專利名稱：一種實現(xiàn)紅外掃描與攝像頭同步工作的方法及系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及觸摸屏圖像定位技術(shù)，特別涉及一種實現(xiàn)紅外掃描與攝像頭同 步工作的方法及系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
現(xiàn)有技術(shù)中，為了實現(xiàn)多點觸摸，有采用紅外掃描與攝像頭結(jié)合的方式， 如圖l所示，為現(xiàn)有技術(shù)的紅外掃描與攝像頭結(jié)合定位的硬件結(jié)構(gòu)示意圖，其
中101、 102為拍攝輔助條，其作用是在拍攝圖像中突出觸摸物，有助于在圖 像中對觸摸物進行檢測和定位；103為攝像模塊，包括攝像頭及微處理芯片， 微處理芯片用于讀取和分析處理攝像頭拍攝得到的圖像數(shù)據(jù)；104和105為紅 外接收模塊，106和107為紅外發(fā)射模塊。其原理是通過紅外掃描，紅外接收 模塊104、 105中的二極管初步確定觸摸點的A、 B、 C、 D坐標，然后結(jié)合攝
像頭檢測觸摸物，進一步得出圖像中觸摸物的位置信息，從中提取角度信息， 再與紅外掃描得出的初步觸摸點坐標進行綜合分析，排除B點和C點，最終
得出正確的觸摸點A、 D坐標信息。
這種采用紅外掃描與攝像頭結(jié)合進行觸摸定位的方式，要求紅外掃描與攝 像頭拍攝嚴格的同步，若不能確保同步，例如，攝像頭拍攝到在t,時刻觸摸點 在A位置，而紅外掃描由于要進行整個紅外框的掃描，掃描時間一般比攝像 頭拍攝的時間要長，導(dǎo)致在t2時刻才檢測到觸摸點位置，但此時可能觸摸點位 置已經(jīng)發(fā)生了移動，變成紅外掃描檢測到的觸摸點在B位置，當進行綜合紅 外掃描與攝像頭的分析確定最終坐標時，就會出現(xiàn)誤差，影響觸摸的定位精度。 而目前現(xiàn)有的紅外掃描與攝像頭結(jié)合的系統(tǒng)普遍存在這個問題，使得對觸摸點 的位置判斷不夠準確，其判斷的時間也大大延長。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種實現(xiàn)紅外掃描與攝 像頭同步工作的方法，該方法對觸摸點的位置判斷精確，紅外掃描時間短、觸 摸點圖像分析處理速度快。
本發(fā)明的另一 目的在于提供一種用于上述方法的實現(xiàn)紅外掃描與攝像頭 同步工作的系統(tǒng)，該系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單、響應(yīng)速度快。
本發(fā)明通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)一種實現(xiàn)紅外掃描與攝像頭同步工作的方 法，包括以下步驟
(1) 啟動攝像頭，同時以攝像頭的場掃描輸出信號作為紅外掃描單元的 觸發(fā)信號，啟動紅外掃描單元中的紅外發(fā)射模塊及紅外接收模塊；
(2) 攝像頭拍攝觸摸點圖像后，將圖像數(shù)據(jù)送至數(shù)據(jù)緩存器中進行緩存， 緩存過程中，總微處理器對數(shù)據(jù)緩存器中的圖像數(shù)據(jù)進行讀?。煌瑫r，各紅外 接收模塊中的從微處理器對各紅外接收管的ADC值進行處理，初步確定觸摸 點處被遮擋的紅外發(fā)射管的起始位置和終止位置；
(3) 總微處理器對讀取到的圖像數(shù)據(jù)進行分析，計算攝像頭到觸摸點的 拍攝角度；同時紅外掃描單元的主微處理器綜合紅外接收模塊中各從微處理器 的計算結(jié)果，確定觸摸點的中心位置，然后發(fā)送給總微處理器；
(4) 總微處理器根據(jù)計算得到的攝像頭到觸摸點的拍攝角度和紅外掃描 單元得到的觸摸點的中心位置，綜合分析確定觸摸點坐標，最后發(fā)送給計算機。
其中，所述步驟(1)具體為攝像頭啟動時，輸出場掃描信號，攝像頭 開始進行場掃描，同時觸發(fā)紅外掃描單元中的紅外發(fā)射模塊和紅外接收模塊開 始掃描工作，紅外接收模塊中的從微處理器開始采集各紅外接收管的ADC值， 其中，紅外發(fā)射模塊的每個二極管與相對應(yīng)的紅外接收模塊的每個二極管同步 工作。
