CN102184054A

CN102184054A - 多触摸点识别方法及装置

Info

Publication number: CN102184054A
Application number: CN 201110104448
Authority: CN
Inventors: 郑金发; 曾昭兴
Original assignee: Vtron Technologies Ltd
Current assignee: Vtron Group Co Ltd
Priority date: 2011-04-26
Filing date: 2011-04-26
Publication date: 2011-09-14
Anticipated expiration: 2031-04-26
Also published as: CN102184054B

Abstract

本发明提供一种多触摸点识别方法及装置，该方法包括以下步骤：两个摄像头分别采集一帧图像，计算两幅图像中的触摸物体图像位置信息及横向大小信息；根据触摸物体图像位置信息计算触摸物体到两个摄像头之间的角度，并根据该角度计算触摸物体到两个摄像头的所有连线的交叉点坐标；根据触摸物体图像横向大小信息计算各触摸物体到摄像头的大概距离，并根据该大概距离、触摸物体到摄像头连线与显示屏底边的夹角计算触摸物体的大概位置坐标；将所述所有连线的交叉点坐标与触摸物体的大概位置坐标进行比较验证，剔除不可能存在的虚假触摸点。本发明的方法及装置，有效避免了由于增加辅助摄像头所带来的成本增加及设计难度增加的问题。

Description

多触摸点识别方法及装置

技术领域

本发明涉及计算机视觉领域，特别涉及一种基于摄像头定位的多触摸点识别方法及装置。

背景技术

近年来，大型液晶显示屏在大型人机交互显示行业中取得了广泛的应用，配合平板的触摸技术有红外LED扫描定位和超声波定位以及使用两个摄像头安装于屏幕边角、利用光路交叉定位等方式，其中以两个摄像头安装于屏幕边角的定位方式由于定位精度高、能快速捕捉并计算触摸点坐标而逐渐得到广泛的应用。

如图1所示，以平板显示屏为例，摄像头A和摄像头B分别安装于平板显示屏的两个边角，在进行识别定位时一般只截取摄像头采集到的几行图像，这几行图像必须是贴近平板显示屏表面的图像，包含了触摸物体在摄像头上投射的图像信息，通过触摸点的图像位置信息可以计算触摸点到摄像头连线的角度，两个摄像头到触摸点的连线可唯一确定一个触摸点的位置。

以上为触摸屏上只存在一个触摸点的情况，但是当存在两个触摸物体时，如图1所示，两个触摸物体到两个摄像头各自都产生两条连线，那么四条互不平行的连线会产生四个交叉点（R1、R1’、R2、R2’），即多出了两个“虚假触摸点”（R1’、 R2’），这时候触摸屏系统应该确定哪两个交叉点为真正的触摸物体的位置呢？现有技术中，一般是通过在触摸屏的中间增加一个辅助摄像头，并验证上述四个交叉点到该辅助摄像头是否存在连线来剔除虚假触摸点。但是这种方式不仅增加了硬件成本，还增加了设计的难度。

发明内容

为解决上述问题，本发明提供一种多触摸点识别方法及装置，能够在不增加辅助摄像头的情况下正确剔除虚假触摸点。

一种多触摸点识别方法，包括以下步骤：

两个摄像头分别采集一帧图像，分别计算两幅图像中的触摸物体图像位置信息及横向大小信息；

根据所述触摸物体图像位置信息计算触摸物体到两个摄像头连线之间的角度，并根据所述触摸物体到两个摄像头连线之间的角度计算触摸物体到两个摄像头的所有连线的交叉点坐标；

根据所述触摸物体图像横向大小信息计算各触摸物体到摄像头的大概距离，并根据所述大概距离、触摸物体到摄像头连线与显示屏底边的夹角计算触摸物体的大概位置坐标；

将所述所有连线的交叉点坐标与所述触摸物体的大概位置坐标进行比较验证，剔除不可能存在的虚假触摸点。

另外本发明还提供一种多触摸点识别装置，包括：

初始计算模块，用于当两个摄像头分别采集一帧图像后，分别计算两幅图像中的触摸物体图像位置信息及横向大小信息；

与所述初始计算模块相连接的交叉点坐标计算模块，用于根据所述触摸物体图像位置信息计算触摸物体到两个摄像头连线之间的角度，并根据所述触摸物体到两个摄像头连线之间的角度计算触摸物体到两个摄像头的所有连线的交叉点坐标；

与所述初始计算模块、交叉点坐标计算模块分别相连接的大概位置坐标计算模块，用于根据所述触摸物体图像横向大小信息计算各触摸物体到摄像头的大概距离，并根据所述大概距离、触摸物体到摄像头连线与显示屏底边的夹角计算触摸物体的大概位置坐标；

