CN101697105A - 一种摄像式触摸检测定位方法及摄像式触摸检测系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种摄像式触摸检测定位方法及摄像式触摸检测系统，所述摄像式触摸检测定位方法包括以下步骤：通过多个摄像装置分别对屏幕的多个预定坐标上的特定触摸物进行拍摄；利用光学镜头的成像畸变计算方法计算每一所述摄像装置的对应的图像畸变校正参数。通过所述多个摄像装置分别对屏幕上的待定位的触摸物进行拍摄；根据对应的所述图像畸变校正参数校正待定位的触摸物的图像；根据校正后的待定位的触摸物的图像计算所述待定位的触摸物的实际坐标。本发明的摄像式触摸检测定位方法及摄像式触摸检测系统可减少由于镜头成像畸变带来的触摸检测定位误差。

Description

一种摄像式触摸检测定位方法及摄像式触摸检测系统

技术领域

本发明涉及一种摄像式触摸检测定位方法，本发明还涉及一种摄像式触摸检测定位系统。

背景技术

通常的摄像式触摸检测定位系统是利用设置在屏幕顶边上的多个摄像头采集屏幕表面触摸物在屏幕边缘的颜色线背景中形成的图像，确定触摸点的实际坐标。中国专利CN200510100255中揭露了一种电子显示系统的定位装置及定位方法，其利用三个定位摄像头分别对遮挡物进行拍摄，先选定初步定位摄像头，根据初步定位摄像头提供的图像信息确定遮挡物的大概中心坐标位置，确定精确定位摄像头，通过精确定位摄像头获取遮挡物的位置数字信息，确定遮挡物精确中心坐标位置。中国专利申请CN200810030083中揭露了一种交互式电子显示系统的多点定位装置及方法，其运用摄像组件的摄像技术，通过不同的摄像头组合，比较有遮挡物和无遮挡物时的摄像头拍摄到的颜色线背景图像，提取坐标角度信息(即每一触摸点和所述摄像装置的连线与所述屏幕边缘的夹角)，来确定个遮挡物的定位坐标，可实现多点定位。

在上述交互式电子显示系统的多点定位装置及方法中，提取坐标角度信息的方法通常是根据各个摄像头拍摄的图像中所述触摸点图案中心到每一个所述摄像装置拍摄的图像中心的距离，计算获得每一所述触摸点和所述摄像装置的连线与所述屏幕边缘的夹角，作为所述触摸点的坐标角度信息。

实际上，在进行摄像式多点定位时，根据各个摄像装置中分别提取的坐标角度信息，可以简单地利用三角函数与屏幕尺寸来计算触摸点的坐标位置。请参阅图1，图1是一种现有技术的摄像式触摸检测定位系统的工作原理示意图，各个摄像装置分别为A、B、C，触摸点为D，摄像头A、B、C与触摸点为D的夹角分别为θ、φ和

以A为坐标原点，AC长度为L，屏幕上一点D(x，y)的坐标为，则有公式：

$\left\{\begin{array}{c}x=L\frac{\tan \mathrm{\φ}}{\tan \mathrm{\θ}+\tan \mathrm{\φ}}\\ y=x\tan \mathrm{\θ}\end{array}\right.$ 或者

然而，拍摄用的摄像头(通常为两个设置在屏幕顶角处的广角镜头和一个设置在顶边中点处的鱼眼镜头)在拍摄图像时，由于光学镜头的成像通常都会具有不同程度的图像畸变，从而使所述坐标角度信息的计算也会变得不准确，对触摸物坐标的定位也会出现较大的误差。

发明内容

为解决现有技术摄像式触摸检测定位方法对触摸物的定位不够准确的问题，本发明提供一种对触摸物的定位比较准确的摄像式触摸检测定位方法。

一种摄像式触摸检测定位方法，其包括以下步骤：通过多个摄像装置分别对屏幕的预定坐标上的特定触摸物进行拍摄。获取所述特定触摸物的图像中心到对应的所述摄像装置拍摄的整个图像中心的第一相对距离，根据所述第一相对距离和所述预定坐标，利用光学镜头的成像畸变计算方法计算图像畸变校正参数。通过所述多个摄像装置分别对屏幕上的待定位的触摸物进行拍摄。获取所述摄像装置拍摄的所述待定位的触摸物的图像中心到所述整个图像中心的第二相对距离，根据所述图像畸变校正参数，利用光学镜头的成像畸变校正方法获得所述第二相对距离的校正值。根据所述第二相对距离的校正值计算所述待定位的触摸物的实际坐标。

与现有技术相比较，本发明的摄像式触摸检测定位方法在对触摸物进行定位之前，先根据所述特定触摸物的图像以及所述预定坐标计算获得每一所述第一相对距离，计算对应的图像畸变校正参数。然后，在对所述待定位的触摸物进行检测定位时，根据所述图像畸变校正参数对对应的所述摄像装置拍摄的待定位的触摸物的图像中心到所述整个图像中心的第二相对距离进行校正，并根据所述第二相对距离的校正值计算所述待定位的触摸物的实际坐标。从而减少了由于摄像装置的光学镜头成像畸变带来的误差，对触摸物的实际坐标的计算更加准确。

为解决现有技术摄像式触摸检测定位系统中对触摸物的定位不够准确的问题，本发明提供一种触摸物的定位比较准确的摄像式触摸检测定位系统。

一种摄像式触摸检测定位系统，其包括图像获取模块、图像校正模块和定位模块。

所述图像采集模块用于通过多个摄像装置分别对屏幕预定坐标上的特定触摸物进行拍摄，以及对屏幕上的待定位的触摸物进行拍摄；

所述图像采集模块用于通过多个摄像装置分别对屏幕预定坐标上的特定触摸物进行拍摄，以及对屏幕上的待定位的触摸物进行拍摄；

所述图像校正模块用于获取所述特定触摸物的图像中心到对应的所述摄像装置拍摄的整个图像中心的第一相对距离，根据所述第一相对距离和所述预定坐标，利用光学镜头的成像畸变计算方法计算图像畸变校正参数，然后获取所述摄像装置拍摄的所述待定位的触摸物的图像中心到所述整个图像中心的第二相对距离，根据所述图像畸变校正参数，利用光学镜头的成像畸变校正方法获得所述第二相对距离的校正值；

所述定位模块用于根据所述第二相对距离的校正值计算所述待定位的触摸物的实际坐标。

与现有技术相比较，本发明的摄像式触摸检测定位系统具有所述畸变校正模块，在对触摸物进行定位之前，所述图像校正模块先根据所述特定触摸物的图像以及所述预定坐标计算获得每一所述第一相对距离，计算对应的图像畸变校正参数。然后，在对所述待定位的触摸物进行检测定位时，根据所述图像畸变校正参数对对应的所述摄像装置拍摄的待定位的触摸物的图像中心到所述整个图像中心的第二相对距离进行校正。再由所述定位模块根据所述第二相对距离的校正值计算所述待定位的触摸物的实际坐标。从而减少了由于摄像装置的光学镜头成像畸变带来的误差，对所述触摸物的实际坐标的计算更加准确。

