CN103019475A

CN103019475A - 一种新型人机交互系统

Info

Publication number: CN103019475A
Application number: CN2012105338852A
Authority: CN
Inventors: 胡昱; 李江晨; 韩君佩
Original assignee: WUHAN SMART CITIES RESEARCH INSTITUTE Co Ltd
Current assignee: WUHAN SMART CITIES RESEARCH INSTITUTE Co Ltd
Priority date: 2012-12-11
Filing date: 2012-12-11
Publication date: 2013-04-03

Abstract

本发明适用于人机交互技术领域，提供一种新型人机交互系统，包括所述系统包括触摸屏、设置在所述触摸屏底部的红外摄像头、与所述红外摄像头连接的控制端，所述触摸屏外周还设置有一圈朝触摸屏照射的红外发光二极管，所述红外摄像头用于接收从触摸屏折射出的红外光线，并生成触点图像信息发送至控制端，所述控制端用于根据接收到的触点图像信息解析得到当前触摸屏上的具体触点位置。本发明是通过红外检测实现多点触控，与现有的电容或电阻触控面板原理不同，由于触摸屏主要材料是亚克力，主要是为了实现红外光线在触摸屏中全反射，与现有的触控面板相比，成本大大降低，因此本发明可以广泛应用于大尺寸多点触控技术领域中，可以有效降低生产成本。

Description

一种新型人机交互系统

技术领域

本发明属于人机交互技术领域，尤其涉及一种新型人机交互系统。

背景技术

多点触摸是人机交互方式必然发展趋势。近年来，随着多点触摸技术的兴起，这方面的研究取得了很大的进步，带来了巨大的经济效益。目前多点触摸技术中常用的手势（如缩放，拖动等）已在手机、平板电脑等小尺寸（≤10英寸）消费电子中得到广泛应用，但在大尺寸（≥10英寸，尤其是更大尺寸≥19英寸）的触摸面板中，由于基于电阻或者电容大尺寸触控面板价格昂贵，动辄几万人民币，这制约了大尺寸触摸面板的普及应用，因此目前大尺寸触摸面板仍未得到广泛应用。

发明内容

鉴于上述问题，本发明的目的在于提供一种新型人机交互系统，该系统可以实现多点触摸，成本较低，可以解决现有大尺寸触摸面板由于价格昂贵造成无法广泛应用的技术问题。

所述新型人机交互系统包括触摸屏、设置在所述触摸屏底部的红外摄像头、与所述红外摄像头连接的控制端，所述触摸屏外周还设置有一圈朝触摸屏照射的红外发光二极管，所述红外摄像头用于接收从触摸屏折射出的红外光线，并生成触点图像信息发送至控制端，所述控制端用于根据接收到的触点图像信息解析得到当前触摸屏上的具体触点位置。

本发明的有益效果是：本发明是通过红外检测实现多点触控，与现有的电容或电阻触控面板原理不同，本发明所述的触摸屏主要材料是亚克力，触摸屏外周的红外发光二极管发出红外光照射在触摸屏中，当用户没有触摸所述触摸屏时，所述红外发光二极管发出红外光在触摸屏中全反射，所述摄像头无法接收到从触摸屏内部折射出来的红外线，当用户触摸触摸屏时，触摸屏内部的红外光线会在触摸点处通过手指皮肤发生反射和/或折射，此时触摸点处的全反射被破坏，因此就会有部分红外光线从触摸点出折射出，被设在所述触摸屏下方的红外摄像头捕获到，所述红外摄像头生成触点图像信息发送至控制端，所述控制端通过图像处理解析出其中触摸点的具体位置，这样就可以应用到具体的应用程序中实现人机交互，显然本发明提供的人机交互系统中触摸屏的成本远低于现有的大尺寸触控面板，为实现大尺寸多点触控技术提供了一种可行技术方案。

