CN104102391A - 光学传感定位电子白板及其定位方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种光学传感定位电子白板及其定位方法，该电子白板包括白板基体、第一边框、左红外线发射装置、右红外线发射装置、左光学摄像传感器、右光学摄像传感器、主控芯片、排线、USB接口、计算机和投影仪；第一边框固定安装在白板基体的顶端上，左红外线发射装置和左光学摄像传感器分别安设在第一边框的左端上，右红外线发射装置和右光学摄像传感器分别安设在第一边框的右端上；左光学摄像传感器、右光学摄像传感器分别通过排线与主控芯片电连接，计算机通过USB接口与主控芯片电连接；投影仪与计算机电连接。本发明具有定位准确、识别率高及安装简易等的特点，左光学摄像传感器及右光学摄像传感器根据散射原理有效识别白板上的书写内容。

Description

光学传感定位电子白板及其定位方法

技术领域

本发明涉及电子白板领域，尤其涉及一种光学传感定位电子白板及其定位方法。

背景技术

目前，电子白板的使用越来越广泛，现阶段的国际或者国内市场上，具有代表性的有电磁感应式、红外线式、电阻式、超声波式等的电子白板。其可以将教师讲课的部分内容显示在白板上，从而使得听课效率提高，使用较多的是光学式白板，但是，光学电子白板还存在着以下的缺陷：

1、光学电子白板的使用基本都是被动式的，先采用反射光学，再用不透明物体遮挡光线来确定位置，这种方式无法正确测量和定位的准确位置；虽然之后采用了红外发射笔，可以改善一些问题，但是，红外发射笔的价格比较高，且书写一定要用红外发射笔，有时会出现忘记带笔或笔丢失等，就会造成书写无法进行等问题的出现。

2、红外发射笔在接收红外线的过程中会存在盲区，因此很容易导致部分书写内容无法显示；

3、计算机直接外接电源，使用起来很不方便，并且不符合节能环保的要求。

因此，市场上急需一种新型的电子白板，来解决上述的缺陷，既能准确显示讲学者预先准备好的材料，又能使听课者能听清楚讲课的内容，从而提高课堂效率和质量。

发明内容

针对上述技术中存在的不足之处，本发明提供一种定位准确、识别率高、操作便易及安装简易的光学传感定位电子白板及其定位方法，左光学摄像传感器及右光学摄像传感器根据散射原理有效识别白板上的书写内容。

为实现上述目的，本发明提供一种光学传感定位电子白板，包括白板基体、第一边框、用于发出与白板基体的板面平行的红外光的左红外线发射装置及右红外线发射装置、用于接收左红外线发射装置散射回的红外光的左光学摄像传感器和用于接收右红外线发射装置散射回的红外光的右光学摄像传感器；所述第一边框固定安装在白板基体的顶端上，所述左红外线发射装置和左光学摄像传感器分别安设在第一边框的左端上，所述右红外线发射装置和右光学摄像传感器分别安设在第一边框的右端上；

所述电子白板还包括主控芯片、排线、USB接口、计算机和投影仪；所述左光学摄像传感器和右光学摄像传感器分别通过排线与主控芯片电连接，所述计算机通过USB接口与主控芯片电连接，所述投影仪与计算机电连接。

其中，所述光学传感定位电子白板还包括第二边框、第三边框和第四边框；所述第二边框、第三边框和第四边框与第一边框相适配且固定在白板基体的四周上。

其中，所述白板基体为柔性白板基体。

其中，所述左光学摄像传感器上设有左输出放大电路，所述右光学摄像传感器上设有右输出放大电路；所述左输出放大电路和右输出放大电路分别与排线电连接。

其中，所述左光学摄像传感器和右光学摄像传感器分别以每秒钟120帧的速度输出视频图像。

为实现上述目的，本发明还提供一种光学传感定位电子白板的定位方法，包括以下步骤：

A、左红外线发射装置和右红外线发射装置分别发出与白板基体的板面平行的红外光；

B、所述左红外线发射装置发出的红外光碰到用于在白板基体上书写的物体后产生散射现象，所述右红外线发射装置发出的红外光碰到用于在白板基体上书写的物体后产生散射现象；

C、左光学摄像传感器接收左红外线发射装置散射回的红外光，右光学摄像传感器接收右红外线发射装置散射回的红外光；

D、主控芯片对左光学摄像传感器和右光学摄像传感器分别接收到的散射回的红外光进行处理；主控芯片处理后得到适合计算机使用的坐标信息；

E、所述计算机根据坐标信息得到白板基体上的书写内容，计算机将书写内容传输给投影仪，投影仪将书写内容投影到白板基体上。

本发明的有益效果是：与现有技术相比，本发明提供的光学传感定位电子白板及其定位方法，具有以下技术效果：

1、手指、教鞭等不透明物体在白板基体上书写或触摸操作时，左右两个红外线发射装置发出与白板基体的板面平行的红外光碰到物体时，产生散射现象，左右两个摄像传感器通过接收红外线发射装置散射回的红外光，能够识别物体在白板基体上的位置，从而实现互动的白板功能，从而实现白板的准确测量、定位计算及互动功能。

