CN101013349A - 一种电子平面显示定位系统及定位方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种电子平面显示的触摸定位系统及定位方法，由计算机、摄像头、显示装置、笔、及计算机的操作控制信息系统软件、图像处理软件、笔的智能书写软件组成，其特点是通过两摄像头捕捉笔在显示装置上的图像点，计算机分别处理两个摄像头采集的图像信息，并比较判断笔在图像上的点是否重合一致，是说明笔已经在图像上，确定笔在图像上的位置，并进一步利用计算机中的智能书写软件求出其笔的运动轨迹及控制信息；否则，继续捕捉笔在图像上的点，计算机分别处理两个摄像头采集图像信息，并比较判断笔在图像上点是否重合一致，直至重合一致；本发明无需任何的电子线路及接受装置，笔是有指向功能的任何物体或光点；可实现无源板、笔，触摸定位，适用于各种电子板书写系统和触摸屏系统。

Description

一种电子平面显示定位系统及定位方法
技术领域
本发明属于计算机应用技术领域，涉及用于向计算机输入笔迹或操作控制信息的一种电子平面显示定位系统及定位方法。
背景技术
目前，书写板有电磁感应式、电阻压力式、电容触摸式等，触摸屏有表面声波、电磁感应、红外触摸、电容式和电阻式等，交互式电子板有压感式、激光跟踪、红外线、超声、电磁感应、激光成像、计算机图像处理等多种不同的形式。对于较大的电子板交互式书写板(教学使用书写板)如公开的中国专利号为：CN1529257电子板教学装置及操作、控制方法，包括电子板、投影仪、红外线定位接受器、指令发射器、计算机，电子板的面板采用专利产品光敏水解无尘板，接受器固定在电子板两上方角处，并且在面板后安装信号增强器，电子板侧装转换插座，接受器经连接的信号增强器、转换插座与计算机的RS232接口相连，接受器与计算机数据信号经过信号增强器增大后相互传输。该装置的操作、控制方法由电子板教学主程序完成。又如公开的中国专利号为：CN1294336一种新的笔输入方法和系统，采用一个光点来指示目标点，引入一个可射出细光束或者尖端可以发光的笔形装置来产生所需的光点，采用光电成像装置来取得光点所在位置信息并经过信号处理来求解目标点的坐标，研制了书写或操作控制信息系统。
为了检测触摸在屏幕上的位置，上述书写板、触摸屏、电子板都离不开有电源的板和有电源的笔，都需要触发硬件线路以便实现向计算机输入笔迹或操作控制信息。因此，使得这些电子板的电子电路和其结构设计比较复杂，板和笔都需要电源，并有很多连接电源线等，而且制造和使用成本也较高。
发明内容
本发明的目的就是为克服现有触摸定位技术的不足，研制开发一种无源板和笔，结构非常简单，应用计算机、显示装置，以及计算机软件，即插即用的一种电子平面显示系统及定位方法。同时它还可应用于计算机手写输入的任何领域。
为实现上述目的本发明的技术方案是：
一种电子平面显示定位系统，由计算机、摄像头、显示装置、笔、及计算机的操作控制信息系统软件、图像处理软件、笔的智能书写软件组成，计算机在其接口通过数据电缆连接显示装置、及两个摄像头，其特征在于：摄像头以两个不同角度安装在显示装置前，摄像头的镜头对准显示装置的投影幕或显示屏。
所述的笔是教鞭、或红外线笔、或手指，或是有指向功能的其他物体。所述的显示装置无需再增加任何的电子线路及接受装置。
根据以上所述的一种电子平面显示定位系统的定位方法，其特征在于：通过摄像头捕捉笔在显示装置上的图像点，计算机分别处理两个摄像头采集的图像信息，并比较判断笔在图像上的点是否重合一致，是，说明笔已经在图像上，确定笔在图像上的位置，并进一步利用计算机中的书写识别软件求出其笔的运动轨迹及控制信息；否则，继续捕捉笔在图像上的点，计算机分别处理两个摄像头采集图像信息，并比较判断笔在图像上点是否重合一致，直至重合一致。
