触摸屏的自动校准方法技术

本发明专利技术为图像传感器式触摸屏的自动校准方法，步骤是：（１）将图像传感器的Ａ／Ｄ转换增益放大值设置为初始值，禁用原校准参数；（２）自动校准例程在书写屏幕上绘制圆行亮斑，并记录该圆行亮斑的圆心坐标作为预定用于校准的逻辑坐标；（３）自动校准例程发送自动调节图像传感器Ａ／Ｄ转换增益放大值指令；（４）微处理芯片执行所述指令，计算出有效亮斑重心物理坐标并传给自动校准例程，ＰＣ机将图像传感器Ａ／Ｄ转换增益放大值设置为初始值；（５）多次重复步骤（２）、（３）和（４）操作；（６）根据预定用于校准的逻辑坐标及其对应的亮斑重心物理坐标得到新校准参数并存储、启用。本发明专利技术排除了现有方法中人为触摸点击的自由度，可得到较一致的校准参数。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及触摸屏技术，具体涉及一种图像传感器式。
技术介绍
触摸屏作为一种较简单、成熟的人机交互设备在许多领域都得到了广泛应 用。触摸屏技术的实现，目前主要有电阻式感应、电容式感应、红外对管扫描、 图像传感器等几种方式。以图像传感器式触摸屏为例，如图1所示，其构成包括至少一个摄像头i、至少一支光学书写笔2、至少一个用于光学书写笔的光 波成像的书写屏幕3、投影机4、微处理芯片5和PC机6。所述摄像头1包括 光学镜头和图像传感器。所述微处理芯片5可以为单片机、ARM芯片、DSP芯 片或MCU芯片，设置有图像处理模块和坐标处理计算模块。所述摄像头1与微 处理芯片5相连接，微处理芯片5还通过其内置的芯片接口与PC机6相连接； 所述投影机4也与PC机6相连接。PC机6通过微处理芯片5的芯片接口可控 制图像传感器的A/D转换增益放大值，从而可调节控制图像传感器采集图像的 亮度值。其中，光学书写笔2可以是发光笔，发出红外光、单色光或激光，摄 像头1带有与该光学书写笔2同色的单色滤光片。光学书写笔2也可以是非光 源物体或者无源笔，比如手指、反光效果比较好的白色模拟笔等，在这种情况 下，光学书写笔2依靠反射光波来形成图像点，书写屏幕3的周边设置有单色 线状光源，单色线状光源发出的光可以覆盖到整个书写屏幕3的显示区域，摄 像头1带有与该单色线状光源同色的滤光片，如果光源亮度足够，就不需要滤 光片。摄像头1安装在书写屏幕3的前方或后方位置，由光学书写笔2发出或 者反射光波，位于书写屏幕3前方或者后方的摄像头1接收光波在书写屏幕3 上的成像图像或非光源物体上形成的光斑图像，经图像传感器转换输出数字图 像数据。所述图像处理模块设有一个图像亮度阀值，图像处理模块将图像传感 器通过A/D转换后的图像数据的像素亮度值与亮度阀值对比，超过此亮度阀值4的像素为有效的假定触摸点亮斑像素，同时，所述图像处理模块在接收图像传 感器传来的数字图像数据时，通过图像传感器传来的行同步、场同步信号和像 素时钟计算接收的每一个像素对应的图像传感器的物理坐标，图像处理模块缓 存亮度值超过亮度阀值的触摸点亮斑像素坐标。然后，由坐标处理计算模块进 行光斑像素坐标分类并计算光斑重心坐标。触摸屏制造安装后，在投入使用之前都需要有一个校准的过程。目前， 一般 触摸屏采用以下的手动校准方法为首先将微处理芯片5、摄像头1连接到PC机6，取触摸屏上的n个已知逻辑坐标的预设点供用户点击；获取用户点击这n 个预设点的n个物理坐标；根据获取到的物理坐标以及预先存储在系统中的各个预设点的逻辑坐标，通过待定系数法得到校准参数，并将得到的校准参数进行存储，可以将得到的校准参数固化到触摸屏的微处理芯片5的硬件存储器中 或存储于PC机6中的触摸屏参数配置文件中。触摸屏正常使用时，只要将坐标 处理计算模块运算得到的物理坐标结合校准参数进行基于坐标校准算法的坐标校准迭代运算，就能得到对应的触摸屏的逻辑坐标。上述现有的图像传感器式触摸屏的手动校准方法中，由于用户对每个预设点 的点击操作自由度很大，造成了图像传感器采样计算得到的预设点物理坐标与 预设点实际对应的物理坐标之间可能有较大的误差，从而也使图像传感器采样 计算得到的预设点物理坐标与预先存储在系统中的各个预设点的逻辑坐标之间 可能有较大的误差，通过待定系数法得到校准参数也会出现较大的误差。较大 误差的校准参数运算会影响系统定位的精确度，降低了系统的性能。图像传感 器式触摸屏可以为前投影或背投影模式，并且，图像传感器式触摸屏的尺寸可 以做到很大，可以是单个大尺寸的触摸屏，也可以是多个大尺寸触摸屏拼接成 的触摸系统。在前投影触摸屏中，假如图像传感器或投影机4的位置不固定， 将会造成用户每次使用必须手动进行n点触摸屏坐标校准。同时，如果屏幕的 位置比较高、比较大，将给用户的手动校准操作带来极大的不便。在多个触摸 单元拼接的大屏幕触摸系统中，假设每个单元均有n个点，m个单元就有nXm 个点，点太多了，也造成了手工校准的困难和精确度不确定的情况。