CN103677446A - 显示设备、摄像式触控方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种显示设备、摄像式触控方法及装置。该摄像式触控装置包括：触点提供单元，用于在显示面板的显示区域形成触点图案；图像采集单元，用于实时采集所述显示区域的图像；触点识别单元，用于从所述图像采集单元采集的图像中提取出所述触点图案在所述显示区域形成的坐标系中的位置信息。本发明易于实现且成本极低，同时可以保证较佳的触控可靠性。

Description

显示设备、摄像式触控方法及装置

技术领域

本发明显示技术领域，尤其涉及一种摄像式触控方法、摄像式触控装置以及应用该摄像式触控装置的显示设备。

背景技术

随着显示技术的发展，现在越来越多的显示设备中采用了触控技术；触控技术是一种操作便捷、直观的输入方法，可以显著增强用户与设备之间的互动感。

现有技术中的触控技术主要包括：电阻式触控技术、电容式触控技术、以及红外线扫描式触控技术等。其中，电阻式触控技术以及电容式触控技术已经广泛应用于诸如手机、平板电脑等小尺寸显示设备之中；然而，在诸如平板电视、拼接幕墙以及大屏幕投影设备中，由于电阻式触控技术和电容式触控技术的实现结构复杂、制备难度过大并且成本过高，不适合推广使用。在某些大尺寸显示设备中，虽然采用了成本相对较低的红外线扫描式触控技术，但是由于红外线扫描式触摸技术只能承受有限的光干扰，因此在使用环境上有很大的限制。

并且，上述触控技术还有一个共同的缺点是：在显示设备尺寸变大的过程中，实现的成本也逐渐变大，尤其是红外线扫描式触控技术，需要增加大量的红外对管数目；此外，上述几种触控技术应用到大尺寸显示设备时，由于信号的大幅度衰减，导致触摸点检测不精确，严重影响了触控的可靠性。

综上所述，一种易于实现且成本极低的触控实现方式是亟待提供的。

发明内容

本发明的目的在于针对背景技术中的部分问题或者全部问题，提供一种易于实现且成本极低的摄像式触控方法、摄像式触控装置以及应用该摄像式触控装置的显示设备。

具体的，所述摄像式触控装置，包括：

触点提供单元，用于在显示面板的显示区域形成触点图案；

图像采集单元，用于实时采集所述显示区域的图像；

触点识别单元，用于从所述图像采集单元采集的图像中提取出所述触点图案在所述显示区域形成的坐标系中的位置信息。

所述摄像式触控方法，包括：

在显示面板的显示区域形成触点图案；

实时采集所述显示区域的图像；

从所述图像采集单元采集的图像中提取出所述触点图案在所述显示区域形成的坐标系中的位置信息。

所述显示设备，包括上述的摄像式触控装置。

由以上技术方案可见，本发明通过在显示面板的显示区域形成触点图案，并实时采集显示区域的图像，从采集的图像中提取出触点图案在显示区域形成的坐标系中的位置信息，从而可以实现对触摸点的识别；显而易见的是，本发明中的触控方法无需通过复杂的结构实现，并且在大尺寸显示设备中基本不存在信号的衰减问题。因此，本发明易于实现且成本极低，同时可以保证较佳的触控可靠性。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明一种实施方式中一种摄像式触控装置的结构示意图；

图2是本发明一种实施方式中一种摄像式触控方法的流程示意图；

图3是本发明另一种实施方式中一种摄像式触控装置的结构示意图；

图4是本发明另一种实施方式中一种触点提供单元的结构示意图；

图5是本发明另一种实施方式中另一种摄像式触控装置的结构示意图；

图6是本发明另一种实施方式中一种摄像式触控方法的流程示意图。

图中，11：触点提供单元；12：图像采集单元；13：触点识别单元；14：定位标记结构；21：触点图案；22：细杆机构；31：显示面板。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例一

