CN202171794U - 一种光学触摸互动终端 - Google Patents

Abstract

本实用新型实施例公开了一种光学触摸互动终端，包括机壳，以及设置于机壳中的投影模组、红外灯、用于感应物体反射的红外光的红外感应模组，以及分别与所述投影模组、红外灯、红外感应模组相连的、用于根据所述红外感应模组的反馈信号识别物体动作以进行投影内容控制的主控模组，这样，红外灯发射的红外光经物体反射后，由红外感应模组进行感应，之后主控模组对前后获得的感应信号进行差分处理得到运动部分，并以该运动部分进行对投影内容的控制，这样就实现了人机互动，保证了其趣味性和可操作性。

Description

一种光学触摸互动终端

技术领域

本实用新型涉及电子产品领域，尤其涉及一种光学触摸互动终端。

背景技术

为进行教学演示、影像显示等，一般要采用投影设备进行图像、视频的显示，而为了进行互动，投影设备一般需要外接一笔记本进行控制。这样，在进行投影时要同时完成操作者的控制，只能通过操作者操作笔记本来实现，人机交互性不够，而且可操作性较差。

实用新型内容

本实用新型实施例所要解决的技术问题在于，提供一种光学触摸互动终端，以大大提高人机互动性及趣味性，可操作性好。

为了解决上述技术问题，本实用新型实施例提出了一种光学触摸互动终端，包括机壳，以及设置于机壳中的投影模组、红外灯、用于感应物体反射的红外光的红外感应模组，以及分别与所述投影模组、红外灯、红外感应模组相连的、用于根据所述红外感应模组的反馈信号识别物体动作以进行投影内容控制的主控模组。

进一步地，所述光学触摸互动终端还包括与所述主控模组相连的、用于捕捉书写笔红外光的红外光捕捉模组。

进一步地，所述红外光捕捉模组为光学动态信号感应器，所述红外感应模组为配备有红外线接收镜头的高清动态摄像头。

进一步地，所述主控模组通过USB接口分别与所述红外感应模组及红外光捕捉模组相连。

进一步地，所述主控模组通过主控电压转换模块与一供电模块相连。

进一步地，所述主控模组还连接有一语音模组。

进一步地，所述机壳上开设有AV家庭影院输出端子、USB扩展接口和/或网络接口。

进一步地，所述投影模组通过一显卡与所述主控模组相连，所述网络接口通过一网卡与所述主控模组相连，所述主控模组还通过一PS2接口与外接键盘相连。

进一步地，所述投影模组上下分别设置散热器，所述机壳采用三面开槽流通散热，并且所述机壳内设置有散热风扇。

本实用新型实施例通过提供一种光学触摸互动终端，包括机壳，以及设置于机壳中的投影模组、红外灯、用于感应物体反射的红外光的红外感应模组，以及分别与所述投影模组、红外灯、红外感应模组相连的、用于根据所述红外感应模组的反馈信号识别物体动作以进行投影内容控制的主控模组，这样，红外灯发射的红外光经物体反射后，由红外感应模组进行感应，之后主控模组对前后获得的感应信号进行差分处理得到运动部分，并以该运动部分进行对投影内容的控制，这样就实现了人机互动，保证了其趣味性和可操作性。

附图说明

图1是本实用新型实施例的光学触摸互动终端的主要结构图。

图2是本实用新型实施例的光学触摸互动终端的主要电路图。

具体实施方式

下面结合附图，对本实用新型实施例进行详细说明。

图1是本实用新型实施例的光学触摸互动终端的主要结构图，图2是本实用新型实施例的光学触摸互动终端的主要电路图，参照图1及图2，光学触摸互动终端主要包括：

机壳1，以及设置于机壳1中的投影模组2、红外灯、用于感应物体反射的红外光的红外感应模组3，以及分别与投影模组2、红外灯、红外感应模组3相连的、用于根据红外感应模组3的反馈信号识别物体动作以进行投影内容控制的主控模组4，与主控模组4相连的还有：

