CN219980945U - 用于显示信息输入的摄像头及电子设备 - Google Patents

Abstract

本公开是关于一种用于显示信息输入的摄像头及用于显示信息输入的电子设备。摄像头包括：镜头，用于获取显示屏上的显示图像反射或发射的光线；双滤光片切换器；双滤光片切换器用于切换到可见光透片时，透射显示图像发射的光线中的可见光线，或，切换到红外光透片时，透射显示图像反射的光线中的红外光线；成像器件用于双滤光片切换器切换到可见光透片时，接收可见光透片透射的可见光线，对显示屏上的显示图像进行可见光成像；或双滤光片切换器切换到红外光透片时，接收红外光透片透射的红外光线，对显示屏上反射的红外线进行红外光成像，使得摄像头可向与显示屏连接的电子设备提供用于校正的可见光成像和用于光标定位的红外光成像。

Description

用于显示信息输入的摄像头及电子设备

技术领域

本公开涉及信息技术领域，尤其涉及一种用于显示信息输入的摄像头及用于显示信息输入的电子设备。

背景技术

摄像头(CAMERA或WEBCAM)又称为电脑相机、电脑眼、电子眼等，是一种视频或图像输入设备，被广泛的运用于视频会议、远程医疗及实时监控等方面。有时也可以彼此通过摄像头在网络进行有影像、有声音的交谈和沟通，以及将其用于当前各种流行的数码影像、影音处理等。这些都是常有的应用场景。但对于特殊应用场景，有时候需要特殊摄像头。

实用新型内容

有鉴于此，本公开实施例期望提供一种用于显示信息输入的摄像头及用于显示信息输入的电子设备。

本公开的技术方案是这样实现的：

第一方面，本公开提供一种用于显示信息输入的摄像头。

本公开实施例提供的用于显示信息输入的摄像头，包括：

镜头，用于获取显示屏反射的红外光线或显示屏上的显示图像发射的可见光线；

双滤光片切换器，设置有可见光透片和红外光透片；所述双滤光片切换器与所述镜头固定连接，用于切换到所述可见光透片时，透射所述显示图像发射的光线中的可见光线，或，切换到所述红外光透片时，透射所述显示屏反射的光线中的红外光线；

成像器件，与所述双滤光片切换器连接，用于所述双滤光片切换器切换到所述可见光透片时，接收所述可见光透片透射的可见光线，对所述显示屏上的显示图像进行可见光成像；

或所述双滤光片切换器切换到所述红外光透片时，接收所述红外光透片透射的红外光线，对所述显示屏反射的红外光线进行红外光成像。

在一些实施例中，所述双滤光片切换器包括：

壳体，具有透光孔；所述镜头固定在所述双滤光片切换器的壳体上，所述镜头的光线输出端与所述透光孔对准；

光片切换机构件，位于所述壳体内侧，与所述壳体可相对转动连接；所述可见光透片和所述红外光透片均位于所述光片切换机构件上；其中，所述光片切换机构件相对于所述壳体相对转动时，所述可见光透片和所述红外光透片可切换至所述透光孔。

在一些实施例中，所述光片切换机构件具有可见光透片安装位和红外光透片安装位；所述光片切换机构件在所述可见光透片安装位和红外光透片安装位之间具有滑槽；所述光片切换机构件在与所述滑槽预定距离处具有转动孔；其中，所述转动孔与所述滑槽的连接轴线位于所述可见光透片安装位和所述红外光透片安装位之间。

在一些实施例中，所述壳体上具有拨动杆和驱动机构；所述拨动杆的第一端具有滑块，所述滑动位于所述滑槽内；所述拨动杆的第二端与所述驱动机构连接；

所述驱动机构用于控制所述拨动杆以所述第二端为中心相对于所述壳体转动，带动所述第一端的滑块在所述滑槽内滑动，驱动所述光片切换机构件围绕所述转动孔转动。

在一些实施例中，所述壳体上具有转动柱；所述光片切换机构件的所述转动孔嵌套在所述壳体的转动柱上。

在一些实施例中，所述镜头为广角镜头或超广角镜头。

在一些实施例中，所述可见光透片用于透射400nm～600nm的可见光线；所述红外光透片用于透射700nm～1100nm的红外光线。

在一些实施例中，所述驱动机构包括控制线圈；所述控制线圈与所述拨动杆连接，用于通过对所述控制线圈施加正向或反向电压，控制所述拨动杆转动。

第二方面，本公开提供一种用于显示信息输入的电子设备，包括：

显示屏，用于显示待输入的显示信息；

红外激光器，用于向所述显示屏发出红外光线；

第一方面所述的显示信息输入的摄像头；

处理器，与所述摄像头连接，用于所述双滤光片切换器切换到所述可见光透片时，接收所述摄像头传输的所述可见光成像，并对所述可见光成像进行图像映射校准得到校准参数；其中，所述校准参数用于将所述可见光图像映射到所述显示屏的显示区域；及

所述双滤光片切换器切换到所述红外光透片时，接收所述摄像头传输的所述红外光成像，并通过所述校准参数对所述红外光成像进行图像校准，得到所述红外激光器发出的所述红外光线在所述显示屏上形成的红外光斑的目标位，及

