專利名稱：光學(xué)輸入系統(tǒng)及方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及數(shù)據(jù)錄入及傳輸領(lǐng)域，尤其涉及一種光學(xué)輸入系統(tǒng)及方法。
背景技術(shù)：
現(xiàn)有技術(shù)中，電子設(shè)備一般通過(guò)鼠標(biāo)、鍵盤或者觸摸屏等進(jìn)行信息輸入。其中的觸 摸屏輸入操作簡(jiǎn)單方便，是靠觸摸顯示器的屏幕來(lái)輸入數(shù)據(jù)的一種輸入技術(shù)。觸摸屏是由 觸摸檢測(cè)部件及觸摸控制器組成。前者(即觸摸檢測(cè)部件)位于顯示屏的前面，主要用于 檢測(cè)用戶觸摸的位置，接收后將其送至觸摸屏控制器。而后者(觸摸控制器)的主要作用 是從觸摸檢測(cè)部件上接收信息，并將其轉(zhuǎn)換成觸點(diǎn)坐標(biāo)送至中央處理器(CPU)，同時(shí)還可接 收CPU發(fā)送來(lái)的命令并加以執(zhí)行。當(dāng)前的觸摸控制技術(shù)，在技術(shù)原理上主要包括矢量壓力傳感式、電阻式、電容式、 紅外線式及表面聲波式等等，均是通過(guò)電信號(hào)或者波信號(hào)來(lái)獲取被觸摸位置進(jìn)而實(shí)現(xiàn)觸摸 控制或輸入。在實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的過(guò)程中，發(fā)明人發(fā)現(xiàn)現(xiàn)有技術(shù)，均存在著或多或少的缺陷，以常用 的電阻式和電容式為例，主要表現(xiàn)在以下方面(1)觸摸檢測(cè)部件工藝復(fù)雜，成本高；(2)觸摸檢測(cè)部件一般都包含有薄膜和涂層，容易損壞；(3) 一般局部損壞則整體就無(wú)法使用，使用代價(jià)高；(4)受使用環(huán)境如溫度及濕度等的影響較大，輸入的精確程度受限；(5)隨著使用時(shí)間的延長(zhǎng)，感應(yīng)部件的靈敏度會(huì)逐漸降低；(6)觸摸屏尺寸越大，電子設(shè)備的成本越高，技術(shù)能力的要求越大。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是在于需要提供一種光學(xué)輸入系統(tǒng)及方法，以降低觸 摸控制的實(shí)現(xiàn)成本。為了解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提供了一種光學(xué)輸入系統(tǒng)，包括光源；第一采集模塊，用于采集由所述光源和操作體形成的第一圖像，所述操作體位于 一輸入?yún)^(qū)域中；第二采集模塊；用于采集由所述光源和所述操作體形成的第二圖像；計(jì)算模塊，與所述第一采集模塊及第二采集模塊相連，用于根據(jù)所述第一圖像獲 得第一參數(shù)，根據(jù)所述第二圖像獲得第二參數(shù)，并根據(jù)所述第一采集模塊與第二采集模塊 的距離，以及所述第一參數(shù)及該第二參數(shù)，獲得所述操作體在所述輸入?yún)^(qū)域中的輸入信 息；轉(zhuǎn)換模塊，與所述計(jì)算模塊相連，用于將所述輸入信息轉(zhuǎn)換為輸入信號(hào)；發(fā)送模塊，與所述轉(zhuǎn)換模塊相連，用于發(fā)送所述輸入信號(hào)；
其中，所述輸入?yún)^(qū)域由所述光源、第一采集模塊及第二采集模塊形成。優(yōu)選地，該光學(xué)輸入系統(tǒng)，應(yīng)用在一矩形區(qū)域內(nèi)，其中所述光源，包括第一點(diǎn)光源和第二點(diǎn)光源；所述第一采集模塊和第二采集模塊，分別位于所述矩形區(qū)域某一條邊的兩個(gè)頂
點(diǎn)所述第一點(diǎn)光源和第二點(diǎn)光源，分別位于所述矩形區(qū)域的另兩個(gè)頂點(diǎn)，或者分別 位于所述第一采集模塊和第二采集模塊處。優(yōu)選地，該光學(xué)輸入系統(tǒng)，應(yīng)用在一矩形區(qū)域內(nèi)，其中所述光源，包括線光源；所述第一采集模塊和第二采集模塊，分別位于所述矩形區(qū)域某一條邊的兩個(gè)頂占.
