[发明专利]一种多点便携光学触摸屏及其定位方法

说明书

技术领域

本发明涉及到计算机视觉及人机交互技术，特别涉及一种多点便携光学触摸屏及其定位方法。

背景技术

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加，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。

发明内容

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。

本发明采用的技术方案为：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；