CN102323867A - 一种基于摄像头的大屏幕触摸屏 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于摄像头的大屏幕触摸屏，目的在于解决现有技术所存在的大尺寸触摸屏成本高、造价高的技术问题，提供一种基于摄像头的触摸屏，它采用摄像头作为触摸检测装置，从而使触摸屏结构简单、控制精度较高、制造成本大幅降低，它包括显示屏，还包括摄像头，触摸检测器，摄像头的图像输出端连接触摸检测器，摄像头安装在显示屏的边角上，摄像头的视野覆盖全屏幕。它可广泛用于各种较大触摸屏应用场合，尤其在大屏幕触摸屏上使用，低成本效果更加显著。

Description

一种基于摄像头的大屏幕触摸屏

技术领域

本发明涉及一种触摸屏，尤其涉及一种使用摄像头作为触摸检测装置的大屏幕触摸屏。

背景技术

触摸屏这种最为轻松的人机交互技术，目前已经被推向众多领域，除了应用于个人便携式信息产品之外，应用领域遍及信息家电、公共信息、电子游戏、通讯设备、办公室自动化设备、信息收集设备及工业设备等等。随着应用范围的推广，对大尺寸的触摸屏需求也在不断增加。但是，触摸屏由于受传统触摸检测技术限制，尺寸越大成本越高，限制了大屏幕触摸屏的推广使用。在现有技术中，触摸检测一般采用矢量压力传感式、电阻式、电容式、红外线式、表面声波等方式，无论哪种方式都因为材料成本、制造工艺问题而面临成本大幅度上升问题。比如公开日为2010年10月13日、公开号为CN101859216A的专利文献公开了这样一份技术方案：一种触摸屏，其包括：一第一电极板，该第一电极板包括一第一导电层；一第二电极板，该第二电极板与第一电极板间隔设置，该第二电极板包括一第二导电层，第一导电层和第二导电层相向设置；以及，一电阻式触摸屏探测器，该电阻式触摸屏探测器分别与第一导电层和第二导电层电连接；其中，该触摸屏进一步包括一电容感应器，该电容感应器与第一导电层电连接，该第二导电层为一电阻异向性透明导电膜。从结构上可以看出，该方案随着尺寸增加，所使用的专用电极板、导电层、透明导电膜等材料相应大幅增加，同时生产工艺也会要求更高，因此，其制造成本会大幅提高。

发明内容

本发明主要是解决现有技术所存在的大尺寸触摸屏成本高、造价高的技术问题，提供一种基于摄像头的触摸屏，它采用摄像头作为触摸检测装置，从而使触摸屏结构简单、控制精度较高、制造成本大幅降低。

本发明针对现有技术问题主要是通过下述技术方案得以解决的，一种基于摄像头的大屏幕触摸屏，包括显示屏，还包括摄像头，触摸检测器，摄像头的图像输出端连接触摸检测器，摄像头安装在显示屏的边角上，摄像头的视野覆盖全屏幕。本方案在显示屏的边角处安装摄像头，使摄像头能看到整个显示屏，手指的位置在屏幕中移动时都会被摄像机看到，由触摸检测器对摄像头图像进行计算处理并输出手指触摸点坐标值。当手指的触摸点在显示屏中的时候，假如在没有手指时的图像是A，有手指时的图像是B，那么A-B后只有出现手指的位置相减后的值不为0，其它部分都为0.以此可以得到手指在显示屏中的坐标位置，从而实现触摸方式控制。这种摄像头和以处理器为主的触摸检测器组成的大屏幕触摸装置，所用材料价位低廉，结构简单，从而大幅降低了触摸屏成本，尤其是对于大尺寸触摸屏降低制造成本效果更为显著。

作为优选，摄像头包括第一摄像头和第二摄像头，第一摄像头安装在显示屏左上角，第二摄像头安装在显示屏右上角。通过摄像头图像中有手指时的图像和无手指时的图像可以经过计算(比如像素计算)得出手指所在点的坐标。但是由于图像畸变、噪声等原因会使计算出的坐标值产生一定误差，如果将整个显示屏划分出角度区域，通过这样的角度区域换算出相应角度值，再经过几何计算得出坐标值就能够大幅减少坐标的测量误差。为此在显示屏的左上角和右上角分别放置一个摄像头，每个摄像头都能看到整个显示屏，手指的触摸点在屏幕中移动时都会被两个摄像机看到，当手指的触摸点在显示屏中某一点时，第一摄像头测得该点到显示屏左上角连线与显示屏上边缘线的夹角，第二摄像头测得该点到显示屏右上角连线与显示屏上边缘线的夹角，通过几何中三角函数计算出这个点的坐标。

作为优选，摄像头设置有遮挡板，遮挡板安装在摄像头旁边。遮挡板控制摄像头视野范围，通过加装遮挡板将摄像头的视野范围控制在显示屏前方小范围内，防止将显示屏前方手势的无意动作误判为触摸动作。

作为优选，触摸检测器依据x＝W×tgF/(tgE+tgF)、y＝x×tgE计算触摸点坐标，其中x是触摸点横坐标，y是触摸点纵坐标，W是显示屏上边缘长度，F是触摸点连线到右上角后与显示器上边缘形成的夹角，E是触摸点连线到左上角后与显示器上边缘形成的夹角。由于显示屏上边缘长度W是已知的，夹角E和夹角F通过第一摄像头、第二摄像头可以测得，因此，触摸点的坐标x，y便被计算出来。

