CN101714033A - 一种多光点触摸控制装置 - Google Patents
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Abstract
本发明的实施例中公开了一种基于光学原理进行多点触摸控制的装置，尤其是指一种利用激光光点进行多点触摸控制的装置，该方法包括：光学控制器(101)、(102)，信息处理器(103)和光学显示器(104)。用户通过控制不同的光学控制器(101)、(102)，发射出不同光学特征的光点(105)、(106)至显示屏幕；多光点触摸装置能够识别出显示屏幕(104)上的各个不同光点，以及它们的移动、明灭等特征；通过将多个光点的移动、明灭特征对应为信息系统的多个光标移动、点击事件，本装置实现了使用多个光点作为多点触摸控制输入。利用本发明所述的设备和方法，用户可以方便的实现大范围内的多点触摸，并且每个触摸光束之间可以穿透而互相无任何干扰，表现出来极优的控制速度和流畅性。
Description
技术领域
本发明涉及多光点触摸控制装置，尤其是指一种利用激光光点进行多点触摸控制的装置。
背景技术
传统的多点触屏由安装在显示器屏幕前面的检测部件和触摸屏控制器组成。所采取的触摸感应有电磁感应式、电阻压感式等。当手指或专用触摸笔触摸安装在显示器前端的触摸屏时，所触摸的位置由触摸屏控制器检测，并通过接口(如RS-232串行口，USB等)送到主机。
此种方案对于多点触摸并不方便：
对于小型触屏，使用手指或者触摸笔在屏幕表面点击。由于其触摸的控制器(触摸笔杆或者手指)互相不能穿透，当两个触摸点靠近的时候，触摸笔之间(或手指之间)会互相遮挡、干扰，甚至互相碰撞，使用者必须抬起触摸笔尖(或手指)，交换位置后才能重新开始移动，这严重影响了操作的速度和流畅性；而且小型触屏的屏幕上能够同时容纳的点数有限，这大大限制了人们的操作。
对于大型触屏，可以一人或者多人用手或触摸笔在屏幕表面点击。当需要在屏幕上面进行大范围点击滑动时，由于触摸必须贴着屏幕表面进行，使用者只能依靠手或者触摸笔在屏幕上面相应范围上滑动，这既费时又费事；尤其是当触屏尺寸超过使用者身体所能触摸的范围时，全屏范围内实现多点触摸根本无法完成；而且，当两个触摸点靠近的时候，手之间会互相遮挡、干扰，甚至互相碰撞，不能实现互相穿透，这个时候使用者必须将手抬起来，互相交换位置后才能重新移动；这就使得多点触摸操作变得非常复杂，尤其是当多人同时在一块触摸屏前操作时，此问题更加严重，以致于某些触摸操作无法完成。
本人在申请号为2009101630727所描述的专利中公开了一种新型光学控制信息处理装置。该装置将人的触摸控制从触屏旁边解放出来：使用者用光束作为控制器，只要把“光点”发射到触屏上，就能实现对触屏的遥控点击触摸。该专利描述了单点触摸的情况。
发明内容
有鉴于此，本发明实施例的主要目的在于提供一种基于光学原理进行多点触摸控制的装置，尤其是指一种利用激光光点进行多点触摸控制的装置，从而解决了如前所述现有多点触摸方案面临的问题。
采用本发明所示的方法，由于光束是可以遥控操作的，使得该方法能够最方便的实现全屏幕，大范围内的多点触摸：即便是大尺寸的投影区域，使用者仅需遥控指指点点，对整个屏幕的多点触摸就即可完成。
采用本发明所示的装置，良好地解决了传统多点触摸屏在触摸操作时候表现出来的速度和流畅性问题：由于激光束之间可以互相穿透而没有任何干扰，这就使得在用任何一个光束控制的时候完全可以不用担心其他光束的存在，使用者可以自由如意的在整个屏幕上面同时用所有的光束进行挥洒，获得极优的多点触摸操控性能。
为达到上述目的，本发明实施例中的技术方案是这样实现的：
一种多光点触摸控制装置，其包括，
光学控制器(101)和(102)，用于发送具有独特颜色特征的光学控制信号，将光学控制信号接射向光学显示器(104)形成具有独特身份标识的光点(105)和(106)；
信息处理器(103)，包括信息处理核心(107)，光点识别模块(108)和视频控制模块(109)；
光学显示器(104)，用于显示信息。
