CN104951149B - 触摸屏的触摸点识别装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种触摸屏的触摸点识别装置。该装置包括触摸屏、线激光器、摄像头、控制器、处理器和显示器；线激光器在控制器的控制下发射与触摸屏平行的线激光；摄像头在控制器的控制下采集线激光在触摸屏的触摸点的反射光斑的图像并通过控制器发送至处理器；处理器根据反射光斑的图像得到反射光斑在显示界面的位置信息并发送至显示器；显示器根据反射光斑在显示界面的位置信息显示显示界面和反射光斑对应的触摸点的位置。本发明提供的触摸屏的触摸点识别装置，可支持多点触摸。当有导体靠近触摸屏时不会引起触摸点的误识别，识别精准度较高。制作工艺简单，成本较低。不受屏幕分辨率和装置精准度限制，识别精准度较高。

Description

触摸屏的触摸点识别装置

技术领域

本发明涉及图像处理技术领域，尤其涉及一种触摸屏的触摸点识别装置。

背景技术

随着越来的越多的触摸屏的出现，对触摸屏的触摸点的精确识别显得尤为重要。

现有技术中，触摸屏的触摸点识别方法主要包括以下几种方式：1、对于电阻式触摸屏，触摸屏由上下分隔的两层具有表面电阻的透明阻性材料组成。当屏幕感受到触摸，即触摸屏表面受到足够大压力时，顶层和底层间会产生接触，由感应器传出相应的电信号，利用分压原理可将触摸点的物理位置转换为代表x、y坐标的电压，从而确定触摸点的具体位置。2、对于电容式触摸屏，触摸屏四边均镀有狭长的电极，在导电体内形成电场。用户在触摸屏幕时，人体电场、手指与导体层间会形成一个耦合电容，四边电极发出的电流会流向触摸点，而电流强弱与手指到电极的距离成正比，根据电流的比例及强弱，确定触摸点的具体位置。3、对于红外线式触摸屏，在屏幕相邻两边安放红外发射器，各对边安放接收红外的红外接收器，在屏幕上确定出二维红外线矩阵。用户在触摸屏幕时，手指会对x、y方向的红外线产生遮挡，根据红外接收器接收到红外线的情况，可确定出触摸点的二维坐标，即确定触摸点的具体位置。

在实现上述触摸屏的触摸点识别过程中，发明人发现现有技术中至少存在如下问题：电阻式触摸屏的触摸点识别，受电压限制，无法同时识别多个触摸点，不支持多点触摸，且制作工艺复杂，成本较高。电容式触摸屏的触摸点识别，受电流限制，当有导体靠近触摸屏时，容易引起触摸点的误识别，识别精准度较低，且制作工艺复杂，成本较高。红外线式触摸屏的触摸点识别，受屏幕分辨率和装置精准度限制，识别精准度较低。

发明内容

本发明的实施例提供一种触摸屏的触摸点识别装置，可同时识别多个触摸点，支持多点触摸。当有导体靠近触摸屏时，不会引起触摸点的误识别，识别精准度较高。制作工艺简单，成本较低。不受屏幕分辨率和装置精准度限制，识别精准度较高。

为达到上述目的，本发明的实施例采用如下技术方案：

本发明提供一种触摸屏的触摸点识别装置，包括触摸屏、线激光器、摄像头、控制器、处理器和显示器，其中：所述控制器分别与所述线激光器和所述摄像头连接，所述处理器分别与所述控制器和所述显示器连接；所述触摸屏设置于所述摄像头的图像采集区域内；所述线激光器，用于在所述控制器的控制下发射与所述触摸屏平行的线激光；所述摄像头，用于在所述控制器的控制下采集所述线激光在所述触摸屏的触摸点的反射光斑的图像，并将采集的所述反射光斑的图像发送至所述控制器；所述控制器，用于将接收到的所述反射光斑的图像发送至所述处理器；所述处理器，用于根据接收到的所述反射光斑的图像得到所述反射光斑在显示界面的位置信息，并将所述反射光斑在所述显示界面的所述位置信息发送至显示器；所述显示器，用于根据接收到的所述反射光斑在所述显示界面的所述位置信息显示所述显示界面和所述反射光斑对应的触摸点的位置。

