CN102622138A - 一种光学触控定位方法及光学触控定位系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种光学触控定位方法及光学触控定位系统，该方法包括步骤：采集一帧无触控时触控区域的图像作为背景图像，提取背景图像中每个像素的光强；实时采集触控区域的当前图像，提取当前图像中每个像素的光强，分别用背景图像每个像素的光强减去该当前图像对应像素的光强，得到每个对应像素的光强差值；根据背景图像中每个像素的光强拟合出对应每个像素的光强阈值，并根据每个像素的光强差值和光强阈值的大小关系得出当前图像中光斑位置。本发明中的光强阈值是与背景图像每个像素的光强相联动的，在拟合光强阈值时消除噪声影响，避免了误触控。

Description

一种光学触控定位方法及光学触控定位系统

技术领域

本发明涉及处理图像的方法及系统，特别涉及一种光学触控定位方法及光学触控定位系统。

背景技术

随着无线通信的快速发展和应用，人们对电子产品的依赖性与日俱增。举凡移动电话、掌上电脑、个人数字助理或是智能手机等电子产品在生活中随处可见，为了达到携带便利、体积小以及操作更人性化的目的，许多电子通信产品已由传统的键盘或者滑鼠等输入装置，转变为使用触控面板作为输入装置。因此，触控功能已成为现今许多电子装置必备的功能之一，一般实现触控功能的触控装置由于体积小、成本低、功率消耗低以及使用寿命长，因此被广泛地应用在各类电子产品上作为输入装置。

请参阅图1所示，图1为现有习知的光学式触控装置，此技术方式分4个模块，第一个模块为触控面板101，以提供触控书写及图像显示作用；第二个模块是光学模块102，其提供的光场用于覆盖整个触控区域；第三个是采集模块103，这里采用摄像头进行触控区域的图像采集；第四个模块是计算模块(图中未标出)，通过单片机、计算机等设备计算触控点坐标的位置。

在现有的技术中，触控点坐标确定方法一般采用的简单的阈值判断来计算光斑位置，然后再根据此光斑位置找出触控点的坐标点。这样的方法存在以下缺陷，一是容易受环境光的干扰，二是会因为一些噪声导致误触发。

发明内容

本发明的目的在于的首要目的在于克服上述现有技术的缺点和不足，提供一种光学触控定位方法，其用于判断触控点的位置的阈值可控，并能减少噪声引起的无触控。

本发明的另一目的在于提供一种光学触控定位系统。

本发明的目的通过如下技术方案来实现：一种光学触控定位方法，包括如下步骤：

采集一帧无触控时触控区域的图像作为背景图像，提取背景图像中每个像素的光强；

实时采集触控区域的当前图像，提取当前图像中每个像素的光强，分别用背景图像每个像素的光强减去该当前图像对应像素的光强，得到每个对应像素的光强差值；

根据背景图像中每个像素的光强拟合出对应每个像素的光强阈值，并根据每个像素的光强差值和光强阈值的大小关系得出当前图像中光斑位置。

一种光学触控定位系统，包括：

图像采集装置，用于采集触控区域的图像，包括采集一帧无触控时触控区域的图像作为背景图像以及实时采集当前图像，并将采集到的图像传输给光强提取单元；

光强提取单元，用于从接收到的图像中提取出每个像素的光强，还用于将提取得到的背景图像的每个像素的光强信息传输给光强阈值计算单元和光强差值计算单元，将提取得到的当前图像的每个像素的光强信息传输给光强差值计算单元；

