专利名称：一种基于条形码识别原理的新型按键及方法
技术领域：
本发明涉及一种新型按键，特别涉及一种基于条形码识别原理的新型按键及方法。
背景技术：
现有的键盘输入设备大致分为如下几种
I、传统的机械键盘，这类键盘采用硬件电路实现，按键按下时接通对应电路，因此内部电子线路较多，体积较大。存在不方便携带、内部电子线路复杂，容易出现故障、防水性能差、使用环境要求比较高等缺点。2、如申请号为CN101923774A的专利《多功能遥控器》，这类按键设计成遥控模式，按键部分为遥控器。其缺点是遥控器较占面积，同时按键数量较少，难以满足设备中按键量较多的需求。3、触摸屏软键盘将键盘在触摸屏上实现，使用时手指轻触即可实现击键，手感相对没有真实键盘硬。但由于键盘较小，键与键之间没有明显界限，容易出现误操作。这类产品的相关专利有如申请号为200720076575. 7的《手机触摸屏》等。4、基于图像识别及激光投影的键盘例如申请号为CN02132177. 9的专利《投影式虚拟键盘装置》，这种键盘应用全息技术的激光投影产生，且要求光照背景不能太亮，敲打键盘手感较差，尤其是存在成本较高等缺点。同时，其要求投影在平面材料上，平面不能出现弯曲，否则会影响图像检测及识别。
发明内容
针对目前现有技术存在的缺点，本发明提供一种基于条形码识别原理的新型按键及方法。本发明所采用的技术方案
一种基于条形码识别原理的新型按键，包括按键识别器和键盘；
所述按键识别器包括摄像头、红外发射管、按钮、指套、无线发射模块、外壳、处理器；所述摄像头、红外发射管并列向下安装，按钮安装在摄像头的上方，按钮被指套包围，所述摄像头、红外发射管、无线发射模块分别与处理器相连接；
所述键盘上设置有按键条形码和水平黑线，所述水平黑线位于每个按键条形码的上端和下端，所述每个按键条形码及位于其上端、下端的水平黑线都在摄像头的取景范围内。所述水平黑线的长度是按键条形码水平宽度的I. 2-1. 8倍。一种基于条形码识别原理的新型按键方法，包括如下步骤
(1)用户将按键识别器放在按键条形码上，并按下按钮，红外发射管发光；
(2)摄像头在红外发射管出射光的辅助下，采集含有按键条形码的图像，并发送给处理
器；(3)处理器通过按键条形码上端、下端的水平黑线确定按键条形码的位置；
(4)处理器读取按键条形码得到按键编号，将按键编号通过无线发射模块发送出去。所述步骤(3)中处理器采用轮廓查找的方法确定按键条形码的位置。所述步骤(4)中处理器读取按键条形码得到按键编号，具体方法为
S41设按键条形码上端的水平黑线的两个端点从左至右为A、B，下端水平黑线的两个端点从左至右为C、D，分别取线段AC中点E，BD中点F ;
S42在步骤(3 )中已二值化的图像中，处理器由E点开始沿着EF线段方向读取按键条形码像素点的值，检测到第一个黑色像素点表示有效数据的开始，然后记录各连续黑块和连续白块的起始点及终点，由每一黑块或白块的终点减去起点并加I可得各黑块或白块宽度，所述最后一个黑块为终止信号，不作为有效数据。 S43所述每个黑块与其相邻右侧一个白块构成一位条形码数据，若黑块宽度大于白块宽度，则处理器记录该位数据为0，否则记录为I ;
S44将所得数据组成一个字节，得到按键编号。所述S44中所得的数据为8位。工作流程用户通过指套将所述按键识别器佩戴在手指上，当用户将按键识别器放置于按键条形码上并按下按钮时，在红外发射管的出射光的辅助下，摄像头采集图像，通过按键条形码上下的水平黑线定位出按键条形码所在位置，并读取按键条形码信息，处理器处理得到按键编号，并通过无线发射模块将按键编号发送出去，供后续的处理使用，从而实现了一种新型按键。本发明具有的有益效果
