基于计算机视觉的激光虚拟键盘的研制.pdf

计算机视觉技术在现代科技中扮演着重要角色，尤其在人机交互领域，它极大地扩展了我们的操作方式。本文探讨了一种基于计算机视觉的激光虚拟键盘系统的设计与研制，旨在解决传统机械键盘携带不便、体积大的问题，以适应移动设备普及带来的用户需求。 激光虚拟键盘系统的核心在于三角测距原理和按键映射。三角测距法是通过计算激光器发射的光线与摄像头捕捉到的反射点之间的几何关系来确定手指位置。当线性激光器产生的二维激光束照射到桌面上，手指触摸键盘区域时，摄像头会捕捉到这一场景。根据摄像头的焦距、激光器与摄像头之间的距离以及三角形相似性，可以计算出手指相对于激光发射点的精确坐标。 具体来说，当激光点在摄像头传感器上形成图像时，可以通过像素坐标计算出手指与激光器的距离。然后，利用三角函数，如正弦定律，可以推导出手指与激光器的直线距离。在二维激光虚拟键盘中，这个原理可以扩展到获取手指在激光平面上的位置（P(x, y)）。 接下来是按键映射原理，类似于图形用户界面中的碰撞检测。系统会将获取的指尖坐标（P(x, y)）转换到以键盘图案左上角为原点的坐标系（P'(x', y')）。通过对桌面虚拟键盘的按键坐标与预存在电脑系统内的实际键盘坐标进行比较，可以判断出用户按下的是哪个虚拟键，并向操作系统发送相应的指令。 相比于市场上的其他虚拟键盘，该系统的优势在于设计成本低、制作简单、使用方便。只需要添加低成本的激光器和摄像头，并利用现有的计算机图像处理能力，就能构建出一套工作系统。经过测试，该虚拟键盘展现出良好的使用效果，能有效地提升输入效率和便捷性。 基于计算机视觉的激光虚拟键盘利用了先进的光学测量方法和图像处理技术，实现了对物理动作的准确捕捉和虚拟化的键入操作，为移动设备的输入体验提供了新的可能。随着计算机视觉技术的进一步发展，这种虚拟键盘系统有望在更多领域得到应用，例如增强现实（AR）和虚拟现实（VR）环境中的交互设计，或是对物理空间有限的场合，如无人驾驶车辆或无人机的操控。