基于摄影机的触摸系统技术方案

一种基于摄影机的触摸系统（５０），包括：一无源触摸表面（６０）和至少两个摄影机（６３），它们与该触摸表面相联系。该至少两个摄影机（６３）具有包围所述触摸表面的视野重叠区域（ＦＯＶ）。所述至少两个摄影机从不同位置获取所述触摸表面的图像，并产生图像数据。一处理器（５４）接收并处理由所述至少两个摄影机产生的图像数据，从而当在所述至少两个照相机获得的图像中捕捉到所述指示器时，确定指示器相对于所述触摸表面的位置。可以确定指示器与触摸表面接触和指示器悬于触摸表面上。（*该技术在2021年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及触摸系统，特别涉及一种基于摄影机的触摸系统。有源式触摸系统允许用户通过利用一特殊的指示器接触触摸表面来产生用户输入，该特殊指示器通常需要某种形式的随体电源，通常为电池。该特殊指示器发射如红外光、可见光、超声波、电磁波等，以触发触摸表面。无源式触摸系统允许用户通过利用一无源式指示器接触触摸表面来产生用户输入，它不需要特殊指示器触发接触表面。无源式指示器可为一手指、一某种材料制成的圆柱体、或任何可用于接触接触表面上特定区域的适当的物体。无源式触摸系统与有源式触摸系统相比其优越性在于任何适当的指示装置，包括用户手指，都可用作接触触摸表面的指示器。因此，可以很容易的产生用户输入。而且，由于在无源式触摸系统中不需要特殊的有源指示器，因此用户不必考虑电源水平和/或指示器损坏、被盗，或指示器错放等问题。无源式触摸系统具有多种与计算机操作和视频显示相关的申请。在一件交互式申请中，如在授予Martin的美国专利No.5,448,263(已转让给本申请受让人)公开的那样，一无源式接触系统与一计算机连接，该计算机显示器显示在触摸屏幕的触摸表面上。表示触摸表面上特殊位置的坐标映射到计算机显示器上。当用户接触触摸表面时，接触位置的坐标反馈给计算机，并映射到计算机显示器，从而使用户可通过简单地接触触摸表面，用与使用计算机鼠标相似的方法操作计算机。另外，在一种应用中，反馈到计算机的坐标可被存储，并在以后的时间中重复显示。当需要记录用户在接触表面上的写或画的信息时，记录接触坐标。为了操作计算机或视频显示器，无源式触摸屏的分辨率判断触摸系统是适于记录触摸屏上的写或画的信息，还是仅适于选择映射到计算机或视频显示器上的区域的触摸屏上的区域。分辨率通常以每英寸的点(DPI)来表示。该DPI与触摸屏的尺寸以及用于检测触摸屏上接触的触摸系统硬件和软件的采样能力相关。低分辨率的无源式触摸屏只具有足以检测在触摸表面上的处于计算机或视频显示器显示的多组像素范围内的接触的DPI。因此，这些低分辨率无源式接触屏只可用于操作计算机或视频显示器。另一方面，高分辨率无源式触摸屏具有可检测对应于计算机或视频显示器的较少像素或子像素的接触的足够的DPI。但是，对高分辨率触摸屏的要求是可检测指示器与触摸表面何时接触。这对于写、画、鼠标点击等都是必需的。不具备检测指示器与触摸屏接触的能力，则写和画将成为一个连续的操作，鼠标点击也将不可能实现，从而使计算机显示操作变得不可能。第二个要求是可检测指示器何时停悬于触摸表面的上方。虽然写或画并不需要，但是今天的计算机操作系统越来越多的利用停悬信息来操作计算机或视频显示器或弹出信息窗。无源式触摸屏通常是模拟电阻类型、表面声波(SAW)类型或电容类型。但是，如下所述，这些触摸屏都存在多种问题或缺点。模拟电阻触摸屏通常具有高分辨率。根据触摸系统的复杂度，触摸屏的分辨率可为4096×4096DPI或更高。模拟电阻触摸屏由涂有电阻材料且以叠层形式排列的两弹性层构成。除非触摸，否则这两个层彼此不接触。这两个层利用绝缘微粒或绝缘空气空间彼此分离。这两个层由通常为透明的ITO构成。因此，该触摸屏存在图像失真但视差很小。在模拟电阻触摸屏的操作期间，沿第一层的方向提供一均匀电压梯度。当两层由于对触摸屏的触摸而彼此接触时，第二层沿第一层测量电压。由于第一层的电压梯度可被转化为延第一层的距离，因此测量的电压与触摸表面的触摸位置成比例。当需要第一层上的触摸坐标时，向第二层提供该均匀电压梯度，该第一层延第二层测量该电压。第二层的电压梯度与延第二层的距离成比例。这两个触摸坐标表示笛卡尔坐标系统中的触摸表面上的触摸X-Y位置。