CN106445223B - 一种光学触摸屏自动定位的抗干扰方法 - Google Patents

一种光学触摸屏自动定位的抗干扰方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种使用校准方块的、用于光学触摸屏的控制光点和屏幕光标位置重合的抗干扰方法，该方法包括采用增强校准点附近图像相对于周围环境图像对比度的方法,该方法还包括，其一是增强校准点附近图像对于周围环境图像的亮度差，其二是增强校准点附近图像边缘的光滑程度。采用本发明所述的抗干扰方法，使得光学触摸屏自动定位的抗环境光干扰的能力得到提高。

Description

一种光学触摸屏自动定位的抗干扰方法
技术领域
本发明涉及光学触摸屏的技术领域，尤其是指一种光学触摸屏自动定位中的抗干扰方法。
背景技术
在申请号为2010201357371所描述的专利中公开了一种光学触摸屏的自动定位方法。该专利中，为了实现控制光点和显示屏幕光标的位置重合，在设备初始化中采用了自动定位方法。方法是用四边形来逼近采集图像中的显示区域：先识别出整个显示区域所在的矩形四个顶点，再利用控制光点相对于这四个顶点的相对位置，利用几何关系来确定控制光点相对于显示屏幕的位置。利用该方法来做摄像定标，对于摄像机几何失真比较严重的情况下，得到的结果会有较大的误差。
现有技术中另外一种光学触摸屏自动定位方法为采用若干三角形逼近的方法来使得摄像机几何失真比较严重的情况下，光学触摸屏定位的精度大大提高。整个定位过程中，无需人工参与，自动完成。但在实际使用中，摄像机拍摄的原始图片里各种光源比较复杂，如图1所示，若用校准原始图(101)直接来计算校准点，图中(103)所指的区域对方块(102)在整体图像中的亮度有较大的干扰，以至于很难精确的计算出各个方块的顶点。
发明内容
基于现有技术中存在的上述问题，本发明提供了一种光学触摸屏自动定位中的抗干扰方法，能够提高光学触摸屏自动定位中的抗环境光干扰的能力。
本发明提供的光学触摸屏自动定位中的抗干扰方法，包括采用增强校准点附近图像相对于周围环境图像对比度的方法来进行抗环境光干扰。
优选的，增强校准点附近图像相对于周围环境图像对比度的方法，还包括增强校准点附近图像对于周围环境图像的亮度差。
优选的，增强校准点附近图像相对于周围环境图像对比度的方法，还包括增强校准点附近图像边缘的光滑程度。
优选的，上述增强校准点附近图像对于周围环境图像的亮度差的方法，为利用拍摄反色图像相减的方法。
其中拍摄反色图像相减的方法包括以下步骤：
先在屏幕上显示校准图，并拍摄下来获得校准原始图(101)；
然后紧接着在屏幕上显示校准图的反色图，并拍摄下来获得矫正参考图(104)；
由于校准原始图(101)和矫正参考图(104)相邻拍摄，从拍摄获得的图像可看出，周围环境光比较类似；
这时，用校准原始图(101)减去矫正参考图(104)，得到最终使用的经过亮度差增强的校准图(106)；
由此可见，若用校准原始图(101)直接来计算校准点，图中(103)所指的区域对方块(102)在整体图像中的亮度有较大的影响，很难精确的计算出各个方块的顶点；而在获得的最终使用的经过亮度差增强的校准图(106)中，如(103)所指的区域被(105)所指的区域减掉一样，校准原始图(101)和矫正参考图(104)中不变的环境光部分被减掉了；此时，图(106)中方块较周围环境光的亮度对比十分明显；更易于图像识别，获得更准确的定位。
优选的，上述两幅图像相减的算法具体包括，
用两幅图相同坐标位置的像素点的像素值相减获得在该位置的结果图案像素值：如图1所示，设坐标点x,y处第一幅图(101)的像素值为a，相同坐标点x,y处第二幅图(104)的像素值为b，则在该坐标点x,y处两幅图的相减图(106)的像素值为a-b；其中，若a-b的值小于零，则设为0；
优选的，增强校准点附近图像边缘的光滑度的方法具体包括增强方块相对于周围环境图像边缘的光滑度。
优选的，增强方块相对于周围环境图像边缘的光滑度的方法为增强方块顶点附近图像边缘的光滑度的方法。
优选的，增强方块顶点附近图像边缘的光滑度的方法，具体包括在显示屏幕上特别显示出方块四个顶点附近小区域的图像，用以获得更光滑的方块顶点附近图像边缘。
优选的，获得更光滑的方块顶点附近图像边缘的方法，包括如下步骤：
首先，用仅含方块四个顶点附近小区域的校准原始图(201)减去其矫正参考图(202)获得经过亮度差增强的方块顶点附近小区域图(203)；图(203)中方块顶点附近图像相比于周围图像亮度值增强。
然后，获得方块中心的填充图案。为了后续图像处理中提取方块顶点的方便，需要将图(203)的方块中心填上。然后，利用权利要求4所述的方法，用方块扣除四个顶点附近小区域后剩下的中心区域图片(301)减去其矫正参考图(302)获得经过亮度差增强的方块中心填充图(303)；图(303)中方块中心填充图案相比于周围图像亮度值增强。
