專利名稱：一種光學觸控定位系統(tǒng)及方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及光學觸控定位技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種光學觸控定位系統(tǒng)及方法。
背景技術(shù)：
隨著觸控屏幕在MP4、手機、平板電腦，一體機等科技產(chǎn)品中應(yīng)用的增加，觸控技術(shù)進入人們的視野中并逐漸占據(jù)主角的地位。觸控作為一種全新的人機交流方式，能在沒有傳統(tǒng)輸入設(shè)備(如鼠標、鍵盤等)下進行計算機的人機交互操作，有著生動直觀的操作界面且符合人體的使用習慣，能讓娛樂辦公變得更加的生動和放松。目前，普遍使用的觸控技術(shù)是單點觸控，即能識別和支持每次一個點的觸碰、點擊，若同時有兩個以上的點被觸碰，就不能做出正確反應(yīng)。為了進一步方便用戶的使用，人們開始致力于研究應(yīng)用多點觸控技術(shù)，即對超過一個點(兩點，三點甚至更多點)的同時觸控進行識別并作出相應(yīng)反應(yīng)，尤其是在電器行業(yè)有著廣闊的應(yīng)用前景。公開號為CN101566898A的中國發(fā)明專利公開了一種電子顯示系統(tǒng)的定位裝置及方法，該方案在一顯示屏的邊緣的不同位置設(shè)置至少三個攝像裝置，通過判斷每個攝像裝置的拍攝角度信息的個數(shù)，將具有拍攝角度個數(shù)較少的拍攝角度信息與其他攝像裝置的拍攝角度信息組合求解，實現(xiàn)多點觸摸定位。在該方案中，為了滿足定位區(qū)域視場的需求，需要使用面陣攝像頭，而且如果采用三個攝像頭，則中間的攝像頭必須采用視場角為180度的廣角魚眼鏡頭，不僅成本高，而且在某些區(qū)域畸變會比較大，影響定位精度，無法滿足定位精度要求較高的應(yīng)用。另外，該方案的識別計算復(fù)雜，工作量較大。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明實施例針對上述現(xiàn)有技術(shù)存在的問題，提供一種光學觸控定位系統(tǒng)及方法，提高定位精度并減少識別運算量。為此，本發(fā)明實施例提供如下技術(shù)方案一種光學觸控定位系統(tǒng)，用于對觸控屏上的一個或多個觸控點進行定位，包括至少四個設(shè)置在所述觸控屏一側(cè)邊緣不同位置的攝像頭，以及圖像處理器；所述攝像頭，用于拍攝所述觸控屏上所述攝像頭視場區(qū)域的圖像，并且所述至少四個攝像頭形成的視場區(qū)域覆蓋所述觸控屏的所有區(qū)域；所述圖像處理器，用于利用各攝像頭拍攝的圖像對所述觸控屏上的觸控點進行定位，所述圖像處理器包括信息獲取模塊，用于提取各攝像頭拍攝的圖像中包含觸控點的圖像信息，并根據(jù)所述圖像信息確定對應(yīng)各攝像頭的拍攝角度信息；觸控點區(qū)域確定模塊，用于根據(jù)所述信息獲取模塊確定的對應(yīng)各攝像頭的拍攝角度信息確定觸控點所在區(qū)域；觸控點定位模塊，用于根據(jù)所述觸控點區(qū)域確定模塊確定的觸控點所在區(qū)域，選取所述信息獲取模塊確定的對應(yīng)不同攝像頭的拍攝角度信息進行組合，并根據(jù)組合結(jié)果確定觸控點的位置。優(yōu)選地，所述四個攝像頭中的第一攝像頭和第三攝像頭形成的視場區(qū)域與第二攝像頭和第四攝像頭形成的視場區(qū)域部分重疊。優(yōu)選地，所述圖像處理器還包括檢查模塊，用于檢查所述信息獲取模塊確定的對應(yīng)各攝像頭的拍攝角度信息中是否有多個拍攝角度信息對應(yīng)一個攝像頭；所述觸控點區(qū)域確定模塊在所述檢查模塊的檢查結(jié)果是有多個拍攝角度信息對應(yīng)一個攝像頭時，根據(jù)所述信息獲取模塊確定的對應(yīng)各攝像頭的拍攝角度信息確定觸控點所在區(qū)域；所述觸控點定位模塊，還用于在所述檢查模塊的檢查結(jié)果是沒有多個拍攝角度信息對應(yīng)一個攝像頭時，選取所述信息獲取模塊確定的對應(yīng)不同攝像頭的拍攝角度信息中的任意兩個拍攝角度信息確定觸控點的位置。優(yōu)選地，所述觸控點區(qū)域確定模塊，具體用于根據(jù)所述信息獲取模塊確定的對應(yīng)各攝像頭的拍攝角度信息的個數(shù)確定觸控點所在區(qū)域。優(yōu)選地，所述攝像頭為線陣攝像頭。一種光學觸控定位方法，用于對觸控屏上的一個或多個觸控點進行定位，所述方法包括通過設(shè)置在所述觸控屏一側(cè)邊緣不同位置的至少四個攝像頭拍攝所述觸控屏上所述攝像頭視場區(qū)域的圖像；提取各攝像頭拍攝的圖像中包含觸控點的圖像信息，并根據(jù)所述圖像信息確定對應(yīng)各攝像頭的拍攝角度信息；根據(jù)所述對應(yīng)各攝像頭的拍攝角度信息確定觸控點所在區(qū)域；根據(jù)所述觸控點所在區(qū)域，選取所述對應(yīng)不同攝像頭的拍攝角度信息進行組合， 并根據(jù)組合結(jié)果確定觸控點的位置。