所述的计算机的系统控制、信息处理软件、图像处理软件、智能书写软件中的笔的定位具体流程与步骤为：
a、开始，电子平面显示系统中的计算机、显示装置、摄像头投入正常运行；
b、摄像头(31)与摄像头(32)初始化，两摄像头将所获取的一般化图像信息输入计算机；
c、计算机通过摄像头(31)与摄像头(32)定时采集图像，并所得图像信息输入计算机图形处理软件；
d、计算机图形处理软件分别处理图像，找到笔在计算机显示图像中的位置；
e、计算机将获取的摄像头(31)与摄像头(32)笔在图像中的位置比较，判断笔与图像的距离是否等于零，即是否X＝0；以及笔与在图像上投影所产生的两个点的距离是否等于零，即是否Y＝0；
f、若X＝0，Y＝0；计算机执行操作控制信息系统软件或笔的智能书写软件；同时，计算机返回执行C步骤，摄像头(31)与摄像头(32)定时采集获得下一幅图像，继续循环；
g、若X≠0，Y≠0；计算机返回直接执行C步骤，摄像头(31)与摄像头(32)定时集获得下一幅图像，继续循环。
本发明的一种电子平面显示定位系统及方法与现有技术相比较，具有突出的实质性特点和显著的技术进步，  主要有以下几个方面：
1、电子平面显示系统由使用现有计算机、一个显示装置和两个CCD(COMS)摄像头等仪器设备组成，无需作硬件方面开发，即插即用。
2、电子平面显示系统的定位方法从仿生的角度出发，利用人们双眼视觉的定位原理，由安装在投影幕前的两个不同角度的摄像头连续捕捉笔在投影幕上点，经计算机图像处理后确定笔在投影幕上的位置，其方法简单可靠，不受笔的形式影响，可以使用各种笔，如教鞭、红外线光笔等等。
3、计算机软件只需开发系统运行主程序，图形处理软件可以充分利用中国专利号为：CN1529257电子板教学装置及操作、控制方法的书写或操作控制信息系统软件，以及各种计算机书写应用软件，连接和使用都方便和简单。
附图说明：
图1是一种电子平面显示系统及定位方法示意图；
图2是一种电子平面显示系统的定位方法程序框图。
具体实施方式
下面以投影显示为例，结合附图对本发明做进一步说明。
图1所示，本发明的一种电子平面显示定位系统示意图。电子平面显示定位系统由计算机1、CCD摄像头(或CMOS)31、32、投影仪2与投影幕4(或者为投影板、投影墙)、笔、及计算机的操作控制信息系统软件、图像处理软件、笔的智能书写软件组成，计算机在其接口通过数据电缆连接投影仪、及两个摄像头31、32，摄像头以两个不同角度安装在投影幕前，摄像头的镜头对准投影幕。本发明所述的笔是教鞭、或红外线笔、或手指，或是有指向功能的其他物体。所述的投影装置的显示图像平面、或显示器内上无需再增加任何的电子线路及接受装置。本发明具体实施方式以投影仪2与投影幕为显示装置，显示装置可以是投影仪2与投影幕、各种显示器，其显示器与投影仪2与投影幕4定位系统组成和定位方法相同，仅仅是设备的简单替换。其中：笔的智能书写软件是现有技术，其方法已经公开，中国专利号为：CN1529257电子板教学装置及操作、控制方法。
本发明使用上述一种电子平面显示定位系统的定位方法，它是从仿生的角度出发利用了人们双眼视觉的定位原理，它是通过两摄像头捕捉笔在投影幕或显示器上的图像点，计算机分别处理两个摄像头采集的图像信息，并比较判断笔在图像上的点是否重合一致，是，说明笔已经在图像上，确定笔在图像上的位置，并进一步利用计算机中的笔的智能书写软件求出其笔的运动轨迹及控制信息；否则，继续捕捉笔在图像上的点，计算机分别处理两个摄像头采集图像信息，并比较判断笔在图像上点是否重合一致，直至重合一致。
