一種基于立體視覺的多點(diǎn)觸摸屏系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明適用于觸摸屏領(lǐng)域，提供了一種基于立體視覺的多點(diǎn)觸摸屏的方法與裝置。所述方法包括：紅外線發(fā)射裝置掃描觸摸平面，采用雙目線掃描紅外攝像頭的視頻接收裝置采集掃描信息，使用圖形處理算法識別觸摸物映射在攝像頭中的位置，采用立體視覺算法還原觸摸點(diǎn)相對于攝像頭的平面位置關(guān)系，進(jìn)而得到觸摸點(diǎn)在觸摸屏上的位置。本發(fā)明采用圖形處理算法與簡單硬件設(shè)備解決多點(diǎn)觸屏的成本問題，并提供了一種安裝簡易和具有通用性的觸摸屏系統(tǒng)。
【專利說明】一種基于立體視覺的多點(diǎn)觸摸屏系統(tǒng)
[0001]【技術(shù)領(lǐng)域】
本發(fā)明涉及光學(xué)觸摸屏領(lǐng)域，特別涉及采用立體視覺技術(shù)來構(gòu)造多點(diǎn)觸摸屏的方法?！颈尘凹夹g(shù)】
[0002]目前，普遍采用的紅外觸摸屏技術(shù)通常是由觸摸屏頂部兩端的紅外攝像頭和與之相鄰的紅外發(fā)射器，包圍觸摸屏的反射條組成。紅外發(fā)射裝置發(fā)出光線經(jīng)由四周的反射條反射后進(jìn)入對側(cè)的攝像頭。當(dāng)觸摸點(diǎn)進(jìn)入觸摸屏?xí)r，紅外攝像頭感應(yīng)接受光線的變化，計算出兩端的紅外攝像頭與觸摸點(diǎn)以及兩紅外攝像頭之間構(gòu)成的直線所組成的夾角，進(jìn)而計算出觸摸點(diǎn)的位置。但是現(xiàn)有技術(shù)受限于其構(gòu)造中的反射條，設(shè)備不具備可移植性與通用性。例如，現(xiàn)有紅外觸摸屏設(shè)備的使用需要預(yù)先測量攝像頭之間的距離。因此，現(xiàn)有技術(shù)難以做到設(shè)備必須固化在屏幕上，不具備可移植性與通用性。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的是要提供一種基于立體視覺的多點(diǎn)觸摸屏系統(tǒng)，該觸摸屏系統(tǒng)具備通用性與可移植性，并革新性的發(fā)展了現(xiàn)有光學(xué)觸摸屏技術(shù)。
[0004]一種基于立體視覺的多點(diǎn)觸摸屏系統(tǒng)，其特征在于，它由(a)紅外線發(fā)射裝置；(b)紅外線接收裝置；(C)觸摸點(diǎn)分析部件；(d)觸摸點(diǎn)傳輸部件；(e)屏幕校對模塊構(gòu)成；
(a)所述紅外線發(fā)射裝置包括:紅外LED燈，用于產(chǎn)生覆蓋顯示屏的紅外線平面，LED燈至少一個，并安置于紅外線接收裝置周邊；
(b)所述紅外線接收裝置，用于接收紅外線信息，該裝置包括:雙目線掃描紅外攝像頭，用于采集紅外線圖像；非紅外線過濾裝置，用于過濾非紅外光線；微控制器，用于協(xié)調(diào)與控制左右攝像頭；將接收的紅外線信息傳輸給觸摸點(diǎn)分析部件；
(c)所述觸摸點(diǎn)分析部件，接收紅外線接收裝置傳輸?shù)臄?shù)據(jù)并經(jīng)過分析將結(jié)果傳輸給觸摸點(diǎn)傳輸部件，該裝置包括:觸摸點(diǎn)識別單元，用于識別觸摸物反射的紅外光線映射在線掃描紅外攝像頭中的位置，采用圖形處理中二值化算法識別映射位置，兩個線掃描紅外攝像頭分別獨(dú)立完成識別計算；測距單元，使用立體視覺的公式計算出觸摸物在以左側(cè)線掃描紅外攝像頭為原點(diǎn)的攝像頭坐標(biāo)系中的位置；坐標(biāo)轉(zhuǎn)換單元，用于將觸摸物坐標(biāo)位置從換攝像頭坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換到以顯示屏左上角為原點(diǎn)的屏幕坐標(biāo)系；
