CN102360417B - 一种触摸屏的书写笔识别方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种触摸屏的书写笔识别方法，该方法是通过设置于触摸屏左上角、中间、右上角的三个摄像头拍摄图像，在图像中有光斑时，计算出光斑宽度和触摸点到三个摄像头的距离，然后分别将每个摄像头对应光斑宽度值和距离相乘得到每个摄像头所对应的一个识别变量，若触摸点的纵坐标不超过设定的阈值，则将中间摄像头和右上角摄像头所得的识别变量的和作为识别因子，否则将左上角摄像头和右上角摄像头所得的识别变量的和作为识别因子；然后通过识别因子判断当前触摸物体是否为书写笔，若是则允许书写，如否，则不允许书写。本发明可有效避免操作人员非有意识的触摸行为所造成的错误，能够更准确地进行触摸操作。

Description

一种触摸屏的书写笔识别方法

技术领域

本发明涉及图像识别领域，特别涉及一种触摸屏的书写笔识别方法。

背景技术

对于交互式触摸屏幕，传统的输入方法分为书写笔输入和手指输入。手指输入方法是使用手指在触摸屏上直接进行书写，这种方式不仅书写不顺畅，容易给手指带来磨损，而且会带来不少的书写干扰，例如当使用食指在屏幕上书写时，中指、无名指、小指中的一个或几个可能会无意识的触碰到屏幕上，衣袖也可能会无意识的触碰到屏幕上，从而给食指的书写带来了干扰，造成了错误的联线。而采用书写笔输入的方式即可较好解决上述问题。但目前触摸屏上均没有这样的一种装置，即识别目前接触屏幕的物体是手指还是书写笔或者其他物体的装置，现有技术中只要触摸屏上有物体接触就进行联线，这样触摸屏很容易受外界干扰，造成错误。

因此，需要提供一种能准确识别当前触摸屏上的触摸物体是否是书写笔的方法。

发明内容

本发明的主要目的在于克服现有技术的缺点与不足，提供一种触摸屏的书写笔识别方法，该方法能准确识别当前触摸屏上的触摸物体是否是书写笔，从而可设定书写笔为触摸屏的书写输入工具，手指或者其他触摸物体都不能作为触摸屏的书写输入工具，提高触摸屏的识别准确率。

本发明的目的通过以下的技术方案实现：一种触摸屏的书写笔识别方法，包括以下步骤：

(1)读取设置于触摸屏左上角、中间、右上角的三个摄像头所拍摄的图像，图像背景为触摸屏黑色边框；

(2)判断图像中是否有光斑，如果没有则说明当前触摸屏上没有触摸物体，返回步骤(1)；如果有则说明当前有触摸物体，读取该触摸物体在触摸屏上的触摸点坐标，然后进入步骤(3)；

(3)分别计算三个摄像头当前所拍摄的图像中光斑宽度，以及触摸点到三个摄像头的距离，然后分别将每个摄像头对应光斑宽度值和距离相乘得到每个摄像头所对应的一个识别变量；设定一个坐标阈值，当触摸点的纵坐标不超过该阈值，则求得判断因子的值为中间摄像头和右上角摄像头所得的识别变量的和，如果超过该阈值，则求得判断因子的值为左上角摄像头和右上角摄像头所得的识别变量的和；

(4)根据步骤(3)得到的判断因子，设定一个固定阈值，如果判断因子的值小于该阈值，则说明当前触摸物体为书写笔，允许书写；如否，则不是书写笔，不允许书写。

具体的，所述位于触摸屏左上角和右上角的摄像头的拍摄范围为90度，中间摄像头的拍摄范围为170度。

作为优选方案，所述步骤(3)中，计算当前所拍摄的图像中光斑宽度的具体步骤是：将采集到的图像进行二值化处理，然后计算图像第一行光斑所占的左右像素个数，此像素个数即为光斑宽度。采用这种算法能够提高整个算法的运行速度。

作为优选方案，所述步骤(3)中坐标阈值的范围为触摸屏高度像素个数的19/50-21/50.该坐标值是在实际试验中确定，当在上述范围内时识别准确度较高。

具体的，所述步骤(4)中的固定阈值根据书写笔笔尖直径大小来确定。不同的书写笔所要采用的阈值是不同的，直径越大此阈值需越大。

本发明与现有技术相比，具有如下优点和有益效果：

1、本发明方法通过在执行书写动作前进行判断，判断当前触摸屏上的触摸物体是否是书写笔，是的话就执行书写动作，不是则不进行书写动作，从而有效避免了操作人员非有意识的触摸行为所造成的错误，能够更准确地进行触摸操作。

2、本发明只允许书写笔作为书写输入工具，避免了手指直接在屏幕上书写时带来的手指磨损，而且书写更加顺畅。

附图说明

图1是本发明方法实验平台的结构示意图；

图2是本发明方法中所述书写笔的结构示意图；

图3是本发明方法的程序流程图；

图4是本发明实施例中坐标阈值的取值示意图；

图5是本发明中光斑宽度计算方法示意图。

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

如图1所示，为大尺寸触摸屏的触摸定位装置，图中101、102、103分别是三个摄像头，分别安装在触摸屏框架104的左上角、中间和右上角，其中，摄像头101、103的拍摄范围为90度，摄像头102的拍摄范围为170度，在本实施例中所采用的三个摄像头所拍摄图像的分辨率大小为1280*8，图像像素色深为8位，拍摄的图像背景为黑色吸光材料制成的触摸屏边框，因此在触摸屏105上没有触摸物体时，三个摄像头采集的图像为黑色背景。一旦触摸屏上有被遮挡，则摄像头采集的图像上就会出现光斑。本专利即是根据光斑来识别该触摸物体是否是书写笔。本实施例采用的触摸屏的分辨率为1920*1080。

