CN207557895U - 一种应用于大型显示屏幕或投影屏幕的设备定位装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型的主要目的在于提供一种应用于大型显示屏幕或投影屏幕的设备定位装置，由手写笔和住控制设备组成，在传统显示屏或投影屏幕上自由定位，直接实现手写输入的功能，并根据手写笔的姿态特性，显示具有不同笔锋和粗细等信息的线条。该定位装置可应用于大尺寸、无触控介质的显示屏，具有定位分辨率高、对画质影响小等特点，可在大尺寸、无触控介质的显示屏上直接实现手写输入功能，实现的可操作性强，成本相较于普通触控屏低，有很好的经济价值。

Description

一种应用于大型显示屏幕或投影屏幕的设备定位装置

技术领域

本实用新型涉及一种应用于大型显示屏幕或投影屏幕的设备定位装置。

背景技术

手写输入已经成为计算机输入的一种重要方式，而手写输入所涉及的最主要的技术之一就是设备定位技术。目前采用的显示屏幕定位技术有多种形式，但以两类技术为主。一类定位方式需要通过触控介质或是在显示屏附加其他的装置来实现手写设备定位，从而实现手写输入功能，包括红外式触摸技术、电容式触摸技术、电阻式触摸技术、LED点阵屏检测技术等。这类技术比较成熟、易于实现，但成本较高，所以这类手写输入和定位技术大多应用于小屏幕的应用场景，如手机、平板电脑等，鲜有20寸以上的大屏幕手写输入技术投入大规模商用；另一类定位方式则通过在显示介质上加载特定的编码图案，通过光笔等设备读取码值，从而实现定位和手写轨迹输入。其中编码图案的实现多为可见图案，如二维码等，影响了阅读感受。

专利CN102682265A公开了一种显示终端的手写输入方法、装置及手写输入系统。该方法需要一张印有二维码图案阵列的坐标纸，通过二维码读取设备在二维码坐标纸上移动，获得读取设备在移动时所经过的二维码坐标点的码值，根据该二维码值确定读取设备位置，并根据一系列位置坐标得到读取设备的轨迹，计算获得手写输入的轨迹特征，并根据该特征显示至少一个与上述轨迹匹配的字符，以供用户进行选择。该专利的不足之处在于需要借助二维码坐标纸，无法直接在电视机等显示设备上实现设备定位和手写输入。

专利CN103098075A公开了一种使用光笔的绝对位置和其他信息的点码图案、打印点码方法、读取点码方法。此方法通过在显示介质上(如书本)印刷二维码图案，该图案由平行窄带的序列形成，嵌在两行文字中间的空白处。光笔扫描二维码图案，确定光笔位置，实现定位。该专利的不足之处在于分辨率有限，仅可确定光笔在文档上的哪一行，无法做到像鼠标一样自由定位，而且不能直接应用于大型显示屏幕上。

实用新型内容

本实用新型的主要目的在于提供一种新型的设备定位装置，在传统显示屏或投影屏幕上自由定位，直接实现手写输入的功能，并根据手写笔的姿态特性，显示具有不同笔锋和粗细等信息的线条。该定位装置可应用于大尺寸、无触控介质的显示屏，成本更低，但不影响阅读感受，通过在显示屏的图像中嵌入数字水印图像块，用带有摄像头的定位设备(如手写笔)抓拍到含有数字水印的图像块，再对图像进行水印检测处理，从而确定手写笔位置，由多个定位点可以得到定位设备的运动轨迹，从而实现手写输入的功能。

为实现上述目的，本实用新型的技术方案如下：

1.一种应用于大型显示屏幕或投影屏幕定位装置，如图1所示，其特征在于包含以下模块：

一种应用于大型显示屏幕或投影屏幕定位装置的手写笔及主控制设备，该主控制设备可以与显示器连接。

2.一种如上任一项所述的手写笔，如图2所示，包含以下模块：

【1】摄像模块，用于采集显示屏上的图像；

【2】开关按钮，用于控制手写笔定位程序的开、关；

【3】绘制按钮，用于控制手写笔轨迹绘制程序的开、关；

【4】IMU单元，用于采集笔的姿态；

【5】无线模块，用于和主控制设备通信。

3.一种上任一项所述的主控制设备，如图3所示，包含以下模块：

【1】图像采集模块，提供VGA或HDMI图像输入接口，用于连接计算机、投影屏幕或显示器，接收 VGA或HDMI格式的图像输入，作为水印处理的背景图像；

【2】图像显示模块，提供图像输出的同步信号、当前扫描的位置信号X，Y给水印生成模块和水印嵌入模块，控制水印的生成和嵌入。提供图像输出接口，连接到显示屏或投影机，用于输出显示添加了水印的图像；