与所述交叉点坐标计算模块、大概位置坐标计算模块分别相连接的验证模块，用于将所述所有连线的交叉点坐标与所述触摸物体的大概位置坐标进行比较验证，剔除不可能存在的虚假触摸点。

从以上方案可以看出，本发明的多触摸点识别方法及装置，由于利用了触摸物体在摄像头中成像的大小与触摸物体到摄像头的距离成线性比例关系的特性，不增加辅助摄像头便能快速准确的剔除虚假触摸点，有效避免了由于增加辅助摄像头所带来的成本增加及设计难度增加的问题，具有良好的应用前景。

附图说明

图1为平板显示屏上两个触摸物体到摄像头连线的示意图；

图2为本发明的多触摸点识别方法的流程图；

图3为两个触摸物体分别在两个摄像头中的成像示意图；

图4为本发明的多触摸点识别装置结构示意图。

具体实施方式

本发明提供一种多触摸点识别方法及装置，能够解决现有技术中在显示屏上多触摸点定位时需要增加辅助摄像头所带来的成本和设计难度增加的问题，下面以当平板显示屏上存在两个触摸点时的情况，结合附图详细描述本发明的实施例。

一种多触摸点识别方法，如图2所示，包括以下步骤：

步骤S1，两个摄像头分别采集一帧图像，并分别计算两幅图像中的触摸物体（触摸点）图像位置信息及横向大小信息。

在本实施例中，两个摄像头分别安装于平板显示屏的左下角、右下角，且均采用90°光学镜头。

优选的，在所述两个摄像头分别采集一帧图像之后、计算两幅图像中的触摸物体图像位置信息及横向大小信息之前，还可以包括如下步骤S101：判断两幅图像中是否存在触摸物体图像。显示屏上没有触摸物体时两个摄像头采集到的图像是全黑的，如果不是全黑则说明存在触摸物体，如图3所示，摄像头A采集到两个亮斑图形L1和L2，摄像头B采集到两个亮斑图形L3和L4。

上述的计算两幅图像中的触摸物体图像位置信息及触摸物体横向大小信息具体为：分别计算亮斑L1、L2、L3、L4的中轴坐标Lx1、Lx2、Lx3、Lx4，这些坐标可以代表触摸物体的位置信息；另外假定摄像头采用横向2048的分辨率来采集图像，那么亮斑对应的坐标在0-2047的范围内，亮斑的横向大小即是横跨了多少个像素，可以通过计算得各亮斑的横向大小值Lw1、Lw2、Lw3、Lw4。

步骤S2，根据所述触摸物体图像位置信息计算触摸物体到两个摄像头连线之间的角度，并根据所述触摸物体到两个摄像头连线之间的角度计算触摸物体到两个摄像头的所有连线的交叉点坐标。

结合图1，通过触摸物体图像位置信息计算触摸物体到两个摄像头连线角度的过程具体如下：亮斑L1与显示屏底边夹角a1 = 90°-Lx1÷2048×90°，亮斑L2与显示屏底边的夹角a2 = 90°-Lx2÷2048×90°，亮斑L3与显示屏底边的夹角b1 = Lx3÷2048×90°，亮斑L4与显示屏底边的夹角b2 = Lx4÷2048×90°。

前面已经计算出显示屏上触摸物体到两个摄像头连线的角度，知道了该角度则可以计算出显示屏上所有可能存在的交叉点坐标（即为两个触摸物体到两个摄像头的共四条连线的交叉点坐标）。假定显示屏显示的分辨率为1024×768，则通过三角函数可以求得如图1所示所有可能存在的触摸点（交叉点）坐标R1(X1,Y1)、R1’(X1’,Y1’)、R2(X2,Y2)、R2’(X2’,Y2’)。

步骤S3，根据所述触摸物体图像横向大小信息计算各触摸物体到摄像头的大概距离，并根据所述大概距离、触摸物体到摄像头连线与显示屏底边的夹角计算触摸物体的大概位置坐标。

上述的根据所述触摸物体图像横向大小信息计算各触摸物体到摄像头的大概距离的过程具体可以包括：根据触摸物体粗细参数值、触摸物体在摄像头中的横向大小、触摸物体与摄像头连线和显示屏底边的夹角，计算得到触摸物体与摄像头的距离，该距离并不是精确的距离，因为存在一些偏差，我们将其称为“大概距离”。

