[發(fā)明專利]一種多點(diǎn)便攜光學(xué)觸摸屏及其定位方法

有效

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• 申請日: 2012-12-02
• 公開（公告）號(hào): CN102945105A
• 公開（公告）日: 2013-02-27
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 周愷弟
• 申請（專利權(quán)）人: 周愷弟
• 主分類號(hào): G06F3/042
• 分類號(hào): G06F3/042
• 代理公司: 北京科迪生專利代理有限責(zé)任公司 11251
• 代理人: 楊學(xué)明

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及到計(jì)算機(jī)視覺及人機(jī)交互技術(shù)，特別涉及一種多點(diǎn)便攜光學(xué)觸摸屏及其定位方法。

背景技術(shù)

觸摸屏比傳統(tǒng)的輸入設(shè)備擁有更友好直觀的人機(jī)交互接口，因此正逐漸替代傳統(tǒng)輸入設(shè)備。

傳統(tǒng)的觸摸屏包括電容、電阻觸摸屏。電阻觸摸屏雖然廉價(jià)，但是外層薄膜容易被劃傷導(dǎo)致觸摸屏不可用，多層結(jié)構(gòu)會(huì)導(dǎo)致很大的光損失。電容屏是目前最流行的觸摸屏，它的缺點(diǎn)是：在潮濕天氣容易引起誤操作；只能用手或者專門的觸摸筆觸摸；容易發(fā)生漂移；價(jià)格昂貴不適合制作大面積的觸摸屏。

光學(xué)觸摸屏相對比傳統(tǒng)觸摸屏有很大的優(yōu)勢。如價(jià)格幾乎不隨觸摸面積增加而增加，十分廉價(jià)且易維護(hù)。以surface為代表的光學(xué)多點(diǎn)觸摸屏，體積很大且昂貴。紅外線觸摸屏有難以實(shí)現(xiàn)多點(diǎn)觸摸，光照條件下不穩(wěn)定的缺點(diǎn)。

發(fā)明內(nèi)容

基于此，有必要提供一種廉價(jià)、便攜、易用、易維護(hù)、易擴(kuò)展、觸摸尺寸可調(diào)、可以應(yīng)用于多種場合的多點(diǎn)光學(xué)觸摸屏。此外還提供其定位方法。

本發(fā)明采用的技術(shù)方案為：一種多點(diǎn)便攜光學(xué)觸摸屏，包括：

圖像采集裝置，用于采集觸摸表面上方的圖像；

圖像處理芯片，處理圖像采集裝置采集到的圖像，識(shí)別觸摸物體并計(jì)算觸摸物體相關(guān)信息；

處理器，用于校準(zhǔn)觸摸屏，并對兩個(gè)或者兩個(gè)以上的圖像處理芯片提供的信息進(jìn)行處理，計(jì)算觸摸點(diǎn)位置等信息，然后將觸摸點(diǎn)信息發(fā)送給上位機(jī)軟件；

觸摸環(huán)，為可發(fā)光的環(huán)狀物，用于在可見光干擾大或者光線暗的情況下，套在手指或其他觸摸物體的頂端，改善觸摸質(zhì)量；

邊框，為可折疊的外框，用于在觸摸表面外的運(yùn)動(dòng)物體對觸摸屏造成干擾的情況下，將觸摸表面及圖像采集裝置圍起來，以限制圖像采集裝置的采集范圍，防止觸摸表面外的運(yùn)動(dòng)物體對觸摸屏干擾。

其中，所述的圖像采集裝置是由攝像頭、曲面反射鏡和外殼支架組成的全向圖像采集裝置，攝像頭、曲面反射鏡、外殼支架均為獨(dú)立部件，可以拆卸更換。

其中，所述的曲面反射鏡的曲面為一種旋轉(zhuǎn)曲面。

其中，外殼支架將攝像頭和曲面反射鏡固定在一起，而且攝像頭在曲面反射鏡的正上方，攝像頭與曲面反射鏡的位置關(guān)系滿足以下要求：

攝像頭鏡頭的光軸與曲面反射鏡的曲面的旋轉(zhuǎn)軸重合，使得攝像頭捕捉到的圖像中心即為曲面反射鏡的中心；

攝像頭的高度要保證攝像頭能夠通過曲面鏡捕捉到觸摸表面上方周圍360度的圖像。

其中，攝像頭分為捕捉可見光的普通攝像頭和捕捉紅外光的紅外攝像頭，用來適應(yīng)不同的應(yīng)用場合，反射鏡也隨之分為對可見光反射率較高的反射鏡和對紅外線反射率較高的反射鏡。

其中，所述的圖像處理芯片的處理方式是：

從攝像頭中獲取一幀圖像；

使用運(yùn)動(dòng)物體識(shí)別算法，將圖像中的像素區(qū)分為運(yùn)動(dòng)的前景像素和靜止的背景像素，并生成相應(yīng)的二值圖像；

使用區(qū)域連通算法，將二值圖像進(jìn)行連通處理，以劃分出不同的觸摸物體；

計(jì)算探測到的所有觸摸物體在圖像中的質(zhì)心的位置等相關(guān)信息。

其中，所述的圖像處理芯片的處理方式并不對攝像頭捕捉的整個(gè)圖像進(jìn)行處理，而是建立以圖像中心為圓心，以一定距離為半徑以一定長度為寬度的圓環(huán)圖像探測區(qū)，處理算法僅處理圖像探測區(qū)內(nèi)的圖像，這一圖像探測區(qū)內(nèi)的圖像為觸摸表面上的光線經(jīng)過曲面反射鏡反射到攝像頭而形成的，攝像頭可以通過圖像探測區(qū)內(nèi)的圖像監(jiān)視觸摸表面上方，以判斷是否有觸摸物體接觸觸摸表面。

其中，所述的光學(xué)觸摸屏，不改變硬件的情況下，可以只通過在軟件上調(diào)節(jié)圖像探測區(qū)域的半徑和寬度來改變圖像采集裝置的感知范圍，從而改變整個(gè)光學(xué)觸摸屏的感知范圍大小。

其中，所述的處理器，可以連接兩個(gè)或者兩個(gè)以上的圖像處理芯片，并將所有圖像處理芯片提供的觸摸物體信息整合成觸摸點(diǎn)的信息，所有的圖像處理芯片可以并行的計(jì)算，因此增加圖像采集裝置的數(shù)量不會(huì)導(dǎo)致處理器效率的下降過多。

其中，所述的觸摸環(huán)，為可發(fā)光的環(huán)狀物體，可以套在手指或其他觸摸物體的頂端，可以向四周發(fā)紅外光或可見光。

其中，所述的光學(xué)觸摸屏，是獨(dú)立的，不與觸摸表面綁定，光學(xué)觸摸屏可以很方便從一個(gè)觸摸表面上取下并使用在另一個(gè)觸摸表面上，圖像采集裝置使用時(shí)可以放置在觸摸表面所在平面上的任意位置，并且圖像采集裝置可以任意角度放置，只要在使用之前，啟用校準(zhǔn)算法，光學(xué)觸摸屏即可以正常使用，所述的校準(zhǔn)方法為：

觸摸表面顯示幾個(gè)校準(zhǔn)點(diǎn)，并向校準(zhǔn)算法提供校準(zhǔn)點(diǎn)在觸摸表面坐標(biāo)系內(nèi)的坐標(biāo)；