基本信息
- 项目名称：
- 投影屏激光定位系统
- 来源：
- 第十二届“挑战杯”省赛作品
- 小类：
- 信息技术
- 大类：
- 科技发明制作B类
- 简介：
- 本作品创新性的通过软件编写结合硬件支持，实现了激光点直接在投影屏幕上操作电脑并且用户能在台下与听众进行互动而不会打断思路。 激光点定位软件：基于图像采集和处理模块，应用于Windows XP系统下的激光点定位操作，并提供激光点直接控制鼠标指针功能。 测试结果：系统工作稳定，日常室内环境下使用正常，鼠标响应延时小于0.05秒，最大使用距离达到20米。
- 详细介绍：
- 项目背景： 随着投影仪的广泛应用，人们对其控制操作要求也越来越高。而无论是传统的键盘鼠标输入方式或者是现有市场上的采用按钮、轨迹球或摇杆等方式控制都普遍存在许多操作问题（即控制操作繁琐、运行速度慢、精确度不高等）。同时现有的技术把演讲者束缚在讲台上，演讲者很难与听众进行互动交流。投影屏激光定位系统通过投影屏上的激光点对鼠标指针进行控制，实现了激光点直接在投影屏幕上操作电脑，非常方便用户使用。 在操作方面：系统新增功能可以直接对电脑进行操作；操作过程简单，精确；交互性强，用户可以远距离操作；操作灵活性强，可以有效节省用户时间。 在技术方面：软件方面对电脑配置要求低，应用范围广；分辨率高；识别过程容易；识别准确度高；成本低。 项目说明： 激光点定位软件：基于图像采集和处理模块，应用于Windows XP系统下的激光点定位操作，并提供激光点直接控制鼠标指针功能。 图像采集模块：通过摄像头获取投影屏上的图像，并传输到软件处理模块。 图像处理模块：此模块属于软件部分。模块中采用四点定位法确定投影区域的提取；依据激光点亮度的特性，结合帧差分法从采集到的图像中进行光点的提取，可以应用于动态背景下；判断图像发生的仿射变换情况，根据投影区域提取模块和光点提取模块，计算出鼠标指针对应当前激光点位置的坐标；沿用射频技术进行命令的传输。 测试结果：系统工作稳定，日常室内环境下使用正常，鼠标响应延时小于0.05秒，最大使用距离达到20米。
作品图片
作品专业信息
设计、发明的目的和基本思路、创新点、技术关键和主要技术指标
- 目的： 创新性的通过软件编写结合硬件支持实现具有高精确、低成本、范围广、分辨高的激光笔直接在投影屏幕上控制鼠标操作。即实现激光笔在投影屏幕上直接操作计算机。 基本思路： 硬件：激光笔、投影仪、摄像头、滤波片 软件：投影屏激光定位系统软件 计算机通过摄像头获取投影屏上的图像，通过项目软件对图像进行处理，提取投影屏区域，确定屏幕边缘。然后提取图像中的激光点，通过光点在屏幕上的纵横比例来计算激光点的坐标，调用windows的API对鼠标光标进行相应的移动操作。并配合无线控制激光笔传输到电脑的命令，进行相应的鼠标操作。最终实现激光笔直接在投影屏上操作电脑。 创新点： 激光点直接控制鼠标指针移动，区别于传统的激光笔运用； 激光笔代替鼠标，方便操作。 技术关键： 激光点的提取、定位与跟踪：采用帧间差分结合激光点亮度特征的提取方法，此方法可以应用在动态背景下，而且可以排除固定光源的影响。 投影区域提取：采用鼠标点击视频窗口的四点定位法，用户点击鼠标进行定位更加人性化，而且精确度比边缘检测要高。 排除环境光的影响：在摄像头前安装红色滤波片，减少环境光影响。 技术指标： 鼠标响应延时小于0.05秒； 最大操作距离20米； 正常室内环境下使用。
科学性、先进性
- 作品的科学性： 本作品采用帧间差分结合激光点亮度特征提取法从中图像中提取激光点，此方法可以应用在动态背景下，而且可以排除固定光源的影响；在投影区域的定位上，采用鼠标点击的四点定位法，用户点击鼠标进行定位更加人性化，而且精确度比边缘检测要高；为进一步减少其他光源的影响，在摄像头前安装红色滤光片，识别度增强，本作品可以在正常室内环境下进行操作；为了防止鼠标指针的抖动，并增设了鼠标指针移动精度的设置。 作品的先进性： 现有的投影仪激光笔需要通过按钮、轨迹球或摇杆等方式移动鼠标指针，操作繁琐，速度慢，对电脑进行远程操作困难，不能直接在投影屏上进行操作，没有实现足够的人性化。而本作品通过投影屏上的激光点控制鼠标指针，不仅保留现有投影仪激光笔的优点，并弥补了现有投影仪无线控制激光笔的不足。本作品通过光点控制鼠标指针移动，操作简单，速度快，用户能直观地在投影屏上进行操作，方便用户使用，有效节省用户的演讲时间。
