一種光學(xué)觸摸模組的成像定位方法及光學(xué)觸摸控制設(shè)備的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提出一種光學(xué)觸摸模組的成像定位方法，包括：在觸摸屏的矩形交互區(qū)的四個(gè)頂點(diǎn)處分別設(shè)置紅外光源和相機(jī)，并且在觸摸屏的每個(gè)邊框處設(shè)置反光條；檢測(cè)交互觸摸區(qū)是否存在觸點(diǎn)，如果是則根據(jù)產(chǎn)生該觸點(diǎn)的觸摸物在每路相機(jī)中的陰影目標(biāo)；分別將觸摸物在每路相機(jī)中成像位置轉(zhuǎn)換為板面坐標(biāo)系中的方向，計(jì)算觸摸物在每路相機(jī)的方向數(shù)據(jù)；根據(jù)觸摸物在四路相機(jī)的方向數(shù)據(jù)進(jìn)行定位，得到觸點(diǎn)在觸摸屏的坐標(biāo)位置；分析觸點(diǎn)對(duì)應(yīng)區(qū)域上部的二維圖像，采用形態(tài)學(xué)圖像處理以獲取觸點(diǎn)對(duì)應(yīng)的觸摸物的類型。本發(fā)明還提出一種光學(xué)觸摸控制設(shè)備。本發(fā)明可以實(shí)現(xiàn)多點(diǎn)觸控及全屏精確觸摸，并且可以對(duì)觸摸物分類進(jìn)行識(shí)別。
【專利說(shuō)明】一種光學(xué)觸摸模組的成像定位方法及光學(xué)觸摸控制設(shè)備
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及圖像處理【技術(shù)領(lǐng)域】，特別涉及一種光學(xué)觸摸模組的成像定位方法及光學(xué)觸摸控制設(shè)備。
【背景技術(shù)】
[0002]小面積屏幕初期以電容，電阻為主，近幾年隨著大尺寸屏幕的發(fā)展，提出了新的需求。各種觸摸屏的特點(diǎn)是優(yōu)缺參半，現(xiàn)有的觸摸屏以紅外、電容、表面聲波和電阻屏為主，但這幾種技術(shù)也都存在著瑕疵，下面分別進(jìn)行說(shuō)明。
[0003](I)紅外觸摸屏
[0004]A)依靠紅外發(fā)送接收對(duì)發(fā)現(xiàn)觸點(diǎn)，器件密度和功率限制管對(duì)數(shù)量，分辨率較低；
[0005]B)傳感器太多易損壞；
[0006]C)需要分時(shí)計(jì)算各個(gè)紅外管的信號(hào)，反應(yīng)慢。
[0007](2)電容觸摸屏
[0008]A)表面非裸露,透光率低且反光強(qiáng)；
[0009]B)受限于大面積面板的壞點(diǎn)率，大面積成本高,易損壞；
[0010]C)觸點(diǎn)有漂移。
[0011](3)電阻觸摸屏
[0012]A)表面非裸露且有電阻遮擋，透光率低且反光強(qiáng)；
[0013]B)受限于大面積面板的壞點(diǎn)率，大面積成本高,易損壞；
[0014]C)觸點(diǎn)有漂移；
[0015]D )怕劃傷。
[0016](4)表面聲波
[0017]A)透光率低；
[0018]B)觸點(diǎn)有漂移；
[0019]C)抵抗干擾的能力較差；
[0020]D)需要一定的觸摸壓力。
[0021]綜上，傳統(tǒng)的光學(xué)觸摸屏具有以下缺點(diǎn):
[0022]A)點(diǎn)數(shù)少，無(wú)法完美觸控；
[0023]B)鏡頭分布有先天缺陷，無(wú)法全屏精確觸摸；
[0024]C)線列信號(hào)，無(wú)法排除屏幕觸摸空間中出現(xiàn)的干擾；
[0025]D)無(wú)冗余，一個(gè)攝像頭異常整個(gè)設(shè)備就無(wú)法使用；
[0026]E)無(wú)法區(qū)分觸摸物類型；
[0027]F)抗光能力較差，日光直射時(shí)無(wú)法正常使用。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0028]本發(fā)明的目的旨在至少解決所述技術(shù)缺陷之一。[0029]為此,本發(fā)明的一個(gè)目的在于提出一種光學(xué)觸摸模組的成像定位方法，該方法可以實(shí)現(xiàn)多點(diǎn)觸控及全屏精確觸摸，并且可以對(duì)觸摸物分類進(jìn)行識(shí)別。本發(fā)明的另一個(gè)目的在于提出一種光學(xué)觸摸控制設(shè)備。