^ \\\ 所述線光源，位于所述矩形區(qū)域的所述兩個(gè)頂點(diǎn)的對(duì)側(cè)邊界。優(yōu)選地，所述第一采集模塊為一攝像頭；所述第二采集模塊為另一攝像頭。優(yōu)選地，所述計(jì)算模塊，包括參數(shù)計(jì)算模塊，用于根據(jù)所述第一圖像獲得第一參數(shù)，根據(jù)所述第二圖像獲得第
二參數(shù)；第一獲取模塊，與所述參數(shù)計(jì)算模塊相連，用于根據(jù)所述距離，以及所述第一參數(shù) 及第二參數(shù)，獲得所述操作體在所述輸入?yún)^(qū)域中的坐標(biāo)；第二獲取模塊，與所述參數(shù)計(jì)算模塊相連，用于根據(jù)所述距離，以及所述第一參數(shù) 及第二參數(shù)，獲得所述操作體橫截面的截面積近似值。優(yōu)選地，所述第一獲取模塊，基于三角定位原理，獲得所述操作體在所述輸入?yún)^(qū)域 中的坐標(biāo)。優(yōu)選地，所述轉(zhuǎn)換模塊，用于根據(jù)所述截面積近似值和截面積近似值與顯示效果 的對(duì)應(yīng)關(guān)系，獲得相應(yīng)的顯示效果。為了解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明還提供了一種光學(xué)輸入方法，包括通過(guò)第一采集模塊采集第一圖像，所述第一圖像由光源和操作體形成，所述操作 體位于一輸入?yún)^(qū)域中；通過(guò)第二采集模塊采集第二圖像，所述第二圖像由所述光源和所述操作體形成；獲得所述第一圖像的第一參數(shù)，以及所述第二圖像的第二參數(shù)；根據(jù)所述第一采集模塊及第二采集模塊的距離，以及所述第一參數(shù)及所述第二參 數(shù)，獲得所述操作體在所述輸入?yún)^(qū)域中的輸入信息；將所述輸入信息轉(zhuǎn)換為輸入信號(hào)并發(fā)送。優(yōu)選地，所述第一參數(shù)，包含有所述操作體相對(duì)于所述第一采集模塊的方向角信 息；所述第二參數(shù)，包含有所述操作體相對(duì)于所述第二采集模塊的方向角信息。優(yōu)選地，所述光源，包括點(diǎn)光源或者線光源。優(yōu)選地，所述輸入信息，包括所述操作體在所述輸入?yún)^(qū)域中的坐標(biāo)，以及所述操作 體橫截面的截面積近似值。優(yōu)選地，所述操作體在所述輸入?yún)^(qū)域中的坐標(biāo)，基于三角定位原理獲得。
優(yōu)選地，所述輸入信號(hào)中，包括根據(jù)所述截面積近似值和截面積近似值與顯示效果的對(duì)應(yīng)關(guān)系，獲得相應(yīng)的顯示效果。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明中的光學(xué)輸入系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，不易損壞，制造成本低。本 發(fā)明中的光學(xué)輸入方法，依靠光學(xué)原理，通過(guò)攝像頭等光學(xué)采集模塊采集輸入信息，受環(huán)境 如溫度及濕度等的影響較小，借助幾何學(xué)原理，可以識(shí)別出連續(xù)輸入不同線寬的輸入信息， 輸入精確度高，識(shí)別能力強(qiáng)。本發(fā)明光學(xué)輸入系統(tǒng)的輸入?yún)^(qū)域，尺寸的不同對(duì)制造成本幾乎 沒有影響，僅調(diào)整光學(xué)采集模塊的位置，即可實(shí)現(xiàn)不同大小的輸入?yún)^(qū)域，而且能長(zhǎng)時(shí)間保持 精度，不會(huì)隨著使用時(shí)間的延長(zhǎng)而降低輸入精度。


圖1是點(diǎn)光源情形下獲得操作體相對(duì)于攝像頭方向角的原理示意圖。圖2是線光源情形下獲得操作體相對(duì)于攝像頭方向角的原理示意圖。圖3是本發(fā)明中通過(guò)雙攝像頭獲得操作體坐標(biāo)和橫截面的原理示意圖。圖4是本發(fā)明中光學(xué)輸入系統(tǒng)一實(shí)施例的組成示意圖。圖5是圖4所示系統(tǒng)實(shí)施例中計(jì)算模塊的組成示意圖。圖6是圖4所示系統(tǒng)實(shí)施例的平面示意圖。圖7是本發(fā)明中光學(xué)輸入方法一實(shí)施例的步驟流程圖。