2、在白板基体上书写的可以是普通笔、手或其他不透明物体，可有效防止现有技术中指定要红外发射笔书写的缺陷；同时，增加了白板的使用范围。

3、计算机通过USB接口与主控芯片电连接，无需外接电源，体现节能环保的要求，并且在通电启动时，主控芯片会进行系统参数的检测并自动进行补偿。

4、主控芯片分析得到适合计算机使用的坐标信息，计算机根据物体在白板基体上的轨迹得到书写内容，计算机将书写内容传输给投影仪，投影仪将书写内容投影到白板上。

5、总结：本发明具有定位准确、识别率高、操作便易、安装简易及使用范围广等特点。

附图说明

图1为本发明的光学传感定位电子白板的结构图；

图2为本发明的光学传感定位电子白板的方框图；

图3为本发明的光学传感定位电子白板的定位方法的工作原理图；

图4为本发明的光学传感定位电子白板另一种实施例的结构图。

主要元件符号说明如下：

1、白板基体          2、第一边框

3、左红外线发射装置  4、右红外线发射装置

5、左光学摄像传感器  6、右光学摄像传感器

7、主控芯片          8、排线

9、USB接口           10、计算机

11、投影仪           12、第二边框

13、第三边框         14、第四边框

具体实施方式

为了更清楚地表述本发明，下面结合附图对本发明作进一步地描述。

请参阅图1-2，本发明的光学传感定位电子白板，包括白板基体1、第一边框2、用于发出与白板基体1的板面平行的红外光的左红外线发射装置3及右红外线发射装置4、用于接收左红外线发射装置3散射回的红外光的左光学摄像传感器5和用于接收右红外线发射装置4散射回的红外光的右光学摄像传感器6；第一边框2固定安装在白板基体1的顶端上，左红外线发射装置3和左光学摄像传感器5分别安设在第一边框2的左端上，右红外线发射装置4和右光学摄像传感器6分别安设在第一边框2的右端上；

电子白板还包括主控芯片7、排线8、USB接口9、计算机10和投影仪11；左光学摄像传感器5和右光学摄像传感器6分别通过排线8与主控芯片7电连接，计算机10通过USB接口9与主控芯片7电连接，投影仪11与计算机10电连接。

请进一步参阅图4，光学传感定位电子白板还包括第二边框12、第三边框13和第四边框14；第二边框12、第三边框13和第四边框14与第一边框2相适配且固定在白板基体1的四周上。这样就形成了四周都具有边框的白板，当然，本发明并不局限于采用四个边框固定白板基体1的实施方式，可以根据需要进行边框数量的选取，只要保证固定在白板基体1的顶端上的第一边框2不变，如果是对固定在白板基体1的边框数量的改变，那么也可以理解为对本发明的简单变形或者变换，落入本发明的保护范围。

在本实施例中，白板基体1为柔性白板基体。使用柔性材质实现了白板基体1的展开与卷收，这种展开与卷收的动作适合只有一个第一边框2或同时有第一边框2及第三边框13的情况，当不需要使用该电子白板时，将白板基体1顺着第一边框2的方向卷收起来，如果需要使用的话，再将其放下，这样可以有效防止白板基体1被损坏。同时，该白板基体1既可以用水笔直接进行传统书写，也可以用红外发射笔、直接用手书写或用其他可书写的物体进行书写也可以。即实现了该白板基体1即可以传统书写也可以电子书写，大大提高了使用范围。

在本实施例中，左光学摄像传感器5上设有左输出放大电路(图未示)，右光学摄像传感器6上设有右输出放大电路(图未示)；左输出放大电路和右输出放大电路分别与排线8电连接。主控芯片7上输出的时钟、复位信号、数据及LED的控制电平，由此来控制左右两个光学摄像传感器。左右两个光学摄像传感器分别输出上述信息到各自的放大电路上。放大后的信号通过排线8传输到主控芯片7上进行处理。

在本实施例中，左光学摄像传感器5和右光学摄像传感器6分别以每秒钟120的速度输出视频图像，上述的速度有效提高了该电子白板的工作效率。

请进一步参阅图3，本发明提供的光学传感定位电子白板的定位方法，包括以下步骤：

第一步：左红外线发射装置3和右红外线发射装置4分别发出与白板基体1的板面平行的红外光；在无触控的情况下在无触控的情况下，左右两个光学摄像传感器接收不到红外光；

第二步：当使用手指、教鞭等不透明物体在白板基体1上书写或触摸操作时，左红外线发射装置3发出的红外光碰到用于在白板基体1上书写的物体后产生散射现象，右红外线发射装置4发出的红外光碰到用于在白板基体1上书写的物体后产生散射现象；

第三步：左光学摄像传感器5接收左红外线发射装置3散射回的红外光，右光学摄像传感器6接收右红外线发射装置4散射回的红外光；且两者均以每秒钟120帧的速度输出视频图像，需要注意的是书写位置不同时，输出视频图像也不同；

