CN100583017C

CN100583017C - 带用户身份标识的无线控制激光笔及多用户光点识别系统

Info

Publication number: CN100583017C
Application number: CN200810101593A
Authority: CN
Inventors: 史元春; 姜皓; 张亮
Original assignee: Tsinghua University
Current assignee: Tsinghua University
Priority date: 2008-03-10
Filing date: 2008-03-10
Publication date: 2010-01-20
Anticipated expiration: 2028-03-10
Also published as: CN101256457A

Abstract

本发明涉及带用户标识的无线控制激光笔以及多用户光点识别技术领域，其特征在于，包含：带用户身份标识的无线控制激光笔：由激光笔外壳、激光发射电路和无线发射电路组成，并且具有握式和书写等多种操作方式；无线信号接收器：由无线信号接收与处理电路、高低电平转换电路及单片机构成；计算机，接收无线信号接收器的无线信号并识别其对应的用户标识ID和操作信号，以确定使用触发式激光笔的用户，供多用户并用时匹配用户和光点轨迹，进而区分多用户同时支持多用户无冲突并行使用。本发明可供多用户同时使用投影大屏幕，且同时与屏幕进行交互的会议讨论场所使用。

Description

带用户身份标识的无线控制激光笔及多用户光点识别系统

技术领域

本发明涉及投影仪用无线控制激光笔及多用户光点识别技术领域，尤其涉及识别用户且可多支并用的无线控制激光笔及识别系统技术领域。

背景技术

目前，投影仪和计算机已经在多人会议、商业演示、多媒体互动教学、军事决策等场合广泛地被使用，而这些应用中，传统的计算机控制设备键盘和鼠标不能很好的满足人机交互需求，因为它们是为个人计算机使用设计的，用户使用这两种设备时，需位于计算机前进行操作。无线技术的引入扩展了用户空间，很好的解决了这个问题，例如：在中国专利01273503.5和02233227.8中，通过无线通信技术分别延长了键盘和鼠标的使用距离；在中国专利01266558.4和01228912.4中，电子教鞭提供了指示、标记、锁屏等功能，更利于上述环境中用户对计算机的控制；在中国专利03140513.4中，提供了一种结合无线控制模块和激光笔的特殊装置控制多媒体演示的技术方案，但没有对激光点进行识别，激光点仅仅起到指示作用；在国际会议CHI2001上，Dan R.总结了激光点识别技术并提出利用激光点识别技术模拟鼠标操作的方案，并在后续研究中得到完善。以及目前已知的发明设计都着眼于单人使用，随着无线控制技术的广泛应用，一个新的需求正在扩大：在多人会议、商业演示、多媒体互动教学、军事决策等环境下，多无线控制设备协同操作计算机。

多无线控制设备协同操作计算机，是指在同一空间内，多个用户可以同时使用各自的无线控制设备来控制计算机而互不冲突。例如在多人会议时，常常很多与会者都想参加讨论，他们希望能同时使用激光笔发射激光在投影大屏幕上进行操作，此时每个激光笔发射的激光应能被区分，进而每个用户的操作不会干扰另一个用户的操作。由此不难看出，此应用的难点在于首先要能有办法区分每个无线控制设备，其次要能识别并响应多个设备的操作而不互相干扰，现有技术还无法解决这两个问题。

发明内容

本发明就是为了解决上述问题而作出的，其目的在于提供一种可区分用户，并支持多支并用的无线控制激光笔。该装置可以在同一空间内，多支(支持1-16人)共同使用，并且互不干扰；在投影大屏幕上的多激光点会被区分识别，并能与特定的无线控制激光笔相匹配。

本发明的特征在于：

带用户身份标识的无线控制激光笔，其特征在于，所述激光笔含有激光笔外壳及其内置电路，其中：

激光笔外壳，在其表面上设有：

电源总开关1，位于外壳头部的侧面；前端激光发射开关2，位于外壳头部的正面；前端激光发射端3，位于外壳头部突起部位；后端压感书写开关6和后端激光发射端7，位于外壳尾部且上下方向配置；左键4，位于外壳底部前端，是凸键；右键5，位于左键的下部，是凹键；