具體實(shí)施例方式以下將結(jié)合附圖及實(shí)施例來(lái)詳細(xì)說(shuō)明本發(fā)明的實(shí)施方式，借此對(duì)本發(fā)明如何應(yīng)用 技術(shù)手段來(lái)解決技術(shù)問(wèn)題，并達(dá)成技術(shù)效果的實(shí)現(xiàn)過(guò)程能充分理解并據(jù)以實(shí)施。圖1為點(diǎn)光源情形下獲得操作體相對(duì)于攝像頭方向角的原理示意圖。如圖1所示， 在一個(gè)矩形區(qū)域內(nèi)，一攝像頭S位于左上角頂點(diǎn)，一散射性點(diǎn)光源(圖中未示出)位于該攝 像頭S處(當(dāng)然，位于該攝像頭S的附近區(qū)域，也是可以的)，一橫截面為圓形(或接近于 圓形)的操作體(比如手指或筆型裝置)位于該矩形區(qū)域內(nèi)。在此情形下，該攝像頭S所 在頂點(diǎn)的右下方(即右側(cè)和下側(cè))范圍，為該攝像頭S的采集區(qū)域。點(diǎn)光源發(fā)射的光，照射 到該操作體時(shí)會(huì)形成反射，即形成一光斑，因此攝像頭S在采集圖像時(shí)，可以借住該反射的 光，獲得該操作體在攝像頭視野中的方位，即通過(guò)識(shí)別光斑在圖像中的位置，計(jì)算光斑在圖 像的位置，從而獲得該操作體在攝像頭的采集區(qū)域中的方位范圍。通過(guò)獲取該操作體在攝 像頭視野中的方位，即可獲得操作體所處方位相對(duì)于攝像頭的方向角。圖1給出了操作體在攝像頭視野中的三種方位的典型示意。如圖1所示，三種方 位分別為第一方位01、第二方位02和第三方位03。第二方位02和第三方位03，分別表示 操作體位于矩形區(qū)域的左下角頂點(diǎn)位置和右上角頂點(diǎn)位置，第一方位01，表示操作體位于 矩形區(qū)域的中間。在第一方位01情形下，攝像頭S采集的圖像中，含一白色塊狀，兩側(cè)為黑 色條狀，其中該白色塊狀圖形代表該操作體，兩側(cè)的黑色條狀代表邊界。在第二方位02情 形下，攝像頭S采集的圖像中，代表操作體的白色塊狀位于圖像中的最左側(cè)，代表矩形區(qū)域 下邊和右邊邊界的黑色條狀位于圖像中的右側(cè)。在第三方位03情形下，攝像頭S采集的圖 像中，代表操作體的白色塊狀位于圖像中的最右側(cè)，代表矩形區(qū)域下邊和左邊邊界的黑色 條狀位于圖像中的左側(cè)。圖1中給出了三種方位下，操作體位于攝像頭視野中的示意，其中白色塊狀表示操作體，黑色條狀表示邊界。需要說(shuō)明的是，由于圖1的實(shí)施例以單攝像頭舉 例，操作體存在于攝像頭S和目前第一方位Ol連線的方向上，攝像頭采集的圖像中，白色塊 的位置不會(huì)有變化，只是會(huì)有大小的調(diào)整；同樣的道理也適用于S和02、03的連線方向上。 因此操作體在該矩形區(qū)域內(nèi)移動(dòng)時(shí)，可以通過(guò)攝像頭S所采集的圖像，獲得操作體在一維 空間的運(yùn)動(dòng)軌跡。當(dāng)然如果是兩個(gè)攝像頭的實(shí)施例，將攝像頭設(shè)置在相鄰的兩個(gè)頂點(diǎn)處，可 以更加容易和精確的確定操作體的位置。如圖1所示，獲得操作體在攝像頭視野中的方位后，即可計(jì)算獲得操作體方位相 對(duì)于攝像頭的第一方向角Jl和第二方向角J2。在本示意中，是以操作體在攝像頭視野中的 兩個(gè)邊緣，分別與上側(cè)邊界所形成的夾角。當(dāng)然，方向角也可通過(guò)其他夾角來(lái)表示，比如操 作體在攝像頭視野中的某一邊緣與某一邊界形成其中一個(gè)方向角，操作體在攝像頭視野中 兩個(gè)邊緣形成另一個(gè)方向角，等等。在圖1所示的矩形區(qū)域內(nèi)，如果光源和攝像頭S分別位于該方形區(qū)域的兩個(gè)對(duì)角 位置，比如攝像頭S仍然位于該左上角頂點(diǎn)，而光源位于右下角頂點(diǎn)，則由于光源發(fā)射的光 線被該操作體遮擋，所以操作體在攝像頭S的視野中為一黑色塊狀，也即攝像頭S所采集的 圖像中，黑色塊狀代表操作體，而白色條狀代表矩形區(qū)域的邊界。圖2為線光源情形下獲得操作體相對(duì)于攝像頭方向角的原理示意圖。攝像頭S位 于一矩形區(qū)域的左上角頂點(diǎn)，線光源(圖中未示出)設(shè)置于該矩形區(qū)域的下側(cè)邊界。由于線 光源發(fā)射的光線被該操作體遮擋，所以操作體在攝像頭S的視野中為一黑色塊狀，也即攝 像頭S所采集的圖像中，黑色塊狀代表操作體，而白色條狀代表矩形區(qū)域的邊界。仍然以圖 1所示的三個(gè)方位為例，操作體在第一方位01、第二方位02及第三方位03時(shí)，攝像頭S分 別采集到如圖所示的三種圖像。在第一方位01情形下，攝像頭S采集的圖像中，含一黑色 塊狀，兩側(cè)為白色條狀，其中該黑色塊狀圖形代表該操作體，兩側(cè)的白色條狀代表邊界。在 第二方位02情形下，攝像頭S采集的圖像中，代表操作體的黑色塊狀位于圖像中的最左側(cè)， 代表矩形區(qū)域邊界的白色條狀位于圖像中的右側(cè)。在第三方位03情形下，攝像頭S采集的 圖像中，代表操作體的黑色塊狀位于圖像中的最右側(cè)，代表矩形區(qū)域邊界的白色條狀位于 圖像中的左側(cè)。其實(shí)，線光源位于矩形區(qū)域的右側(cè)邊界也是可以的，也即如果攝像頭位于矩形區(qū) 域的頂點(diǎn)處，則線光源可以位于攝像頭的對(duì)側(cè)邊界。如果攝像頭不是位于矩形區(qū)域的頂點(diǎn)， 而是位于矩形區(qū)域某一邊的中間位置(如中點(diǎn)或者中點(diǎn)附近)，則線光源可以位于攝像頭 的不同側(cè)，比如攝像頭位于矩形區(qū)域左側(cè)邊界的中點(diǎn)位置，則線光源可以位于矩形區(qū)域的 右側(cè)邊界、上側(cè)邊界或者下側(cè)邊界。