最后，将经过亮度差增强的方块顶点附近小区域图(203)加上方块中心的填充图(303)，获得最终使用的校准图(401)；
所述校准图(401)上标记了利用图(401)计算出的顶点坐标后获得了经过抗干扰方法的自动定位的效果图(502)。
优选的，其中两幅图像相加的算法，包括用两幅图相同坐标位置的像素点的像素值相加获得在该位置的结果图案像素值：如图4所示，设坐标点x,y处第一幅图(203)的像素值为a，相同坐标点x,y处第二幅图(303)的像素值为b，则在该坐标点x,y处两幅图的相加图(401)的像素值为a+b；其中，若a+b的值大于255，则设为255。
优选的，获得方块中心的填充图的方法，还包括，需要将填充图案设置为略大于方块减去其顶点附近区域后的空白区域，才能更有利于后续图像处理中提取方块顶点。
本发明提供的光学触摸屏自动定位中的抗干扰方法，由于采用的是增强校准点附近图像相对于周围环境图像对比度的方法，因此采用本发明提供的方法进行校准后的校准图具有抗环境光干扰的能力，使得光学触摸屏自动定位更加准确。
附图说明
图1为本发明实施例所提供的利用拍摄反色图像相减来增强校准方块相对于环境图案亮度示意图；
图2为本发明实施例所提供的利用反色图像相减来获得相对于周围亮度增强的方块顶点附近区域示意图；
图3为本发明实施例所提供的利用反色图像相减来获得相对于周围亮度增强的方块中心填充图案示意图；
图4为本发明实施例所提供的将相对于周围亮度增强的方块顶点区域和中心填充图案相加示意图；
图5为本发明实施例所提供的未进行抗干扰方法处理前的校准图和经过抗干扰处理后的校准图；
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点表达得更加清楚明白，下面结合附图及具体实施例对本发明再作进一步详细的说明。
本发明实施例提供了一种光学触摸屏自动定位中的抗干扰方法，如图1所示，(101)为摄像拍摄到的一张校准原始图，图中(102)所指的6个方块的顶点即为校准点，自动校准的目的是利用图像处理的方法精确的提取出这些顶点的位置坐标。
在使用中，由于环境光的情况是不断变化着的，尤其是在周围环境光比较亮的情况下，用于定位的方块对于环境图像的区分度并不十分明显。仅仅靠图(101)来计算自动定位所需的方块顶点，往往会失败。因为从图像处理的要求来说，计算方块顶点的结果(即自动定位的精确度)取决于方块相对于周围环境图像的对比度。图中(102)所指方块相对于周围环境图像的对比度越大，最终能够提取出的顶点位置坐标越精确。
方块(102)相对于环境图像的对比度主要体现在两个参数上：其一是方块对于周围环境图像的亮度，其二是方块边缘的光滑程度，尤其是方块顶点附近图像边缘的光滑程度。
要做到更精确的自动定位，就得增强摄像获得的定位图中方块相对于周围环境的对比度。为了提高光学触摸屏的自动定位精度，增强其在各种环境光下自动定位的抗环境光干扰能力，我们设计了如下方法：
方法一是增强方块相对于周围环境图像的亮度，以减小周围环境光的亮度干扰。可以采用拍摄显示区域的反色图像，利用图像相减的方法。
具体的校准过程是：
先在显示屏幕上面显示含有校准方块的校准图，并拍摄下来获得校准原始图(101)；然后紧接着在显示屏幕上面显示校准图的反色图，并拍摄下来获得矫正参考图(104)。由于图(101)和图(104)相邻拍摄，从获得的图像可看出，图片中的环境光互相类似。这时，用校准原始图(101)减去矫正参考图(104)，得到最终使用的经过亮度差增强的校准图(106)。
从获得的图像可看出，若用校准原始图(101)直接来计算校准点，图中(103)所指的区域对方块(102)在整体图像中的亮度有较大的影响，很难精确的计算出各个方块的顶点。而在获得的最终使用的经过亮度差增强的校准图(106)中，如(103)所指的区域被(105)所指的区域减掉一样，校准原始图(101)和矫正参考图(104)中不变的环境光部分被减掉了；此时，图(106)中方块较周围环境光的亮度对比十分明显；更易于图像识别，获得更准确的定位。
其中，两幅图像相减的算法是：用两幅图相同坐标位置的像素点的像素值相减获得在该位置的结果图案像素值：如图1所示，设坐标点x,y处第一幅图(101)的像素值为a，相同坐标点x,y处第二幅图(104)的像素值为b，则在该坐标点x,y处两幅图的相减图(106)的像素值为a-b；其中，若a-b的值小于零，则设为0；
方法二是增强方块边缘的光滑度，尤其是增强方块顶点附近图像边缘的光滑度。可以采用在显示屏幕上特别显示出方块四个顶点附近小区域的图像，用以获得更光滑的方块顶点附近图像边缘。如下是一个具体的实施过程：
首先，获得方块顶点附近的增强图案。
