CN103294281B - 光学成像触摸屏的触摸识别方法及装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种光学成像触摸屏的触摸识别方法，包括：获取摄像头采集的与各个像素点对应的光强信号波形值；根据获取的所述光强信号波形值，在各个像素点中搜索第一像素点；其中，所述第一像素点为光强信号波形值变化率最大的像素点，或者从零像素点开始光强信号波形值第一个达到预设值的像素点；将所述第一像素点识别为所述摄像头有效范围的边界点。此外，还公开了一种光学成像触摸屏的触摸识别装置。本发明将光强信号波形值变化率最大的像素点，或者从零像素点开始光强信号波形值第一个达到预设值的像素点作为摄像头有效识别范围的上边界。将上边界之外的像素点识别为摄像头的无效范围，从而避免触摸误判的发生。
Description
技术领域
本发明涉及光学成像触摸屏技术领域，尤其涉及一种光学成像触摸屏的触摸识别方法和一种光学成像触摸屏的触摸识别装置。
背景技术
光学成像触摸屏是一种在屏幕的两个角上安装摄像头(例如红外摄像头)，通过触摸物在两个摄像头中的位置信息来计算得出触摸点位置的触摸屏。光学成像触摸屏为左右上角各有一个摄像头。如果有触摸物体进入触摸区域挡住部分进入摄像头的光线，则摄像头可以根据被挡住部分所在的像素位置来算出角度，然后通过左右两个角度来求出坐标。
图1为一个摄像头拍到的图像，白色亮条区域为反光材料所在的区域，即有效的触摸区域。当有触摸物体进入时，如图2所示，方框圈住的位置，白色亮条出现的断点(一块暗区)就是被触摸物体遮挡的效果。图3为触摸屏上左侧摄像头拍摄到的图像，其中竖线用于分隔标识右侧、底边和左侧反光材料的位置。
在光学成像触摸屏的使用过程中，默认反光材料(反光材料置于触摸屏的边框上)的端点以外是没有光的，因此用灰度值(即光强信号的大小)为零的像素位置作为摄像头识别范围的上边界。但由于反光材料的端点以外有可能存在微弱的背景光，使得灰度值不为零，因此假设反光材料端点以外的部分没有光是不准确的，这种做法将导致摄像头把实际在触摸屏之外的阻挡物或者光线变化等识别为触摸物，从而产生误判。
发明内容
基于此，本发明提供了一种光学成像触摸屏的触摸识别方法和一种光学成像触摸屏的触摸识别装置。
一种光学成像触摸屏的触摸识别方法，包括以下步骤：
获取摄像头采集的与各个像素点对应的光强信号波形值；
根据获取的所述光强信号波形值，在各个像素点中搜索第一像素点；其中，所述第一像素点为光强信号波形值变化率最大的像素点，或者从零像素点开始光强信号波形值第一个达到预设值的像素点；
将所述第一像素点识别为所述摄像头有效范围的边界点，将像素坐标介于所述零像素点和所述第一像素点之间的像素点，识别为所述摄像头的无效范围；
其中，所述在各个像素点中搜索第一像素点的步骤，包括以下步骤：
对获取的与各个像素点对应的光强信号波形值进行一阶离散微分求解；
获取第二像素点；其中，所述第二像素点为所述求解结果中最大值对应的像素点；
从零像素点开始，按照像素坐标递增的顺序，逐个将各像素点对应的光强信号波形值与所述预设值进行比较；
根据所述比较结果，获取第三像素点；其中，所述第三像素点为光强信号波形值第一个大于或等于所述预设值的像素点；
如果所述第二像素点与所述第三像素点之间的距离小于或等于预设距离，则将所述第二像素点或者所述第三像素点识别为所述第一像素点。
与一般技术相比，本发明光学成像触摸屏的触摸识别方法将光强信号波形值变化率最大的像素点，或者从零像素点开始光强信号波形值第一个达到预设值的像素点作为摄像头有效识别范围的上边界。将上边界之外的像素点识别为摄像头的无效范围，也即在所述上边界之外的触摸物体成像视为无效触摸。这样可在摄像头识别过程中准确地剔除掉触摸屏之外的阻挡物等，仅保留真实的触摸物图像，从而避免触摸误判的发生。