【3】水印生成模块，用于根据图像的位置X、Y和图像帧的序号I，生成不同的水印信号码C[X,Y,I]；

【4】水印嵌入模块，根据所选择的水印图像块的扫描轨迹，以及水印图像块的形状，在背景图像的X， Y位置处的图像块中，嵌入水印信号C，也可在图像中嵌入特定的信息S，水印嵌入模块的输出为水印图像块W；

【5】水印检测模块，用于检测水印图像块W’中的水印C是否存在，并提取出所嵌入的信息S，并完成基于图像处理的手写笔姿态估计，提供给定位计算模块进行手写笔的位置定位和姿态定位；

【6】定位计算模块，用于根据水印W’的检测结果，提取出的信息S和图像扫描信息X，Y和I，计算出手写笔的当前位置；

【7】书写控制模块，一般可以结合嵌入式系统来实现。与通信模块相连，接收手写笔采集的图像W’或IMU笔姿态信息，把采集到的图像W’，送到水印检测模块进行水印检测，根据水印检测结果完成手写笔的书写控制，实现在显示屏上进行不同笔迹的书写和图形图像绘制。所生成的书写内容也可以通过通信模块发送到互联网或服务器进行分享和存储；

【8】通信模块，可以是无线模块或有线的模块，用于实现手写笔信息在手写笔与主控制设备之间的传输，手写笔信息包括所采集的图像W’，IMU参数；同时该模块实现主控制设备与互联网连接，采用Email 的方式把书写完成的文字或图片发送到服务器或用户的计算机，或者同步显示到远程计算机的屏幕上；

【9】扫描控制模块，其中包括像素点坐标模块、时间维度信息模块、同步信息模块，在水印定位时用于数字水印的扫描控制；

所述的像素点坐标模块用于控制水印的嵌入位置和种类；

所述的时间维度信息模块用于控制水印的嵌入时间间隔；

所述的同步信息模块用于提供同步信息，提供显示器或投影机的行，场同步，同时提供水印位置的基准；

【10】轨迹绘制模块，用于在显示屏上显示手写笔的轨迹，实现手写输入和划线功能。

通过本实用新型提供的一种应用于显示屏幕或投影屏幕的设备定位方法，能够在大型显示屏幕或投影屏幕上实现设备定位的功能，具有定位分辨率高、对画质影响小等特点，在大尺寸、无触控介质的显示屏上直接实现手写输入功能，实现的可操作性强，成本相较于普通触控屏低，有很好的经济价值。

附图说明

下面结合附图和实施例对本实用新型进一步说明。

图1一种应用于显示屏幕或投影屏幕的设备定位装置示意图。

图2一种能检测数字水印图像块的手写笔。

图3一种应用于显示屏幕或投影屏幕的设备定位装置主控制设备框图。

具体实施方式

为使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚、明确，以下参照附图并举实施例对本实用新型进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

本实用新型的新型手写输入装置，实现方式是空间域数字水印算法，实现方案如图所示，系统分为手写笔和主控制设备，其中主控制设备可以通过ARM+FPGA芯片组合实现，ARM处理器部分实现软件控制程序、扫描控制、轨迹绘制等功能，FPGA部分实现水印生成、嵌入和检测、定位计算等功能；

1.本实用新型实施例提供的一种应用于大型显示屏幕或投影屏幕定位装置，如图1所示，其特征在于，包括以下模块：

一种应用于大型显示屏幕或投影屏幕定位装置的手写笔及主控制设备，该主控制设备可以与显示器连接。

2.基于上述实施例，本实用新型提供了如上任一项所述的手写笔，如图2所示，包含以下模块：

【1】摄像模块，用于采集显示屏上的图像；

【2】开关按钮，用于控制手写笔定位程序的开、关；

【3】绘制按钮，用于控制手写笔轨迹绘制程序的开、关；

【4】IMU单元，用于采集笔的姿态；

【5】无线模块，用于和主控制设备通信。

3.基于上述实施例，本实用新型提供了如上任一项所述的主控制设备，如图3所示，包含以下模块：

【1】图像采集模块，提供VGA或HDMI图像输入接口，用于连接计算机、投影屏幕或显示器，接收 VGA或HDMI格式的图像输入，作为水印处理的背景图像；

【2】图像显示模块，提供图像输出的同步信号、当前扫描的位置信号X，Y给水印生成模块和水印嵌入模块，控制水印的生成和嵌入。提供图像输出接口，连接到显示屏或投影机，用于输出显示添加了水印的图像；

【3】水印生成模块，用于根据图像的位置X、Y和图像帧的序号I，生成不同的水印信号码C[X,Y,I]；

【4】水印嵌入模块，根据所选择的水印图像块的扫描轨迹，以及水印图像块的形状，在背景图像的X，Y位置处的图像块中，嵌入水印信号C，也可在图像中嵌入特定的信息S，水印嵌入模块的输出为水印图像块W；

【5】水印检测模块，用于检测水印图像块W’中的水印C是否存在，并提取出所嵌入的信息S，并完成基于图像处理的手写笔姿态估计，提供给定位计算模块进行手写笔的位置定位和姿态定位；

