一种多点便携光学触摸屏及其定位方法技术

本发明专利技术提供一种多点便携光学触摸屏，包括：图像采集装置，用于采集触摸表面上方的图像；图像处理芯片，用于处理图像，识别触摸物体并计算触摸物体相关信息；处理器，用于校准触摸屏，对两个或者两个以上的图像处理芯片提供的信息进行处理，计算触摸点，然后将触摸点信息发送给上位机软件；触摸环，为可发光的环状物，用于在特殊情况下，套在手指或其他触摸物体的顶端，改善触摸质量；边框，为可折叠的外框，用于在特殊情况下，限制图像采集装置的采集范围，防止触摸表面外的运动物体干扰正常的触摸操作。本发明专利技术有效的解决“鬼点”问题，具有廉价、便携、易用、易维护、易扩展、触摸屏的感知范围可在软件中调节、可以应用于多种场合等优点。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及到计算机视觉及人机交互技术，特别涉及。
技术介绍
触摸屏比传统的输入设备拥有更友好直观的人机交互接口，因此正逐渐替代传统输入设备。传统的触摸屏包括电容、电阻触摸屏。电阻触摸屏虽然廉价，但是外层薄膜容易被划伤导致触摸屏不可用，多层结构会导致很大的光损失。电容屏是目前最流行的触摸屏，它的缺点是在潮湿天气容易引起误操作；只能用手或者专门的触摸笔触摸；容易发生漂移；价格昂贵不适合制作大面积的触摸屏。光学触摸屏相对比传统触摸屏有很大的优势。如价格几乎不随触摸面积增加而增力口，十分廉价且易维护。以surface为代表的光学多点触摸屏，体积很大且昂贵。红外线触 摸屏有难以实现多点触摸，光照条件下不稳定的缺点。
技术实现思路
基于此，有必要提供一种廉价、便携、易用、易维护、易扩展、触摸尺寸可调、可以应用于多种场合的多点光学触摸屏。此外还提供其定位方法。本专利技术采用的技术方案为一种多点便携光学触摸屏，包括图像采集装置，用于采集触摸表面上方的图像；图像处理芯片，处理图像采集装置采集到的图像，识别触摸物体并计算触摸物体相关信息；处理器，用于校准触摸屏，并对两个或者两个以上的图像处理芯片提供的信息进行处理，计算触摸点位置等信息，然后将触摸点信息发送给上位机软件；触摸环，为可发光的环状物，用于在可见光干扰大或者光线暗的情况下，套在手指或其他触摸物体的顶端，改善触摸质量；边框，为可折叠的外框，用于在触摸表面外的运动物体对触摸屏造成干扰的情况下，将触摸表面及图像采集装置围起来，以限制图像采集装置的采集范围，防止触摸表面外的运动物体对触摸屏干扰。其中，所述的图像采集装置是由摄像头、曲面反射镜和外壳支架组成的全向图像采集装置，摄像头、曲面反射镜、外壳支架均为独立部件，可以拆卸更换。其中，所述的曲面反射镜的曲面为一种旋转曲面。其中，外壳支架将摄像头和曲面反射镜固定在一起，而且摄像头在曲面反射镜的正上方，摄像头与曲面反射镜的位置关系满足以下要求摄像头镜头的光轴与曲面反射镜的曲面的旋转轴重合，使得摄像头捕捉到的图像中心即为曲面反射镜的中心；摄像头的高度要保证摄像头能够通过曲面镜捕捉到触摸表面上方周围360度的图像。其中，摄像头分为捕捉可见光的普通摄像头和捕捉红外光的红外摄像头，用来适应不同的应用场合，反射镜也随之分为对可见光反射率较高的反射镜和对红外线反射率较高的反射镜。其中，所述的图像处理芯片的处理方式是从摄像头中获取一帧图像；使用运动物体识别算法，将图像中的像素区分为运动的前景像素和静止的背景像素，并生成相应的二值图像；使用区域连通算法，将二值图像进行连通处理，以划分出不同的触摸物体；计算探测到的所有触摸物体在图像中的质心的位置等相关信息。其中，所述的图像处理芯片的处理方式并不对摄像头捕捉的整个图像进行处理，而是建立以图像中心为圆心，以一定距离为半径以一定长度为宽度的圆环图像探测区，处理算法仅处理图像探测区内的图像，这一图像探测区内的图像为触摸表面上的光线经过曲面反射镜反射到摄像头而形成的，摄像头可以通过图像探测区内的图像监视触摸表面上方，以判断是否有触摸物体接触触摸表面。其中，所述的光学触摸屏，不改变硬件的情况下，可以只通过在软件上调节图像探测区域的半径和宽度来改变图像采集装置的感知范围，从而改变整个光学触摸屏的感知范围大小。其中，所述的处理器，可以连接两个或者两个以上的图像处理芯片，并将所有图像处理芯片提供的触摸物体信息整合成触摸点的信息，所有的图像处理芯片可以并行的计算，因此增加图像采集装置的数量不会导致处理器效率的下降过多。其中，所述的触摸环，为可发光的环状物体，可以套在手指或其他触摸物体的顶端，可以向四周发红外光或可见光。