用于捕捉书写笔红外光的红外光捕捉模组5、两个USB接口、主控电压转换模块6、语音模组7、显卡、网卡、PS2接口等，而两个USB接口分别与红外感应模组3及红外光捕捉模组5相连，供电模块8与主控电压转换模块6相连，投影模组2与显卡相连，网卡与主控模组4相连，PS2接口与外接键盘相连，另外，机壳1上还开设有AV家庭影院输出端子9、USB扩展接口10、以及与网卡相连的网络接口11。

具体地，红外光捕捉模组5为光学动态信号感应器，而红外感应模组3为配备有红外线接收镜头的高清动态摄像头。

投影模组2上下分别设置散热器，机壳1采用三面开槽流通散热，并且机壳1内设置有散热风扇12。

上述光学触摸互动终端的原理可从如下几点进行描述：

光学触摸互动终端系统采用互动投影运作原理，首先是通过捕捉设备对目标影像进行捕捉拍摄，然后由影像分析系统分析，从而产生被捕捉物体的动作，该动作数据结合实时影像互动系统，使参与者与屏幕之间产生紧密结合的互动效果。光学触摸互动终端由四部份组成：成像部份、信号采集部分、分析系统部分及信号处理部分：

成像部分，其利用投影模组2把影像呈现在特定的位置；

信号采集部分，其根据互动需求进行捕捉拍摄，捕捉设备有红外感应模组3及红外光捕捉模组5；

分析系统部分，其根据投影模组2的位置成像变化，把实时采集的数据进行分析，得到最终处理的坐标点；

信号处理部分，其通过分析系统部分所产生的数据在后台进行相应的数据处理。

A、核心技术：

光是一种电磁波，它的波长区间从几个纳米（nm）到1毫米（mm）左右。人眼可见的只是其中一部分，我们称其为可见光，可见光的波长范围为380nm～780nm，可见光波长由长到短分为红、橙、黄、绿、青、兰、紫光，波长比紫光短的称为紫外光，波长比红外光长的称为红外光。普通的摄像头感光芯片分为CCD或者CMOS，它们都有一种特殊的本领，那就是感知人眼看不到的区域。它们对近红外线也都非常敏感。那么当使用滤光片技术过滤掉可见光以后，那么摄像机看到的是一片由红外辐射组成的图像。

投影模组2投射的光线是可见光部分，它的红外部分被它内部的过滤膜过滤掉了，这样对于红外感应模组3来讲它看不到投影模组2投射的内容，然后通过CCD传感器接受红外，那么就解决了互动投影中人体与背景虚拟对象的分割，红外感应模组3得到的是一副黑白的单色背景的包括人的图像。差分就是把红外感应模组3得到的连续两帧的图像进行相减，那么得到的是运动的部分，所以说只要人在动，差分就会把人动的部分截取下来。接下来就是分析得到的数据了，再将虚拟部分投射出来了。经过对图像的差分，是系统实现手操作的基本原理，基于差分基本思路，能实现对任意角度进入场景的目标分析，利用计算机记忆学习法，找到顶点坐标，通过一系列的转换，最终形成操作系统的像素坐标。

B、多点触摸技术：

每个基于光学原理的多点触摸技术都包含光学感应器（通常为高清动态摄像头）、红外光源（通常为红外灯）以及对投影模组2投影内容进行显示的屏幕。在多点触摸技术中，红外光源主要作用是区别触摸表面的可视界面和手指或物体痕迹。鉴于项目系统以投影模组2作为显示的设备，因此如何让光学感应器仅读取手指或物体反馈的触摸点是我们需要解决的关键。红外线是不可见光的一种，位于人眼可以看到的可见光的红光外侧，在光谱中波长自0.76微米（μm）至400μm，“近红外”（英文简称：NIR）处于红外光谱上的最低处，一般被认可的波长为700nm到1000nm 。大多数数码摄像头的传感器对红外线很敏感，所以通常的摄像头都加装一块可以滤去红外线的镜头，以便于摄像头只捕捉可见光。但这与我们所需要的相反，我们需要捕捉红外光，因此我们需要将一块可以滤除其它波长光只接收相对应红外线波长光的镜头（即红外线接收镜头），替换原先的过滤镜片来达到我们的目的。通过改装摄像头，让它仅读取在触摸表面上所需要反馈的触摸点。