所述步驟(2)中對各紅外接收管的ADC值的處理具體為各紅外接收 模塊中的從微處理器讀取各紅外接收管的ADC值，并將各ADC值放入其各 自的隊列中，然后從微處理器的計算功能模塊從各ADC值隊列中讀取數(shù)據(jù)進 行計算，從而初步得出觸摸點處被遮擋的紅外發(fā)射管的起始位置和終止位置。本發(fā)明一種用于上述方法的實現(xiàn)紅外掃描與攝像同步工作的系統(tǒng)，包括攝 像頭、緩存器、紅外掃描單元、總微處理器及計算機，其中攝像頭、緩存器、 總微處理器和計算機依次連接，紅外掃描單元一端與攝像頭的場掃描輸出端連 接，另一端與總微處理器連接。
所述紅外掃描單元包括對應(yīng)設(shè)置的紅外發(fā)射模塊和紅外接收模塊，紅外發(fā) 射模塊與紅外接收模塊中分別設(shè)有從微處理器，且其中設(shè)于紅外接收模塊中的 一個從微處理器同時為整個紅外掃描單元的主微處理器。
所述總微處理器和從微處理器均可為單片機、ARM芯片或DSP芯片。 所述緩存器為FIFO緩存器。 所述攝像頭為CMOS攝像頭。
本發(fā)明的系統(tǒng)工作時，其過程為攝像頭啟動時，其場掃描輸出信號觸發(fā) 場掃描輸出端開始工作，同時觸發(fā)紅外掃描單元開始工作；根據(jù)攝像頭的時鐘 脈沖，攝像頭的寫數(shù)據(jù)端將圖像數(shù)據(jù)送至緩存器進行緩存；當一行數(shù)據(jù)緩存完 畢，攝像頭的行掃描輸出端發(fā)出換行信號，繼續(xù)進行下一行的數(shù)據(jù)緩存；總微 處理器在其讀使能端有效的情況下，根據(jù)總微處理器時鐘，對緩存器的數(shù)據(jù)通 過讀數(shù)據(jù)端進行讀入，然后計算攝像頭到觸摸點的拍攝角度，同時紅外掃描單 元計算得到的觸摸點中心位置的數(shù)據(jù)通過串口用中斷方式發(fā)送給總微處理器； 最后總微處理器根據(jù)攝像頭和紅外掃描單元得到的數(shù)據(jù)，綜合分析計算，最終 得出觸摸點的坐標，發(fā)送給計算機。
本發(fā)明相對于上述現(xiàn)有技術(shù)，具有如下優(yōu)點效果
(1) 本發(fā)明通過以攝像頭的場掃描輸出信號作為紅外掃描單元開始掃描 的觸發(fā)信號，實現(xiàn)了攝像頭與紅外掃描單元同步開始工作，提高了對觸摸點位 置判斷的準確性，系統(tǒng)響應(yīng)也快。
(2) 本發(fā)明將采集到的各紅外接收管的ADC值放入隊列，計算功能塊 同時進行取數(shù)據(jù)計算的方式，大大縮短了紅外掃描時間。
(3) 本發(fā)明通過邊緩存數(shù)據(jù)邊讀取分析的方式，提高了觸摸點圖像分析 處理速度，加快了系統(tǒng)的響應(yīng)。


圖1是現(xiàn)有技術(shù)的紅外掃描與攝像頭結(jié)合定位的硬件結(jié)構(gòu)示意圖2是本發(fā)明系統(tǒng)的硬件連接示意圖3是本發(fā)明中紅外掃描單元的結(jié)構(gòu)示意圖4是本發(fā)明方法的工作流程圖5是本發(fā)明攝像頭與紅外掃描單元同步開始工作的工作時序圖6是本發(fā)明總微處理器從緩存器中讀圖像數(shù)據(jù)的工作時序圖7是本發(fā)明系統(tǒng)進行角度計算及觸摸點中心位置計算的工作時序圖。
具體實施例方式
下面結(jié)合實施例及附圖，對本發(fā)明作進一步的詳細說明，但本發(fā)明的實 施方式不限于此。
實施例
本實施例一種實現(xiàn)紅外掃描與攝像頭同步工作的方法，如圖4所示，包括 以下步驟
(O啟動攝像頭，同時以攝像頭的場掃描輸出信號作為紅外掃描單元的 觸發(fā)信號，啟動紅外掃描單元中的紅外發(fā)射模塊及紅外接收模塊；如圖5的時 序圖所示，該過程具體為
攝像頭啟動時，輸出場掃描信號，攝像頭開始進行場掃描，同時觸發(fā)紅外 掃描單元中的紅外發(fā)射模塊和紅外接收模塊開始掃描工作，紅外接收模塊中的 從微處理器開始采集各紅外接收管的ADC值，其中，紅外發(fā)射模塊的每個二 極管與相對應(yīng)的紅外接收模塊的每個二極管同步工作。
