CN104635997A - 一种红外交互电子白板及其信号处理方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种红外交互电子白板及其信号处理方法，该方法主要步骤如下：(1)系统上电初始化后，依次获取每个数据通道的初始信号强度；（2）检测每个数据通道的绝对信号强度，计算信号衰减度，进行触摸点判决；（3）如果存在触摸点，采用衰减度最大数据通道及相邻2个通道坐标，计算上开口抛物线顶点定为触摸点坐标；（4）以触摸点坐标为参考点，对邻近区域的数据通道检测，如果邻近区域内有触摸点则计算触摸点坐标，并重复检测并计算坐标；（5）如果邻近区域内没有触摸点，则重新对每个数据通道检测。本发明提供的嵌入式红外电子白板及其信号处理方法，有利于提高电子白板分辨率和响应速度。

Description

一种红外交互电子白板及其信号处理方法
技术领域
本发明涉及电子白板信号处理技术，属于交互式显示系统领域，具体是指一种嵌入式红外电子白板装置，本发明的目的是提供一种系统和方法，提供红外电子白板的分辨率和响应速度。
背景技术
红外电子白板是基于PC机的一种具有人机交互功能的输入设备，在白板的四周沿着矩形排列安装一对对的红外线发射与接收器件，其发射与接收管之间的红外线构成了一个红外线交叉网络，这个网络覆盖在白板表面，任何在不透光的物体接触到白板表面就会阻挡到红外线，导致接收不到信号或信号变弱，通过对信号强弱及红外器件的位置计算，即可判定触摸的位置。将电子白板连接到PC进行信息通讯，并利用投影机将PC上的内容投影到电子白板屏幕上，就可以构造一个交互式大屏幕。
目前的红外电子白板存在典型问题是分辨率低和响应速度慢，电子白板的分辨率与红外收发对管的数量有关，增加对管的数量可以提高分辨率，但是降低了响应速度。这是因为电子白板的微控制器微处理器在同一时刻控制一个红外发射管和对应一个红外接收管工作，要逐一控制每一对管子按顺序工作一次以后，才能完成整个屏幕的一次检测。随着分辨率和尺寸的增加，对管数量随着增加，扫描时间会更长，电子白板的响应延迟现象也就越严重。
发明内容
本发明所要解决的问题在于，克服现有技术的不足，提供一种红外交互电子白板及其信号处理方法，本发明提供了一种红外电子白板，利于提高分辨率；提供了一种红外电子白板，利于提高响应速度；本发明提供了一种电子白板信号处理方法，利于提高分辨率和响应速度。
本发明解决其技术问题是采取以下技术方案实现的：
依据本发明提供的一种红外交互式电子白板，包括红外发射电路、红外接收电路和微处理器电路，所述的红外发射电路包括第一串并转换电路101、第一驱动电路102、第一选择电路103和红外发射管104；所述红外接收电路包括第二串并转换电路105、第二选择电路106和红外接收管107；所述微处理器电路包括信号采集电路108、微处理器电路109、USB接口电路110。
本发明解决其技术问题是采取以下技术方案进一步实现：
前述的微处理器的IO口分别与所述第一串并转换电路的输入端、第二串并转换电路的输入端、第一选择电路的控制端、第二选择电路的控制端、第一选择电路的输入端、信号采集电路的输出端和USB接口电路的输入端连接；所述第一串并转换电路的输出端与第一驱动电路的输入端连接；所述第一驱动电路的输出端与红外发射管的正极连接；所述第一选择电路的输出端与红外发射管的负极连接；所述第二串并转换电路的输出端与红外接收管的正极连接；所述第二选择电路的输入端与红外发射管的负极连接；所述第二选择电路的输出端与信号采集电路的输入端连接；所述USB接口电路的输出端与计算机连接。
前述的微处理器电路通过串入并出转换电路控制红外发射管、红外接收管的选通，所述微处理器向第一串并转换电路的输入端发送脉冲信号，控制各个红外发射管的通断，同时向第二串并转换电路的输入端发送脉冲信号，控制各个红外接收管的通断，实现发射电路和接收电路中同一时刻只有一对对应的红外发射和接收管在工作，抗干扰能力强。
前述的红外发射管连有驱动红外发射管的第一驱动电路和第一选择电路；所述红外接收管连有驱动红外接收管的第二驱动电路和第二选择电路；所述红外发射管红外发射管和红外接收管组成正交红外线矩阵检测区域。