優(yōu)選地，所述方法還包括在所述根據(jù)所述對應(yīng)各攝像頭的拍攝角度信息確定觸控點所在區(qū)域之前，檢查所述對應(yīng)各攝像頭的拍攝角度信息中是否有多個拍攝角度信息對應(yīng)一個攝像頭；如果有多個拍攝角度信息對應(yīng)一個攝像頭，則根據(jù)所述觸控點所在區(qū)域，選取所述對應(yīng)不同攝像頭的拍攝角度信息進行組合，并根據(jù)組合結(jié)果確定觸控點的位置如果沒有多個拍攝角度信息對應(yīng)一個攝像頭，則選取所述對應(yīng)不同攝像頭的拍攝角度信息中的任意兩個拍攝角度信息確定觸控點的位置。優(yōu)選地，所述根據(jù)所述對應(yīng)各攝像頭的拍攝角度信息確定觸控點所在區(qū)域具體為根據(jù)對應(yīng)各攝像頭的拍攝角度信息的個數(shù)確定觸控點所在區(qū)域。優(yōu)選地，所述攝像頭為四個，依次為第一攝像頭、第二攝像頭、第三攝像頭和第四攝像頭；所述第一攝像頭和第三攝像頭形成的視場區(qū)域與第二攝像頭和第四攝像頭形成的視場區(qū)域部分重疊，形成重疊區(qū)域；第一攝像頭形成的視場區(qū)域除所述重疊區(qū)域之外的區(qū)域作為第一區(qū)域；第四攝像頭形成的視場區(qū)域除所述重疊區(qū)域之外的區(qū)域作為第二區(qū)域；所述根據(jù)對應(yīng)各攝像頭的拍攝角度信息的個數(shù)確定觸控點所在區(qū)域包括如果對應(yīng)第一攝像頭和第四攝像頭的拍攝角度信息的個數(shù)為2，并且對應(yīng)第二攝像頭和第三攝像頭的拍攝角度信息的個數(shù)為1，則確定兩個觸控點所在區(qū)域分別為所述第一區(qū)域和所述第二區(qū)域；如果對應(yīng)第一攝像頭和第四攝像頭的拍攝角度信息的個數(shù)為2，并且對應(yīng)第二攝像頭和第三攝像頭中的一個的拍攝角度信息的個數(shù)為2，另一個的拍攝角度信息的個數(shù)為 1，則確定兩個觸控點所在區(qū)域為所述第一攝像頭和第三攝像頭形成的視場區(qū)域或者為所述第二攝像頭和第四攝像頭形成的視場區(qū)域；如果對應(yīng)第一攝像頭和第四攝像頭的拍攝角度信息的個數(shù)為2，并且對應(yīng)第二攝像頭和第三攝像頭中的一個的拍攝角度信息的個數(shù)為2，另一個的拍攝角度信息的個數(shù)為 0，則確定兩個觸控點所在區(qū)域為所述第一區(qū)域或者為所述第二區(qū)域；如果對應(yīng)所述四個攝像頭的拍攝角度信息的個數(shù)均為2，則確定兩個觸控點在所述重疊區(qū)域。優(yōu)選地，所述根據(jù)所述觸控點所在區(qū)域，選取所述對應(yīng)不同攝像頭的拍攝角度信息進行組合，并根據(jù)組合結(jié)果確定觸控點的位置包括如果兩個觸控點所在區(qū)域分別為所述第一區(qū)域和所述第二區(qū)域，則選取對應(yīng)第一攝像頭和第四攝像頭的拍攝角度信息進行組合，并根據(jù)組合結(jié)果確定觸控點的位置；如果兩個觸控點所在區(qū)域為所述第一攝像頭和第三攝像頭形成的視場區(qū)域或者為所述第二攝像頭和第四攝像頭形成的視場區(qū)域，則選取對應(yīng)第一攝像頭和第四攝像頭的拍攝角度信息進行組合，并根據(jù)組合結(jié)果確定觸控點的位置；如果兩個觸控點所在區(qū)域為所述第一區(qū)域，則選取對應(yīng)第三攝像頭和第四攝像頭的拍攝角度信息進行組合，并根據(jù)組合結(jié)果確定觸控點的位置；如果兩個觸控點所在區(qū)域為所述第二區(qū)域，則選取對應(yīng)第一攝像頭和第二攝像頭的拍攝角度信息進行組合，并根據(jù)組合結(jié)果確定觸控點的位置；如果兩個觸控點在所述重疊區(qū)域，則選取對應(yīng)第一攝像頭和第四攝像頭的拍攝角度信息進行組合，得到第一組交點坐標；選取對應(yīng)第二攝像頭和第三攝像頭的拍攝角度信息進行組合，得到第二組交點坐標；選取所述第一組交點坐標和第二組交點坐標中相同的坐標，得到觸控點的位置。本發(fā)明實施例提供的光學觸控定位系統(tǒng)及方法，通過設(shè)置在所述觸控屏一側(cè)邊緣不同位置的至少四個攝像頭拍攝所述觸控屏上所述攝像頭視場區(qū)域的圖像；提取各攝像頭拍攝的圖像中包含觸控點的圖像信息，并根據(jù)所述圖像信息確定對應(yīng)各攝像頭的拍攝角度信息；根據(jù)所述拍攝角度信息確定觸控點所在區(qū)域；根據(jù)所述觸控點所在區(qū)域，選取所述對應(yīng)不同攝像頭的拍攝角度信息進行組合，并根據(jù)組合結(jié)果確定觸控點的位置。上述四個攝像頭可以任意設(shè)置在觸控屏一側(cè)邊緣的不同位置上，只要使上述四個攝像頭形成的視場區(qū)域能夠覆蓋到整個觸控屏即可，因此，各攝像頭可以采用視場角大于等于90度的線陣攝像頭，相對于現(xiàn)有技術(shù)中面陣攝像頭，可以提高系統(tǒng)處理效率，集成度高，尤其適用于各種體積較小的電子設(shè)備。利用本發(fā)明實施例的系統(tǒng)及方法，可以有效提高定位精度并減少識別運算量。