其特征在于，所述光学控制器(101)、(102)，还包括，激光发射器；激光发射器上有激光灯开关控制按钮，一旦按下则激光灯打开，分别发射激光束至(104)形成常亮的光点(105)、(106)；激光发射器上激光灯控制按钮抬起，则激光灯关闭，(105)、(106)灭；所述激光发射器还包括，激光笔、翻页激光笔、激光教鞭、激光指示器、激光手电。
其特征在于，所述的具有独特身份标识的光点(105)、(106)，分别依据发光控制器所发射的不同颜色光束的中心波长，作为光点的身份标识；这些不同中心波长的光点可以被后面所述的光点识别系统识别区分出来。
其特征在于，信息处理器(103)识别所述光点(105)和(106)所携带的控制信息，进行处理，将处理的结果在光学显示器(104)中显示；其信息处理核心(107)具有微处理器和存储器；存储器存储有光点(105)和(106)的光学特征所对应的信息系统处理事件列表；由微处理器依据该列表进行解释、处理，最终将处理结果用文字、图表、视频、声音等方式通过所连接的外设如视频控制模块(109)和网络设备进行输出。
其特征在于，所述光点(105)和(106)所携带的控制信息，还包括，利用不同的光点特征携带不同的控制信息。
其特征在于，光点(105)和(106)的特征，还包括，光点的明灭状态、在光学显示器(104)上的位置信息。
其特征在于，多光点触摸控制装置光点特征与信息系统处理事件的对应关系列表，包括如下关系，
光点特征(303)，为光点(105)的亮或灭特征；
消息事件(304)，为光点特征(303)映射的信息系统处理事件：鼠标1的左键按下或抬起事件；
光点特征(305)，为光点(105)在显示屏幕上面的位置；
消息事件(306)，为光点特征(305)映射到信息系统处理事件：将光标1移动到光点(105)指示的位置；
光点特征(307)，为光点(105)在显示屏幕上面一个固定位置保持常亮；
消息事件(308)，为光点特征(307)映射到信息系统处理事件：鼠标1右键单击；
光点特征(309)，为光点(106)的亮或灭特征；
消息事件(310)，为光点特征(309)映射的信息系统处理事件：鼠标2的左键按下或抬起事件；
光点特征(311)，为光点(106)在显示屏幕上面的位置；
消息事件(312)，为光点特征(311)映射到信息系统处理事件：将光标2移动到光点(106)指示的位置；
光点特征(313)，为光点(106)在显示屏幕上面一个固定位置保持常亮；
消息事件(314)，为光点特征(313)映射到信息系统处理事件：鼠标2右键单击。
其特征在于，微处理器在依据光点(105)和(106)的光学特征所对应的信息系统处理事件列表进行解释、处理的过程中，其对每一个具有独特身份特征的光点处理的流程都是一样的，包括如下步骤，
步骤(401)，设置已有光点记录为否；
步骤(402)，摄像头抓取新图；
步骤(403)，识别系统判断步骤(402)所得的新图里面有没有光点，若有，则执行步骤(404)，若没有，则执行步骤(405)；
步骤(404)，依据光点位置，设置信息系统的光标位置；
步骤(405)，判断系统是否已经记录有光点，若是，则执行步骤(406)，若没有，则执行步骤(402)；
步骤(406)，触发信息系统的左键抬起事件，并设置已有光点记录为否；
步骤(407)，判断系统是否已经记录有光点，若否，则执行步骤(408)，若已经记录，则执行步骤(409)；
步骤(408)，触发信息系统的左键按下事件，设置已有光点记录为真；
步骤(409)，判断已有光点的持续时间是否超过了设定的激发右键时间，以及光点位置是否保持不变，若是，则执行步骤(410)，若否，则执行步骤(402)；
步骤(410)，触发信息系统的右键单击事件，设置已有光点记录为否。
其特征在于，光点识别模块(108)由数个滤光片和摄像头(112)组成；滤光片(110)和(111)分别能够透过光学控制器(101)和(102)所发射的中心波长的光束，而滤掉其他波长的光线。
其特征在于，摄像头(112)还包括，CMOS或者CCD摄像头，用其对整个光学显示(104)区域进行拍摄，将数字图像输入信息处理核心(107)进行识别处理，最终提取出光点(105)和(106)的特征信息。
