球面触控交互系统设计和实现

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1、分类号学号M200972480学校代码10487密级硕士学位论文球面触控交互系统设计与实现学位申请人：肖蒴学科专业：计算机应用技术指导教师：刘宏副教授答辩日期：2012年1月13日AThesisSubmittedinPartialFulfillmentoftheRequirementsfortheDegreeoftheMasterofScienceDesignandImplementationofSphericalTouchSystemCandidate:XiaoShuoMajor:ComputerApplicationTechnologySupervisor

2、:Assoc.Prof.LiuHongHuazhongUniversityofScience&TechnologyWuhan430074,P.R.ChinaJanuary,2012独创性声明本人声明所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除文中已经标明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的研究成果。对本文的研究做出贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到，本声明的法律结果由本人承担。学位论文作者签名：日期：年月日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文

3、的规定，即：学校有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权华中科技大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。保密□，在_____年解密后适用本授权书。本论文属于不保密□。（请在以上方框内打“√”）学位论文作者签名：指导教师签名：日期：年月日日期：年月日华中科技大学硕士学位论文摘要以用户手指触摸交互屏实现人机互动的触控交互模式，因其更自然、直接的操作体验，成为近年来人机交互领域研究的热点。目前常用的触摸屏主要依赖于电阻、电容、电磁感应和其它内嵌物

4、理元件，由于制造和工艺上的局限性，只适用于平面和小尺寸应用。基于计算机视觉的触控人机交互可突破现有物理触摸屏的局限性。通过图像采集设备采集触摸控制动作的实时视频图像，分析和解析用户在视频图像中的触摸动作，并判断用户操作意图，球面触控人机交互系统可实现用户在球形表面上以触摸方式进行的人机交互。通过具体分析和研究球面触控交互系统的特点，给出了球面触控系统的硬件架构及环境配置方案。根据球面触控系统的功能和性能需求，设计并开发触控交互引擎软件。针对球面触控交互系统中对视频图像帧的处理和触摸动作的识别等关键技术问题，研究并设计了图像采集空间和球面显示空间之间的坐标校正算

5、法、单帧图像的触摸区检测算法和连续帧图像的动作解析算法等核心算法，开发并实现了一套高性能的基于红外图像处理的球面触控系统。经系统测试及实验验证表明，球面触控交互系统借助于高效准确的计算机视觉方法，实现了预期的触摸控制功能和系统性能，突破了现有触控交互在交互面的尺寸和形状方面的局限性。该系统能实时准确地捕捉、定义和解析用户的触摸动作及运动趋势；具有较强鲁棒性；对物理装置和使用环境要求没有特殊要求；具有很好的推广应用价值。关键词：人机交互，交互引擎，机器视觉，图像处理，球面触控，鱼眼标定I华中科技大学硕士学位论文AbstractTouchInteractiveca

6、nenableusertocompletethereal-timeinteractionwiththemachinebytouchingtheinteractivescreen.Thisinteractionmodehasbecomeahotspotofhuman-computerinteractiontheoryandapplicationresearchesinrecentyearsforitsmorenaturalanddirectoperationexperience.Today`stouchscreensaremainlybasedonresista

7、nce,capacitance,electromagneticinductionandotherrelatedphysicalcomponents.Theymakehigherrequirementsfordevice,andlimitedtoasmallplaneinteraction.TouchInteractiveSystembasedonComputerVisioncanbreakthroughthelimitationsofexistingphysicaltouchscreen.Throughthecaptureofreal-timeinfrared

8、vedioimages,thereco