[0030]為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明第一方面的實(shí)施例提供一種光學(xué)觸摸模組的成像定位方法，包括如下步驟:
[0031]在觸摸屏的矩形交互區(qū)的四個(gè)頂點(diǎn)處分別設(shè)置紅外光源和相機(jī)，并且在所述觸摸屏的每個(gè)邊框處設(shè)置反光條，其中所述紅外光源向所述矩形交互區(qū)提供紅外光源，每路所述相機(jī)采集所述反光條上的圖像，所述四路相機(jī)的可見(jiàn)區(qū)域的交集為交互觸摸區(qū)；
[0032]檢測(cè)所述交互觸摸區(qū)是否存在觸點(diǎn)，如果檢測(cè)到觸點(diǎn)，則獲取產(chǎn)生該觸點(diǎn)的觸摸物在每路所述相機(jī)中的陰影目標(biāo)，其中，所述觸摸物在所述紅外光源的照射下，在所述反光條的對(duì)應(yīng)位置上形成陰影；
[0033]根據(jù)每路所述相機(jī)的鏡頭參數(shù)和陰影目標(biāo)，分別將所述觸摸物在每路相機(jī)中成像位置轉(zhuǎn)換為板面坐標(biāo)系中的方向，計(jì)算所述觸摸物在每路相機(jī)的方向數(shù)據(jù)；
[0034]根據(jù)所述觸摸物在四路所述相機(jī)的方向數(shù)據(jù)進(jìn)行定位，得到每路方向上所述觸點(diǎn)在所述觸摸屏的坐標(biāo)位置；
[0035]使用帶有標(biāo)記環(huán)的觸摸筆，分析所述觸點(diǎn)對(duì)應(yīng)區(qū)域上部的二維圖像，采用形態(tài)學(xué)圖像處理以獲取所述觸點(diǎn)對(duì)應(yīng)的觸摸物的類型，
【權(quán)利要求】
1.一種光學(xué)觸摸模組的成像定位方法，其特征在于，包括如下步驟: 在觸摸屏的矩形交互區(qū)的四個(gè)頂點(diǎn)處分別設(shè)置紅外光源和相機(jī)，并且在所述觸摸屏的每個(gè)邊框處設(shè)置反光條，其中所述紅外光源向所述矩形交互區(qū)提供紅外光源，每路所述相機(jī)采集所述反光條上的圖像，所述四路相機(jī)的可見(jiàn)區(qū)域的交集為交互觸摸區(qū)； 檢測(cè)所述交互觸摸區(qū)是否存在觸點(diǎn)，如果檢測(cè)到觸點(diǎn)，則獲取產(chǎn)生該觸點(diǎn)的觸摸物在每路所述相機(jī)中的陰影目標(biāo)，其中，所述觸摸物在所述紅外光源的照射下，在所述反光條的對(duì)應(yīng)位置上形成陰影； 根據(jù)每路所述相機(jī)的鏡頭參數(shù)和陰影目標(biāo)，分別將所述觸摸物在每路相機(jī)中成像位置轉(zhuǎn)換為板面坐標(biāo)系中的方向，計(jì)算所述觸摸物在每路相機(jī)的方向數(shù)據(jù)； 根據(jù)所述觸摸物在四路所述相機(jī)的方向數(shù)據(jù)進(jìn)行定位，得到每路方向上所述觸點(diǎn)在所述觸摸屏的坐標(biāo)位置； 使用帶有標(biāo)記環(huán)的觸摸筆，分析所述觸點(diǎn)對(duì)應(yīng)區(qū)域上部的二維圖像，采用形態(tài)學(xué)圖像處理以獲取所述觸點(diǎn)對(duì)應(yīng)的觸摸物的類型，
2.如權(quán)利要求1所述的光學(xué)觸摸模組的成像定位方法，其特征在于，在每路所述相機(jī)采集到圖像后，還包括如下步驟:自適應(yīng)的雙重背景更新以獲取正式背景，
3.如權(quán)利要求2所述的光學(xué)觸摸模組的成像定位方法，其特征在于，還包括如下步驟:統(tǒng)計(jì)成像帶的灰度分布以獲取所述觸摸物的高度和角度， 其中，
4.如權(quán)利要求3所述的光學(xué)觸摸模組的成像定位方法，其特征在于，還包括如下步驟:利用灰度梯度計(jì)算所述觸摸物的邊緣，
5.如權(quán)利要求1所述的光學(xué)觸摸模組的成像定位方法，其特征在于，在每路所述相機(jī)采集圖像之前，還包括如下步驟:對(duì)所述相機(jī)的鏡頭進(jìn)行標(biāo)定，使用插值算法生成鏡頭校正表，
6.如權(quán)利要求1所述的光學(xué)觸摸模組的成像定位方法，其特征在于，還包括如下步驟:根據(jù)成像信息和相機(jī)的鏡頭參數(shù)，利用距離張角計(jì)算所述觸摸物與所述觸摸屏的板面的觸摸距離，