将所述显示屏上的光标定位至所述红外光斑在所述显示屏上的所述目标位。

在一些实施例中，所述红外激光器可穿戴于人体头部；

所述摄像头位于所述显示屏的正前下方；

所述红外激光器相对于所述显示屏移动时，所述显示屏上的光标跟随所述显示屏上形成的红外光斑的移动进行移动。

根据本公开实施例的用于显示信息输入的摄像头，包括：镜头，用于获取显示屏反射的红外光线或显示屏上的显示图像发射的可见光线；双滤光片切换器，设置有可见光透片和红外光透片；双滤光片切换器与镜头固定连接，用于切换到可见光透片时，透射显示图像发射的光线中的可见光线，或，切换到红外光透片时，透射显示屏反射的光线中的红外光线；成像器件，与双滤光片切换器连接，用于双滤光片切换器切换到可见光透片时，接收可见光透片透射的可见光线，对显示屏上的显示图像进行可见光成像；或双滤光片切换器切换到红外光透片时，接收红外光透片透射的红外光线，对显示屏上的反射的红外线进行红外光成像。本申请中，用于显示信息输入的摄像头中的可见光透片和红外光透片可进行切换，使得摄像头可向与显示屏连接的电子设备提供用于校正的可见光成像和用于光标定位的红外光成像。

本公开附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本公开的实践了解到。

附图说明

图1是根据一示例性实施例示出的用于显示信息输入的摄像头结构示意图；

图2是根据一示例性实施例示出的双滤光片切换器结构示意图；

图3是根据一示例性实施例示出的信息输入方法中畸变映射示意图；

图4是根据一示例性实施例示出的信息输入方法中畸变映射示意图二；

图5是根据一示例性实施例示出的信息输入方法中选择相机流程图；

图6是根据一示例性实施例示出的信息输入方法中调整相机流程图；

图7是根据一示例性实施例示出的信息输入方法中影像采集流程图；

图8是根据一示例性实施例示出的信息输入方法中运行系统流程图；

图9是根据一示例性实施例示出的信息输入方法中系统标定流程图。

附图标记

10、镜头；11、双滤光片切换器；12、成像器件；20、壳体；21、光片切换机构件；22、可见光透片；23、红外光透片；24、转动孔；25、滑槽；26、拨动杆；27、滑块；28、驱动机构；29、透光孔。

具体实施方式

下面详细描述本公开的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本公开，而不能理解为对本公开的限制。

摄像头(CAMERA或WEBCAM)又称为电脑相机、电脑眼、电子眼等，是一种视频或图像输入设备，被广泛的运用于视频会议、远程医疗及实时监控等方面。有时也可以彼此通过摄像头在网络进行有影像、有声音的交谈和沟通，以及将其用于当前各种流行的数码影像、影音处理等。这些都是常有的应用场景。但对于特殊应用场景，有时候需要特殊摄像头。

针对上述情况，本公开提供一种用于显示信息输入的摄像头。图1是根据一示例性实施例示出的用于显示信息输入的摄像头结构示意图。如图1所示，该用于显示信息输入的摄像头，包括：

镜头10，用于获取显示屏反射的红外光线或显示屏上的显示图像发射的可见光线；

双滤光片切换器11，设置有可见光透片和红外光透片；所述双滤光片切换器11与所述镜头10固定连接，用于切换到所述可见光透片时，透射所述显示图像发出的光线中的可见光线，或，切换到所述红外光透片时，透射所述显示屏反射的光线中的红外光线；

成像器件12，与所述双滤光片切换器11连接，用于所述双滤光片切换器11切换到所述可见光透片时，接收所述可见光透片透射的可见光线，对所述显示屏上的显示图像进行可见光成像；

或所述双滤光片切换器11切换到所述红外光透片时，接收所述红外光透片透射的红外光线，对所述显示屏上的显示图像进行红外光成像。

根据本公开实施例的用于显示信息输入的摄像头，包括：镜头，用于获取显示屏反射的红外光线或显示屏上的显示图像发射的可见光线；双滤光片切换器，设置有可见光透片和红外光透片；双滤光片切换器与镜头固定连接，用于切换到可见光透片时，透射显示图像发射的光线中的可见光线，或，切换到红外光透片时，透射显示屏反射的光线中的红外光线；成像器件，与双滤光片切换器连接，用于双滤光片切换器切换到可见光透片时，接收可见光透片透射的可见光线，对显示屏上的显示图像进行可见光成像；或双滤光片切换器切换到红外光透片时，接收红外光透片透射的红外光线，进行红外光成像。本申请中，用于显示信息输入的摄像头中的可见光透片和红外光透片可进行切换，使得摄像头可向与显示屏连接的电子设备提供用于校正的可见光成像和用于光标定位的红外光成像。其中，可见光成像可应用于图像映射校准确定校准参数，红外光成像可应用于将显示屏上的光标快速定位到红外光斑在显示屏上的目标位，从而实现根据红外光斑进行光标定位。

在一些实施例中，图2是根据一示例性实施例示出的双滤光片切换器结构示意图。如图2所示，所述双滤光片切换器11包括：

壳体20，具有透光孔29；所述镜头固定在所述双滤光片切换器的壳体20上，所述镜头的光线输出端与所述透光孔29对准；

光片切换机构件21，位于所述壳体20内侧，与所述壳体20可相对转动连接；所述可见光透片22和所述红外光透片23均位于所述光片切换机构件21上；其中，所述光片切换机构件21相对于所述壳体20相对转动时，所述可见光透片22和所述红外光透片23可切换至所述透光孔29。