获奖情况及鉴定结果
- ★2011年3月获得中华人民共和国国家知识产权局批准的《专利申请受理通知书》（专利申报号：201120092817.8） ★教育部科技查新工作站（G10）于2011年4月20日对该作品查新，结论为“在投影屏激光定位方面，该查新项目采用的“帧间差分结合激光点亮度特征提取法提取激光点”和“采用鼠标点击的四点定位法提取投影区域”的具体方法未见报道。”。(查新报告见附加材料) ★2010年12月 在第二十二届星火杯大学生课外学术科技作品竞赛中获得一等奖
作品所处阶段
- 中试阶段（即已经最终完成并实现上述所有功能，但并未生产）
技术转让方式
- 暂无进行技术转让
作品可展示的形式
- √实物、产品 √磁盘 √现场演示 √图片 √录像 √样品
使用说明,技术特点和优势,适应范围,推广前景的技术性说明,市场分析,经济效益预测
- 使用说明： 使用者只需按要求连接好仪器，打开本项目软件，完成对投影区域四个顶点的定位，再启动激光点定位程序。配合普通激光笔便可以完成各种相应的控制操作了。 技术特点和优势： 通过投影屏上的激光点控制鼠标指针，用户可以直接在投影屏上操作计算机。激光笔代替鼠标的使用，演讲者可以直接在PPT等演示文档上进行打开、翻页、划线、关闭等操作，并能完成电脑上一些日常操作如视频播放、点击菜单等等。 适用范围： 所有用到投影设备的地方。 推广前景： 把摄像头集成在投影仪上，可以简化本项目的安装与调试，有助于本作品在市场上的应用与推广。 经济效益： 若在有投影设备的基础上增加本作品，其成本在500元左右，其售价在2000元左右，每件成品盈利1500元左右。 若把本项目集成在投影仪上，其成本在投影仪成本基础上增加400元左右，其售价可以在原来基础上提升2000元左右，每件成品盈利1600元左右。
同类课题研究水平概述
- 国内现有技术阶段： 根据科技查新，对国内17个数据库（系统）及2个搜索引擎的检索，检索到与本项目研究内容相关的文献7篇。上述文献中，光点提取与投影区域提取的方法上，没有与本项目采用相同的方法。 在激光点检测与提取的方法上，上述文献中采用的方法可以归类为以下两种：1、采用帧间差分法，或背景差分法；2、根据光点亮度特征的检测；3、通过CCD对光点信号进行采集处理。其中方法一的缺点是，当屏幕图像是动态变化时，检测的错误率较高。方法二的缺点是，当投影屏的图像较亮或有固定光源影响下，检测的误差较大。方法三的缺点是，方法复杂，移植性不强，而且投影区域不好定位。 在投影区域检测的方法上：上述文献采用的方法基本上是采用边缘检测法。 本作品研究水平： 在激光点检测与提取上，本作品采用帧间差分结合激光点亮度特征的提取方法。其思想是：先采用帧间差分，即当前图像与前一帧图像进行差分处理，并且在进行帧间差分法的同时，计算图像的平均亮度，根据图像的平均亮度与激光点亮度，动态改变帧间差分法处理后图像的提取阀值。本方法经过了帧间差分处理，有效减少了固定光源的影响。根据亮度特性动态改变提取阀值，使本方法可以应用在动态背景下（如视频播放，窗口变化等情况下）。 在投影区域检测的方法上：本作品采用鼠标点击视频窗口的四点定位法。此方法的思想是：摄像头拍摄图像，用户在摄像头拍摄的视频窗口上找出投影矩形区域，并点击该矩形区域的四个顶角进行定位。该方法比边缘检测容易处理，并且当发生投影区域与投影屏错开的情况时，因为受到投影屏的黑边影响，边缘检测无法判断此种情况的发生，并不能根据偏移量进行修正。而本作品方法则可以有效地处理此种情况发生。