C、人机互动技术：

投影模组2是先将光线照射到图像显示元件上来产生影像，然后通过镜头进行投影。投影模组2的图像显示元件包括利用透光产生图像的透过型和利用反射光产生图像的反射型。无论哪一种类型，都是将投影光线分成红、绿、蓝三色，再产生各种颜色的图像。因为图像显示元件本身只能进行单色显示，因此就要利用3枚元件分别生成3色成分。然后再通过棱镜将这3色图像合成为一个图像，最后通过镜头投影到屏幕上。对于物体的识别，应给主控模组4进行分析处理，做出反应结果。

D、手写与书写可选操作技术：

从系统原理来讲，书写笔操作光源在笔，要求周围无红外光干扰，对笔发出的红外光识别定位。而手操作，是在红外光环境下，识别进入场景物体的姿态，在同一台设备上，实际上是一个矛盾体，本光学触摸互动终端通过图像处理算法，在设备上安装个红外灯，通过软件实现开关控制，在手操作模式下红外灯亮，切换到笔操作的模式自动将红外灯关闭。而且，目前市面上的产品，例如电子白板，对抗环境红外线的干扰能力不强，我们通过图像校正做到比较高的抗红外干扰。

E、防红外干扰的书写笔：

在书写笔上，做了特殊的光路设计，是光源更聚合，更稳定。

F、高安全性：

安全的实现，设计到网络传输、硬件加密、软件加密。系统提供有效的安全保密措施，确保系统和数据资源的安全，防止对系统资源的非法侵入，应对违背安全事件记录并报警；记录详尽的数据访问日志，做到事后监督和出现问题时有据可查。

G、产品散热问题：

散热是光学触摸数字智能终端遇到最大的难题，由于产品集成度高，使用环境决定了整体的体积，尺寸为：长345mm*宽280mm*高133mm 。在终端内部投影模组2是一个大的发热体，它占整个终端散热量的三分之二。采用在投影模组2上下增加两个散热器，机壳1设计采用三面流通散热方式，增加一个高性能散热风扇12。

本实用新型实施例的光学触摸互动终端有如下有益效果：

1、人机互动的实现：通过人体在投影幕上操作，设备作出相应的处理。终端通过投影的方式，投射在投影幕上，显示界面，人体在投影幕上操作，终端识别人体的动作，产生数据，数据交给后台进行处理，处理后得到结果，根据结果投影幕成像做出相应的反应。

2、切换灵活性： 从系统原理来讲，书写笔操作光源在笔，要求周围无红外光干扰，而手操作，需要外界有较强的红外光，在同一台设备上，实际上是一个矛盾体，泰利公司通过图像处理算法，解决了这个问题。

3、精确度：本产品相对于同类比较，在精确度上有较大的提高，精确度达到5像素。

4、多点触摸：能实现多点的同时操作，同时响应。多点达到20的触点以上。 

5、显示界面的灵活性：可随意切换界面的显示方向 。

6、集成度：真正的做到的产品一体化，安装简易化。

7、安全的实现，设计到网络传输、硬件加密、软件加密。系统提供有效的安全保密措施，确保系统和数据资源的安全，防止对系统资源的非法侵入，应对违背安全事件记录并报警；记录详尽的数据访问日志，做到事后监督和出现问题时有据可查。

8、散热好。

上述光学触摸互动终端可广泛应用于娱乐、公共互动体验、仿真演示、教育培训、家庭影院等多个行业，给用户带来全新的体验和逼真的互动感：

1、家庭影院应用：光学触摸互动终端可以代替传统庞大的家庭投影机，其具有精巧化、便携化、微小化、娱乐化、实用化等特点，使投影技术带来了全新的视听觉变化，更加贴近生活和娱乐。设备可以内置CMMB功能，也可以直接连接机顶盒播放电视节目，更可以同过宽带或无线上网，变成一个互联网电视。光学触摸互动终端是一个完全面向三网合一的新一代微投式家庭影院，而且基本没有辐射，对孕妇，近视眼人群做到了充分的保护作用。