其特征在于，所述光学显示器还包括，使用投影仪投影。
其特征在于，多光点触摸控制装置之光学控制器，包括，
按键模块(501)，其内部的各个按键有不同的按键ID，存储于微处理模块(502)中；
微处理模块(502)，具有微处理器和存储器；存储器里存储了不同按键ID对应的光点身份ID和光点颜色信息列表；
发射光源模块(503)，可以按照微处理模块(502)的控制发射出不同颜色的光束；
电源模块(504)，提供光学控制器运行所需的能量；
光学控制器受控发光流程，包括如下步骤，
步骤(505)，判断是否有按键事件，若是，则执行步骤(506)，若否，则不做处理；
步骤(506)，在微处理模块(502)存储区里取出按键事件对应的ID；
步骤(507)，在微处理模块(502)存储区里由按键事件ID取出对应的光点身份ID；
步骤(508)，在微处理模块(502)存储区里由光点身份ID取出相对应的光点颜色信息；
步骤(509)，由微处理模块(502)控制发光模块发射出相应颜色的光束；
光学控制器的硬件组成，还包括，
一按键(510)；
一微处理电路板(511)；
一发射光源(512)；
一电池(513)。
其特征在于，使用多光点触摸装置的控制过程，包括以下步骤，
步骤(201)，使用者通过按动手中的光学控制器按钮来控制发射不同光学特征光束的开/关，从而控制射到显示屏幕上不同光学特征光点的亮/灭；通过转动手中光学控制器射出特征光束的方向，来控制显示屏幕上不同光学特征光点的位置；
步骤(202)，摄像头不断扫描、取得投影区域的图像数据；光点识别系统依据图像数据识别出不同身份光点的亮/灭、位置特征；
步骤(203)，信息处理器依据光点特征与信息系统处理事件的对应关系，触发相应的信息系统处理事件，实现多点触摸。
附图说明
图1为本发明实施例所述的多光点触摸控制装置组成图；
图2为本发明实施例所述的多光点触摸控制装置工作流程图；
图3为本发明实施例所述的多光点触摸控制装置之光点特征与信息系统处理事件的对应关系图；
图4为本发明实施例所述的依据光点特征与信息系统处理事件的对应关系触发相应事件流程图；
图5为本发明实施例所述的多光点触摸控制装置之光学控制器；其中，
图5a为光学控制器模块组成图
图5b为光学控制器受控发光流程图
图5c为光学控制器内部结构示意图
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点表达得更加清楚明白，下面结合附图及具体实施例对本发明再作进一步详细的说明。
首先，介绍一下多光点触摸控制装置的工作原理：
用户通过控制不同的光源，发射出不同光学特征的光点至显示屏幕；多光点触摸装置里面依据各光点的不同光学特征给每种光点记录有独特的身份标识；多光点触摸装置能够识别出显示屏幕上的各个不同光点，以及它们的移动、明灭等特征；通过将光点的移动、明灭特征对应为信息系统的光标移动、点击事件，多光点触摸装置能把每一个光点作为一个单独的触摸控制点；这样，用户使用多个光点就可以作为多点触摸控制输入。
多光点触摸控制装置的系统结构：
图1所示为光点触摸控制装置系统结构图，包括光学控制器(101)、(102)，信息处理器(103)和光学显示器(104)；
(101)为光学控制器，可以采用普通的650nm激光灯，激光灯功率小于5毫瓦，符合民用标准；(101)上有激光灯开关控制按钮，一旦按下则激光灯打开，发射激光束至(104)形成常亮的光点(105)；(101)上激光灯控制按钮抬起，则激光灯关闭，(105)灭；
(102)为光学控制器，可以采用普通的532nm激光灯，激光灯功率小于5毫瓦，符合民用标准；(102)上有激光灯开关控制按钮，一旦按下则激光灯打开，发射激光束至(104)形成常亮的光点(106)；(102)上激光灯控制按钮抬起，则激光灯关闭，(106)灭；
(103)为信息处理器，包括信息处理核心(107)，光点识别模块(108)和视频控制模块(109)；
信息处理核心(107)可以采用Intel或者AMD或者ARM等微处理平台，具有微处理器和存储器功能，存储有光点特征所对应的处理消息，由微处理器进行解释、处理；并可以连接各种外设，将处理结果用文字、图表、视频、声音等方式进行音视频输出，例如光点识别模块(108)和视频控制模块(109)，以及网络设备等；