内置电路，包括：激光发射电路和无线发射电路，其中：

激光发射电路，含有开关控制电路和第一单片机U1，其中：

*)开关控制电路，含有第一激光开关S1、第二激光开关S2、第一开关电路S3、第二开关电路S4以及第一或门电路U2A和第二或门电路U2B，其中：第一激光开关S1，输入端与后端压感书写开关7相连；第二激光开关S2，输入端与前端激光发射开关2相连；第一开关电路S3，输入端与右键5相连；第二开关电路S4，输入端与左键4相连；第一或门电路U2A和第二或门电路U2B均采用芯片74HC02，第一或门电路U2A的输入端与第一激光开关S1和第二激光开关S2的输出端相连，第二或门电路U2B的输入端与第一开关电路S3和第二开关电路S4的输出端相连；

*)第一单片机U1，采用芯片AT89C2051，输入端接收第一或门电路U2A和第二或门电路U2B的输出信号；

无线发射电路，采用芯片PT2262，通过第一单片机U1分别接受第一激光开关S1、第二激光开关S2、第一开关电路S3及第二开关电路S4的输出信号；

所述前端激光发射开关2或后端压感书写开关6按下时，分别控制前端激光发射端3或后端激光发射端7发射激光，并控制所连无线发射电路发射标识ID和控制信息，格式为(ID，LightOn)，ID是用户标识，用四位二进制数表示，LightOn表示发射；当第一激光开关S1、第二激光开关S2、第一开关电路S3及第二开关电路S4有一个松开时发射(ID，LightOff)，LightOff表示停止发射，LightOn、LightOff是操作码；

所述左键4或右键5按下时，控制所属无线发射电路发射ID和控制信息，格式分别为(ID，LeftDown)和(ID，RightDown)；相反，松开左键4或右键5时，发射(ID，LeftUp)或(ID，RightUp)格式信息。

带用户身份标识的无线控制激光笔用的多用户光点识别系统，其特征在于，包含多支带用户身份标识的无线控制激光笔、无线信号接收器和计算机，其中：

激光笔外壳，在其表面上设有：

内置电路，包括：激光发射电路和无线发射电路，其中：

激光发射电路，含有开关控制电路和第一单片机U1，其中：

无线信号接收器，含有无线信号接收与处理电路、高低电平转换电路和第二单片机U2，其中：

无线信号接收与处理电路，采用芯片PT2272，分别接收并转换所连激光笔输出的相应第一激光开关S1、第二激光开关S2、第一开关电路S3及第二开关电路S4发出的无线信号；

高低电平转换电路，采用芯片74LS00，由两个与门组成，分别接收无线信号接收与处理电路输出的信号并转换为低电平信号；

第二单片机U2采用芯片AT89C52，带有用芯片PDIUSBD12构成的USB传输接口，该第二单片机U2接收由高低电平转换电路输出的低电平信号，并控制USB传输接口把此信号输出到计算机；

计算机，采用Intel Pentium 43.2GHz中央处理器，1GB内存，160GB 7200rpm高速硬盘以及带有USB接口的主板，与计算机相连的外设装置除所述第二单片机U2外，还包括显示屏幕及摄像头，其中：

显示屏幕通过VGA接口与计算机的显卡相连，显示计算机的输出内容；

摄像头通过USB接口与计算机相连，计算机接收摄像头装置获得的实时图像，该图像为灰度图像，以2维矩阵形式存储，每个矩阵元素维图像中对应像素的亮度值，范围从0至255，摄像头放置于室内固定位置，其视角覆盖整个显示屏幕，摄像头采集到的实时图像上的像素与显示屏幕上的每个像素有对应关系，该关系可用矩阵形式表示为：

k * (x_{s}, y_{s}, 1) = (x_{c}, y_{c}, 1) * [\begin{matrix} a & b & c \\ d & e & f \\ g & h & 1 \end{matrix}]