在本示例性实施例中，可见光透片22和所述红外光透片23可切换至所述透光孔29时，可见光透片22和所述红外光透片23的中心可与透光孔29的中心对齐。镜头的光线输出端的中心与所述透光孔29的中心对准。

在一些实施例中，所述光片切换机构件具有可见光透片安装位和红外光透片安装位；所述光片切换机构件21在所述可见光透片安装位和红外光透片安装位之间具有滑槽25；所述光片切换机构件21在与所述滑槽25预定距离处具有转动孔24；其中，所述转动孔24与所述滑槽25的连接轴线位于所述可见光透片安装位和所述红外光透片安装位之间。

在一些实施例中，所述壳体20上具有拨动杆26和驱动机构28；所述拨动杆26的第一端具有滑块27，所述滑动27位于所述滑槽25内；所述拨动杆26的第二端与所述驱动机构28连接；

所述驱动机构28用于控制所述拨动杆26以所述第二端为中心相对于所述壳体20转动，带动所述第一端的滑块27在所述滑槽25内滑动，驱动所述光片切换机构件21围绕所述转动孔24转动。

在一些实施例中，所述壳体上具有转动柱；所述光片切换机构件的所述转动孔24嵌套在所述壳体的转动柱上。

在一些实施例中，所述镜头为广角镜头或超广角镜头。

在一些实施例中，所述可见光透片用于透射400nm～600nm的可见光线；所述红外光透片用于透射700nm～1100nm的红外光线。

在一些实施例中，所述驱动机构28包括控制线圈；所述控制线圈与所述拨动杆连接，用于通过对所述控制线圈施加正向或反向电压，控制所述拨动杆转动。

在本示例性实施例中，可通过开关控制控制线圈施加正向或反向电压。

本公开提供一种用于显示信息输入的电子设备，包括：

显示屏，用于显示待输入的显示信息；

红外激光器，用于向所述显示屏发出红外光线；

上述实施例所述的显示信息输入的摄像头；

处理器，与所述摄像头连接，用于所述双滤光片切换器切换到所述可见光透片时，接收所述摄像头传输的所述可见光成像，并对所述可见光成像进行图像映射校准得到校准参数；其中，所述校准参数用于将所述可见光图像映射到所述显示屏的显示区域；及

所述双滤光片切换器切换到所述红外光透片时，接收所述摄像头传输的所述红外光成像，并通过所述校准参数对所述红外光成像进行图像校准，得到所述红外激光器发出的所述红外光线在所述显示屏上形成的红外光斑的目标位，及

将所述显示屏上的光标定位至所述红外光斑在所述显示屏上的所述目标位。

在一些实施例中，所述红外激光器可穿戴于人体头部；

所述摄像头位于所述显示屏的正前下方；

所述红外激光器相对于所述显示屏移动时，所述显示屏上的光标跟随所述显示屏上形成的红外光斑的移动进行移动。

使用计算机或其他具有显示屏的终端设备时，一般都需要配有指示性输入设备。通过指示性输入设备进行显示屏上光标位置的移动。然后在光标位置进行信息输入。其中，有时候光标移动速度快慢会影响到信息输入效率，尤其对于较大显示屏而言，光标移动速度更为重要。

用于显示信息输入的电子设备的应用方法，包括：

步骤10、通过红外激光器向显示屏发射红外光线；

步骤11、获取摄像头传输的红外光图像，其中所述红外光图像为所述摄像头位于显示屏前方预定位置处，基于所述显示屏反射的红外光线获取的所述显示屏的显示图像；所述红外光图像中显示有所述红外光线在所述显示屏上形成的红外光斑；

步骤12、基于校准参数对所述红外光成像进行图像校准，得到所述红外光斑在所述显示屏上的目标位；其中，所述校准参数用于将所述红外光成像映射到所述显示屏的显示区域；

步骤13、将所述显示屏上的光标定位至所述红外光斑在所述显示屏上的所述目标位，进行信息输入。

在本示例性实施例中，所述红外激光器可穿戴于人体头部；所述摄像头位于所述显示屏的正前下方；所述镜头为广角镜头或超广角镜头；摄像头，包括：镜头，用于获取显示屏上的显示图像反射或发射的光线；双滤光片切换器，设置有可见光透片和红外光透片；所述双滤光片切换器与所述镜头固定连接，用于切换到所述可见光透片时，透射所述显示图像反射发射的光线中的可见光线，或，切换到所述红外光透片时，透射所述显示图像反射的光线中的红外光线；成像器件，与所述双滤光片切换器连接，用于所述双滤光片切换器切换到所述可见光透片时，接收所述可见光透片透射的可见光线，对所述显示屏上的显示图像进行可见光成像；或所述双滤光片切换器切换到所述红外光透片时，接收所述红外光透片透射的红外光线，对所述显示屏上的显示图像进行红外光成像。所述可见光透片用于透射400nm～600nm的可见光线；所述红外光透片用于透射700nm～1100nm的红外光线。目标位指红外光斑在显示屏上的目标位置。