光强差值计算单元，分别用背景图像每个像素的光强减去当前图像对应像素的光强，得到每个对应像素的光强差值，并将光强差值信息传输给光斑信息提取单元；

光强阈值拟合单元，用于根据存储器内存储的背景图像中每个像素的光强拟合出对应每个像素的光强阈值，并将光强阈值信息传输给光斑信息提取单元；

光斑信息提取单元，用于根据每个像素的光强差值和光强阈值的大小关系得出光斑每个触控点的位置。

本发明首先采集并保存一帧无触控时的图像作为背景图像，提取并存储背景图像中每个像素的光强，然后实时采集触控区域的当前图像，提取该当前图像中每个像素的光强，再分别用背景图像每个像素的光强减去该当前图像对应像素的光强，得到对应像素的光强差值，然后根据背景图像中每个像素的光强拟合出对应每个像素的光强阈值，并根据每个像素的光强差值和光强阈值的大小得出当前图像中光斑的位置；因为每个像素的光强阈值是与背景图像每个像素的光强相联动的，即当背景图像某一像素的光强值大，对应像素的光强阈值也大，当背景图像某一像素的光强值小，对应像素的光强阈值也增小，因此，如果根据一定的条件刷新背景图像，即重新采集一帧无触控时的图像作为背景图像，就可以增强抗环境光干扰的能力，从能达到正常触控书写的目的，同时，在拟合光强阈值时还可以通过一定的方法消除噪声对光强阈值的影响。

附图说明

图1是现有的一种触控装置示意图；

图2是本发明的光学触控定位方法实施例的流程示意图；

图3是本发明的光学触控定位方法较佳实施例的流程示意图；

图4是本发明的光学触控定位系统实施例的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明做进一步详细阐述，但是本发明的实施方式不限于此。

实施例1

参见图2，是本发明的光学触控定位方法实施例的流程示意图。如图2所示，该实施例的光学触控定位方法具体包括如下步骤：

步骤S201：采集一帧无触控时触控区域的图像作为背景图像，提取背景图像中每个像素的光强，一般是在触控系统刚上电的时候采集一帧无触控时触控区域的图像作为背景图像；

步骤S202：实时采集触控区域的当前图像，提取该当前图像中每个像素的光强，分别用背景图像每个像素的光强减去当前图像对应像素的光强，得到对应像素的光强差值；

步骤S203：根据背景图像中每个像素的光强拟合出对应每个像素的光强阈值，并根据每个像素的光强差值和光强阈值的大小关系得出当前图形的光斑的位置；其中，拟合出对应每个像素的光强阈值一般需要满足如下两个条件：一是能够滤掉噪声波动所引起的误判断，二要保证所有的有效触控点都能识别出来，同时，因为每个像素的光强阈值是根据背景图像中每个像素的光强拟合出的，因此，如果背景图像发生变化，相应的每个像素的光强阈值也会跟着发生变化。

据此，依据本实施例中的方案，首先采集并保存一帧无触控时的图像作为背景图像，提取并存储背景图像中每个像素的光强，然后实时采集触控区域的当前图像，提取该当前图像中每个像素的光强，再分别用背景图像每个像素的光强减去该当前图像对应像素的光强，得到对应像素的光强差值，然后根据背景图像中每个像素的光强拟合出对应每个像素的光强阈值，并根据每个像素的光强差值和光强阈值的大小关系得出当前图像中光斑的位置；因为每个像素的光强阈值是与背景图像每个像素的光强相联动的，即当背景图像某一像素的光强值大，对应像素的光强阈值也大，当背景图像某一像素的光强值小，对应像素的光强阈值也增小，因此，如果根据一定的条件刷新背景图像，即重新采集一帧无触控时的图像作为背景图像，就可以增加抗环境光干扰的能力，从能达到正常触控书写的目的，同时，在拟合光强阈值时还可以通过一定的方法消除噪声对光强阈值的影响。

在具体实施过程中，步骤S203中的根据背景图像中每个像素的光强拟合出对应每个像素的光强阈值，可以通过如下方式实现：分别用背景图像中每个像素的光强除以常数B，然后用得到数值再加上常数C，得到对应像素的光强阈值。但得到每个像素的光强阈值的方法不限于此，只要能满足前面提及两个条件即可，在此不予赘述。