事实上，应用本发明的触摸屏多触摸点识别方法，需要首先根据具体实验数据确定触摸物体到摄像头的距离与触摸物体粗细的对应关系式r = f（w，a，L），其中w为触摸物体粗细参数值，r为触摸物体在摄像头中的横向大小，a为触摸物体与摄像头连线和显示屏底边的夹角，L为触摸物体与摄像头的大概距离。当关系式确定后，可由r、w、a、L中的任意三个通过该关系式进行计算得到另一个未知值。

在上述的关系式中，w是已知的设定的模型，需要根据实际情况每次计算时进行自动调整。由于触摸物体一般为人体手指，且通常中指是最先接触显示屏，因此以人体中指宽度作为触摸物体的默认粗细参数值w（即在第一次计算时选取该默认粗细参数值），并根据食指按照人体手指的一般比例计算得到其他手指的宽度。

根据关系式r = f（w，a，L），r、w、a为已知的数值，每个摄像头中的每一个触摸物体图像计算一次，则可依次求得亮斑L1到摄像头A的距离L1A，亮斑L2到摄像头A的距离L2A，亮斑L3到摄像头B的距离L3B，亮斑L4到摄像头B的距离L4B。在知道大概距离的情况下，结合各亮斑到摄像头连线与显示屏底边的夹角a可分别计算出各亮斑在显示屏中的大概位置坐标，分别表示为L1(X1，Y1)，L2(X2，Y2)，L3(X3，Y3)，L4(X4，Y4)。

步骤S4，将所述所有连线的交叉点坐标（即可能存在的触摸点坐标）与所述触摸物体的大概位置坐标进行比较验证，剔除不可能存在的虚假触摸点。

根据步骤S3计算得到的触摸物体的大概位置坐标，结合步骤S2中的可能存在的交叉点坐标，对可能存在的交叉点坐标进行比较验证，选取两个坐标临近的触摸点作为真正的触摸点，剔除不可能存在的触摸点坐标。以坐标R1(X1,Y1)为例来对两个坐标组进行比较验证，具体过程如下：读出坐标R1(X1,Y1)，将其与坐标组L1(X1，Y1)，L2(X2，Y2)，L3(X3，Y3)，L4(X4，Y4)中的坐标比较，如果R1(X1,Y1)不与后者坐标组中的任何一个坐标临近，则将R1(X1,Y1)剔除；如果后者坐标组中有一个坐标与该R1(X1,Y1)临近，则保留该坐标R1(X1,Y1)。依次将其他几个坐标分别进行比较验证，然后返回步骤S1。

作为一个较好的实施例，关于上述的临近，此处可限定一个临近范围，即如果两者的差别落在这个范围内，则可称之为临近；或者采用另外一种比较验证方法，即先将所有连线的交叉点坐标组中的4个坐标分别与触摸物体的大概位置坐标组中的坐标进行比较，然后在前坐标组中找出与后坐标组中的所有坐标差别都比较大的两个坐标剔除掉，并保留与后坐标组中的差别最小的前坐标组中的两个坐标。

优选的，在剔除掉不可能存在的虚假触摸点之后，还可以包括步骤S5：判断停止触摸时间间隔是否大于设定值，若否则返回步骤S1；若是则根据由实验数据确定的关系式r = f（w，a，L）中的r、a、L计算出w，即根据触摸物体在摄像头中的横向大小、触摸物体与摄像头连线和显示屏底边的夹角、触摸物体与摄像头的大概距离，重新计算触摸物体的粗细参数值，并在下一次计算所述大概距离时启用该新的粗细参数值。

作为一个较好的实施例，在本步骤S2之后与步骤S3之前还可以包括步骤S201：判断显示屏上是否存在多于一个的触摸物体。通过S2中的计算结果可知道显示屏上存在一个还是多个触摸物体，因为按照几何原理，当计算得出所有可能存在的触摸点仅有一个，则说明显示屏上只存在一个触摸物体；若可能存在的触摸点存在四个，则说明有两个触摸物体……若只存在一个触摸物体，则后面的步骤S3和步骤S4可以省略。

事实上采用本发明的触摸屏多触摸点识别方法，不仅能够有效识别一个和两个触摸点的情况，对多于两个触摸点（如三个触摸点）的情况也是可以识别的，只是算法会相对复杂一些，但原理是一致的，此处不予赘述。

与上述的一种多触摸点识别方法相对应的，本发明还提供一种多触摸点识别装置，如图4所示，包括：

优选的，所述初始计算模块中可以包括判断模块，所述判断模块用于在所述两个摄像头分别采集一帧图像之后、计算两幅图像中的触摸物体图像位置信息及横向大小信息之前，判断两幅图像中是否存在触摸物体图像。