當(dāng)然如果是兩個(gè)攝像頭的實(shí)施例，將攝像頭設(shè)置在相鄰 的兩個(gè)頂點(diǎn)處，除兩攝像頭間的邊界設(shè)置三條線光源，可以更加容易和精確的確定操作體 的位置。具體應(yīng)用線光源和攝像頭的實(shí)施例如下線光源由點(diǎn)光源和導(dǎo)光板組成。點(diǎn)光源，設(shè)置于下側(cè)的兩個(gè)頂點(diǎn)處；導(dǎo)光板，設(shè)置 于左側(cè)、右側(cè)以及下側(cè)邊緣，并且所述導(dǎo)光板在下側(cè)頂點(diǎn)處的端面與所述點(diǎn)光源相對(duì)，以使 所述點(diǎn)光源發(fā) 射的光線進(jìn)入所述導(dǎo)光板并通過(guò)所述導(dǎo)光板向矩形區(qū)域內(nèi)散射；在點(diǎn)光源上 方具有一保護(hù)層，從而保護(hù)所述點(diǎn)光源，由于光源和導(dǎo)光板對(duì)接，為了美觀和整體邊框的設(shè) 計(jì)，需要讓整個(gè)保護(hù)層在光源和導(dǎo)光板的上方；攝像頭，設(shè)置于上側(cè)的兩個(gè)頂點(diǎn)處，朝向有所述導(dǎo)光板的方向，所述攝像頭與所述導(dǎo)光板之間形成一操作區(qū)域。其中，點(diǎn)光源可以是 各種波長(zhǎng)的LED、激光二極管等；其中攝像頭可以是各種類型的圖像采集器件，如光學(xué)傳感 器、照相機(jī)、紅外攝像頭等等。優(yōu)選地，上述光源可采用紅外光源，由于紅外光人眼不可見，所以對(duì)用戶而言視覺 影響會(huì)很小。與之相應(yīng)，所述圖像采集裝置采用紅外攝像頭。當(dāng)然，也可以采用其他光源以 及相應(yīng)的圖像采集裝置，當(dāng)然紅外光源和紅外攝像頭適用于點(diǎn)光源和線光源兩類方案。顯然，上述實(shí)施例僅是線光源的一種優(yōu)選實(shí)施方式，具體施方式還可以是，點(diǎn)光源 可以設(shè)置在導(dǎo)光板中，而不是設(shè)置在頂角處；針對(duì)每個(gè)導(dǎo)光板可以使用各自獨(dú)立的光源，也 可以相鄰的兩個(gè)導(dǎo)光板使用同一個(gè)光源；另外，攝像頭可以設(shè)置在未設(shè)置導(dǎo)光板的顯示屏 邊緣的非頂角處，只要其至少能夠采集到部分導(dǎo)光板所散射的光線。另外，導(dǎo)光板也可以是 各種其他形狀的導(dǎo)光器件，例如圓柱體、長(zhǎng)方體、棱柱體等等。另外導(dǎo)光板可以用側(cè)面發(fā)光 型光纖或者反光條替代。此外，線光源和攝像頭還可以是按以下方式設(shè)置，以線光源和攝像頭是應(yīng)用于一 光學(xué)觸摸顯示屏為例將點(diǎn)光源設(shè)置在顯示屏上端的兩個(gè)頂點(diǎn)處；將兩個(gè)攝像頭也設(shè)置在 顯示屏的上端的兩個(gè)頂點(diǎn)處。導(dǎo)光板包括導(dǎo)光板主體，其中靠近散射膜一側(cè)含有油墨，用于 散射光線，還包括散射膜、反射膜，并且設(shè)置于顯示屏邊緣，并且所述導(dǎo)光板的下側(cè)邊沿與 顯示屏的表面齊平或低于導(dǎo)光板的下側(cè)邊沿，以保證所散射的光線覆蓋顯示屏表面上的區(qū) 域。在導(dǎo)光板下側(cè)設(shè)置有側(cè)面發(fā)光型光纖，光纖與導(dǎo)光板的方向一致，即沿著同一方向延 伸，并且光纖的發(fā)光方向是朝向?qū)Ч獍宸较虻?，以使得從光纖發(fā)射出的光線能夠照射到導(dǎo) 光板，并進(jìn)入導(dǎo)光板中，在導(dǎo)光板中傳播。點(diǎn)光源則與光纖的端面對(duì)準(zhǔn)，以便使得光線進(jìn)入 光纖并沿著光纖傳播；在該實(shí)施例中，采用光纖給導(dǎo)光板供光的方式，在維持發(fā)光效果的同 時(shí)，光學(xué)單元高出屏幕的部分可進(jìn)一步降低，更適合于對(duì)邊框高度有更嚴(yán)格要求的設(shè)備。此外，線光源可以用多個(gè)LED燈所組成，多個(gè)LED燈以預(yù)定的間隔排列成一直線。 顯然，這些LED燈可用多種方式固定，例如，可以設(shè)置在帶有孔的框形結(jié)構(gòu)中，或者任何其 他適當(dāng)?shù)姆绞健Ｓ捎谶@些LED的間隔設(shè)置的很近，其間距應(yīng)小于普遍觸摸操作體的側(cè)面，比 如手指、觸摸筆，而且LED燈的數(shù)量較多，所以從整體看，其發(fā)出的光很均勻，類似于一細(xì)長(zhǎng) 的直線光源所發(fā)出的光。圖3為本發(fā)明中通過(guò)雙攝像頭獲得操作體在輸入?yún)^(qū)域中的坐標(biāo)和橫截面的原理 示意圖。如圖3所示，第一攝像頭S1和第二攝像頭S2的距離為C，操作體B位于第一攝像 頭S1和第二攝像頭S2的視野范圍內(nèi)。