在具体实施过程中，步骤S203中的根据每个像素的光强差值和光强阈值的大小关系得出当前图像的光斑位置，具体为：查找光强差值大于对应光强阈值的像素；根据像素与位置对应关系确定光强差值大于对应光强阈值的像素的位置；根据光强差值大于对应光强阈值的像素的位置确定光斑的位置。一般可以通过二值化处理实现，分别判断每个像素的光强是否大于对应像素的光强阈值，若是，则将对应像素的光强标记为0xff，若否，则将对应像素的光强标记为0x00；根据像素与位置对应关系确定标记为0xff的像素的位置，光强差值大于对应光强阈值的所有像素的位置即为触控光斑的位置，并可以根据光斑边界像素的位置确定光斑中心点的位置。其中，0xff、0x00是为了区分是否高于阈值，便于计算，形式不限。此外，为了判断此触控光斑是否为有效的触控光斑，以进一步防止噪声的影响，可以判断实际采集到的光斑的像素个数是否大于预设值n；若是，则判定对应的光斑为触控光斑；若否，则判断对应的光斑为噪声光斑。一般的选择可以通过统计得到触控光斑的像素个数均大于的某个值作为n值。

实施例2

在实施例1的基础上，本实施例具体阐述一下抗环境光干扰的方法，针对本实施例相应的触控装置上安装两个以上的图像采集装置，一般选用摄像头作为图像采集装置，判断所有图像采集装置采集到的图像是否均有触控光斑，若是，则判定对应触控光斑为有效触控光斑；若否，则判定对应触控光斑为无效触控光斑，刷新背景图像，也就是当前有环境光的干扰，需重新采集一张图像作为背景图像。例如，触控装置有两个图像采集装置，根据其中一个图像采集装置采集的图像分析得出有触控光斑，而另外一个图像采集装置采集的图像分析得出无触控光斑，综合判读得出当前无触控光斑，防止了由于环境噪声干扰而造成的误判断。

此外，如果环境光很强烈，使图像采集装置采集到的图像的光强整体上涨，那么容易增加光强差值大于光强阈值的像素的个数，而把噪声光斑误判断成触控光斑，因而造成触控的误判断，所以也需要防止此原因造成的误判断。一般可以实时的将采集到的触控区的当前图像每个像素的光强相加求和，并判断求得的和是否大于背景图像每个像素的光强相加求得的和；若是，则刷新背景图像，即重新采集背景图像，并更新背景图像。因为没有环境光干扰的情况下，当前的光强总和只会比背景图像的光强总和小。

图3给出了一个较佳的实施例流程图，通过图像采集装置采集一帧无触控情况下整个触控区域内的图像作为背景图像，并提取背景图像的每个像素的光强并存储，以实现图3中所示步骤S301，并进入步骤S302；在步骤S302中，实时采集触控区域的当前图像，提取并存储该当前图像中每个像素的光强，进入步骤S303；步骤S303为比较当前图像的总光强与背景图像总光强的大小，即将当前图像的各个像素的光强相加得到当前图像的总光强，并把背景图像的各个像素的光强相加得到背景图像的总光强，然后判断两者的光强的大小，若前者大，则返回步骤S301，若后者大，则进入步骤S304；在步骤S304中，分别用背景图像中的每个像素光强减去当前图像中的对应像素的光强值，得到对应像素的光强差值，进入步骤S305，步骤S305为根据背景图像拟合一个动态阈值，并将对应像素的差值和阈值二值化，其中，动态阈值的拟合方法为前面提及的光强阈值的拟合方法，在此不予赘述，将对应像素的差值和阈值二值化是指分别判断每个像素的光强是否大于对应像素的光强阈值；若是，则将对应像素的光强标记为0xff，否则标记为0x00，进入步骤S306；在步骤S306中根据步骤S305的结果确定光斑的位置，以及光斑中心的位置，其中步骤S305中标记为0xff的像素为光斑中的像素，根据这些点可确定光斑中心的位置，进入步骤S307；步骤S307的详细描述为统计所有标记为0xff的像素个数，并将这个数与预设值n比较，若小于n则返回步骤S302，若大于n则进入步骤S308，其中，预设值n和前面提及的相同，在此不予赘述；步骤S308为判断是否所有图像采集装置采集到的图像都存在光斑，若否，返回步骤S301，是则进入步骤309；步骤309为输出光斑的位置坐标，此时的光斑为消除了噪声以及环境光的影响的光斑。

