技术宅男逆袭 牛人自制激光虚拟投影键盘

#include 
　　#include 
　　#include "opencv/cv.h"
　　#include "opencv/highgui.h"
　　#include "cvblob.h"
　　using namespace cvb;
　　typedef struct key
　　{
　　char c;
　　int x0;
　　int y0;
　　int x1;
　　int y1;
　　};
key g_keymap[] =
　　{
　　{'4',525,350,588,419},
　　{'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',199,251,261,315},
　　{'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',467,139,530,191},
　　{'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("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 = cvCreateStructuringElementEx(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);
　　// Detecting red pixels:
　　// (This is very slow, use direct access better...)
　　for (unsigned int j=0; j0.2+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));
　　else
　　cvSet2D(segmentated, j, i, CV_RGB(0, 0, 0));
　　}
　　cvMorphologyEx(segmentated, segmentated, NULL, morphKernel, CV_MOP_OPEN, 1);
　　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_BOUNDING_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 key
　　for (CvTracks::const_iterator it=tracks.begin(); it!=tracks.end(); ++it)
　　{
　　int xx = (int)it->second->centroid.x;
　　int yy = (int)it->second->centroid.y;
　　//std::cout << xx << ',' << yy << std::endl;
for(int i=0; i g_keymap.x0 &&
　　xx < g_keymap[i].x1 &&
　　yy > g_keymap[i].y0 &&
　　yy < g_keymap[i].y1)
　　{
　　std::cout << g_keymap[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::cout << filename.str() << " saved!" << std::endl;
　　}
　　break;
　　}
　　cvReleaseBlobs(blobs);
　　//frameNumber++;
　　}
　　cvReleaseStructuringElement(&morphKernel);
　　cvReleaseImage(&frame);
　　cvDestroyWindow("red_object_tracking");
　　return 0;
　　}

虚拟 激光投射键盘在1992年就由IBM发明了。

　　我第一次看到这玩意儿就觉得特别新奇，后来看到淘宝上棒子的产品，要900多米，实在是宰人啊。于是就一直有想法做一个。

　　不久前在淘宝看到了投射键盘图案的激光模组，果断买了一个，开始筹划制作一个。

　　taobao上买的650nm虚拟键盘激光组件：

虚拟键盘激光组件

　　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。

　　先说说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：

投影键盘的基本原理

　　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，比如我就是这么做的。

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，是不是。有了这些模块，剩下的关键就是摄像头的图像处理算法了，而且现在有了opencv，实现也不是难事。

　　这里说一下我的实现方法。

可见光谱

　　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 808nm-810nm 红外一字线激光器 激光头

红外一字线激光器

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。

激光投影键盘

　　代码：