一种光学成像触摸屏的触摸识别装置，包括获取模块、搜索模块和识别模块；
所述获取模块，用于获取摄像头采集的与各个像素点对应的光强信号波形值；
所述搜索模块，用于根据获取的所述光强信号波形值，在各个像素点中搜索第一像素点；其中，所述第一像素点为光强信号波形值变化率最大的像素点，或者从零像素点开始光强信号波形值第一个达到预设值的像素点；
所述识别模块，用于将所述第一像素点识别为所述摄像头有效范围的边界点，将像素坐标介于所述零像素点和所述第一像素点之间的像素点，识别为所述摄像头的无效范围；
其中，所述搜索模块还用于对获取的与各个像素点对应的光强信号波形值进行一阶离散微分求解；
以及获取第二像素点；其中，所述第二像素点为所述求解结果中最大值对应的像素点；
以及从零像素点开始，按照像素坐标递增的顺序，逐个将各像素点对应的光强信号波形值与所述预设值进行比较；
以及根据所述比较结果，获取第三像素点；其中，所述第三像素点为光强信号波形值第一个大于或等于所述预设值的像素点；
如果所述第二像素点与所述第三像素点之间的距离小于或等于预设距离，则所述搜索模块将所述第二像素点或者所述第三像素点识别为所述第一像素点。
与一般技术相比，本发明光学成像触摸屏的触摸识别装置将光强信号波形值变化率最大的像素点，或者从零像素点开始光强信号波形值第一个达到预设值的像素点作为摄像头有效识别范围的上边界。将上边界之外的像素点识别为摄像头的无效范围，也即在所述上边界之外的触摸物体成像视为无效触摸。这样可在摄像头识别过程中准确地剔除掉触摸屏之外的阻挡物等，仅保留真实的触摸物图像，从而避免触摸误判的发生。
附图说明
图1为无触摸物时摄像头拍摄图像的示意图；
图2为有触摸物时摄像头拍摄图像的示意图；
图3为摄像头拍摄图像的区域分割示意图；
图4为本发明光学成像触摸屏的触摸识别方法的流程示意图；
图5为光强信号波形示意图；
图6为对各个像素点的光强信号波形值进行一阶离散微分处理后的示意图；
图7为对各个像素点的光强信号波形值与所述预设值进行比较的示意图；
图8为应用本发明光学成像触摸屏的触摸识别方法进行非触摸物区分的原理示意图；
图9为本发明光学成像触摸屏的触摸识别装置的结构示意图。
具体实施方式
为更进一步阐述本发明所采取的技术手段及取得的效果，下面结合附图及较佳实施例，对本发明的技术方案，进行清楚和完整的描述。
请参阅图4，为本发明光学成像触摸屏的触摸识别方法的流程示意图。本发明光学成像触摸屏的触摸识别方法，包括以下步骤：
S101获取摄像头采集的与各个像素点对应的光强信号波形值；
S102根据获取的所述光强信号波形值，在各个像素点中搜索第一像素点；其中，所述第一像素点为光强信号波形值变化率最大的像素点，或者从零像素点开始光强信号波形值第一个达到预设值的像素点；
S103将所述第一像素点识别为所述摄像头有效范围的边界点。
在步骤S101中，所述像素点为摄像头拍摄图像中的点，每个像素点的坐标与触摸屏反光材料(也即触摸屏边框)上点的位置一一对应。
各个像素点都对应的一个光强信号波形值，通常用灰度值来表示所述光强信号波形值。各个像素点的光强信号波形值可以组成一个曲线，它反应的是摄像头拍摄到的整个触摸屏区域上的亮度变化。
将反光材料所在区域的图像信息处理成一个Y轴为亮度(光强信号波形值)X轴为像素位置的波形，如图5所示。
在步骤S102中，摄像头能拍摄范围的最大角度大约是110°，也有一些其它角度的摄像头。在这种情况下，摄像头的拍摄范围一般会超过触摸屏顶边(摄像头所在的边)，即实际的触摸屏范围。而在触摸屏之外往往会因环境亮度变化或者其它因素，例如阻挡物等，使得摄像头拍摄到的图像中产生断点。如果要排除这种情况，本发明采用寻找摄像头有效识别范围的上边界的方法，即在触摸屏顶边的附近寻找一个上边界，这样就需要确定本发明中的所述第一像素点。
