專利名稱：一種光學(xué)成像觸摸傳感系統(tǒng)及其成像方法
一種光學(xué)成像觸摸傳感系統(tǒng)及其成像方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于紅外觸摸屏的光學(xué)成像觸摸傳感系統(tǒng)及其成像方法，屬于光 學(xué)和攝像技術(shù)領(lǐng)域，尤其是用于觸摸屏、電子白板的使用圖像傳感定位的攝像技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
隨著觸摸屏的普及，觸摸屏的圖像傳感裝置也開(kāi)始廣泛的應(yīng)用，其包含有由圖像 傳感芯片和光學(xué)成像系統(tǒng)構(gòu)成的圖像傳感器，安裝在被檢測(cè)的屏幕的邊緣。其通過(guò)使用面 陣或線陣圖像傳感器，其中包含有使用凸凹透鏡構(gòu)成的鏡頭以及必要的反射鏡構(gòu)成的兩路 光學(xué)成像系統(tǒng)，兩個(gè)鏡頭互相分離并且面向所述屏幕，從而利用立體攝像的功能實(shí)現(xiàn)對(duì)觸 摸物的定位。兩路光學(xué)成像系統(tǒng)利用互鎖的電子快門(mén)，實(shí)現(xiàn)不同光路在同一傳播路徑上的 分時(shí)復(fù)用，或者通過(guò)利用獨(dú)立的光路實(shí)現(xiàn)分區(qū)復(fù)用，成像在一片圖像傳感芯片的表面。由于 目前的觸摸屏圖像傳感裝置的抗干擾性差，光路復(fù)雜，需要大量的光學(xué)設(shè)備，以及復(fù)雜的硬 件設(shè)備，這樣在生產(chǎn)成本上難以降低，阻礙了觸摸屏的圖像傳感裝置的推廣。

發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題在于提供一種光學(xué)成像觸摸傳感系統(tǒng)及其成像方法， 該方法簡(jiǎn)化了傳感器的光路結(jié)構(gòu)，減少光學(xué)設(shè)備以及硬件設(shè)備，同時(shí)利用特殊的算法優(yōu)化 了圖像處理方式，提高系統(tǒng)的抗干擾性。本發(fā)明采用以下技術(shù)方案解決上述技術(shù)問(wèn)題一種光學(xué)成像觸摸傳感系統(tǒng)，包括觸摸屏、紅外電子筆、圖像處理電路；所述圖像 處理電路包括兩個(gè)成像傳感器件，兩個(gè)成像傳感器件分別安裝在觸摸屏兩側(cè)；所述成像傳 感器件包括帶濾可見(jiàn)光光學(xué)鏡頭。一種光學(xué)成像觸摸傳感系統(tǒng)的成像方法，包括如下步驟步驟一紅外電子筆在屏幕上運(yùn)動(dòng)時(shí)，發(fā)出不可見(jiàn)紅外線，經(jīng)過(guò)濾光片鏡頭，在屏 幕左右兩側(cè)的成像傳感器件形成亮斑圖像；步驟二圖像處理電路對(duì)bmp圖像進(jìn)行解析，采用逐行逐列掃描成像圖像的每一 個(gè)像素點(diǎn)，判斷每個(gè)像素點(diǎn)的RGB值，采用動(dòng)態(tài)算法進(jìn)行解析成像圖像RGB值，從而判斷紅 外發(fā)光筆亮點(diǎn)位置，解析出信號(hào)源產(chǎn)生的觀點(diǎn)二維坐標(biāo)；步驟三通過(guò)USB接口將坐標(biāo)數(shù)據(jù)輸送到計(jì)算機(jī)，經(jīng)過(guò)計(jì)算機(jī)定位程序?qū)崿F(xiàn)了紅 外線光筆位置到計(jì)算機(jī)鼠標(biāo)位置信息轉(zhuǎn)換。所述步驟一中濾光片由亞克力薄皮為基材，在亞克力材料中添加深紅色色粉。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于簡(jiǎn)化了傳感器的光路結(jié)構(gòu)，減少光學(xué)設(shè)備以及硬件設(shè)備，同時(shí) 利用特殊的算法優(yōu)化了圖像處理方式，提高系統(tǒng)的抗干擾性。

