一種光電觸控裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本實(shí)用新型屬于光電觸控領(lǐng)域，尤其是涉及一種采用受抑全內(nèi)反射觸摸技術(shù)和現(xiàn) 場(chǎng)可編程門陣列技術(shù)的光電觸控裝置。
【背景技術(shù)】
[0002] 人機(jī)交互是當(dāng)今一個(gè)熱門的話題。從觸控技術(shù)及產(chǎn)品的應(yīng)用發(fā)展趨勢(shì)來看，觸摸 屏作為一種最新的電腦輸入設(shè)備，它是目前最簡單、方便、自然的輸入設(shè)備，觸摸屏具有堅(jiān) 固耐用、反應(yīng)速度快、節(jié)省空間、易于交流等許多優(yōu)點(diǎn)。用戶只要用手指輕輕地碰計(jì)算機(jī)顯 示屏上的圖案或文字就能實(shí)現(xiàn)對(duì)主機(jī)操作，從而使人機(jī)交互更為直截了當(dāng)。這種人機(jī)交互 方式賦予了多媒體以嶄新的面貌，是極富吸引力的全新多媒體交互設(shè)備。
[0003] 眼下智能手機(jī)、平板電腦和筆記本電腦是觸摸屏的主要應(yīng)用領(lǐng)域。隨著觸摸屏的 市場(chǎng)對(duì)尺寸需求的增大，大尺寸觸摸屏的市場(chǎng)潛力無限，其中多點(diǎn)觸摸的電腦顯示器、電視 等大尺寸終端市場(chǎng)開始顯現(xiàn)，有希望廣泛應(yīng)用于智能家電、公共信息、電子游戲、辦公設(shè)備 自動(dòng)化、工業(yè)設(shè)備、軍事指揮等領(lǐng)域。
[0004] 受抑全內(nèi)反射觸摸技術(shù)（FTIR)是一種多點(diǎn)觸控技術(shù)，其基本原理為：由紅外LED 發(fā)射紅外線進(jìn)入亞克力觸摸屏，當(dāng)亞克力觸摸屏的厚度大于8mm時(shí)，入射光線大于某個(gè)角 度時(shí)，光線會(huì)發(fā)生在亞克力觸摸屏發(fā)生內(nèi)全反射而不會(huì)跑出來，但當(dāng)手指或者其它如硅膠 等有一定韌性和反射性材料的物體碰到亞克力觸摸屏表面時(shí)，全內(nèi)反射被破壞，光線被手 指反射出來，此時(shí)，亞克力觸摸屏下方的紅外攝像頭捕捉到手指反射的亮點(diǎn)，紅外攝像頭捕 捉到的亮點(diǎn)會(huì)送到計(jì)算機(jī)進(jìn)行處理，就可以完成觸摸信息的獲取。
[0005] 受抑全內(nèi)反射觸摸技術(shù)（FTIR)的重點(diǎn)在于對(duì)觸點(diǎn)的實(shí)時(shí)追蹤和定位，目前的方 法基本是通過計(jì)算機(jī)的GPU，利用軟件對(duì)圖像信息進(jìn)行處理。但是當(dāng)屏幕的分辨率較高、幀 率較大時(shí)，由于軟件的計(jì)算速率和算法效率問題，而且計(jì)算機(jī)還要處理應(yīng)用層面的問題，這 就會(huì)導(dǎo)致資源不足，難以滿足實(shí)時(shí)性系統(tǒng)的需要。 【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0006] 本實(shí)用新型的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)中的缺點(diǎn)與不足，提供一種處理效率高的光 電觸控裝置。
[0007] 本實(shí)用新型的光電觸控裝置包括亞克力觸摸屏，紅外發(fā)光二極管，紅外攝像頭和 現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列；所述紅外發(fā)光二極管設(shè)置在亞克力觸摸屏的側(cè)邊，由紅外發(fā)光二極管 發(fā)出紅外光線到亞克力觸摸屏并在其內(nèi)發(fā)生全反射；所述紅外攝像頭設(shè)置在亞克力觸摸屏 下方，其拍攝亞克力觸摸屏的屏幕圖像，并傳給現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列；所述現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列 上設(shè)有電路模塊，以計(jì)算跟蹤動(dòng)態(tài)觸摸目標(biāo)。
[0008] 進(jìn)一步，所述現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列上設(shè)有一背景建模模塊，其接收所述紅外攝像頭 傳來的實(shí)時(shí)n幀圖像信號(hào)，并對(duì)接收到的n幀內(nèi)的圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行不斷的相加平均得到近似 的背景圖像信號(hào)。
[0009] 進(jìn)一步，所述現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列上還設(shè)有一動(dòng)態(tài)目標(biāo)提取模塊，其接收所述背景 建模模塊傳來的n幀圖像信號(hào)和背景圖像信號(hào)，將每一幀圖像信號(hào)的像素點(diǎn)與背景圖像信 號(hào)的像素點(diǎn)作差之后，得到n幀去掉背景信息的圖像信號(hào)。
[0010] 進(jìn)一步，所述現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列上還設(shè)有一圖像二值化模塊，其接收所述動(dòng)態(tài)目 標(biāo)提取模塊傳過來的n幀去掉背景圖像信息的圖像信號(hào)，對(duì)每幀圖像信號(hào)進(jìn)行二值化處 理，讓每幀圖像信號(hào)的每個(gè)像素點(diǎn)的灰度為0或255。
[0011] 進(jìn)一步，所述現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列上還設(shè)有一動(dòng)態(tài)跟蹤模塊，其接收所述圖像二值 化模塊傳送過來的圖像信號(hào)，并根據(jù)上一幀的檢測(cè)結(jié)果，由MeanShift算法確定一個(gè)區(qū)域 范圍，計(jì)算在此區(qū)域范圍檢所有灰度為255的像素點(diǎn)的數(shù)目，如果這個(gè)數(shù)目超過一定閾值， 設(shè)定此區(qū)域范圍有觸摸信息輸入。