附图说明

图1是一种现有技术的摄像式触摸检测定位系统的工作原理示意图；

图2是本发明摄像式触摸检测方法第一实施方式的流程图；

图3是利用本发明摄像式触摸检测定位方法对具有广角镜头的摄像装置进行图象畸变校正的原理示意图；

图4是本发明摄像式触摸检测定位方法中所述具有广角镜头的摄像装置拍摄到的有效触摸检测区域的图像的示意图；

图5是利用本发明摄像式触摸检测定位方法对具有鱼眼镜头的摄像装置进行图象畸变校正的原理示意图；

图6是本发明摄像式触摸检测定位方法中所述具有鱼眼镜头的摄像装置拍摄到的有效触摸检测区域的图像的示意图；

图7是本发明摄像式触摸检测定位系统第一实施方式的结构示意图；

图8是本发明摄像式触摸检测定位系统一种优选实施方式的结构示意图。

其中，10、20摄像式触摸检测定位系统；

11  图像采集模块；

12、22  图像校正模块；

121、221  广角镜头校正参数产生模块；

122、222  鱼眼镜头校正参数产生模块；

125、225  广角镜头图像校正模块；

126、226  鱼眼镜头图像校正模块；

223  参数查找表模块；

13  定位模块。

具体实施方式

请参阅图2，图2是本发明摄像式触摸检测定位方法第一实施方式的流程图。

所述摄像式触摸检测定位方法开始于步骤S101。

然后，在步骤S102中，通过多个摄像装置分别对屏幕的预定坐标上的特定触摸物进行拍摄。

所述至少多个摄像装置设置在所述屏幕的显示区域之外，其相对于所述屏幕的坐标已知。本实施方式中，设置三个摄像装置在所述屏幕的顶边上，其中，第一个摄像装置的坐标和第二个摄像装置的坐标分别设置在所述屏幕的顶边与另外两个边的交点处，其具有拍摄视角为90度的广角镜头，所述广角镜头的光轴与所述屏幕的顶边的夹角为45度；第三个摄像装置的坐标设置在所述顶边的中点处，其具有拍摄视角为180度的鱼眼镜头，所述鱼眼镜头的光轴垂直于所述屏幕的顶边。所述第三个摄像装置也可以用两个具有拍摄视角为90度的广角镜头的摄像装置代替。所述三个摄像装置的拍摄视角的范围都包括整个所述屏幕，在本实施方式中，所述三个摄像装置的镜头光轴与所述屏幕所在的平面平行或者成一个较小的角度。

所述预定坐标相对于所述屏幕的坐标已知，其与所述摄像装置的连线与所述摄像装置的光轴的夹角可以根据所述预定坐标、所述摄像装置的坐标以及所述摄像装置的光轴与屏幕边缘的夹角计算获得。所述特定触摸物的只在所述预定坐标上进行触摸动作，即所述特定触摸物相对于所述屏幕的坐标为所述预定坐标。

在步骤S104中，获取所述特定触摸物的图像中心到对应的所述摄像装置拍摄的整个图像中心的第一相对距离，根据所述第一相对距离和所述预定坐标，利用光学镜头的成像畸变计算方法计算图像畸变校正参数。

根据所述摄像装置拍摄的所述特定触摸物的图像获取所述特定触摸物的图像中心到所述摄像装置拍摄的整个图像中心的第一相对距离。根据所述预定坐标获取所述预定坐标与所述摄像装置的连线到所述摄像装置的光轴的夹角。然后利用光学镜头的成像畸变计算方法计算每一所述摄像装置的图像畸变校正参数。其中，所述摄像装置拍摄的整个图像的中心即为所述摄像装置的镜头光轴在所述整个图像中对应的点。

为了提高所述图像畸变校正参数的准确性，作为一种优选实施方式，所述屏幕上设定至少两个预定坐标，分别根据每一所述摄像装置拍摄的所述至少两个预定坐标上的特定触摸物的图像，获得至少两个所述第一相对距离。

分别根据所述至少两个预定坐标以及对应所述第一相对距离，利用光学镜头的成像畸变计算方法计算对应的至少两个图像畸变校正参数，并对所述至少两个图像畸变校正参数取平均值，以所述平均值作为所述图像畸变校正参数的最终取值。

所述屏幕上设定多个预设坐标并求取所述多个预设坐标的对应的多个图像畸变校正参数取平均值，可减少误差，增加所述图像畸变校正参数的准确性。

根据论文《基于畸变率的图像几何校正》(《应用光学》2006年03期)，广角镜头图像畸变校正算法的应用公式和计算过程如下：

畸变率定义为：

$D=\frac{\mathrm{\η}-H}{H}\×100\%$

式中，η为实际成像高度；H为理想成像高度；D为畸变率。可推出理想成像高度H：

$H=\frac{\mathrm{\η}}{1+D}$

式中，D＝(θ-tanθ)/tanθ；

引入中间变量h＝r_max/tanθ_max；

式中，r是所述预定坐标上的触摸物的图像的中心到所述整个图像的中心的距离，r_max为r的最大值；θ_max为形状参数，其取值视校正效果而定。各点的θ值由下式计算：

r/h＝tanθ，θ＝arctan(r/h)

假设原始畸变图像坐标为(x，y)，校正后的坐标为(X，Y)，则，根据下面的公式对所述原始畸变图像坐标进行校正：

1) $\mathrm{\θ}=\arctan \left(\frac{r}{h}\right)=\arctan \left(\frac{r\·{\tan \mathrm{\θ}}_{\max }}{r_{\max }}\right)$

2) $D=\frac{(\mathrm{\θ}-\tan \mathrm{\θ})}{\tan \mathrm{\θ}}$

3) $\left\{\begin{array}{c}X=\frac{x}{1+D}\\ Y=\frac{y}{1+D}\end{array}\right.$

请一并参阅图3和图4，图3是利用本发明摄像式触摸检测定位方法对具有广角镜头的摄像装置进行图象畸变校正的原理示意图；图4是本发明摄像式触摸检测定位方法中所述具有广角镜头的摄像装置拍摄到的有效触摸检测区域的图像的示意图。图4中当y很小时，x≈r。

将上述基于畸变率的图像校正方法引入摄像式触摸检测定位方法中，则所述图像畸变校正参数为形状参数θ_max。

所述第一距离的理想值为：

4) $R=\frac{r}{1+D}=\frac{r\·\tan \mathrm{\θ}}{\mathrm{\θ}}=\frac{\frac{r^2\·{\tan \mathrm{\θ}}_{\max }}{r_{\max }}}{\arctan \left(\frac{r\·{\tan \mathrm{\θ}}_{\max }}{r_{\max }}\right)}=\frac{r^2\·{\tan \mathrm{\θ}}_{\max }}{r_{\max }\·\arctan \left(\frac{r\·{\tan \mathrm{\θ}}_{\max }}{r_{\max }}\right)}$

