CN107229378B - 一种光学触摸屏的定位方法 - Google Patents

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Abstract

本发明的实施例中公开了一种基于双波段的遥控器。其特征在于，采用若干多边形逼近的方法来使得光学触摸屏定位的精度大为提高。该方法还包括采用若干三角形逼近的方法来提高光学触摸屏的定位精度。其原理是：当控制光点q点发射到显示屏幕上面以后，为了在摄像采集的图像里获得q点所指示的显示屏幕相应点的显示位置Q，将摄像采集的图像里显示屏幕所占的区域abcd划分为多个三角形拼接组成，利用q点在其所处三角形中的相对位置来定出Q点在显示屏幕中的位置。

Description

一种光学触摸屏的定位方法
技术领域
本发明涉及光学触摸屏领域，尤其涉及一种光学触摸屏的定位方法。
背景技术
本人在申请号为200910180424X所描述的专利中公开了一种基于双波段的遥控器。该装置能将任何显示屏幕变成一个光学的触摸屏。并将人的触摸控制从触屏旁边解放出来：使用者用光束作为控制器，只要把“光点”发射到触屏上，就能实现对触屏的遥控点击触摸。
该专利中，为了实现控制光点和显示屏幕光标的位置重合，在设备初始化中使用了摄像定标的方法。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。
发明内容
有鉴于此，本发明实施例提供一种光学触摸屏的定位方法，采用本发明所示的方法，能够得到光学触摸屏定位的精度大为提高。
所述光学触摸屏的定位方法，采用三角形逼近的方法来进行定位。
在一些实施例中，采用三角形逼近的方法还可以包括：
发射控制光点q点到显示屏幕上面；
采集发射到显示屏幕上的控制光点q点的图像；
将采集图像里的显示屏幕所占的区域abcd划分为多个三角形；
根据控制光点q点在其所处三角形中的相对位置来计算出其在显示屏幕中的实际位置Q点。
在一些实施例中，所述的根据控制光点q点在其所处三角形中的相对位置来计算出其在显示屏幕中的实际位置Q点，还包括，
设q点所在的三角形为bcd，设三个顶点在摄像机拍摄区域(102)中的绝对位置坐标为bx，by，cx，cy，dx，dy，它们在现实屏幕中的绝对位置座标分别为Bx，By，Cx，Cy，Dx，Dy；Q点在摄像机拍摄区域(102)中的绝对位置坐标为qx，qy在显示屏幕中的的绝对位置坐标为Qx，Qy，则QxQy的计算方法是：
totalArea＝(dx-bx)*(dy-cy)-(dy-by)*(dx-cx)
dArea＝(qx-bx)*(qy-cy)-(qy-by)*(qx-Cx)
bArea＝(dx-qx)*(dy-cy)-(dy-qy)*(dx-Cx)
dB＝dArea/totalArea
bB＝bArea/totalArea
cB＝1-dB-bB
Qx＝Bx*bB+Cx*cB+Dx*dB
Qy＝By*bB+Cy*cB+Dy*dB。
在一些实施例中，所述定位方法还包括，当摄像机采集图像形变比较大的情况下，采用更多的三边形逼近的方法来进行定位。
在一些实施例中，采用更多的三角形逼近来进行定位的方法，还包括：将显示屏幕平均分成n个小方块，把每一个小方块拆分为两个三角形，合计得到2n个小三角形；
在摄像机拍摄获得的图像中，设控制光点q点所在的三角形为pnw，pnw三个顶点在摄像机拍摄区域(102)中的绝对位置坐标为px,py,nx,ny,wx,wy，在显示屏幕中的绝对位置坐标分别为Px,Py,Nx,Ny,Wx,Wy；q点在摄像机拍摄区域(102)中的绝对位置坐标记为qx,qy，在显示屏幕中的的绝对位置坐标记为Qx,Qy，则：Qx Qy的计算方法为：
totalArea＝(wx-px)*(wy-ny)-(wy-py)*(wx-nx)
wArea＝(qx-px)*(qy-ny)–(qy-py)*(qx-nx)
pArea＝(wx-qx)*(wy-ny)–(wy-qy)*(wx-nx)
wB＝wArea/totalArea
pB＝pArea/totalArea
nB＝1–wB–pB
Qx＝Px*pB+Nx*nB+Wx*dB
Qy＝Py*pB+Ny*nB+Wy*dB
根据计算得出的坐标值Qx,Qy确定控制光点q在光学触摸屏中的实际位置Q。
附图说明
图1为利用四边形逼近做光学触摸屏位置校准原理图；
图2为本发明实施例所述的利用逼近做光学触摸屏位置校准原理图。
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。
首先，介绍一种普通使用中的光学触摸屏装置的定位方法：用四边形逼近发生形变的显示矩形区域。
