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：

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：