在现有技术中，书写笔的结构大致如图2所示，分为笔身202和笔尖201两个部分，在本专利所述方法中，对于书写笔笔尖直径在2.5-3.5mm范围内的书写笔均能够做出准确识别。

如图3所示，本发明一种触摸屏的书写笔识别方法，包括以下步骤：

(1)读取设置于触摸屏左上角的摄像头101、中间的摄像头102、右上角的摄像头103所拍摄的图像；

(2)判断图像中是否有光斑，如果没有则说明当前触摸屏上没有触摸物体，返回步骤(1)；如果有则说明当前有触摸物体，为判断该触摸物体是否是书写笔，读取该触摸物体在触摸屏上的触摸点坐标，记为(x，y)，然后进入步骤(3)；

(3)分别计算三个摄像头当前所拍摄的图像中光斑宽度，左上角摄像头所拍摄图像中光斑宽度记为w₀，中间摄像头的记为w₁，右上角摄像头的记为w₂，然后根据触摸点坐标(x，y)和三个摄像头的位置参数(X₀，Y₀)、(X₁，Y₁)、(X₂，Y₂)(下标0、1、2分别表示左、中、右摄像头)，按照公式

$d_i=\sqrt{{(x-X_i)}^2+{(y-Y_i)}^2},$ (i＝0，1，2)

分别计算出触摸点到三个摄像头的距离d₀、d₁、d₂，然后分别将每个摄像头对应光斑宽度和距离相乘得到每个摄像头所对应的一个识别变量，记为T_i，则

T_i＝w_i*d_i，(i＝0，1，2)

光斑宽度表示触摸物体距离摄像头的远近，光斑宽度值越大，表示触摸物体距离摄像头越近；光斑宽度值越小，表示触摸物体距离摄像头越远；光斑的宽度值大小变化与距离的大小变化基本上是一个相反的过程，即光斑宽度值变小的时候距离会变大，光斑宽度值变大的时候距离会变小，因此T_i对于触摸物体来说，基本是一个比较稳定的值。

然后如图4所示，设定一个坐标阈值Y_T，在本实施例中屏幕高度方向的像素为1080，取其2/5作为Y_T，即Y_T＝1080×2/5＝432，如果触摸点的纵坐标y＜＝Y_T，则判断因子threshold＝T₁+T₂，如果y＞Y_T，则判断因子threshold＝T₀+T₂。从而使书写笔和手指等其他触摸物体具有很好的区分度。

(4)根据步骤(3)得到的判断因子，设定一个固定阈值，在书写笔笔尖直径以mm为单位时，取书写笔笔尖直径的5.0-6.0倍之间的值作为此阈值，具体还需要根据实际拍摄环境进行相应调整。本实验中书写笔笔尖直径大小为3.2mm，选取的阈值在15-22之间即可，具体要根据实际实验进行调整，如果判断因子的值小于该阈值，则说明当前触摸物体为书写笔，允许书写；如否，则不是书写笔，不允许书写。

所述步骤(3)中，计算当前所拍摄的图像中光斑宽度的具体步骤是：将采集到的图像先进行二值化处理，如图5所示，将图像分为两个部分，背景如图中区域2所示，光斑如图中区域1所示，然后计算图像第一行光斑所占的左右像素个数w，w＝[x1-x0|，此像素个数即为光斑宽度。

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 (5)

1.一种触摸屏的书写笔识别方法，其特征在于，包括以下步骤：

（1）读取设置于触摸屏左上角、中间、右上角的三个摄像头所拍摄的图像，图像背景为触摸屏黑色边框；

（2）判断图像中是否有光斑，如果没有则说明当前触摸屏上没有触摸物体，返回步骤（1）；如果有则说明当前有触摸物体，读取该触摸物体在触摸屏上的触摸点坐标，然后进入步骤（3）；

（3）分别计算三个摄像头当前所拍摄的图像中光斑宽度，以及触摸点到三个摄像头的距离，然后分别将每个摄像头对应光斑宽度值和距离相乘得到每个摄像头所对应的一个识别变量；设定一个坐标阈值，当触摸点的纵坐标不超过该坐标阈值，则求得判断因子的值为中间摄像头和右上角摄像头所得的识别变量的和，如果超过该坐标阈值，则求得判断因子的值为左上角摄像头和右上角摄像头所得的识别变量的和；

（4）根据步骤（3）得到的判断因子，设定一个固定阈值，如果判断因子的值小于该固定阈值，则说明当前触摸物体为书写笔，允许书写；如否，则不是书写笔，不允许书写。

2.根据权利要求1所述的触摸屏的书写笔识别方法，其特征在于，所述位于触摸屏左上角和右上角的摄像头的拍摄范围为90度，中间摄像头的拍摄范围为170度。

3.根据权利要求1所述的触摸屏的书写笔识别方法，其特征在于，所述步骤（3）中，计算当前所拍摄的图像中光斑宽度的具体步骤是：将采集到的图像进行二值化处理，然后计算图像第一行光斑所占的左右像素个数，此像素个数即为光斑宽度。

4.根据权利要求1所述的触摸屏的书写笔识别方法，其特征在于，所述步骤（3）中坐标阈值的范围为触摸屏高度像素个数的19/50-21/50。

5.根据权利要求1所述的触摸屏的书写笔识别方法，其特征在于，所述步骤（4）中的固定阈值根据书写笔笔尖直径大小来确定。

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