為了更清楚地說明本申請實施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對實施例中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明中記載的一些實施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。圖1是現(xiàn)有技術(shù)中單點觸控定位的原理示意圖；圖2是本發(fā)明實施例光學觸控定位系統(tǒng)的一種結(jié)構(gòu)示意圖；圖3是兩個攝像頭對兩個觸控點的探測情況示意圖；圖4是本發(fā)明實施例光學觸控定位系統(tǒng)的另一種結(jié)構(gòu)示意圖；圖5是本發(fā)明實施例光學觸控定位方法的一種流程圖；圖6是本發(fā)明實施例光學觸控定位方法的另一種流程圖；圖7是本發(fā)明實施例中拍攝角度的示意圖；圖8至圖11是本發(fā)明實施例中觸控點在觸控屏不同區(qū)域時的示意圖。
具體實施例方式為了使本技術(shù)領(lǐng)域的人員更好地理解本發(fā)明實施例的方案，下面結(jié)合附圖和實施方式對本發(fā)明實施例作進一步的詳細說明。首先，對現(xiàn)有技術(shù)中單點觸控定位的原理進行簡單說明。如圖1所示，是現(xiàn)有技術(shù)中單點觸控定位的原理示意圖。在觸控屏兩個角端11、12的位置各放置一個LED (Light Emitting Diode，發(fā)光二極管)及攝像頭，LED的發(fā)散角度為90度或以上，攝像頭的拍攝角度為90度或以上；屏幕三邊13、14、15放置回歸反射條，其作用是可以將光朝著原來的方向反射回去。當屏幕中有觸控點(即任意的遮光物體)時，攝像頭會拍攝到光場發(fā)生變化，根據(jù)此光場的變化可計算出觸控點所在的角度；通過兩個攝像頭則可確定觸控點在屏幕的位置。這種定位方式中，需要確定觸控點10與屏幕邊緣的夾角，根據(jù)此夾角從兩個攝像頭處各自引出一條射線，從兩攝像頭處引出的兩條射線的交點即為觸控點所在的位置。依照上述原理，本發(fā)明實施例光學觸控定位系統(tǒng)及方法，設(shè)置四個攝像頭進行拍攝光場分布，利用四個攝像頭得到的圖像確定觸控點的坐標，從而實現(xiàn)多點觸控定位。如圖2所示，是本發(fā)明實施例光學觸控定位系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。該系統(tǒng)可以對觸控屏上的一個或多個觸控點進行定位，如圖2中觸控屏200上的兩上觸控點Pl和P2。該系統(tǒng)包括至少四個依次設(shè)置在觸控屏200 —側(cè)邊緣不同位置的攝像頭，以及圖像處理器300。其中，所述攝像頭用于拍攝觸控屏200上所述攝像頭視場區(qū)域的圖像，并且所述至少四個攝像頭形成的視場區(qū)域需要覆蓋觸控屏200的所有區(qū)域；圖像處理器300 用于利用各攝像頭拍攝的圖像對觸控屏200上的觸控點進行定位。在圖2中示出了四個攝像頭的情況，分別如圖中所示的攝像頭201、202、203和 204，這些攝像頭用于拍攝所述觸控屏上所述攝像頭視場區(qū)域的圖像。當然，在有兩個以上觸控點的情況，還可以增加攝像頭的數(shù)量，以實現(xiàn)準確定位，本發(fā)明實施例不做限定。為了描述方便，下面以四個攝像頭的情況為例進行說明。上述四個攝像頭用于拍攝觸控屏上攝像頭視場區(qū)域的圖像，包括無遮光物體(即觸控物體)時的圖像和有遮光物體時的圖像，以便圖像處理器300根據(jù)這兩種圖像獲取包含觸控點的圖像信息。上述四個攝像頭可以任意設(shè)置在觸控屏200 —側(cè)邊緣的不同位置上，只要使上述四個攝像頭形成的視場區(qū)域能夠覆蓋到整個觸控屏200即可，因此，各攝像頭可以采用視場角大于等于90度的線陣攝像頭，相對于現(xiàn)有技術(shù)中面陣攝像頭，大大降低了設(shè)備成本。 而且，從電學角度來說，線陣攝像頭的圖像處理復(fù)雜度及處理時間都大大優(yōu)于面陣攝像頭， 可以提高系統(tǒng)處理效率；從結(jié)構(gòu)角度來說，線陣攝像頭的大小大約僅有3mm高，體積小，便于集成，尤其適用于各種體積較小的電子設(shè)備。在實際應(yīng)用中，為了方便圖像處理器300對各攝像頭拍攝圖像的處理，簡化運算量，可以使第一攝像頭201和第三攝像頭203形成的視場區(qū)域與第二攝像頭202和第四攝像頭204形成的視場區(qū)域有部分重疊。比如，圖2中的四個攝像頭可以按照以下方式來設(shè)置第一攝像頭201和第四攝像頭204設(shè)置在一側(cè)邊緣的兩端，第二攝像頭202和第三攝像頭203設(shè)置在中間，比如，上述一側(cè)邊緣的長度為L，則第二攝像頭202和第三攝像頭 203可分別設(shè)置在距離第一攝像頭201為L/3和2L/3的位置。當然，上述設(shè)置方式只是一種舉例，具體還可以有其它設(shè)置方式，對此本發(fā)明實施例不做限定。需要說明的是，上述觸控屏200可以應(yīng)用于各種類型的電子顯示系統(tǒng)，其形狀可以是矩形顯示屏，如圖2中所示，當然，也可以是其它形狀。另外，在實際應(yīng)用中，與現(xiàn)有技術(shù)類似，需要在觸控區(qū)域上方放置紅外光源如LED， 以照射整個觸控區(qū)域。