CN103425357A - 一种光学触摸屏的控制系统 - Google Patents

Abstract

本发明所述的光学触摸屏的控制系统，中央控制模块在不同时刻发送控制指令给每一组中的所有摄像头控制模块；不同的摄像头控制模块接收到控制指令后控制与其对应的摄像头工作；一组摄像头工作时，中央控制模块控制与该组摄像头相对应的光源打开或调亮，该组摄像头对面的光源关闭或调暗。本发明中的上述方案，由中央控制模块在不同时刻发送控制指令给每一所述摄像头控制模块从而控制不同的摄像头能够错时工作。控制方法简单且具有更高的精度。并且，由于在某一摄像头工作时，其对面的光源被关闭或者调暗，有效避免其他光源对摄像头拍摄时的高光影响，并且在一定程度上降低了光学触摸屏的能耗。

Description

一种光学触摸屏的控制系统

技术领域

本发明涉及一种光学触摸系统，具体是一种用于多摄像头的光学触摸屏中实现摄像头控制的系统，属于光学触摸屏应用领域。

背景技术

基于两摄像头的回归反射式光源触摸屏具有结构简单、成本低、触摸及书写性能好、易于生产等诸多优点，近年来已被得到广泛认可，在大中尺寸触摸屏中占据了较大份额。其结构如图1所示，在触摸屏框架顶部左上角设置的LED灯发射出光线,经过安装在触摸屏框架上的反射条反射,进入顶部右上角的CCD摄像头中。同理,顶部右上角LED灯发射的光线传入顶部左侧的CCD摄像头中，密布的光线在触摸区域内形成一张光线网。当触摸点进入该光线网时，根据被该触摸点遮挡光线确定触摸点的位置坐标。

随着触摸应用技术的快速普及和Windows8系统等对触摸精度要求更高的系统的不断推出，触摸领域对产品的工业设计效果和多点触摸性能的要求越来越高，而基于两个摄像头的光学触摸屏存在上部触摸死区和双点书写时存在鬼点的缺陷，已经不能满足市场的需求，于是设计了4摄像头甚至更多个摄像头的光学触摸屏来解决上述问题。

多摄像头的光学触摸屏主要采用两种光源设计方案。一种是主动光源，即在触摸屏的边框上密布红外LED或者使用光导来实现背景光源。第二种是被动光源，即与摄像头同向布置LED灯，在触摸屏的边框上安装回归反射条用于反射LED灯发射的光。采用主动光源方案成本高，功耗高并且难于制造和维护，因此现有技术中常采用被动光源方案。而被动光源方案又会存在对角高光干扰的问题，因为每个摄像头的光源会在其他摄像头内表现为巨大的亮斑，触摸物会被这一亮斑的强光淹没，影响信号获取，对触摸和鬼点识别影响很大。

从避免干扰以及节能方面考虑，当需要摄像头获取图像时开启与之对应的光源，不需要摄像头获取图像时关闭与之对应的光源，因此每个摄像头捕获图像的时间应该尽可能的错开。然而现有技术中每个摄像头工作在各自的工作时钟下，因此如果每个摄像头捕获图像的时间错开，就需要对同步每个摄像头的工作时钟，并分别令每一个摄像头在不同的时间启动来捕获图像。这种方式具有如下缺点：

（1）需要定期或者不定期同步所有时钟，避免由于摄像头之间的时钟不能同步导致摄像头的启动时间冲突。

（2）需要为四个摄像头分别设计控制逻辑或者配置不同参数，以错开摄像头的启动时间。

（3）对时钟的精度要求更高，每一帧所需要的时间比同步时钟周期时间高一个数量级以上，例如每一帧所需要的时间为以秒为单位的时间长度，那么时钟周期至少要以毫秒为单位才可以。

上述三个问题使对摄像头的控制更复杂且不易满足同步时钟的精度要求。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是现有技术中采用被动光源的光学触摸屏在实现不同摄像头错时工作时控制方法复杂且对时钟精度要求过高，从而提供一种简单易行的光学触摸屏的控制系统。

