红外激光键盘的原理总结_第1页
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文档简介

1、而且现在有了强大的opencv图像处理库,实现这样的虚拟激光投射键盘变得易如反掌。投影键盘的基本原理。键盘由三个主要部件组成:摄像头、键盘图案投射器、一字线性感应激光头。见下图:图上从上到下分别是键盘图案投射器、摄像头、一字线性感应激光头。当然,摄像头放在键盘图案投射器上面也是可以的,比如。1. 键盘图案投射器在平坦的桌面投出清晰键盘图案2. 最底下的一字线性激光(一般采用红外线的,这样眼睛不可见)发出一字型激光,平行于桌面射出,这样如果手指有按键活动,会在手指上形成激光光斑3. 摄像头捕获激光光斑,对应于键盘图案映射的位置,就可以知道哪些键被按下OK,原理很简单,剩下的关键就是摄像头的图像处

2、理算法了,而且现在有了opencv,实现也不是难事。这里说一下实现方法。由于人眼对激光的反应不一样,780nm-808nm的激光人眼不敏感,可看到微弱的一丝红光。850nm至1064nm波长人眼不可见,通过红外感光仪器等专业设备可以看到,其中808-850nm通过摄像头可以看到。980-1064nm通过倍频片可以看到。所以我在网上买了一个808nm-810nm 红外一字线激光器。这样配上滤光片,可以滤去绝大多数其他波长的杂光,只剩下红外激光的光斑。这样做的好处是减少干扰,增加键盘的可靠性,而且使算法处理更加简单有效。加上前面的650nm虚拟键盘激光组件,总共也就花了100块钱左右。25mw 8

3、08nm-810nm 红外一字线激光器 激光头直径18mm可见光截止400-750nm滤光片,800-1000nm高透在摄像头上看到的红外激光光斑投射到手指的图像如下图:对于光斑的跟踪我找了个现成的opencv扩展库cvblob,具体可以参考它的文档和例子,google code上有这个项目的托管。待会儿会奉上代码。cvblob可以跟踪多个光斑,所以很容易就可以实现ctrl+alt+delete之类的组合键。再来两张键盘图:顺便说一句,本文中的摄像头放的位置只能捕捉到部分键盘图像,所以demo只是演示了部分键盘的按键。不过丝毫不影响原理介绍。如果要获得全部键盘图像,或者去买一个广角的摄像头,或

4、者把这个摄像头位置提高,不是什么难事。时间有限,不想折腾了。代码:#include <iostream>#include <iomanip>#include "opencv/cv.h"#include "opencv/highgui.h"#include "cvblob.h"using namespace cvb;typedef struct keychar c;int x0;int y0;int x1;int y1;key g_keymap ='4',525,350,588,419,'

5、5',442,345,504,414,'6',360,339,422,408,'7',277,332,342,404,'8',198,327,259,399,'9',121,320,174,389,'0',41, 318,94, 383,'E',528,274,590,337,'R',443,267,507,332,'T',359,263,428,327,'Y',280,259,344,321,'U',199,251,261,3

6、15,'I',119,246,179,307,'O',41, 240,96, 301,'D',504,203,567,259,'F',424,199,489,257,'G',348,194,410,251,'H',266,187,329,245,'J',192,183,251,241,'K',117,178,171,236,'L',42 ,174,92, 229,'X',543,144,605,197,'C',467,1

7、39,530,191,'V',392,135,457,190,'B',316,128,377,181,'N',242,124,299,176,'M',171,118,225,172,'<',98, 114,149,166,'>',26, 108,73, 159,'_',182,62, 531,127,;int g_key_num = sizeof(g_keymap)/sizeof(key);int main()CvTracks tracks;cvNamedWindow(&

8、quot;red_object_tracking", CV_WINDOW_AUTOSIZE);CvCapture *capture = cvCaptureFromCAM(0);cvGrabFrame(capture);IplImage *img = cvRetrieveFrame(capture);CvSize imgSize = cvGetSize(img);IplImage *frame = cvCreateImage(imgSize, img->depth, img->nChannels);IplConvKernel* morphKernel = cvCreateS

9、tructuringElementEx(5, 5, 1, 1, CV_SHAPE_RECT, NULL);/unsigned int frameNumber = 0;unsigned int blobNumber = 0;bool quit = false;while (!quit&&cvGrabFrame(capture)IplImage *img = cvRetrieveFrame(capture);cvConvertScale(img, frame, 1, 0);IplImage *segmentated = cvCreateImage(imgSize, 8, 1);/

10、Detecting red pixels:/ (This is very slow, use direct access better.)for (unsigned int j=0; j<imgSize.height; j+)for (unsigned int i=0; i<imgSize.width; i+)CvScalar c = cvGet2D(frame, j, i);double b = (double)c.val0)/255.;double g = (double)c.val1)/255.;double r = (double)c.val2)/255.;/ unsign

11、ed char f = 255*(r>0.2+g)&&(r>0.2+b);/ cvSet2D(segmentated, j, i, CV_RGB(f, f, f);if(b>0.4 | g>0.4 | r>0.4)cvSet2D(segmentated, j, i, CV_RGB(255, 255, 255);elsecvSet2D(segmentated, j, i, CV_RGB(0, 0, 0);cvMorphologyEx(segmentated, segmentated, NULL, morphKernel, CV_MOP_OPEN, 1

12、);cvShowImage("segmentated", segmentated);IplImage *labelImg = cvCreateImage(cvGetSize(frame), IPL_DEPTH_LABEL, 1);CvBlobs blobs;unsigned int result = cvLabel(segmentated, labelImg, blobs);cvFilterByArea(blobs, 500, 1000000);cvRenderBlobs(labelImg, blobs, frame, frame, CV_BLOB_RENDER_BOUND

13、ING_BOX);cvUpdateTracks(blobs, tracks, 200., 5);cvRenderTracks(tracks, frame, frame, CV_TRACK_RENDER_ID|CV_TRACK_RENDER_BOUNDING_BOX);cvShowImage("red_object_tracking", frame);/ print keyfor (CvTracks:const_iterator it=tracks.begin(); it!=tracks.end(); +it)int xx = (int)it->second->c

14、entroid.x;int yy = (int)it->second->centroid.y;/std:cout << xx << ',' << yy << std:endl;for(int i=0; i<g_key_num; i+)if(xx > g_keymap.x0 &&xx < g_keymapi.x1 &&yy > g_keymapi.y0 &&yy < g_keymapi.y1)std:cout << g_keymap

15、i.c << std:endl;break;cvReleaseImage(&labelImg);cvReleaseImage(&segmentated);char k = cvWaitKey(10)&0xff;switch (k)case 27:case 'q':case 'Q':quit = true;break;case 's':case 'S':for (CvBlobs:const_iterator it=blobs.begin(); it!=blobs.end(); +it)std:stringstream filename;filename << "redobject_blob_" << std:setw(5) << std:setfill('0') << blobNumber << ".png"cvSaveImageBlob(filename.str().c_str(), img, it->second);blobNumber+;std:

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