在圖2中示出了將紅外光源安裝在LED燈板212上的情況。在觸控屏200除安裝攝像頭的一側(cè)之外的其它三個邊緣放置對紅外的吸光材料。當無觸控物體時，各攝像頭拍攝到的是一片暗場，當觸控屏200上出現(xiàn)了觸控物體時，由于觸控物體具有漫反射效果，使得照射到觸控物體的紅外光反射到攝像頭并被其探測到，從而引起攝像頭所對應(yīng)像素探測到的光強發(fā)生變化，根據(jù)光強的變化，即可確定觸控點與觸控區(qū)域邊沿的夾角，如圖2中的角度β。需要說明的是，本發(fā)明實施例光學觸控定位系統(tǒng)并不限于上述暗場拍攝的環(huán)境， 也可以應(yīng)用于亮場環(huán)境，比如，在觸控屏200除安裝攝像頭的一側(cè)之外的其它三個邊緣放置回歸反射條，攝像頭探測從攝像頭處發(fā)射到回歸反射條中反射回來的光，當有觸控物體時，攝像頭探測至的光會被遮擋，從而可以得到觸控物體的坐標。對于有兩個觸控點的情況，由于兩個攝像頭可以探測到四個觸控點，其中兩個為鬼點，如圖3所示，兩個攝像頭31和32會探測到四個觸控點々^丄力，其中^』為真觸控點，而C、D為鬼點。針對這種情況，本發(fā)明實施例的系統(tǒng)中的圖像處理器300，可以在觸控區(qū)域中出現(xiàn)兩點的觸控物體時，使每個觸控物體都會被三個或以上的攝像頭探測到，因此可以將每兩個攝像頭為一組，根據(jù)其光場變化可得出四個點，取兩組攝像頭得出的值對比則可去掉鬼點得出真正的觸控點。
如圖2所示，上述圖像處理器300包括信息獲取模塊301、觸控點區(qū)域確定單元 302和觸控點定位單元303。其中信息獲取模塊301，用于提取各攝像頭拍攝的圖像中包含觸控點的圖像信息，并根據(jù)所述圖像信息確定對應(yīng)各攝像頭的拍攝角度信息；觸控點區(qū)域確定模塊302，用于根據(jù)信息獲取模塊301確定的對應(yīng)各攝像頭的拍攝角度信息確定觸控點所在區(qū)域；觸控點定位模塊303，用于根據(jù)觸控點區(qū)域確定模塊302確定的觸控點所在區(qū)域， 選取信息獲取模塊301確定的對應(yīng)不同攝像頭的拍攝角度信息進行組合，并根據(jù)組合結(jié)果確定觸控點的位置。需要說明的是，上述拍攝角度是指觸控物體在每個攝像頭的視場區(qū)域內(nèi)的相對角度，它可以采用多種不同的定義方式，比如觸控物體與一個攝像頭的連線與觸控屏一側(cè)邊界的夾角，如圖2中的角度β ；或者觸控物體與兩個攝像頭之間的連線的夾角等。對于不同的坐標系，可以選擇不同的拍攝角度定義，以使計算更簡單。上述觸控點定位模塊303根據(jù)觸控點所在區(qū)域，選取對應(yīng)不同攝像頭的拍攝角度信息進行組合，并根據(jù)組合結(jié)果確定觸控點的位置的詳細過程將在后面詳細描述。本發(fā)明實施例的系統(tǒng)中的圖像處理器300，可以簡單、方便地實現(xiàn)對多個觸控點的定位，當然，對于有一個觸控點的情況同樣也適用。在單點觸控的情況下，由于每個攝像頭只是拍攝到一個觸控點，因此，為了進一步兼容并簡化這種情況下的計算過程，在本發(fā)明光學觸控定位系統(tǒng)的另一實施例中，如圖4 所示，所述圖像處理器400不僅包括信息獲取模塊401、觸控點區(qū)域確定單元402、觸控點定位單元403，還可進一步包括檢查模塊404，用于檢查信息獲取模塊401確定的對應(yīng)各攝像頭的拍攝角度信息中是否有多個拍攝角度信息對應(yīng)一個攝像頭。相應(yīng)地，在該實施例中信息獲取模塊401，用于提取各攝像頭拍攝的圖像中包含觸控點的圖像信息，并根據(jù)所述圖像信息確定對應(yīng)各攝像頭的拍攝角度信息；觸控點區(qū)域確定模塊402，具體用于在檢查模塊404的檢查結(jié)果是有多個拍攝角度信息對應(yīng)一個攝像頭時，根據(jù)信息獲取模塊401確定的對應(yīng)各攝像頭的拍攝角度信息確定觸控點所在區(qū)域；觸控點定位模塊403，還用于在檢查模塊404的檢查結(jié)果是沒有多個拍攝角度信息對應(yīng)一個攝像頭時，選取信息獲取模塊401確定的對應(yīng)不同攝像頭的拍攝角度信息中的任意兩個拍攝角度信息確定觸控點的位置。也就是說，在該實施例中，圖像處理器400在確定對應(yīng)各攝像頭的拍攝角度信息后，需要先檢查對應(yīng)各攝像頭的拍攝角度信息中是否有多個拍攝角度信息對應(yīng)一個攝像頭，如果有，表明有多個觸控點，則需要先確定觸控點所在區(qū)域，然后再根據(jù)觸控點所在區(qū)域選取對應(yīng)不同攝像頭的拍攝角度信息進行組合，并根據(jù)組合結(jié)果確定觸控點的位置；如果沒有，表明只有單個觸控點，則無需對觸控點區(qū)域進行定位，而是直接從對應(yīng)不同攝像頭的拍攝角度信息中任意選取兩個拍攝角度信息即可確定觸控點的位置，進一步簡化了定位處理過程。