根据本公开实施例的信息输入方法包括通过红外激光器向显示屏发射红外光线；获取摄像头传输的红外光图像，其中红外光图像为摄像头位于显示屏前方预定位置处，基于显示屏反射的红外光线获取的显示屏的显示图像；红外光图像中显示有红外光线在显示屏上形成的红外光斑；基于校准参数，对红外光成像进行图像校准，得到红外光斑在显示屏上的目标位；其中，校准参数用于将红外光成像映射到显示屏的显示区域；将显示屏上的光标定位至红外光斑在显示屏上的目标位，进行信息输入。本申请中，通过对红外光成像进行图像校准处理，使得红外激光器的移动时，红外光斑在显示屏上快速移动的情况下，能够将显示屏上的光标快速定位到红外光斑在显示屏上的目标位，进而有效提高光标在显示屏上的移动速度。

在一些实施例中，所述获取摄像头传输的红外光图像前，所述方法包括：

获取摄像头传输的可见光图像，其中所述可见光图像为所述摄像头位于所述预定位置处，基于所述显示屏发出的可见光线获取的所述显示屏的显示图像；

对所述可见光图像进行图像映射校准处理，得到所述校准参数；其中，所述校准参数用于将所述可见光图像映射到所述显示屏的显示区域。

在本示例性实施例中，所述校准参数包括畸变映射参数、投影映射参数及比例映射参数；

所述对所述可见光图像进行图像映射校准处理，得到所述校准参数，包括：

对所述可见光图像进行畸变映射处理，得到所述畸变映射参数；其中，所述畸变映射参数用于将存在畸变的所述可见光图像映射到四边形图像；

对通过畸变映射处理得到的所述四边形图像进行投影映射处理，得到所述投影映射参数；其中，所述投影映射参数用于所述四边形图像映射为正方形图像；

对通过投影映射得到的所述正方形图像进行比例映射处理，得到所述比例映射参数；其中，所述比例映射参数用于将所述正方形图像映射到所述显示屏的显示区域。

在本示例性实施例中，图2是根据一示例性实施例示出的信息输入方法中畸变映射图像变换示意图一。如图2所示，将可见光图像映射到正方形图像。图3是根据一示例性实施例示出的信息输入方法中畸变映射示意图；图4是根据一示例性实施例示出的信息输入方法中畸变映射示意图二。映射过程如图3所示：其中M点为过P点平行于Z轴的直线，与球心在O点且与XY平面相切的球面，靠近P点一侧的交点。

在图3所示中，所述对所述可见光图像进行畸变映射处理，得到所述畸变映射参数，包括：

设点A(Xa，Ya)、点B(Xb，Yb)为所述可见光图像的一条边的两个顶点，点E(Xe，Ye)为该边上的一点；点O(Xo,Yo,Zo)为经球面的空间映射基准点，则确定：

r²＝(X–Xo)²+(Y–Yo)²，其中，r²为映射到经球面上的点到空间映射基准点与图像平面垂线的距离的平方；其中，图像平面可以为球面切面；

dz＝(Zo²–r²)^(1/2)；dz为映射到经球面上的点的z坐标；

rt＝Zo/dz；rt为映射比例；

Xn＝(X–Xo)*rt+Xo；

Yn＝(Y–Yo)*rt+Yo；其中，(X，Y)作为输入，(Xn，Yn)作为输出，得到A(Xa，Ya)、点B(Xb，Yb)、点E(Xe，Ye)分别对应的映射后的点A’、B’和E’；

通过调整点O(Xo,Yo,Zo)，使得被映射后的四边形图像中四个边的E’到A’与B’形成直线的距离之和最小，得到确定出的O(Xo,Yo,Zo)为所述畸变映射参数。

例如，可见光图像的四条边均可以对应有一组A(Xa，Ya)、点B(Xb，Yb)、点E(Xe，Ye)；映射的正方形图像的四条边也分别对应有与A(Xa，Ya)、点B(Xb，Yb)、点E(Xe，Ye)分别对应的点A’、B’和E’。通过调整点O(Xo,Yo,Zo)，使得被映射后的四边形图像中四个边的E’到A’与B’形成直线的距离之和最小，从而确定出的O(Xo,Yo,Zo)为所述畸变映射参数。

得到畸变映射参数后，在做红外光图像映射时，将红外光斑在红外光图像上的坐标为(x,y)作为输入，带入Xn＝(X–Xo)*rt+Xo；Yn＝(Y–Yo)*rt+Yo；得到输出(Xn,Yn)为红外光斑在映射后的正方形图像上的坐标。

整理上述公式可得，Xn＝(X–Xo)*Zo/((Zo²–((X–Xo)²+(Y–Yo)²))^(1/2))+Xo；

Yn＝(Y–Yo)*Zo/((Zo²–((X–Xo)²+(Y–Yo)²))^(1/2))+Yo；

其中O(Xo,Yo,Zo)为空间映射基准点，P_(X,Y,0)为原始图像中一点，P’_(Xn,Yn,0)为原始图像中P点经映射后的点。

在设定一个空间映射基准点后，经过上述畸变校正方法将会得到一幅将原始畸变图像映射后的图像，如图4所示：

A、B、C、D四点为四个端点，E、F、G、H四点分别对映于曲线AB、BC、CD、DA中部的点。此时，可以计算出E、F、G、H四点到相应直线AB、BC、CD、DA的距离e1、e2、e3、e4。