I、通过一个按键识别器实现了多个按键输入的功能，大大节省了硬件开支。2、键盘可以较随意的折叠、弯曲，只要单个条形码不被扭曲即可，对节省键盘空间有一定好处。3、只需改变按键条形码打印的位置，即可实现按键位置的任意改变，无需作其它的改动，可扩展性好。
图I为本发明的按键识别器的结构示意 图2为本发明的键盘示意 图3为本发明的按键条形码结构示意 图4为本发明中黑块宽度大于白块宽度的编码示意 图5为本发明中黑块宽度小于白块宽度的编码示意图。图中示出
I—摄像头，2—红外发射管，3—按钮,4一指套,5—无线发射模块，6—外壳,7—键盘，8—按键条形码，9 一水平黑线。
具体实施例方式一种基于条形码识别原理的新型按键，包括按键识别器和键盘两部分组成，如图I所示按键识别器包括摄像头I、红外发射管2、按钮3、指套4、无线发射模块5、外壳6、处理器，所述摄像头I、红外发射管2并列向下安装，红外发射管2为摄像头I采集图像提供照明光线，按钮3安装在摄像头I的上方，供用户按压，按钮3被指套4包围，以达到用户佩戴指套4时可以按压按钮3的效果，所述摄像头I、红外发射管2、无线发射模块5分别与处理器相连接。如图2所示键盘7上设置有按键条形码8、水平黑线9，所述水平黑线9位于每个按键条形码8的上端和下端，所述每个按键条形码8及位于其上端、下端的水平黑线9都在摄像头I的取景范围内，所述水平黑线9的长度是按键条形码8水平宽度的I. 2-1. 8倍。用户通过指套4将所述按键识别器佩戴在手指上，当用户将按键识别器放置于按键条形码8上并按下按钮3时，在红外发射管2的出射光的辅助下，摄像头I采集图像，通过按键条形码8上、下端的水平黑线9定位出按键条形码8所在位置，并读取按键条形码8 信息，处理器处理得到按键编号，并通过无线发射模块5将按键编号发送出去，供后续的处理使用，从而实现了一种新型按键。所述键盘7上除按键条形码8外，可以有针对按键的其它说明，为减少干扰，可尽量使其灰度值较大即接近白色。如附图3所示，上述利用水平黑线9进行按键条形码8定位的过程，采用了轮廓查找的方法。先对图像进行二值化，再进行轮廓查找，通过轮廓的特征确定两条水平黑线9的轮廓。两条水平黑线9的轮廓特征为轮廓的面积在设定的范围内，例如80到100，轮廓的面积除以周长的比值较小且在设定的范围内，例如10到20，轮廓上各点横坐标的方差除以轮廓上各点纵坐标的方差得到的比值较大且在另一设定的范围内，例如40到50。确定两条水平黑线的轮廓后，找出各自轮廓上横坐标最小的点，即A点和C点；找出各自轮廓上横坐标最大的点，即B点和D点。由此则确定了两条水平黑线的端点。所述轮廓查找的方法具体是先将摄像头采集的图像二值化，然后挖去白色块的内部点，将其修改为黑色，所谓内部点的判断方法为在3*3的方块中，当中心点为白点，且其8个邻域点也为白点，即中心点被白色点包围,则该中心点为内部点。之后从原点出发，通过八方向的搜索(所谓八方向，即将平面内360度按每45度一个方向，分成八个搜索方向，搜索过程通过当前方向左右两边像素点的情况设定下一次的方向)，将轮廓圈出，并记录轮廓上各个点的坐标。轮廓周长近似为像素点个数，面积可由积分得到。上述过程也可由OPENCV提供的函数cvFindContours O来实现,并直接得到轮廓个数、轮廓上所有点的坐标、面积、周长等信息。如附图3所示，所述由按键条形码8得到按键编号的具体过程如下由轮廓查找方法结合轮廓特征已找到按键条形码8上、下端的两条水平黑线，其各自2个端点为A、B、C、D，取线段AC的中点E、线段BD的中点F，在二值化后的图像中，沿着线段EF由E点向F点读取像素点的值，检测到第一个黑色像素点表示有效数据开始，记录各连续黑块和连续白块的起始点及终点，将每一个黑块或者白块的终点减去起点并加I可得各自宽度。每个黑块与其相邻右侧一个白块构成一位数据，若黑块宽度大于白块宽度，如附图4所示，则该位数据为O ;若黑块宽度小于白块宽度，如附图5所示，则该位数据为I。共8位数据组成一个字节，得到按键编号，通过无线发射模块5将按键编号及按下、释放动作发出，供后续处理使用。最后一个黑块作为终止信号，不包含数据。同时，所有黑块的个数可以作为限制条件，若黑块个数不等于预设值，则数据视为无效，不处理按键。