其中，(x_s，y_s)为摄像头中位于(x_c，y_c)一点对应的屏幕中的位置，k为等比例参数，

[\begin{matrix} a & b & c \\ d & e & f \\ g & h & 1 \end{matrix}]

为参数矩阵；系统使用前，需要所述参数进行标定，方法为，在摄像头采集到的图像中，手工标出并确定屏幕的四个角点的位置，得到四组(x_s，y_s)、(x_c，y_c)的值带入所述关系方程组，每组(x_s，y_s)和(x_c，y_c)带入后可确定2个等式，4组值带入后得到8个参数8个等式的方程组，得到唯一的一组参数解；标定过程的同时需要对摄像头采集到的图像进行分析，确定屏幕中像素的亮度最大值n，在后述的激光点识别过程中，亮度大于n的图像像素将被识别为激光点输入。

计算机按如下步骤识别多用户在屏幕上的光点：

当所述带用户身份标识的无线控制激光笔向显示屏幕射出激光时，显示屏幕上会出现红色光点，该光点同时出现在计算机接收的实时图像中，对应点的亮度大于n。

计算机按如下步骤识别所收到的无线信号的用户标识ID：

步骤1，初始化I/O接口和定时器，并连接USB总线；

步骤2，若有无线信号到来，获取信号中的ID标示位和操作标示位，判断分别属于发出信号的带用户身份标识的无线控制激光笔的ID以及信号表示的动作；

计算机接收摄像头装置获得的实时图像，通过视觉算法对其图像中是否有激光笔亮点输入(用户进行落笔操作)以及激光笔输入的位置进行判断，判断结果作为用户在交互过程中的输入传送给应用程序。

本发明具有以下优点及有益效果：本发明提供的具有用户标识、可多支并用的无线控制激光笔装置，在大屏幕演示的情况下，用户可以使用激光笔发射的激光点在投影屏幕上直接控制光标的位置和移动，同时还可以利用激光笔上集成的左右键开关模拟鼠标左右键，完全替代普通鼠标的作用。在此基础上，本发明最主要的优点体现在多人讨论、军事部署、以及多媒体互动式教学时，本发明的装置可支持多用户(1-16人，由编码空间决定以及信号发送接收时间决定)同时操作，且非常准确的区分每个用户的操作(包括屏幕上的激光点移动轨迹以及模拟的鼠标左右键事件)，于是使得多用户可以方便、自然的通过该装置进行协同操作，进而完成“交流”。

附图说明

图1，本发明应用系统图；

图2，本发明手持装置结构图(a正面，b侧面，c背面)；

图3，本发明无线信号发射模块部分原理图；

图4，本发明中的无线信号接收器工作流程图；

图5，本发明无线信号接收模块部分电路原理图；

图6，本发明接收模块单片机程序流程图；

图7，本发明区别同时接收到的多个用户交互信号的算法流程图。

具体实施方式

本发明装置为具有用户标识、可多支并用的无线控制激光笔，以及用来接收激光笔发出无线电信号的接收器，该装置应用系统还包括一个投影仪，一个用来捕获投影屏幕的摄像头，以及具有激光点识别、鼠标事件合成和用户区分的计算机。所述的用来接收激光笔发出的电信号的接收器包括无线电信号接收与处理电路，与无线电信号接收与处理电路输出端相连的高低电平转换电路，与高低电平转换电路输出端相连的固化有信号处理和控制USB芯片程序的电片机处理电路，与单片机输出端相连的USB传输接口模块；所述计算机通过USB接口与USB传输接口模块相连。

下面结合附图对本发明的具有用户标识、可多支并用的无线控制激光笔的原理和结构作进一步说明。

图1为本装置的应用系统图，包括投影仪(本图中未画出)，摄像头，内部集成有激光发射模块和无线信号发射模块的激光笔，用来接收激光笔发射信号并与计算机通过USB通信的接收器以及辅助计算机。投影仪将计算机显示的图像投影到大屏幕(或是墙面、桌面)上，用户使用无线控制激光笔装置发射激光点到大屏幕(或是通过压感开关发射激光点到桌面)，辅助计算机通过摄像头捕获大屏幕上的图像信息并识别出激光点位置，通过坐标变换把它定位成为计算机内的鼠标坐标。激光笔还能发出模拟鼠标左右键的动作信号，以及该激光笔的ID标识信号，信号接收器接收该无线信号，解码后通过USB传送给计算机。计算机结合得到的坐标信息和接收器传送的(ID信息、操作信息)合成为多用户多光标事件，从而完成了多用户协同控制计算机的操作。