式中，r_max为r的最大值，即所述整个图像的边缘到所述整个图像的中心的距离，可根据每一所述摄像装置拍摄的所述整个图像获得。

设α为所述预定坐标与所述摄像装置的连线到所述摄像装置的光轴的夹角，θ为所述摄像装置拍摄所述预定坐标对应的视角。有以下公式：

$\mathrm{\α}\≈\frac{\mathrm{\θ}}{2}=\frac{{\mathrm{\θ}}_{\max }}{2}\·\frac{R}{R_{\max }}$

其中，θ_max为形状参数，R_max为R的最大值， $R_{\max }=\frac{r_{\max }}{1+D}=\frac{r_{\max }\·{\tan \mathrm{\θ}}_{\max }}{{\mathrm{\θ}}_{\max }}.$

根据等式4)可得：

$\mathrm{\α}=\frac{r^2{\mathrm{\θ}}_{\max }^2}{2r_{\max }^2\·\arctan \left(\frac{r\·{\tan \mathrm{\θ}}_{\max }}{r_{\max }}\right)}$

假如设置预设坐标与摄像装置连线和所述摄像装置的镜头的光轴所形成的夹角α均为30度，则有：

$\mathrm{\α}=\frac{r^2{\mathrm{\θ}}_{\max }^2}{{2r}_{\max }^2\arctan \left(\frac{{r\tan \mathrm{\θ}}_{\max }}{r_{\max }}\right)}=\frac{\mathrm{\π}}{6}$

解方程，求形状参数θ_max，有：

$\tan \left(\frac{{3r}^2}{{\mathrm{\πr}}_{\max }^2}{\mathrm{\θ}}_{\max }^2\right)=\frac{r}{r_{\max }}{\tan \mathrm{\θ}}_{\max };$

设函数 $f\left({\mathrm{\θ}}_{\max }\right)=\tan \left(\frac{{3r}^2}{{\mathrm{\πr}}_{\max }^2}{\mathrm{\θ}}_{\max }^2\right)-\frac{r}{r_{\max }}{\tan \mathrm{\θ}}_{\max };$

对于式中唯一的变量θ_max的取值范围取

即(1.0472，1.5708)，以相差0.008725(0.5度角)，另外，为了计算更加精确，也可以取更小的步长值，以达到计算结果更加精确的目的。在θ_max值的整个取值范围

内的各个θ_max值计算所述函数f(θ_max)的值，使f(θ_max)最靠近0的θ_max，即为所求得的形状参数θ_max。所述形状参数θ_max即为具有广角镜头的摄像装置的图象畸变校正参数。

根据《鱼眼镜头光学》(王永仲，科学出版社)，鱼眼眼镜头图像畸变校正算法如下：

已知鱼眼镜头焦距为f₀，设鱼眼镜头成像半径为r₀，所述预定坐标上的触摸物的图像的中心到所述整个图像的中心的第一相对距离为r₁。如果r₁≤r₀&r₁＜f₀，利用正交校正模型r＝fsinω先求出当前像素点的畸变视角ω，得：

$\mathrm{\ω}=\arcsin \left(\frac{r_1}{f_0}\right)$

在正交模型下，径向放大率为：

${\mathrm{\β}}_r=\frac{f\cos \mathrm{\ω}}{r}$

其中， $\cos \mathrm{\ω}=\sqrt{1-{\sin }^2\mathrm{\ω}}=\sqrt{1-{\left(\frac{r_1}{f_0}\right)}^2}=\frac{\sqrt{f_0^2-r_1^2}}{f_0}$

由此可得，(11) ${\mathrm{\β}}_r=\frac{f_0}{r_0}\cos \mathrm{\ω}=\frac{\sqrt{f_0^2-r_1^2}}{r_0}$

假设当前像素坐标为(x，y)，镜头拍摄的整个图像的大小为height×width，则畸变校正结果为(X，Y)，

(12) $\left\{\begin{array}{c}X=\frac{\mathrm{width}}{2}+\frac{x-\mathrm{cenw}}{{\mathrm{\β}}_r}=\frac{\mathrm{width}}{2}+\frac{r_0\·(x-\mathrm{cenw})}{\sqrt{f_0^2-r_1^2}}\\ Y=\frac{\mathrm{height}}{2}+\frac{(y-\mathrm{cenh})}{{\mathrm{\β}}_r}=\frac{\mathrm{height}}{2}+\frac{r_0\·(y-\mathrm{cenh})}{\sqrt{f_0^2-r_1^2}}\end{array}\right.$

其中，width是所述摄像装置拍摄的整个图像水平方向上的宽度， $\mathrm{cenw}=\frac{\mathrm{width}}{2}.$

请一并参阅图5和图6，图5是利用本发明摄像式触摸检测定位方法对具有鱼眼镜头的摄像装置进行图象畸变校正的原理示意图；图6是本发明摄像式触摸检测定位方法中所述具有鱼眼镜头的摄像装置拍摄到的有效触摸检测区域的图像的示意图。

将上述推导结果应用于本发明摄像式触摸检测定位方法中，则所述图象畸变校正参数为鱼眼镜头的成像半径为r₀。

所述第一相对距离r₁可根据所述摄像装置拍摄的所述特定触摸物的图像获取，校正后的距离为r₁′，则根据径向放大率β_r的定义，有：

${r_1}^{\′}=\frac{r_0{r}_1}{\sqrt{f_0^2-r_1^2}}$

视角范围内的最大成像半径校正后为：

${r_0}^{\′}=\frac{r_0^2}{\sqrt{f_0^2-r_0^2}}$

对于视角为180度的鱼眼镜头来说，光轴将视角范围平分为

所述光轴两侧图像中最大视角范围内最大半径r₀′对应的视角范围为

按比例可计算得r₁对应的角度γ，则有：

$\mathrm{\γ}=\frac{\mathrm{\π}}{2}\frac{r^{\′}}{{r_0}^{\′}}=\frac{\mathrm{\π}}{2}\frac{r_0{r}_1}{\sqrt{f_0^2-r_1^2}}\frac{\sqrt{f_0^2-r_0^2}}{r_0^2}=\frac{\mathrm{\π}}{2}\frac{r_1}{r_0}\sqrt{\frac{f_0^2-r_0^2}{f_0^2-r_1^2}}$

假如所述预定坐标与所述鱼眼镜头的连线与所述鱼眼镜头光轴的夹角均为45度，焦距f₀可通过镜头说明手册查询。根据已知条件，有：

$\mathrm{\γ}=\frac{\mathrm{\π}}{2}\frac{r_1}{r_0}\sqrt{\frac{f_0^2-r_0^2}{f_0^2-r_1^2}}=\frac{\mathrm{\π}}{4}$

即， $r_0=\frac{2f_0{r}_1}{\sqrt{f_0^2+{3r}_1^2}}$

所述成像半径r₀即为所述具有鱼眼镜头的摄像装置的图像畸变校正参数。

在步骤S106中，通过所述多个摄像装置分别对屏幕上的待定位的触摸物进行拍摄。

计算获取所述图像畸变校正参数后，通过所述多个摄像装置分别对屏幕上的待定位的触摸物进行拍摄。所述待定位的触摸物就是相对于所述屏幕的坐标未知的触摸物。

在步骤S108中，获得所述摄像装置拍摄的所述待定位的触摸物的图像中心到所述整个图像中心的第二相对距离，根据所述图像畸变校正参数，利用光学镜头的成像畸变校正方法获得所述第二相对距离的校正值。