附图说明

图1是本发明第一实施例提供的新型人机交互系统的结构图；

图2是本发明第二实施例提供的新型人机交互系统的结构图；

图3是本发明第二实施例中射频天线和触摸屏的第一种组合方式；

图4是本发明第二实施例中射频天线和触摸屏的第二种组合方式；

图5是本发明第二实施例中射频天线和触摸屏的第三种组合方式。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

为了说明本发明所述的技术方案，下面通过具体实施例来进行说明。

实施例一：

图1示出了本发明第一实施例提供的新型人机交互系统的结构，为了便于说明仅示出了与本发明实施例相关的部分。

如图1所示，本实施例提供的新型人机交互系统包括触摸屏1、设置在所述触摸屏底部的红外摄像头2、与所述红外摄像头连接的控制端3，所述触摸屏1外周还设置有一圈朝触摸屏照射的红外发光二极管，所述红外摄像头2用于接收从触摸屏1折射出的红外光线，并生成触点图像信息发送至控制端3，所述控制端3用于根据接收到的触点图像信息解析得到当前触摸屏上的具体触点位置。

本系统在具体工作时，位于触摸屏外周的红外发光二极管发出的红外光线照射到所述触摸屏内部，在用户没有触摸所述触摸屏时，红外光线在触摸屏内部全反射，因此不会有光线从触摸屏折射出，因此红外摄像头不会感知到有红外光线，此时控制端就可以知晓当前用户没有触摸触摸屏；当用户触摸触摸屏时，由于手指皮肤的作用，在触摸点处的全反射被破坏，因此会有部分红外光线从触摸点出反射和/或折射出，这样红外摄像头就会接收到所述红外光线，拍摄图像生成触点图像信息并发送至控制端，控制端再经过图像处理，按照预定协议解析出其中包含的触点的具体位置，获取到触点的具体位置后就可以应用到具体的应用程序中实现人机交互。本实施中，所述红外摄像头可以使用普通的CMOS摄像头，通常多数数码摄像头加装有一块可以滤除红外线的镜头，这里需要去掉滤除红外线的镜头，换上可见光截止的镜头即可。

优选的，本实施所提供的新型人机交互系统还包括所述控制端3连接的投影仪4，所述触摸屏1包括触摸板和位于所述触摸板底部的贴膜，在没有触摸所述触摸屏时，红外发光二极管发出的红外光在所述触摸板中全反射传播，所述投影仪4用于向所述触摸屏上的贴膜投射图像并显示出。作为一种实现方式，所述触摸板的材料为亚克力，亚克力板厚度不小于8mm，边沿需要抛光，为了能使有足够的红外光线在触摸板中全反射，需满足波长为λ=850nm，功率Pw≥80mW，入射角度在θ=48°~60°之间。所述贴膜漫包括反射层、投影层、和兼容层，投影仪将图像投射都所述投影层上显示出，其中漫反射层的作用在于让红外摄像头不被其它物体或者光线干扰，只能识别到非常亮的点，在实际使用时，可以采用描图纸作为投影幕，此时描图纸具有投影层及漫反射层两个功能。兼容层位于投影层和触摸板之间，它能够提高反射的对比度以及完整度，也能够避免手指粘附在表面的情况。通过本优选方式，可以在触摸屏上投射并显示出具体的图像，用户可以根据图像画面在触摸屏上进行操作，控制器识别出具体的触点位置信息后，执行对应操作，这样可以进一步加强人机交互的效果。

本实施例是利用红外检测原理实现多点触控技术，与现有的电阻或电容屏的多点触控技术完全不同，本实施例中的触摸屏主要材料是亚克力，使得红外光线能在触摸屏中全反射传播，与现有的大尺寸触控面板相比，成本低廉许多，这样通过本实施例，可以实现大尺寸多点触控，而且还可以节约制造成本。