图2为本发明中用户手持设备结构图，该激光笔装置内置的激光笔发射电路和内置的无线发射模块。本实施示例中激光笔发射电路采用激光发射管(额定电压3.0v，额定电流20mA，波长650nm)；无线电编码发射模块采用PT2262。在激光笔的表面包括电源总开关1，前端激光发射端3，前端激光发射开关2，左键4，右键5以及后端压感书写开关6和后端激光发射端7。其中激光发射开关2与后端压感书写开关6功能相同，但为不同使用场景设计：其中激光发射开关2是用在大屏幕远距离使用设计，主要控制激光发射端3，而压感开关6是为桌面书写使用设计，在压感开关中孔内设有激光发射端7。环形压感触发开关6与激光发射器为同心结构，如图2区域A所示。使用中，用户手持交互笔在交互屏幕上进行书写动作。当笔尖接触到交互屏幕时压感开关被触发，激光发射器发出方向与激光笔主体平行的激光束。当用户手持交互笔离开屏幕结束书写时，压感开关关闭，激光束停止发射。设备功能介绍如下：

1、电源总开关1控制整个电路供电与否；

2、前端激光发射端3和后端激光发射端7发射激光；

3、前端激光发射开关2和后端压感书写开关在按下时，分别控制3和7发射激光，并控制无线芯片发射ID和控制信息，格式为(ID，LightOn)，其中LightOn为操作码；具体实例可为(00010001)二进制8位信号表示，前四位代表ID为1，后四位为操作码，根据编码为LightOn；同理当开关松开时，分别控制3和7停止发射激光，同时控制无线芯片发射ID和控制信息，具体实例可为(00010000)前四位代表ID为1，后四位为操作码，根据编码规则为LightOff。注：信号发生为短时事件，即尽管激光一直发射，仅在激光开始发射时才发送(ID，LightOn)信号，以防止占用，导致其他信号无法被接收器接收。

4、左键4按下时，控制无线芯片发射ID和控制信息，格式如下(ID，LeftDown)，具体实施可为(00010010)，前四位代表ID为1，后四位代表操作为鼠标左键按下；当左键4松开时，控制无线芯片发射ID和控制信息，格式如下(ID，LeftUp)，具体实施可为(00010011)，前四位代表ID为1，后四位代表操作为鼠标左键松开。同理右键按下松开时分别发送信号：(ID，RightDown)和(ID，RightUp)，具体实例可以为(00010110)和(00010111)。

图3为本发明手持装置内电路图。在图3中，包括单片机处理电路、无线编码和发射电路以及激光发射电路。其中Penpoint S1和Laser Switch S2分别与图2中的后端压感书写开关7和激光发射开关2相连。信号处理过程为S1 S2 S3 S4按下或者松开时，信号经过74HC02送至AT89C2051单片机处理芯片编码——附加固有ID信息于接收的操作码上，形成(ID，ACTION)编码结构，然后传给PT2262，最后经过RF401发射信号。它们之间的主要连接关系为：S1的引脚1、S2的引脚2、S3的引脚1和S4的引脚2接+5V电压，S1的引脚2和S2的引脚1分别接入74HC02U2A的引脚2、3，74HC02U2A的引脚1输入到AT89C2051U1的INTO引脚。S3的引脚1和S4的引脚2与74HC02U2B的引脚56相连，且分别与AT89C2051U1的T0和T1引脚相连。74HC02的引脚4与AT89C2051U1的INT1引脚相连。AT89C2051U1的输出引脚P1.7，P1.6，P1.5，P1.4分别与PT2262的A8，A9，A10，A11相连且，P3.7与PT2262的使能端TE相连。PT2262的输出引脚OUT与RF401的TXD相连。