所述第二相对距离即为所述摄像装置拍摄的所述待定位的触摸物的图像中心到所述整个图像中心的距离，所述第二相对距离用于计算每一所述触摸物坐标和所述摄像装置的连线到所述屏幕边缘的夹角，即所述坐标角度信息。

对于具有广角镜头的摄像装置，在获得所述畸变校正参数，即形状参数θ_max之后，根据1)式和2)式，可计算畸变率D，获得所述畸变率D后，根据公式(3)可以对所述第二相对距离进行校正。

由于触摸物只有接近所述屏幕时才会被判断为有效的触摸动作，所以所述摄像装置拍摄的图像中，在Y方向上只有很小的范围是有效的触摸检测区域，而对于公式(3)和公式(12)，当Y很小时，可忽略Y的影响，直接计算所述第二相对距离在水平方向上的投影距离的校正值X。

$X=\frac{x}{1+D}$

根据所述第二相对距离在水平方向上的投影距离的校正值X可计算所述触摸物的坐标与所述摄像装置的连线与所述屏幕边缘的夹角(即所述坐标角度信息)，从而计算得到所述触摸物的坐标。

对于具有鱼眼镜头的摄像装置获得所述鱼眼镜头的成像半径r₀之后，根据式(11)可以求得所述径向放大率β_r。

然后再根据公式(12)：

$X=\frac{\mathrm{width}}{2}+\frac{r_0\·(x-\mathrm{cenw})}{\sqrt{f_0^2-r_1^2}}$

可计算所述第二相对距离在水平方向上的投影距离的校正值X。

如在步骤S104中计算了所述图像畸变校正参数的平均值，则在本步骤中将根据所述图像畸变校正参数的平均值计算所述第二相对距离的校正值。

在本步骤中，可以进一步包括一个根据在步骤S104中计算获得的所述图像畸变校正参数，利用光学镜头的成像畸变校正方法计算所述摄像装置拍摄的所述整个图像中的各个点到所述整个图像中心的相对距离的校正值，根据各个所述相对距离和对应所述相对距离的校正值，建立一个参数查找表的步骤。根据所述第二相对距离查找所述参数查找表，即可获得对应所述第二相对距离的校正值。

对具有广角镜头的摄像装置，储存所述图像畸变校正参数，即所述形状参数θ_max，对于一个所述摄像装置拍摄的所述整个图像中的各个点，分别记录其到所述摄像装置拍摄的整个图像中心的相对距离，再根据多个所述相对距离和所述所述形状参数θ_max，分别计算所述整个图像中的各个点到所述整个图像中心的相对距离的校正值。然后根据所述相对距离和所述相对距离的校正值建立所述参数查找表。

建立所述参数查找表之后，根据所述摄像装置拍摄的每一所述待定位的触摸物的图像的中心到所述整个图像的中心的第二相对距离，查找所述参数查找表，即可获得所述第二相对距离的校正值。

对于所述鱼眼镜头，利用同样的方法同样可以建立所述参数查找表。

通过建立所述参数查找表，则可以直接、快速地查找对应的所述第二相对距离的校正值，加快图像校正速度和所述摄像式触摸检测定位方法的整体定位速度。

在步骤S110中，根据所述第二相对距离的校正值计算所述待定位的触摸物的实际坐标。

在计算所述触摸物的实际坐标时，根据所述第二相对距离的校正值，可以计算获得每一所述触摸物坐标和所述摄像装置的连线到所述屏幕边缘的夹角，即所述坐标角度信息。然后，将多个摄像装置中分别提取的所述坐标角度信息组合，利用三角函数与屏幕尺寸计算触摸点的坐标位置。

所述摄像式触摸检测定位方法结束于步骤S112。

与现有技术相比较，本发明的摄像式触摸检测定位方法在对触摸物进行定位之前，先根据所述特定触摸物的图像以及所述预定坐标计算获得每一所述第一相对距离对应的图像畸变校正参数。然后，在对所述待定位的触摸物进行检测定位时，根据所述图像畸变校正参数对对应的所述摄像装置拍摄的待定位的触摸物的图像中心到所述整个图像中心的第二相对距离进行校正，并根据所述第二相对距离的校正值计算所述待定位的触摸物的实际坐标。从而减少了由于摄像装置的光学镜头成像畸变带来的误差，对触摸物的实际坐标的计算更加准确。

请参阅图7，图7是本发明摄像式触摸检测定位系统第一实施方式的结构示意图。

所述摄像式触摸检测定位系统10包括图像采集模块11、图像校正模块12和定位模块13。

所述图像采集模块11，用于用于通过多个摄像装置分别对屏幕预定坐标上的特定触摸物进行拍摄，以及对屏幕上的待定位的触摸物进行拍摄。

所述图像采集模块11连接多个摄像装置，所述至少多个摄像装置设置在所述屏幕的显示区域之外，其相对于所述屏幕的坐标已知。本实施方式中，设置三个摄像装置在所述屏幕的顶边上，其中，第一个摄像装置的坐标和第二个摄像装置的坐标分别设置在所述屏幕的顶边与另外两个边的交点处，其具有拍摄视角为90度的广角镜头，所述广角镜头的光轴与所述屏幕的顶边的夹角为45度；第三个摄像装置的坐标设置在所述顶边的中点处，其具有拍摄视角为180度的鱼眼镜头，所述鱼眼镜头的光轴垂直于所述屏幕的顶边。所述第三个摄像装置也可以用两个具有拍摄视角为90度的广角镜头的摄像装置代替。所述三个摄像装置的拍摄视角的范围都包括整个所述屏幕，在本实施方式中，所述三个摄像装置的镜头光轴与所述屏幕所在的平面平行或者成一个较小的角度。

所述预定坐标相对于所述屏幕的坐标已知，其与所述摄像装置的连线与所述摄像装置的光轴的夹角可以根据所述预定坐标、所述摄像装置的坐标以及所述摄像装置的光轴与屏幕边缘的夹角计算获得。所述特定触摸物的只在所述预定坐标上进行触摸动作，即所述特定触摸物相对于所述屏幕的坐标为所述预定坐标。

所述图像校正模块12用于获取所述特定触摸物的图像中心到对应的所述摄像装置拍摄的整个图像中心的第一相对距离，根据所述第一相对距离和所述预定坐标，利用光学镜头的成像畸变计算方法计算图像畸变校正参数，然后获取所述摄像装置拍摄的所述待定位的触摸物的图像中心到所述整个图像中心的第二相对距离，根据所述图像畸变校正参数，利用光学镜头的成像畸变校正方法获得所述第二相对距离的校正值。

