一种基于立体视觉的多点触摸屏系统的制作方法
【专利摘要】本发明适用于触摸屏领域，提供了一种基于立体视觉的多点触摸屏的方法与装置。所述方法包括：红外线发射装置扫描触摸平面，采用双目线扫描红外摄像头的视频接收装置采集扫描信息，使用图形处理算法识别触摸物映射在摄像头中的位置，采用立体视觉算法还原触摸点相对于摄像头的平面位置关系，进而得到触摸点在触摸屏上的位置。本发明采用图形处理算法与简单硬件设备解决多点触屏的成本问题，并提供了一种安装简易和具有通用性的触摸屏系统。
【专利说明】一种基于立体视觉的多点触摸屏系统
[0001]【技术领域】
本发明涉及光学触摸屏领域，特别涉及采用立体视觉技术来构造多点触摸屏的方法。【背景技术】
[0002]目前，普遍采用的红外触摸屏技术通常是由触摸屏顶部两端的红外摄像头和与之相邻的红外发射器，包围触摸屏的反射条组成。红外发射装置发出光线经由四周的反射条反射后进入对侧的摄像头。当触摸点进入触摸屏时，红外摄像头感应接受光线的变化，计算出两端的红外摄像头与触摸点以及两红外摄像头之间构成的直线所组成的夹角，进而计算出触摸点的位置。但是现有技术受限于其构造中的反射条，设备不具备可移植性与通用性。例如，现有红外触摸屏设备的使用需要预先测量摄像头之间的距离。因此，现有技术难以做到设备必须固化在屏幕上，不具备可移植性与通用性。
【发明内容】
[0003]本发明的目的是要提供一种基于立体视觉的多点触摸屏系统，该触摸屏系统具备通用性与可移植性，并革新性的发展了现有光学触摸屏技术。
[0004]一种基于立体视觉的多点触摸屏系统，其特征在于，它由(a)红外线发射装置；(b)红外线接收装置；(C)触摸点分析部件；(d)触摸点传输部件；(e)屏幕校对模块构成；
(a)所述红外线发射装置包括:红外LED灯，用于产生覆盖显示屏的红外线平面，LED灯至少一个，并安置于红外线接收装置周边；
(b)所述红外线接收装置，用于接收红外线信息，该装置包括:双目线扫描红外摄像头，用于采集红外线图像；非红外线过滤装置，用于过滤非红外光线；微控制器，用于协调与控制左右摄像头；将接收的红外线信息传输给触摸点分析部件；
(c)所述触摸点分析部件，接收红外线接收装置传输的数据并经过分析将结果传输给触摸点传输部件，该装置包括:触摸点识别单元，用于识别触摸物反射的红外光线映射在线扫描红外摄像头中的位置，采用图形处理中二值化算法识别映射位置，两个线扫描红外摄像头分别独立完成识别计算；测距单元，使用立体视觉的公式计算出触摸物在以左侧线扫描红外摄像头为原点的摄像头坐标系中的位置；坐标转换单元，用于将触摸物坐标位置从换摄像头坐标系转换到以显示屏左上角为原点的屏幕坐标系；
(d)所述触摸点传输部件用于连接触摸点分析部件与计算机数据输入接口，给计算机传输触摸点位置信息；
(e)所述屏幕校对模块通过用户点击多个触摸显示标示，从而计算出摄像头坐标系到屏幕坐标系之间的转换数据。
[0005]所述的双目线扫描红外摄像头包括两个独立的线扫描红外摄像头，两个摄像头的焦距等值，两个摄像头映射的平面均为显示屏的触摸区域，两个摄像头的光轴平行，两个摄像头的感光元件具有相同像素数。[0006]一种基于立体视觉的多点触摸屏系统的操作步骤，其特征在于，具体操作步骤包括:
显示屏显示输出信息；
系统判断是否需要校对屏幕；
如果需要重新校对屏幕，则使用屏幕校对模块建立坐标系联系；
如果不需要重新校对屏幕，则用户触摸显示屏；
触摸物反射红外光线；