图1中所示，是本发明一种电子平面显示系统及定位方法示意图；图中：笔A至图像4(投影幕)的距离设为X表示，对两摄像头31、32来讲，笔A在图像4上的投影点是不同的，即a1、a2，分别由摄像头31、摄像头32获取笔A在图像4上的投影点a1、a2，图像上a1、a2两点的距离设为Y表示，当笔A触摸到图像时，投影点a1、a2重合为a点，此时，X＝0，Y＝0；反之，当笔A离开图像时，X≠0，Y≠0。
图2所示，本发明的一种电子平面显示系统的定位方法程序框图。计算机的系统控制、信息处理软件、图像处理软件、智能书写软件中的笔的定位具体流程与步骤为：
a、开始，电子平面显示系统中的计算机、显示设备、摄像头投入正常运行；
b、摄像头(31)与摄像头(32)初始化，两摄像头将所获取的一般化图像信息输入计算机；
c、计算机通过摄像头(31)与摄像头(32)定时(1/20s)采集图像，并所得图像信息输入计算机图形处理软件；
d、计算机图形处理软件分别处理图像，找到笔在计算机显示图像中的位置；
e、计算机将获取的摄像头(31)与摄像头(32)笔在图像中的位置比较，判断笔与图像的距离是否等于零，即是否X＝0；以及笔与在图像上投影所产生的两个点的距离是否等于零，即是否Y＝0；
f、若X＝0，Y＝0；计算机执行操作控制信息系统软件或笔的智能书写软件；同时，计算机返回执行C步骤，摄像头(31)与摄像头(32)定时采集获得下一幅图像，继续循环；
g、若X≠0，Y≠0；计算机返回直接执行C步骤，摄像头(31)与摄像头(32)定时采集获得下一幅图像，继续循环。

Claims (4)

1、一种电子平面显触摸示定位系统，由计算机(1)、摄像头、显示装置、笔、及计算机的操作控制信息系统软件、图像处理软件、笔的智能书写软件组成，计算机在其接口通过数据电缆连接显示装置、及两个摄像头(31)、(32)，其特征在于：两个摄像头安装在显示装置前，摄像头的镜头对准显示装置的投影幕或显示屏。
2、根据权利要求1所述的一种电子平面显示定位系统，其特征在于：所述的笔是教鞭、或红外线笔、或手指，或是有指向功能的其他物体。
3、根据权利要求1所述的一种电子平面显示定位系统的定位方法，其特征在于：通过摄像头捕捉笔在显示装置上的图像点，计算机分别处理两个摄像头采集的图像信息，并比较判断笔在图像上的点是否重合一致，是，说明笔已经在图像上，确定笔在图像上的位置，并进一步利用计算机中的笔的智能书写软件求出其笔的动轨迹及控制信息；否则，继续捕捉笔在图像上的点，计算机分别处理两个摄像头采集图像信息，并比较判断笔在图像上点是否重合一致，直至重合一致。
4、根据权利要求2所述的一种电子平面显示定位系统的定位方法，其特征在于：所述的计算机的系统控制、信息处理软件、图像处理软件、智能书写软件中的笔的定位具体流程与步骤为：
a、开始，电子平面显示系统中的计算机、显示装置、摄像头投入正常运行；
b、摄像头(31)与摄像头(32)初始化，两摄像头将所获取的一般化图像信息输入计算机；
c、计算机通过摄像头(31)与摄像头(32)定时采集图像，并所得图像信息输入计算机图形处理软件；
d、计算机图形处理软件分别处理图像，找到笔在计算机显示图像中的位置；
e、计算机将获取的摄像头(31)与摄像头(32)笔在图像中的位置比较，判断笔与图像的距离是否等于零，即是否X＝0；以及笔与在图像上投影所产生的两个点的距离是否等于零，即是否Y＝0；
f、若X＝0，Y＝0；计算机执行操作控制信息系统软件或笔的智能书写软件；同时；计算机返回执行C步骤，摄像头(31)与摄像头(32)定时采集获得下一幅图像，继续循环；
g、若X≠0，Y≠0；计算机返回直接执行C步骤，摄像头(31)与摄像头(32)定时采集获得下一幅图像，继续循环。
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