多用户笔输入系统中笔的轨迹区分.doc

清 华 大 学 综 合 论 文 训 练 题目： 多用户笔输入系统中 笔的轨迹区分 系 别：自动化系 专 业：自动化 姓 名：陈孝杰 指导教师：史元春 教授 辅导教师：曹丽 副教授 2005 年 6 月 21 日 清华大学综合论文训练 摘要 在教学和会议中，为了更好地表达自己的思想和与其他人进行沟通，人们常 常需要能够书写并显示的交互设备，传统的媒介包括黑板、纸张等。随着信息 技术的飞速发展，计算机支持的多媒体大屏幕投影逐渐取代了传统的黑板，成 为教学和会议主流。但是大屏幕只能用于显示信息，如果需要对显示内容进行 标注或是操作，还只能借助于鼠标和键盘。针对这个缺陷，触摸技术得到了开 发和应用，用户可以使用手指或特制交互笔方便直接地在显示设备上操作或书 写。然而，现有的触摸技术却不能很好地支持多用户同时交互。 SMART Board 是基于数字视觉技术的笔输入触摸屏，它能够同时定位两支 笔的位置，但不能够把轨迹和代表用户的交互笔关联起来，因而无法区分轨迹。 本文的工作是在 SMART Board 的基础上实现双笔轨迹的区分。基本原理是首先 设计合适的硬件电路，使用来交互的笔能够在书写时给系统发送自身的颜色信 息，然后通过软件把得到的颜色信息和轨迹起始点进行绑定，用最近距离算法 对后继点进行分类。实验证明改进后，系统能够很好地识别两个用户并区分轨 迹，可以满足多用户同时交互的需求。 由于 SMART Board 的双笔定位功能完全由硬件实现，如果要改进系统以实 现更多笔的同时使用，需要自行实现多笔定位功能。本文的另一项工作是用双 摄像头实现双笔的同时定位。基本原理是用卡尔曼滤波器对每支交互笔状态预 测，根据预测值寻找摄像头中交互笔成像中心点，通过三角关系确定笔的坐标。 这种算法简单实用，使系统能够同时跟踪两支笔运动并准确提供坐标。 关键字：智能白板、多用户、笔输入系统、轨迹区分 I 清华大学综合论文训练 Abstract In order to express one’s idea more clearly and communicate with others more effectively in teaching or conference, we usually tend to draw on the surface of interactive device where the data are displayed. Traditional media for such kind of devices includes blackboards, paper and so on. Along with the fast development of information technology, large tiled displays supported by computer projection technology have gradually taken the place of blackboards, and become the mainstream in teaching and conference. However, if we want to interact with the displayed data, we have to turn to mouse and keyboard. User’s attention together with the body must move among devices, which is very awkward. Aiming at solving the problem, touch sensitive technology has been developed, which makes it quick and convenient for users to interact with the displayed data directly with fingers or specially designed styluses. But when the system serves multiple users in parallel, it faces challenges. We are now breaking through the challenges. SMART Board is a stylus input touch screen based on digital vision touch technology (