    2、教育培训应用：光学触摸互动终端可作为全新的互动电子白板产品，由于无需粉笔或鼠标，演示清晰完整，扩展并丰富了传统计算机多媒体的工具功能，更加提高了视听效果，电子白板中的拖放、照相、隐藏、拉幕、涂色、匹配、即时反馈等功能模块，这些精彩的视觉及听觉效果，大大提高了学生的注意力和理解力，激发了学生的兴趣，调动学生积极参与到教学过程中来。利用特定的定位笔代替鼠标在白板上进行操作，可以运行任何应用程序，可以对文件进行编辑、注释、保存等在计算机上利用键盘及鼠标可以实现的任何操作。交流互动性强，真正实现了“教与学的互动”，实现了高品质、高效率的教学模式。

3、娱乐应用：光学触摸互动终端可应用于KTV、游乐场等娱乐场所，特定编制的互动游戏，通过高科技的智能捕捉及三维成像技术，图像逼真炫酷，音效奇佳，展现出炫酷的互动效果，精确定制的互动软件，带来差异化竞争，提升品牌形象，强化行业竞争力。给酒吧、KTV、游乐场等各种娱乐场所，带来完全不同于传统的游戏效果，让玩家通过肢体活动就能简单操控多款游戏，并可多人互动畅玩，聚集人气，增添娱乐气氛，有效刺激消费。

4、仿真体验应用：光学触摸互动终端可应用于为公共场合的互动体验活动，配合以定制的仿真软件及流媒体内容的高匹配融合，用户可以随意使用肢体完成基于各行业应用的逼真的互动业务体验，在如景区仿真、工业虚拟、园林虚拟、道路交通、数字城市、高端会议、立体教学、立体影视、数字地产、应急预案、数字博物馆、数字规划馆等众多行业可以得意大面积的推广。

以上所述是本实用新型的具体实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本实用新型的保护范围。

Claims (9)

1.一种光学触摸互动终端，其特征在于，包括机壳，以及设置于机壳中的投影模组、红外灯、用于感应物体反射的红外光的红外感应模组，以及分别与所述投影模组、红外灯、红外感应模组相连的、用于根据所述红外感应模组的反馈信号识别物体动作以进行投影内容控制的主控模组。

2. 如权利要求1所述的光学触摸互动终端，其特征在于，所述光学触摸互动终端还包括与所述主控模组相连的、用于捕捉书写笔红外光的红外光捕捉模组。

3. 如权利要求2所述的光学触摸互动终端，其特征在于，所述红外光捕捉模组为光学动态信号感应器，所述红外感应模组为配备有红外线接收镜头的高清动态摄像头。

4. 如权利要求2所述的光学触摸互动终端，其特征在于，所述主控模组通过USB接口分别与所述红外感应模组及红外光捕捉模组相连。

5. 如权利要求1所述的光学触摸互动终端，其特征在于，所述主控模组通过主控电压转换模块与一供电模块相连。

6. 如权利要求1所述的光学触摸互动终端，其特征在于，所述主控模组还连接有一语音模组。

7. 如权利要求1所述的光学触摸互动终端，其特征在于，所述机壳上开设有AV家庭影院输出端子、USB扩展接口和/或网络接口。

8. 如权利要求7所述的光学触摸互动终端，其特征在于，所述投影模组通过一显卡与所述主控模组相连，所述网络接口通过一网卡与所述主控模组相连，所述主控模组还通过一PS2接口与外接键盘相连。

9. 如权利要求1至8中任一项所述的光学触摸互动终端，其特征在于，所述投影模组上下分别设置散热器，所述机壳采用三面开槽流通散热，并且所述机壳内设置有散热风扇。