[發明專利]雙反射鏡交叉定位電子白板裝置

有效

• 申請號: 201210019516.1
• 申請日: 2012-01-22
• 公開（公告）號: CN102591532A
• 公開（公告）日: 2012-07-18
• 發明（設計）人: 鮑煒
• 申請（專利權）人: 南京先能光電有限公司
• 主分類號: G06F3/042
• 分類號: G06F3/042
• 代理公司: 南京知識律師事務所 32207
• 代理人: 張蘇沛

技術領域

本發明涉及一種使用實時圖像檢測進行筆定位的電子白板裝置，特別是一種采用雙反射鏡，使用交叉計算的方法實現二維或三維坐標定位的電子白板。

背景技術

在當前的電子白板技術中，使用圖像檢測實現筆跡定位跟蹤是主流技術之一，主要原因是此類白板安裝使用靈活、響應快、成本低、體積小等，且隨著傳感器和數字處理技術的發展，此類產品的發展空間很大。有關使用實時圖像檢測進行筆定位的電子白板的技術方案在大量專利文件中都有涉及，如專利號ZL011080477、發明專利公開號?CN1305143A、名稱為“用于計算機坐標與控制信息輸入的系統及方法”的中國發明專利，以及發明專利公開號?CN1928799A、名稱為“觸摸屏定位裝置及其定位方法”的中國發明專利申請中有詳細描述。其基本工作原理是：用主動發光的光筆或被動反射光的光筆（包括手指等）產生的光點來標示目標點的位置，引入攝像裝置實時采集圖像，用信號處理電路實時分析圖像信號并提取光點的位置信息，通過接口電路和相應軟件輸入到計算機，用坐標矯正算法進行坐標校準使光標的位置跟蹤光筆的物理位置，從而實現交互電子白板功能。

近年來，又發展出一類使用兩個攝像頭進行交叉計算而實現定位的技術，例如發明專利公開號?CN101464751A、名稱為“一種基于圖像檢測的電子白板系統及檢測方法”的中國發明專利申請。此類技術的基本原理是，在白板上安裝具有特定顏色或條紋，或者貼有反光條的邊框，將兩個攝像頭分別安裝在白板的兩個相鄰角，使其能夠沿白板表面拍攝到對面邊框。由于邊框的特定顏色，或者特定條紋，或者高亮度，使其具有顯著圖像特征。當有物體接近白板表面時，將造成邊框圖像的缺失或變化，根據這種變化就可以得到物體在攝像頭視野中的位置數據。同時獲取兩個攝像頭中的位置數據，根據幾何關系就可以計算出物體在白板上的二維或三維坐標。這種技術的優點是：1、攝像頭是緊貼白板框的，沒有光線阻擋問題。2、攝像頭和電路可以置于邊框內，外觀簡潔。3、可以實現觸摸效果。

但目前的技術也有重大的缺點，主要是：一、攝像頭之間距離遠，對于70寸屏幕，每個攝像頭到處理電路的距離近1米，隨著白板增大，此距離更大。而數字攝像頭的時鐘頻率為數十兆赫茲，其產生的電磁輻射問題難以處理。

二、由于長排線和輻射屏蔽問題，且排線易于遮擋光路，造成安裝復雜。

三、由于需要兩個數字攝像頭，引線數量大，電路復雜，成本高。

四、兩攝像頭之間同步問題需要解決，這有一定難度，需要付出一定代價。

五、長距離高頻同步視頻數據傳輸易于發生數據錯誤。

六、攝像頭需要90度視角，鏡頭成本較高，易于出現邊緣衰減、畸變問題。

七、由于視角較大，帶通濾光效率較低。

八、光學上，由于攝像頭沿白板表面采集邊框圖像，對側干擾光源，如窗口日光，經過白板表面反射、散射形成的干擾光線可能非常強烈，易于造成干擾。

九、由于采用光角鏡頭，圖像中邊框的寬度很小，呈細線狀，因此對于普通面陣圖像傳感器，像素利用率極低。且由于邊框圖像呈細線狀，基本無法進行邊框圖像的細節處理。

上述發明專利公開號?CN101464751A的方案中，為了解決長距離并行視頻數據傳輸問題，為每個攝像頭配備了一個圖像處理單元，這樣雖然降低了數據流量，一定程度上減少了輻射等弊端，但系統整體更加復雜了。

發明內容

針對現有技術中存在的問題，本發明的目的是提供一種可以將攝像頭直接連到處理電路，且使用了小視場角攝像頭的雙反射鏡交叉定位電子白板裝置，解決了現有技術中的主要問題。

為了實現本發明的目的，本發明的一種雙反射鏡交叉定位電子白板裝置，主要包括兩個攝像頭、圖像處理電路、外殼，攝像頭連到處理電路，所述兩個攝像頭的視場角（FOV）遠小于90度，且安裝在外殼的靠近中部的兩個對稱位置，取景方向對稱地朝向兩個方向；在每個攝像頭的正前方一定距離處設置有一個凸面鏡或凹面鏡，其反射面處于攝像頭的視場中，凸面鏡或凹面鏡的成像視場角接近或大于90度，兩攝像頭通過各自對應的凸面鏡或凹面鏡可以觀察到一個共同區域的圖像。應用中使白板表面處于上述共同區域，當物體或筆出現在此區域時，根據其在兩個攝像頭中的坐標信息，利用幾何關系進行交叉計算，可以得到二維或三維坐標，從而實現位置跟蹤。

以上所述凸面鏡或凹面鏡可以是球面反射鏡、橢球面反射鏡、柱面反射鏡等。

所述攝像頭由普通鏡頭和圖像傳感器構成，可以加入帶通濾光片以提高信噪比。