所述图像校正模块12根据每个所述摄像装置拍摄的所述特定触摸物的图像获取所述特定触摸物的图像中心到对应的所述摄像装置拍摄的整个图像中心的第一相对距离。根据所述预定坐标获取所述预定坐标与所述摄像装置的连线到所述摄像装置的光轴的夹角。然后结合每个所述预定坐标，利用光学镜头的成像畸变计算方法计算每一所述摄像装置的图像畸变校正参数。其中，所述摄像装置拍摄的整个图像的中心即为所述摄像装置的镜头光轴在所述整个图像中对应的点。

为了提高所述图像畸变校正参数的准确性，作为一种优选实施方式，所述屏幕包括至少两个预定坐标，所述图像校正模块12分别根据每一所述摄像装置拍摄的所述至少两个预定坐标上的特定触摸物的图像，获得至少两个所述第一相对距离。

所述图像校正模块12分别根据所述至少两个预定坐标以及对应所述第一相对距离，利用光学镜头的成像畸变计算方法计算对应的至少两个图像畸变校正参数，并对所述至少两个图像畸变校正参数取平均值，以所述平均值作为所述图像畸变校正参数的最终取值。

所述图像校正模块12对应所述屏幕上的多个预设坐标求取分别计算所述图像畸变校正参数，然后取平均值，可减少误差，增加所述图像畸变校正参数的准确性。

所述图像校正模块12包括一个广角镜头校正参数产生模块121和一个广角镜头图像校正模块125。

根据论文《基于畸变率的图像几何校正》(《应用光学》2006年03期)，广角镜头图像畸变校正算法的应用公式和计算过程如下：

畸变率定义为：

$D=\frac{\mathrm{\η}-H}{H}\×100\%$

式中，η为实际成像高度；H为理想成像高度；D为畸变率。可推出理想成像高度H：

$H=\frac{\mathrm{\η}}{1+D}$

式中，D＝(θ-tanθ)/tanθ；

引入中间变量h＝r_max/tanθ_max；

式中，r是所述预定坐标上的触摸物的图像的中心到所述整个图像的中心的距离，r_max为r的最大值；θ_max为形状参数，其取值视校正效果而定。各点的θ值由下式计算：

r/h＝tanθ，θ＝arctan(r/h)

假设原始畸变图像坐标为(x，y)，校正后的坐标为(X，Y)，则，根据下面的公式对所述原始畸变图像坐标进行校正：

4) $\mathrm{\θ}=\arctan \left(\frac{r}{h}\right)=\arctan \left(\frac{r\·{\tan \mathrm{\θ}}_{\max }}{r_{\max }}\right)$

5) $D=\frac{(\mathrm{\θ}-\tan \mathrm{\θ})}{\tan \mathrm{\θ}}$

6) $\left\{\begin{array}{c}X=\frac{x}{1+D}\\ Y=\frac{y}{1+D}\end{array}\right.$

将上述基于畸变率的图像校正方法应用于所述广角镜头校正参数产生模块121中，则所述图像畸变校正参数为形状参数θ_max。

所述第一距离的理想值为：

$R=\frac{r}{1+D}=\frac{r\·\tan \mathrm{\θ}}{\mathrm{\θ}}=\frac{\frac{r^2\·{\tan \mathrm{\θ}}_{\max }}{r_{\max }}}{\arctan \left(\frac{r\·{\tan \mathrm{\θ}}_{\max }}{r_{\max }}\right)}=\frac{r^2\·{\tan \mathrm{\θ}}_{\max }}{r_{\max }\·\arctan \left(\frac{r\·{\tan \mathrm{\θ}}_{\max }}{r_{\max }}\right)}$

式中，r_max为r的最大值，即所述整个图像的边缘到所述整个图像的中心的距离，可根据每一所述摄像装置拍摄的所述整个图像获得。

设α为所述预定坐标与所述摄像装置的连线到所述摄像装置的光轴的夹角，θ为所述摄像装置拍摄所述预定坐标对应的视角。有以下公式：

$\mathrm{\α}\≈\frac{\mathrm{\θ}}{2}=\frac{{\mathrm{\θ}}_{\max }}{2}\·\frac{R}{R_{\max }}$

其中，θ_max为形状参数，R_max为R的最大值， $R_{\max }=\frac{r_{\max }}{1+D}=\frac{r_{\max }\·{\tan \mathrm{\θ}}_{\max }}{{\mathrm{\θ}}_{\max }}.$

根据等式4)可得：

5) $\mathrm{\α}=\frac{r^2{\mathrm{\θ}}_{\max }^2}{2r_{\max }^2\·\arctan \left(\frac{r\·{\tan \mathrm{\θ}}_{\max }}{r_{\max }}\right)}$

所述广角镜头校正参数产生模块121用于根据对具有广角镜头的摄像装置拍摄的所述特定触摸物的图像获取所述第一相对距离，根据所述预定坐标获取所述预定坐标与所述摄像装置的连线到所述具有广角镜头的摄像装置的光轴的夹角，以及所述整个图像的边缘到所述整个图像的中心的距离，根据公式(5)计算形状参数θ_max：

假如设置预设坐标与摄像装置连线和所述摄像装置的镜头的光轴所形成的夹角α均为30度，则有：

$\mathrm{\α}=\frac{r^2{\mathrm{\θ}}_{\max }^2}{{2r}_{\max }^2\arctan \left(\frac{{r\tan \mathrm{\θ}}_{\max }}{r_{\max }}\right)}=\frac{\mathrm{\π}}{6}$

解方程，求形状参数θ_max，有：

$\tan \left(\frac{{3r}^2}{{\mathrm{\πr}}_{\max }^2}{\mathrm{\θ}}_{\max }^2\right)=\frac{r}{r_{\max }}{\tan \mathrm{\θ}}_{\max };$

设函数 $f\left({\mathrm{\θ}}_{\max }\right)=\tan \left(\frac{{3r}^2}{{\mathrm{\πr}}_{\max }^2}{\mathrm{\θ}}_{\max }^2\right)-\frac{r}{r_{\max }}{\tan \mathrm{\θ}}_{\max };$

对于式中唯一的变量θ_max的取值范围取

即(1.0472，1.5708)，以相差0.008725(0.5度角)，另外，为了计算更加精确，也可以取更小的步长值，以达到计算结果更加精确的目的。在θ_max值的整个取值范围

内计算所述函数f(θ_max)的值，使f(θ_max)最靠近0的θ_max，即为所求得的形状参数θ_max。所述形状参数θ_max即为具有广角镜头的摄像装置的图象畸变校正参数。

所述广角镜头校正参数产生模块121完成计算获取所述图像畸变校正参数后，所述图像采集模块11通过所述多个摄像装置分别对屏幕上的待定位的触摸物进行拍摄。所述待定位的触摸物就是相对于所述屏幕的坐标未知的触摸物。

所述广角镜头图像校正模块125用于根据1)式和2)式，可计算畸变率D，再根据公式(3)计算所述第二相对距离的校正值。

由于触摸物只有接近所述屏幕时才会被判断为有效的触摸动作，所以所述摄像装置拍摄的图像中，在Y方向上只有很小的范围是有效的触摸检测区域，而对于公式(3)和公式(12)，当Y很小时，可忽略Y的影响，直接计算所述第二相对距离在水平方向上的投影距离的校正值X。