第一點(diǎn)光源(圖中未示出)位于第一攝像頭S1處， 第二點(diǎn)光源(圖中未示出)位于第一攝像頭S2處。通過(guò)操作體B在第一攝像頭S1和第二 攝像頭S2各自視野中的方位，獲得操作體B的方位相對(duì)于第一攝像頭S1和第二攝像頭S2 的方向角。操作體B在第一攝像頭S1的視野中有兩個(gè)邊緣，如圖3所示，分別為第一邊緣kl 1 和第二邊緣kl2;操作體B在第二攝像頭S2的視野中也有兩個(gè)邊緣，分別為第三邊緣k21和 第四邊緣k22。如圖3所示，第一邊緣kll與第三邊緣k21和第四邊緣k22分別相交于第一 交點(diǎn)P1和第二交點(diǎn)P2，第二邊緣kl2與第三邊緣k21和第四邊緣k22分別相交于第三交點(diǎn) P3和第四交點(diǎn)P4。根據(jù)幾何學(xué)中的三角定位原理，由第一攝像頭S1和第二攝像頭S2的距離C，以及
8操作體B的方位相對(duì)于第一攝像頭S1和第二攝像頭S2的方向角，即可獲得上述四個(gè)交點(diǎn) 位于輸入?yún)^(qū)域的坐標(biāo)。根據(jù)該四個(gè)交點(diǎn)所圍成的四邊形P1P2P4P3，通過(guò)估算或近似等處理， 可以獲得操作體B在輸入?yún)^(qū)域上橫截面的截面積范圍，或者稱之為截面積近似值。比如，獲 得上述四個(gè)交點(diǎn)的坐標(biāo)后，將該四邊形作為操作體B的橫截面，依據(jù)點(diǎn)Pl，P2，P4，P3的坐 標(biāo)，可以獲得四邊形的四條邊的長(zhǎng)度，以及對(duì)角線的長(zhǎng)度，由于四邊形可以視為由兩個(gè)三角 形組成，在已知兩個(gè)三角形的三邊情況下，可以分別獲得兩個(gè)三角形的面積，求和后可獲得 四邊形的面積，并據(jù)此獲得截面積近似值。當(dāng)然，具體如何根據(jù)四邊形四個(gè)頂點(diǎn)的坐標(biāo)，獲 得該四邊形的面積，本發(fā)明并不做限定。還可將該四邊形的面積通過(guò)進(jìn)一步近似，獲得內(nèi)接 圓的面積作為橫截面的截面積近似值，以使得近似結(jié)果更加精確。根據(jù)操作體B在輸入?yún)^(qū)域上的坐標(biāo)，可以完成對(duì)輸入坐標(biāo)的定位。根據(jù)操作體B 橫截面的截面積近似值，可以在特定應(yīng)用，比如線條輸入時(shí)，獲得輸入線條的粗細(xì)參數(shù)。圖4為本發(fā)明中光學(xué)輸入系統(tǒng)一實(shí)施例的組成示意圖。結(jié)合圖1及圖3所示的原 理示意圖，圖4所示的系統(tǒng)實(shí)施例主要包括光源(圖中未示出)、第一采集模塊410、第二采 集模塊420、計(jì)算模塊430、信息獲取模塊440、轉(zhuǎn)換模塊450及發(fā)送模塊460，其中第一采集模塊410，用于采集由該光源和操作體形成的第一圖像；該操作體位于 一輸入?yún)^(qū)域中；在本實(shí)施例中，該操作體為一筆型物，在其他實(shí)施例或者實(shí)際應(yīng)用時(shí)，也可 以是人的手指等其他操作體，尤其是橫截面接近于圓形的操作體；第二采集模塊420 ；用于采集由該光源和該操作體形成的第二圖像；計(jì)算模塊430，與該第一采集模塊410及第二采集模塊420相連，用于根據(jù)該該第 一圖像獲得第一參數(shù)，根據(jù)該第二圖像獲得第二參數(shù)；還用于根據(jù)該第一采集模塊410與 該第二采集模塊420的距離，以及該第一參數(shù)及該第二參數(shù)，獲得該操作體在該輸入?yún)^(qū)域 中的輸入信息；其中該第一參數(shù)包含有該操作體相對(duì)于該第一采集模塊410的方向角信 息；該第二參數(shù)包含有該操作體相對(duì)于該第二采集模塊420的方向角信息；該輸入信息包 括該操作體在該輸入?yún)^(qū)域中的坐標(biāo)以及橫截面的截面積近似值；轉(zhuǎn)換模塊440，與該計(jì)算模塊430相連，用于將該輸入信息轉(zhuǎn)換為輸入信號(hào)；發(fā)送模塊450，與該轉(zhuǎn)換模塊440相連，用于將該輸入信號(hào)發(fā)送出去，比如發(fā)送給 后端處理設(shè)備。需要指出的是，在上述實(shí)施例中，輸入操作體并不需要一定是在一實(shí)際的物理面 進(jìn)行操作，只要輸入?yún)^(qū)域中的操作體擋住了光源所發(fā)射的部分光線，并且能夠被攝像頭所 采集，即可獲得該操作體在該輸入?yún)^(qū)域中的輸入信息。當(dāng)然，為了便于操作，可以借助一物 理的平面設(shè)備，比如顯示屏，來(lái)輔助操作體的輸入操作，只要該平面設(shè)備使得輸入操作在該 輸入?yún)^(qū)域內(nèi)完成即可，即便輸入操作并沒有實(shí)際基礎(chǔ)到該平面設(shè)備(比如操作體與該平面 設(shè)備有一定的空隙)。圖5為上述計(jì)算模塊430的組成示意圖。