本实施例中提供的摄像式触控装置及摄像式触控方法分别如1以及图2中所示；该摄像式触控装置主要包括触点提供单元11、图像采集单元12以及触点识别单元13等部分；与该摄像式触控装置对应的摄像式触控方法主要包括步骤：

S1.触点提供单元在显示面板的显示区域形成触点图案；形成的触点图案信息即代表了所要触摸的位置信息；

S2.图像采集单元实时采集显示区域的图像；在采集的图像中，即包括上述步骤S1中所形成的触点图案；该图像采集过程即相当于现有触控技术中触控信号的采集过程；但是由于在本实施例中的触控技术中，并不存在信号线等可能致使触控信号衰减的器件，因此，可以避免触控信号的衰减问题；

S3.触点识别单元从图像采集单元采集的图像中提取出触点图案在显示区域形成的坐标系中的位置信息，即获取所触摸的位置的信息，从而可以实现对触摸点的识别。

显而易见的是，本发明中的触控方法无需通过复杂的结构实现，而且无需对现有技术中的显示设备做太多的改进，即可实现触控判断；同时，在大尺寸显示设备中不像现有技术中的触控实现方式那样存在信号的衰减问题。因此，本发明易于实现且成本极低，同时可以保证较佳的触控可靠性。

实施例二

如图3中所示，该摄像式触控装置主要包括触点提供单元11、图像采集单元12以及触点识别单元等部分；下面结合该摄像式触控装置对应的摄像式触控方法对该摄像式触控装置进行更详细的说明：

其中，触点提供单元11在显示面板31的显示区域形成触点图案21；图像采集单元12实时采集显示区域的图像；触点识别单元从图像采集单元12采集的图像中提取出触点图案21在显示区域形成的坐标系中的位置信息，从而可以实现对触摸点的识别。

进一步的，本实施例中的触点图案21可以是实体结构也可以是光斑图案；触点图案21的形状可以是点状图案、圆形图案、多边形图案或者十字形图案等等；为了易于和显示面板31的显示画面区别，增强触控识别的准确率，本实施例中的触点图案21优选为便于识别的十字形图案。

由于激光的单色性非常好，非常便于和显示面板31的显示画面区别，因此，当触点图案21为光斑图案时，触点提供单元11优选为可在显示区域投射光斑图案的激光笔；激光笔提供的光斑图案颜色可以是红色、橘红色、蓝色等等；在此不做特殊限定。此外，需要的注意的是，激光笔的工作功率不宜过大，例如，不大于1毫瓦；从而避免高能量的激光束对显示面板31造成灼伤。

当触点图案21为实体结构时，本实施例中的触点提供单元11可以如图4中所示；其主要包括一细杆结构22以及设置在该细杆结构22端部的触点图案21；该触点图案21可以为图示中的十字形图案，也可以出于实施方便以及降低操作难度考虑，将该触点图案21设置为点状图案，例如，将该细杆结构22的端部设置为尖锥形，以锥尖作为触点图案等等；需要的注意的是，为了避免细杆结构22对触点图案21的识别造成干扰，其材质优选为玻璃、石英或者透明有机材料等等；与之对应的，为了便于和显示面板31的显示画面区别，触点图案21需要设置为不透明结构。

由于激光笔具有便携性好、操纵方便以及对触控识别干扰小等优点；本实施例中的触点提供单元11优选为激光笔；当然，如果对触控精度要求不高，还可以选用其他类型的触点提供单元11，例如可以是用户自己的手指等等。

进一步的，本实施例中的图像采集单元12可以选用现有技术中成熟的摄像装置，例如可以为数码摄像头等；当然，该图像采集单元12也可以单独设置；可以理解的是，图像采集单元12的图像采集范围需要至少能够覆盖整个显示面板31；以数码摄像头为例，当单个数码摄像头的视角无法覆盖整个显示面板31，可以设置多个数码摄像头，在多个数码摄像头的配合下实现对整个显示面板31的覆盖。

图像采集单元12将采集到的图像实时传递至触点识别单元，触点识别单元根据内置的图像识别算法从图像采集单元12采集的图像中提取出触点图案21在显示区域形成的坐标系中的位置信息。