光点识别模块(108)由滤光片(110)、(111)和摄像头(112)组成；其中，(110)采用能够透过光学控制器(101)所采用的激光灯中心波长的滤光片，滤掉其他波长的可见光；(111)采用能够透过光学控制器(102)所采用的激光灯中心波长的滤光片，滤掉其他波长的可见光；而(112)采用CMOS或者CCD摄像头，对整个(104)区域进行拍摄，将数字图像输入(107)进行识别处理，最终提取出(105)和(106)的特征信息；
视频控制模块(109)可以采用VGA显卡，是(107)控制光学显示器(104)的接口；
(104)为光学显示屏幕，可以用投影仪在白幕或者白墙上投影得到。
多光点触摸控制过程：
图2为多光点触摸控制工作流程图；
步骤(201)，使用者通过开/关激光笔来控制显示屏幕上不同光学特征激光点的亮/灭；通过转动手中激光笔出射激光束的方向来控制显示屏幕上不同光学特征激光点的位置；
步骤(202)，摄像头不断扫描、取得投影区域的图像数据；光点识别系统依据图像数据识别出不同身份激光点的亮/灭、位置特征；
步骤(203)，信息处理器依据光点特征与信息系统事件的对应关系，触发相应的控制事件，实现多点触摸。
多光点触摸控制装置光点特征与信息系统处理事件的对应关系：
图3建立起多光点触摸控制装置之光点特征与信息系统处理事件的对应关系；
(301)表示用波长为650nm的红激光作为第一个光点的身份标识；
(302)表示用波长为532nm的绿激光作为第二个光点的身份标识；这两个不同波长的激光可以被后面所述的光点识别系统识别区分出来；
光点特征(303)为(301)的亮或灭特征；
消息事件(304)为(303)映射的信息系统鼠标1的左键按下或抬起事件；
光点特征(305)为(301)在显示屏幕上面的位置；
消息事件(306)为(305)映射到信息系统事件：将光标1移动到(301)指示的精确位置；
光点特征(307)为(301)在显示屏幕上面一个固定位置保持常亮；
消息事件(308)为(307)映射到信息系统事件：鼠标1右键单击；
光点特征(309)为(302)的亮或灭特征；
消息事件(310)为(309)映射的信息系统鼠标2的左键按下或抬起事件；
光点特征(311)为(302)在显示屏幕上面的位置；
消息事件(312)为(311)映射到信息系统事件：将光标2移动到(302)指示的精确位置；
光点特征(313)为(302)在显示屏幕上面一个固定位置保持常亮；
消息事件(314)为(313)映射到信息系统事件：鼠标2右键单击。
对于不同身份光点，多光点触摸控制装置依据其光点的特征与信息系统事件的对应关系触发相应事件的流程都是一样的：
图4为多光点触摸控制装置之依据光点特征与信息系统事件的对应关系触发相应事件流程图；
步骤(401)，设置已有光点记录为否；
步骤(402)，摄像头抓取新图；
步骤(403)，识别系统判断步骤(402)所得的新图里面有没有光点，若有，则执行步骤(404)，若没有，则执行步骤(405)；
步骤(404)，依据光点位置，设置信息系统的光标位置；
步骤(405)，判断系统是否已经记录有光点，若是，则执行步骤(406)，若没有，则执行步骤(402)；
步骤(406)，触发信息系统的左键抬起事件，并设置已有光点记录为否；
步骤(407)，判断系统是否已经记录有光点，若否，则执行步骤(408)，若已经记录，则执行步骤(409)；
步骤(408)，触发信息系统的左键按下事件，设置已有光点记录为真；
步骤(409)，判断已有光点的持续时间是否超过了设定的激发右键时间，以及光点位置是否保持不变，若是，则执行步骤(410)，若否，则执行步骤(402)；
步骤(410)，触发信息系统的右键单击事件，设置已有光点记录为否。
多光点触摸控制装置之发光控制器：
图5所示为一种多点触摸控制系统的发光控制器原理图；
其中，图5a为光学控制器模块组成图；
(501)为按键模块，各个按键有不同的按键ID，存储于微处理模块(502)中；
