技术宅男逆袭 牛人自制激光虚拟投影键盘

#include <iostream>
  #include <iomanip>
  #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; j<imgSize.height; j++)
  for (unsigned int i=0; i<imgSize.width; i++)
  {
  CvScalar c = cvGet2D(frame, j, i);
  double b = ((double)c.val[0])/255.;
  double g = ((double)c.val[1])/255.;
  double r = ((double)c.val[2])/255.;
  // unsigned char f = 255*((r>0.2+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_key_num; i++)
  {
  if(xx > 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

技术宅男逆袭 牛人自制激光虚拟投影键盘_第1张图片

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:

技术宅男逆袭 牛人自制激光虚拟投影键盘_第2张图片

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。

技术宅男逆袭 牛人自制激光虚拟投影键盘_第3张图片

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

技术宅男逆袭 牛人自制激光虚拟投影键盘_第4张图片

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。

技术宅男逆袭 牛人自制激光虚拟投影键盘_第5张图片

激光投影键盘

  代码:




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