作为其中一个实施例，所述在各个像素点中搜索第一像素点的步骤，包括以下步骤：
对获取的与各个像素点对应的光强信号波形值进行一阶离散微分求解；
将所述求解结果中最大值对应的像素点作为所述第一像素点。
请参阅图6，为对各个像素点的光强信号波形值进行一阶离散微分处理后的示意图。
对各个像素点的光强信号波形值进行一阶离散微分处理，再整体加一个固定值，例如该固定值可以取125(也可选取其它数值)，即相当于将零点水平上抬所述固定值，这是为了将负方向增长的特征表现出来，得到的波形图如图6所示。
从零像素点(即像素坐标为零的像素点)起向后扫描，找到最大值，即图中的最高峰处，将此处定为摄像头有效拍摄范围的上边界。
用像素灰度的梯度最大值识别出侧边反光材料的端点，此端点被视为上边界，并将上边界以外部分图像视为无效图像，从而达到识别有效图像范围降低触摸误判的目的。
作为其中一个实施例，所述在各个像素点中搜索第一像素点的步骤，包括以下步骤：
从零像素点开始，按照像素坐标递增的顺序，逐个将各像素点对应的光强信号波形值与所述预设值进行比较；
根据所述比较结果，将光强信号波形值第一个大于或等于所述预设值的像素点作为所述第一像素点。
请参阅图7，为对各个像素点的光强信号波形值与所述预设值进行比较的示意图。
竖线位置为上边界位置，从零像素点开始向后检查，灰度达到预设值，也即阈值时则认为该像素点为上边界。例如，可将所述预设值，也即阈值定为50。所述预设值可以通过统计得到。
通过设置阈值寻找上边界，设置适应性更广的灰度阈值，识别出反光材料的端点，此端点被视为上边界，并将上边界以外部分图像视为无效图像，从而达到识别有效图像范围降低触摸误判的目的。
作为其中一个实施例，所述在各个像素点中搜索第一像素点的步骤，包括以下步骤：
对获取的与各个像素点对应的光强信号波形值进行一阶离散微分求解；
获取第二像素点；其中，所述第二像素点为所述求解结果中最大值对应的像素点；
从零像素点开始，按照像素坐标递增的顺序，逐个将各像素点对应的光强信号波形值与所述预设值进行比较；
根据所述比较结果，获取第三像素点；其中，所述第三像素点为光强信号波形值第一个大于或等于所述预设值的像素点；
如果所述第二像素点与所述第三像素点之间的距离小于或等于预设距离，则将所述第二像素点或者所述第三像素点识别为所述第一像素点。
优选地，可以先对各个像素点的光强信号波形值进行一阶离散微分处理，寻找到一阶离散微分处理后的最大值所对应的像素点，再验证是否将该像素点作为所述第一像素点，验证方法是将光强信号波形值与所述预设值进行比较，如果其光强信号波形值是第一个大于或者等于所述预设值的像素点，则将其识别为所述第一像素点。
优选地，先寻找光强信号波形值第一个大于或者等于所述预设值的像素点，然后对各个像素点的光强信号波形值进行一阶离散微分处理，再验证是否将该像素点作为所述第一像素点，验证方法是进行一阶离散微分求解，如果该像素点的求解结果是各个像素点求解一阶离散微分后的最大值，则将其识别为所述第一像素点。
寻找一阶离散微分处理后的最大值和第一个大于或者等于所述预设值，通过两种手段结合来搜索所述第一像素点，准确率更高，使得搜索到的摄像头有效拍摄范围上边界更加靠近实际边界，从而在避免触摸误判发生的同时，也能减少将实际触摸物剔除的可能性。
在步骤S103中，将所述第一像素点之后的像素点，即像素坐标在所述第一像素点坐标之后的像素点，识别为所述摄像头的有效范围。通过比较像素点的坐标，将像素坐标位于第一像素点的坐标之后的像素点作为有效触摸进行识别。即，如果在这些像素点上拍摄到触摸图像，则将其识别为有效触摸。
作为其中一个实施例，在所述搜索第一像素点的步骤之后，包括以下步骤：