为解决上述技术问题，本发明是通过以下技术方案实现的：

一种光学触摸屏的控制系统，包括：

中央控制模块；

至少两组摄像头控制模块，每组所述摄像头控制模块包括至少一个摄像头控制模块，每一所述摄像头控制模块用于控制一个摄像头的开启或关闭；

所述中央控制模块，在不同时刻发送控制指令给每一组中的所有摄像头控制模块；不同的所述摄像头控制模块接收到所述控制指令后控制与其对应的摄像头工作。

上所述的光学触摸屏控制系统，当一组摄像头工作时，所述中央控制模块控制与该组摄像头相对应的光源打开或调亮，该组摄像头对面的光源关闭或调暗。

上所述的光学触摸屏控制系统，所述摄像头控制模块的为M组时，所述中央控制模块从一个帧周期内取出M个时间段，每一时间段的长度为T_m,且T₁+T₂+…+T_M≤帧周期，M为大于1的整数,m为整数且1≤m≤M；

所述中央控制模块分别在第m个时间段的起始时刻t_m向第m个所述摄像头控制模块发送控制指令。

上所述的光学触摸屏控制系统，所述时间段的长度T_m相等。

上所述的光学触摸屏控制系统，所述摄像头控制模块有两组，每一组所述摄像头控制模块有两个；所述中央控制模块发送控制指令至第一组摄像头控制模块的时刻t₁与发送控制指令至第二组摄像头控制模块的时刻t₂之间的间隔为半个帧周期。

上所述的光学触摸屏控制系统，每一所述摄像头控制模块包括同步控制单元、摄像头控制器、存储器和图像处理单元；

所述同步控制单元，用于在接收到中央控制模块发送的控制指令后，重置其对应的摄像头；

所述摄像头控制器，用于接收摄像头输出的图像数据；

所述存储器，用于存储所述摄像头控制器接收到的图像数据；

所述图像处理单元，用于从所述存储器中读取图像数据并将图像数据处理后发送至所述中央控制模块。

上所述的光学触摸屏控制系统，每一所述摄像头控制模块还包括存储器访问权限调度单元，用于控制所述图像处理单元与所述摄像头控制器不同时访问所述存储器。

上所述的光学触摸屏控制系统，所述摄像头控制器，还用于根据接收的摄像头输出的图像数据的状态得到所需光源的状态并发送所需光源状态的请求至中央控制模块；

所述中央控制模块，根据所述摄像头控制器输出的所需光源状态的请求，输出光源控制指令至相应的所述摄像头控制器；

每一所述摄像头控制模块还包括光源驱动单元，用于接收所述中央控制模块输出的光源控制指令，根据所述光源控制指令控制对应的光源。

本发明的上述技术方案相比现有技术具有以下优点：

（1）本发明所述的光学触摸屏的控制系统，中央控制模块，在不同时刻发送控制指令给每一组中的所有摄像头控制模块；不同的摄像头控制模块接收到控制指令后控制与其对应的摄像头工作；且在某一组摄像头工作时，中央控制模块控制与该组摄像头相对应的光源打开或调亮，该组摄像头对面的光源关闭或调暗。本发明中的上述方案，由中央控制模块在不同时刻发送控制指令给每一所述摄像头控制模块从而控制不同的摄像头能够错时工作。每一所述摄像头控制模块，都不需要进行定期或不定期的同步操作，控制方法简单且具有更高的精度。并且，由于在某一摄像头工作时，其对面的光源被关闭或者调暗，有效避免其他光源对摄像头拍摄时的高光影响，并且在一定程度上降低了光学触摸屏的能耗。

（2）本发明所述的光学触摸屏的控制系统，当摄像头控制模块的为M组时，中央控制模块从一个帧周期内取出M个时间段，每一时间段的长度为T_m,且T₁+T₂+…+T_M≤帧周期，中央控制模块分别在第m个时间段的起始时刻向第m个摄像头控制模块发送控制指令。上述方案中，中央控制模块在同一个帧周期中的不同时刻发送控制指令至不同摄像头控制模块，使系统的控制时序更简单。

（3）本发明所述的光学触摸屏的控制系统，应用于矩形的四个摄像头的光学触摸屏中时，将摄像头控制模块分为两组，每一组摄像头控制模块有两个；中央控制模块发送控制指令至第一组摄像头控制模块的时刻T₁与发送控制指令至第二组摄像头控制模块的时刻T₂之间的间隔为半个帧周期。当一组摄像头拍摄时，中央控制器控制关闭或调暗与另一组摄像头相连的光源。采用上述控制方案，能够有效避免对角光源对摄像头拍摄时的高光影响，并且具有更小的功率损耗，并且使采样帧率提高了一倍。

