双反射镜交叉定位电子白板装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术公开了一种双反射镜交叉定位电子白板装置，主要包括两个摄像头、图像处理电路、外壳，摄像头连到处理电路，所述两个摄像头的视场角（FOV）远小于90度，且安装在外壳的靠近中部的两个对称位置，取景方向对称地朝向两个方向；在每个摄像头的正前方一定距离处设置有一个凸面镜或凹面镜，其反射面处于摄像头的视场中，凸面镜或凹面镜的成像视场角接近或大于90度，两摄像头通过各自对应的凸面镜或凹面镜可以观察到一个共同区域的图像。应用中使白板表面处于上述共同区域，当物体或笔出现在此区域时，根据其在两个摄像头中的坐标信息，利用几何关系进行交叉计算，可以得到二维或三维坐标，从而实现位置跟踪。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及ー种使用实时图像检测进行笔定位的电子白板装置，特别是一种采用双反射镜，使用交叉计算的方法实现ニ维或三维坐标定位的电子白板。
技术介绍
在当前的电子白板技术中，使用图像检测实现笔迹定位跟踪是主流技术之一，主要原因是此类白板安装使用灵活、响应快、成本低、体积小等，且随着传 感器和数字处理技术的发展，此类产品的发展空间很大。有关使用实时图像检测进行笔定位的电子白板的技术方案在大量专利文件中都有涉及，如专利号ZL011080477、专利技术专利公开号CN1305143A、名称为“用于计算机坐标与控制信息输入的系统及方法”的中国专利技术专利，以及专利技术专利公开号CN1928799A、名称为“触摸屏定位装置及其定位方法”的中国专利技术专利申请中有详细描述。其基本工作原理是用主动发光的光笔或被动反射光的光笔(包括手指等)产生的光点来标示目标点的位置，引入摄像装置实时采集图像，用信号处理电路实时分析图像信号并提取光点的位置信息，通过接ロ电路和相应软件输入到计算机，用坐标矫正算法进行坐标校准使光标的位置跟踪光笔的物理位置，从而实现交互电子白板功能。近年来，又发展出ー类使用两个摄像头进行交叉计算而实现定位的技术，例如专利技术专利公开号CN101464751A、名称为“ー种基于图像检测的电子白板系统及检测方法”的中国专利技术专利申请。此类技术的基本原理是，在白板上安装具有特定顔色或条纹，或者贴有反光条的边框，将两个摄像头分别安装在白板的两个相邻角，使其能够沿白板表面拍摄到对面边框。由于边框的特定顔色，或者特定条纹，或者高亮度，使其具有显著图像特征。当有物体接近白板表面时，将造成边框图像的缺失或变化，根据这种变化就可以得到物体在摄像头视野中的位置数据。同时获取两个摄像头中的位置数据，根据几何关系就可以计算出物体在白板上的ニ维或三维坐标。这种技术的优点是1、摄像头是紧贴白板框的，没有光线阻挡问题。2、摄像头和电路可以置于边框内，外观简洁。3、可以实现触摸效果。但目前的技术也有重大的缺点，主要是一、摄像头之间距离远，对于70寸屏幕，每个摄像头到处理电路的距离近I米，随着白板増大，此距离更大。而数字摄像头的时钟频率为数十兆赫兹，其产生的电磁辐射问题难以处理。ニ、由于长排线和辐射屏蔽问题，且排线易于遮挡光路，造成安装复杂。三、由于需要两个数字摄像头，引线数量大，电路复杂,成本高。四、两摄像头之间同步问题需要解决，这有一定难度，需要付出一定代价。五、长距离高频同步视频数据传输易于发生数据错误。六、摄像头需要90度视角，镜头成本较高，易于出现边缘衰减、畸变问题。七、由于视角较大，带通滤光效率较低。ノV、光学上，由于摄像头沿白板表面采集边框图像，对侧干扰光源，如窗ロ日光，经过白板表面反射、散射形成的干扰光线可能非常強烈，易于造成干扰。九、由于采用光角镜头，图像中边框的宽度很小，呈细线状，因此对于普通面阵图像传感器，像素利用率极低。且由于边框图像呈细线状，基本无法进行边框图像的细节处理。上述专利技术专利公开号CN101464751A的方案中，为了解决长距离并行视频数据传输问题，为每个摄像头配备了一个图像处理单元，这样虽然降低了数据流量，一定程度上减少了辐射等弊端，但系统整体更加复杂了。
技术实现思路