如上所述的装置中，所述线激光与所述触摸屏之间的距离小于3毫米。

如上所述的装置中，所述线激光器为至少两个，所述摄像头为至少两个。

如上所述的装置中，所述至少两个线激光器分别设置于所述触摸屏的两侧，且所述触摸屏两侧的所述线激光器的出光方向相反；所述至少两个所述摄像头设置于所述触摸屏上方的两侧。

如上所述的装置中，所述线激光器为红外线激光器。

如上所述的装置中，所述摄像头为感红外摄像头。

如上所述的装置中，所述红外线激光器发射的所述线激光的波长为830纳米。

如上所述的装置还包括：夹具，用于固定安装所述摄像头。

如上所述的装置中，所述夹具包括：第一滑杆和第二滑杆，其中：所述第一滑杆与所述第二滑杆垂直，所述摄像头可沿所述第一滑杆移动，所述第一滑杆可沿所述第二滑杆移动。

本发明提供的触摸屏的触摸点识别装置，通过采集线激光被手指或触摸笔反射后的反射光斑的图像，并根据反射光斑的图像得到反射光斑在显示界面的位置信息，可实现同时识别多个触摸点，支持多点触摸。当有导体靠近触摸屏时，不会引起触摸点的误识别，识别精准度较高。制作工艺简单，成本较低。不受屏幕分辨率和装置精准度限制，识别精准度较高。

附图说明

图1为本发明提供的触摸屏的触摸点识别装置一个实施例的结构示意图；

图2为图1所示的触摸屏的触摸点识别装置中触摸屏、线激光器和摄像头的侧视图；

图3为图1所示的触摸屏的触摸点识别装置中摄像头采集反射光斑的示意图；

图4为图1所示的触摸屏的触摸点识别装置中夹具的结构示意图；

其中：11-触摸屏；12-线激光器、13-摄像头、14-控制器、15-处理器；16-显示器；17-线激光；18-触摸点；19-显示界面；20-夹具；201-第一滑杆；202-第二滑杆。

具体实施方式

下面结合附图对本发明实施例的触摸点识别装置进行详细描述。

实施例一

图1为本发明提供的触摸屏的触摸点识别装置一个实施例的逻辑框图。图2为图1所示的触摸屏的触摸点识别装置中触摸屏、线激光器和摄像头的侧视图。图3为图1所示的触摸屏的触摸点识别装置中摄像头采集反射光斑的示意图。如图1～图3所示，本发明实施例的触摸点识别装置具体包括触摸屏11、线激光器12、摄像头13、控制器14、处理器15和显示器16。其中：

控制器14分别与线激光器12和摄像头13连接，处理器15分别与控制器14和显示器16连接。

触摸屏11设置于摄像头13的图像采集区域内。

具体地，触摸屏11可以为一个单独制作的用于触摸操作的平面，也可以为现有的任何一个便于触摸操作的平面，例如桌面、黑板等。摄像头13可以为一个或多个。若摄像头13为两个，则可以如图1～图3所示，设置于触摸屏11上方的两侧，且与触摸屏11位于不同的平面内，通过调整摄像头的角度，使触摸屏11位于摄像头13的图像采集区域内。

线激光器12用于在控制器14的控制下发射与触摸屏11平行的线激光17。

具体地，控制器14可以控制线激光器12开始或停止发射线激光17。优选地，由于红外线激光具有相干性好的特点，因此线激光器12可以为红外线激光器。优选地，由于室内光源830纳米(nm)波段的成分较少，因此线激光器12可以为发射波长为830nm的红外光的红外线激光器。优选地，线激光器12要紧贴触摸屏11，发射与触摸屏11平行的线激光17，例如线激光器12发射的线激光17与触摸屏11之间的距离小于3毫米(mm)。线激光器12可以为一个或多个。若线激光器12为两个，则可以如图1～图3所示，设置于触摸屏11的两侧，且两个线激光器12的出光方向相反，即位于左侧的线激光器12出光方向为向右，位于右侧的线激光器12出光方向为向左。

