[實用新型]基于計算機視覺技術的多點觸摸屏系統裝置

有效

• 申請號: 201220073566.3
• 申請日: 2012-03-01
• 公開（公告）號: CN202736000U
• 公開（公告）日: 2013-02-13
• 發明（設計）人: 張紅梅;陳俊彥;葉進;張向利;張全君;吳阿沛
• 申請（專利權）人: 桂林電子科技大學
• 主分類號: G06F3/042
• 分類號: G06F3/042
• 代理公司: 桂林市持衡專利商標事務所有限公司 45107
• 代理人: 陳躍琳

技術領域

本實用新型涉及觸摸屏技術領域，具體涉及一種基于計算機視覺技術的多點觸摸屏系統裝置。?

背景技術

觸摸屏作為一種最新的計算機輸入設備，是目前最簡單、方便、自然的一種人機交互方式。它賦予了多媒體以嶄新的面貌，是極富吸引力的全新多媒體交互設備。在目前的市場應用中，觸摸屏主要有電阻式、電容式、表面聲波式、紅外線式觸摸屏四大類型。電阻式、電容式觸摸屏由于成本原因，只能應用在中小尺寸觸摸屏中。紅外線式觸摸屏雖然價格低廉，響應快，但是分辨率低，易受到外界強光干擾。表面聲波式觸摸屏解決了紅外線式觸摸屏的問題，但容易受灰塵和水滴、油污等影響。?

隨著圖像顯示技術的發展以及人類對信息交換的方便性及舒適性的要求越來越高，市場對大尺寸、價格不高且交互自然的觸摸屏需求越來越強烈。基于計算機視覺技術的觸摸屏有著價格低廉、分辨率高、可以利用任何平面作為觸摸平面、不易受外界環境的干擾、應用范圍廣等優勢，因此是觸摸屏未來發展的方向。但是目前市場出現的相關技術的觸摸屏都對背景界面要求較高，只能是一些簡單的黑白界面，或者要求有配套的觸摸筆或觸摸手套，不能自然友好地實現人機交互，使用場合非常有限。同時，現有的相關技術觸摸屏在同一時間僅能夠識別一個觸點，實現的動作信息比較單調。隨著觸摸技術的廣泛應用，多點觸控逐漸受到關注。多點觸控能夠同時接收來自屏幕上多個點的輸入信息，使得動作信息大大增加，令觸摸操作更加簡潔方便。但是當前的觸摸屏技術大多都不能識別多個觸點，因此限制了多點觸控技術的發展。?

公告號為CN1912816A的中國實用新型專利公開了“一種基于攝像頭的虛擬觸摸屏系統”，該系統首先通過兩個或兩個以上攝像頭從不同視角指向顯示屏，并確定兩個攝像頭的成像平面與顯示屏之間的映射關系；然后通過圖像差分得到粗略的人手區域并建立膚色模型，以獲得灰度圖像和粗略指尖位置；之后再使用重要的采樣粒子濾波器對單個手指進行跟蹤以獲得手指輪廓曲線，并根據指尖所在控制點得到指尖的位置；最后根據兩幀圖像中的指尖點在顯示屏上的對應位置確定指尖點擊動作。然而上述系統由于上述系統是通過粒子濾波器算法來計算指尖的位置及對指尖點進行跟蹤，以實現在普通顯示屏的觸摸功能，因此只能對單個手指進行跟蹤和指尖提取，不能實現多點觸摸功能。?

實用新型內容

本實用新型所要解決的技術問題是提供一種基于計算機視覺技術的多點觸摸屏系統裝置，其能夠使任意顯示屏具有多點觸摸的功能，同時具有成本低、性能穩定、可用于大尺寸屏幕等優點。?

為解決上述問題，本實用新型是通過以下方案實現的：?

基于計算機視覺技術的多點觸摸屏系統裝置，主要由顯示屏、2個水平攝像機、1個垂直攝像機和圖像處理裝置組成；其中2個水平攝像機分別放置在顯示屏的左右兩端、并同時指向顯示屏邊框；垂直攝像機則放置在顯示屏的前方、并指向顯示屏且整個顯示屏處于垂直攝像機的取景范圍內；2個水平攝像機和1個垂直攝像機的輸出端均與圖像處理裝置的輸入端相連。上述圖像處理裝置為具有，采用系統標定算法對垂直攝像機進行系統標定，獲得攝像機成像平面坐標與顯示屏坐標的映射關系；通過內部算法處理2個水平攝像機獲取的圖片，根據手指指尖與顯示屏邊框的距離判斷是否產生觸摸；通過內部算法處理垂直攝像機獲取的圖片，得到手指指尖的位置坐標作為觸摸的控制點；根據成像平面坐標與顯示屏平面坐標的映射關系，將指尖的位置坐標轉換為顯示屏對應的坐標；根據指尖坐標和指尖停留時間進行點擊檢測，若符合點擊條件，則轉換為相應的指令完成觸摸操作；以及采用卡爾曼濾波器對手指指尖點進行跟蹤，預測下一幀圖像指尖點的位置；等功能的圖像處理裝置。?

與現有技術相比，本實用新型具有如下特點：?

1、利用計算機視覺技術解決了傳統觸摸屏存在的不足。由于攝像機的位置可隨意調整，因此屏幕的尺寸易不受限制，只要顯示屏在攝像頭的視界范圍內，都能夠準確定位到指尖，可以應用在大尺寸顯示屏上；?

2、圖像處理裝置可以是PC機或嵌入式裝置，系統只需在現有設備基礎上外加三組攝像機即可使普通顯示屏具備觸摸屏的功能，設計成本低；?

3、系統還可以用于投影屏幕等其他屏幕或者投影墻上，使用場合易于擴展，不受背景界面或環境的限制；?

4、系統通過算法改進可識別多個觸點，適用于多點觸控系統環境。?

附圖說明

圖1為一種基于計算機視覺技術的多點觸摸屏系統裝置連線圖；?

圖2為一種基于計算機視覺技術的多點觸摸屏系統裝置內部模塊結構示意圖；?