权利要求
1.一种基于条形码识别原理的新型按键，其特征在于，包括按键识别器和键盘； 所述按键识别器包括摄像头、红外发射管、按钮、指套、无线发射模块、外壳、处理器；所述摄像头、红外发射管并列向下安装，按钮安装在摄像头的上方，按钮被指套包围，所述摄像头、红外发射管、无线发射模块分别与处理器相连接； 所述键盘上设置有按键条形码和水平黑线，所述水平黑线位于每个按键条形码的上端和下端，所述每个按键条形码及位于其上端、下端的水平黑线都在摄像头的取景范围内。
2.根据权利要求I所述的新型按键，其特征在于，所述水平黑线的长度是按键条形码水平宽度的I. 2-1. 8倍。
3.实现权利要求1-2所述的一种基于条形码识别原理的新型按键方法，其特征在于，包括如下步骤 (1)用户将按键识别器放在按键条形码上，并按下按钮，红外发射管发光； (2)摄像头在红外发射管出射光的辅助下，采集含有按键条形码的图像，并发送给处理器； (3)处理器通过按键条形码上端、下端的水平黑线确定按键条形码的位置； (4)处理器读取按键条形码得到按键编号，将按键编号通过无线发射模块发送出去。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述步骤(3)中处理器采用轮廓查找的方法确定按键条形码的位置。
5.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述步骤(4)中处理器读取按键条形码得到按键编号，具体方法为 S41设按键条形码上端的水平黑线的两个端点从左至右为A、B，下端水平黑线的两个端点从左至右为C、D，分别取线段AC中点E，BD中点F ; S42在步骤(3 )中已二值化的图像中，处理器由E点开始沿着EF线段方向读取按键条形码像素点的值，检测到第一个黑色像素点表示有效数据的开始，然后记录各连续黑块、白块的起始点及终点，由每一块的终点减去其起点并加I得到各黑块或白块宽度，所述按键条形码中最后一个黑块为终止信号，不作为有效数据； S43所述每个黑块与其相邻右侧一个白块构成一位条形码数据，若黑块宽度大于白块宽度，则处理器记录该位数据为O，否则记录为I ; S44将所得数据组成一个字节，得到按键编号。
6.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述S44中所得的数据为8位。
全文摘要
本发明公开了一种基于条形码识别原理的新型按键及方法，由按键识别器和键盘两部分组成，按键识别器包括摄像头、红外发射管、按钮、指套、无线发射模块、外壳、处理器，键盘上设置有按键条形码及位于按键条形码上、下端的水平黑线，按键条形码供按键识别器识别得到按键编号。用户通过指套将所述按键识别器佩戴在手指上，当用户将按键识别器放置于按键条形码上并按下按钮时，在红外发射管的出射光的辅助下，摄像头采集图像，通过按键条形码上下的水平黑线定位出按键条形码所在位置，并读取按键条形码信息，处理器处理得到按键编号，并通过无线发射模块将按键编号发送出去，供后续的处理使用，从而实现了一种新型按键。
文档编号G06F3/02GK102915120SQ20121040637
公开日2013年2月6日 申请日期2012年10月23日 优先权日2012年10月23日
发明者陈暑生, 陈安, 黄旭东, 胡跃明 申请人:华南理工大学