CN101369203A - 一种具有颜色和大小识别功能的触摸装置及其触摸识别方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种具有颜色和大小识别功能的触摸装置，包括摄像组件、主控制模块、主机设备，摄像组件与主控制模块相连接，主控制模块与主机设备相连接；所述摄像组件包括两个或者两个以上的单色摄像头、一个或者一个以上的彩色摄像头；所述单色摄像头及彩色摄像头同时与主控制模块相连接；还包括显示屏幕，所述单色摄像头和彩色摄像头同时设置于显示屏幕周围，所述显示屏幕将遮挡目标对应的大小和颜色图象在相对应的触摸位置显示出来。本发明还提供一种由上述装置实现的触摸识别方法。本发明结构简单，智能化程度高，识别精确度高，操作灵活方便，具有较好的颜色和大小识别功能，适用性强。

Description

一种具有颜色和大小识别功能的触摸装置及其触摸识别方法

技术领域

本发明涉及触摸识别技术，特别涉及一种具有颜色和大小识别功能的触摸装置及其触摸识别方法。

背景技术

在现有的触摸装置中，只能实现简单的定位识别，不能区分颜色和大小，无法区分不同的操作者的操作，例如，在多人游戏中，很容易受到别人干扰。还有的触摸装置，只能识别固定的几个颜色和大小，或者需要在系统界面上选择颜色和大小，才能识别出触摸装置上所书写的相应的颜色和大小，缺乏智能识别，使得可识别的颜色和大小种类受到限制，操作使用不够灵活、方便，个性化不强，无法满足人们的操作需求。专利申请号为200710031251.6的中国发明专利申请公开了“一种触摸屏装置及触摸屏装置的定位方法”，其主要是结合红外扫描模块的红外扫描技术与摄像装置的摄像技术，通过红外扫描技术获取所有可能的触摸点的坐标位置，并结合一个摄像头所拍摄的图片，确定触摸点的坐标及其颜色和大小，根据实际触摸物的颜色和大小，可以对各不同的触摸物单独跟踪管理。该技术存在的主要缺陷是：硬件装置不够精简，需要在显示屏幕的四个边框分别装上四排红外发光管，使得硬件结构比较复杂；同时，其只通过一个摄像头进行识别触摸遮挡目标的大小，精确度不够高，容易发生误识别的情况，对实际应用有较大的影响。因而，有必要对此技术作进一步的改进。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的缺点与不足，提供一种结构简单，智能化程度高，识别精确度高，操作灵活方便的具有颜色和大小识别功能的触摸装置。

本发明的另一目的在于提供上述具有颜色和大小识别功能的触摸装置的触摸识别方法。

本发明的目的通过下述技术方案实现：一种具有颜色和大小识别功能的触摸装置，包括摄像组件、主控制模块、主机设备，摄像组件与主控制模块相连接，主控制模块与主机设备相连接；其特征在于：所述摄像组件包括两个或者两个以上的单色摄像头、一个或者一个以上的彩色摄像头；所述单色摄像头及彩色摄像头同时与主控制模块相连接；所述单色摄像头及彩色摄像头的放置位置可以根据实际需要进行调整，放置位置不固定，前述摄像头组合用于采集遮挡目标数据；所述主控制模块用于收集摄像头组合所采集的遮挡目标数据，计算遮挡目标的信息，并向主机设备发送，或者直接将所述收集的数据发送给所述主机设备，由所述主机设备计算遮挡目标的信息，包括遮挡目标的中心坐标、大小和颜色等；本触摸装置还包括显示屏幕，所述单色摄像头和彩色摄像头同时设置于显示屏幕周围，所述显示屏幕用于将遮挡目标对应的大小和颜色图象在相对应的触摸位置显示出来。

所述单色摄像头及彩色摄像头的个数可以根据实际屏幕大小，作出相应的调整，例如：在原来两个单色摄像头和一个彩色摄像头基础上再增加两个单色摄像头和一个彩色摄像头，通过单色摄像头的组合确定遮挡目标的中心坐标、大小，彩色摄像头组合确定遮挡目标颜色。通过增加摄像头的个数，可以实现更大屏幕的遮挡目标颜色和大小的识别。一般可依以下原则确定单色摄像头及彩色摄像头的个数：单色摄像头为2N(N＝1，2，3…)个；彩色摄像头为N(N＝1，2，3…)个。