[0012] 進(jìn)一步，所述現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列上還設(shè)有一重心計(jì)算模塊，其接收所述動(dòng)態(tài)跟蹤 模塊傳來的圖像信號(hào)，并計(jì)算有觸摸輸入的區(qū)域范圍里灰度為255的像素點(diǎn)的橫座標(biāo)的平 均值和縱座標(biāo)的平均值.7,將^和戶作為觸摸點(diǎn)的坐標(biāo)。
[0013] 進(jìn)一步，所述現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列上還設(shè)有一VGA模塊，其接收所述紅外攝像頭傳 來的圖像信號(hào)和所述重心計(jì)算模塊傳來的觸摸點(diǎn)的坐標(biāo)值，顯示所述紅外攝像頭拍攝的圖 像，并根據(jù)觸摸點(diǎn)的坐標(biāo)顯示觸摸區(qū)域。
[0014] 相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)，本實(shí)用新型的光電觸控裝置，將受抑全內(nèi)反射觸摸技術(shù)和現(xiàn)場(chǎng) 可編程門陣列相結(jié)合，由現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列來處理亞克力觸摸屏的屏幕圖像信息，可以快 速有效地跟蹤觸摸點(diǎn)，具有實(shí)現(xiàn)性好，處理速度快，抗干擾能力強(qiáng)的優(yōu)點(diǎn)。
[0015] 為了能更清晰的理解本實(shí)用新型，以下將結(jié)合【附圖說明】闡述本實(shí)用新型的具體實(shí) 施方式。
【附圖說明】
[0016] 圖1是本實(shí)用新型光電觸控裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0017] 圖2是本實(shí)用新型現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列的內(nèi)部電路結(jié)構(gòu)圖。
【具體實(shí)施方式】
[0018] 請(qǐng)參閱圖1，其是本實(shí)用新型一種光電觸控裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。該光電觸控裝置包 括亞克力觸摸屏11，第一紅外發(fā)光二極管12,第二紅外發(fā)光二極管13,紅外攝像頭14和現(xiàn) 場(chǎng)可編程門陣列15。其中，該第一紅外發(fā)光二極管12和第二紅外發(fā)光二極管13設(shè)置在該 亞克力觸摸屏11的相對(duì)兩側(cè)邊上，該第一紅外發(fā)光二極管12和第二紅外發(fā)光二極管13發(fā) 出紅外光線入射到亞克力觸摸屏11上，入射角度大于120°。該紅外攝像頭14位于亞克力 觸摸屏11下方，并與該現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列15電連接，將拍攝的信號(hào)傳給該現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣 列15。作為本實(shí)施例的變形，可僅在該亞克力觸摸屏11的一側(cè)邊設(shè)置紅外發(fā)光二極管，或 在亞克力觸摸屏11的三個(gè)側(cè)邊或4個(gè)側(cè)邊上均設(shè)置紅外發(fā)光二極管。
[0019] 由于該第一紅外發(fā)光二極管12和第二紅外發(fā)光二極管13發(fā)射到該亞克力觸摸屏 11的紅外光線的入射角大于120°，紅外光線在亞克力觸摸屏11中發(fā)生全反射，紅外光線 不會(huì)射出亞克力觸摸屏。此時(shí)，設(shè)置在亞克力觸摸屏11下方的紅外攝像頭14采集亞力克 觸摸屏11的圖像，并將圖像信號(hào)傳送給現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列15。當(dāng)外界有物體觸摸按壓該 亞克力觸摸屏11時(shí)，會(huì)破壞這種全反射，這時(shí)在觸摸點(diǎn)的紅外光線會(huì)射出該亞克力觸摸屏 11。設(shè)置在亞克力觸摸屏11下方的紅外攝像頭14實(shí)時(shí)采集到瞬間變化的圖像，并將圖像 信號(hào)、行同步信號(hào)、幀同步信號(hào)和時(shí)鐘信號(hào)傳給現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列15,由現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列 15作下一步的信號(hào)處理，依序完成背景建模、動(dòng)態(tài)跟蹤和重心識(shí)別，最后輸出拍攝的圖像信 息和觸摸點(diǎn)座標(biāo)。
[0020] 現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列是專用集成電路（ASIC)領(lǐng)域中的一種半定制電路。請(qǐng)參閱圖 2，其是現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列15的內(nèi)部電路模塊結(jié)構(gòu)圖。在本實(shí)用新型中，該現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣 列15上設(shè)有計(jì)數(shù)器151，背景建模模塊152,動(dòng)態(tài)目標(biāo)提取模塊153,圖像二值化模塊154， 動(dòng)態(tài)跟蹤模塊155,重心計(jì)算模塊156,存儲(chǔ)器157和VGA模塊158。
[0021] 其中，計(jì)數(shù)器151接收紅外攝像頭14傳來的行同步信號(hào)、幀同步信號(hào)和時(shí)鐘信號(hào)， 然后輸出同步計(jì)數(shù)信號(hào)給背景建模模塊152。
[0022] 該背景建模模塊152接收紅外攝像頭14傳來的，并根據(jù)動(dòng)態(tài)多幀平均算法，對(duì)接 收到來自紅外攝像頭14的n幀內(nèi)的