相應(yīng)地，本發(fā)明實施例還提供一種光學觸控定位方法，用于對觸控屏上的一個或多個觸控點進行定位。如圖5所示，是本發(fā)明實施例光學觸控定位方法的流程圖，包括以下步驟步驟501，通過設(shè)置在所述觸控屏一側(cè)邊緣不同位置的至少四個攝像頭拍攝所述觸控屏上所述攝像頭視場區(qū)域的圖像。步驟502，提取各攝像頭拍攝的圖像中包含觸控點的圖像信息，并根據(jù)所述圖像信息確定對應(yīng)各攝像頭的拍攝角度信息。前面提到，在無觸控物體時，攝像頭拍攝到的是一片暗場，當觸控屏上出現(xiàn)了觸控物體時，由于觸控物體具有漫反射效果，使得照射到觸控物體的紅外光反射到攝像頭并被其探測到，從而引起攝像頭所對應(yīng)像素探測到的光強發(fā)生變化，根據(jù)光強的變化，即可從各攝像頭拍攝的圖像中提取出包含觸控點的圖像信息，進而可以根據(jù)這些圖像信息確定對應(yīng)各攝像頭的拍攝角度信息。所述拍攝角度是指觸控物體在每個攝像頭的視場區(qū)域內(nèi)的相對角度，它可以采用多種不同的定義方式，具體可參照前面的描述，在此不再贅述。步驟503，根據(jù)對應(yīng)各攝像頭的拍攝角度信息確定觸控點所在區(qū)域。步驟504，根據(jù)所述觸控點所在區(qū)域，選取所述對應(yīng)不同攝像頭的拍攝角度信息進行組合，并根據(jù)組合結(jié)果確定觸控點的位置。在實際應(yīng)用中，上述四個攝像頭可以任意設(shè)置在觸控屏一側(cè)邊緣的不同位置上， 只要使上述四個攝像頭形成的視場區(qū)域能夠覆蓋到整個觸控屏即可，因此，各攝像頭可以采用視場角大于等于90度的線陣攝像頭，相對于現(xiàn)有技術(shù)中面陣攝像頭，大大降低了設(shè)備成本。而且，從電學角度來說，線陣攝像頭的圖像處理復(fù)雜度及處理時間都大大優(yōu)于面陣攝像頭，可以提高系統(tǒng)處理效率；從結(jié)構(gòu)角度來說，線陣攝像頭的大小大約僅有3mm高，體積小，便于集成，尤其適用于各種體積較小的電子設(shè)備。利用本發(fā)明實施例的方法，可以有效提高定位精度并減少識別運算量。需要說明的是，針對只有一個觸控點的情況，同樣可以按照上述流程確定觸控點的位置。但是在單點觸控的情況下，由于每個攝像頭只是拍攝到一個觸控點，因此，為了進一步兼容并簡化這種情況下的計算過程，本發(fā)明實施例光學觸控定位方法的另一種流程如圖6所示，包括以下步驟步驟601，通過設(shè)置在所述觸控屏一側(cè)邊緣不同位置的至少四個攝像頭拍攝所述觸控屏上所述攝像頭視場區(qū)域的圖像。步驟602，提取各攝像頭拍攝的圖像中包含觸控點的圖像信息，并根據(jù)所述圖像信息確定對應(yīng)各攝像頭的拍攝角度信息。步驟603，檢查對應(yīng)各攝像頭的拍攝角度信息中是否有多個拍攝角度信息對應(yīng)一個攝像頭；如果是，則執(zhí)行步驟604 ；否則，執(zhí)行步驟606。步驟604，根據(jù)對應(yīng)各攝像頭的拍攝角度信息確定觸控點所在區(qū)域。步驟605，根據(jù)所述觸控點所在區(qū)域，選取所述對應(yīng)不同攝像頭的拍攝角度信息進行組合，并根據(jù)組合結(jié)果確定觸控點的位置。步驟606，選取所述對應(yīng)不同攝像頭的拍攝角度信息中的任意兩個拍攝角度信息確定觸控點的位置。
需要說明的是，上述拍攝角度是指觸控物體在每個攝像頭的視場區(qū)域內(nèi)的相對角度，它可以采用多種不同的定義方式，比如觸控物體與一個攝像頭的連線與觸控屏一側(cè)邊界的夾角，如圖2中的角度β ；或者觸控物體與兩個攝像頭之間的連線的夾角等。對于不同的坐標系，可以選擇不同的拍攝角度定義，以使計算更簡單。比如，將拍攝角度定義為觸控物體與一個攝像頭的連線與觸控屏一側(cè)邊界的夾角，則可以按以下方式確定對應(yīng)各攝像頭的拍攝角度信息如圖7所示，由于攝像頭的視場角大于等于90度，相當于攝像頭的每一個像素等分了其視場角。假如攝像頭的像素為512，其視場角為90度，每個像素所占的角度為90度 /512。如圖7所示，當屏幕中存在一個觸控點，那么兩個角端的攝像頭可以拍攝到其圖像的變化。根據(jù)圖像的變化可得出哪個像素所在的角度存在觸控點。假如得出的觸控點像素值的變化量為η，則θ可Φ的值可以根據(jù)公式η*90度/512算出。相應(yīng)地，可以將觸屏區(qū)域定義為一個坐標圖，A點為坐標原點(0，0)，觸控區(qū)域的H 和L為觸控區(qū)域的長和寬，此值可實際測量得到。根據(jù)上面得到的拍攝角度θ和Φ，則求出χ，y的值，從而得到觸控點的坐標值(χ，y)。下面以四個攝像頭的情況為例，對本發(fā)明實施例光學觸控定位方法中對兩個觸控點進行定位的過程做進一步詳細說明。如圖8所示，四個攝像頭的位置如下攝像頭A、B、C、D等距離的設(shè)置在觸控屏的一側(cè)，攝像頭A、D作為主攝像頭設(shè)置在兩端，攝像頭B、C作為輔助攝像頭設(shè)置在中間。假設(shè)觸控屏為矩形，設(shè)置攝像頭的一側(cè)長度為L，則四個攝像頭將觸控屏等分為三個視場區(qū)域，如圖8中所示的區(qū)域71、72、73。為了根據(jù)每個攝像頭拍攝的圖像信息方便計算觸控點的位置，在本發(fā)明實施例中，可以觸控屏所在的平面建立坐標系。具體地，可以觸控屏所在的平面內(nèi)的任何一點作為坐標原點，建立坐標系。