下面參照附圖結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的描述。
圖1是本發(fā)明系統(tǒng)光路圖。圖2是CXD像面坐標(biāo)系與顯示屏幕的坐標(biāo)系坐標(biāo)轉(zhuǎn)換幾何關(guān)系示意圖。
具體實(shí)施方式如圖1所示，光學(xué)成像觸摸傳感系統(tǒng)的光路圖，包括觸摸屏1、紅外電子筆2、圖像 處理電路；所述圖像處理電路包括兩個(gè)成像傳感器件，兩個(gè)成像傳感器件分別安裝在觸摸 屏1兩側(cè)；所述成像傳感器件包括帶濾可見(jiàn)光光學(xué)鏡頭3。本發(fā)明中的光路結(jié)構(gòu)采用了發(fā) 光筆與濾光片組成了一個(gè)雙目視覺(jué)系統(tǒng)，采用濾光片把可見(jiàn)光濾除，透過(guò)發(fā)光筆光線，與現(xiàn) 有技術(shù)的做法是透過(guò)可見(jiàn)光，濾除紅外光的做法相反。紅外電子筆2觸碰觸摸屏1時(shí)，紅外電子筆2內(nèi)部輕觸開(kāi)關(guān)導(dǎo)通，紅外電子筆2能 夠發(fā)出800-1600nm的紅外光線，當(dāng)紅外電子筆2處于抬筆式，紅外電子筆2不發(fā)光。所以 光筆的運(yùn)動(dòng)書(shū)寫(xiě)軌跡和光點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)軌跡相同。觸摸屏1左右兩側(cè)的帶慮可見(jiàn)光鏡頭3的成像傳感器，對(duì)板面進(jìn)行成像，由于濾光 原因，成像出來(lái)的圖像是暗圖像，當(dāng)有紅外光筆發(fā)光時(shí)，會(huì)在暗圖像上形成亮斑。圖像處理電路對(duì)成像圖像進(jìn)行解析處理，由于bmp圖像是按每個(gè)像素點(diǎn)進(jìn)行排 列，核心是要判斷每個(gè)像素點(diǎn)顏色深度值，也就是RGB值，通過(guò)對(duì)比關(guān)聯(lián)點(diǎn)RGB值的變化，從 而檢測(cè)到移動(dòng)的亮點(diǎn)，獲取到亮點(diǎn)在成像圖像中的位置信息。圖像處理電路根據(jù)采集到的光點(diǎn)信息進(jìn)行預(yù)處理得到光點(diǎn)在圖像傳感器像面坐 標(biāo)下的位置X、Y，此位置還不能直接來(lái)定位屏幕光標(biāo)，還必須經(jīng)過(guò)一定的轉(zhuǎn)換，才可以作為 最終的屏幕光標(biāo)坐標(biāo)值。由于圖像傳感器的安裝與板面成45度，CXD的坐標(biāo)軸與屏幕顯示坐標(biāo)軸有一定的 角度偏差，所以圖像處理電路會(huì)對(duì)坐標(biāo)進(jìn)一步進(jìn)行轉(zhuǎn)換。坐標(biāo)定位轉(zhuǎn)換原理由于CXD安裝位置的限制，CXD的坐標(biāo)軸與屏幕顯示坐標(biāo)軸有一定的角度偏差。 因此CCD像面坐標(biāo)系與顯示屏幕的坐標(biāo)系之間存在著坐標(biāo)原點(diǎn)的差異、坐標(biāo)軸不平行差異 (表現(xiàn)為旋轉(zhuǎn)角Θ)、以及坐標(biāo)尺度的差異。如圖2所示，外面較大的矩形表示CXD的攝像 區(qū)域，里邊較小的區(qū)域表示大屏幕顯示區(qū)域，其中xoy坐標(biāo)系表示CXD像面坐標(biāo)系，X 0 Y坐 標(biāo)系表示大屏幕顯示坐標(biāo)系。