$X=\frac{x}{1+D}$

其中，x为所述第二相对距离在水平方向上的投影距离，X为所述第二相对距离在水平方向上的投影距离的校正值。

所述广角镜头图像校正模块125根据所述第二相对距离在水平方向上的投影距离的校正值X可计算所述触摸物的坐标与所述摄像装置的连线与所述屏幕边缘的夹角(即所述坐标角度信息)，从而计算得到所述触摸物的坐标。

所述图像校正模块12进一步包括一个鱼眼镜头校正参数产生模块122和一个鱼眼镜头图像校正模块126。

根据《鱼眼镜头光学》(王永仲，科学出版社)，鱼眼眼镜头图像畸变校正算法如下：

已知鱼眼镜头焦距为f₀，设鱼眼镜头成像半径为r₀，所述预定坐标上的触摸物的图像的中心到所述整个图像的中心的第一相对距离为r₁。如果r₁≤r₀&r₁＜f₀，利用正交校正模型r＝fsinω先求出当前像素点的畸变视角ω，得：

$\mathrm{\ω}=\arcsin \left(\frac{r_1}{f_0}\right)$

在正交模型下，径向放大率为：

${\mathrm{\β}}_r=\frac{f\cos \mathrm{\ω}}{r}$

其中， $\cos \mathrm{\ω}=\sqrt{1-{\sin }^2\mathrm{\ω}}=\sqrt{1-{\left(\frac{r_1}{f_0}\right)}^2}=\frac{\sqrt{f_0^2-r_1^2}}{f_0}$

由此可得，(11) ${\mathrm{\β}}_r=\frac{f_0}{r_0}\cos \mathrm{\ω}=\frac{\sqrt{f_0^2-r_1^2}}{r_0}$

假设当前像素坐标为(x，y)，镜头拍摄的整个图像的大小为height×width，则畸变校正结果为(X，Y)，

(12) $\left\{\begin{array}{c}X=\frac{\mathrm{width}}{2}+\frac{x-\mathrm{cenw}}{{\mathrm{\β}}_r}=\frac{\mathrm{width}}{2}+\frac{r_0\·(x-\mathrm{cenw})}{\sqrt{f_0^2-r_1^2}}\\ Y=\frac{\mathrm{height}}{2}+\frac{(y-\mathrm{cenh})}{{\mathrm{\β}}_r}=\frac{\mathrm{height}}{2}+\frac{r_0\·(y-\mathrm{cenh})}{\sqrt{f_0^2-r_1^2}}\end{array}\right.$

其中，width是所述摄像装置拍摄的整个图像水平方向上的宽度， $\mathrm{cenw}=\frac{\mathrm{width}}{2}.$

将上述推导结果应用于本发明摄像式触摸检测定位系统中，则所述图象畸变校正参数为鱼眼镜头的成像半径为r₀。

所述第一相对距离r₁可根据所述摄像装置拍摄的所述特定触摸物的图像获取，校正后的距离为r₁′，则根据径向放大率β_r的定义，有：

${r_1}^{\′}=\frac{r_0{r}_1}{\sqrt{f_0^2-r_1^2}}$

视角范围内的最大成像半径校正后为：

${r_0}^{\′}=\frac{r_0^2}{\sqrt{f_0^2-r_0^2}}$

对于视角为180度的鱼眼镜头来说，光轴将视角范围平分为

所述光轴两侧图像中最大视角范围内最大半径r₀′对应的视角范围为

按比例可计算得r₁对应的角度γ，则有：

$\mathrm{\γ}=\frac{\mathrm{\π}}{2}\frac{r^{\′}}{{r_0}^{\′}}=\frac{\mathrm{\π}}{2}\frac{r_0{r}_1}{\sqrt{f_0^2-r_1^2}}\frac{\sqrt{f_0^2-r_0^2}}{r_0^2}=\frac{\mathrm{\π}}{2}\frac{r_1}{r_0}\sqrt{\frac{f_0^2-r_0^2}{f_0^2-r_1^2}}$

所述鱼眼镜头校正参数产生模块122用于获取所述预定坐标与所述摄像装置的连线到所述摄像装置的光轴的夹角，根据所述第一相对距离、所述夹角以及所述鱼眼镜头的焦距，根据以下公式计算成像半径r₀作为所述图像畸变校正参数： $\mathrm{\γ}=\frac{\mathrm{\π}}{2}\frac{r_1}{r_0}\sqrt{\frac{f_0^2-r_0^2}{f_0^2-r_1^2}}$

其中r₁是所述第一相对距离，γ是所述预定坐标获取所述预定坐标与所述摄像装置的连线到所述摄像装置的光轴的夹角，f₀是所述鱼眼镜头的焦距。

假如所述预定坐标与所述鱼眼镜头的连线与所述鱼眼镜头光轴的夹角均为45度，焦距f₀可通过镜头说明手册查询。根据已知条件，有：

$\mathrm{\γ}=\frac{\mathrm{\π}}{2}\frac{r_1}{r_0}\sqrt{\frac{f_0^2-r_0^2}{f_0^2-r_1^2}}=\frac{\mathrm{\π}}{4}$

即， $r_0=\frac{2f_0{r}_1}{\sqrt{f_0^2+{3r}_1^2}}.$

所述成像半径r₀即为所述具有鱼眼镜头的摄像装置的图像畸变校正参数。

所述鱼眼镜头校正参数产生模块122计算获得所述鱼眼镜头的成像半径r₀和所述径向放大率β_r之后，所述图像采集模块11通过所述多个摄像装置分别对屏幕上的待定位的触摸物进行拍摄。所述待定位的触摸物就是相对于所述屏幕的坐标未知的触摸物。

所述鱼眼镜头图像校正模块126用于根据以下公式计算径向放大率β_r：

${\mathrm{\β}}_r=\frac{\sqrt{f_0^2-r_2^2}}{r_0}$

其中，r₂为所述第二相对距离，β_r为所述径向放大率。

然后再根据公式(12)：

$X=\frac{\mathrm{width}}{2}+\frac{r_0\·(x-\mathrm{cenw})}{\sqrt{f_0^2-r_1^2}}$

可计算所述第二相对距离在水平方向上的投影距离的校正值X。

其中，x为所述第二相对距离在水平方向上的投影距离，X为所述第二相对距离在水平方向上的投影距离的校正值。

所述定位模块13用于根据所述第二相对距离的校正值计算所述待定位的触摸物的实际坐标。

在计算所述触摸物的实际坐标时，根据所述第二相对距离的校正值，可以计算获得每一所述触摸物坐标和所述摄像装置的连线到所述屏幕边缘的夹角，即所述坐标角度信息。然后，将多个摄像装置中分别提取的所述坐标角度信息组合，利用三角函数与屏幕尺寸计算触摸点的坐标位置。