(502)为微处理模块，具有微处理器和存储器；存储器里存储了不同按键ID对应的光点身份ID、及颜色信息列表；
(503)为发射光源模块，可以按照(502)的控制发射出不同颜色的光束；
(504)为电源模块，提供发光控制器运行所需的能量。
图5b为光学控制器受控发光流程图；其中，
步骤(505)，判断是否有按键事件，若是，则执行步骤(506)，若否，则不做处理；
步骤(506)，在(502)存储区里取出按键事件对应的ID；
步骤(507)，在(502)存储区里由按键事件ID取出对应的光点身份ID；
步骤(508)，在(502)存储区里由光点身份ID取出相对应的光点颜色信息；
步骤(509)，由(502)控制发光模块发射出相应颜色的光束。
图5c为一种实施的光学控制器内部结构图；其中，
(510)为按键；
(511)为微处理电路板；
(512)为发射光源；
(513)为电池。
以上所述，仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (13)
1.一种多光点触摸控制装置，其包括，
光学控制器(101)和(102)，用于发送具有独特颜色特征的光学控制信号，将光学控制信号接射向光学显示器(104)形成具有独特身份标识的光点(105)和(106)；
信息处理器(103)，包括信息处理核心(107)，光点识别模块(108)和视频控制模块(109)；
光学显示器(104)，用于显示信息。
2.依据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述光学控制器(101)、(102)，还包括，激光发射器；激光发射器上有激光灯开关控制按钮，一旦按下则激光灯打开，分别发射激光束至(104)形成常亮的光点(105)、(106)；激光发射器上激光灯控制按钮抬起，则激光灯关闭，(105)、(106)灭；所述激光发射器还包括，激光笔、翻页激光笔、激光教鞭、激光指示器、激光手电。
3.依据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述的具有独特身份标识的光点(105)、(106)，分别依据发光控制器所发射的不同颜色光束的中心波长，作为光点的身份标识；这些不同中心波长的光点可以被后面所述的光点识别系统识别区分出来。
4.依据权利要求1所述的装置，其特征在于，信息处理器(103)识别所述光点(105)和(106)所携带的控制信息，进行处理，将处理的结果在光学显示器(104)中显示；其信息处理核心(107)具有微处理器和存储器；存储器存储有光点(105)和(106)的光学特征所对应的信息系统处理事件列表；由微处理器依据该列表进行解释、处理，最终将处理结果用文字、图表、视频、声音等方式通过所连接的外设如视频控制模块(109)和网络设备进行输出。
5.依据权利要求4所述的装置，其特征在于，所述光点(105)和(106)所携带的控制信息，还包括，利用不同的光点特征携带不同的控制信息。
6.依据权利要求5所述的装置，其特征在于，光点(105)和(106)的特征，还包括，光点的明灭状态、在光学显示器(104)上的位置信息。
7.依据权利要求4所述的装置，其特征在于，多光点触摸控制装置光点特征与信息系统处理事件的对应关系列表，包括如下关系，
光点特征(303)，为光点(105)的亮或灭特征；
消息事件(304)，为光点特征(303)映射的信息系统处理事件：鼠标1的左键按下或抬起事件；
光点特征(305)，为光点(105)在显示屏幕上面的位置；
消息事件(306)，为光点特征(305)映射到信息系统处理事件：将光标1移动到光点(105)指示的位置；
光点特征(307)，为光点(105)在显示屏幕上面一个固定位置保持常亮；
消息事件(308)，为光点特征(307)映射到信息系统处理事件：鼠标1右键单击；
光点特征(309)，为光点(106)的亮或灭特征；
消息事件(310)，为光点特征(309)映射的信息系统处理事件：鼠标2的左键按下或抬起事件；
光点特征(311)，为光点(106)在显示屏幕上面的位置；
