CN102508582B - 光学触摸标定自动调节方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种光学触摸标定自动调节方法，包括：Camera1，Camera2信号单元，一般为CCD Camera或者CMOS Camera，用于拍摄触摸屏单元的图像信号；触摸屏单元，用于显示各图像信号，并接受指令；图像信号接口，接收Camera拍摄的触摸屏图像信号；图像有效区域提取单元，通过图像信号接口传入的触摸屏图像信号，从Camera获得的图像信号中计算出光照影响因子K和自适应调节因子，然后根据其影响因子K找到感知图像的起始、终止位置，并将感知图像的起始、终止位置之间的区域标定为图像有效区域；光学传感器标定单元，对提取的图像有效区进行光学传感器标定。

Description

光学触摸标定自动调节方法

技术领域

本发明涉及一种光学触摸技术领域，尤其是一种光学触摸标定自动调节方法。

背景技术

随着人机交互技术的发展，触摸屏作为一种代替或补充普通键盘和鼠标的输入设备已经在许多场合和领域得到了使用。触摸技术使得人们通过触摸手势和计算机等设备进行交互成为可能，操作者可以通过触摸笔或手指在触摸屏上画出特定的手势轨迹配合显示器来实现与计算机等设备的交互功能。光学触摸是目前比较流行的触摸技术之一。

光学传感器标定是光学触摸的关键技术，而影响标定技术的关键因素之一就是光学传感器图像有效区域的选取，目前光学传感器图像有效区域的提取方法是通过人工手动调节，而且在光照较强或者较暗等一些光干扰较为严重的复杂环境下，这种方法对图像有效区域提取的精度不高，这样极大影响了光学传感器标定的性能，而且不适应工业量产模式的推广。

目前采用手动调节的方式如图1所示。该方式方法提取精度不高，特别是在光照干扰影响较为严重的环境下，图像有效区域提取精度不高。

同时，上述方法灵活性不强，由于采用人工手动调节，在工业大规模量产环境下，该方法不容易操作，而且时间开销较大，图像有效区域提取精度也不容易把握。

发明内容

本发明的目的就是提供一种光学触摸标定自动调节方法，解决了在复杂环境下，图像有效区域提取困难的问题，其鲁棒性得到了显著的提高，使其光学传感器标定更加稳定；实时性强，提取精度高，易操作；可以根据特定环境，自动计算出光照影响因子，进而自动提取出图像有效区域。

为了达到上述设计目的，本发明采用的技术方案如下：

一种光学触摸标定自动调节方法，包括：Camera1,Camera2信号单元，一般为CCD Camera或者CMOS Camera，用于拍摄触摸屏单元的图像信号；触摸屏单元，用于显示各图像信号，并接受指令；图像信号接口，接收Camera拍摄的触摸屏图像信号；图像有效区域提取单元，通过图像信号接口传入的触摸屏图像信号，从Camera获得的图像信号中计算出光照影响因子K和自适应调节因子，然后根据其影响因子K找到感知图像的起始、终止位置，并将感知图像的起始、终止位置之间的区域标定为图像有效区域；光学传感器标定单元，对提取的图像有效区进行光学传感器标定；

通过理想和非理想的实际环境下的光照影响，设定光照影响因子K为3或4或5；

所述根据光照影响因子K计算自适应调节因子H的过程为：首先取到当前帧的图像数据，然后把图像按照列25/64，14/64,25/64的比例把图像分成三个区域块，然后在第一区域块和第三区域块根据“度量值之和最小原则”找到两个区域块亮度最大的相应行。在第一区域块和第三区域块中，用光照影响因子K的值3、4、5分别进行如下操作：

找到第一区域块和第三区域块的两个最亮的区域行，在第一区域块中，最前取3个像素灰度值，求其之和，然后该区域块中，取最后3个像素的灰度值求其之和，两个值做差，得出结果a1，然后采用相同的方法在第三区域块中，计算得到结果b1，结果a1和结果b1求其平均值，然后在平均值的基础上减去20，得出结果c1，该结果c1就是自适应调节因子H1；

找到第一区域块和第三区域块的两个最亮的区域行，在第一区域块中，最前取4个像素灰度值，求其之和，然后该区域块中，取最后4个像素的灰度值求其之和，两个值做差，得出结果a2，然后采用相同的方法在第三区域块中，计算得到结果b2，结果a2和结果b2求其平均值，然后在平均值的基础上减去20，得出结果c2，该结果c2就是自适应调节因子H2；