为了更好地配合摄像头的图像检测，可在显示屏幕的四个边缘制作一个边框，在安装各摄像头的时候，各摄像头需对准对面的边框并且能拍摄到对面边框的全部。

所述主控制模块可以是单片机、DSP(数字信号处理器)、FPGA(现场可编程门阵列)等。

所述单色摄像头及彩色摄像头是指包括镜头、CCD图像传感器或CMOS图像传感器的完整摄像头。

所述主机设备可采用计算机、单片机等。

一种由上述具有颜色和大小识别功能的触摸装置实现的触摸识别方法，包括下述步骤：

S101 用一个或者一个以上的彩色摄像头进行拍摄，获取遮挡目标颜色信息；

S102 用两个或者两个以上的单色摄像头进行拍摄，分别获取各单色摄像头拍摄遮挡目标的拍摄角度；

S103 由主控制模块收集摄像组件所采集的遮挡目标数据，计算遮挡目标的信息，包括遮挡目标的中心坐标、大小和颜色，并向主机设备发送，或者直接将所述收集的遮挡目标数据发送给所述主机设备，由所述主机设备计算出所述阻挡目标的信息。

S104 显示屏幕将遮挡目标对应的大小和颜色图象在相对应的触摸位置显示出来。

其中，步骤S103中的具体计算步骤如下：

(1)设置屏幕坐标系；

(2)利用单色摄像头作为识别大小摄像头进行拍摄，获取有遮挡目标在显示屏上时的边框图像，与无遮挡目标时边框的原始图像进行对比分析，根据形成的遮挡条纹的位置和摄像头的位置来提取单色摄像头的拍摄张角信息；

(3)利用拍摄张角信息与及单色摄像头的位置数据，并根据计算判断遮挡目标坐标所在区域，从而得出遮挡目标中心坐标位置；

(4)通过遮挡目标的中心坐标确定遮挡目标的触摸面积；结合彩色摄像头拍摄到的遮挡目标颜色，即可确定遮挡目标的中心坐标、大小以及颜色。

本发明相对于现有技术具有如下的优点及效果：(1)本发明通过单色和彩色摄像头的组合即可识别遮挡目标的坐标、大小和颜色，由于摄像头的安装相对比较方便，而且其位置不固定，可以根据实际需要进行调整，所以本发明装置结构比较简单，操作比较灵活方便。采用单色摄像头进行识别遮挡目标大小、彩色摄像头进行识别遮挡目标颜色的组合方式主要是考虑到，同样的硬件条件下，摄像头选择单色工作模式的分辨率比彩色工作模式的分辨率高3到4倍，所以选择用单色摄像头进行确定遮挡目标的中心坐标、大小，提高识别的精度，用彩色的摄像头确定遮挡目标的颜色；该组合模式结构合理，相对于现有技术，识别遮挡目标的中心坐标、大小以及颜色的效果明显提高；(2)本发明可以针对实际屏幕大小，作出相应的调整，如增加摄像头的数量，以保证对于不同尺寸的屏幕都具有较高的识别精确度，所以其适用性强、精确度高；(3)本发明方法可以针对不同的情况智能化进行处理，所以其智能化程度高，人性化更强。

