專利名稱：一種光學觸摸屏的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
一種光學觸摸屏技術(shù)領(lǐng)域[0001]本實用新型涉及電子白板領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
[0002]電子白板按觸摸技術(shù)可分為二類主動觸摸式和被動觸摸式,主動的觸摸系統(tǒng)需要特殊的裝置去接觸觸摸表面，最常用的交互裝置是特制的電源供電的交互筆；而被動的觸摸系統(tǒng)則不需要特殊的觸點去激活觸摸表面，用戶完全可以用手指或其他物體完成交互工作。[0003]從整個電子白板的發(fā)展趨勢看，被動觸摸式電子白板已趨于主流，采用攝像掃描式的探測技術(shù)有以下幾種[0004]第一種，使用安裝在白板外的攝像機對整個白板進行攝入，當發(fā)光筆在白板上進行書寫，攝像頭感知光點的移動來獲得光筆的位置，其缺點是攝像頭需要安裝在白板外面， 當人在前面書寫時，發(fā)光筆的光點會被阻擋。[0005]第二種，采用安裝在白板上的多個線陣CCD對發(fā)光筆進行探測，通過判斷光點在每個線程CCD的位置進行計算定位，其缺點是需要發(fā)光筆。[0006]第三種，采用安裝在白板上的多個攝像機對探測物體進行掃描，通過判斷物體在每個攝像機中的特征量進行坐標定位，這種方式還是比較先進的，但處理較為復雜，此外對攝像機的安裝具有很高的要求。發(fā)明內(nèi)容[0007]本實用新型要解決上述現(xiàn)有技術(shù)的缺點，提供一種光學觸摸屏，它通過檢測輔助的白板框圖像，間接獲得觸摸信息，它允許手指或物體直接在白板上進行觸摸，無需使用信號筆。[0008]本實用新型解決其技術(shù)問題采用的技術(shù)方案這種基于圖像檢測的電子白板系統(tǒng)，主要包括白板，在白板上的左右邊角位置分別放置有第一圖像攝入裝置和第二圖像攝入裝置，其中第一圖像攝入裝置用于第二對邊框條和第三邊框條進行圖像采集，第二圖像攝入裝置用于第二對邊框條和第一邊框條進行圖像采集，第一邊框條、第二邊框條和第三邊框條在白板的內(nèi)側(cè)面設(shè)有黑白交替邊界；第一圖像攝入裝置和第二圖像攝入裝置的中心光軸分別同其兩側(cè)邊框成一定角度，中心光軸的高度正對于黑白交替邊界；第一圖像攝入裝置和第二圖像攝入裝置分別與主處理器相連接。[0009]所述的第一圖像攝入裝置和第二圖像攝入裝置均由攝像頭和圖像處理單元構(gòu)成， 二個攝像頭的中心光軸分別同其兩側(cè)邊框成45度。[0010]所述的攝像頭由水平視場角大于90度的球面鏡頭和高清晰的CMOS彩色圖像傳感器組成。[0011]所述的主處理器通過USB裝置與計算機相連接。[0012]通過以上技術(shù)方案，本實用新型采用了白板固有的邊框進行圖像檢測，在不增加額外電子裝置情況下，實現(xiàn)了電子白板的交互信息。它由引入的白板框作為圖像檢測目標， 通過判斷該參考目標的特征量變化，間接獲得物體在電子白板的觸摸信息，本系統(tǒng)的實用新型使白板裝置變得簡單，具有極高的實用價值。


[0013]圖I為本實用新型的系統(tǒng)組成示意圖；[0014]圖2為本實用新型系統(tǒng)邊框條裝飾示意圖；[0015]圖3為本實用新型的圖像攝入裝置的組成示意圖[0016]圖4為本實用新型的圖像處理單元的原理示意圖；[0017]圖5為本實用新型的主處理器單元的原理示意圖；[0018]圖6為本實用新型坐標計算示意圖；[0019]圖7為本實用新型輔助光源安裝示意圖；[0020]附圖標記說明第一圖像攝入裝置1，第二圖像攝入裝置2，第一邊框條3，第二邊框條4，第三邊框條5，白板6，主處理器7，黑白交替邊界11，球面鏡頭20，CMOS彩色圖像傳感器21，可編程邏輯器件22，數(shù)字信號處理器23，攝像頭26，圖像處理單元27，圖像數(shù)據(jù)緩沖裝置51，圖像噪聲濾波模塊52，邊緣提取模塊53，移動檢測模塊54，顏色均值模塊55，數(shù)字信號模塊56，亮度數(shù)據(jù)60，色度數(shù)據(jù)61，曲線分析單元62，差異分析單元63，顏色分析單元64，單片機70，EPROM 71，USB模塊80，被測物體100，紅外LED 101，PCB板110。