针对现有技术中存在的问题，本专利技术的目的是提供ー种可以将摄像头直接连到处理电路，且使用了小视场角摄像头的双反射镜交叉定位电子白板装置，解决了现有技术中的主要问题。为了实现本专利技术的目的，本专利技术的ー种双反射镜交叉定位电子白板装置，主要包 括两个摄像头、图像处理电路、外売，摄像头连到处理电路，所述两个摄像头的视场角(FOV)远小于90度，且安装在外壳的靠近中部的两个对称位置，取景方向对称地朝向两个方向；在每个摄像头的正前方一定距离处设置有ー个凸面镜或凹面镜，其反射面处于摄像头的视场中，凸面镜或凹面镜的成像视场角接近或大于90度，两摄像头通过各自对应的凸面镜或凹面镜可以观察到ー个共同区域的图像。应用中使白板表面处于上述共同区域，当物体或笔出现在此区域时，根据其在两个摄像头中的坐标信息，利用几何关系进行交叉计算，可以得到ニ维或三维坐标，从而实现位置跟踪。以上所述凸面镜或凹面镜可以是球面反射镜、椭球面反射镜、柱面反射镜等。所述摄像头由普通镜头和图像传感器构成，可以加入带通滤光片以提高信噪比。摄像头可以用导线连接到图像处理电路，也可以直接将图像传感器焊接在图像处理器电路板上，通过引入小反射镜等措施实现白板区域的成像，这样电路更简洁。所述图像传感器上还安装有小反射镜。所述图像传感器上设置有两个与图像传感器呈45度角的小反射镜，所述两个镜头水平地置于两侧，所述镜头的光轴与所述图像传感器表面平行。在所述镜头的光路上设置ー窄带带通滤光片。在所述外壳内还设有红外发光二极管。进一歩，由于摄像头的视场角较小，因此镜头的焦距较长，其距离图像传感器的距离可以较长，所以通过一定辅助措施可以仅用ー个图像传感器实现两个摄像头的效果。附图说明图I是本专利技术的双反射镜交叉定位电子白板装置的实施例I的俯视结构示意图。图2是本专利技术的第一个实施例中，引入小反射镜后的结构前视图。图3是本专利技术的第一个实施例中，引入小反射镜，并且仅使用一个图像传感器的结构前视图。图4是本专利技术的第一个实施例的ー种凸面镜的三维示意图。图5是本专利技术的双反射镜交叉定位电子白板装置的第二个实施例安装在白板一边中部的前视图。图6是本专利技术的双反射镜交叉定位电子白板装置的第二个实施例安装在白板一边中部的侧视图。图7是本专利技术的双反射镜交叉定位电子白板装置的实施例I中将采用凹面镜取代凸面镜的对比示意图。附图标记说明摄像头1，图像处理电路2，凸面镜3，外壳4，镜头5，图像传感器6，小反射镜7，边框8，白板9，凹面镜10。具体实施方式以下结合附图和实施例对本专利技术作进ー步说明。实施例I。 图I中，本专利技术的第一个实施例，它是ー个用于安装在白板边框外侧，主要用于实现触摸电子白板的装置。有两个独立的摄像头1，它们用1/6英寸的CMOS图像传感器芯片与焦距16mm的普通镜头共同构成，其视场角约为8度，有很好的图像线性和均匀性。外壳4为铝合金材料，有较好的刚性，长度约I. 2米。图像处理电路2的电路板安装在外壳4的中部，两个摄像头I也固定在外壳4上，并通过短排线连接到图像处理电路2。两个摄像头I分别对准两个凸面镜3。凸面镜3是圆柱面反射镜，其高度为20mm，弧面半径约80mm。使用时，将本装置的外壳4底部平贴在白板ー边的外侧,使两个凸面镜处于白板两角处，这里说的白板包括平面显示器。在白板的另外三边安装厚度20mm的黒色边框8。摄像头I和凸面镜3经过精密调整，使每个对角相邻的两个边的边框成像于相应的摄像头I。当有物体移入时，由于物体的亮度与边框不同，从而引起边框图像的变化。由于凸面镜3是柱面镜，根据几何光学的原理可知，将有这样的特别成像效果从柱面反射镜观察到的边框，其宽度是得到相对拉伸而加宽的，拉伸的比例与弧面的半径有夫。这种效果会带来如下优势1、图像传感器的像素利用率得到大大提高，这必然可以提高系统分辨率。2、由于边框图像宽度增加，周边空间如白板表面的成像面积减少或移除，从而外侧光线干扰降低。3、由于边框宽度大大增加，当有物体接近白板表面时，将有可能对边框本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种双反射镜交叉定位电子白板装置，包括两个摄像头、图像处理电路、外壳，每个摄像头均由图像传感器和镜头构成，所述图像传感器连到所述图像处理电路，其特征在于：所述两个摄像头的视场角FOV远小于90度，且安装在外壳的靠近中部的两个对称位置，取景方向对称地朝向两个方向，在每个摄像头的正前方一定距离处设置有一个凸面镜或凹面镜，所述凸面镜或凹面镜的反射面处于摄像头的视场中，所述凸面镜或凹面镜的成像视场角接近或大于90度，所述两个摄像头通过各自对应的凸面镜或凹面镜可以观察到一个共同区域的图像。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：鲍炜，
申请(专利权)人：南京先能光电科技有限公司，
类型：实用新型
国别省市：