設(shè)X 0 Y坐標(biāo)系和xoy坐標(biāo)系的單位量X*、Y*、χ*、/之間存 在著以下的比例關(guān)系X* = mix*X* = m2y*Y* = nix*T = n2y*(1)若xO、yO表示X Y坐標(biāo)系原點(diǎn)在xoy坐標(biāo)系中的坐標(biāo)值，由圖2所示幾何關(guān)系可 推出X = Iii1 (y0sin θ -x0cos θ ) +Iii1Xcos θ -m^sin θ I = il'fiyoSttlt^lgO- ili,toSllO-^Voj+ Wi.Y Sll
JL·
mlthmm權(quán)利要求
1.一種光學(xué)成像觸摸傳感系統(tǒng)，其特征在于包括觸摸屏、紅外電子筆、圖像處理電 路；所述圖像處理電路包括兩個(gè)成像傳感器件，兩個(gè)成像傳感器件分別安裝在觸摸屏兩側(cè)； 所述成像傳感器件包括帶濾可見(jiàn)光光學(xué)鏡頭。
2.一種光學(xué)成像觸摸傳感系統(tǒng)的成像方法，其特征在于包括如下步驟步驟一紅外電子筆在觸摸屏上運(yùn)動(dòng)時(shí)，發(fā)出不可見(jiàn)紅外線，經(jīng)過(guò)濾光片鏡頭，在屏幕 左右兩側(cè)的成像傳感器件形成亮斑圖像；步驟二 圖像處理電路對(duì)bmp圖像進(jìn)行解析，采用逐行逐列掃描成像圖像的每一個(gè)像 素點(diǎn)，判斷每個(gè)像素點(diǎn)的RGB值，采用動(dòng)態(tài)算法進(jìn)行解析成像圖像RGB值，從而判斷紅外發(fā) 光筆亮點(diǎn)位置，解析出信號(hào)源產(chǎn)生的觀點(diǎn)二維坐標(biāo)；步驟三通過(guò)USB接口將坐標(biāo)數(shù)據(jù)輸送到計(jì)算機(jī)，經(jīng)過(guò)計(jì)算機(jī)定位程序?qū)崿F(xiàn)紅外線光 筆位置到計(jì)算機(jī)鼠標(biāo)位置信息轉(zhuǎn)換。
3.如權(quán)利要求2所述的一種光學(xué)成像觸摸傳感系統(tǒng)的成像方法，其特征在于所述步 驟一中濾光片由亞克力薄皮為基材，在亞克力材料中添加深紅色色粉。
全文摘要
一種光學(xué)成像觸摸傳感系統(tǒng)，包括觸摸屏、紅外電子筆、圖像處理電路；所述圖像處理電路包括兩個(gè)成像傳感器件，兩個(gè)成像傳感器件分別安裝在觸摸屏兩側(cè)；所述成像傳感器件包括帶濾可見(jiàn)光光學(xué)鏡頭。紅外電子筆在觸摸屏上運(yùn)動(dòng)時(shí)，發(fā)出不可見(jiàn)紅外線，經(jīng)過(guò)濾光片鏡頭，在觸摸屏兩側(cè)的成像傳感器件上形成亮斑圖像，圖像處理電路對(duì)圖像進(jìn)行計(jì)算，解析出紅外線發(fā)光筆在觸摸屏上的二維坐標(biāo)，最后通過(guò)USB接口將坐標(biāo)數(shù)據(jù)傳送到計(jì)算機(jī)，經(jīng)過(guò)計(jì)算機(jī)定位程序?qū)崿F(xiàn)了紅外光筆到計(jì)算機(jī)鼠標(biāo)位置信息轉(zhuǎn)換。本發(fā)明簡(jiǎn)化了傳感器的光路結(jié)構(gòu)，減少光學(xué)設(shè)備以及硬件設(shè)備，同時(shí)利用特殊的算法優(yōu)化了圖像處理方式，提高系統(tǒng)的抗干擾性。
文檔編號(hào)G06F3/042GK102063230SQ20111000140
公開(kāi)日2011年5月18日 申請(qǐng)日期2011年1月5日 優(yōu)先權(quán)日2011年1月5日
發(fā)明者丁萬(wàn)年, 洪文杰, 陳麗, 陳日良 申請(qǐng)人:福州銳達(dá)數(shù)碼科技有限公司