(2)攝像頭拍攝觸摸點圖像后，將圖像數(shù)據(jù)送至數(shù)據(jù)緩存器中進行緩存， 緩存過程中，總微處理器對數(shù)據(jù)緩存器中的圖像數(shù)據(jù)進行讀取，此過程的工作 時序如圖6所示；同時，各紅外接收模塊中的從微處理器對各紅外接收管的 ADC值進行處理，初步確定觸摸點處被遮擋的紅外發(fā)射管的起始位置和終止 位置；(3) 總微處理器對讀取到的圖像數(shù)據(jù)進行分析，計算攝像頭到觸摸點的
拍攝角度；同時紅外掃描單元的主微處理器綜合紅外接收模塊中各從微處理器 的計算結(jié)果，確定觸摸點的中心位置，然后發(fā)送給總微處理器；此過程的工作 時序如圖7所示；
(4) 總微處理器根據(jù)計算得到的攝像頭到觸摸點的拍攝角度和紅外掃描 單元得到的觸摸點的中心位置，綜合分析確定觸摸點坐標，最后發(fā)送給計算機。
其中，步驟(2)中對各紅外接收管的ADC值的處理具體為各紅外接 收模塊中的從微處理器讀取各紅外接收管的ADC值，并將各ADC值放入其 各自的隊列中，然后從微處理器的計算功能模塊從各ADC值隊列中讀取數(shù)據(jù) 進行計算，從而初步得出觸摸點處被遮擋的紅外發(fā)射管的起始位置和終止位 置。
本實施例一種用于上述方法的實現(xiàn)紅外掃描與攝像同步工作的系統(tǒng)，如圖 2所示包括攝像頭、緩存器、紅外掃描單元、總微處理器及計算機，其中攝像 頭、緩存器、總微處理器和計算機依次連接，紅外掃描單元一端與攝像頭的場 掃描輸出端連接，另一端與總微處理器連接。
紅外掃描單元的結(jié)構(gòu)如圖3所示，包括對應(yīng)設(shè)置的紅外發(fā)射模塊303、 304 和紅外接收模塊301、 302，紅外發(fā)射模塊303、 304與紅外接收模塊301、 302 中分別設(shè)有從微處理器，且其中對應(yīng)設(shè)于紅外接收模塊302中的從微處理器同 時作為整個紅外掃描單元的主微處理器。
本實施例采用的總微處理器和從微處理器均可為單片機、ARM芯片或 DSP芯片；緩存器可為FIFO緩存器；攝像頭可為CMOS攝像頭。
本發(fā)明的系統(tǒng)工作時，如圖2所示，其過程為攝像頭啟動時，其場掃描 輸出信號觸發(fā)場掃描輸出端開始工作，同時觸發(fā)紅外掃描單元開始工作；根據(jù) 攝像頭的時鐘脈沖，攝像頭的寫數(shù)據(jù)端將圖像數(shù)據(jù)送至緩存器進行緩存；當一 行數(shù)據(jù)緩存完畢，攝像頭的行掃描輸出端發(fā)出換行信號，繼續(xù)進行下一行的數(shù) 據(jù)緩存；總微處理器在其讀使能端有效的情況下，根據(jù)總微處理器時鐘，對緩 存器的數(shù)據(jù)通過讀數(shù)據(jù)端進行讀入，然后計算攝像頭到觸摸點的拍攝角度，同 時紅外掃描單元計算得到的觸摸點中心位置的數(shù)據(jù)通過串口用中斷方式發(fā)送給總微處理器；最后總微處理器根據(jù)攝像頭和紅外掃描單元得到的數(shù)據(jù)，綜合 分析計算，最終得出觸摸點的坐標，發(fā)送給計算機。
如上所述，便可較好地實現(xiàn)本發(fā)明，上述實施例僅為本發(fā)明的較佳實施例，
并非用來限定本發(fā)明的實施范圍；即凡依本發(fā)明內(nèi)容所作的均等變化與修飾，
都為本發(fā)明權(quán)利要求所要求保護的范圍所涵蓋。
權(quán)利要求