摄像头13用于在控制器14的控制下采集线激光17在触摸屏11的触摸点18(图3中示出)的反射光斑的图像，并将采集的反射光斑的图像发送至控制器14。

具体地，若线激光器12为红外线激光器，则摄像头13为感红外摄像头。由于普通摄像头在镜头的光路中进行镀膜工艺，把红外光滤掉了，因此普通摄像头无法感应到红外光。因此需对普通摄像头的镜头进行感红外处理，使得它能透过830nm波长的红外光。另外，为减少其他光线的干扰，可在摄像头13的镜头的光路中增加一个830nm的滤光片，使得830nm波长的红外光高透，其他波长的光线无法透过。

控制器14用于将接收到的触摸屏11的图像和反射光斑的图像发送至处理器15。

处理器15用于根据接收到的反射光斑的图像得到反射光斑在显示界面19的位置信息，并将反射光斑在显示界面19的位置信息发送至显示器16。

具体地，用户首先在触摸屏11的四个顶点分别触摸，处理器15根据接收到的四个反射光斑的图像(摄像头13为两个时，对于同一触摸点18的两个反射光斑的图像进行拼合，即该触摸点18对应的反射光斑包括两个反射光斑的图像重叠区域和两个反射光斑的图像不重叠区域)依据背景建模法提取反射光斑区域，并通过阈值化提取光斑和对光斑进行形态学质心预测，得到四个反射光斑的坐标，即触摸屏11的四个顶点在图像坐标系下的坐标。假设触摸屏11的四个顶点在图像坐标系下的坐标分别为(x1，y1，z1)、(x2，y2，z2)、(x3，y3，z3)和(x4，y4，z4)，显示界面19的四个顶点的坐标分别为(u1，v1，w1)、(u2，v2，w2)、(u3，v3，w3)和(u4，v4，w4)，则根据坐标(x1，y1，z1)、(x2，y2，z2)、(x3，y3，z3)、(x4，y4，z4)和坐标(u1，v1，w1)、(u2，v2，w2)、(u3，v3，w3)、(u4，v4，w4)可以计算得到透视矩阵A：

其中，(u1，v1，w1)＝(x1，y1，z1)A，

(u2，v2，w2)＝(x2，y2，z2)A，

(u3，v3，w3)＝(x3，y3，z3)A，

(u4，v4，w4)＝(x4，y4，z4)A。

用户在触摸屏11上任意触摸，处理器15根据接收到的反射光斑的图像得到该触摸点18在图像坐标系下的坐标(x5，y5，z5)，并根据透视矩阵A，得到该触摸点18在显示界面19的坐标(u5，v5，w5)，并将坐标(u5，v5，w5)发送至显示器16。

其中，(u5，v5，w5)＝(x5，y5，z5)A。

显示器16用于根据接收到的反射光斑在显示界面19的位置信息显示显示界面19和反射光斑对应的触摸点18的位置。

具体地，显示器16根据接收到的坐标(u5，v5，w5)在显示界面19中显示触摸点18的位置。当用户选中手写功能时，如果用户在触摸屏11上的操作为连续的多个触摸点18，例如写字、绘画等，则显示器16在显示界面19中显示触摸点18的轨迹，实现识别写字、绘画等的交互功能。

进一步地，本发明实施例的触摸点识别装置还可以包括：

存储器，用于存储显示界面19中触摸点18的轨迹，例如文字、图画等。

进一步地，当用户选中鼠标功能时，用户在触摸屏11上的操作为单击或双击，处理器15根据计算得到的触摸点18在显示界面19的坐标(u5，v5，w5)和单击或双击函数对显示界面19中触摸点18的位置模拟单击、双击操作，实现模拟鼠标单击、双击的交互功能。