如圖5所示，上述計(jì)算模塊430，包括參 數(shù)計(jì)算模塊431、第一獲取模塊432及第二獲取模塊433，其中參數(shù)計(jì)算模塊431，與該第一采集模塊410及第二采集模塊420相連，用于根據(jù)該 該第一圖像獲得第一參數(shù)，根據(jù)該第二圖像獲得第二參數(shù)；第一獲取模塊432，與該參數(shù)計(jì)算模塊431相連，用于根據(jù)該第一采集模塊410與 該第二采集模塊420的距離，以及該第一參數(shù)及該第二參數(shù)，基于三角定位原理，獲得該操作體在該輸入?yún)^(qū)域中的坐標(biāo)；第二獲取模塊433，與該參數(shù)計(jì)算模塊431相連，用于根據(jù)該第一采集模塊410與 該第二采集模塊420的距離，以及該第一參數(shù)及該第二參數(shù)，獲得該操作體橫截面的截面 積近似值。上述第二獲取模塊433在獲取該操作體橫截面的截面積近似值時(shí)，可以采用多種 估算方法。結(jié)合圖3所示的原理示意圖，在獲得前述四個(gè)交點(diǎn)之后，可以直接以該四個(gè)交點(diǎn) 所形成的四邊形作為操作體的橫截面，或者以該四個(gè)交點(diǎn)所形成的四邊形的內(nèi)接圓、內(nèi)接 橢圓、內(nèi)接多邊形等作為操作體的橫截面，甚至在四個(gè)交點(diǎn)所形成的四邊形的四條邊上，取 各條邊的中點(diǎn)并連接形成一個(gè)新的四邊形，以此新的四邊形作為操作體的橫截面，都是可 以的。獲得橫截面之后，通過(guò)估算或者近似等方式，計(jì)算橫截面的截面積近似值，根據(jù)現(xiàn)有 技術(shù)即可解決。在本系統(tǒng)實(shí)施例中，是以四邊形的內(nèi)接圓作為操作體的橫截面的。需要說(shuō) 明的是，本申請(qǐng)對(duì)如何進(jìn)行估算以獲得操作體橫截面的截面積近似值，并不做具體限定。下面以輸入線條時(shí)，獲得輸入線條的粗細(xì)參數(shù)，并對(duì)應(yīng)顯示粗細(xì)效果的應(yīng)用舉 例在信息錄入的時(shí)候，可以通過(guò)該橫截面的截面積近似值，確定信息錄入時(shí)筆畫的 粗細(xì)，比如在使用畫筆等的應(yīng)用中，橫截面的截面積近似值較大，對(duì)應(yīng)的錄入筆畫較粗；橫 截面的截面積近似值較小，對(duì)應(yīng)的錄入筆畫較細(xì)。上述轉(zhuǎn)換模塊440，根據(jù)輸入信息所轉(zhuǎn)換的輸入信號(hào)，包括根據(jù)操作體橫截面的截 面積近似值，以及截面積近似值與顯示效果的對(duì)應(yīng)關(guān)系，獲得相應(yīng)的顯示效果，比如畫筆在 輸入線條時(shí)的線寬。轉(zhuǎn)換模塊440將操作體橫截面的截面積近似值設(shè)置為若干區(qū)間，不同 區(qū)間對(duì)應(yīng)不同顯示效果的筆畫粗細(xì)。比如對(duì)于圓形的橫截面，設(shè)置有三個(gè)區(qū)間，分別是直徑 1-5毫米(mm)、5-10mm以及10mm以上，每個(gè)類別對(duì)應(yīng)一種筆畫輸入顯示效果的筆畫粗細(xì)，比 如前述的線寬。比如橫截面直徑為l_5mm的，對(duì)應(yīng)的線寬為3mm，橫截面直徑為5_10mm的， 對(duì)應(yīng)的線寬為7mm，橫截面直徑為10mm以上的，對(duì)應(yīng)的線寬為15mm。后端輸入處理設(shè)備接 收到發(fā)送模塊450發(fā)送的輸入信號(hào)后，根據(jù)相應(yīng)的線寬，呈現(xiàn)相應(yīng)的顯示效果。上述實(shí)施例僅僅為了舉例，為了更加的體現(xiàn)粗細(xì)變化，可以將區(qū)間設(shè)置的精度更 尚o上述本發(fā)明的光學(xué)輸入系統(tǒng)實(shí)施例中，該光源可以是兩個(gè)點(diǎn)光源，分別為第一點(diǎn) 光源和第二點(diǎn)光源。圖6為圖4所示系統(tǒng)實(shí)施例的平面示意圖。如圖6所示，在矩形區(qū)域 的左上角頂點(diǎn)和右上角頂點(diǎn)分別設(shè)置第一攝像頭S11和第二攝像頭S21，該第一點(diǎn)光源(圖 中未示出)和第二點(diǎn)光源(圖中未示出)，位于該矩形區(qū)域的左下角頂點(diǎn)和右下角頂點(diǎn)，該 矩形區(qū)域即為該輸入?yún)^(qū)域，操作體B1位于該矩形區(qū)域中。當(dāng)然，如果第一攝像頭S11和第 二攝像頭S21位于矩形區(qū)域的左上角和左下角兩個(gè)頂點(diǎn)處，而第一點(diǎn)光源和第二點(diǎn)光源位 于右上角和右下角兩個(gè)頂點(diǎn)，或者第一點(diǎn)光源和第二點(diǎn)光源也位于矩形區(qū)域的左上角和左 下角兩個(gè)頂點(diǎn)處，都是可行的。兩個(gè)攝像頭和兩個(gè)點(diǎn)光源，還可以其他多種設(shè)置形式，如果 輸入?yún)^(qū)域是一矩形，則兩個(gè)攝像頭只要位于某一條邊的兩個(gè)頂點(diǎn)即可。