附图说明

为了使本发明的内容更容易被清楚的理解，下面结合附图，对本发明作进一步详细的说明，其中，

图1是一种两个摄像头的光学触摸屏的结构示意图；

图2是本发明一个实施例所述的光学触摸屏的控制系统的原理框图；

图3是本发明所述一个实施例的所述的中央控制模块发送的控制指令为边沿信号的示意图；

图4是一种四个摄像头的光学触摸屏的结构示意图；

图5是本发明一个实施例的光学触摸屏控制时序图；

图6是本发明一个实施例的中央控制模块与摄像头控制模块的原理框图。

图中附图标记表示为：1-触摸面板，2-摄像头。

具体实施方式

实施例1

本实施例提供一种光学触摸屏的控制系统，如图2所示，包括：中央控制模块；至少两组摄像头控制模块，每组所述摄像头控制模块包括至少一个摄像头控制模块，每一所述摄像头控制模块用于控制一个摄像头的开启或关闭；所述中央控制模块，在不同时刻发送控制指令给每一组中的所有摄像头控制模块；不同的所述摄像头控制模块接收到所述控制指令后控制与其对应的摄像头工作。

采用本实施例的方案，只需要所述中央控制模块在不同时刻发出控制指令即可，因此在所述中央控制模块内也不需要精确的时钟信号，只需要能够区分不同的所述摄像头控制模块的控制时间的逻辑时钟即可。例如以边沿信号作为控制信号，则控制不同摄像头控制模块的边沿信号所在时刻之间有相应的延迟即可。

如图3所示，给出了中央控制模块控制三组摄像头控制模块时输出的控制指令的示意图。其中中央控制模块在时刻t₁向第一组摄像头控制模块发出控制指令，并且在间隔T₁的时间段之后即t₂时刻向第二组摄像头控制模块发出控制指令，在间隔T₂的时间段之后即t₃时刻向第三组摄像头控制模块发出控制指令。需要说明的是，T₁和T₂可以是相等的也可以是不相等的，只是当二者相等时，控制逻辑会更加简单。另外，本实施例中的上述方案只需要所述中央控制模块在不同时刻t₁、t₂和t₃发出控制指令即可，至于t₁、t₂和t₃这三个时刻是否在在同一个帧周期内并没有关系。

如图3所示，所述中央控制模块只需要为每一组摄像头控制模块发送一次控制指令，每一组摄像头控制模块在接收到控制指令后会经过相同的延迟后执行相同的动作，只要摄像头控制模块在执行动作的过程中不会在时间上存在较大的偏移影响到其反馈给所述中央控制模块的信号，就不需要再为每一摄像头控制模块发送控制指令。

本实施例中的上述系统，所述中央控制模块在控制所述摄像头控制模块时，还可以同时控制光源的亮度或者开关状态。在本实施例中，为了避免摄像头在工作时受到其对面的光源的强光的影响，当一组摄像头工作时，所述中央控制模块控制与该组摄像头相对应的光源打开或调亮，该组摄像头对面的光源关闭或调暗。本实施例中提供的这一控制方式，适用于目前的光学触摸屏的需求。当然，如果在某些特殊的情况下，当某一组摄像头工作时，需要调亮该组摄像头对面的光源的话，采用本实施例中的上述系统依然可以实现。

本实施例提供的上述系统，可以应用于多个摄像头的光学触摸屏中，对于光学触摸屏来说，可以选择将位于同一条边上的摄像头划分为一组，每一个摄像头对应一个摄像头控制模块，因此同一条边上的摄像头可以由一组摄像头控制模块来控制。

本实施例中所述中央控制模块在不同时刻发送控制指令给每一所述摄像头控制模块从而控制在光学触摸屏不同边上的摄像头能够错时工作。每一所述摄像头控制模块，都不需要单独设置用于实现同步模块即可，也不必进行定期或不定期的同步操作。

本实施例中，所述摄像头控制模块的为M组时，所述中央控制模块从一个帧周期内取出M个时间段，每一时间段的长度为T_m,且T₁+T₂+…+T_M≤帧周期，M为大于1的整数,m为整数且1≤m≤M；所述中央控制模块分别在第m个时间段的起始时刻向第m个所述摄像头控制模块发送控制指令。如图3所示为M=3的情况，正如前边所介绍的，所述时间段的长度T_m可以相等，也可以不相等。本实施例中，为了可以使控制时序更加简单，选择所述时间段的长度T_m相等。