利用图1所示的方法，用仅含方块四个顶点附近小区域的校准原始图(201)减去其矫正参考图(202)获得经过亮度差增强的方块顶点附近小区域图(203)；图(203)中方块顶点附近图像相比于周围图像亮度值增强。
然后，获得方块中心的填充图案。
为了后续图像处理中提取方块顶点的方便，需要将图(203)的方块中心填上。然后，利用图1所示的方法，用方块扣除四个顶点附近小区域后剩下的中心区域图片(301)减去其矫正参考图(302)获得经过亮度差增强的方块中心填充图(303)；图(303)中方块中心填充图案相比于周围图像亮度值增强。
最后，将经过亮度差增强的方块顶点附近小区域图(203)加上方块中心的填充图(303)，获得最终使用的校准图(401)。
两幅图像相加的算法是：用两幅图相同坐标位置的像素点的像素值相加获得在该位置的结果图案像素值：如图4所示，设坐标点x,y处第一幅图(203)的像素值为a，相同坐标点x,y处第二幅图(303)的像素值为b，则在该坐标点x,y处两幅图的相加图(401)的像素值为a+b；其中，若a+b的值大于255，则设为255。
需要注意的是，实测表明，需要将图(301)方块中心的菱形区域略大于图(201)中方块中心的空白区域，才能更有利于后续图像处理中提取方块顶点。
图5为采用抗干扰设计的自动定位效果和未采用抗干扰设计的自动定位效果对比图。
其中，(501)中背景图为直接拍摄校准方块获得，其上标记了利用该图计算出的顶点坐标；
(502)中背景图为图(401)，其上标记了利用图(401)计算出的顶点坐标。
可以看到经过抗干扰处理获得的校准点坐标精度得到了很大的提高。
以上所述，仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种使用校准方块用于光学触摸屏的控制光点和屏幕光标位置重合的自动定位的抗干扰方法，其特征在于，包括采用增强校准方块顶点附近图像相对于周围环境图像的对比度的方法；
所述增强校准方块顶点附近图像相对于周围环境图像对比度的方法包括增强校准方块顶点附近图像对于周围环境图像的亮度差；
所述增强校准方块顶点附近图像对于周围环境图像的亮度差的方法为利用拍摄反色图像相减的方法，其中拍摄反色图像相减的方法包括以下步骤：
先在屏幕上显示含有所述校准方块的校准图，并拍摄下来获得校准原始图(101)；
然后紧接着在屏幕上显示所述校准图的反色图，并拍摄下来获得矫正参考图(104)；
其次，用校准原始图(101)减去其矫正参考图(104)，得到最终使用的经过亮度差增强的校准图(106)。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述利用拍摄反色图像相减的方法具体包括用两幅图相同坐标位置的像素点的像素值相减获得在该位置的结果图案像素值，如果结果图案像素值小于零，则设为0。
3.一种使用校准方块用于光学触摸屏的控制光点和屏幕光标位置重合的自动定位的抗干扰方法，其特征在于，包括采用增强校准方块顶点附近图像相对于周围环境图像的对比度的方法；
所述增强校准方块顶点附近图像相对于周围环境图像对比度的方法包括增强校准方块顶点附近图像边缘的光滑度；
所述增强校准方块顶点附近图像边缘的光滑度的方法包括以下步骤：
在显示屏幕上特别显示出校准方块四个顶点附近小区域的图像，用以获得更光滑的校准方块顶点附近图像边缘；
用仅含校准方块四个顶点附近小区域的校准原始图(201)减去其矫正参考图(202)获得经过亮度差增强的校准方块顶点附近小区域图(203)；
用校准方块扣除四个顶点附近小区域后剩下的中心区域图片(301)减去其矫正参考图(302)获得经过亮度差增强的校准方块中心填充图(303)；
将经过亮度差增强的校准方块顶点附近小区域图(203)加上经过亮度差增强的校准方块中心的填充图(303)，获得最终使用的校准图(401)；
所述校准图(401)上标记了利用图(401)计算出的顶点坐标后获得了经过抗干扰方法的自动定位的效果图(502)。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述经过亮度差增强的校准方块顶点附近小区域图(203)加上经过亮度差增强的校准方块中心的填充图(303)的方法具体为用两幅图相同坐标位置的像素点的像素值相加获得在该位置的结果图案像素值，如果结果图案像素值的值大于255，则设为255。
5.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述获得经过亮度差增强的校准方块中心填充图的方法还包括将填充图案设置为略大于校准方块减去其顶点附近区域后的空白区域。
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