找到第一区域块和第三区域块的两个最亮的区域行，在第一区域块中，最前取5个像素灰度值，求其之和，然后该区域块中，取最后5个像素的灰度值求其之和，两个值做差，得出结果a3，然后采用相同的方法在第三区域块中，计算得到结果b3，结果a3和结果b3求其平均值，然后在平均值的基础上减去20，得出结果c3，该结果c3就是自适应调节因子H3；

比较H1、H2、H3，选取最大的值作为当前帧的图像数据的自适应调节因子H，且与选取的作为当前帧的图像数据的自适应调节因子H相对应的光照影响因子K(3或4或5)的值为当前帧图像数据光照影响因子K；

从Camera获得的图像信号中计算出光照影响因子K和自适应调节因子，然后根据其影响因子K对光学传感器的感知图像进行从右向左遍历，计算出前后两组图像的灰度平均值G_前(K)、G_后(K)，计算出两组灰度平均值的差值Diff，如果Diff大于自适应调节因子H，即当前的图像位置为标定图像有效区域的起始，然后对光学传感器的感知图像进行从左向右遍历，得出标定图像有效区域；光学传感器标定单元，对提取的图像有效区进行光学传感器标定。

所述光学触摸标定自动调节方法的具体步骤为：

1)启动Camera，拍摄触摸屏单元的图像信号；

2)通过图像信号接口接收Camera拍摄的触摸屏图像信号，并将触摸屏图像信号传送到图像有效区域提取单元；

3)从Camera获得的图像信号中得出光照影响因子K，并根据光照影响因子K计算出自适应调节因子H；

4)根据影响因子K对光学传感器的感知图像进行从右向左遍历，计算出前后相邻两组图像的灰度平均值G_前(K)、G_后(K)；

5)计算出步骤四中两组灰度平均值的差值Diff；如果Diff大于自适应调节因子H，即当前的图像位置为标定图像有效区域的终止；如果Diff小于自适应调节因子H，则继续从右向左遍历计算后边两组图像的灰度平均值G_前(K)、G_后(K)直至两组灰度平均值的差值Diff大于自适应调节因子H；

6)根据影响因子K对光学传感器的感知图像进行从左向右遍历，计算出前后两组图像的灰度平均值G_前(K)、G_后(K)；

7)计算出步骤六中两组灰度平均值的差值Diff；如果Diff大于自适应调节因子H，即当前的图像位置为标定图像有效区域的起始；如果Diff小于自适应调节因子H，则继续从左向右遍历计算后边两组图像的灰度平均值G_前(K)、G_后(K)直至两组灰度平均值的差值Diff大于自适应调节因子H；

8)将步骤五标定的图像有效区域的终止与步骤七标定的图像有效区域的起始之间的区域标定为图像有效区域，并下载到图像预处理数据存储单元，对提取的图像有效区进行光学传感器标定。

所述光照影响因子K为3或4或5。

本发明所述的光学触摸标定自动调节方法的有益效果是：操作简单，使用方便；安装触摸屏时，无需对触摸屏的安装环境进行光照等因素的评价；对光学传感器标定图像有效区域的选取时，无需要求专业人员操作，任何操作人员即可操作；在工业量产模式下，本发明更容易实现，量产效率高。

采用自适应调节策略，不必考虑触摸屏的安装环境；采用一键式自动提取策略，所以不用人工手动提取图像有效区域，特别在工业量产模式下，使用起来更加方便。

附图说明

图1是现有技术所述的光学触摸标定调节方法的结构图；

图2是本发明所述的光学触摸标定自动调节方法的结构图。

图3为本发明所述的光学触摸标定自动调节方法的流程图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的最佳实施方案作进一步的详细的描述。

对于光学触摸屏来说，当触摸屏的尺寸大小确定好之后，触摸环境确定好之后，光照对环境的影响因子K就会保持在一定的范围之内，继而每光学传感器标定图像的自适应调节因子也为固定系数，因此每个光学传感器所拍摄的屏幕图像的有效区域也为固定的区域。同理根据光照对环境的影响因子K和图像的自适应调节因子，即可计算出图像有效区域的起始列和终止列。

如图2和3所示，本发明实施例所述的光学触摸标定自动调节方法，包括Camera1,Camera2信号单元，一般为CCD Camera或者CMOS Camera，用于拍摄触摸屏单元的图像信号；触摸屏单元，用于显示各图像信号，并接受指令；图像信号接口，接受Camera拍摄的触摸屏图像信号；图像有效区域提取单元，通过图像信号接口传入的触摸屏图像信号，从Camera获得的图像信号中计算出光照影响因子K和自适应调节因子，然后根据其影响因子K对光学传感器的感知图像进行从右向左遍历，计算出前后两组图像的灰度平均值G_前(K)、G_后(K)，计算出两组灰度平均值的差值Diff，如果Diff大于自适应调节因子H，即当前的图像位置为标定图像有效区域的起始，然后对光学传感器的感知图像进行从左向右遍历，得出标定图像有效区域；光学传感器标定单元，对提取的图像有效区进行光学传感器标定。