与现有技术相比较，本发明的摄像式触摸检测定位系统具有所述畸变校正模块，在对触摸物进行定位之前，先根据所述特定触摸物的图像以及所述预定坐标计算获得每一所述第一相对距离，计算图像畸变校正参数。然后，在对所述待定位的触摸物进行检测定位时，根据所述图像畸变校正参数对对应的所述摄像装置拍摄的待定位的触摸物的图像中心到所述整个图像中心的第二相对距离进行校正。再由所述定位模块根据所述第二相对距离的校正值计算所述待定位的触摸物的实际坐标。从而减少了由于摄像装置的光学镜头成像畸变带来的误差，对所述触摸物的实际坐标的计算更加准确。

请参阅图8，图8为本发明摄像式触摸检测系统的一种优选实施方式的结构示意图。

作为一种优选实施方式，所述摄像式触摸检测系统20中，所述图像校正模块22进一步包括一个参数查找表模块223，所述参数查找表模块223用于接收所述广角镜头校正参数产生模块221和所述鱼眼镜头校正参数产生模块222产生的图象畸变校正参数，利用光学镜头的成像畸变校正方法计算所述摄像装置拍摄的所述整个图像中的各个点到所述整个图像中心的相对距离的校正值，根据各个所述相对距离和对应所述相对距离的校正值，建立一个参数查找表。所述广角镜头图像校正模块225和所述广角镜头图像校正模块226分别根据所述第二相对距离查找对应所述摄像装置的所述参数查找表，即可获得对应所述第二相对距离的校正值。

对具有广角镜头的摄像装置，所述参数查找表模块223接收所述广角镜头校正参数产生模块221产生的所述图像畸变校正参数，即所述形状参数θ_max，对于一个所述摄像装置拍摄的所述整个图像中的各个点，分别记录其到所述摄像装置拍摄的整个图像中心的相对距离，再根据多个所述相对距离和所述所述形状参数θ_max，分别计算所述整个图像中的各个点到所述整个图像中心的相对距离的校正值。然后根据所述相对距离和所述相对距离的校正值建立所述参数查找表。

所述广角镜头图像校正模块225根据所述摄像装置拍摄的每一所述待定位的触摸物的图像的中心到所述整个图像的中心的第二相对距离，查找所述参数查找表，即可获得所述第二相对距离的校正值。

对于所述具有鱼眼镜头的摄像装置，所述参数查找表模块223接收所述鱼眼镜头校正参数产生模块222产生的成像半径r₀，利用同样的方法建立所述参数查找表。

所述鱼眼镜头图像校正模块226根据所述摄像装置拍摄的每一所述待定位的触摸物的图像的中心到所述整个图像的中心的第二相对距离，查找所述参数查找表，即可获得所述第二相对距离的校正值。

通过所述参数查找表模块223建立所述参数查找表，则可以直接、快速地查找对应的所述第二相对距离的校正值，加快图像校正速度和所述摄像式触摸检测定位方法的整体定位速度。

以上所述的本发明实施方式，并不构成对本发明保护范围的限定。任何在本发明的精神和原则之内所作的修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的权利要求保护范围之内。

Claims (10)

1.一种摄像式触摸检测方法，其特征在于包括以下步骤：

通过多个摄像装置分别对屏幕的预定坐标上的特定触摸物进行拍摄；

获取所述特定触摸物的图像中心到对应的所述摄像装置拍摄的整个图像中心的第一相对距离，根据所述第一相对距离和所述预定坐标，利用光学镜头的成像畸变计算方法计算图像畸变校正参数；

通过所述多个摄像装置分别对屏幕上的待定位的触摸物进行拍摄；

获取所述摄像装置拍摄的所述待定位的触摸物的图像中心到所述整个图像中心的第二相对距离，根据所述图像畸变校正参数，利用光学镜头的成像畸变校正方法获得所述第二相对距离的校正值；

根据所述第二相对距离的校正值计算所述待定位的触摸物的实际坐标。

2.如权利要求1所述的摄像式触摸检测方法，其特征在于根据所述图像畸变校正参数，利用光学镜头的成像畸变校正方法获得所述第二相对距离的校正值的步骤包括：

根据所述图像畸变校正参数，利用光学镜头的成像畸变校正方法计算所述摄像装置拍摄的所述整个图像中的各个点到所述整个图像中心的相对距离的校正值，根据各个所述相对距离和对应所述相对距离的校正值，建立一个参数查找表；

根据所述第二相对距离查找所述参数查找表，获得对应所述第二相对距离的校正值。

3.如权利要求1或2所述的摄像式触摸检测方法，其特征在于当所述摄像装置的镜头为广角镜头时，所述根据所述第一相对距离和所述预定坐标，利用光学镜头的成像畸变计算方法计算图像畸变校正参数的步骤包括：

获取所述预定坐标与所述摄像装置的连线到所述摄像装置的光轴的夹角，根据所述第一相对距离、所述夹角以及所述整个图像的边缘到所述整个图像的中心的距离，根据以下公式计算形状参数θ_max作为所述畸变校正参数：

$\mathrm{\α}=\frac{r_1^2{\mathrm{\θ}}_{\max }^2}{{2r}_{\max }^2\·\arctan \left(\frac{r_1\·\tan {\mathrm{\θ}}_{\max }}{r_{\max }}\right)}$

其中，r₁是所述第一相对距离，r_max为所述整个图像的边缘到所述整个图像的中心的最大距离，α为所述预定坐标与所述摄像装置的连线到所述摄像装置的光轴的夹角；

所述根据所述图像畸变校正参数，利用光学镜头的成像畸变校正方法获得所述第二相对距离的校正值的步骤包括：

根据以下公式计算畸变率D：

$\mathrm{\θ}=\arctan \left(\frac{r_2\·\tan {\mathrm{\θ}}_{\max }}{r_{\max }}\right)$

$D=\frac{(\mathrm{\θ}-\tan \mathrm{\θ})}{\tan \mathrm{\θ}}$

其中，公式中的r₂表示所述第二相对距离，θ_max为所述图像畸变校正参数；

再根据以下公式计算所述第二相对距离在水平方向上的投影距离的校正值：

$X=\frac{x}{1+D}$

其中，x为所述第二相对距离在水平方向上的投影距离，X为所述第二相对距离在水平方向上的投影距离的校正值。

4.如权利要求3所述的摄像式触摸检测方法，其特征在于当所述摄像装置的镜头为鱼眼镜头时，所述根据所述第一相对距离和所述预定坐标，利用光学镜头的成像畸变计算方法计算图像畸变校正参数的步骤包括：

获取所述预定坐标与所述摄像装置的连线到所述摄像装置的光轴的夹角，根据所述第一相对距离、所述夹角以及所述鱼眼镜头的焦距，根据以下公式计算成像半径r₀作为所述图像畸变校正参数：

$\mathrm{\γ}=\frac{\mathrm{\π}}{2}\frac{r_1}{r_0}\sqrt{\frac{f_0^2-r_0^2}{f_0^2-r_1^2}}$

