一种凸透镜主光轴指向目标实时定位的方法及装置

摘要

本发明公开了一种凸透镜主光轴指向目标实时定位的方法及装置，涉及人机交互方法技术领域，具体涉及一种利用图像校正算法实时定位捕捉指向点的人机交互方法。其实现过程主要包括电磁波过滤、单应矩阵计算、凸透镜成像特征应用，本发明不需要发射激光或携带陀螺仪。当凸透镜成像设备位置或姿态发生任意变化导致凸透镜主光轴与其指向目标平面交点发生变化时，该装置能实时报告凸透镜主光轴与其指向目标平面的交点在目标坐标系的坐标。利用本发明，能以极低的成本制造兼备位置指向功能和角度指向功能的新型遥控器、鼠标、游戏控制器等人机交互设备。

主权项

一种凸透镜主光轴指向目标实时定位的方法，其特征在于，包括如下步骤：（1）在目标平面建立目标坐标系，在目标平面预定位置设置多个呈矩阵排列的标志点，将标志点的位置坐标值建立标志点坐标矩阵M1；（2）通过滤波装置对非标志点发出的电磁波进行过滤；对凸透镜成像设备实时获取的图像进行图像二值化处理并模糊去噪，获得标志点在感应平面生成的无噪像点，建立感应平面的感应坐标系，获取标志点在感应坐标系的像点坐标值；（3）对像点坐标值排序，建立与标志点坐标矩阵M1相对应的像点坐标矩阵M2；（4）通过标志点坐标矩阵M1和像点坐标矩阵M2计算目标平面与感应平面的单应矩阵H；（5）通过凸透镜主光轴与感应平面的交点O的坐标值和此时对应的单应矩阵H计算指向目标P在目标平面的绝对坐标值；（6）判断指向目标P在目标平面的绝对坐标值是否符合约束条件；如符合约束条件则输出指向目标P的绝对坐标值；其中，步骤（2）所述对凸透镜成像设备获取的图像进行图像二值化处理的方法具体为：1）阈值自适应计算：（a）设阈值j初始值为255，使用阈值j对凸透镜成像设备获得的图像二值化，获得带有白色斑点的黑白效果图像；（b）判断黑白效果图像中白色斑点数量是否等于标志点数量；（c）若白色斑点数量小于标志点数量，则令阈值j=j‑1，返回步骤（a）；（d）重复步骤（a）~（c）至黑白效果图像中白色斑点数量等于标志点数量，记录此时的阈值i并输出；2）图像二值化：使用阈值i，对凸透镜成像设备获得的实时图像二值化并输出。