例如，首先利用诸如SUSAN（Small Univalue Segment AssimilatingNucleus，最小核值相似区）算法或者其他已知边缘提取算法进行边缘检测，获取显示区域的边界信息；接着使用目标特征提取算法或者其他已知前景目标提取算法提取出触点图案21，根据边界信息以及触点图案信息，就可以获取触点图案21在显示区域形成的坐标系中的位置信息。

进一步的，为了使触点识别单位能够更加准确以及便捷的确定显示区域的形成的坐标系的边界，本实施例中还在显示区域的周边设置了定位标记结构14，利用定位标记结构14辅助完成边界的确定；该定位标记结构14可以是喷涂或者粘附在显示设备边框上的图案，例如，定位标记结构14可以是粘附在显示设备边框上四个角上的十字形标记，触点识别单元通过检测四个十字形标记，即可确定显示区域的边界；又例如，定位标记结构14还可以是设置在显示设备边框上的发光体，例如可以是LED（Light Emitting Diode，发光二极管）灯条或者荧光粉等等，这样，即使在环境光不理想的情况下，仍然能够确定显示区域形成的坐标系的边界。

在显示设备不发生位置变化的情况下，可以仅获取一次显示区域的边界信息即可，在后续触控识别过程中，均可以使用该边界信息；然而，显示设备在使用过程中，极有可能会由于外界作用出现位置变动；因此，本实施例中还设置了边界校准单元；边界校准单元用于根据图像采集单元12采集的图像，判断显示面板31位置是否发生变化：若是，则更新显示区域形成的坐标系的边界信息，从而避免由于显示区域形成的坐标系发生变化而影响触控识别的准确性。边界校准单元可以有多种运行方式，例如，可以设置为周期性的启动，每隔预定的时间进行一次坐标系的边界信息更新；又例如，可以设置为开机自启动，在每次开机时，都进行坐标系的边界信息更新；再例如，还可以在上述触点提供单元11上设置第一控制按键，每当用户按下第一控制按键，就发送信号控制边界校准单元启动，进行坐标系的边界信息更新。

进一步的，触点提供单元11可以控制触点图案21完成预设动作；触点识别单元可以识别预设动作；以图案单元为激光笔为例，例如，该激光笔可以控制触点图案21进行闪烁动作；而触点提供单元11可以根据光流法或者其他运动追踪算法判断触点图案21是否完成了上述闪烁动作；优选的，可以在触点提供单元11设置第二控制按键，每当用户按下第二控制按键，就控制触点图案21完成上述预设动作；例如，在激光笔上增加第二控制按键，每当用户按下第二控制按键，就控制触点图案21进行闪烁动作等等。

至此，本实施例已经完美实现了对触摸点的识别，后续可以将触摸点的识别信息发送至例如中央处理器芯片或者其他处理模块进行进一步处理，例如为不同区域的触摸点信息或者不同的触摸图案动作赋予相应的响应等等，从而辅助用户实现与显示设备的互动；该部分与现有技术中相关技术类似，在此不再赘述。

本实施例中还提供了一种摄像式触控方法，如图6中所示，该摄像式触控方法主要包括步骤：

S1.触点提供单元在显示面板的显示区域形成触点图案；触点图案即代表了所要触摸的位置信息；进一步的，本实施例中的触点图案可以是实体结构也可以是光斑图案；触点图案的形状可以是点状图案、圆形图案、多边形图案或者十字形图案等等；为了易于和显示面板的显示画面区别，增强触控识别的准确率，本实施例中的触点图案优选为便于识别的十字形图案；

S2.图像采集单元实时采集显示区域的图像；在采集的图像中，即包括上述步骤S1中所形成的触点图案；需要注意的是，图像采集范围需要至少能够覆盖整个显示面板；

S3.触点识别单元根据内置的图像识别算法，从图像采集单元采集的图像中提取出触点图案在显示区域形成的坐标系中的位置信息，即获取所触摸的位置的信息，从而可以实现对触摸点的识别；