将像素坐标介于所述零像素点和所述第一像素点之间的像素点，识别为所述摄像头的无效范围。
将上边界向零像素点方向的图像视为无效，如图8所示。图中只示意了触摸屏上左侧摄像头的情况。上边界以上是零像素点方向，上边界以上这一侧的触摸点都被认为无效，从而避免了触摸误判的发生。
作为其中一个实施例，所述零像素点是像素坐标为零的像素点。
本发明中，坐标系的建立可采用当前对摄像头图像进行处理时的常规做法，即所述零像素点所对应的识别区域位于触摸屏顶边和摄像头零角度线附近，其中摄像头零角度线为摄像头之间的连线。
将摄像头拍摄到的所述上边界之外的触摸图像识别为无效，即上边界向摄像头零像素点方向的触摸物体成像被认为无效触摸。
第一像素点确定的上边界在触摸屏顶边附近，该上边界与实际上边界(即触摸屏顶边)的差距越小，对非实际触摸物的剔除就越准确。
将上边界(即所述第一像素点)与零像素点之间的图像视为无效，按区域来划分有效图像区和无效图像区，从而达到避免触摸误判的目的。通过对本发明技术方案的实际验证，得出的结果是本发明可很好的解决对非实际触摸物的剔除，保留了真实触摸物图像，成功率非常理想。
与一般技术相比，本发明光学成像触摸屏的触摸识别方法将光强信号波形值变化率最大的像素点，或者从零像素点开始光强信号波形值第一个达到预设值的像素点作为摄像头有效识别范围的上边界。将上边界之外的像素点识别为摄像头的无效范围，也即在所述上边界之外的触摸物体成像视为无效触摸。这样可在摄像头识别过程中准确地剔除掉触摸屏之外的阻挡物等，仅保留真实的触摸物图像，从而避免触摸误判的发生。
请参阅图9，为本发明光学成像触摸屏的触摸识别装置的结构示意图。
本发明光学成像触摸屏的触摸识别装置，包括获取模块201、搜索模块202和识别模块203；
所述获取模块201，用于获取摄像头采集的与各个像素点对应的光强信号波形值；
所述搜索模块202，用于根据获取的所述光强信号波形值，在各个像素点中搜索第一像素点；其中，所述第一像素点为光强信号波形值变化率最大的像素点，或者从零像素点开始光强信号波形值第一个达到预设值的像素点；
所述识别模块203，用于将所述第一像素点识别为所述摄像头有效范围的边界点。
作为其中一个实施例，所述搜索模块用于对获取的与各个像素点对应的光强信号波形值进行一阶离散微分求解；
以及将所述求解结果中最大值对应的像素点作为所述第一像素点。
用像素灰度的梯度最大值识别出侧边反光材料的端点，此端点被视为上边界，并将上边界以外部分图像视为无效图像，从而达到识别有效图像范围降低触摸误判的目的。
作为其中一个实施例，所述搜索模块用于从零像素点开始，按照像素坐标递增的顺序，逐个将各像素点对应的光强信号波形值与所述预设值进行比较；
以及根据所述比较结果，将光强信号波形值第一个大于或等于所述预设值的像素点作为所述第一像素点。
作为其中一个实施例，所述搜索模块用于对获取的与各个像素点对应的光强信号波形值进行一阶离散微分求解；
获取第二像素点；其中，所述第二像素点为所述求解结果中最大值对应的像素点；
从零像素点开始，按照像素坐标递增的顺序，逐个将各像素点对应的光强信号波形值与所述预设值进行比较；
根据所述比较结果，获取第三像素点；其中，所述第三像素点为光强信号波形值第一个大于或等于所述预设值的像素点；
如果所述第二像素点与所述第三像素点之间的距离小于或等于预设距离，则所述搜索模块将所述第二像素点或者所述第三像素点识别为所述第一像素点。
通过设置阈值寻找上边界，设置适应性更广的灰度阈值，识别出反光材料的端点，此端点被视为上边界，并将上边界以外部分图像视为无效图像，从而达到识别有效图像范围降低触摸误判的目的。
作为其中一个实施例，所述识别模块还用于将像素坐标介于所述零像素点和所述第一像素点之间的像素点，识别为所述摄像头的无效范围。