设AB直线方程为：A*x+B*y+C＝0，则E(x’,y’)到直线AB的距离为：

e1＝|A*x’+B*y’+C|/((A²+B²)^(1/2))；

总误差为：

校正过程通过不断尝试性调整空间映射基准点O的位置来降低总误差E，当E达到最小时，该空间映射基准点(Xo,Yo,Zo)即为最佳基准点。

在本示例性实施例中，经过畸变映射后得到四边形图像，再通过投影映射得到正方形图像。用于将四边形图像映射为正方形图像的参数为投影映射参数。例如四边形图像为梯形图像，则将梯形图像映射为正方形图像的参数为投影映射参数。再通过正方形图像的尺寸向显示屏显示区域的尺寸进行映射，得到比例映射参数。例如正方形图像的尺寸为2*2，显示屏显示区域的尺寸为4*8，则比例映射参数为2*4。

在本示例性实施例中，所述校准参数包括坐标映射参数；

所述基于校准参数对所述红外光成像进行图像校准，得到所述红外光斑在所述显示屏上的目标位，包括：

获取所述红外光斑在所述红外光成像中的位置信息；

基于所述坐标映射参数，对所述红外光斑的位置信息进行坐标映射，得到所述红外光斑在所述显示屏上的所述目标位。

在一些实施例中，所述获取摄像头传输的红外光图像，包括：

获取所述红外激光器移动过程中所述摄像头传输的多帧红外光图像；

所述将所述显示屏上的光标定位至所述红外光斑在所述显示屏上的所述目标位，包括：

通过对所述多帧红外光图像进行连续图像校准，得到所述红外光斑在所述显示屏上移动的目标位；

将所述显示屏上的光标跟随所述红外光斑移动的目标位进行移动定位。

在本示例性实施例中，显示屏上的光标跟随所述显示屏上形成的红外光斑的移动进行移动。

一般的设备配置中会有鼠标、手写板等。鼠标属于相对位置输入设备，每次仅能构输入几个像素的偏移量，因此需要长距离的滑动或反复滑动来将光标定位到一个新的位置上，比较费时费力；手写板是绝对位置输入设备，每次点击手写板上某个位置，则光标就会移动到屏幕相应比例位置处，比较方便，但每次需要通过重复调整输入笔在手写板上的位置，并且需要关注手写板本身的位置情况，因此非常不直观，不能做到所见即所得；触摸屏可以比较完美的解决鼠标及手写板的很多问题，但是在输入时需要手不断在屏幕上移动，动作幅度较大，长时间使用极易导致疲劳，同时其耗损大及价格相对较贵，不利于普及。

本申请中的信息输入方法，没有用到鼠标、手写板等输入方式，而是采用红外激光输入作为远距离非接触性输入方式。由于采用了光电直接指示方式进行位置信息输入，因此避免了与鼠标、手写板以及触摸屏的接触，有效的降低了设备的易损性，同时可以充分释放双手；

其次作为直接位置输入方式：由光电直接指示方式所产生的光标位置信息属于直接位置输入方式，因此可以避免鼠标式的往复拖动，大大提高了光标定位速度；

响应速度快：由于采用了直接位置输入的方式，且解算程序每处理一帧图像就可以获得一个新的光标位置坐标，只要将激光转向目标位置，随即光标就会出现在既定位置上；

头戴式的红外激光方式，可以解放双手，同时运动脖颈，减少鼠标手和颈椎疾病等。

本申请的信息输入方式，使用低功耗红外线激光照射到计算机屏幕上形成漫反射光斑，再通过加装红外滤片的摄像头获取包含屏幕的图像，最后通过计算机上的算法程序将图像中的亮斑转化成光标的位置信息。

其优点在于：激光器可以头戴的方式使用，从而不再需要手工操作其它设备进行光标的移动；通过非接触的方式进行光标位置输入，可以极大提升设备的可靠性和耐用性；采用绝对位置输入方式，可以提高光标定位的速度，从而提高使用的舒适度。

普通的IR_CUT双滤光片切换器上的全透光滤片改为红外滤光片，即只允许红外光通过，可见光等都被消除掉；据此，在做标定时，使用普通可见光滤光片就可以采集到屏幕的图像来确定其位置及形变；在正常工作时，采用红外滤光片，将屏幕的可见光都屏蔽掉，这样就可以更好的获取光斑的位置并计算出相应的光标坐标。

1、标定流程包括：

1-1、选择摄像头：由于同一台电脑上可能会连接多个内部或外部摄像头，因此需要由用户进行正确摄像头的选择；

1-1-1、获取电脑上的所有摄像头信息列表；

1-1-2、显示摄像头列表，并显示当前选中的摄像头的图像；通过调整当前选中的摄像头并查看相应的图像即可判定哪个摄像头是本设备所使用的；

1-1-3、存储用户设定的本设备所用摄像头的信息。

1-2、调整摄像头位置：在此过程中，需要将摄像头调整到合适的位置，从而将屏幕尽量正位置显示在摄像头的中间部位，并且尽量充满摄像头的视场范围；

1-2-1、打开本设备的摄像头并显示实时视频；

1-2-2、需要用户参考实时视频，调整摄像头的前后左右的位置以及摄像头的俯仰和滚动角位置，使得在屏幕上视频中看到的屏幕是其上部在靠上边、其下部在靠下边，左右向尽量水平，且尽量居中充满整个摄像头图像范围；达到该要求即可退出本步骤；

1-3、标定影像采集：由于现实中的各种干扰会导致采集少量图片进行校正会出现较大的错误及误差，因此需要多次采集从而尽量消除采集中出现的干扰；

1-3-1、重复将整个屏幕设置成白色亮度较暗及几个固定亮度级别，通过多次采集获得较暗及几个固定亮度级别的均值图像，其后综合这些图像，获得一张屏幕被凸显而背景被最大消除的图像作为校正基准图像；