比如，以攝像頭A為坐標原點，建立直角坐標系，則攝像頭A的坐標為(0，0)，攝像頭B的坐標為(L/3，0)，攝像頭C的坐標為(2L/3，0)，攝像頭D的坐標為(L， 0)。觸控點3和c的坐標為未知，分別設(shè)為(xl,yl)和(x2，y2)。在該實施例中，將拍攝角度定義為觸控物體與一個攝像頭的連線與觸控屏一側(cè)邊界的夾角。拍攝角度信息的獲取可以通過在觸控屏邊緣設(shè)置顏色線的方式，即根據(jù)攝像頭拍攝到的有觸控物體時的顏色線圖案與無觸控物體時的顏色線圖案對比，獲取對應(yīng)各攝像頭的拍攝角度信息。當然，也可以其它類似的方式或本領(lǐng)域公知的技術(shù)獲取對應(yīng)各攝像頭的拍攝角度信息。對此，本發(fā)明實施例不做限定。如果對應(yīng)每個攝像頭的拍攝角度信息只有一個，則表明只有一個觸控點，即單點觸控，在這種情況下，可以任意選取其中的兩個攝像頭對應(yīng)的角度信息即可確定觸控點的位置，具體過程與現(xiàn)有技術(shù)中單點控觸定位的過程類似，在此不再贅述。如果對應(yīng)某個攝像頭的拍攝角度信息有多個，則表明有多個觸控點，在這種情況下，需要根據(jù)所述拍攝角度信息確定觸控點所在區(qū)域，并根據(jù)所述觸控點所在區(qū)域，選取所述對應(yīng)不同攝像頭的拍攝角度信息進行組合，根據(jù)組合結(jié)果確定觸控點的位置。如圖8所示，具體有以下幾種情況
(1)攝像頭A、D對應(yīng)的拍攝角度信息分別有兩個，而攝像頭B、C對應(yīng)的拍攝角度信息均只有一個，則可確定觸控點的位置為一個在區(qū)域71，另一個在區(qū)域73，如圖8所示。在這種情況下，選取攝像頭A、D對應(yīng)的拍攝角度信息進行計算可得出a，b，c，d四個交點，根據(jù)區(qū)域限制可確定點a，c為實際觸控點，有效減少了運算過程。(2)攝像頭A、C、D對應(yīng)的拍攝角度信息分別有兩個，攝像頭B對應(yīng)的拍攝角度信息只有一個，則可確定觸控點的位置一個在區(qū)域71，另一個在區(qū)域72，如圖9所示。在這種情況下，選取根據(jù)攝像頭A、D對應(yīng)的拍攝角度信息進行計算可以得出a，b， c，d四個交點，根據(jù)區(qū)域限制可以確定點交點a為實際觸控點，而且，由于攝像頭A、C、D對應(yīng)的拍攝角度信息分別有兩個，則可確定點c也是實際觸控點?；蛘呃梅赐品?，根據(jù)兩直線相交于一點的原理，由于確定了交點a為實際觸控點，如果假設(shè)交點d或b為實際觸控點，則只能得出三個交點，而實際計算得到的是四個交點，由此也可以確定交點d和b為鬼點，另一個實際觸控點為交點C。(3)攝像頭A、B、D對應(yīng)的拍攝角度信息分別有兩個，攝像頭C對應(yīng)的拍攝角度信息只有一個，則確定觸控點所在區(qū)域、以及根據(jù)觸控點所在區(qū)域，選取對應(yīng)不同攝像頭的拍攝角度信息進行組合，根據(jù)組合結(jié)果確定觸控點的位置的過程與上述第( 種情況類似， 在此不再詳細描述。(4)攝像頭A、C、D對應(yīng)的拍攝角度信息分別有兩個，攝像頭B沒有對應(yīng)的拍攝角度信息，則可確定兩個觸控點皆在區(qū)域71中，如圖10所示。在這種情況下，選取攝像頭C、D對應(yīng)的拍攝角度信息進行計算，可以算出a，b，e三個交點，根據(jù)區(qū)域限制可以剔除鬼點e，得到實際觸控點a，b。(5)攝像頭A、B、D對應(yīng)的拍攝角度信息分別有兩個，攝像頭C沒有對應(yīng)的拍攝角度信息，則可確定兩個觸控點皆在區(qū)域73中。在這種情況下，根據(jù)觸控點所在區(qū)域，選取對應(yīng)不同攝像頭的拍攝角度信息進行組合，根據(jù)組合結(jié)果確定觸控點的位置的過程與上述第(4)種情況類似，在此不再詳細描述。(6)攝像頭A、B、C、D對應(yīng)的拍攝角度信息分別有兩個，則可以確定兩個觸控點皆在區(qū)域72中，如圖11所示。在這種情況下，僅通過兩個攝像頭對應(yīng)的拍攝角度信息無法準確定位觸控點，所以可以先根據(jù)攝像頭A、D對應(yīng)的拍攝角度信息計算得出a，b，c，d四個交點，再根據(jù)攝像頭 B、C對應(yīng)的拍攝角度信息計算得出a，b，e, f四個點，根據(jù)兩者的共同值即可確定出實際的觸控點a，b。另外，需要說明的是，在根據(jù)對應(yīng)不同攝像頭的拍攝角度信息進行計算時，可能會得到觸控屏之外的交點，對這樣的交點，可根據(jù)觸控屏的坐標直接排除。本發(fā)明實施例提供的光學觸控定位方法，通過設(shè)置在所述觸控屏一側(cè)邊緣不同位置的至少四個攝像頭拍攝所述觸控屏上所述攝像頭視場區(qū)域的圖像；提取各攝像頭拍攝的圖像中包含觸控點的圖像信息，并根據(jù)所述圖像信息確定對應(yīng)各攝像頭的拍攝角度信息； 根據(jù)所述拍攝角度信息確定觸控點所在區(qū)域；根據(jù)所述觸控點所在區(qū)域，選取所述對應(yīng)不同攝像頭的拍攝角度信息進行組合，并根據(jù)組合結(jié)果確定觸控點的位置。