具體實施方式
[0021]
以下結(jié)合附圖和實施例對本實用新型作進一步說明[0022]如圖I所示，這種基于圖像檢測的電子白板系統(tǒng)，主要包括白板6，在白扳6上的左右邊角位置分別放置第一圖像攝入裝置I和第二圖像攝入裝置2〔也可以二個以上〉。第一圖像攝入裝置I和第二圖像攝入裝置2由攝像頭26和圖像處理單元27構(gòu)成(見圖3〉，攝像頭26由水平視場角大于90度的球面鏡頭20和高清晰的CMOS彩色圖像傳感器21組成， 安裝后的攝像頭的中心光軸同其兩側(cè)邊框成45度，第一圖像攝入裝置I對笫二邊框條4和笫三邊框條5進行圖像采集，第二圖像攝入裝置2對第二邊框條4和第一邊框條3進行圖像釆集，第一邊框條3、第二邊框條4和第三邊框條5在白板6的內(nèi)側(cè)面裝飾成黑白交替邊界11見圖2〔邊框內(nèi)側(cè)被裝飾成灰階分隔〉，調(diào)整攝像頭同白板6平面之間的安裝高度，使其中心光軸也正對邊框條的黑白交替邊界，如果書寫板是淺色的，邊框是深色的，我們也可直接使用兩者組裝出的邊界進行圖像檢測。[0023]本實用新型的使用步驟如下[0024]I、在白板6上的左右邊角位置分別放置第一圖像攝入裝置I和第二圖像攝入裝置 2，笫一邊框條3、第二邊框條4和第三邊框條5在白板6的內(nèi)側(cè)面設(shè)有黑白交替邊界11，第一圖像攝入裝置I和第二圖像攝入裝置2的中心光軸分別同其兩側(cè)邊框成一定角度，調(diào)整中心光軸的髙度，使其正對于黑白交替邊界11 ;[0025]2、第一圖像攝入裝賈I對第二對邊框條4和第三邊框條5進行圖像釆集，第二圖像攝入裝置2對第二對邊框條4和第一邊框條3進行圖像釆集，即通過安裝在普通白板邊角上的二個圖像傳感器對相對的邊框條進行圖像掃描；4[0026]3、通過黑白交替邊界11為灰階獲得參考的觸摸平面，當物體進入觸摸區(qū)域時，邊框條中的灰階邊緣將引起破壞，由破壞點得出物體在兩個攝像裝置間的相交角度，并通過三角計算法獲得物體在白板區(qū)域的位置。圖像處理單元對內(nèi)側(cè)邊框的灰階圖像進行邊緣提取，在沒有物體觸摸時，該提取的灰階邊緣輪廓是連續(xù)并且準直的；當有物體觸摸白板時， 邊框圖像受到物體的阻擋，其邊緣輪廓會產(chǎn)生扭曲或斷裂，通過獲知物體在兩個或以上的攝像裝置產(chǎn)生的變形點就可以計算出物體在白板的位置。(物體或手指進入觸摸區(qū)時造成邊框采集圖像破壞，通過破壞間接獲得觸摸信息〕[0027]4、第一圖像攝入裝賈I和第二圖像攝入裝置2對白板邊框內(nèi)的圖像做移動檢測， 第一圖像攝入裝置I和第二圖像攝入裝置2對移入白板內(nèi)的物體做顏色識別。在使用了上述邊緣輪廓檢測的情況下，本實用新型還輔助釆用了移動檢測判別，第一圖像攝入裝置和第二圖像攝入裝置對白板邊框內(nèi)的圖像做移動檢測，其目的是提高檢測的準確性，圖像處理單元通過分析邊框圖像的前后兩幀差異，判斷物體是否在觸摸區(qū)附近移動。[0028]在本實用新型系統(tǒng)中，第一圖像攝入裝置和第二圖像攝入裝置對移入白板內(nèi)的物體做顏色識別，通過分析物體在彩色圖像傳感器的顏色成分，得出物體的顏色，把信息通知 PC進行書寫著色。其好處在于用戶使用何種顏色的物體，就可以以何種顏色進行書寫。[0029]本實用新型采用了白板固有的邊框進行圖像檢測，在不增加額外電子裝置情況下，實現(xiàn)了電子白板的交互信息。它由引入的白板框作為圖像檢測目標，通過判斷該參考目標的特征量變化，間接獲得物體在電子白板的觸摸信息，本系統(tǒng)的實用新型使白板裝置變得簡單，具有極高的實用價值。此外系統(tǒng)還進一步引入移動檢測和顏色識別，前者提高檢測檢測的準確性，后者提供電子智能顏色筆功能。[0030]圖像處理中元27由FPGA可編程邏輯器件22和DSP數(shù)字信號處理器23構(gòu)成，F(xiàn)PGA 負責圖像數(shù)據(jù)的前處理，DSP負責圖像數(shù)據(jù)的后處理。