前述的方法包括以下步骤：(1)嵌入式系统上电初始化后，无物体进入检测区域状态下，依次获取每个数据通道接收管的初始信号强度；（2）对整个正交红外线矩阵区域扫描检测是否有触摸物存在，循环获取每个数据通道接收管的绝对信号强度，结合初始信号强度，计算每个通道的信号衰减度，进行触摸点判决；（3）如果存在触摸物点，采用三个衰减度最大值代入上开口抛物线计算出顶点，该顶点就是触摸点坐标；（4）以触摸点坐标为参考点，设定小于整个白板的邻近并检测，如果设定区域内有触摸点则计算触摸点坐标，并重复检测并计算坐标；（5）如果设定区域内没有触摸点，则重新对整个正交红外线矩阵进行检测，本发明提供的嵌入式红外电子白板及其信号处理方法，有利于提高电子白板分辨率和响应速度。
本发明与现有技术相比具有显著的有点和有益效果。
本发明红外电子白板只用一个处理器可以实现，发射电路可以通过级联进行扩展，接口简洁，降低成本且电路结构简单。
本发明的具体实施方式由以下实施例及其附图详细给出。
附图说明
图1是本发明红外电子白板结构框图；
图2是红外线发收通道示意图；
图3是红外电子白板检测原理和邻近区域重新设定示意图；
图4是本发明红外电子白板信号处理方法流程图。
具体实施方式
以下结合附图及较佳实施例，对依据本发明提供的具体实施方式、结构、特征及其功效，详细说明如后。
如图1-4所示，本发明的红外电子白板包括微处理器电路、红外发射电路和红外接收电路，红外发射电路安装在白板上边和左边，红外接收电路安装在白板下边和右边，所述发射电路包括第一串并转换电路101、第一驱动电路102、第一选择电路103和红外发射管104，所述接收电路包括第二串并转换电路105、第二选择电路106和红外接收管107，所述微处理器电路包括信号采集电路108、微处理器电路109、USB接口电路110。
所述微处理器的IO口分别于所述第一串并转换电路的输入端、第二串并转换电路的输入端、第一选择电路的控制端、第二选择电路的控制端、第一选择电路的输入端、信号采集电路的输出端和USB接口电路的输入端连接；所述第一串并转换电路的输出端与第一驱动电路的输入端连接；所述第一驱动电路的输出端与红外发射管的正极连接；所述第一选择电路的输出端与红外发射管的负极连接；所述第二串并转换电路的输出端与红外接收管的正极连接；所述第二选择电路的输入端与红外发射管的负极连接；所述第二选择电路的输出端与信号采集电路的输入端连接；所述USB接口电路的输出端与计算机连接。由于大面积电子白板使用的红外收发对管数量很多，第一串并转换电路和第二串并转换电路扩展微处理器IO口，以便控制各个红外收发对管，同时还可以简化电路接口。
所述微处理器向第一串并转换电路的输入端发送脉冲信号，控制各个红外发射管的通断，同时向第二串并转换电路的输入端发送脉冲信号，控制各个红外接收管的通断，实现发射电路和接收电路中同一时刻只有一对对应的红外发射和接收管在工作，抗干扰能力强。
为了提高红外线扫描检测的分辨率，本发明建立以衰减度计算抛物线顶点提高分辨率的方法。红外发射管阵列和红外接收管阵列安装在白板边框上，其中每对红外发射管和接收管之间的数据通道就构成了的红外线正交矩阵。如图2所示，红外发射管阵列501和红外接收管阵列502分别位于白板的对边，发射管T1和接收管R1建立数据通道503，依次类推建立一一对应的红外收发数据通道。电子白板开始工作后，将不停地按照一定顺序依次控制所有的红外发射和接收对管，循环扫描整个红外线正交矩阵检测是否有触摸物，当触摸物体进入红外线矩阵并且检测到后，根据触摸物阻断了哪一对数据通道，来判断被遮挡位置的坐标。由于空间和成本的限制，红外发射管和红外接收管的数量有限，为了提高分辨率，被遮挡位置的信号强度与初始信号强度之差获得该位置的相对衰减信号强度，按此方法依次获得若干个相邻数据通道的衰减度，然后将这些坐标和衰减度代入上开口抛物线，算出顶点就是细化后的坐标。触摸物504位于数据通道4和数据通道5中间位置时，为了获取更详细的触摸点坐标，将数据通道4和数据通道5的红外信号衰减度代入上开口抛物线计算顶点。可以大大提高电子白板分辨率。