图1为采用该方法的定位原理图；设X、Y为显示器像素坐标轴，x、y为摄像系统拍摄获得的图像的像素坐标轴；
(101)为原始的显示屏幕，其四个顶点分别为ABCD；(102)为摄像系统拍到的整体图像；(103)为显示屏幕(101)在(102)中所在的区域。显示屏幕ABCD四个顶点所围的区域在显示屏幕在摄像机拍摄范围中所占的区域为abed。由于摄像系统的几何失真，造成矩形的显示器区域ABCD产生几何变形，使得本来为矩形区域的ABCD拍摄所得的结果成了形变后的弧形区域abed。(104)点为控制光点，位置记为q,其在显示器像素坐标轴上对应控制光标点的位置记为Q；计算Q点所在位置处的X像素坐标方法是：求出ab和cd的交点p,pq与bd的交点n,bn/bdX屏幕整体像素宽度即为Q点的X像素坐标值；求Q点的Y像素坐标方法类似；该方法使用四边形逼近，由于仅仅采用了四边形的四个顶点来定位，对于摄像系统形变比较大的情况下，对摄像系统的几何矫正效果比较差，会引起严重的失真。
由此，我们采用了三角形逼近的方法来改进定位，从而使得在严重形变的情况下，我们都可以获得更加精确的定位精度：
图2所示为三角形逼近的方法来进行光学触摸屏定位原理示意图。其中，当控制光点q点发射到显示屏幕上面以后，为了获得q点所指示的显示屏幕相应点的显示位置Q，我们将abed划分为多个三角形拼接组成，利用q点在其所在三角形的相对位置来定出Q点在显示屏幕中的绝对位置。
如图2所示，设q点所在的三角形为bed。设三个顶点在摄像机拍摄区域(102)中的绝对位置坐标为bx,by,cx,cy,dx,dy在现实屏幕中的绝对位置坐标分别为：Bx,By,Cx,Cy,Dx,Dy；Q点在摄像机拍摄区域(102)中的绝对位置坐标为qx,qy在显示屏幕中的的绝对位置坐标为Qx,Qy，则QxQy的计算方法是：
totalArea＝(dx-bx)*(dy-cy)-(dy-by)*(dx-cx)
dArea＝(qx-bx)*(qy-cy)_(qy-by)*(qx-cx)
bArea＝(dx-qx)*(dy-cy)_(dy-qy)*(dx-cx)
dB＝dArea/totalArea
bB＝bArea/totalArea
cB＝1-dB-bB
Qx＝Bx*bB+Cx*cB+Dx*dB
Qy＝By*bB+Cy*cB+Dy*dB
在图2中一共使用了2个三角形来逼近显示屏幕区域。为了对摄像机拍摄几何形变的矫正更加准确，可以采用更多的三角形来逼近整个显示屏幕区域。
例如，一共采用18个三角形来逼近整个显示屏幕区域：，将该屏幕平均分成9个小方块，把每一个小方块拆分为两个三角形，合计得到18个小三角形。在摄像机拍摄获得的图像中，设控制光点q所在的三角形为pnw，pnw三个顶点在摄像机拍摄区域(102)中的绝对位置坐标为px,py,nx,ny,wx,wy，在显示屏幕中的绝对位置座标分别为Px,Py,Nx,Ny,Wx,Wy；q点在摄像机拍摄区域(102)中的绝对位置坐标记为qx,qy，在显示屏幕中的的绝对位置坐标记为Qx,Qy，则：
totalArea＝(wx-px)*(wy-ny)-(wy-py)*(wx-nx)
wArea＝(qx-px)*(qy-ny)_(qy-py)*(qx-nx)
pArea＝(wx-qx)*(wy-ny)_(wy-qy)*(wx-nx)
wB＝wArea/totalArea
pB＝pArea/totalArea
nB＝1-wB–pB
Qx＝Px*pB+Nx*nB+Wx*dB
Qy＝Py*pB+Ny*nB+Wy*dB
一共采用30个三角形来逼近整个显示屏幕区域：，将显示屏幕平均分成15个小方块，把每一个小方块拆分为两个三角形，合计得到30个小三角形。在摄像机拍摄获得的图像中，设控制光点q所在的三角形为pnw，pnw三个顶点在摄像机拍摄区域(102)中的绝对位置坐标为px,py,nx,ny,wx,wy,在显示屏幕中的绝对位置坐标分别为Px,Py,Nx,Ny,Wx,Wy；q点在摄像机拍摄区域(102)中的绝对位置坐标记为qx,qy，在显示屏幕中的的绝对位置坐标记为Qx,Qy，则:QxQy的计算方法和上述的方法相同。
最后，介绍此种光学触摸屏自动定位方法：
先在整个显示屏幕上面显示出六个等距排列的白色方块，其他的显示区域均用黑色；
再用摄像机拍摄出来带有整个显示屏幕白色方块的实物图；
然后采用图像识别的方法，识别出来各个白方块的顶点位置坐标，此为摄像机的定位坐标；最后，标定出来的定位点，按照从左到右、从上到下的顺序排列；其中方块每个顶点的位置坐标即为显示屏幕中方块的各顶点在摄像拍得图像中的位置坐标；
整个定位过程中，无需人工参与，自动完成。
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 (3)