其中r₁是所述第一相对距离，γ是所述预定坐标获取所述预定坐标与所述摄像装置的连线到所述摄像装置的光轴的夹角，f₀是所述鱼眼镜头的焦距；

所述根据所述图像畸变校正参数，利用光学镜头的成像畸变校正方法获得所述第二相对距离的校正值的步骤包括：

根据以下公式计算径向放大率β_r：

${\mathrm{\β}}_r=\frac{\sqrt{{f_0}^2-{r_2}^2}}{r_0}$

其中，r₂为所述第二相对距离，β_r为所述径向放大率；

然后根据以下公式计算所述第二相对距离在水平方向上的投影距离的校正值：

$X=\frac{\mathrm{width}}{2}+\frac{r_0\·(x-\mathrm{cenw})}{\sqrt{f_0^2-r_2^2}}$

其中，width是所述整个图像在水平方向上的宽度，

x为所述第二相对距离在水平方向上的投影距离，X为所述第二相对距离在水平方向上的投影距离的校正值。

5.如权利要求1所述的摄像式触摸检测方法，其特征在于所述通过多个摄像装置分别对屏幕的预定坐标上的特定触摸物进行拍摄的步骤中，所述预定坐标为至少两个；

所述获取所述特定触摸物的图像中心到对应的所述摄像装置拍摄的整个图像中心的第一相对距离，根据所述第一相对距离和所述预定坐标，利用光学镜头的成像畸变计算方法计算图像畸变校正参数的步骤包括：

分别获取所述至少两个预定坐标上的特定触摸物的图像中心到所述摄像装置拍摄的整个图像中心的至少两个第一相对距离；

分别根据至少两个所述第一相对距离和对应的所述至少两个预定坐标，利用光学镜头的成像畸变计算方法计算至少两个图像畸变校正参数，将所述至少两个图像畸变校正参数的平均值作为所述图像畸变校正参数的最终取值。

6.一种摄像式触摸检测定位系统，其特征在于包括：

一个图像采集模块，用于通过多个摄像装置分别对屏幕预定坐标上的特定触摸物进行拍摄，以及对屏幕上的待定位的触摸物进行拍摄；

一个图像校正模块，用于获取所述特定触摸物的图像中心到对应的所述摄像装置拍摄的整个图像中心的第一相对距离，根据所述第一相对距离和所述预定坐标，利用光学镜头的成像畸变计算方法计算图像畸变校正参数，然后获取所述摄像装置拍摄的所述待定位的触摸物的图像中心到所述整个图像中心的第二相对距离，根据所述图像畸变校正参数，利用光学镜头的成像畸变校正方法获得所述第二相对距离的校正值；

一个定位模块，用于根据所述第二相对距离的校正值计算所述待定位的触摸物的实际坐标。

7.如权利要求6所述的摄像式触摸检测系统，其特征在于所述图像校正模块包括一个参数查找表模块，所述参数查找表模块用于根据所述图像畸变校正参数，利用光学镜头的成像畸变校正方法计算所述摄像装置拍摄的所述整个图像中的各个点到所述整个图像中心的相对距离的校正值，并根据各个所述相对距离和对应所述相对距离的校正值，建立一个参数查找表；

所述图像校正模块获得所述第二相对距离后，根据所述第二相对距离查找所述参数查找表，获得对应所述第二相对距离的校正值。

8.如权利要求6或7所述的摄像式触摸检测系统，其特征在于所述图像校正模块包括一个广角镜头校正参数产生模块和一个广角镜头图像校正模块；

所述广角镜头校正参数产生模块用于获取所述预定坐标与所述摄像装置的连线到所述摄像装置的光轴的夹角，根据所述第一相对距离、所述夹角以及所述整个图像的边缘到所述整个图像的中心的距离，根据以下公式计算形状参数θ_max作为所述畸变校正参数：

$\mathrm{\α}=\frac{r_1^2{\mathrm{\θ}}_{\max }^2}{{2r}_{\max }^2\·\arctan \left(\frac{r_1\·\tan {\mathrm{\θ}}_{\max }}{r_{\max }}\right)}$

其中，r₁是所述第一相对距离，r_max为所述整个图像的边缘到所述整个图像的中心的最大距离，α为所述预定坐标与所述摄像装置的连线到所述摄像装置的光轴的夹角；

所述广角镜头图像校正模块用于根据以下公式计算畸变率D：

$\mathrm{\θ}=\arctan \left(\frac{r_2\·\tan {\mathrm{\θ}}_{\max }}{r_{\max }}\right)$

$D=\frac{(\mathrm{\θ}-\tan \mathrm{\θ})}{\tan \mathrm{\θ}}$

其中，公式中的r₂表示所述第二相对距离，θ_max为所述图像畸变校正参数；

再根据以下公式计算所述第二相对距离在水平方向上的投影距离的校正值：

$X=\frac{x}{1+D}$

其中，x为所述第二相对距离在水平方向上的投影距离，X为所述第二相对距离在水平方向上的投影距离的校正值。

9.如权利要求8所述的摄像式触摸检测系统，其特征在于所述图像校正模块还包括一个鱼眼镜头校正参数产生模块和一个鱼眼镜头图像校正模块；

所述鱼眼镜头校正参数产生模块用于获取所述预定坐标与所述摄像装置的连线到所述摄像装置的光轴的夹角，根据所述第一相对距离、所述夹角以及所述鱼眼镜头的焦距，根据以下公式计算成像半径r₀作为所述图像畸变校正参数：

$\mathrm{\γ}=\frac{\mathrm{\π}}{2}\frac{r_1}{r_0}\sqrt{\frac{f_0^2-r_0^2}{f_0^2-r_1^2}}$

其中r₁是所述第一相对距离，γ是所述预定坐标获取所述预定坐标与所述摄像装置的连线到所述摄像装置的光轴的夹角，f₀是所述鱼眼镜头的焦距；

所述鱼眼镜头图像校正模块用于根据以下公式计算径向放大率β_r：

${\mathrm{\β}}_r=\frac{\sqrt{{f_0}^2-{r_2}^2}}{r_0}$

其中，r₂为所述第二相对距离，β_r为所述径向放大率；

然后根据以下公式计算所述第二相对距离在水平方向上的投影距离的校正值：

$X=\frac{\mathrm{width}}{2}+\frac{r_0\·(x-\mathrm{cenw})}{\sqrt{f_0^2-r_2^2}}$

其中，width是所述整个图像在水平方向上的宽度，x为所述第二相对距离在水平方向上的投影距离，X为所述第二相对距离在水平方向上的投影距离的校正值。

10.如权利要求6所述的摄像式触摸检测系统，其特征在于所述预定坐标为至少两个；所述图像校正模块分别获取所述至少两个预定坐标上的特定触摸物的图像中心到所述摄像装置拍摄的整个图像中心的至少两个第一相对距离，并分别根据至少两个所述第一相对距离和对应的所述至少两个预定坐标，利用光学镜头的成像畸变计算方法计算至少两个图像畸变校正参数，将所述至少两个图像畸变校正参数的平均值作为所述图像畸变校正参数的最终取值。

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