为了提高电子白板响应速度，本发明建立了以触摸点为中心邻近区域扫描的方法。电子白板开始工作后就进入整个红外线矩阵扫描检测状态，如果没有检测到触摸物，则返回全区域扫描检测，继续在整个红外线矩阵区域内检测。如果检测到触摸物601，并计算细化坐标后，微处理器设定下次扫描检测区域范围602。在602内检测到触摸物后并获取坐标后，重新设定检测范围603。如果没有检测到触摸物则返回到全区域检测状态。详细步骤如图4所示。该方法包括下列顺序步骤：(1)嵌入式系统上电初始化后，无物体进入检测区域状态下，依次获取每个数据通道接收管的初始信号强度；（2）对整个正交红外线矩阵区域扫描检测是否有触摸物存在，循环获取每个数据通道接收管的绝对信号强度，结合初始信号强度，计算每个通道的信号衰减度，进行触摸点判决；（3）如果存在触摸物点，采用三个衰减度最大值代入上开口抛物线计算出顶点，该顶点就是触摸点坐标；（4）以触摸点坐标为参考点，设定小于整个白板的邻近并检测，如果设定区域内有触摸点则计算触摸点坐标，并重复检测并计算坐标；（5）如果设定区域内没有触摸点，则重新对整个正交红外线矩阵进行检测。本发明给出了一种红外电子白板及其信号处理方法，但没有全面描述基于本发明方法的所以实施方案及其详细步骤。因此，基于本发明基本技术方法的一切修改、改进，都处于本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种红外交互式电子白板，包括红外发射电路、红外接收电路和微处理器电路，其特征在于：所述的红外发射电路包括第一串并转换电路101、第一驱动电路102、第一选择电路103和红外发射管104；所述红外接收电路包括第二串并转换电路105、第二选择电路106和红外接收管107；所述微处理器电路包括信号采集电路108、微处理器电路109、USB接口电路110。
2.根据权利要求书1所述的一种红外交互式电子白板，其特征在于：所述的微处理器的IO口分别与所述第一串并转换电路的输入端、第二串并转换电路的输入端、第一选择电路的控制端、第二选择电路的控制端、第一选择电路的输入端、信号采集电路的输出端和USB接口电路的输入端连接；所述第一串并转换电路的输出端与第一驱动电路的输入端连接；所述第一驱动电路的输出端与红外发射管的正极连接；所述第一选择电路的输出端与红外发射管的负极连接；所述第二串并转换电路的输出端与红外接收管的正极连接；所述第二选择电路的输入端与红外发射管的负极连接；所述第二选择电路的输出端与信号采集电路的输入端连接；所述USB接口电路的输出端与计算机连接。
3.根据权利要求书1所述的一种红外交互式电子白板，其特征在于：所述的微处理器电路通过串入并出转换电路控制红外发射管、红外接收管的选通，所述微处理器向第一串并转换电路的输入端发送脉冲信号，控制各个红外发射管的通断，同时向第二串并转换电路的输入端发送脉冲信号，控制各个红外接收管的通断，实现发射电路和接收电路中同一时刻只有一对对应的红外发射和接收管在工作，抗干扰能力强。
4.根据权利要求书1所述的一种红外交互式电子白板，其特征在于：所述的红外发射管连有驱动红外发射管的第一驱动电路和第一选择电路；所述红外接收管连有驱动红外接收管的第二驱动电路和第二选择电路；所述红外发射管红外发射管和红外接收管组成正交红外线矩阵检测区域。
5.根据权利要求书1所述的一种红外交互式电子白板的信号处理方法，其特征在于：所述方法包括以下步骤：(1)嵌入式系统上电初始化后，无物体进入检测区域状态下，依次获取每个数据通道接收管的初始信号强度；（2）对整个正交红外线矩阵区域扫描检测是否有触摸物存在，循环获取每个数据通道接收管的绝对信号强度，结合初始信号强度，计算每个通道的信号衰减度，进行触摸点判决；（3）如果存在触摸物点，采用三个衰减度最大值代入上开口抛物线计算出顶点，该顶点就是触摸点坐标；（4）以触摸点坐标为参考点，设定小于整个白板的邻近并检测，如果设定区域内有触摸点则计算触摸点坐标，并重复检测并计算坐标；（5）如果设定区域内没有触摸点，则重新对整个正交红外线矩阵进行检测，本发明提供的嵌入式红外电子白板及其信号处理方法，有利于提高电子白板分辨率和响应速度。
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