无线信号的接收器的工作原理如图4所示，接收器上的无线信号接收和处理电路接收激光笔发出的无线电信号并解码，然后将解码后的信号传递给高低点平转换电路，高低电平转换电路将收到的信号转换为低电平然后传递单片机作为输入信号，单片机将该信号处理后发送给USB传输接口模块，USB传输接口模块最后将信号通过USB接口传输给计算机。

所述的用来接收激光笔发射无线信号的接收器的电路连接关系如图5A、5B和5C所示，该电路可以分为四个部分：无线信号接收和处理电路、高低电平转换电路、单片机处理电路、USB传输接口。其中无线接收和处理电路为第一部分，本实践实例中采用PT2272(与激光笔上的无线编码发射模块相对应)，高低电平转换电路使用的是74LS00芯片，单片机处理电路使用的是AT89C52芯片，USB传输接口使用的是PDIUSBD12芯片。信号处理过程为，无线接收与处理电路接收激光笔发出的无线电信号并解码，将相应的输出引脚设置为高电平，该高电平通过高低电平转换电路变为低电平信号，单片机接收该低电平信号，并控制USB接口将此信号传至计算机。它们之间的主要连接关系为：无线电接收与处理电路的引脚6接+5V，引脚7接地，引脚4与引脚5分别接高低电平转换电路中74LS00芯片的引脚1和引脚4，将接收到的无线信号分别输出到高低电平转换电路，高低电平转换电路中74LS00芯片的引脚3与引脚6分别接单片机处理电路中的AT89C52芯片的信号输入端(引脚1和引脚2)，在单片机中进行信号处理。AT89C52芯片的引脚32-39分别与USB接口模块中PDIUSBD12芯片的1-4和6-9连接，进行数据传输，AT89C52的引脚7，8，12，13，16，17，30分别与PDIUSBD12的11，20，14，12，16，15，10相连接，进行有关初始化和传输控制。其余未提及的电气元件属于AT89C52芯片和PDIUSB12芯片的外围电路。

无线接收模块的单片机内程序流程图如图6所示，单片机上电启动后自动初始化IO口定时器和中断，通过PDIUSBD12芯片与计算机建立USB总线连接，然后程序进入循环，查询是否有信号接收到，如果有责判断并发出相应的信号编码，并通过USB接口上传至计算机，从而完成了信号的接收与发送。如果没有收到信号则继续循环查询。

图7描述了计算机内部用来区别同时接收到的多个用户交互信号的软件程序，由激光点识别线程和响应信号接受线程构成。激光点识别线程负责以一定频率从摄像头中读取拍摄的图像，并对图像进行处理，判断是否由激光点的输入，如果判断出有激光点的输入，则继续确定光电的数目以及每个光点输入的位置。响应信号接收线程负责从计算主机的USB接口查询无线接收模块的信号。对于有信号输入的情况，该线程对输入的信号进行解析，获得发出该信号的带用户身份标识的无线控制激光笔的身份ID(通过该ID可潜在确定使用该笔的用户的身份信息)，以及带用户身份标识的无线控制激光笔对计算主机发出的动作。相应信号接收线程同时将带用户身份标识的无线控制激光笔的动作(激光笔左/右键按下)模拟为Windows操作系统默认的鼠标的动作(鼠标的左/右键按下)。

当以上两个线程都有输入信息时(激光点识别线程有光点存在，同时响应信号接收线程有用户输入)，计算主机需要将多个用户的输入动作，及身份ID与其输入位置进行匹配，完成交互动作。用户在带用户身份标识的无线控制激光笔的激光触发时向计算机上的接收模块发射信号，而同时显示屏幕上会出现一个由该激光笔产生的新的光点，利用该信息可将显示屏幕上的激光点与带用户身份标识的无线控制激光笔身份ID建立一一对应的关系，从而实现具有身份识别功能的多人交互的特征。实现该算法，应首先计算响应信号接收线程是否接收到新的激光点的输入，该算法简述流程为：