消息事件(312)，为光点特征(311)映射到信息系统处理事件：将光标2移动到光点(106)指示的位置；
光点特征(313)，为光点(106)在显示屏幕上面一个固定位置保持常亮；
消息事件(314)，为光点特征(313)映射到信息系统处理事件：鼠标2右键单击。
8.依据权利要求4所述的装置，其特征在于，微处理器在依据光点(105)和(106)的光学特征所对应的信息系统处理事件列表进行解释、处理的过程中，其对每一个具有独特身份特征的光点处理的流程都是一样的，包括如下步骤，
步骤(401)，设置已有光点记录为否；
步骤(402)，摄像头抓取新图；
步骤(403)，识别系统判断步骤(402)所得的新图里面有没有光点，若有，则执行步骤(404)，若没有，则执行步骤(405)；
步骤(404)，依据光点位置，设置信息系统的光标位置；
步骤(405)，判断系统是否已经记录有光点，若是，则执行步骤(406)，若没有，则执行步骤(402)；
步骤(406)，触发信息系统的左键抬起事件，并设置已有光点记录为否；
步骤(407)，判断系统是否已经记录有光点，若否，则执行步骤(408)，若已经记录，则执行步骤(409)；
步骤(408)，触发信息系统的左键按下事件，设置已有光点记录为真；
步骤(409)，判断已有光点的持续时间是否超过了设定的激发右键时间，以及光点位置是否保持不变，若是，则执行步骤(410)，若否，则执行步骤(402)；
步骤(410)，触发信息系统的右键单击事件，设置已有光点记录为否。
9.依据权利要求1所述的装置，其特征在于，光点识别模块(108)由数个滤光片和摄像头(112)组成；滤光片(110)和(111)分别能够透过光学控制器(101)和(102)所发射的中心波长的光束，而滤掉其他波长的光线。
10.依据权利要求9所述的装置，其特征在于，摄像头(112)还包括，CMOS或者CCD摄像头，用其对整个光学显示(104)区域进行拍摄，将数字图像输入信息处理核心(107)进行识别处理，最终提取出光点(105)和(106)的特征信息。
11.依据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述光学显示器还包括，使用投影仪投影。
12.依据权利要求2所述的装置，其特征在于，多光点触摸控制装置之光学控制器，包括，
按键模块(501)，其内部的各个按键有不同的按键ID，存储于微处理模块(502)中；
微处理模块(502)，具有微处理器和存储器；存储器里存储了不同按键ID对应的光点身份ID和光点颜色信息列表；
发射光源模块(503)，可以按照微处理模块(502)的控制发射出不同颜色的光束；
电源模块(504)，提供光学控制器运行所需的能量；
光学控制器受控发光流程，包括如下步骤，
步骤(505)，判断是否有按键事件，若是，则执行步骤(506)，若否，则不做处理；
步骤(506)，在微处理模块(502)存储区里取出按键事件对应的ID；
步骤(507)，在微处理模块(502)存储区里由按键事件ID取出对应的光点身份ID；
步骤(508)，在微处理模块(502)存储区里由光点身份ID取出相对应的光点颜色信息；
步骤(509)，由微处理模块(502)控制发光模块发射出相应颜色的光束；
光学控制器的硬件组成，还包括，
一按键(510)；
一微处理电路板(511)；
一发射光源(512)；
一电池(513)。
13.依据权利要求1所述的装置，其特征在于，使用多光点触摸装置的控制过程，包括以下步骤，
步骤(201)，使用者通过按动手中的光学控制器按钮来控制发射不同光学特征光束的开/关，从而控制射到显示屏幕上不同光学特征光点的亮/灭；通过转动手中光学控制器射出特征光束的方向，来控制显示屏幕上不同光学特征光点的位置；
步骤(202)，摄像头不断扫描、取得投影区域的图像数据；光点识别系统依据图像数据识别出不同身份光点的亮/灭、位置特征；
步骤(203)，信息处理器依据光点特征与信息系统处理事件的对应关系，触发相应的信息系统处理事件，实现多点触摸。
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