1、一種實現(xiàn)紅外掃描與攝像頭同步工作的方法，其特征在于，包括以下步驟(1)啟動攝像頭，同時以攝像頭的場掃描輸出信號作為紅外掃描單元的觸發(fā)信號，啟動紅外掃描單元中的紅外發(fā)射模塊及紅外接收模塊；(2)攝像頭拍攝觸摸點圖像后，將圖像數(shù)據(jù)送至數(shù)據(jù)緩存器中進行緩存，緩存過程中，總微處理器對數(shù)據(jù)緩存器中的圖像數(shù)據(jù)進行讀??；同時，各紅外接收模塊中的從微處理器對各紅外接收管的ADC值進行處理，初步確定觸摸點處被遮擋的紅外發(fā)射管的起始位置和終止位置；(3)總微處理器對讀取到的圖像數(shù)據(jù)進行分析，計算攝像頭到觸摸點的拍攝角度；同時紅外掃描單元的主微處理器綜合紅外接收模塊中各從微處理器的計算結(jié)果，確定觸摸點的中心位置，然后發(fā)送給總微處理器；(4)總微處理器根據(jù)計算得到的攝像頭到觸摸點的拍攝角度和紅外掃描單元得到的觸摸點的中心位置，綜合分析確定觸摸點坐標，最后發(fā)送給計算機。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述一種實現(xiàn)紅外掃描與攝像頭同步工作的方法，其 特征在于，所述步驟(1)具體為攝像頭啟動時，輸出場掃描信號，攝像頭 開始進行場掃描，同時觸發(fā)紅外掃描單元中的紅外發(fā)射模塊和紅外接收模塊開 始掃描工作，紅外接收模塊中的從微處理器開始采集各紅外接收管的ADC值， 其中，紅外發(fā)射模塊的每個二極管與相對應(yīng)的紅外接收模塊的每個二極管同步 工作。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述一種實現(xiàn)紅外掃描與攝像頭同步工作的方法，其 特征在于，所述步驟(2)中對各紅外接收管的ADC值的處理具體為各紅 外接收模塊中的從微處理器讀取各紅外接收管的ADC值，并將各ADC值放 入其各自的隊列中，然后從微處理器的計算功能模塊從各ADC值隊列中讀取 數(shù)據(jù)進行分析，從而初步得出觸摸點處被遮擋的紅外發(fā)射管的起始位置和終止 位置。
4、 一種用于實現(xiàn)權(quán)利要求1 3任一項所述方法的實現(xiàn)紅外掃描與攝像頭同步工作的系統(tǒng)，其特征在于，包括攝像頭、緩存器、紅外掃描單元、總微處 理器及計算機，其中攝像頭、緩存器、總微處理器和計算機依次連接，紅外掃 描單元一端與攝像頭的場掃描輸出端連接，另一端與總微處理器連接。
5、 根據(jù)權(quán)利要求4所述一種實現(xiàn)紅外掃描與攝像頭同步工作的系統(tǒng)，其 特征在于，所述紅外掃描單元包括對應(yīng)設(shè)置的紅外發(fā)射模塊和紅外接收模塊， 紅外發(fā)射模塊與紅外接收模塊中分別設(shè)有從微處理器，且其中設(shè)于紅外接收模 塊中的一個從微處理器同時為整個紅外掃描單元的主微處理器。
6、 根據(jù)權(quán)利要求4所述一種實現(xiàn)紅外掃描與攝像頭同步工作的系統(tǒng)，其 特征在于，所述總微處理器為單片機、ARM芯片或DSP芯片。
7、 根據(jù)權(quán)利要求4所述一種實現(xiàn)紅外掃描與攝像頭同步工作的系統(tǒng)，其 特征在于，所述從微處理器為單片機、ARM芯片或DSP芯片。
8、 根據(jù)權(quán)利要求4所述一種實現(xiàn)紅外掃描與攝像頭同步工作的系統(tǒng)，其 特征在于，所述緩存器為FIFO緩存器。
9、 根據(jù)權(quán)利要求4所述一種實現(xiàn)紅外掃描與攝像頭同步工作的系統(tǒng)，其 特征在于，所述攝像頭為CMOS攝像頭。
全文摘要
本發(fā)明提供一種實現(xiàn)紅外掃描與攝像頭同步工作的方法及系統(tǒng)，其方法是以攝像頭的場掃描輸出信號作為紅外掃描單元的觸發(fā)信號，啟動攝像頭的同時啟動紅外掃描單元，使得攝像頭對觸摸點圖像的拍攝處理和紅外掃描單元對觸摸點的位置計算同時進行，最后通過總微處理器綜合其信息確定觸摸點的精確位置；其系統(tǒng)包括依次連接的攝像頭、緩存器、總微處理器和計算機，紅外掃描單元一端與攝像頭的場掃描輸出端連接，另一端與總微處理器連接。本發(fā)明很好的實現(xiàn)了紅外掃描與攝像同步工作，其對觸摸點位置判斷的準確性高，系統(tǒng)響應(yīng)也快。
文檔編號G06F3/041GK101566896SQ20091003981
公開日2009年10月28日 申請日期2009年5月31日 優(yōu)先權(quán)日2009年5月31日
發(fā)明者周春景, 鐘杰婷 申請人:廣東威創(chuàng)視訊科技股份有限公司