作为本实施例的一种实施方式，所述摄像头控制模块有两组，每一组所述摄像头控制模块有两个；所述中央控制模块发送控制指令至第一组摄像头控制模块的时刻T₁与发送控制指令至第二组摄像头控制模块的时刻T₂之间的间隔为半个帧周期。

将该系统应用于如图4所示的四个摄像头的光学触摸屏中。图4中的光学触摸屏为矩形，在其触摸面板1的四个边角各设置了一个摄像头2。将在同一条边上的两个摄像头分为一组，图中所示为将横边上的摄像头分为A和B两组，还可以按照纵边进行摄像头的分组。

图5给出了基于四个摄像头的控制系统的时序示意图。从图中可以看出，前两行是中央控制模块发出的控制指令的时序图。向A组摄像头控制模块发送控制指令的时刻与向B组摄像头控制模块发送控制指令的时刻相差1/2帧周期。第三行与第四行分别为摄像头控制模块接收到中央控制模块发送的控制指令后的信息反馈时间，此处的信息反馈是指摄像头将图像信息反馈给中央控制模块。需要说明的是，图中的双斜线表示一定的时间长度，从图中可以看出，当A组摄像头控制模块和B组摄像头控制模块接收到控制指令后，经过双斜线表示的一定的时间长度后会输出反馈信息，此处的一定的时间长度时由摄像头自身决定的，因此当选择的摄像头全部相同时，所有的摄像头便会在相同的时刻反馈信息。由于中央控制模块向A组摄像头控制模块发送控制指令的时刻与向B组摄像头控制模块发送控制指令的时刻相差1/2帧周期，因此A组摄像头的信息反馈时间与B组摄像头的信息反馈时间也相差了1/2帧周期。反馈信息中的TS表示时间索引，冒号后边的数字表示帧计数器所记录的数据帧数，A组摄像头与B组摄像头交替反馈信息。最后一行中，表示了中央控制模块将两个摄像头控制模块反馈的信息发送至PC上位机的情况。从图中可以看出，中央控制模块将两个摄像头控制模块反馈的图像信息的时间索引进行了修改，将两个摄像头控制模块反馈的信息重新组合后按照反馈信息的先后顺序重新标以时间索引后发送至PC机。

实施例2

在实施例1的基础上，如图6所示，本实施例中每一所述摄像头控制模块包括同步控制单元、摄像头控制器、存储器和图像处理单元。所述同步控制单元，用于在接收到中央控制模块发送的控制指令后，重置其对应的摄像头。所述摄像头控制器，用于接收摄像头输出的图像数据所述存储器，用于存储所述摄像头控制器接收到的图像数据；所述图像处理单元，用于从所述存储器中读取图像数据并将图像数据处理后发送至所述中央控制模块。

对于光学触摸屏来说，摄像头在启动后会以固定的帧率输出图像数据，而摄像头在接收到同步控制单元的重置命令后重置，可以在固定的时间后实施启动后的行为。因此，对于同一组中的不同摄像头来说，同时接收到重置命令后便可以在重置后相同的时间间隔后启动并以固定的帧率输出图像数据。

本实施例所述图像处理单元对图像数据的处理主要是指将其处理为带时间索引的图像特征的数据。所述时间索引即为图5反馈信息中所包含的时间索引信息。之所以要将图像数据处理为带有时间索引的图像特征的数据，是为了用于表征反馈信息的先后顺序。中央控制模块能够直接根据时间索引将每一组摄像头控制模块的反馈信息的先后顺序区分后进行组合，然后发给PC机。

作为一种优选的实施方式，每一所述摄像头控制模块还包括存储器访问权限调度单元，用于控制所述图像处理单元与所述摄像头控制器不同时访问所述存储器。所述图像处理单元从所述存储器中读取图像数据，而摄像头控制器向所述存储器中存储图像数据，如果二者同时访问存储器带来冲突，可能会影响到图像数据的读取或者图像数据的存储，而采用本实施例提供的存储器访问权限调度单元将二者的访问时间错开，可以有效避免二者同时访问存储器时带来的冲突，影响到图像数据的处理。

作为一种优选的实施方式，所述摄像头控制器，还用于根据接收的摄像头输出的图像数据的状态得到所需光源的状态并发送所需光源状态的请求至中央控制模块，其中的所需光源状态包括请求光源打开、请求光源关闭、请求调高光源亮度、请求调低光源亮度等。