1-3-2、将屏幕设置为全亮，并在左上角设定一个暗区域；获取该时刻的摄像头图像作为对屏幕相位判断的依据；

1-3-2、保存这两张图片作为校正时的参考图片；

1-4、标定过程：本过程需要得到将畸变图像转换为弱畸变图像的参数以及将弱畸变图像转化到单位正方形内的透射参数，并需要获取屏幕相位情况；

1-4-1、对校正基准图做二值化，从二值化图像中部开始向四周检索屏幕边界点，并沿着该边界点搜索整个屏幕的边界序列；

1-4-2、通过边界序列上一点到其前后第N个点形成的直线的距离，可以获得屏幕边界上的四个顶点；

1-4-3、设点A(Xa，Ya)、点B(Xb，Yb)为所述可见光图像的一条边的两个顶点，点E(Xe，Ye)为该边上的一点；点O(Xo,Yo,Zo)为经球面的空间映射基准点，则确定：

r²＝(X–Xo)²+(Y–Yo)²，其中，r²为映射到经球面上的点到空间映射基准点与图像平面垂线的距离的平方；其中，图像平面可以为球面切面；

dz＝(Zo²–r²)^(1/2)；dz为映射到经球面上的点的z坐标；

rt＝Zo/dz；rt为映射比例；

Xn＝(X–Xo)*rt+Xo；

Yn＝(Y–Yo)*rt+Yo；其中，(X，Y)作为输入，(Xn，Yn)作为输出，得到A(Xa，Ya)、点B(Xb，Yb)、点E(Xe，Ye)分别对应的映射后的点A’、B’和E’；

通过调整点O(Xo,Yo,Zo)，使得被映射后的四边形图像中四个边的E’到A’与B’形成直线的距离之和最小，得到确定出的O(Xo,Yo,Zo)为所述畸变映射参数。

例如，可见光图像的四条边均可以对应有一组A(Xa，Ya)、点B(Xb，Yb)、点E(Xe，Ye)；映射的正方形图像的四条边也分别对应有与A(Xa，Ya)、点B(Xb，Yb)、点E(Xe，Ye)分别对应的点A’、B’和E’。通过调整点O(Xo,Yo,Zo)，使得被映射后的四边形图像中四个边的E’到A’与B’形成直线的距离之和最小，从而确定出的O(Xo,Yo,Zo)为所述畸变映射参数。据此O点做映射，从而将原始畸变边界转变为一个常规四边形。

1-4-4、在做完畸变映射后，通过投影映射法将四边形映射为一个单位正方形。至此校正参数就齐备了。

2、工作流程包括：

2-1、调入标定时的参数；

2-2、设置到红外模式并开启摄像头，获取实时图像；

2-3、检测屏幕位置区域内的红外激光亮斑，并计算亮斑重心位置；

2-4、将亮斑重心位置经过畸变映射和投影映射转换为单位正方形范围内；

2-5、依据屏幕分辨率，将单位正方形位置映射为全屏幕位置信息，并通过操作系统API(应用程序编程接口)设置光标位置。

在本示例性实施例中，所述双滤光片切换器包括：

壳体，具有透光孔；所述镜头固定在所述双滤光片切换器的壳体上，所述镜头的光线输出端与所述透光孔对准；

光片切换机构件，位于所述壳体内侧，与所述壳体可相对转动连接；所述可见光透片和所述红外光透片均位于所述光片切换机构件上；其中，所述光片切换机构件相对于所述壳体相对转动时，所述可见光透片和所述红外光透片可切换至所述透光孔。

在本示例性实施例中，所述光片切换机构件具有可见光透片安装位和红外光透片安装位；所述光片切换机构件在所述可见光透片安装位和红外光透片安装位之间具有滑槽；所述光片切换机构件在与所述滑槽预定距离处具有转动孔；其中，所述转动孔与所述滑槽的连接轴线位于所述可见光透片安装位和所述红外光透片安装位之间。

在本示例性实施例中，所述壳体上具有拨动杆和驱动机构；所述拨动杆的第一端具有滑块，所述滑动位于所述滑槽内；所述拨动杆的第二端与所述驱动机构连接；

所述驱动机构用于控制所述拨动杆以所述第二端为中心相对于所述壳体转动，带动所述第一端的滑块在所述滑槽内滑动，驱动所述光片切换机构件围绕所述转动孔转动。

在本示例性实施例中，所述壳体上具有转动柱；所述光片切换机构件的所述转动孔嵌套在所述壳体的转动柱上。

在本示例性实施例中，所述镜头为广角镜头或超广角镜头。

在本示例性实施例中，所述可见光透片用于透射400nm～600nm的可见光线；所述红外光透片用于透射700nm～1100nm的红外光线。

在本示例性实施例中，所述驱动机构包括控制线圈；所述控制线圈与所述拨动杆连接，用于通过对所述控制线圈施加正向或反向电压，控制所述拨动杆转动。切换时，线圈两端加正向电压拨动杆切换至一侧，加反向电压拨动杆切换至另一测。