作为其中一个实施例，所述零像素点是像素坐标为零的像素点。
将摄像头拍摄到的所述上边界之外的触摸图像识别为无效，即上边界向摄像头零像素点方向的触摸物体成像被认为无效触摸。
第一像素点确定的上边界在触摸屏顶边附近，该上边界与实际上边界(即触摸屏顶边)的差距越小，对非实际触摸物的剔除就越准确。
将上边界(即所述第一像素点)与零像素点之间的图像视为无效，按区域来划分有效图像区和无效图像区，从而达到避免触摸误判的目的。通过对本发明技术方案的实际验证，得出的结果是本发明可很好的解决对非实际触摸物的剔除，保留了真实触摸物图像，成功率非常理想。
与一般技术相比，本发明光学成像触摸屏的触摸识别装置将光强信号波形值变化率最大的像素点，或者从零像素点开始光强信号波形值第一个达到预设值的像素点作为摄像头有效识别范围的上边界。将上边界之外的像素点识别为摄像头的无效范围，也即在所述上边界之外的触摸物体成像视为无效触摸。这样可在摄像头识别过程中准确地剔除掉触摸屏之外的阻挡物等，仅保留真实的触摸物图像，从而避免触摸误判的发生。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。
Claims (2)
1.一种光学成像触摸屏的触摸识别方法，其特征在于，包括以下步骤：
获取摄像头采集的与各个像素点对应的光强信号波形值；
根据获取的所述光强信号波形值，在各个像素点中搜索第一像素点；其中，所述第一像素点为光强信号波形值变化率最大的像素点，或者从零像素点开始光强信号波形值第一个达到预设值的像素点；其中，所述零像素点是像素坐标为零的像素点；
将所述第一像素点识别为所述摄像头有效范围的边界点，将像素坐标介于所述零像素点和所述第一像素点之间的像素点，识别为所述摄像头的无效范围；
其中，所述在各个像素点中搜索第一像素点的步骤，包括以下步骤：
对获取的与各个像素点对应的光强信号波形值进行一阶离散微分求解；
获取第二像素点；其中，所述第二像素点为所述求解结果中最大值对应的像素点；
从零像素点开始，按照像素坐标递增的顺序，逐个将各像素点对应的光强信号波形值与所述预设值进行比较；
根据所述比较结果，获取第三像素点；其中，所述第三像素点为光强信号波形值第一个大于或等于所述预设值的像素点；
如果所述第二像素点与所述第三像素点之间的距离小于或等于预设距离，则将所述第二像素点或者所述第三像素点识别为所述第一像素点。
2.一种光学成像触摸屏的触摸识别装置，其特征在于，包括获取模块、搜索模块和识别模块；
所述获取模块，用于获取摄像头采集的与各个像素点对应的光强信号波形值；
所述搜索模块，用于根据获取的所述光强信号波形值，在各个像素点中搜索第一像素点；其中，所述第一像素点为光强信号波形值变化率最大的像素点，或者从零像素点开始光强信号波形值第一个达到预设值的像素点；其中，所述零像素点是像素坐标为零的像素点；
所述识别模块，用于将所述第一像素点识别为所述摄像头有效范围的边界点，将像素坐标介于所述零像素点和所述第一像素点之间的像素点，识别为所述摄像头的无效范围；
其中，所述搜索模块还用于对获取的与各个像素点对应的光强信号波形值进行一阶离散微分求解；
以及获取第二像素点；其中，所述第二像素点为所述求解结果中最大值对应的像素点；
以及从零像素点开始，按照像素坐标递增的顺序，逐个将各像素点对应的光强信号波形值与所述预设值进行比较；
以及根据所述比较结果，获取第三像素点；其中，所述第三像素点为光强信号波形值第一个大于或等于所述预设值的像素点；
如果所述第二像素点与所述第三像素点之间的距离小于或等于预设距离，则所述搜索模块将所述第二像素点或者所述第三像素点识别为所述第一像素点。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |