一種多點便攜光學觸摸屏及其定位方法技術(shù)

本發(fā)明專利技術(shù)提供一種多點便攜光學觸摸屏，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，用于處理圖像，識別觸摸物體并計算觸摸物體相關(guān)信息；處理器，用于校準觸摸屏，對兩個或者兩個以上的圖像處理芯片提供的信息進行處理，計算觸摸點，然后將觸摸點信息發(fā)送給上位機軟件；觸摸環(huán)，為可發(fā)光的環(huán)狀物，用于在特殊情況下，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，用于在特殊情況下，限制圖像采集裝置的采集范圍，防止觸摸表面外的運動物體干擾正常的觸摸操作。本發(fā)明專利技術(shù)有效的解決“鬼點”問題，具有廉價、便攜、易用、易維護、易擴展、觸摸屏的感知范圍可在軟件中調(diào)節(jié)、可以應(yīng)用于多種場合等優(yōu)點。

【技術(shù)實現(xiàn)步驟摘要】

本專利技術(shù)涉及到計算機視覺及人機交互技術(shù)，特別涉及。
技術(shù)介紹
觸摸屏比傳統(tǒng)的輸入設(shè)備擁有更友好直觀的人機交互接口，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，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；價格昂貴不適合制作大面積的觸摸屏。光學觸摸屏相對比傳統(tǒng)觸摸屏有很大的優(yōu)勢。如價格幾乎不隨觸摸面積增加而增力口，十分廉價且易維護。以surface為代表的光學多點觸摸屏，體積很大且昂貴。紅外線觸 摸屏有難以實現(xiàn)多點觸摸，光照條件下不穩(wěn)定的缺點。
技術(shù)實現(xiàn)思路
基于此，有必要提供一種廉價、便攜、易用、易維護、易擴展、觸摸尺寸可調(diào)、可以應(yīng)用于多種場合的多點光學觸摸屏。此外還提供其定位方法。本專利技術(shù)采用的技術(shù)方案為一種多點便攜光學觸摸屏，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，識別觸摸物體并計算觸摸物體相關(guān)信息；處理器，用于校準觸摸屏，并對兩個或者兩個以上的圖像處理芯片提供的信息進行處理，計算觸摸點位置等信息，然后將觸摸點信息發(fā)送給上位機軟件；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動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動物體對觸摸屏干擾。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；使用運動物體識別算法，將圖像中的像素區(qū)分為運動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，將二值圖像進行連通處理，以劃分出不同的觸摸物體；計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圖像進行處理，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，從而改變整個光學觸摸屏的感知范圍大小。其中，所述的處理器，可以連接兩個或者兩個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的信息，所有的圖像處理芯片可以并行的計算，因此增加圖像采集裝置的數(shù)量不會導(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，所述的光學觸摸屏，是獨立的，不與觸摸表面綁定，光學觸摸屏可以很方便從一個觸摸表面上取下并使用在另一個觸摸表面上，圖像采集裝置使用時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，啟用校準算法，光學觸摸屏即可以正常使用，所述的校準方法為觸摸表面顯示幾個校準點，并向校準算法提供校準點在觸摸表面坐標系內(nèi)的坐標；觸摸物體依次觸摸校準點，被圖像采集裝置捕捉，得到的數(shù)據(jù)提供給校準算法處理；利用幾何關(guān)系將圖像處理裝置的默認坐標系修正為與觸摸表面的坐標系相平行的坐標系；利用幾何關(guān)系計算圖像采集裝置中心在觸摸屏表面的坐標系內(nèi)的坐標。