所述光学触摸标定自动调节方法的具体步骤为：

1)启动Camera，拍摄触摸屏单元的图像信号；

2)通过图像信号接口接收Camera拍摄的触摸屏图像信号，并将触摸屏图像信号传送到图像有效区域提取单元；

3)从Camera获得的图像信号中得出光照影响因子K，并根据光照影响因子K计算出自适应调节因子H；

4)根据影响因子K对光学传感器的感知图像进行从右向左遍历，计算出前后相邻两组图像的灰度平均值G_前(K)、G_后(K)；

5)计算出步骤四中两组灰度平均值的差值Diff；如果Diff大于自适应调节因子H，即当前的图像位置为标定图像有效区域的终止；如果Diff小于自适应调节因子H，则继续从右向左遍历计算后边两组图像的灰度平均值G_前(K)、G_后(K)直至两组灰度平均值的差值Diff大于自适应调节因子H；

6)根据影响因子K对光学传感器的感知图像进行从左向右遍历，计算出前后两组图像的灰度平均值G_前(K)、G_后(K)；

7)计算出步骤六中两组灰度平均值的差值Diff；如果Diff大于自适应调节因子H，即当前的图像位置为标定图像有效区域的起始；如果Diff小于自适应调节因子H，则继续从左向右遍历计算后边两组图像的灰度平均值G_前(K)、G_后(K)直至两组灰度平均值的差值Diff大于自适应调节因子H；

8)将步骤五标定的图像有效区域的终止与步骤七标定的图像有效区域的起始之间的区域标定为图像有效区域，并下载到图像预处理数据存储单元，对提取的图像有效区进行光学传感器标定。

通过理想和非理想的实际环境下的光照影响，设定光照影响因子K为3或4或5。

所述根据光照影响因子K计算自适应调节因子H的过程为：首先取到当前帧的图像数据，然后把图像按照列25/64，14/64,25/64的比例把图像分成三个区域块，然后在第一区域块和第三区域块根据“度量值之和最小原则”找到两个区域块亮度最大的相应行。在第一区域块和第三区域块中，用光照影响因子K的值3、4、5分别进行如下操作：

找到第一区域块和第三区域块的两个最亮的区域行，在第一区域块中，最前取3个像素灰度值，求其之和，然后该区域块中，取最后3个像素的灰度值求其之和，两个值做差，得出结果a1，然后采用相同的方法在第三区域块中，计算得到结果b1，结果a1和结果b1求其平均值，然后在平均值的基础上减去20，得出结果c1，该结果c1就是自适应调节因子H1。

找到第一区域块和第三区域块的两个最亮的区域行，在第一区域块中，最前取4个像素灰度值，求其之和，然后该区域块中，取最后4个像素的灰度值求其之和，两个值做差，得出结果a2，然后采用相同的方法在第三区域块中，计算得到结果b2，结果a2和结果b2求其平均值，然后在平均值的基础上减去20，得出结果c2，该结果c2就是自适应调节因子H2。

找到第一区域块和第三区域块的两个最亮的区域行，在第一区域块中，最前取5个像素灰度值，求其之和，然后该区域块中，取最后5个像素的灰度值求其之和，两个值做差，得出结果a3，然后采用相同的方法在第三区域块中，计算得到结果b3，结果a3和结果b3求其平均值，然后在平均值的基础上减去20，得出结果c3，该结果c3就是自适应调节因子H3。

比较H1、H2、H3，选取最大的值作为当前帧的图像数据的自适应调节因子H，且与选取的作为当前帧的图像数据的自适应调节因子H相对应的光照影响因子K(3或4或5)的值为当前帧图像数据光照影响因子K。

所述灰度值之和最小原则为：

通过图像分析，灰度值在180以上的像素视为同等亮度，度量值设为0，灰度值在180以下的像素其度量值设为(255-像素灰度值)，采用增加梯度奖惩系数的方法让其不理想的像素充分暴露，在选择最优行的时候，避免对这些像素所在的行进行选取。

梯度奖惩系数的选取：度量值大于180其惩罚系数设为3；度量值小于180大于120其惩罚系数设为2，其他度量值的惩罚系数设为1。

本具体实施方式只本发明的优选实施例，并不能对本发明进行限定，具体各项权利保护范围由权利要求书限定。

Claims (2)

