论文基于机器视觉虚拟激光键盘设计是适合不知如何写机器视觉方面的相关专业大学硕士和本科毕业论文以及关于机器视觉属于什么专业论文开题报告范文和相关职称论文写作参考文献资料下载。
摘 要： 结合先进的激光技术和图像处理技术,利用三边检测原理判断手动按键,开发出一套基于机器视觉的虚拟机关键盘,相较于其他模型,该键盘具有灵敏度高、成像效果好、识别精确等优点.同时,虚拟键盘具有概念新颖、成本低廉、噪声低、严格防水等优点,适合在高强度作业和水汽较重的工控环境下使用.
关键词： 计算机视觉方式； 图像识别； 视觉处理算法； 三角测距原理； LLP技术
中图分类号： TP 39 文献标志码： A 文章编号： 1671-2153（2015）06-0079-04
1 问题的提出
随着信息化技术的发展,轻便、舒适、灵活已经成为键盘设计的最优目标,而传统的键盘功能单一且携带麻烦.在这样的背景下,本文拟设计了一种高性能的便携式虚拟激光键盘[1].它将运用移动电源、功放、超声波技术实现额外功能,同时具有无菌无噪声等功能.本研究将放弃传统的供电方式,采用当前先进的移动电源技术供电,增强了键盘的可移动性和续航能力.设计的便携式虚拟激光键盘将为人们外出旅游、办公和从事无菌无噪声科研等带来了极大的方便.另外,由于在国内该技术上处于空缺状态,所以本项目具有很好的市场前景.
2 系统方案
2.1 系统框图
本研究基于视觉处理算法,全息投影技术,借用三角测距原理和LLP技术,采用了传感器技术、无线通信技术、控制技术、数据库技术、GUI系统UI元素碰撞技术、红外技术、激光扫描技术、摄像头处理技术、空间三维坐标处理技术、光学原理、滤波原理及镜面反射技术,以MATLAB仿真为手段和采用OpenCV数据处理来加速视觉运算代码的开发[2],用PC处理来设计的低成本、高性能的虚拟激光键盘,如图1所示.软件流程如图2所示.
2.2 激光虚拟键盘模型结构
本文设计的激光虚拟键盘主要由线性不可见激光发射器、摄像头采集器、键盘投影模组三部分组成,模型架构如图3所示.
本研究的工作流程,首先键盘投影磨具投影出虚拟键盘模型,通过红外不可见光发送定位光束,当用户敲击键盘瞬间,摄像头采集图像参数,并对图像和目标进行识别[4].通过识别转换成坐标,系统识别坐标后调用坐标映射函数并发送按键命令[5],系统具体工作流程如图4所示.
3 功能和指标
（1） 摄像头模块功能.采用USB接口,视角120度以上的CMOS摄像头,可用于互动投影,多点触摸.除了镜头有要求外,其他无特殊要求.本研究采用150°广角摄像头,具有极强的视角.
（2） 投射键盘画面的激光器模块功能.激光器模块键盘大小要求要120度,650 nm激光组件.在实际使用过程中,激光组建应当使得键盘平整,按键的大小均匀,以减少系统的误判.
（3） 一字线激光模块功能.本研究采用的一字线激光器是红外波段,波长为808 nm,主要是为了滤掉可见光的干扰[6].为减低其功率,提高键盘的可靠性,激光模块采用的工作功率为50 W.本文采用直径12 mm,长度40 mm,线发射角度为120度、60度、35度可选,激光类型为线装.
（4） 红外带通滤光片.采用800～1100 nm高透,和红外激光器配合测距可避免可见光的干扰,可使可见光400～760 nm截止.滤波片厚度2mm,配合广角镜头合理使用,避免出现曝光和弱光现象,否则会使键盘乱踩点或者检测不到点[7].
（5） 功放模块功能.系统集成mp3模块.面板尺寸为宽80 mm,高40 mm,内深50 mm,中心孔距为60 mm.其中功放为BTL输出,还有FM功能,但需接一根天线,并切换MODE模式,其中AUX显示当前工作状态,FM显示当前收听电台.
（6） 移动电源模块功能.采用带有双USB的5 V升压板.5 V恒压电源可作为充电输入电源,电路板内置锂电池IC保护,具有过压、过流、欠压保护等.还自带手电功能,连按两下开关键即可启动,再连按两下开关键即可关闭.移动电源进入工作状态时,蓝色背光源被点亮,15 s后熄灭,按轻触开关（on/off）一次,蓝色背光源再次被点亮15 s,方便查看LCD显示屏.
4 实施原理及过程
4.1 键盘功能的实现
4.1.1 键盘输入事件的识别
虚拟键盘是基于三角测距原理,通过投射激光对目标物体进行检测.测距过程中,通过一束激光照射目标物体,反射光被摄像头捕捉到,利用三角测距原理[8],求出目标物体中被线激光照亮部分的坐标信息.在线性激光测距中,通过三角关系,容易求出被激光照亮部分,相对于激光发射口为原点、位于线激光组成平面内的坐标P（x,y）.在本系统中,激光组成的平面可以等效于和桌面平行,故可以认为坐标点P（x,y）是位于桌面平面的,如图5所示.
4.1.2 按键事件的判断和产生
在虚拟键盘中,所有UI元素均对应屏幕的坐标值.系统周期性判断当前鼠标指针位置是否产生光斑.相较于UI系统,在数据库中需要建立投射键盘图案中每个按键的坐标信息,然后查找指尖按下的坐标,从而判断出坐标信息,其示意图如图6所示.
上述键盘功能实现过程需要涉及到两个步骤：
（1） 通过三遍测距算出指尖按下的坐标,记为P（x,y）.
（2） 将映射点P（x,y）和数据库中的坐标值进行对比,求出P（x,y）对应的按键值.
4.2 虚拟键盘视觉方式和算法的具体实现
由于本研究的视觉处理部分都在PC上进行,因此使用了OpenCV库来加速视觉运算代码的开发.
4.2.1 摄像采集器镜头扭曲矫正
在本系统中,实际使用为广角摄像头,和普通摄像头相比,广角摄像头采集图像具有中心偏大,两侧偏小的特征,如图7所示.
总结:本文是一篇关于机器视觉论文范文，可作为相关选题参考,和写作参考文献。
参考文献：
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