第一點(diǎn)光源和第二 點(diǎn)光源除了可以位于相對(duì)于攝像頭的位置，也可以設(shè)置與攝像頭設(shè)置于同一位置，即在設(shè) 置攝像頭的兩個(gè)位置，分別再各設(shè)一光源。如果光源為線光源，則在輸入?yún)^(qū)域?yàn)榫匦螀^(qū)域情形下，第一采集模塊和第二采集模塊位于該矩形區(qū)域的某一條邊的兩個(gè)頂點(diǎn)，而該線光源位于該兩個(gè)頂點(diǎn)的對(duì)側(cè)邊界，或 者說(shuō)該某一條邊的對(duì)側(cè)邊界。由以上內(nèi)容可以看出，本發(fā)明的系統(tǒng)實(shí)施例中，如果操作體的粗細(xì)不一樣，則輸入 時(shí)所對(duì)應(yīng)的筆畫寬度一般也不會(huì)一樣。如果選用一種粗細(xì)可變化的操作體，則輸入時(shí)會(huì)通 過(guò)橫截面截面積近似值的大小實(shí)時(shí)捕捉到操作體的粗細(xì)變化，從而實(shí)現(xiàn)錄入筆畫寬度實(shí)時(shí) 變化的效果。比如選用毛筆形狀的操作體作為操作體，那么信息錄入時(shí)線條的變化會(huì)跟隨 毛筆的粗細(xì)變化，從而可以在數(shù)據(jù)處理設(shè)備上實(shí)現(xiàn)毛筆字的書寫效果。畫筆的應(yīng)用與此類 似，通過(guò)旋轉(zhuǎn)畫筆即可實(shí)現(xiàn)錄入線條的粗線變化。圖7為本發(fā)明中光學(xué)輸入方法一實(shí)施例的步驟流程圖。結(jié)合圖1和圖3所示的光 學(xué)輸入原理，以及圖4所示的系統(tǒng)實(shí)施例，圖7所示的光學(xué)輸入方法實(shí)施例主要包括如下步 驟步驟S710，通過(guò)第一采集模塊采集第一圖像，該第一圖像是由光源和操作體形成 的，該操作體位于一輸入?yún)^(qū)域中；步驟S720，獲得該第一圖像的第一參數(shù)；該第一參數(shù)包含有該操作體相對(duì)于該第 一采集模塊的方向角信息；步驟S730，通過(guò)第二采集模塊采集第二圖像，該第二圖像是由光源和該操作體形 成的，上述輸入?yún)^(qū)域由該光源、第一采集模塊及第二采集模塊確定；步驟S740，獲得該第二圖像的第二參數(shù)；該第二參數(shù)包含有該操作體相對(duì)于該第 二采集模塊的方向角信息；步驟S750，根據(jù)該第一采集模塊及第二采集模塊的距離，以及該第一參數(shù)和第二 參數(shù)，獲得該操作體在該輸入?yún)^(qū)域中的輸入信息；該輸入信息包括該操作體在該輸入?yún)^(qū)域 中的坐標(biāo)以及橫截面的截面積近似值，其中該坐標(biāo)基于三角定位原理獲得；步驟S760，將該輸入信息轉(zhuǎn)換為輸入信號(hào)；步驟S770，將該輸入信號(hào)發(fā)送給后端處理設(shè)備。上述步驟S760中，該輸入信號(hào)中，包括根據(jù)操作體橫截面的截面積近似值，獲得 的顯示效果的筆畫粗細(xì)，比如畫筆在輸入線條時(shí)的線寬。在本發(fā)明的方法實(shí)施例中，上述第 一采集模塊及第二采集模塊各為一攝像頭。上述輸入?yún)^(qū)域，由光源、第一采集模塊和第二采 集模塊確定。雖然本發(fā)明所揭露的實(shí)施方式如上，但所述的內(nèi)容只是為了便于理解本發(fā)明而采 用的實(shí)施方式，并非用以限定本發(fā)明。任何本發(fā)明所屬技術(shù)領(lǐng)域內(nèi)的技術(shù)人員，在不脫離本 發(fā)明所揭露的精神和范圍的前提下，可以在實(shí)施的形式上及細(xì)節(jié)上作任何的修改與變化， 但本發(fā)明的專利保護(hù)范圍，仍須以所附的權(quán)利要求書所界定的范圍為準(zhǔn)。
權(quán)利要求
一種光學(xué)輸入系統(tǒng)，其特征在于，包括光源；第一采集模塊，用于采集由所述光源和操作體形成的第一圖像，所述操作體位于一輸入?yún)^(qū)域中；第二采集模塊；用于采集由所述光源和所述操作體形成的第二圖像；計(jì)算模塊，與所述第一采集模塊及第二采集模塊相連，用于根據(jù)所述第一圖像獲得第一參數(shù)，根據(jù)所述第二圖像獲得第二參數(shù)，并根據(jù)所述第一采集模塊與第二采集模塊的距離，以及所述第一參數(shù)及該第二參數(shù)，獲得所述操作體在所述輸入?yún)^(qū)域中的輸入信息；轉(zhuǎn)換模塊，與所述計(jì)算模塊相連，用于將所述輸入信息轉(zhuǎn)換為輸入信號(hào)；發(fā)送模塊，與所述轉(zhuǎn)換模塊相連，用于發(fā)送所述輸入信號(hào)；其中，所述輸入?yún)^(qū)域由所述光源、第一采集模塊及第二采集模塊形成。