双目线扫描红外摄像头接收红外线信息，反射后的红外线映射在摄像头中表现为触摸区域，将其传输给触摸点分析部件；
触摸点分析部件通过二值化算法与立体视觉的公式计算出触摸点位置；
系统判断触摸点位置是否有效，判断是否有效的依据为触摸点位置是否超越屏幕范
围；
如果触摸点位置有效，则将触摸点信息传输给计算机；
如果触摸点位置无效，则显示屏显示正常图像；
计算机接收到触摸点信息，计算机响应触控信息。
[0007]如权利要求3所述的一种基于立体视觉的多点触摸屏系统，其特征在于，所述屏幕校对模块执行步骤包括:
步骤I，显示器显示触摸标示；
步骤2，用户触摸显示标示；
步骤3，系统计算触摸点在摄像头坐标系中位置；
步骤4，系统判断触摸点位置是否有效；若是无效重复步骤I ;
步骤5,保存触摸标示坐标位置与对应触摸点坐标位置；
步骤6，判断时候获取足够对应信息；若是不足够则重复步骤I ;
步骤7，计算出摄像头坐标系到屏幕坐标系转换公式。
[0008]本发明所设计的多点触摸屏系统，包括的红外线发射装置，在液晶显示屏表面产生强度足够的红外线平面，红外线可以覆盖显示屏的所有显示区域。红外线接收装置，使用双目线扫描红外摄像头接收触摸物反射的红外线。该双目线扫描红外摄像头由两个单独红外摄像头构成，两摄像头光轴平行，焦距相同或近似，且摄像头是接收一维光学信息的线性扫描相机。两个摄像头的感光元件具有相同像素数。红外线滤光器，附着于摄像头用于过滤非红外线的滤光元器件。触摸点分析部件。该部件应用图形处理技术识别触摸物在线扫描摄像头上映射的位置，进而采用立体视觉的公式计算出触摸物相对于摄像头的坐标位置，然后计算出触摸物在液晶显示屏上的位置。触摸点传输部件。该部件将触摸点分析部件计算出的触摸点信息传输给计算机。屏幕校对模块。该模块通过显示屏显示位于屏幕中央及四周的触摸标示，引导用户点击并收集相关数据从而建立摄像头坐标系到屏幕坐标系联系。
[0009]本发明提供了一种可以实现多点触摸屏，且具有与通用性与移植性的系统。该系统通过采用图形处理的方法快速计算出触摸物在液晶屏上的位置，实时反馈给计算机相关数据。与传统的触摸屏相比，因为采用了成本低的光学摄像头，极大降低了成本；与现有光学触摸屏相比，具有通用性与可移植性。【专利附图】
【附图说明】
[0010]图1是本发明提供的一种基于立体视觉的多点触摸屏方法的流程图。
[0011]图2是本发明提供的一种基于立体视觉的多点触摸屏方法的详细流程图。
[0012]图3是本发明的触摸屏校对方法流程图。
[0013]图4是本发明提供的一种基于立体视觉的多点触摸屏系统示意图。
[0014]图5是红外线接收装置构造示意图。
[0015]图6是双目线扫描红外摄像头构造模型示意图。
[0016]图7是触摸屏系统硬件组件的一个布置示意图。
[0017]具体实施方法
为了描述本发明的技术细节与优点，以下内容和附图一起详细阐述了本发明的实施步骤与设计方法。需要指出的是，该实施方法是用来描述本发明，而非用于限定本发明之权利范围，依照本发明权利所做的等同变化，仍应被视作本发明涵盖的范围。
[0018]图1是本发明，一种基于立体视觉的多点触摸屏方法的流程，其过程如下:
步骤S101，红外线发射器发射红外线扫描显示器平面。在本实施方法中，红外线发射器扫描平面同双目线扫描红外摄像头投射平面为同一平面。红外线发射器安置于双目线扫描红外摄像头周围。
[0019]步骤S102，双目线扫描红外摄像头收集触摸物反射的红外线信号，将左右两个摄像头收集到的信息传输给触摸点分析部件用于分析触摸点位置。