1.一种光学触摸标定自动调节方法，其特征在于：包括：

Camera1,Camera2信号单元，为CCD Camera或者CMOSCamera，用于拍摄触摸屏单元的图像信号；

触摸屏单元，用于显示各图像信号，并接受指令；

图像信号接口，接收Camera拍摄的触摸屏图像信号；

图像有效区域提取单元，通过图像信号接口传入的触摸屏图像信号，从Camera获得的图像信号中计算出光照影响因子K和自适应调节因子，然后根据其影响因子K找到感知图像的起始、终止位置，并将感知图像的起始、终止位置之间的区域标定为图像有效区域；

光学传感器标定单元，对提取的图像有效区进行光学传感器标定；

通过理想和非理想的实际环境下的光照影响，设定光照影响因子K为3或4或5；

所述根据光照影响因子K计算自适应调节因子H的过程为：首先取到当前帧的图像数据，然后把图像按照列25/64，14/64,25/64的比例把图像分成三个区域块，然后在第一区域块和第三区域块根据“度量值之和最小原则”找到两个区域块亮度最大的相应行，在第一区域块和第三区域块中，用光照影响因子K的值3、4、5分别进行如下操作：

找到第一区域块和第三区域块的两个最亮的区域行，在第一区域块中，最前取3个像素灰度值，求其之和，然后该区域块中，取最后3个像素的灰度值求其之和，两个值做差，得出结果a1，然后采用相同的方法在第三区域块中，计算得到结果b1，结果a1和结果b1求其平均值，然后在平均值的基础上减去20，得出结果c1，该结果c1就是自适应调节因子H1；

找到第一区域块和第三区域块的两个最亮的区域行，在第一区域块中，最前取4个像素灰度值，求其之和，然后该区域块中，取最后4个像素的灰度值求其之和，两个值做差，得出结果a2，然后采用相同的方法在第三区域块中，计算得到结果b2，结果a2和结果b2求其平均值，然后在平均值的基础上减去20，得出结果c2，该结果c2就是自适应调节因子H2；

找到第一区域块和第三区域块的两个最亮的区域行，在第一区域块中，最前取5个像素灰度值，求其之和，然后该区域块中，取最后5个像素的灰度值求其之和，两个值做差，得出结果a3，然后采用相同的方法在第三区域块中，计算得到结果b3，结果a3和结果b3求其平均值，然后在平均值的基础上减去20，得出结果c3，该结果c3就是自适应调节因子H3；

比较H1、H2、H3，选取最大的值作为当前帧的图像数据的自适应调节因子H，且与选取的作为当前帧的图像数据的自适应调节因子H相对应的光照影响因子K(3或4或5)的值为当前帧图像数据光照影响因子K；

从Camera获得的图像信号中计算出光照影响因子K和自适应调节因子，然后根据其影响因子K对光学传感器的感知图像进行从右向左遍历，计算出前后两组图像的灰度平均值 计算出两组灰度平均值的差值Diff，如果Diff大于自适应调节因子H，即当前的图像位置为标定图像有效区域的起始，然后对光学传感器的感知图像进行从左向右遍历，得出标定图像有效区域。

2.根据权利要求1所述的光学触摸标定自动调节方法，其特征在于：具体步骤为：

1)启动Camera，拍摄触摸屏单元的图像信号；

2)通过图像信号接口接收Camera拍摄的触摸屏图像信号，并将触摸屏图像信号传送到图像有效区域提取单元；

3)从Camera获得的图像信号中得出光照影响因子K，并根据光照影响因子K计算出自适应调节因子H；

4)根据影响因子K对光学传感器的感知图像进行从右向左遍历，计算出前后相邻两组图像的灰度平均值

5)计算出步骤四中两组灰度平均值的差值Diff；如果Diff大于自适应调节因子H，即当前的图像位置为标定图像有效区域的终止；如果Diff小于自适应调节因子H，则继续从右向左遍历计算后边两组图像的灰度平均值直至两组灰度平均值的差值Diff大于自适应调节因子H；

6)根据影响因子K对光学传感器的感知图像进行从左向右遍历，计算出前后两组图像的灰度平均值

7)计算出步骤六中两组灰度平均值的差值Diff；如果Diff大于自适应调节因子H，即当前的图像位置为标定图像有效区域的起始；如果Diff小于自适应调节因子H，则继续从左向右遍历计算后边两组图像的灰度平均值直至两组灰度平均值的差值Diff大于自适应调节因子H；

8)将步骤五标定的图像有效区域的终止与步骤七标定的图像有效区域的起始之间的区域标定为图像有效区域，并下载到图像预处理数据存储单元，对提取的图像有效区进行光学传感器标定。