1.在摄像头输入图像I中，标识激光点的数量以及位置。设有n个激光点，每个点的位置为(x₁，y₁)，(x₂，y₂)，...，(x_n，y_n)。

2.在摄像头的的下一幅图像I’中，标识激光点的数量及位置。设有m个激光点，每个点的位置为(x′₁，y′₁)，(x′₂，y′₂)，...，(x′_m，y′_m)。

3.对每一个I’中的激光点p’，若能找到I中的一个激光点p，使pp’间的直线距离(坐标点间的欧几里德距离)小于经验参数d个像素，则该激光点p’不是新的激光点，激光点p与p’构成一个激光点轨迹(为p’动作的延续)，激光点p’具有p的身份ID。

4.否则，p’为新的激光点。

考虑到摄像头图像采集速率(约30赫兹)高于用户的动作频率，本系统中假定多用户使用激光笔进行交互时不会实现完全的同时落笔，即每一幅图像中最多有一个新的激光点的输入。

得到判定新的激光笔输入的算法后，可将该算法与无线接收模块的输入信号结合判断每个激光笔轨迹的身份ID信息。该部分算法为：

1.响应信号接收线程受到用户的激光笔触发消息，记录下该消息接收时间t，及其身份信息i。

2.在激光点识别线程中，检查t-Δt与t+Δt时间段内所有摄像头图像的新激光点出现情况。其中，Δt为经验参数，表示同一支笔的激光点输入与无限模块输入间的最大时间差，该经验参数的范围使得t-Δt与t+Δt时间段内最多仅有一个新激光点的输入。

3.若在t-Δt与t+Δt时间段内激光点识别线程发现激光点的输入，则该输入点对应的用户身份信息为i。

Claims

1.带用户身份标识的无线控制激光笔，其特征在于，所述激光笔含有激光笔外壳及其内置电路，其中：

激光笔外壳，在其表面上设有：

电源总开关，位于外壳头部的侧面；前端激光发射开关，位于外壳头部的正面；前端激光发射端，位于外壳头部突起部位；后端压感书写开关和后端激光发射端，位于外壳尾部且上下方向配置；左键，位于外壳底部前端，是凸键；右键，位于左键的下部，是凹键；

内置电路，包括：激光发射电路和无线发射电路，其中：

激光发射电路，含有开关控制电路和第一单片机，其中：

*)开关控制电路，含有第一激光开关、第二激光开关、第一开关电路、第二开关电路以及第一或门电路和第二或门电路，其中：第一激光开关，输入端与后端压感书写开关相连；第二激光开关，输入端与前端激光发射开关相连；第一开关电路，输入端与右键相连；第二开关电路，输入端与左键相连；第一或门电路和第二或门电路均采用芯片74HC02，第一或门电路的输入端与第一激光开关和第二激光开关的输出端相连，第二或门电路的输入端与第一开关电路和第二开关电路的输出端相连；

*)第一单片机，采用芯片AT89C2051，输入端接收第一或门电路和第二或门电路的输出信号；

无线发射电路，采用芯片PT2262，通过第一单片机分别接受第一激光开关、第二激光开关、第一开关电路及第二开关电路的输出信号；

所述前端激光发射开关或后端压感书写开关按下时，分别控制前端激光发射端或后端激光发射端发射激光，并控制所连无线发射电路发射标识ID和控制信息，格式为(ID，LightOn)，ID是用户标识，用四位二进制数表示，LightOn表示发射；当第一激光开关、第二激光开关、第一开关电路及第二开关电路有一个松开时发射(ID，LightOff)，LightOff表示停止发射，KightOn、LightOff是操作码；

所述左键或右键按下时，控制所述无线发射电路发射ID和控制信息，格式分别为(ID，LeftDown)和(ID，RightDown)；相反，松开左键或右键时，发射(ID，LeftUp)或(ID，RightUp)格式信息。