1.一种光学触摸屏的定位方法，采用三角形逼近的方法来进行定位；
采用三角形逼近的方法还包括：
发射控制光点q点到显示屏幕上面；
采集发射到显示屏幕上的控制光点q点的图像；
将采集图像里的显示屏幕所占的区域abcd划分为多个三角形；
根据控制光点q点在其所处三角形中的相对位置来计算出其在显示屏幕中的实际位置Q点；
其特征在于，所述的根据控制光点q点在其所处三角形中的相对位置来计算出其在显示屏幕中的实际位置Q点，还包括，
设q点所在的三角形为bcd，设三个顶点在摄像机拍摄区域(102)中的绝对位置坐标为bx，by，cx，cy，dx，dy，它们在现实屏幕中的绝对位置座标分别为Bx，By，Cx，Cy，Dx，Dy；Q点在摄像机拍摄区域(102)中的绝对位置坐标为qx，qy在显示屏幕中的绝对位置坐标为Qx，Qy，则Qx，Qy的计算方法是：
totalArea＝(dx-bx)*(dy-cy)-(dy-by)*(dx-cx)
dArea＝(qx-bx)*(qy-cy)-(qy-by)*(qx-Cx)
bArea＝(dx-qx)*(dy-cy)-(dy-qy)*(dx-Cx)
dB＝dArea/totalArea
bB＝bArea/totalArea
cB＝1-dB-bB
Qx＝Bx*bB+Cx*cB+Dx*dB
Qy＝By*bB+Cy*cB+Dy*dB。
2.依据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述定位方法还包括，当摄像机采集图像形变比较大的情况下，采用更多的三边形逼近的方法来进行定位。
3.依据权利要求2所述的方法，其特征在于，采用更多的三角形逼近来进行定位的方法，还包括：将显示屏幕平均分成n个小方块，把每一个小方块拆分为两个三角形，合计得到2n个小三角形；
在摄像机拍摄获得的图像中，设控制光点q点所在的三角形为pnw，pnw三个顶点在摄像机拍摄区域(102)中的绝对位置坐标为px,py,nx,ny,wx,wy，在显示屏幕中的绝对位置坐标分别为Px,Py,Nx,Ny,Wx,Wy；q点在摄像机拍摄区域(102)中的绝对位置坐标记为qx,qy，在显示屏幕中的绝对位置坐标记为Qx,Qy，则：Qx，Qy的计算方法为：
totalArea＝(wx-px)*(wy-ny)-(wy-py)*(wx-nx)
wArea＝(qx-px)*(qy-ny)–(qy-py)*(qx-nx)
pArea＝(wx-qx)*(wy-ny)–(wy-qy)*(wx-nx)
wB＝wArea/totalArea
pB＝pArea/totalArea
nB＝1–wB–pB
Qx＝Px*pB+Nx*nB+Wx*wB
Qy＝Py*pB+Ny*nB+Wy*wB
根据计算得出的坐标值Qx,Qy确定控制光点q在光学触摸屏中的实际位置Q。
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