(d)所述觸摸點(diǎn)傳輸部件用于連接觸摸點(diǎn)分析部件與計算機(jī)數(shù)據(jù)輸入接口，給計算機(jī)傳輸觸摸點(diǎn)位置信息；
(e)所述屏幕校對模塊通過用戶點(diǎn)擊多個觸摸顯示標(biāo)示，從而計算出攝像頭坐標(biāo)系到屏幕坐標(biāo)系之間的轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)。
[0005]所述的雙目線掃描紅外攝像頭包括兩個獨(dú)立的線掃描紅外攝像頭，兩個攝像頭的焦距等值，兩個攝像頭映射的平面均為顯示屏的觸摸區(qū)域，兩個攝像頭的光軸平行，兩個攝像頭的感光元件具有相同像素數(shù)。[0006]一種基于立體視覺的多點(diǎn)觸摸屏系統(tǒng)的操作步驟，其特征在于，具體操作步驟包括:
顯示屏顯示輸出信息；
系統(tǒng)判斷是否需要校對屏幕；
如果需要重新校對屏幕，則使用屏幕校對模塊建立坐標(biāo)系聯(lián)系；
如果不需要重新校對屏幕，則用戶觸摸顯示屏；
觸摸物反射紅外光線；
雙目線掃描紅外攝像頭接收紅外線信息，反射后的紅外線映射在攝像頭中表現(xiàn)為觸摸區(qū)域，將其傳輸給觸摸點(diǎn)分析部件；
觸摸點(diǎn)分析部件通過二值化算法與立體視覺的公式計算出觸摸點(diǎn)位置；
系統(tǒng)判斷觸摸點(diǎn)位置是否有效，判斷是否有效的依據(jù)為觸摸點(diǎn)位置是否超越屏幕范
圍；
如果觸摸點(diǎn)位置有效，則將觸摸點(diǎn)信息傳輸給計算機(jī)；
如果觸摸點(diǎn)位置無效，則顯示屏顯示正常圖像；
計算機(jī)接收到觸摸點(diǎn)信息，計算機(jī)響應(yīng)觸控信息。
[0007]如權(quán)利要求3所述的一種基于立體視覺的多點(diǎn)觸摸屏系統(tǒng)，其特征在于，所述屏幕校對模塊執(zhí)行步驟包括:
步驟I，顯示器顯示觸摸標(biāo)示；
步驟2，用戶觸摸顯示標(biāo)示；
步驟3，系統(tǒng)計算觸摸點(diǎn)在攝像頭坐標(biāo)系中位置；
步驟4，系統(tǒng)判斷觸摸點(diǎn)位置是否有效；若是無效重復(fù)步驟I ;
步驟5,保存觸摸標(biāo)示坐標(biāo)位置與對應(yīng)觸摸點(diǎn)坐標(biāo)位置；
步驟6，判斷時候獲取足夠?qū)?yīng)信息；若是不足夠則重復(fù)步驟I ;
步驟7，計算出攝像頭坐標(biāo)系到屏幕坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換公式。
[0008]本發(fā)明所設(shè)計的多點(diǎn)觸摸屏系統(tǒng)，包括的紅外線發(fā)射裝置，在液晶顯示屏表面產(chǎn)生強(qiáng)度足夠的紅外線平面，紅外線可以覆蓋顯示屏的所有顯示區(qū)域。紅外線接收裝置，使用雙目線掃描紅外攝像頭接收觸摸物反射的紅外線。該雙目線掃描紅外攝像頭由兩個單獨(dú)紅外攝像頭構(gòu)成，兩攝像頭光軸平行，焦距相同或近似，且攝像頭是接收一維光學(xué)信息的線性掃描相機(jī)。兩個攝像頭的感光元件具有相同像素數(shù)。紅外線濾光器，附著于攝像頭用于過濾非紅外線的濾光元器件。觸摸點(diǎn)分析部件。該部件應(yīng)用圖形處理技術(shù)識別觸摸物在線掃描攝像頭上映射的位置，進(jìn)而采用立體視覺的公式計算出觸摸物相對于攝像頭的坐標(biāo)位置，然后計算出觸摸物在液晶顯示屏上的位置。觸摸點(diǎn)傳輸部件。該部件將觸摸點(diǎn)分析部件計算出的觸摸點(diǎn)信息傳輸給計算機(jī)。屏幕校對模塊。該模塊通過顯示屏顯示位于屏幕中央及四周的觸摸標(biāo)示，引導(dǎo)用戶點(diǎn)擊并收集相關(guān)數(shù)據(jù)從而建立攝像頭坐標(biāo)系到屏幕坐標(biāo)系聯(lián)系。