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服上述现有技术的缺点和不足，提供一种图像传感器式，本专利技术方法排除了现有图像传感器式触摸屏校准时 人为触摸点击的自由度，可以得到比较一致的校准参数。本专利技术的目的通过下述技术方案实现图像传感器式触摸屏的自动校准方 法，首先在PC机安装用于触摸屏校准的自动校准例程，本自动校准方法步骤如 下(1) PC机将图像传感器的A/D转换增益放大值设置为初始值，可设为零， 使图像处理模块在环境光及触摸屏正常显示环境下不能捕获到有效的亮斑坐标 数据，同时，禁用原存储的校准参数；(2) 所述自动校准例程通过投影机，在书写屏幕上绘制一个白色或者单色 的半径为r的圆行亮斑，自动校准例程记录该圆行亮斑的圆心坐标作为预定用于 校准的逻辑坐标；(3) 自动校准例程向微处理芯片发送自动调节图像传感器A/D转换增益放 大值指令；(4) 微处理芯片执行步骤(3)传来的自动调节图像传感器A/D转换增益 放大值指令，直到坐标处理计算模块检测到有效的亮斑坐标且亮斑的像素个数 大于预设的经验值，坐标处理计算模块根据所检测到有效的亮斑坐标计算出有 效的亮斑重心物理坐标并传送给所述自动校准例程进行记录，然后，PC机将图 像传感器A/D转换增益放大值设置为步骤(1)所述的初始值；(5) 多次顺序重复步骤(2)、 (3)和(4)操作，确保所有预定用于校准 的逻辑坐标都采集到对应的亮斑重心物理坐标；(6) 自动校准例程根据所记录的各个预定用于校准的逻辑坐标及其对应的 所获取的亮斑重心物理坐标进行运算得到新的校准参数，并存储、启用新的校 准参数。上述方法中，步骤(1)所述禁止使用原存储的校准参数，若原校准参数固 化于触摸屏的微处理芯片的硬件存储器中，则由坐标处理计算模块禁用该原存 储的校准参数；若原校准参数存储于PC机中的触摸屏参数配置文件中，则由所 述自动校准例程禁用该原校准参数。上述方法中，步骤(1)所述自动校准例程通过投影机，在书写屏幕上绘制 的半径为r的圆形亮斑，其半径r优选为大于10个像数。上述方法中，步骤(4)所述执行步骤(3)传来的自动调节图像传感器A/D转换增益放大值指令，直到坐标处理计算模块检测到有效的亮斑坐标且亮斑的 像素个数大于预设的经验值，具体是微处理芯片不断地递增设定图像传感器 的A/D转换增益寄存器的放大值，直到坐标处理计算模块检测到有效的亮斑坐 标且亮斑的像素个数大于预设的经验值。优选的，所述设定的图像亮度阀值为图像处理模块设定的固定的经验值， 此图像亮度阀值可根据环境光和触摸屏的显示亮度进行适当的调整，以有效地 去除环境光的干扰。上述方法中，步骤(4)所述预设的经验值为实验经验值，可有效地去除图像传感器的噪点干扰。上述方法中，步骤(6)所述自动校准例程根据所记录的各个预定用于校准 的逻辑坐标及其对应的所获取的亮斑重心物理坐标进行运算得到新的校准参 数，具体采用待定系数法。上述方法中，步骤(6)所述存储新的校准参数，具体是将新的校准参数固 化于触摸屏的微处理芯片的硬件存储器中，或者是存储于PC机中的触摸屏参数 配置文件中。由上述方法得到新的校准参数后存储、启用后，当触摸屏正常使用时，只要本文档来自技高网...

【技术保护点】
图像传感器式触摸屏的自动校准方法，其特征在于：首先在ＰＣ机安装用于触摸屏校准的自动校准例程，本自动校准方法步骤如下：　（１）ＰＣ机将图像传感器的Ａ／Ｄ转换增益放大值设置为初始值，使图像处理模块在环境光及触摸屏正常显示环境下不能捕获到有 效的亮斑坐标数据，同时，禁用原存储的校准参数；　（２）所述自动校准例程通过投影机，在书写屏幕上绘制一个白色或者单色的半径为ｒ的圆行亮斑，自动校准例程记录该圆行亮斑的圆心坐标作为预定用于校准的逻辑坐标；　（３）自动校准例程向微处理 芯片发送自动调节图像传感器Ａ／Ｄ转换增益放大值指令；　（４）微处理芯片执行步骤（３）传来的自动调节图像传感器Ａ／Ｄ转换增益放大值指令，直到坐标处理计算模块检测到有效的亮斑坐标且亮斑的像素个数大于预设的经验值，坐标处理计算模块根据所检测 到有效的亮斑坐标计算出有效的亮斑重心物理坐标并传送给所述自动校准例程进行记录，然后，ＰＣ机将图像传感器Ａ／Ｄ转换增益放大值设置为步骤（１）所述的初始值；　（５）多次顺序重复步骤（２）、（３）和（４）操作，确保所有预定用于校准的逻辑坐标 都采集到对应的亮斑重心物理坐标；　（６）自动校准例程根据所记录的各个预定用于校准的逻辑坐标及其对应的所获取的亮斑重心物理坐标进行运算得到新的校准参数，并存储、启用新的校准参数。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：郑金发，
申请(专利权)人：广东威创视讯科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：81[中国|广州]