CN101566896B - 一种实现红外扫描与摄像头同步工作的方法及系统 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种实现红外扫描与摄像头同步工作的方法及系统，其方法是以摄像头的场扫描输出信号作为红外扫描单元的触发信号，启动摄像头的同时启动红外扫描单元，使得摄像头对触摸点图像的拍摄处理和红外扫描单元对触摸点的位置计算同时进行，最后通过总微处理器综合其信息确定触摸点的精确位置；其系统包括依次连接的摄像头、缓存器、总微处理器和计算机，红外扫描单元一端与摄像头的场扫描输出端连接，另一端与总微处理器连接。本发明很好的实现了红外扫描与摄像同步工作，其对触摸点位置判断的准确性高，系统响应也快。
Description
技术领域
本发明涉及触摸屏图像定位技术，特别涉及一种实现红外扫描与摄像头同步工作的方法及系统。
背景技术
现有技术中，为了实现多点触摸，有采用红外扫描与摄像头结合的方式，如图1所示，为现有技术的红外扫描与摄像头结合定位的硬件结构示意图，其中101、102为拍摄辅助条，其作用是在拍摄图像中突出触摸物，有助于在图像中对触摸物进行检测和定位；103为摄像模块，包括摄像头及微处理芯片，微处理芯片用于读取和分析处理摄像头拍摄得到的图像数据；104和105为红外接收模块，106和107为红外发射模块。其原理是通过红外扫描，红外接收模块104、105中的二极管初步确定触摸点的A、B、C、D坐标，然后结合摄像头检测触摸物，进一步得出图像中触摸物的位置信息，从中提取角度信息，再与红外扫描得出的初步触摸点坐标进行综合分析，排除B点和C点，最终得出正确的触摸点A、D坐标信息。
这种采用红外扫描与摄像头结合进行触摸定位的方式，要求红外扫描与摄像头拍摄严格的同步，若不能确保同步，例如，摄像头拍摄到在t1时刻触摸点在A位置，而红外扫描由于要进行整个红外框的扫描，扫描时间一般比摄像头拍摄的时间要长，导致在t2时刻才检测到触摸点位置，但此时可能触摸点位置已经发生了移动，变成红外扫描检测到的触摸点在B位置，当进行综合红外扫描与摄像头的分析确定最终坐标时，就会出现误差，影响触摸的定位精度。而目前现有的红外扫描与摄像头结合的系统普遍存在这个问题，使得对触摸点的位置判断不够准确，其判断的时间也大大延长。
发明内容
本发明的目的在于克服上述现有技术的不足，提供一种实现红外扫描与摄像头同步工作的方法，该方法对触摸点的位置判断精确，红外扫描时间短、触摸点图像分析处理速度快。
本发明的另一目的在于提供一种用于上述方法的实现红外扫描与摄像头同步工作的系统，该系统结构简单、响应速度快。
本发明通过以下技术方案实现：一种实现红外扫描与摄像头同步工作的方法，包括以下步骤：
(1)启动摄像头，同时以摄像头的场扫描输出信号作为红外扫描单元的触发信号，启动红外扫描单元中的红外发射模块及红外接收模块；
(2)摄像头拍摄触摸点图像后，将图像数据送至数据缓存器中进行缓存，缓存过程中，总微处理器对数据缓存器中的图像数据进行读取；同时，各红外接收模块中的从微处理器对各红外接收管的ADC值进行处理，初步确定触摸点处被遮挡的红外发射管的起始位置和终止位置；
(3)总微处理器对读取到的图像数据进行分析，计算摄像头到触摸点的拍摄角度；同时红外扫描单元的主微处理器综合红外接收模块中各从微处理器的计算结果，确定触摸点的中心位置，然后发送给总微处理器；
(4)总微处理器根据计算得到的摄像头到触摸点的拍摄角度和红外扫描单元得到的触摸点的中心位置，综合分析确定触摸点坐标，最后发送给计算机。
其中，所述步骤(1)具体为：摄像头启动时，输出场扫描信号，摄像头开始进行场扫描，同时触发红外扫描单元中的红外发射模块和红外接收模块开始扫描工作，红外接收模块中的从微处理器开始采集各红外接收管的ADC值，其中，红外发射模块的每个二极管与相对应的红外接收模块的每个二极管同步工作。
所述步骤(2)中对各红外接收管的ADC值的处理具体为：各红外接收模块中的从微处理器读取各红外接收管的ADC值，并将各ADC值放入其各自的队列中，然后从微处理器的计算功能模块从各ADC值队列中读取数据进行计算，从而初步得出触摸点处被遮挡的红外发射管的起始位置和终止位置。