其中，所述的光学触摸屏，是独立的，不与触摸表面绑定，光学触摸屏可以很方便从一个触摸表面上取下并使用在另一个触摸表面上，图像采集装置使用时可以放置在触摸表面所在平面上的任意位置，并且图像采集装置可以任意角度放置，只要在使用之前，启用校准算法，光学触摸屏即可以正常使用，所述的校准方法为触摸表面显示几个校准点，并向校准算法提供校准点在触摸表面坐标系内的坐标；触摸物体依次触摸校准点，被图像采集装置捕捉，得到的数据提供给校准算法处理；利用几何关系将图像处理装置的默认坐标系修正为与触摸表面的坐标系相平行的坐标系；利用几何关系计算图像采集装置中心在触摸屏表面的坐标系内的坐标。其中，所述的光学触摸屏，该触摸屏无需在触摸平面上覆盖玻璃等遮盖物，增加了屏幕的透光率，减小了触摸装置重量及成本，增加了装置的便携性。其中，所述的图像采集装置，可以使用广角摄像头来减小图像采集装置的高度，增加便携性，而不用担心广角摄像头采集的图像有径向畸变。其中，所述的图像采集装置，曲面反射镜的尺寸可以视应用场景而调整，当用于小面积触摸表面时，可以减小曲面反射镜的尺寸，以缩小图像采集装置的尺寸，增加便携性。其中，所述的光学触摸屏，它可以作为一种便携的独立设备使用，它可以以较低成本将投影幕布、显示屏、墙壁、地面等没有触摸功能的表面变为可触控界面。另外提供一种触摸物体信息整合成触摸点的信息的定位方法，该方法包括如下步骤从图像处理芯片获得触摸物体质心/[目息；计算经过处理图像采集装置中心及触摸物体质心的直线方程，多个触摸物体将形成一个直线集；多个图像采集装置形成多个直线集，取任意两个直线集设为A和B，A中的直线与 B中的直线两两相交得到一个点集；在多于两个图像采集装置的情况下，会产生多个点集，取这些点集的交集，形成触摸点集合，并排除“鬼点”；在只有两个图像采集装置的情况下，可以根据用算法甄别出少数“鬼点”并排除；寻找当前帧触摸点的集合和前一帧触摸点的集合的关联关系，确定哪些触摸点发生了移动、消失，哪些触摸点是新出现的点；将处理结果传输到上位机软件。本专利技术与现有技术相比的优点在于I、该触摸屏便于携带，整个设备轻便且占空间小，而以前的技术中，触摸屏与触摸表面的面积一样大，无法携带；2、该触摸屏是一种通用独立设备，他不与触摸表面绑定，可以很方便从一个触摸表面上取下并使用在另一个触摸表面上，由于该触摸屏的感知范围大小可以通过软件调整，所以可以适用于各种尺寸的触摸表面，以前的技术中，触摸屏与触摸表面往往是一体的，而且触摸屏的感知范围是固定的，因此更换另一个触摸表面就必须再更换另一个触摸屏；3、该触摸屏便于使用安装，由于图像采集装置使全向采集装置，所以只要把触摸屏中的图像采集装置放在触摸表面所在平面上，该表面就可以被触控，而不管图像处理装置放置的角度和位置，以前的技术中，触摸屏的安装复杂，并需要精确校准；4、该触摸屏便于维护，由于触摸屏的几个组成部分均为独立可拆卸部分，所以方便维护更换，以前的技术中，触摸屏一个组成部分损坏往往需要全部更换。5、该触摸屏有很好的扩展性，可以由用户自己根据需求扩展或改变触摸屏功能，增加图像采集装置的数量，可以支持更多点的触摸，把摄像头更换为红外摄像头就可以将该触摸屏变为感知红外光的触摸屏，更换为普通摄像头就可以将该触摸屏变为感知可见光的触摸屏。附图说明图I为一个实施例中的图像采集装置和图像处理芯片。图2为当图像探测区的半径和宽度调整到一定数值后，图像采集装置感知区域介于收敛与发散的临界状态的情况。图3为当图像探测区的半径和本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种多点便携光学触摸屏，其特征在于，包括：图像采集装置，用于采集触摸表面上方的图像；图像处理芯片，处理图像采集装置采集到的图像，识别触摸物体并计算触摸物体相关信息；处理器，用于校准触摸屏，并对两个或者两个以上的图像处理芯片提供的信息进行处理，计算触摸点位置等信息，然后将触摸点信息发送给上位机软件；触摸环，为可发光的环状物，用于在可见光干扰大或者光线暗的条件下，套在手指或其他触摸物体的顶端，改善触摸质量；边框，为可折叠的外框，用于触摸表面外的运动物体对触摸屏造成干扰的情况下，将触摸表面及图像采集装置围起来，以限制图像采集装置的采集范围，防止触摸表面外的运动物体对触摸屏干扰。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：周恺弟，
申请(专利权)人：周恺弟，
类型：发明
国别省市：