[0031]主處理器7負責接受來自第一圖像攝入裝置I和第二圖像攝入裝置2的數(shù)據(jù)，處理后的位置信息和顏色信息通過USB裝置傳送給計算機。其原理圖見圖5所示，由內(nèi)置USB 模塊80的單片機70和EPR0M71組成，EPR0M71儲存出廠定位信息和設(shè)備信息。[0032]圖像處理單元的實施方法[0033]通過裁剪圖像傳感器21的攝入?yún)^(qū)間，使其只掃描內(nèi)側(cè)邊框的裝飾帶，其輸出的圖像數(shù)據(jù)被送入圖像處理單元27原理圖如圖4所示進行處理，圖像處理單元27中的圖像數(shù)據(jù)緩沖裝置51把來自圖像傳感器21的圖像數(shù)據(jù)分離成亮度數(shù)據(jù)60和色度數(shù)據(jù)61，其中亮度數(shù)據(jù)60被送至圖像噪聲濾波模塊52進行噪聲濾波，經(jīng)噪聲處理的亮度數(shù)據(jù)被同時送至邊緣提取模塊53和移動檢測模塊54做圖像預處理，色度數(shù)據(jù)緩沖61則被送入顏色均值模塊55做顏色均值處理。[0034]以下具體來分析上述圖像處理模塊的實現(xiàn)機理，首先設(shè)圖像帶的長度方向為X，寬度方向為I [0035]I)噪聲濾波模塊52[0036]在實現(xiàn)上，我們釆用2D中值濾波，即[0037]g(x, y) = MED{p(x_i, y-j)}, (i, j) e S(I)[0038]其中，MED {}為集合中的元素取中間值，P(x，y)為像素灰度值，g(x，y)是處理后的像素灰度值，S為模板窗口，選3 X 3。[0039]2 )邊緣提取模塊53在實現(xiàn)上，我們釆用水平邊緣提取，即
權(quán)利要求1.一種光學觸摸屏，主要包括白板，其特征在于在白板上的左右邊角位置分別放置有第一圖像攝入裝置和第二圖像攝入裝置，其中第一圖像攝入裝置用于第二對邊框條和第三邊框條進行圖像采集，第二圖像攝入裝置用于第二對邊框條和第一邊框條進行圖像采集，第一邊框條、第二邊框條和第三邊框條在白板的內(nèi)側(cè)面設(shè)有黑白交替邊界；第一圖像攝入裝置和第二圖像攝入裝置的中心光軸分別同其兩側(cè)邊框成一定角度，中心光軸的高度正對于黑白交替邊界；第一圖像攝入裝置和第二圖像攝入裝置分別與主處理器相連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種光學觸摸屏，其特征在于所述的第一圖像攝入裝置和第二圖像攝入裝置均由攝像頭和圖像處理單元構(gòu)成，二個攝像頭的中心光軸分別同其兩側(cè)邊框成45度。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種光學觸摸屏，其特征在于所述的攝像頭由水平視場角大于90度的球面鏡頭和高清晰的CMOS彩色圖像傳感器組成。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種光學觸摸屏，其特征在于所述的主處理器通過USB裝置與計算機相連接。
專利摘要本實用新型涉及一種光學觸摸屏，它由圖像掃描裝置、邊框條、普通書寫白板組成，通過安裝在普通白板邊角上的二個或以上的圖像傳感器對相對的邊框條進行圖像掃描，通過裝飾內(nèi)側(cè)邊框為灰階獲得參考的觸摸平面，當物體迸入觸摸區(qū)域時，邊框條中的灰階邊緣將引起破壞，由破壞點可以得出物體在兩個攝像裝置間的相交角度，并通過三角計算法獲得物體在白板區(qū)域的位置。本實用新型釆用了白板固有的邊框進行圖像檢測，在不增加額外電子裝置情況下，實現(xiàn)了電子白板的交互信息。此外系統(tǒng)還進一步引入移動檢測和顏色識別，前者提高檢測檢測的準確性，后者提供電子智能顏色筆功能。
文檔編號G06F3/042GK202815785SQ20122038592
公開日2013年3月20日 申請日期2012年8月6日 優(yōu)先權(quán)日2012年8月6日
發(fā)明者徐榮輝, 陳吉慶, 全建勛 申請人:杭州華銀教育多媒體科技股份有限公司