[0009]本發(fā)明提供了一種可以實現(xiàn)多點(diǎn)觸摸屏，且具有與通用性與移植性的系統(tǒng)。該系統(tǒng)通過采用圖形處理的方法快速計算出觸摸物在液晶屏上的位置，實時反饋給計算機(jī)相關(guān)數(shù)據(jù)。與傳統(tǒng)的觸摸屏相比，因為采用了成本低的光學(xué)攝像頭，極大降低了成本；與現(xiàn)有光學(xué)觸摸屏相比，具有通用性與可移植性?！緦＠綀D】

【附圖說明】
[0010]圖1是本發(fā)明提供的一種基于立體視覺的多點(diǎn)觸摸屏方法的流程圖。
[0011]圖2是本發(fā)明提供的一種基于立體視覺的多點(diǎn)觸摸屏方法的詳細(xì)流程圖。
[0012]圖3是本發(fā)明的觸摸屏校對方法流程圖。
[0013]圖4是本發(fā)明提供的一種基于立體視覺的多點(diǎn)觸摸屏系統(tǒng)示意圖。
[0014]圖5是紅外線接收裝置構(gòu)造示意圖。
[0015]圖6是雙目線掃描紅外攝像頭構(gòu)造模型示意圖。
[0016]圖7是觸摸屏系統(tǒng)硬件組件的一個布置示意圖。
[0017]具體實施方法
為了描述本發(fā)明的技術(shù)細(xì)節(jié)與優(yōu)點(diǎn)，以下內(nèi)容和附圖一起詳細(xì)闡述了本發(fā)明的實施步驟與設(shè)計方法。需要指出的是，該實施方法是用來描述本發(fā)明，而非用于限定本發(fā)明之權(quán)利范圍，依照本發(fā)明權(quán)利所做的等同變化，仍應(yīng)被視作本發(fā)明涵蓋的范圍。
[0018]圖1是本發(fā)明，一種基于立體視覺的多點(diǎn)觸摸屏方法的流程，其過程如下:
步驟S101，紅外線發(fā)射器發(fā)射紅外線掃描顯示器平面。在本實施方法中，紅外線發(fā)射器掃描平面同雙目線掃描紅外攝像頭投射平面為同一平面。紅外線發(fā)射器安置于雙目線掃描紅外攝像頭周圍。
[0019]步驟S102，雙目線掃描紅外攝像頭收集觸摸物反射的紅外線信號，將左右兩個攝像頭收集到的信息傳輸給觸摸點(diǎn)分析部件用于分析觸摸點(diǎn)位置。
[0020]步驟S103，根據(jù)攝像頭捕捉的信息計算出觸摸物相對于左側(cè)攝像頭的平面空間位置關(guān)系；通過攝像頭坐標(biāo)系X到屏幕坐標(biāo)系U的轉(zhuǎn)換模型，計算出觸摸點(diǎn)在屏幕中的位置。轉(zhuǎn)換模型如下:
【權(quán)利要求】
1.一種基于立體視覺的多點(diǎn)觸摸屏系統(tǒng)，其特征在于，它由(a)紅外線發(fā)射裝置；(b)紅外線接收裝置；(C)觸摸點(diǎn)分析部件；(d)觸摸點(diǎn)傳輸部件；(e)屏幕校對模塊構(gòu)成； (a)所述紅外線發(fā)射裝置包括:紅外LED燈，用于產(chǎn)生覆蓋顯示屏的紅外線平面，LED燈至少一個，并安置于紅外線接收裝置周邊； (b)所述紅外線接收裝置，用于接收紅外線信息，該裝置包括:雙目線掃描紅外攝像頭，用于采集紅外線圖像；非紅外線過濾裝置，用于過濾非紅外光線；微控制器，用于協(xié)調(diào)與控制左右攝像頭；將接收的紅外線信息傳輸給觸摸點(diǎn)分析部件； (c)所述觸摸點(diǎn)分析部件，接收紅外線接收裝置傳輸?shù)臄?shù)據(jù)并經(jīng)過分析將結(jié)果傳輸給觸摸點(diǎn)傳輸部件，該裝置包括:觸摸點(diǎn)識別單元，用于識別觸摸物反射的紅外光線映射在線掃描紅外攝像頭中的位置，采用圖形處理中二值化算法識別映射位置，兩個線掃描紅外攝像頭分別獨(dú)立完成識別計算；測距單元，使用立體視覺的公式計算出觸摸物在以左側(cè)線掃描紅外攝像頭為原點(diǎn)的攝像頭坐標(biāo)系中的位置；坐標(biāo)轉(zhuǎn)換單元，用于將觸摸物坐標(biāo)位置從換攝像頭坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換到以顯示屏左上角為原點(diǎn)的屏幕坐標(biāo)系； (d)所述觸摸點(diǎn)傳輸部件用于連接觸摸點(diǎn)分析部件與計算機(jī)數(shù)據(jù)輸入接口，給計算機(jī)傳輸觸摸點(diǎn)位置信息； (e)所述屏幕校對模塊通過用戶點(diǎn)擊多個觸摸顯示標(biāo)示，從而計算出攝像頭坐標(biāo)系到屏幕坐標(biāo)系之間的轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)。
2.如權(quán)利要求1所述的雙目線掃描紅外攝像頭，其特征在于，所述的雙目線掃描紅外攝像頭包括兩個獨(dú)立的線掃描紅外攝像頭，兩個攝像頭的焦距等值，兩個攝像頭映射的平面均為顯示屏的觸摸區(qū)域，兩個攝像頭的光軸平行，兩個攝像頭的感光元件具有相同像素數(shù)。
3.一種基于立體視覺的多點(diǎn)觸摸屏系統(tǒng)的操作步驟，其特征在于，具體操作步驟包括: 顯示屏顯示輸出信息； 系統(tǒng)判斷是否需要校對屏幕； 如果需要重新校對屏幕，則使用屏幕校對模塊建立坐標(biāo)系聯(lián)系； 如果不需要重新校對屏幕，則用戶觸摸顯示屏； 觸摸物反射紅外光線； 雙目線掃描紅外攝像頭接收紅外線信息，反射后的紅外線映射在攝像頭中表現(xiàn)為觸摸區(qū)域，將其傳輸給觸摸點(diǎn)分析部件； 觸摸點(diǎn)分析部件通過二值化算法與立體視覺的公式計算出觸摸點(diǎn)位置； 系統(tǒng)判斷觸摸點(diǎn)位置是否有效，判斷是否有效的依據(jù)為觸摸點(diǎn)位置是否超越屏幕范圍； 如果觸摸點(diǎn)位置有效，則將觸摸點(diǎn)信息傳輸給計算機(jī)； 如果觸摸點(diǎn)位置無效，則顯示屏顯示正常圖像； 計算機(jī)接收到觸摸點(diǎn)信息，計算機(jī)響應(yīng)觸控信息。
4.如權(quán)利要求3所述的一種基于立體視覺的多點(diǎn)觸摸屏系統(tǒng)，其特征在于，所述屏幕校對模塊執(zhí)行步驟包括:步驟I，顯示器顯示觸摸標(biāo)示；步驟2，用戶觸摸顯示標(biāo)示；步驟3，系統(tǒng)計算觸摸點(diǎn)在攝像頭坐標(biāo)系中位置；步驟4，系統(tǒng)判斷觸摸點(diǎn)位置是否有效；若是無效重復(fù)步驟I ;步驟5,保存觸摸標(biāo)示坐標(biāo)位置與對應(yīng)觸摸點(diǎn)坐標(biāo)位置；步驟6，判斷時候獲取足夠?qū)?yīng)信息；若是不足夠則重復(fù)步驟I ;步驟7 ，計算出攝像頭坐標(biāo)系到屏幕坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換公式。
【文檔編號】G06F3/042GK103970367SQ201310588660
【公開日】2014年8月6日 申請日期:2013年11月21日 優(yōu)先權(quán)日:2013年11月21日
【發(fā)明者】郭軒 申請人:郭軒