(dòng)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(dòng)態(tài)改變提取閥值，使本方法可以應(yīng)用在動(dòng)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(cè)的方法上：本作品采用鼠標(biāo)點(diǎn)擊視頻窗口的四點(diǎn)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(diǎn)擊該矩形區(qū)域的四個(gè)頂角進(jìn)行定位。該方法比邊緣檢測(cè)容易處理，并且當(dāng)發(fā)生投影區(qū)域與投影屏錯(cuò)開的情況時(shí)，因?yàn)槭艿酵队捌恋暮谶呌绊?，邊緣檢測(cè)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。