实施例二：

图2示出了本发明第二实施例提供的新型人机交互系统的结构，为了便于说明仅示出了与本发明实施例相关的部分。

本实施例提供的新型人机交互系统包括如实施例一所述的触摸屏1、红外摄像头2、控制端3、投影仪4，其中所述触摸屏1上还设有射频天线5，所述射频天线连接有读卡器6，当所述读卡器6工作时，会在所述触摸屏1的上方产生磁力线，所述系统还包括用于贴在被识别物体上的射频标签7。

本实施例在实施例一的基础上增加了射频识别功能，将射频天线和触摸屏集成为一体，所述射频天线和触摸屏的组合方式有多种，比如如图3所示，所述射频天线5为绕在所述触摸屏1外周的线圈，又如图4所示，所述射频天线5为贴在所述触摸屏上表面的透明线圈，如ITO电极覆盖，再如图4所示，所述射频天线5为贴在或涂抹在所述触摸屏上表面的透明导电网格，无论采用何种方式，所述射频天线都不会对触点识别产生影响，也不会影像投影仪在触摸屏上的成像效果，所述射频天线连接有读卡器6，在所述读卡器6工作时，在所述触摸屏的上方产生磁力线，将需要识别的物体贴上射频标签7，该射频标签中包含有该物体的信息，将带有射频标签7的待识别物体放到触摸屏的上表面时，所述射频标签7在磁力线的作用下，将待识别物体的相关信息通过所述射频天线5发送到读卡器6，这样本实施例在触摸识别的基础上，实现了射频识别的功能。

由于现有触控面板的操作大多仅仅停留在缩放、平移、旋转等简单的操作或者多人游戏上，并没有给人们生活带来突破性的体验，多点触摸的优势没有充分发挥出来，本实施例鉴于此，在多点触摸识别的基础上增加了射频识别的功能，将射频天线与触摸屏进行集成，使得本实施例提供的触摸屏既可触摸操作又可以识别射频标签的新型屏幕，提供了一种人、计算机、以及触摸屏上待识别物体的多方交互识别系统。

本实施例提供的新型人机交互系统具有成本低、搭建容易、拓展性好、容易对触点进行识别等优点，具有非常好的发展前景，同时本实施例将多点触摸技术与射频技术结合，可以有效的拓展交互的范围和对象，让人们的生活更加丰富、智能化。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种新型人机交互系统，其特征在于，所述系统包括触摸屏（1）、设置在所述触摸屏底部的红外摄像头（2）、与所述红外摄像头连接的控制端（3），所述触摸屏（1）外周还设置有一圈朝触摸屏照射的红外发光二极管，所述红外摄像头（2）用于接收从触摸屏（1）折射出的红外光线，并生成触点图像信息发送至控制端（3），所述控制端（3）用于根据接收到的触点图像信息解析得到当前触摸屏上的具体触点位置。

2.如权利要求1所述系统，其特征在于，所述系统还包括与所述控制端（3）连接的投影仪（4），所述触摸屏（1）包括触摸板和位于所述触摸板底部的贴膜，在没有触摸所述触摸屏时，红外发光二极管发出的红外光在所述触摸板中全反射传播，所述投影仪（4）用于向所述触摸屏上的贴膜投射图像并显示出。

3.如权利要求2所述系统，其特征在于，所述贴膜包括漫反射层、投影层、和兼容层。

4.如权利要求1-3任一项所述系统，其特征在于，所述触摸屏（1）上还设有射频天线（5），所述射频天线连接有读卡器（6），当所述读卡器（6）工作时，会在所述触摸屏（1）的上方产生磁力线，所述系统还包括用于贴在被识别物体上的射频标签（7）。

5.如权要求4所述系统，其特征在于，所述射频天线（5）为绕在所述触摸屏外周的线圈。

6.如权要求4所述系统，其特征在于，所述射频天线（5）为贴在所述触摸屏上表面的透明线圈。

7.如权要求4所述系统，其特征在于，所述射频天线（5）为贴在所述触摸屏上表面的透明导电网格。