7.如權(quán)利要求1或6所述的光學(xué)觸摸模組的成像定位方法，其特征在于，還包括如下步驟:根據(jù)所述成像信息，利用多向投影計(jì)算初步角度對(duì)所述觸點(diǎn)的位置進(jìn)行校準(zhǔn)，
8.一種光學(xué)觸摸控制設(shè)備，其特征在于，包括: 觸摸屏，所述觸摸屏包括底板和邊框，其中，在所述底板上設(shè)置有矩形交互區(qū)，在每個(gè)所述邊框處設(shè)置反光條； 角部成像模組，所述角部成像模組包括紅外光源和四路相機(jī)，其中，所述紅外光源和四路相機(jī)分別設(shè)置于所述矩形交互區(qū)的四個(gè)頂點(diǎn)，所述紅外光源用于向所述矩形交互區(qū)提供紅外照射，每路所述相機(jī)用于采集所述反光條上的圖像，所述四路相機(jī)的可見(jiàn)區(qū)域的交集為交互觸摸區(qū)； 主控電路板，用于檢測(cè)所述交互觸摸區(qū)是否存在觸點(diǎn)，如果檢測(cè)到觸點(diǎn)，則發(fā)送成像數(shù)據(jù)計(jì)算指令； 計(jì)算電路板，用于在接收到所述主控電路板的成像數(shù)據(jù)計(jì)算指令后，獲取產(chǎn)生該觸點(diǎn)的觸摸物在每路所述相機(jī)中的陰影目標(biāo)，其中，所述觸摸物在所述紅外光源的照射下，在所述反光條的對(duì)應(yīng)位置上形成陰影，以及根據(jù)每路所述相機(jī)的鏡頭參數(shù)和陰影目標(biāo)，分別將所述觸摸物在每路相機(jī)中成像位置轉(zhuǎn)換為板面坐標(biāo)系中的方向，計(jì)算所述觸摸物在每路相機(jī)的方向數(shù)據(jù)，并將所述方向數(shù)據(jù)發(fā)送至所述主控電路板， 其中，所述計(jì)算電路板還用于根據(jù)所述觸摸物在四路所述相機(jī)的方向數(shù)據(jù)進(jìn)行定位，得到每路方向上所述觸點(diǎn)在所述觸摸屏的坐標(biāo)位置，以及分析所述觸點(diǎn)對(duì)應(yīng)區(qū)域上部的二維圖像，采用形態(tài)學(xué)圖像處理以獲取所述觸點(diǎn)對(duì)應(yīng)的觸摸物的類型，
1(?) = ?(?) + I ifD(i) > T4-,
(C = O if l(i) > Ts
Ic = I if 1(0 < Ts， 其中，l(i)為所述觸點(diǎn)對(duì)應(yīng)區(qū)域上部的二維圖像中連續(xù)高亮區(qū)塊的個(gè)數(shù)，5(0為差值圖像，Τ4為觸摸筆反光強(qiáng)度的最小值，T5為預(yù)設(shè)閾值，當(dāng)I (i) ^ T5時(shí)，判斷觸摸物為觸摸筆；當(dāng)I (i) <T5時(shí)，判斷觸摸物為手指； 所述主控電路板還用于根據(jù)計(jì)算電路板在四路相機(jī)的方向上判斷得到的觸摸物類型綜合判決觸摸物的類型，首先根據(jù)成像的邊界合成觸摸點(diǎn)在屏幕上構(gòu)成的多邊形區(qū)域，計(jì)算多邊形的面積獲得觸摸點(diǎn)的面積，其中，觸摸點(diǎn)的面積大的優(yōu)先判定為大體積目標(biāo)觸摸物，然后判定發(fā)現(xiàn)觸摸筆類型的計(jì)算電路板的數(shù)量，判決觸摸物的類型為觸摸筆或者手指。
9.如權(quán)利要求8所述的光學(xué)觸摸控制設(shè)備，其特征在于，每個(gè)所述相機(jī)的可見(jiàn)范圍等于或大于90度的直角范圍。
10.如權(quán)利要求8所述的光學(xué)觸摸控制設(shè)備，其特征在于，所述計(jì)算電路板還用于根據(jù)成像信息和相機(jī)的鏡頭參數(shù)，利用距離張角計(jì)算所述觸摸物與所述觸摸屏的板面的觸摸距離，
ω (i)=CMn(i),
【文檔編號(hào)】G06F3/042GK103793113SQ201410084129
【公開(kāi)日】2014年5月14日 申請(qǐng)日期:2014年3月10日 優(yōu)先權(quán)日:2014年3月10日
【發(fā)明者】買強(qiáng), 王煒, 黃娜, 張波, 王付順 申請(qǐng)人:航天海鷹光電信息技術(shù)（天津）有限公司