【6】定位计算模块，用于根据水印W’的检测结果，提取出的信息S和图像扫描信息X，Y和I，计算出手写笔的当前位置；

【7】书写控制模块，一般可以结合嵌入式系统来实现。与通信模块相连，接收手写笔采集的图像W’或IMU笔姿态信息，把采集到的图像W’，送到水印检测模块进行水印检测，根据水印检测结果完成手写笔的书写控制，实现在显示屏上进行不同笔迹的书写和图形图像绘制。所生成的书写内容也可以通过通信模块发送到互联网或服务器进行分享和存储；

【8】通信模块，可以是无线模块或有线的模块，用于实现手写笔信息在手写笔与主控制设备之间的传输，手写笔信息包括所采集的图像W’，IMU参数；同时该模块实现主控制设备与互联网连接，采用Email 的方式把书写完成的文字或图片发送到服务器或用户的计算机，或者同步显示到远程计算机的屏幕上；

【9】扫描控制模块，其中包括像素点坐标模块、时间维度信息模块、同步信息模块，在水印定位时用于数字水印的扫描控制；

所述的像素点坐标模块用于控制水印的嵌入位置和种类；

所述的时间维度信息模块用于控制水印的嵌入时间间隔；

所述的同步信息模块用于提供同步信息，提供显示器或投影机的行，场同步，同时提供水印位置的基准；

【10】轨迹绘制模块，用于在显示屏上显示手写笔的轨迹，实现手写输入和划线功能。

Claims (3)

1.一种应用于大型显示屏幕或投影屏幕的设备定位装置，其特征在于，包括：

一种应用于大型显示屏幕或投影屏幕定位装置的手写笔及主控制设备，该主控制设备可以与显示器、投影屏幕或计算机连接。

2.如权利要求1所述的一种应用于大型显示屏幕或投影屏幕的设备定位装置，其手写笔的特征在于，包括：

【1】摄像模块，用于采集显示屏上的图像；

【2】开关按钮，用于控制手写笔定位程序的开、关；

【3】绘制按钮，用于控制手写笔轨迹绘制程序的开、关；

【4】IMU单元，用于采集笔的姿态；

【5】无线模块，用于和主控制设备通信。

3.如权利要求1所述的一种应用于大型显示屏幕或投影屏幕的设备定位装置，其主控制设备的特征在于，包括：

【1】图像采集模块，提供VGA或HDMI图像输入接口，用于连接计算机、投影屏幕或显示器，接收VGA或HDMI格式的图像输入，作为水印处理的背景图像；

【2】图像显示模块，提供图像输出的同步信号、当前扫描的位置信号X，Y给水印生成模块和水印嵌入模块，控制水印的生成和嵌入；提供图像输出接口，连接到显示屏或投影机，用于输出显示添加了水印的图像；

【3】水印生成模块，用于根据图像的位置X、Y和图像帧的序号I，生成不同的水印信号码C[X,Y,I]；

【4】水印嵌入模块，根据所选择的水印图像块的扫描轨迹，以及水印图像块的形状，在背景图像的X，Y位置处的图像块中，嵌入水印信号C，也可在图像中嵌入特定的信息S，水印嵌入模块的输出为水印图像块W；

【5】水印检测模块，用于检测水印图像块W’中的水印C是否存在，并提取出所嵌入的信息S，并完成基于图像处理的手写笔姿态估计，提供给定位计算模块进行手写笔的位置定位和姿态定位；

【6】定位计算模块，用于根据水印W’的检测结果，提取出的信息S和图像扫描信息X，Y和I，计算出手写笔的当前位置；

【7】书写控制模块，一般可以结合嵌入式系统来实现；与通信模块相连，接收手写笔采集的图像W’或IMU笔姿态信息，把采集到的图像W’，送到水印检测模块进行水印检测，根据水印检测结果完成手写笔的书写控制，实现在显示屏上进行不同笔迹的书写和图形图像绘制；所生成的书写内容也可以通过通信模块发送到互联网或服务器进行分享和存储；

【8】通信模块，可以是无线模块或有线的模块，用于实现手写笔信息在手写笔与主控制设备之间的传输，手写笔信息包括所采集的图像W’，IMU参数；同时该模块实现主控制设备与互联网连接，采用Email的方式把书写完成的文字或图片发送到服务器或用户的计算机，或者同步显示到远程计算机的屏幕上；

【9】扫描控制模块，其中包括像素点坐标模块、时间维度信息模块、同步信息模块，在水印定位时用于数字水印的扫描控制；

所述的像素点坐标模块用于控制水印的嵌入位置和种类；

所述的时间维度信息模块用于控制水印的嵌入时间间隔；

所述的同步信息模块用于提供同步信息，提供显示器或投影机的行，场同步，同时提供水印位置的基准；

【10】轨迹绘制模块，用于在显示屏上显示手写笔的轨迹，实现手写输入和划线功能。