实施例3

根据上述本发明的光学触控定位方法，本发明还提供了一种光学触控定位系统，以下就本发明的光学触控定位系统的具体示例进行详细说明。图4给出了本发明的光学触控定位系统的一个实施例的结构示意图，以下就针对这一实施例进行详细说明。

本实施例的光学触控定位系统，包括：图像采集装置401、光强提取单元402、光强差值计算单元403、光强阈值拟合单元404、光斑信息提取单元405，其中，

图像采集装置401，用于采集触控区域的图像，包括采集一帧无触控时触控区域的图像作为背景图像以及实时采集当前图像，并将采集到的图像传输给光强提取单元402，图像采集装置一般为一个以上，可选用摄像头作为图像采集装置；

光强提取单元402，用于从接收到的图像中提取出每个像素的光强，还用于将提取得到的背景图像的每个像素的光强信息传输给光强阈值计算单元404和光强差值计算单元403，将提取得到的当前图像的每个像素的光强信息传输给光强差值计算单元403；

光强差值计算单元403，分别用背景图像每个像素的光强减去当前图像对应像素的光强，得到每个对应像素的光强差值，并将光强差值信息传输给光斑信息提取单元405；

光强阈值拟合单元404，用于根据背景图像中每个像素的光强拟合出对应每个像素的光强阈值，并将光强阈值信息传输给光斑信息提取单元405；

光斑信息提取单元405，用于根据每个像素的光强差值和光强阈值的大小关系得出光斑位置。一般可分别判断当前图像每个像素的光强是否大于对应像素的光强阈值；若是，则将对应像素的光强标记为0xff，若否则标记为0x00；根据像素和位置坐标的一一对应关系确定标记为0xff的像素的位置，根据光强差值大于对应光强阈值的像素的位置就可以确定光斑的位置，并可以采用现有技术的方法得出触控光斑中心的位置坐标。

此外，为了进一步滤除噪声的干扰，光斑信息提取单元405还用于判断采集到的光斑的像素个数是否大于预设值n，若是，则判定对应光斑为触控光斑；若否，则判定对应光斑为噪声光斑，一般预设值的选取可以通过估测触控光斑均大于的值n为预设值，那么小于n即为噪声光斑，同时，预设值n可以根据实际情况做调整。

为了增强抗环境光干扰能力，减少误触控，光斑信息提取单元405还用于判断所有图像采集装置采集到的图像是否有均有触控光斑，若是，则判定对应触控光斑为有效触控光斑；若否，则判定对应触控光斑为无效触控光斑；图像采集装置还用于当光斑信息提取单元405判定结果为无效触控光斑时的重新采集背景图像。

此外，如果环境光很强烈，导致图像采集装置404采集到的图像整体上涨，也容易造成误触控的发生，因此，在具体实施过程中，本实施例的光学触控定位系统还可以包括光强和值计算单元和环境干扰判断单元，其中，光强和值计算单元用于将背景图像的每个像素的光强相加求光强和值以及将当前图像的每个像素的光强相加求光强和值，并将当前图像的光强和值和背景图像的光强和值传输给环境干扰判断单元；相应的，图像采集装置401还用于当环境干扰判断单元的判断结果为是时重新采集背景图像，光强提取单元将提取得到的背景图像的每个像素的光强信息和当前图像的每个像素的光强信息传输给光强和值计算单元。

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 (10)