上述四個攝像頭可以任意設(shè)置在觸控屏一側(cè)邊緣的不同位置上，只要使上述四個攝像頭形成的視場區(qū)域能夠覆蓋到整個觸控屏即可，因此，各攝像頭可以采用視場角大于等于90度的線陣攝像頭， 相對于現(xiàn)有技術(shù)中面陣攝像頭，可以提高系統(tǒng)處理效率，集成度高，尤其適用于各種體積較小的電子設(shè)備。利用本發(fā)明實施例的方法，將觸控點所在區(qū)域判定與對應(yīng)不同攝像頭的拍攝角度信息的組合相結(jié)合，可以有效提高定位精度并減少識別運算量。本說明書中的各個實施例均采用遞進的方式描述，各個實施例之間相同相似的部分互相參見即可，每個實施例重點說明的都是與其他實施例的不同之處。以上所描述的系統(tǒng)實施例僅僅是示意性的，其中所述作為分離部件說明的模塊可以是或者也可以不是物理上分開的?？梢愿鶕?jù)實際的需要選擇其中的部分或者全部模塊來實現(xiàn)本實施例方案的目的。本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在不付出創(chuàng)造性勞動的情況下，即可以理解并實施。以上對本發(fā)明實施例進行了詳細介紹，本文中應(yīng)用了具體實施方式
對本發(fā)明進行了闡述，以上實施例的說明只是用于幫助理解本發(fā)明的方法及設(shè)備；同時，對于本領(lǐng)域的一般技術(shù)人員，依據(jù)本發(fā)明的思想，在具體實施方式
及應(yīng)用范圍上均會有改變之處，綜上所述，本說明書內(nèi)容不應(yīng)理解為對本發(fā)明的限制。
權(quán)利要求
1.一種光學觸控定位系統(tǒng)，用于對觸控屏上的一個或多個觸控點進行定位，其特征在于，包括至少四個設(shè)置在所述觸控屏一側(cè)邊緣不同位置的攝像頭，以及圖像處理器；所述攝像頭，用于拍攝所述觸控屏上所述攝像頭視場區(qū)域的圖像，并且所述至少四個攝像頭形成的視場區(qū)域覆蓋所述觸控屏的所有區(qū)域；所述圖像處理器，用于利用各攝像頭拍攝的圖像對所述觸控屏上的觸控點進行定位， 所述圖像處理器包括信息獲取模塊，用于提取各攝像頭拍攝的圖像中包含觸控點的圖像信息，并根據(jù)所述圖像信息確定對應(yīng)各攝像頭的拍攝角度信息；觸控點區(qū)域確定模塊，用于根據(jù)所述信息獲取模塊確定的對應(yīng)各攝像頭的拍攝角度信息確定觸控點所在區(qū)域；觸控點定位模塊，用于根據(jù)所述觸控點區(qū)域確定模塊確定的觸控點所在區(qū)域，選取所述信息獲取模塊確定的對應(yīng)不同攝像頭的拍攝角度信息進行組合，并根據(jù)組合結(jié)果確定觸控點的位置。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光學觸控定位裝置，其特征在于，所述四個攝像頭中的第一攝像頭和第三攝像頭形成的視場區(qū)域與第二攝像頭和第四攝像頭形成的視場區(qū)域部分重疊。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光學觸控定位裝置，其特征在于，所述圖像處理器還包括 檢查模塊，用于檢查所述信息獲取模塊確定的對應(yīng)各攝像頭的拍攝角度信息中是否有多個拍攝角度信息對應(yīng)一個攝像頭；所述觸控點區(qū)域確定模塊在所述檢查模塊的檢查結(jié)果是有多個拍攝角度信息對應(yīng)一個攝像頭時，根據(jù)所述信息獲取模塊確定的對應(yīng)各攝像頭的拍攝角度信息確定觸控點所在區(qū)域；所述觸控點定位模塊，還用于在所述檢查模塊的檢查結(jié)果是沒有多個拍攝角度信息對應(yīng)一個攝像頭時，選取所述信息獲取模塊確定的對應(yīng)不同攝像頭的拍攝角度信息中的任意兩個拍攝角度信息確定觸控點的位置。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光學觸控定位裝置，其特征在于，所述觸控點區(qū)域確定模塊， 具體用于根據(jù)所述信息獲取模塊確定的對應(yīng)各攝像頭的拍攝角度信息的個數(shù)確定觸控點所在區(qū)域。
5.根據(jù)權(quán)利要求1至4任一項所述的光學觸控定位裝置，其特征在于，所述攝像頭為線陣攝像頭。
6.一種光學觸控定位方法，用于對觸控屏上的一個或多個觸控點進行定位，其特征在于，所述方法包括通過設(shè)置在所述觸控屏一側(cè)邊緣不同位置的至少四個攝像頭拍攝所述觸控屏上所述攝像頭視場區(qū)域的圖像；提取各攝像頭拍攝的圖像中包含觸控點的圖像信息，并根據(jù)所述圖像信息確定對應(yīng)各攝像頭的拍攝角度信息；根據(jù)所述對應(yīng)各攝像頭的拍攝角度信息確定觸控點所在區(qū)域； 根據(jù)所述觸控點所在區(qū)域，選取所述對應(yīng)不同攝像頭的拍攝角度信息進行組合，并根據(jù)組合結(jié)果確定觸控點的位置。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的光學觸控定位方法，其特征在于，還包括在所述根據(jù)所述對應(yīng)各攝像頭的拍攝角度信息確定觸控點所在區(qū)域之前，檢查所述對應(yīng)各攝像頭的拍攝角度信息中是否有多個拍攝角度信息對應(yīng)一個攝像頭；如果有多個拍攝角度信息對應(yīng)一個攝像頭，則根據(jù)所述觸控點所在區(qū)域，選取所述對應(yīng)不同攝像頭的拍攝角度信息進行組合，并根據(jù)組合結(jié)果確定觸控點的位置如果沒有多個拍攝角度信息對應(yīng)一個攝像頭，則選取所述對應(yīng)不同攝像頭的拍攝角度信息中的任意兩個拍攝角度信息確定觸控點的位置。
8.根據(jù)權(quán)利要求6或7所述的光學觸控定位方法，其特征在于，所述根據(jù)所述對應(yīng)各攝像頭的拍攝角度信息確定觸控點所在區(qū)域具體為根據(jù)對應(yīng)各攝像頭的拍攝角度信息的個數(shù)確定觸控點所在區(qū)域。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的光學觸控定位方法，其特征在于，所述攝像頭為四個，依次為第一攝像頭、第二攝像頭、第三攝像頭和第四攝像頭；所述第一攝像頭和第三攝像頭形成的視場區(qū)域與第二攝像頭和第四攝像頭形成的視場區(qū)域部分重疊，形成重疊區(qū)域；第一攝像頭形成的視場區(qū)域除所述重疊區(qū)域之外的區(qū)域作為第一區(qū)域；第四攝像頭形成的視場區(qū)域除所述重疊區(qū)域之外的區(qū)域作為第二區(qū)域； 所述根據(jù)對應(yīng)各攝像頭的拍攝角度信息的個數(shù)確定觸控點所在區(qū)域包括 如果對應(yīng)第一攝像頭和第四攝像頭的拍攝角度信息的個數(shù)為2，并且對應(yīng)第二攝像頭和第三攝像頭的拍攝角度信息的個數(shù)為1，則確定兩個觸控點所在區(qū)域分別為所述第一區(qū)域和所述第二區(qū)域；如果對應(yīng)第一攝像頭和第四攝像頭的拍攝角度信息的個數(shù)為2，并且對應(yīng)第二攝像頭和第三攝像頭中的一個的拍攝角度信息的個數(shù)為2，另一個的拍攝角度信息的個數(shù)為1，則確定兩個觸控點所在區(qū)域為所述第一攝像頭和第三攝像頭形成的視場區(qū)域或者為所述第二攝像頭和第四攝像頭形成的視場區(qū)域；如果對應(yīng)第一攝像頭和第四攝像頭的拍攝角度信息的個數(shù)為2，并且對應(yīng)第二攝像頭和第三攝像頭中的一個的拍攝角度信息的個數(shù)為2，另一個的拍攝角度信息的個數(shù)為0，則確定兩個觸控點所在區(qū)域為所述第一區(qū)域或者為所述第二區(qū)域；如果對應(yīng)所述四個攝像頭的拍攝角度信息的個數(shù)均為2，則確定兩個觸控點在所述重疊區(qū)域。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的光學觸控定位方法，其特征在于，所述根據(jù)所述觸控點所在區(qū)域，選取所述對應(yīng)不同攝像頭的拍攝角度信息進行組合，并根據(jù)組合結(jié)果確定觸控點的位置包括如果兩個觸控點所在區(qū)域分別為所述第一區(qū)域和所述第二區(qū)域，則選取對應(yīng)第一攝像頭和第四攝像頭的拍攝角度信息進行組合，并根據(jù)組合結(jié)果確定觸控點的位置；如果兩個觸控點所在區(qū)域為所述第一攝像頭和第三攝像頭形成的視場區(qū)域或者為所述第二攝像頭和第四攝像頭形成的視場區(qū)域，則選取對應(yīng)第一攝像頭和第四攝像頭的拍攝角度信息進行組合，并根據(jù)組合結(jié)果確定觸控點的位置；如果兩個觸控點所在區(qū)域為所述第一區(qū)域，則選取對應(yīng)第三攝像頭和第四攝像頭的拍攝角度信息進行組合，并根據(jù)組合結(jié)果確定觸控點的位置；如果兩個觸控點所在區(qū)域為所述第二區(qū)域，則選取對應(yīng)第一攝像頭和第二攝像頭的拍攝角度信息進行組合，并根據(jù)組合結(jié)果確定觸控點的位置；如果兩個觸控點在所述重疊區(qū)域，則選取對應(yīng)第一攝像頭和第四攝像頭的拍攝角度信息進行組合，得到第一組交點坐標；選取對應(yīng)第二攝像頭和第三攝像頭的拍攝角度信息進行組合，得到第二組交點坐標；選取所述第一組交點坐標和第二組交點坐標中相同的坐標， 得到觸控點的位置。
全文摘要
本發(fā)明涉及光學觸控定位技術(shù)領(lǐng)域，公開了一種光學觸控定位系統(tǒng)及方法，該系統(tǒng)包括至少四個設(shè)置在所述觸控屏一側(cè)邊緣不同位置的攝像頭，以及圖像處理器；所述攝像頭，用于拍攝所述觸控屏上所述攝像頭視場區(qū)域的圖像，并且所述至少四個攝像頭形成的視場區(qū)域覆蓋所述觸控屏的所有區(qū)域；所述圖像處理器，用于利用各攝像頭拍攝的圖像對所述觸控屏上的觸控點進行定位，所述圖像處理器包括信息獲取模塊，觸控點區(qū)域確定模塊和觸控點定位模塊。利用本發(fā)明，可以實現(xiàn)多點觸控，提高觸控點定位精度并減少識別運算量。
文檔編號G06F3/042GK102364418SQ20111027846
公開日2012年2月29日 申請日期2011年9月19日 優(yōu)先權(quán)日2011年9月19日
發(fā)明者任均宇, 葉耀斌, 韋宇 申請人:廣東威創(chuàng)視訊科技股份有限公司