但是，由于需要利用机械压力使两个层接触，因此只有当利用足够的压力使两个层彼此接触时，模拟电阻触摸屏才可以检测到接触。当指示器悬于触摸表面上时，模拟电阻无源触摸屏不能感应。因此，在模拟电阻触摸屏的情况下，只有当在触摸表面上有实际触摸时，才可能检测到触摸事件和位置。表面声波(SAW)触摸屏通常具有中等的分辨率，并不适于记录高质量的写入。SAW触摸屏利用玻璃表面边界处的传感器振动玻璃并产生声波，该声波在玻璃表面波动。当接触玻璃表面时，声波反射回来，从反射的声波的特征可确定触摸位置。但是，由于置于视频或计算机显示器表面上的振动玻璃的厚度，SAW触摸屏表现出很强的视差。而且，只有当实际接触玻璃表面时，才可能检测到接触事件和位置。另外，SAW触摸屏在对角线上的尺寸不能超过几个英尺。由于只可能在较大区域(大约1/2″×1/2″)确定接触，因此电容触摸屏只用于低分辨率。因此，电容触摸屏不能用于记录写入或绘画，而只适用于选择触摸屏上对应于视频或计算机显示器上显示的计算机生成的按钮的区域。电容触摸屏还具有对温度和湿度敏感的不利特点。与模拟电阻触摸屏和SAW触摸屏相似，电容触摸屏也只当在实际触摸触摸表面时才可以检测到触摸事件和位置。由于对较大电子数字转化器的需求的增加，无源触摸屏的可量测性很重要。数字转化器曾经为桌面设备，今天它们已被用于电子白色书写板。建立一无源触摸感应“墙”已经成为新的触摸屏应用的需要。现有的上述类型的无源触摸屏在有效最大尺寸上都有局限性。因此，需要对无源触摸系统进行改进。本专利技术的一个目的是提供一种新型的基于摄影机的触摸系统。技术方案根据本专利技术的一个方面，提供一种基于摄影机的触摸系统，包括至少两个摄影机，它们与一无源触摸屏相联系，且具有包括所述触摸表面的视野重叠区域，所述至少两个摄影机从不同位置获取所述触摸表面的图像，并产生图像数据；和一处理器，接收并处理由所述至少两个摄影机产生的图像数据，从而当在所述至少两个摄影机获得的图像中捕捉到所述指示器时，可以确定指示器相对于所述触摸表面的位置。最佳的，该至少两个摄影机为具有通常沿触摸表面的平面的视野的数字摄影机。各数字摄影机产生的图像数据包括指示器中心线x和指示器尖端位置z。各数字摄影机包括一具有可选择像素行的像素阵列。在图像数据产生中，使用可选择像素行中的像素的像素亮度。最佳的，在图形数据产生过程中，使用可选择像素行范围内的指定区域中的像素的像素亮度。在最佳实施例中，各数字摄影机包括一CMOS图像传感器和一数字信号处理器。数字信号处理器接收图像传感器输出的图像，并执行寻找指示器程序，以确定指示器是否在数字摄影机获得的各图像中，以及指示器的中心线是否也如此。各数字摄影机的数字信号处理器最好执行一更新背景图像程序，从而在获取各图像后更新背景图像。最佳的，各数字摄影机的数字信号处理器还判断各获取的图像和背景图像的差别，以检测变化光条件。根据本专利技术的另一方面，提供一种基于摄影机的触摸系统，包括一通常为矩形的无源触摸表面，利用指示器接触该表面；一安装在所述触摸表面的各角附近的数字摄影机，所述数字摄影机具有包括所述触摸表面的重叠视野，所述数字摄影机获取所述触摸表面的图像，当在数字摄影机获取的图像中捕获到所述指示器时，产生包括指示器的中心线x和指示器尖端位置z的图像数据；和一处理器，接收并处理所述数字摄影机产生的图像数据，以判断所述指示器相对于所述触摸表面的位置，和所述指示器是否与所述触摸表面接触。根据本专利技术的另一方面，提供一种检测指示器相对于触摸表面的位置的方法，包括以下本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于摄影机的触摸系统，包括：至少两个摄影机，它们与一无源触摸表面相联系，且具有包围所述触摸表面的视野重叠区域，所述至少两个摄影机从不同位置获取所述触摸表面的图像，并产生图像数据；和一处理器，接收并处理由所述至少两个摄影机产生的图 像数据，从而当在所述至少两个摄影机获得的图像中捕捉到所述指示器时，可以确定指示器相对于所述触摸表面的位置。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：杰拉尔德莫里森，戴维霍姆格伦，
申请(专利权)人：智能技术公司，
类型：发明
国别省市：CA[加拿大]