2.带用户身份标识的无线控制激光笔用的多用户光点识别系统，其特征在于，包含多支带用户身份标识的无线控制激光笔、无线信号接收器和计算机，其中：

激光笔外壳，在其表面上设有：

内置电路，包括：激光发射电路和无线发射电路，其中：

激光发射电路，含有开关控制电路和第一单片机，其中：

*)开关控制电路，含有第一激光开关、第二激光开关、第一开关电路、第二开关电路以及第一或门电路和第二或门电路，其中：第一激光开关，输入端与后端压感书写开关相连；第二激光开关，输入端与前端激光发射开关相连；第一开关电路，输入端与右键相连；第二开关电路，输入端与左键相连；第一或门电路和第二或门电路均采用芯片74HC02，第一或门电路的输入端与第一激光开关和第二激光开关的输出端相连，第二或门电路的输入端与第一开关电路(S3)和第二开关电路的输出端相连；

所述前端激光发射开关或后端压感书写开关按下时，分别控制前端激光发射端或后端激光发射端发射激光，并控制所连无线发射电路发射标识ID和控制信息，格式为(ID，LightOn)，ID是用户标识，用四位二进制数表示，LightOn表示发射；当第一激光开关、第二激光开关、第一开关电路及第二开关电路有一个松开时发射(ID，LightOff)，LightOff表示停止发射，LightOn、LightOff是操作码；

所述左键或右键按下时，控制所属无线发射电路发射ID和控制信息，格式分别为(ID，LeftDown)和(ID，RightDown)；相反，松开左键或右键时，发射(ID，LeftUp)或(ID，RightUp)格式信息；

无线信号接收器，含有无线信号接收与处理电路、高低电平转换电路和第二单片机，其中：

无线信号接收与处理电路，采用芯片PT2272，分别接收并转换所连激光笔输出的相应第一激光开关、第二激光开关、第一开关电路及第二开关电路发出的无线信号；

第二单片机采用芯片AT89C52，带有用芯片PDIUSBD12构成的USB传输接口，该第二单片机接收由高低电平转换电路输出的低电平信号，并控制USB传输接口把此信号输出到计算机；

计算机，采用Intel Pentium 43.2GHz中央处理器，1GB内存，160GB 7200rpm高速硬盘以及带有USB接口的主板，与计算机相连的外设装置除所述第二单片机外，还包括显示屏幕及摄像头，其中：

k * (x_{s}, y_{s}, 1) = (x_{c}, y_{c}, 1) * [\begin{matrix} a & b & c \\ d & e & f \\ g & h & 1 \end{matrix}]

[\begin{matrix} a & b & c \\ d & e & f \\ g & h & 1 \end{matrix}]

为参数矩阵；系统使用前，需要所述参数进行标定，方法为，在摄像头采集到的图像中，手工标出并确定屏幕的四个角点的位置，得到四组(x_s，y_s)、(x_c，y_c)的值带入所述关系方程组，每组(x_s，y_s)和(x_c，y_c)带入后可确定2个等式，4组值带入后得到8个参数8个等式的方程组，得到唯一的一组参数解；标定过程的同时需要对摄像头采集到的图像进行分析，确定屏幕中像素的亮度最大值n，在后述的激光点识别过程中，亮度大于n的图像像素将被识别为激光点输入；

计算机按如下步骤识别多用户在屏幕上的光点：

当所述带用户身份标识的无线控制激光笔向显示屏幕射出激光时，显示屏幕上会出现红色光点，该光点同时出现在计算机接收的实时图像中，对应点的亮度大于n；

计算机按如下步骤识别所收到的无线信号的用户标识ID：

步骤(1)，初始化I/O接口和定时器，并连接USB总线；

步骤(2)，若有无线信号到来，获取信号中的ID标示位和操作标示位，判断分别属于发出信号的带用户身份标识的无线控制激光笔的ID以及信号表示的动作；

计算机接收摄像头装置获得的实时图像，通过视觉算法对其图像中是否有激光笔亮点输入以及激光笔输入的位置进行判断，判断结果作为用户在交互过程中的输入传送给应用程序。