在本示例性实施例中，用于显示信息输入的终端设备，包括：

显示屏，用于显示待输入的显示信息；

红外激光器，用于向所述显示屏发出红外光线；

上述实施例中的显示信息输入的摄像头；

处理器，与所述摄像头连接，用于所述双滤光片切换器切换到所述可见光透片时，接收所述摄像头传输的所述可见光成像，并对所述可见光成像进行图像映射校准得到校准参数；其中，所述校准参数用于将所述可见光图像映射到所述显示屏的显示区域；及

所述双滤光片切换器切换到所述红外光透片时，接收所述摄像头传输的所述红外光成像，并通过所述校准参数对所述红外光成像进行图像校准，得到所述红外激光器发出的所述红外光线在所述显示屏上形成的红外光斑的目标位，及

将所述显示屏上的光标定位至所述红外光斑在所述显示屏上的所述目标位。

在本示例性实施例中，所述红外激光器可穿戴于人体头部；

所述摄像头位于所述显示屏的正前下方；

所述红外激光器相对于所述显示屏移动时，所述显示屏上的光标跟随所述显示屏上形成的红外光斑的移动进行移动。

本申请中，系统实现无接触式直接位置输入，较常用的鼠标输入更便捷，采用头戴式红外激光指示，可以最大限度解放双手；为伤残人士使用电脑带来便捷；为游戏中快速光标移动提供可能性；在办公中避免身体僵直，尤其是颈部。同时，本申请中不使用IR_CUT部件，直接使用普通摄像头加装红外滤片；该方法需要通过进一步增强屏幕亮度或采用其它红外光源照射屏幕的方式来进行屏幕定位和校正；采用其它滤波片切换方法实现可见光模式与红外光模式的切换；在屏幕周边设置红外特征标记，将摄像头改为头戴式，通过摄像头观测红外特征标记来标定屏幕及指向位置。

本公开提供一种用于信息输入的电子设备，包括：

显示屏，用于显示待输入的显示信息；

红外激光器，用于向所述显示屏发出红外光线；

信息输入的摄像头，位于显示屏前方预定位置处，用于基于所述显示屏反射的红外光线获取的所述显示屏的红外光成像；

处理器，与所述摄像头连接，用于基于校准参数对所述红外光成像进行图像校准，得到所述红外光斑在所述显示屏上的目标位；其中，所述校准参数用于将所述红外光成像映射到所述显示屏的显示区域；及

将所述显示屏上的光标定位至所述红外光斑在所述显示屏上的所述目标位，进行信息输入。

在本示例性实施例中，信息输入的摄像头，位于显示屏前方预定位置处，用于获取摄像头传输的可见光图像，其中所述可见光图像为所述摄像头位于所述预定位置处，基于所述显示屏发出的可见光线获取的所述显示屏的显示图像；

处理器，与所述摄像头连接，用于对所述可见光图像进行图像映射校准处理，得到所述校准参数；其中，所述校准参数用于将所述可见光图像映射到所述显示屏的显示区域。

图5是根据一示例性实施例示出的信息输入方法中选择相机流程图。如图5所示，选择相机流程包括：

步骤50、选择相机；

步骤51、获取相机列表；

步骤52、显示相机列表；

步骤53、获取用户选择；

步骤54、保存用户选择。

图6是根据一示例性实施例示出的信息输入方法中调整相机流程图。如图6所示，调整相机流程包括：

步骤61、打开相机；

步骤62、显示相机视频；

步骤63、等待用户调整；

步骤64、用户结束。

图7是根据一示例性实施例示出的信息输入方法中影像采集流程图。如图7所示，影像采集流程包括：

步骤70、打开相机；

步骤71、屏幕设置全亮；

步骤72、获取相机图像；

步骤73、屏幕设置全暗；

步骤74、获取相机图像；

步骤75、重复10次；

步骤76、获取图像平均差；

步骤77、显示角标记图；

步骤78、获取角标记图；

步骤79、保存图像。

图8是根据一示例性实施例示出的信息输入方法中运行系统流程图。如图8所示，运行系统流程包括：

步骤80、运行系统；

步骤81、调入标定参数；

步骤82、打开相机；

步骤83、获取相机图像；

步骤84、调用处理模块；

步骤85、设定光标位置。

图9是根据一示例性实施例示出的信息输入方法中系统标定流程图。如图9所示，系统标定流程包括：

步骤90、调入平均差；

步骤91、调用标定模块；

步骤92、调入标记图像；

步骤93、保存标定参数。

需要说明的是，在流程图中表示或在此以其他方式描述的逻辑和/或步骤，例如，可以被认为是用于实现逻辑功能的可执行指令的定序列表，可以具体实现在任何计算机可读介质中，以供指令执行系统、装置或设备(如基于计算机的系统、包括处理器的系统或其他可以从指令执行系统、装置或设备取指令并执行指令的系统)使用，或结合这些指令执行系统、装置或设备而使用。就本说明书而言，“计算机可读介质”可以是任何可以包含、存储、通信、传播或传输程序以供指令执行系统、装置或设备或结合这些指令执行系统、装置或设备而使用的装置。计算机可读介质的更具体的示例(非穷尽性列表)包括以下：具有一个或多个布线的电连接部(电子装置)，便携式计算机盘盒(磁装置)，随机存取存储器(RAM)，只读存储器(ROM)，可擦除可编辑只读存储器(EPROM或闪速存储器)，光纤装置，以及便携式光盘只读存储器(CDROM)。另外，计算机可读介质甚至可以是可在其上打印程序的纸或其他合适的介质，因为可以例如通过对纸或其他介质进行光学扫描，接着进行编辑、解译或必要时以其他合适方式进行处理来以电子方式获得程序，然后将其存储在计算机存储器中。