[0020]步骤S103，根据摄像头捕捉的信息计算出触摸物相对于左侧摄像头的平面空间位置关系；通过摄像头坐标系X到屏幕坐标系U的转换模型，计算出触摸点在屏幕中的位置。转换模型如下:
【权利要求】
1.一种基于立体视觉的多点触摸屏系统，其特征在于，它由(a)红外线发射装置；(b)红外线接收装置；(C)触摸点分析部件；(d)触摸点传输部件；(e)屏幕校对模块构成； (a)所述红外线发射装置包括:红外LED灯，用于产生覆盖显示屏的红外线平面，LED灯至少一个，并安置于红外线接收装置周边； (b)所述红外线接收装置，用于接收红外线信息，该装置包括:双目线扫描红外摄像头，用于采集红外线图像；非红外线过滤装置，用于过滤非红外光线；微控制器，用于协调与控制左右摄像头；将接收的红外线信息传输给触摸点分析部件； (c)所述触摸点分析部件，接收红外线接收装置传输的数据并经过分析将结果传输给触摸点传输部件，该装置包括:触摸点识别单元，用于识别触摸物反射的红外光线映射在线扫描红外摄像头中的位置，采用图形处理中二值化算法识别映射位置，两个线扫描红外摄像头分别独立完成识别计算；测距单元，使用立体视觉的公式计算出触摸物在以左侧线扫描红外摄像头为原点的摄像头坐标系中的位置；坐标转换单元，用于将触摸物坐标位置从换摄像头坐标系转换到以显示屏左上角为原点的屏幕坐标系； (d)所述触摸点传输部件用于连接触摸点分析部件与计算机数据输入接口，给计算机传输触摸点位置信息； (e)所述屏幕校对模块通过用户点击多个触摸显示标示，从而计算出摄像头坐标系到屏幕坐标系之间的转换数据。
2.如权利要求1所述的双目线扫描红外摄像头，其特征在于，所述的双目线扫描红外摄像头包括两个独立的线扫描红外摄像头，两个摄像头的焦距等值，两个摄像头映射的平面均为显示屏的触摸区域，两个摄像头的光轴平行，两个摄像头的感光元件具有相同像素数。
3.一种基于立体视觉的多点触摸屏系统的操作步骤，其特征在于，具体操作步骤包括: 显示屏显示输出信息； 系统判断是否需要校对屏幕； 如果需要重新校对屏幕，则使用屏幕校对模块建立坐标系联系； 如果不需要重新校对屏幕，则用户触摸显示屏； 触摸物反射红外光线； 双目线扫描红外摄像头接收红外线信息，反射后的红外线映射在摄像头中表现为触摸区域，将其传输给触摸点分析部件； 触摸点分析部件通过二值化算法与立体视觉的公式计算出触摸点位置； 系统判断触摸点位置是否有效，判断是否有效的依据为触摸点位置是否超越屏幕范围； 如果触摸点位置有效，则将触摸点信息传输给计算机； 如果触摸点位置无效，则显示屏显示正常图像； 计算机接收到触摸点信息，计算机响应触控信息。
4.如权利要求3所述的一种基于立体视觉的多点触摸屏系统，其特征在于，所述屏幕校对模块执行步骤包括:步骤I，显示器显示触摸标示；步骤2，用户触摸显示标示；步骤3，系统计算触摸点在摄像头坐标系中位置；步骤4，系统判断触摸点位置是否有效；若是无效重复步骤I ;步骤5,保存触摸标示坐标位置与对应触摸点坐标位置；步骤6，判断时候获取足够对应信息；若是不足够则重复步骤I ;步骤7 ，计算出摄像头坐标系到屏幕坐标系转换公式。
【文档编号】G06F3/042GK103970367SQ201310588660
【公开日】2014年8月6日 申请日期:2013年11月21日 优先权日:2013年11月21日
【发明者】郭轩 申请人:郭轩