进一步地，本发明实施例的触摸点识别装置还可以包括：

夹具20，用于固定安装摄像头13。

进一步地，本发明实施例的触摸点识别装置在安装过程中，需对摄像头13进行两自由度的机械微调，确保触摸屏11位于摄像头13的图像采集区域内。图4为图1所示的触摸屏的触摸点识别装置中夹具的结构示意图。如图4所示，夹具20可以包括：第一滑杆201和第二滑杆202。其中：

第一滑杆201与第二滑杆202垂直，摄像头13可沿第一滑杆201移动，第一滑杆201可沿第二滑杆202移动。

此处需要说明的是，摄像头13还可沿第二滑杆202移动，第二滑杆202可沿第一滑杆201移动。

进一步地，本发明实施例的触摸点识别装置在使用前，需要对摄像头13的畸变进行校正处理。

本发明实施例的触摸点识别装置，通过采集线激光被手指或触摸笔反射后的反射光斑的图像，并根据反射光斑的图像得到反射光斑在显示界面的位置信息，可实现同时识别多个触摸点，支持多点触摸。当有导体靠近触摸屏时，不会引起触摸点的误识别，识别精准度较高。制作工艺简单，成本较低。不受屏幕分辨率和装置精准度限制，识别精准度较高。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (7)

1.一种触摸屏的触摸点识别装置，其特征在于，包括触摸屏(11)、线激光器(12)、摄像头(13)、控制器(14)、处理器(15)和显示器(16)，其中：

所述控制器(14)分别与所述线激光器(12)和所述摄像头(13)连接，所述处理器(15)分别与所述控制器(14)和所述显示器(16)连接；

所述触摸屏(11)设置于所述摄像头(13)的图像采集区域内；

所述线激光器(12)，用于在所述控制器(14)的控制下发射与所述触摸屏(11)平行的线激光(17)；

所述摄像头(13)，用于在所述控制器(14)的控制下采集所述线激光(17)在所述触摸屏(11)的触摸点(18)的反射光斑的图像，并将采集的所述反射光斑的图像发送至所述控制器(14)；

所述控制器(14)，用于将接收到的所述反射光斑的图像发送至所述处理器(15)；

所述处理器(15)，用于根据接收到的所述反射光斑的图像得到所述反射光斑在显示界面(19)的位置信息，并将所述反射光斑在所述显示界面(19)的所述位置信息发送至显示器(16)；

所述显示器(16)，用于根据接收到的所述反射光斑在所述显示界面(19)的所述位置信息显示所述显示界面(19)和所述反射光斑对应的触摸点(18)的位置；

其中，所述线激光器(12)为至少两个，所述摄像头(13)为至少两个；

所述至少两个线激光器(12)分别设置于所述触摸屏(11)的两侧，且所述触摸屏(11)两侧的所述线激光器(12)的出光方向相反；

所述至少两个所述摄像头(13)设置于所述触摸屏(11)上方的两侧。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述线激光(17)与所述触摸屏(11)之间的距离小于3毫米。

3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述线激光器(12)为红外线激光器。

4.根据权利要求3所述的装置，其特征在于，所述摄像头(13)为感红外摄像头。

5.根据权利要求3所述的装置，其特征在于，所述红外线激光器(12)发射的所述线激光(17)的波长为830纳米。

6.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，还包括：

夹具(20)，用于固定安装所述摄像头(13)。

7.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述夹具(20)包括：第一滑杆(201)和第二滑杆(202)，其中：

所述第一滑杆(201)与所述第二滑杆(202)垂直，所述摄像头(13)可沿所述第一滑杆(201)移动，所述第一滑杆(201)可沿所述第二滑杆(202)移动。