应当理解，本公开的各部分可以用硬件、软件、固件或它们的组合来实现。在上述实施方式中，多个步骤或方法可以用存储在存储器中且由合适的指令执行系统执行的软件或固件来实现。例如，如果用硬件来实现，和在另一实施方式中一样，可用本领域公知的下列技术中的任一项或他们的组合来实现：具有用于对数据信号实现逻辑功能的逻辑门电路的离散逻辑电路，具有合适的组合逻辑门电路的专用集成电路，可编程门阵列(PGA)，现场可编程门阵列(FPGA)等。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本公开的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

在本公开的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本公开和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本公开的限制。

此外，本公开实施例中所使用的“第一”、“第二”等术语，仅用于描述目的，而不可以理解为指示或者暗示相对重要性，或者隐含指明本实施例中所指示的技术特征数量。由此，本公开实施例中限定有“第一”、“第二”等术语的特征，可以明确或者隐含地表示该实施例中包括至少一个该特征。在本公开的描述中，词语“多个”的含义是至少两个或者两个及以上，例如两个、三个、四个等，除非实施例中另有明确具体的限定。

在本公开中，除非实施例中另有明确的相关规定或者限定，否则实施例中出现的术语“安装”、“相连”、“连接”和“固定”等应做广义理解，例如，连接可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体，可以理解的，也可以是机械连接、电连接等；当然，还可以是直接相连，或者通过中间媒介进行间接连接，或者可以是两个元件内部的连通，或者两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，能够根据具体的实施情况理解上述术语在本公开中的具体含义。

在本公开中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

尽管上面已经示出和描述了本公开的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本公开的限制，本领域的普通技术人员在本公开的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (9)

1.一种用于显示信息输入的摄像头，其特征在于，包括：

镜头，用于获取显示屏反射的红外光线或显示屏上的显示图像发射的可见光线；

双滤光片切换器，设置有可见光透片和红外光透片；所述双滤光片切换器与所述镜头固定连接，用于切换到所述可见光透片时，透射所述显示图像发射的光线中的可见光线，或，切换到所述红外光透片时，透射所述显示屏反射的光线中的红外光线；

成像器件，与所述双滤光片切换器连接，用于所述双滤光片切换器切换到所述可见光透片时，接收所述可见光透片透射的可见光线，对所述显示屏上的显示图像进行可见光成像；

或所述双滤光片切换器切换到所述红外光透片时，接收所述红外光透片透射的红外光线，对所述显示屏像反射的红外光线进行红外光成像。

2.根据权利要求1所述的用于显示信息输入的摄像头，其特征在于，所述双滤光片切换器包括：

壳体，具有透光孔；所述镜头固定在所述双滤光片切换器的壳体上，所述镜头的光线输出端与所述透光孔对准；

光片切换机构件，位于所述壳体内侧，与所述壳体可相对转动连接；所述可见光透片和所述红外光透片均位于所述光片切换机构件上；其中，所述光片切换机构件相对于所述壳体相对转动时，所述可见光透片和所述红外光透片可切换至所述透光孔。

3.根据权利要求2所述的用于显示信息输入的摄像头，其特征在于，所述光片切换机构件具有可见光透片安装位和红外光透片安装位；所述光片切换机构件在所述可见光透片安装位和红外光透片安装位之间具有滑槽；所述光片切换机构件在与所述滑槽预定距离处具有转动孔；其中，所述转动孔与所述滑槽的连接轴线位于所述可见光透片安装位和所述红外光透片安装位之间。

4.根据权利要求3所述的用于显示信息输入的摄像头，其特征在于，所述壳体上具有拨动杆和驱动机构；所述拨动杆的第一端具有滑块，所述滑块位于所述滑槽内；所述拨动杆的第二端与所述驱动机构连接；

所述驱动机构用于控制所述拨动杆以所述第二端为中心相对于所述壳体转动，带动所述第一端的滑块在所述滑槽内滑动，驱动所述光片切换机构件围绕所述转动孔转动。

5.根据权利要求4所述的用于显示信息输入的摄像头，其特征在于，所述壳体上具有转动柱；所述光片切换机构件的所述转动孔嵌套在所述壳体的转动柱上。

6.根据权利要求1所述的用于显示信息输入的摄像头，其特征在于，所述镜头为广角镜头或超广角镜头。

7.根据权利要求1所述的用于显示信息输入的摄像头，其特征在于，所述可见光透片用于透射400nm～600nm的可见光线；所述红外光透片用于透射700nm～1100nm的红外光线。

8.根据权利要求4所述的用于显示信息输入的摄像头，其特征在于，所述驱动机构包括控制线圈；所述控制线圈与所述拨动杆连接，用于通过对所述控制线圈施加正向或反向电压，控制所述拨动杆转动。

9.一种用于显示信息输入的电子设备，其特征在于，包括：

显示屏，用于显示待输入的显示信息；

红外激光器，用于向所述显示屏发出红外光线，在所述显示屏上形成红外光斑；

权利要求1-8任一项所述的显示信息输入的摄像头；其中，所述红外激光器可穿戴于人体头部；

所述摄像头位于所述显示屏的正前下方；

所述红外激光器相对于所述显示屏移动时，所述显示屏上的光标跟随所述显示屏上形成的红外光斑的移动进行移动。