2.如權(quán)利要求1所述的光學(xué)輸入系統(tǒng)，應(yīng)用在一矩形區(qū)域內(nèi)，其特征在于 所述光源，包括第一點(diǎn)光源和第二點(diǎn)光源；所述第一采集模塊和第二采集模塊，分別位于所述矩形區(qū)域某一條邊的兩個(gè)頂點(diǎn)； 所述第一點(diǎn)光源和第二點(diǎn)光源，分別位于所述矩形區(qū)域的另兩個(gè)頂點(diǎn)，或者分別位于 所述第一采集模塊和第二采集模塊處。
3.如權(quán)利要求1所述的光學(xué)輸入系統(tǒng)，應(yīng)用在一矩形區(qū)域內(nèi)，其特征在于 所述光源，包括線光源；所述第一采集模塊和第二采集模塊，分別位于所述矩形區(qū)域某一條邊的兩個(gè)頂點(diǎn)； 所述線光源，位于所述矩形區(qū)域的所述兩個(gè)頂點(diǎn)的對(duì)側(cè)邊界。
4.如權(quán)利要求1、2或3所述的光學(xué)輸入系統(tǒng)，其特征在于 所述第一采集模塊為一攝像頭；所述第二采集模塊為另一攝像頭。
5.如權(quán)利要求1、2或3所述的光學(xué)輸入系統(tǒng)，其特征在于，所述計(jì)算模塊，包括參數(shù)計(jì)算模塊，用于根據(jù)所述第一圖像獲得第一參數(shù)，根據(jù)所述第二圖像獲得第二參數(shù)；第一獲取模塊，與所述參數(shù)計(jì)算模塊相連，用于根據(jù)所述距離，以及所述第一參數(shù)及第 二參數(shù)，獲得所述操作體在所述輸入?yún)^(qū)域中的坐標(biāo)；第二獲取模塊，與所述參數(shù)計(jì)算模塊相連，用于根據(jù)所述距離，以及所述第一參數(shù)及第 二參數(shù)，獲得所述操作體橫截面的截面積近似值。
6.如權(quán)利要求5所述的光學(xué)輸入系統(tǒng)，其特征在于所述第一獲取模塊，基于三角定位原理，獲得所述操作體在所述輸入?yún)^(qū)域中的坐標(biāo)。
7.如權(quán)利要求5所述的光學(xué)輸入系統(tǒng)，其特征在于所述轉(zhuǎn)換模塊，用于根據(jù)所述截面積近似值和截面積近似值與顯示效果的對(duì)應(yīng)關(guān)系， 獲得相應(yīng)的顯示效果。
8.一種光學(xué)輸入方法，其特征在于，包括通過(guò)第一采集模塊采集第一圖像，所述第一圖像由光源和操作體形成，所述操作體位 于一輸入?yún)^(qū)域中；通過(guò)第二采集模塊采集第二圖像，所述第二圖像由所述光源和所述操作體形成；獲得所述第一圖像的第一參數(shù)，以及所述第二圖像的第二參數(shù)； 根據(jù)所述第一采集模塊及第二采集模塊的距離，以及所述第一參數(shù)及所述第二參數(shù)， 獲得所述操作體在所述輸入?yún)^(qū)域中的輸入信息； 將所述輸入信息轉(zhuǎn)換為輸入信號(hào)并發(fā)送。
9.如權(quán)利要求8所述的光學(xué)輸入方法，其特征在于 所述第一參數(shù)，包含有所述操作體相對(duì)于所述第一采集模塊的方向角信息； 所述第二參數(shù)，包含有所述操作體相對(duì)于所述第二采集模塊的方向角信息。
10.如權(quán)利要求8所述的光學(xué)輸入方法，其特征在于 所述光源，包括點(diǎn)光源或者線光源。
11.如權(quán)利要求8所述的光學(xué)輸入方法，其特征在于所述輸入信息，包括所述操作體在所述輸入?yún)^(qū)域中的坐標(biāo)，以及所述操作體橫截面的 截面積近似值。
12.如權(quán)利要求11所述的光學(xué)輸入方法，其特征在于所述操作體在所述輸入?yún)^(qū)域中的坐標(biāo)，基于三角定位原理獲得。
13.如權(quán)利要求11所述的光學(xué)輸入方法，其特征在于所述輸入信號(hào)中，包括根據(jù)所述截面積近似值和截面積近似值與顯示效果的對(duì)應(yīng)關(guān) 系，獲得相應(yīng)的顯示效果。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種光學(xué)輸入系統(tǒng)及方法，以降低觸摸控制的實(shí)現(xiàn)成本。該系統(tǒng)通過(guò)兩個(gè)采集模塊，分別采集光源和操作體的圖像，以此獲得該操作體在輸入?yún)^(qū)域中的輸入信息。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明中的光學(xué)輸入系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，不易損壞，制造成本低，相應(yīng)的輸入方法也簡(jiǎn)單易行，輸入精確度高，識(shí)別能力強(qiáng)。
文檔編號(hào)G06F3/03GK101859189SQ200910081470
公開日2010年10月13日 申請(qǐng)日期2009年4月8日 優(yōu)先權(quán)日2009年4月8日
發(fā)明者戴維·查利納, 楊錦平, 杰明 申請(qǐng)人:聯(lián)想(北京)有限公司