附图说明

图1是本发明触摸装置的结构示意图。

图2是由图1所示装置实现的触摸识别方法的操作流程图。

图3是图2所示触摸识别方法中的计算示意图。

具体实施方式

下面结合实施例及附图对本发明作进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。

实施例1

图1示出了本发明触摸装置的具体结构，由图1可见，本具有颜色和大小识别功能的触摸装置包括摄像组件、主控制模块、主机设备，摄像组件与主控制模块相连接，主控制模块与主机设备相连接；所述摄像组件包括两个单色摄像头1、2、一个彩色摄像头3；所述单色摄像头及彩色摄像头同时与主控制模块相连接；单色摄像头1、2及彩色摄像头3的放置位置可以根据实际需要进行调整，放置位置不固定，前述摄像头组合用于采集遮挡目标数据；所述主控制模块用于收集摄像头组合所采集的遮挡目标数据，计算遮挡目标的信息，并向主机设备发送，或者直接将所述收集的数据发送给所述主机设备，由所述主机设备计算遮挡目标的信息，包括遮挡目标的中心坐标、大小和颜色等；本触摸装置还包括显示屏幕，所述单色摄像头1、2和彩色摄像头3同时设置于显示屏幕周围，所述显示屏幕用于将遮挡目标对应的大小和颜色图象在相对应的触摸位置显示出来。为了配合摄像头的图像检测，在显示屏幕的四个边缘制作一个边框，在安装各摄像头的时候，各摄像头需对准对面的边框并且能拍摄到对面边框的全部。所述单色摄像头及彩色摄像头是指包括镜头、CCD图像传感器或CMOS图像传感器的完整摄像头；所述主机设备为计算机。所述主控制模块是单片机。

由上述具有颜色和大小识别功能的触摸装置实现的触摸识别方法如图2所示，包括下述步骤：

S101 用彩色摄像头3进行拍摄，获取遮挡目标颜色信息；

S102 用两个单色摄像头1、2进行拍摄，分别获取拍摄遮挡目标的拍摄角度；

S103 由主控制模块收集摄像组件所采集的遮挡目标数据，计算遮挡目标的信息，包括遮挡目标的中心坐标、大小和颜色，并向主机设备发送，或者直接将所述收集的遮挡目标数据发送给所述主机设备，由所述主机设备计算出所述阻挡目标的信息。

S104 显示屏幕将遮挡目标对应的大小和颜色图象在相对应的触摸位置显示出来。

其中，S103 中的具体计算过程如下(本实施例计算通过把遮挡目标触摸面积近似虚拟成圆进行计算)：

(1)设置屏幕坐标系；如图3所示，将屏幕的左下角设定为坐标系的原点O(0，0)。

(2)两个单色摄像头1、2作为识别大小摄像头进行拍摄。

(3)获取有遮挡目标在显示屏幕上时的边框图像，与无遮挡目标时边框的原始图像进行对比分析，根据边框上形成的遮挡条纹的位置和摄像头的位置来提取两个单色摄像头1、2的拍摄张角信息，通过张角平分线AC和BC，如图3所示，提取角度θ₁、θ₂、ω₁、ω₂。

(4)将θ₁、θ₂、ω₁、ω₂以及长度摄像头1与摄像头2之间的距离L、摄像头1的位置坐标a(a₁，a₂)、摄像头2的位置坐标b(b₁，b₂)分别代入下面公式组(1)：

[Lsin ω₁/sin(θ₁+ω₁)]²＝(x-a₁)²+(y-a₂)²

[Lsin θ₁/sin(θ₁+ω₁)]²＝(x-b₁)²+(y-b₂)²

若解出一组解，则可确定遮挡目标C的中心坐标C(x₁，y₁)；

若解出两组解，则将两组解分别代入下面的公式(2)：

Q＝(y-a₂)×(b₁-a₁)-(x-a₁)×(b₂-a₂)

通过用摄像头1和摄像头2的连线把显示屏划分为两个区域，如图3中的A区和B区。若运算结果Q大于0则可判断为坐标在A区，若运算结果Q小于0则可判断结果坐标落在B区。由几何分析可知，两组解代入公式(2)，会判别出一组解落在A区，另一组解落在B区。再根据摄像头拍摄张角角平分线落在的区域，确定遮挡坐标点所在区域，从而得出遮挡目标C的中心坐标位置，本具体实施例中，由于两单色摄像头分别放置在两个角上，可以直接通过判断两个解中属于屏幕坐标范围内的那个解为遮挡目标的中心坐标，即C(x₁，y₁)。

(5)遮挡目标的中心C(x₁，y₁)分别向各摄像头其中一条遮挡条纹边缘线与摄像头的连线作垂线，如图3所示，作垂线CD和CE。

(6)将遮挡目标的中心坐标C(x₁，y₁)及θ₂、ω₂代入下面公式组(3)：

S₁＝π sin θ₂[(y₁-a₂)²+(x₁-a₁)²]

S₂＝π sin ω₂[(y₁-b₂)²+(x₁-b₁)²]

(7)通过求取S₁和S₂的平均值确定遮挡目标的触摸面积，或者直接选取S₁和S₂其中一个值作为遮挡目标的触摸面积。

结合彩色摄像头3拍摄到的遮挡目标颜色，即可确定遮挡目标的中心坐标、大小以及颜色。

上述步骤后还可以进一步增加以下操作步骤：将摄像头3与摄像头2或1进行组合拍摄，然后再次重复进行上述步骤(3)、(4)、(5)、(6)，得到的遮挡目标触摸面积，再将其与所述步骤(7)的计算结果取平均值，从而得到遮挡目标的精确大小。

实施例2

本实施例中触摸装置除下述特征外同实施例1：在原来两个单色摄像头和一个彩色摄像头基础上再增加两个单色摄像头和一个彩色摄像头，通过单色摄像头的组合确定遮挡目标的中心坐标、大小，彩色摄像头组合确定遮挡目标颜色。通过增加摄像头的个数，可以实现更大屏幕的遮挡目标颜色和大小及识别。本实施例触摸识别方法操作步骤与实施例1相近似。

上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种具有颜色和大小识别功能的触摸装置，包括摄像组件、主控制模块、主机设备，摄像组件与主控制模块相连接，主控制模块与主机设备相连接；其特征在于：所述摄像组件包括两个或者两个以上的单色摄像头、一个或者一个以上的彩色摄像头；所述单色摄像头及彩色摄像头同时与主控制模块相连接；还包括显示屏幕，所述单色摄像头和彩色摄像头同时设置于显示屏幕周围，所述显示屏幕将遮挡目标对应的大小和颜色图象在相对应的触摸位置显示出来。

2.根据权利要求1所述的具有颜色和大小识别功能的触摸装置，其特征在于：所述单色摄像头的数量为2N个，N＝1，2，3…；所述彩色摄像头为N个，N＝1，2，3…。

3.根据权利要求1所述的具有颜色和大小识别功能的触摸装置，其特征在于：在显示屏幕的四个边缘制作一个边框，在安装各摄像头的时候，各摄像头对准对面的边框并且能拍摄到对面边框的全部。

4.根据权利要求1所述的具有颜色和大小识别功能的触摸装置，其特征在于：所述单色摄像头及彩色摄像头是指包括镜头、CCD图像传感器或CMOS图像传感器的完整摄像头。

5.根据权利要求1所述的具有颜色和大小识别功能的触摸装置，其特征在于：所述主机设备为计算机或单片机。

6.根据权利要求1所述的具有颜色和大小识别功能的触摸装置，其特征在于：所述主控制模块为单片机、DSP或FPGA。

7.一种由权利要求1所述的具有颜色和大小识别功能的触摸装置实现的触摸识别方法，其特征在于包括下述步骤：

S101 用一个或者一个以上的彩色摄像头进行拍摄，获取遮挡目标颜色信息；

S102 用两个或者两个以上的单色摄像头进行拍摄，分别获取各单色摄像头拍摄遮挡目标的拍摄角度；

S103 由主控制模块收集摄像组件所采集的遮挡目标数据，计算遮挡目标的信息，包括遮挡目标的中心坐标、大小和颜色，并向主机设备发送，或者直接将所述收集的遮挡目标数据发送给所述主机设备，由所述主机设备计算出所述阻挡目标的信息。

S104 显示屏幕将遮挡目标对应的大小和颜色图象在相对应的触摸位置显示出来。

8.根据权利要求7所述的触摸识别方法，其特征在于：步骤S103中的具体计算步骤如下：

(1)设置屏幕坐标系；

(2)利用单色摄像头作为识别大小摄像头进行拍摄，获取有遮挡目标在显示屏上时的边框图像，与无遮挡目标时边框的原始图像进行对比分析，根据形成的遮挡条纹的位置和摄像头的位置来提取单色摄像头的拍摄张角信息；

(3)利用拍摄张角信息与及单色摄像头的位置数据，计算判断遮挡目标坐标所在区域，从而得出遮挡目标中心坐标位置；

(4)通过遮挡目标的中心坐标确定遮挡目标的触摸面积；结合彩色摄像头拍摄到的遮挡目标颜色，即可确定遮挡目标的中心坐标、大小以及颜色。

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