1.一种光学触控定位方法，其特征在于，包括如下步骤：

采集一帧无触控时触控区域的图像作为背景图像，提取背景图像中每个像素的光强；

实时采集触控区域的当前图像，提取当前图像中每个像素的光强，分别用背景图像每个像素的光强减去该当前图像对应像素的光强，得到每个对应像素的光强差值；

根据背景图像中每个像素的光强拟合出对应每个像素的光强阈值，并根据每个像素的光强差值和光强阈值的大小关系得出当前图像中光斑位置。

2.根据权利要求1所述的光学触控定位方法，其特征在于所述根据背景图像中每个像素的光强拟合出对应每个像素的光强阈值，包括如下步骤：

分别用背景图像中每个像素的光强除以常数B，然后用得到数值再加上常数C，得到对应像素的光强阈值。

3.根据权利要求1或2所述的光学触控定位方法，其特征在于所述根据每个像素的光强差值和光强阈值的大小关系得出光斑的位置，包括如下步骤：

查找光强差值大于对应光强阈值的像素；

根据像素与位置对应关系确定光强差值大于对应光强阈值的像素的位置；

根据光强差值大于对应光强阈值的像素的位置确定光斑的位置。

4.根据权利要求1或2所述的光学触控定位方法，其特征在于还包括如下步骤：

判断光斑的像素个数是否大于预设值n；

若是，则判定所述光斑为触控光斑；

若否，则判定所述光斑为噪声光斑。

5.根据权利要求1所述的光学触控定位方法，其特征在于还包括如下步骤：

判断所有图像采集装置采集到的图像是否均有触控光斑，

若是，则判定触控光斑为有效触控光斑；

若否，则判定触控光斑为无效触控光斑，重新采集背景图像。

6.根据权利要求1所述的光学触控定位方法，其特征在于还包括如下步骤：

实时的将当前图像每个像素的光强相加求和，并判断求得的和是否大于背景图像每个像素的光强相加求得的和；

若是，则重新采集背景图像。

7.一种光学触控定位系统，其特征在于包括：

图像采集装置，用于采集触控区域的图像，包括采集一帧无触控时触控区域的图像作为背景图像以及实时采集当前图像，并将采集到的图像传输给光强提取单元；

光强提取单元，用于从接收到的图像中提取出每个像素的光强，还用于将提取得到的背景图像的每个像素的光强信息传输给光强阈值计算单元和光强差值计算单元，将提取得到的当前图像的每个像素的光强信息传输给光强差值计算单元；

光强差值计算单元，分别用背景图像每个像素的光强减去当前图像对应像素的光强，得到每个对应像素的光强差值，并将光强差值信息传输给光斑信息提取单元；

光强阈值拟合单元，用于根据存储器内存储的背景图像中每个像素的光强拟合出对应每个像素的光强阈值，并将光强阈值信息传输给光斑信息提取单元；

光斑信息提取单元，用于根据每个像素的光强差值和光强阈值的大小关系得出光斑每个触控点的位置。

8.根据权利要求7所述的光学触控定位系统，其特征在于所述光斑信息提取单元还用于判断采集到的光斑的像素个数是否大于预设值n，若是，则判定所述光斑为触控光斑；若否，则判定所述光斑为噪声光斑。

9.根据权利要求7所述的光学触控定位系统，其特征在于所述光斑信息提取单元还用于判断所有图像采集装置采集到的图像是否均有触控光斑，若是，则判定触控光斑为有效触控光斑；若否，则判定触控光斑为无效触控光斑；

所述图像采集装置还用于当光斑信息提取单元判定结果为无效触控光斑时的重新采集背景图像。

10.根据权利要求7所述的光学触控定位系统，其特征在于还包括；

光强和值计算单元，用于将背景图像的每个像素的光强相加求光强和值以及将当前图像的每个像素的光强相加求光强和值，并将当前图像的光强和值和背景图像的光强和值传输给环境干扰判断单元；

环境干扰判断单元，用于判断当前图像的光强和值是否大于背景图像光强和值；

所述图像采集装置还用于当环境干扰判断单元的判断结果为是时重新采集背景图像；

所述光强提取单元将提取得到的背景图像的每个像素的光强信息和当前图像的每个像素的光强信息传输给光强和值计算单元。

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