进一步的，为了避免在显示设备在使用过程中，由于外界作用出现位置变动而影响触控判断的准确性；本实施例中的摄像式触控方法还可以包括步骤：

S4.根据采集的图像，在判断显示面板位置生变化时，更新显示区域形成的坐标系的边界信息；例如，可以周期性的进行坐标系的边界信息更新，也可以在每次开机时，都进行坐标系的边界信息更新，还可以根据用户的输入，进行坐标系的边界信息更新等等。

除此之外，为了增加更多的触控操作方式，本实施例中的摄像式触控方法还可以包括步骤：

S5.控制触点图案完成预设动作以及识别预设动作；该预设动作可以有多种形式；例如，可以是触点图案停留预设的时间，也可以是触点图案进行预订次数的闪烁动作等等；并且该预设动作可以被用户的触发操作触发。

本发明所提供的摄像式触控方法实现原理复杂度相对较低，并且成本低下，因此具有很强的实用性。

本实施例中还提供了一种包括上述摄像式触控装置的显示设备；该显示设备包括上述的摄像式触控装置，还包括显示面板以及控制主机等等；其中，摄像式触控装置中的触点识别单元可以运行在显示设备的控制主机中，相应的，图像采集单元通过数据传输线或者无线通信方式和显示设备的控制主机通信，实现与触点识别单元之间的数据交互。该显示设备可以是液晶显示设备、OLED（Organic Light Emitting Diode，有机发光二极管）显示设备、等离子显示设备、投影式显示设备以及拼接幕墙显示设备等等。

综上，本发明中的触控方法无需通过复杂的结构实现，并且在大尺寸显示设备中基本不存在信号的衰减问题。因此，本发明易于实现且成本极低，同时可以保证较佳的触控可靠性。

以上实施方式仅用于说明本发明，而并非对本发明的限制，有关技术领域的普通技术人员，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，还可以做出各种变化和变型，因此所有等同的技术方案也属于本发明的保护范畴。

Claims (10)

1.一种摄像式触控装置，其特征在于，包括：

触点提供单元，用于在显示面板的显示区域形成触点图案；

图像采集单元，用于实时采集所述显示区域的图像；

触点识别单元，用于从所述图像采集单元采集的图像中提取出所述触点图案在所述显示区域形成的坐标系中的位置信息。

2.根据权利要求1所述的摄像式触控装置，其特征在于，还包括：

边界校准单元，用于根据所述图像采集单元采集的图像，在判断所述显示面板位置生变化时，更新所述显示区域形成的坐标系的边界信息。

3.根据权利要求1所述的摄像式触控装置，其特征在于，还包括：

设置在所述显示区域周边的定位标记结构；所述触点识别单元根据所述定位标记结构位置确定所述显示区域形成的坐标系的边界信息。

4.根据权利要求1所述的摄像式触控装置，其特征在于，所述触点提供单元可以控制所述触点图案完成预设动作；所述触点识别单元可以识别所述预设动作。

5.根据权利要求1-4任意一项所述的摄像式触控装置，其特征在于，所述触点图案为光斑图案或者实体结构。

6.根据权利要求5所述的摄像式触控装置，其特征在于，所述触点图案为光斑图案；所述触点提供单元为可在所述显示区域投射光斑图案的激光笔。

7.一种摄像式触控方法，其特征在于，包括：

在显示面板的显示区域形成触点图案；

实时采集所述显示区域的图像；

从采集的图像中提取出所述触点图案在所述显示区域形成的坐标系中的位置信息。

8.根据权利要求7所述的摄像式触控方法，其特征在于，还包括：

根据采集的图像，在判断所述显示面板位置生变化时，更新所述显示区域形成的坐标系的边界信息。

9.根据权利要求7或8所述的摄像式触控方法，其特征在于，还包括：

控制所述触点图案完成预设动作；

识别所述预设动作。

10.一种显示设备，其特征在于，包括根据权利要求1-6任意一项所述的摄像式触控装置。

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