第四步：主控芯片7对左光学摄像传感器5和右光学摄像传感器6分别接收到的散射回的红外光进行处理；主控芯片7处理后得到适合计算机9使用的坐标信息；即为主控芯片7对左光学摄像传感器5的第一输出视频和右光学摄像传感器6的第二输出视频进行处理，并将输出视频图像转化成角度，再将该角度转换成适合计算机10使用的坐标信息；

第五步：计算机10根据坐标信息得到白板基体上的书写内容，计算机10将书写内容传输给投影仪11，投影仪11将书写内容投影到白板基体1上。即为输出坐标信息通过USB接口9传输给计算机10使用，计算机10根据输出坐标信息得到的书写内容，计算机10将书写内容传输给投影仪11，投影仪11将书写内容投影到白板基体1上，提供给听课者使用。

上述五个步骤连续起来就完成了对白板基体1上的内容进行定位、处理和显示。

与目前市场上通用的技术相比，光学传感定位互动电子白板解决了现有的技术的局限性较大及使用上亦不够人性化的问题，提出一种结构合理、操作便易，精确度高的解决方案，具有以下实质性特点和进步：

1、通过两个摄像传感器和两个红外线发射装置来测量和定位计算，非常的方便，支持用手触摸、用笔触控或其他不透明物体触控，并支持鼠标的所有击键功能，易于计算机10操作，定位准确，精度高，并支持两支笔同时使用。

2、两个红外线发射装置及两个光学摄像传感器为独立设计的，板面的划伤不会影响到感应操作，通过USB接口9与计算机10相连，无需外接电源，直接由计算机提供500ma/5V直流电源即可，体现节能环保的要求，并且在通电启动时，主控芯片7会进行系统参数的检测并自动进行补偿。

3、安装变易、固定性好、成本及造价低廉，且具有结构合理、构件简单、寿命长、实用性高等技术优点。能够做成有固定的框架白板，或者是柔性的白板。

4、目前市场上的光学电子白板基本都是被动式的，采用反射条反射光学，然后用不透明物体遮挡光线来确定位置，而本发明是通过两个红外线发射装置主动发射光线。

5、主控芯片7分析得到适合计算机10使用的坐标信息，计算机10根据物体在白板基体1上的轨迹得到书写内容，计算机10将书写内容传输给投影仪11，投影仪11将书写内容投影到白板基体1上。

以上公开的仅为本发明的几个具体实施例，但是本发明并非局限于此，任何本领域的技术人员能思之的变化都应落入本发明的保护范围。

Claims (6)

1.一种光学传感定位电子白板，其特征在于，包括白板基体、第一边框、用于发出与白板基体的板面平行的红外光的左红外线发射装置及右红外线发射装置、用于接收左红外线发射装置散射回的红外光的左光学摄像传感器和用于接收右红外线发射装置散射回的红外光的右光学摄像传感器；所述第一边框固定安装在白板基体的顶端上，所述左红外线发射装置和左光学摄像传感器分别安设在第一边框的左端上，所述右红外线发射装置和右光学摄像传感器分别安设在第一边框的右端上；

所述电子白板还包括主控芯片、排线、USB接口、计算机和投影仪；所述左光学摄像传感器和右光学摄像传感器分别通过排线与主控芯片电连接，所述计算机通过USB接口与主控芯片电连接，所述投影仪与计算机电连接。

2.根据权利要求1所述的光学传感定位电子白板，其特征在于，所述光学传感定位电子白板还包括第二边框、第三边框和第四边框；所述第二边框、第三边框和第四边框与第一边框相适配且固定在白板基体的四周上。

3.根据权利要求1所述的光学传感定位电子白板，其特征在于，所述白板基体为柔性白板基体。

4.根据权利要求1所述的光学传感定位电子白板，其特征在于，所述左光学摄像传感器上设有左输出放大电路，所述右光学摄像传感器上设有右输出放大电路；所述左输出放大电路和右输出放大电路分别与排线电连接。

5.根据权利要求1或4所述的光学传感定位电子白板，其特征在于，所述左光学摄像传感器和右光学摄像传感器分别以每秒钟120帧的速度输出视频图像。

6.一种光学传感定位电子白板的定位方法，其特征在于，包括以下步骤：

A、左红外线发射装置和右红外线发射装置分别发出与白板基体的板面平行的红外光；

B、所述左红外线发射装置发出的红外光碰到用于在白板基体上书写的物体后产生散射现象，所述右红外线发射装置发出的红外光碰到用于在白板基体上书写的物体后产生散射现象；

C、左光学摄像传感器接收左红外线发射装置散射回的红外光，右光学摄像传感器接收右红外线发射装置散射回的红外光；

D、主控芯片对左光学摄像传感器和右光学摄像传感器分别接收到的散射回的红外光进行处理；主控芯片处理后得到适合计算机使用的坐标信息；

E、所述计算机根据坐标信息得到白板基体上的书写内容，计算机将书写内容传输给投影仪，投影仪将书写内容投影到白板基体上。