所述中央控制模块，根据所述摄像头控制器输出的所需光源状态的请求，输出光源控制指令至相应的所述摄像头控制器。每一所述摄像头控制模块还包括光源驱动单元，用于接收所述中央控制模块输出的光源控制指令，根据所述光源控制指令控制对应的光源。

以图4所示的四个摄像头的光学触摸屏为例。当A组摄像头在工作时，A组摄像头控制器接收A组摄像头输出的图像数据，根据图像数据的状态，如果需要调亮A组摄像头相对应的光源，则A组摄像头控制器可以向所述中央控制模块发送需要调亮A组摄像头所对应的光源的请求。而当A组摄像头在工作时，为了防止其对面的光源亮度太高带来的光斑效应，需要将B组摄像头所对应的光源关闭或者将其亮度调低，因此A组摄像头控制器向所述中央控制模块发送需要关闭或调暗B组摄像头所对应的光源的请求。中央控制模块根据A组摄像头控制器发送的所需光源状态的请求，将向A组摄像头控制模块中的光源驱动单元发送调亮光源的光源控制指令，向B组摄像头控制模块中的光源驱动单元发送关闭或者调暗光源的控制指令。A组和B组摄像头控制模块中的光源驱动单元根据中央控制模块发送的光源控制指令进一步控制其对应的光源的亮度。

显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。

Claims (8)

1.一种光学触摸屏的控制系统，包括：

中央控制模块；

至少两组摄像头控制模块，每组所述摄像头控制模块包括至少一个摄像头控制模块，每一所述摄像头控制模块用于控制一个摄像头的开启或关闭；

其特征在于：

所述中央控制模块，在不同时刻发送控制指令给每一组中的所有摄像头控制模块；不同的所述摄像头控制模块接收到所述控制指令后控制与其对应的摄像头工作。

2.根据权利要求1所述的光学触摸屏控制系统，其特征在于：

当一组摄像头工作时，所述中央控制模块控制与该组摄像头相对应的光源打开或调亮，该组摄像头对面的光源关闭或调暗。

3.根据权利要求1或2所述的光学触摸屏控制系统，其特征在于：

所述摄像头控制模块的为M组时，所述中央控制模块从一个帧周期内取出M个时间段，每一时间段的长度为T_m,且T₁+T₂+…+T_M≤帧周期，M为大于1的整数,m为整数且1≤m≤M；

所述中央控制模块分别在第m个时间段的起始时刻t_m向第m个所述摄像头控制模块发送控制指令。

4.根据权利要求3所述的光学触摸屏的控制系统，其特征在于：

所述时间段的长度T_m相等。

5.根据权利要求1-4任一所述的光学触摸屏的控制系统，其特征在于：

所述摄像头控制模块有两组，每一组所述摄像头控制模块有两个；所述中央控制模块发送控制指令至第一组摄像头控制模块的时刻t₁与发送控制指令至第二组摄像头控制模块的时刻t₂之间的间隔为半个帧周期。

6.根据权利要求1-5任一所述的光学触摸屏的控制系统，其特征在于：

每一所述摄像头控制模块包括同步控制单元、摄像头控制器、存储器和图像处理单元；

所述同步控制单元，用于在接收到中央控制模块发送的控制指令后，重置其对应的摄像头；

所述摄像头控制器，用于接收摄像头输出的图像数据；

所述存储器，用于存储所述摄像头控制器接收到的图像数据；

所述图像处理单元，用于从所述存储器中读取图像数据并将图像数据处理后发送至所述中央控制模块。

7.根据权利要求6所述的光学触摸屏的控制系统，其特征在于：

每一所述摄像头控制模块还包括存储器访问权限调度单元，用于控制所述图像处理单元与所述摄像头控制器不同时访问所述存储器。

8.根据权利要求6或7所述的光学触摸屏的控制系统，其特征在于：

所述摄像头控制器，还用于根据接收的摄像头输出的图像数据的状态得到所需光源的状态并发送所需光源状态的请求至中央控制模块；

所述中央控制模块，根据所述摄像头控制器输出的所需光源状态的请求，输出光源控制指令至相应的所述摄像头控制器；

每一所述摄像头控制模块还包括光源驱动单元，用于接收所述中央控制模块输出的光源控制指令，根据所述光源控制指令控制对应的光源。

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