本发明一种用于上述方法的实现红外扫描与摄像同步工作的系统，包括摄像头、缓存器、红外扫描单元、总微处理器及计算机，其中摄像头、缓存器、总微处理器和计算机依次连接，红外扫描单元一端与摄像头的场扫描输出端连接，另一端与总微处理器连接。
所述红外扫描单元包括对应设置的红外发射模块和红外接收模块，红外发射模块与红外接收模块中分别设有从微处理器，且其中设于红外接收模块中的一个从微处理器同时为整个红外扫描单元的主微处理器。
所述总微处理器和从微处理器均可为单片机、ARM芯片或DSP芯片。
所述缓存器为FIFO缓存器。
所述摄像头为CMOS摄像头。
本发明的系统工作时，其过程为：摄像头启动时，其场扫描输出信号触发场扫描输出端开始工作，同时触发红外扫描单元开始工作；根据摄像头的时钟脉冲，摄像头的写数据端将图像数据送至缓存器进行缓存；当一行数据缓存完毕，摄像头的行扫描输出端发出换行信号，继续进行下一行的数据缓存；总微处理器在其读使能端有效的情况下，根据总微处理器时钟，对缓存器的数据通过读数据端进行读入，然后计算摄像头到触摸点的拍摄角度，同时红外扫描单元计算得到的触摸点中心位置的数据通过串口用中断方式发送给总微处理器；最后总微处理器根据摄像头和红外扫描单元得到的数据，综合分析计算，最终得出触摸点的坐标，发送给计算机。
本发明相对于上述现有技术，具有如下优点效果：
(1)本发明通过以摄像头的场扫描输出信号作为红外扫描单元开始扫描的触发信号，实现了摄像头与红外扫描单元同步开始工作，提高了对触摸点位置判断的准确性，系统响应也快。
(2)本发明将采集到的各红外接收管的ADC值放入队列，计算功能块同时进行取数据计算的方式，大大缩短了红外扫描时间。
(3)本发明通过边缓存数据边读取分析的方式，提高了触摸点图像分析处理速度，加快了系统的响应。
附图说明
图1是现有技术的红外扫描与摄像头结合定位的硬件结构示意图；
图2是本发明系统的硬件连接示意图；
图3是本发明中红外扫描单元的结构示意图；
图4是本发明方法的工作流程图；
图5是本发明摄像头与红外扫描单元同步开始工作的工作时序图；
图6是本发明总微处理器从缓存器中读图像数据的工作时序图；
图7是本发明系统进行角度计算及触摸点中心位置计算的工作时序图。
具体实施方式
下面结合实施例及附图，对本发明作进一步的详细说明，但本发明的实施方式不限于此。
实施例
本实施例一种实现红外扫描与摄像头同步工作的方法，如图4所示，包括以下步骤：
(1)启动摄像头，同时以摄像头的场扫描输出信号作为红外扫描单元的触发信号，启动红外扫描单元中的红外发射模块及红外接收模块；如图5的时序图所示，该过程具体为：
摄像头启动时，输出场扫描信号，摄像头开始进行场扫描，同时触发红外扫描单元中的红外发射模块和红外接收模块开始扫描工作，红外接收模块中的从微处理器开始采集各红外接收管的ADC值，其中，红外发射模块的每个二极管与相对应的红外接收模块的每个二极管同步工作。
(2)摄像头拍摄触摸点图像后，将图像数据送至数据缓存器中进行缓存，缓存过程中，总微处理器对数据缓存器中的图像数据进行读取，此过程的工作时序如图6所示；同时，各红外接收模块中的从微处理器对各红外接收管的ADC值进行处理，初步确定触摸点处被遮挡的红外发射管的起始位置和终止位置；
(3)总微处理器对读取到的图像数据进行分析，计算摄像头到触摸点的拍摄角度；同时红外扫描单元的主微处理器综合红外接收模块中各从微处理器的计算结果，确定触摸点的中心位置，然后发送给总微处理器；此过程的工作时序如图7所示；
(4)总微处理器根据计算得到的摄像头到触摸点的拍摄角度和红外扫描单元得到的触摸点的中心位置，综合分析确定触摸点坐标，最后发送给计算机。
其中，步骤(2)中对各红外接收管的ADC值的处理具体为：各红外接收模块中的从微处理器读取各红外接收管的ADC值，并将各ADC值放入其各自的队列中，然后从微处理器的计算功能模块从各ADC值队列中读取数据进行计算，从而初步得出触摸点处被遮挡的红外发射管的起始位置和终止位置。
本实施例一种用于上述方法的实现红外扫描与摄像同步工作的系统，如图2所示包括摄像头、缓存器、红外扫描单元、总微处理器及计算机，其中摄像头、缓存器、总微处理器和计算机依次连接，红外扫描单元一端与摄像头的场扫描输出端连接，另一端与总微处理器连接。
红外扫描单元的结构如图3所示，包括对应设置的红外发射模块303、304和红外接收模块301、302，红外发射模块303、304与红外接收模块301、302中分别设有从微处理器，且其中对应设于红外接收模块302中的从微处理器同时作为整个红外扫描单元的主微处理器。
本实施例采用的总微处理器和从微处理器均可为单片机、ARM芯片或DSP芯片；缓存器可为FIFO缓存器；摄像头可为CMOS摄像头。
本发明的系统工作时，如图2所示，其过程为：摄像头启动时，其场扫描输出信号触发场扫描输出端开始工作，同时触发红外扫描单元开始工作；根据摄像头的时钟脉冲，摄像头的写数据端将图像数据送至缓存器进行缓存；当一行数据缓存完毕，摄像头的行扫描输出端发出换行信号，继续进行下一行的数据缓存；总微处理器在其读使能端有效的情况下，根据总微处理器时钟，对缓存器的数据通过读数据端进行读入，然后计算摄像头到触摸点的拍摄角度，同时红外扫描单元计算得到的触摸点中心位置的数据通过串口用中断方式发送给总微处理器；最后总微处理器根据摄像头和红外扫描单元得到的数据，综合分析计算，最终得出触摸点的坐标，发送给计算机。
如上所述，便可较好地实现本发明，上述实施例仅为本发明的较佳实施例，并非用来限定本发明的实施范围；即凡依本发明内容所作的均等变化与修饰，都为本发明权利要求所要求保护的范围所涵盖。
Claims (8)
1.一种实现红外扫描与摄像头同步工作的方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)启动摄像头，同时以摄像头的场扫描输出信号作为红外扫描单元的触发信号，启动红外扫描单元中的红外发射模块及红外接收模块；
(2)摄像头拍摄触摸点图像后，将图像数据送至数据缓存器中进行缓存，缓存过程中，总微处理器对数据缓存器中的图像数据进行读取；同时，各红外接收模块中的从微处理器对各红外接收管的ADC值进行处理，初步确定触摸点处被遮挡的红外发射管的起始位置和终止位置；
(3)总微处理器对读取到的图像数据进行分析，计算摄像头到触摸点的拍摄角度；同时红外扫描单元的主微处理器综合红外接收模块中各从微处理器的计算结果，确定触摸点的中心位置，然后发送给总微处理器；
(4)总微处理器根据计算得到的摄像头到触摸点的拍摄角度和红外扫描单元得到的触摸点的中心位置，综合分析确定触摸点坐标，最后发送给计算机。
2.根据权利要求1所述一种实现红外扫描与摄像头同步工作的方法，其特征在于，所述步骤(1)具体为：摄像头启动时，输出场扫描信号，摄像头开始进行场扫描，同时触发红外扫描单元中的红外发射模块和红外接收模块开始扫描工作，红外接收模块中的从微处理器开始采集各红外接收管的ADC值，其中，红外发射模块的每个二极管与相对应的红外接收模块的每个二极管同步工作。
3.根据权利要求1所述一种实现红外扫描与摄像头同步工作的方法，其特征在于，所述步骤(2)中对各红外接收管的ADC值的处理具体为：各红外接收模块中的从微处理器读取各红外接收管的ADC值，并将各ADC值放入其各自的队列中，然后从微处理器的计算功能模块从各ADC值队列中读取数据进行分析，从而初步得出触摸点处被遮挡的红外发射管的起始位置和终止位置。
4.一种用于实现权利要求1～3任一项所述方法的实现红外扫描与摄像头 同步工作的系统，其特征在于，包括摄像头、缓存器、红外扫描单元、总微处理器及计算机，其中摄像头、缓存器、总微处理器和计算机依次连接，红外扫描单元一端与摄像头的场扫描输出端连接，另一端与总微处理器连接；所述红外扫描单元包括对应设置的红外发射模块和红外接收模块，红外发射模块与红外接收模块中分别设有从微处理器，且其中设于红外接收模块中的一个从微处理器同时为整个红外扫描单元的主微处理器。
5.根据权利要求4所述一种实现红外扫描与摄像头同步工作的系统，其特征在于，所述总微处理器为单片机、ARM芯片或DSP芯片。
6.根据权利要求4所述一种实现红外扫描与摄像头同步工作的系统，其特征在于，所述从微处理器为单片机、ARM芯片或DSP芯片。
7.根据权利要求4所述一种实现红外扫描与摄像头同步工作的系统，其特征在于，所述缓存器为FIFO缓存器。
8.根据权利要求4所述一种实现红外扫描与摄像头同步工作的系统，其特征在于，所述摄像头为CMOS摄像头。
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