进一步的，大概位置坐标计算模块根据触摸物体粗细参数值、触摸物体在摄像头中的横向大小、触摸物体与摄像头连线和显示屏底边的夹角，计算得到触摸物体与摄像头的大概距离；且所述大概位置坐标计算模块以人体中指宽度作为触摸物体的默认粗细参数值（第一次进行计算时使用），并根据食指按照人体手指的一般比例计算得到其他手指的宽度。

所述验证模块中包括参数重置模块，所述参数重置模块用于在所述剔除不可能存在的虚假触摸点之后判断停止触摸时间间隔是否大于设定值，若是则根据触摸物体在摄像头中的横向大小、触摸物体与摄像头连线和显示屏底边的夹角、触摸物体与摄像头的大概距离，重新计算触摸物体的粗细参数值，并在下一次计算所述触摸物体与摄像头的大概距离时启用该新的粗细参数值。

本发明的多触摸点识别装置的其他技术特征与上述的方法中的描述相同，此处不予赘述。

本发明的多触摸点识别方法及装置，在求出所有可能存在的触摸点坐标后，利用触摸物体在摄像头中成像的大小与触摸物体到摄像头的距离成线性比例关系的特性求出触摸物体的大概位置坐标，然后将两者进行比较验证以找出真正的触摸点，实现了不增加辅助摄像头便能正确剔除虚假触摸点的目的。由于本发明是在现有技术的基础上采用纯软件算法来实现的，因此不仅有效避免了由于增加辅助摄像头所带来的成本增加及设计难度增加的问题，而且在剔除虚假触摸点时具有快速和准确的功能，具有良好的应用前景。

以上所述的本发明实施方式，并不构成对本发明保护范围的限定。任何在本发明的精神和原则之内所作的修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的权利要求保护范围之内。

Claims

1.一种多触摸点识别方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的多触摸点识别方法，其特征在于，在所述两个摄像头分别采集一帧图像之后、计算两幅图像中的触摸物体图像位置信息及横向大小信息之前，还包括步骤：判断两幅图像中是否存在触摸物体图像。

3.根据权利要求1所述的多触摸点识别方法，其特征在于，所述根据所述触摸物体图像横向大小信息计算各触摸物体到摄像头的大概距离的过程具体包括：根据触摸物体粗细参数值、触摸物体在摄像头中的横向大小、触摸物体与摄像头连线和显示屏底边的夹角，计算得到触摸物体与摄像头的大概距离。

4.根据权利要求3所述的多触摸点识别方法，其特征在于，以人体中指宽度作为触摸物体的默认粗细参数值，并根据食指按照人体手指的一般比例计算得到其他手指的宽度。

5.根据权利要求4所述的多触摸点识别方法，其特征在于，所述剔除不可能存在的虚假触摸点之后还包括步骤：判断停止触摸时间间隔是否大于设定值，若是则根据触摸物体在摄像头中的横向大小、触摸物体与摄像头连线和显示屏底边的夹角、触摸物体与摄像头的大概距离，重新计算触摸物体的粗细参数值，并在下一次计算所述大概距离时启用该新的粗细参数值。

6.一种多触摸点识别装置，其特征在于，包括：

7.根据权利要求6所述的多触摸点识别装置，其特征在于，所述初始计算模块中包括判断模块，所述判断模块用于在所述两个摄像头分别采集一帧图像之后、计算两幅图像中的触摸物体图像位置信息及横向大小信息之前，判断两幅图像中是否存在触摸物体图像。

8.根据权利要求6所述的多触摸点识别装置，其特征在于，所述大概位置坐标计算模块根据触摸物体粗细参数值、触摸物体在摄像头中的横向大小、触摸物体与摄像头连线和显示屏底边的夹角，计算得到触摸物体与摄像头的大概距离。

9.根据权利要求8所述的多触摸点识别装置，其特征在于，所述大概位置坐标计算模块以人体中指宽度作为触摸物体的默认粗细参数值，并根据食指按照人体手指的一般比例计算得到其他手指的宽度。

10.根据权利要求9所述的多触摸点识别装置，其特征在于，所述验证模块中包括参数重置模块，所述参数重置模块用于在所述剔除不可能存在的虚假触摸点之后判断停止触摸时间间隔是否大于设定值，若是则根据触摸物体在摄像头中的横向大小、触摸物体与摄像头连线和显示屏底边的夹角、触摸物体与摄像头的大概距离，重新计算触摸物体的粗细参数值，并在下一次计算所述触摸物体与摄像头的大概距离时启用该新的粗细参数值。