其中，所述的光學觸摸屏，該觸摸屏無需在觸摸平面上覆蓋玻璃等遮蓋物，增加了屏幕的透光率，減小了觸摸裝置重量及成本，增加了裝置的便攜性。其中，所述的圖像采集裝置，可以使用廣角攝像頭來減小圖像采集裝置的高度，增加便攜性，而不用擔心廣角攝像頭采集的圖像有徑向畸變。其中，所述的圖像采集裝置，曲面反射鏡的尺寸可以視應(yīng)用場景而調(diào)整，當用于小面積觸摸表面時，可以減小曲面反射鏡的尺寸，以縮小圖像采集裝置的尺寸，增加便攜性。其中，所述的光學觸摸屏，它可以作為一種便攜的獨立設(shè)備使用，它可以以較低成本將投影幕布、顯示屏、墻壁、地面等沒有觸摸功能的表面變?yōu)榭捎|控界面。另外提供一種觸摸物體信息整合成觸摸點的信息的定位方法，該方法包括如下步驟從圖像處理芯片獲得觸摸物體質(zhì)心/[目息；計算經(jīng)過處理圖像采集裝置中心及觸摸物體質(zhì)心的直線方程，多個觸摸物體將形成一個直線集；多個圖像采集裝置形成多個直線集，取任意兩個直線集設(shè)為A和B，A中的直線與 B中的直線兩兩相交得到一個點集；在多于兩個圖像采集裝置的情況下，會產(chǎn)生多個點集，取這些點集的交集，形成觸摸點集合，并排除“鬼點”；在只有兩個圖像采集裝置的情況下，可以根據(jù)用算法甄別出少數(shù)“鬼點”并排除；尋找當前幀觸摸點的集合和前一幀觸摸點的集合的關(guān)聯(lián)關(guān)系，確定哪些觸摸點發(fā)生了移動、消失，哪些觸摸點是新出現(xiàn)的點；將處理結(jié)果傳輸?shù)缴衔粰C軟件。本專利技術(shù)與現(xiàn)有技術(shù)相比的優(yōu)點在于I、該觸摸屏便于攜帶，整個設(shè)備輕便且占空間小，而以前的技術(shù)中，觸摸屏與觸摸表面的面積一樣大，無法攜帶；2、該觸摸屏是一種通用獨立設(shè)備，他不與觸摸表面綁定，可以很方便從一個觸摸表面上取下并使用在另一個觸摸表面上，由于該觸摸屏的感知范圍大小可以通過軟件調(diào)整，所以可以適用于各種尺寸的觸摸表面，以前的技術(shù)中，觸摸屏與觸摸表面往往是一體的，而且觸摸屏的感知范圍是固定的，因此更換另一個觸摸表面就必須再更換另一個觸摸屏；3、該觸摸屏便于使用安裝，由于圖像采集裝置使全向采集裝置，所以只要把觸摸屏中的圖像采集裝置放在觸摸表面所在平面上，該表面就可以被觸控，而不管圖像處理裝置放置的角度和位置，以前的技術(shù)中，觸摸屏的安裝復(fù)雜，并需要精確校準；4、該觸摸屏便于維護，由于觸摸屏的幾個組成部分均為獨立可拆卸部分，所以方便維護更換，以前的技術(shù)中，觸摸屏一個組成部分損壞往往需要全部更換。5、該觸摸屏有很好的擴展性，可以由用戶自己根據(jù)需求擴展或改變觸摸屏功能，增加圖像采集裝置的數(shù)量，可以支持更多點的觸摸，把攝像頭更換為紅外攝像頭就可以將該觸摸屏變?yōu)楦兄t外光的觸摸屏，更換為普通攝像頭就可以將該觸摸屏變?yōu)楦兄梢姽獾挠|摸屏。附圖說明圖I為一個實施例中的圖像采集裝置和圖像處理芯片。圖2為當圖像探測區(qū)的半徑和寬度調(diào)整到一定數(shù)值后，圖像采集裝置感知區(qū)域介于收斂與發(fā)散的臨界狀態(tài)的情況。圖3為當圖像探測區(qū)的半徑和本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護點】
一種多點便攜光學觸摸屏，其特征在于，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，識別觸摸物體并計算觸摸物體相關(guān)信息；處理器，用于校準觸摸屏，并對兩個或者兩個以上的圖像處理芯片提供的信息進行處理，計算觸摸點位置等信息，然后將觸摸點信息發(fā)送給上位機軟件；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條件下，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，用于觸摸表面外的運動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動物體對觸摸屏干擾。

【技術(shù)特征摘要】

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：周愷弟，
申請(專利權(quán))人：周愷弟，
類型：發(fā)明
國別省市：