作为优选，触摸检测器中设置有角度比对帧，角度比对帧包括左上角图像角度比对帧，右上角图像角度比对帧。为便于摄像头角度测量，采用图像帧比对方式确定上述角度E和角度F。图像角度比对帧形成过程是：定义每个摄像机的作用范围是90度，规定显示屏上边缘是0度，对于左上角摄像头显示屏左边缘是90度，对于右上角摄像头显示屏右边缘是90度，中间的任何位置分别连线到显示屏左上角、右上角后与显示屏上边缘的夹角即为测量到的相应角度。将左上角摄像机的视野区以左上角为中心分为90个分区，每个分区对应一度，如果精度要求高，可以分为更多的区，由此形成左上角图像角度比对帧，将右上角摄像头的视野区做同样分割，形成右上角图像角度比对帧。在检测到手指的触摸点时，触摸检测器将第一摄像头当前帧与左上角图像角度比对帧进行比对，确定出夹角E，同样，第二摄像头的当前帧与右上角图像角度比对帧比对，确定出夹角F。

本发明带来的有益效果是：采用摄像头和以处理器为主的触摸检测器组成的显示屏触摸装置，使触摸屏结构简单、控制精度较高、制造成本大幅降低，可广泛用于各种较大触摸屏应用场合，尤其在大屏幕触摸屏上使用，低成本效果更加显著。

附图说明

图1是本发明的一种结构示意图；

图2是本发明的一种手指触摸点坐标计算原理图；

图3是本发明的一种数据处理流程图。

图中：1是第一摄像头，2是第二摄像头，3是显示屏，4是遮挡板。

具体实施方式

下面通过实施例，并结合附图，对本发明的技术方案作进一步具体说明。

实施例：如图1所示，本发明是一种基于摄像头的大屏幕触摸屏，包括显示屏3，第一摄像头1，第二摄像头2，触摸检测器，第一摄像头1和第二摄像头2的图像输出端连接触摸检测器，第一摄像头1、第二摄像头2分别安装在显示屏3左上角和右上角，第一摄像头1和第二摄像头2旁边分别安装遮挡板4，每个摄像头的视野覆盖全屏幕。调整遮挡板4使第一摄像头1和第二摄像头2的视野限制在显示屏3前方的小范围内。

触摸检测器由处理器及存储器组成，在存储器中放置左上角图像角度比对帧，右上角图像角度比对帧以及数据处理模块。数据处理模块比对图像当前帧和图像角度比对帧并计算出角度值，进一步计算出手指触摸点坐标值。

图2所示为手指触摸点坐标计算原理，图中的C点为手指触摸点，可以看出：

tgE＝y/x        (1)

tgF＝y/(W-x)        (2)

根据(1)式，有：

y＝x×tgE           (3)

根据(2)式，有：

y＝(W-x)×tgF       (4)

因为(3)式等于(4)式，所以有：

x×tgE＝(W-x)×tgF  (5)

从(5)式得到：

x＝W×tgF/(tgE+tgF) (6)

因为W是显示器的宽度，是已知的，角度E和F由两个摄像头测量得出，所以坐标值x，y可以通过(6)式、(3)式计算得到。

如图3所示，是数据处理基本流程。首先，建立左上角图像角度比对帧和右上角图像角度比对帧，供在进行角度测量时调用；在进行手指触摸操作时，左上角摄像头和右上角摄像头同时摄取含有手指位置的当前帧，触摸检测器将当前帧临时存储，并将左上角图像当前帧与左上角图像角度比对帧进行减法运算，再进一步计算出夹角E，将右上角摄像头当前帧与右上角图像角度比对帧进行减法运算，再进一步计算出夹角F，利用x＝W×tgF/(tgE+tgF)，y＝x×tgE计算出手指触摸点的坐标值，将该坐标值送往触摸控制器或计算机进行相应功能控制。

所以本发明具有采用摄像头和以处理器为主的触摸检测器组成的显示屏触摸装置，使触摸屏结构简单、控制精度较高、制造成本大幅降低，可广泛用于各种较大触摸屏应用场合，尤其在大屏幕触摸屏上使用，低成本效果更加显著等特征。

Claims (5)

1.一种基于摄像头的大屏幕触摸屏，包括显示屏，其特征在于：还包括摄像头，触摸检测器，所述摄像头的图像输出端连接触摸检测器，所述摄像头安装在显示屏的边角上，摄像头的视野覆盖全屏幕。

2.根据权利要求1所述一种基于摄像头的大屏幕触摸屏，其特征在于：所述摄像头包括第一摄像头和第二摄像头，所述第一摄像头安装在显示屏左上角，第二摄像头安装在显示屏右上角，第一摄像头和第二摄像头连接触摸检测器。

3.根据权利要求1或2所述一种基于摄像头的大屏幕触摸屏，其特征在于：所述摄像头设置有遮挡板，遮挡板安装在摄像头旁边。

4.根据权利要求2所述一种基于摄像头的大屏幕触摸屏，其特征在于：所述触摸检测器依据x＝W*tgF/(tgE+tgF)、y＝x*tgE确定触摸点坐标，其中x是触摸点横坐标，y是触摸点纵坐标，W是显示屏上边缘长度，F是触摸点连线到右上角后与显示器上边缘形成的夹角，E是触摸点连线到左上角后与显示器上边缘形成的夹角。

5.根据权利要求1或4所述一种基于摄像头的大屏幕触摸屏，其特征在于：所述触摸检测器中设置有角度比对帧，所述角度比对帧包括左上角图像角度比对帧，右上角图像角度比对帧。

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