一种光学触摸模组的成像定位方法及光学触摸控制设备技术

本发明专利技术提出一种光学触摸模组的成像定位方法，包括：在触摸屏的矩形交互区的四个顶点处分别设置红外光源和相机，并且在触摸屏的每个边框处设置反光条；检测交互触摸区是否存在触点，如果是则根据产生该触点的触摸物在每路相机中的阴影目标；分别将触摸物在每路相机中成像位置转换为板面坐标系中的方向，计算触摸物在每路相机的方向数据；根据触摸物在四路相机的方向数据进行定位，得到触点在触摸屏的坐标位置；分析触点对应区域上部的二维图像，采用形态学图像处理以获取触点对应的触摸物的类型。本发明专利技术还提出一种光学触摸控制设备。本发明专利技术可以实现多点触控及全屏精确触摸，并且可以对触摸物分类进行识别。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及图像处理
，特别涉及一种光学触摸模组的成像定位方法及光学触摸控制设备。
技术介绍
小面积屏幕初期以电容，电阻为主，近几年随着大尺寸屏幕的发展，提出了新的需求。各种触摸屏的特点是优缺参半，现有的触摸屏以红外、电容、表面声波和电阻屏为主，但这几种技术也都存在着瑕疵，下面分别进行说明。（1）红外触摸屏A）依靠红外发送接收对发现触点，器件密度和功率限制管对数量，分辨率较低；B）传感器太多易损坏；C）需要分时计算各个红外管的信号，反应慢。（2）电容触摸屏A）表面非裸露，透光率低且反光强；B）受限于大面积面板的坏点率，大面积成本高，易损坏；C）触点有漂移。（3）电阻触摸屏A）表面非裸露且有电阻遮挡，透光率低且反光强；B）受限于大面积面板的坏点率，大面积成本高，易损坏；C）触点有漂移；D）怕划伤。（4）表面声波A）透光率低；B）触点有漂移；C）抵抗干扰的能力较差；D）需要一定的触摸压力。综上，传统的光学触摸屏具有以下缺点：A）点数少，无法完美触控；B）镜头分布有先天缺陷，无法全屏精确触摸；C）线列信号，无法排除屏幕触摸空间中出现的干扰；D）无冗余，一个摄像头异常整个设备就无法使用；E）无法区分触摸物类型；F）抗光能力较差，日光直射时无法正常使用。
技术实现思路
本专利技术的目的旨在至少解决所述技术缺陷之一。为此，本专利技术的一个目的在于提出一种光学触摸模组的成像定位方法，该方法可以实现多点触控及全屏精确触摸，并且可以对触摸物分类进行识别。本专利技术的另一个目的在于提出一种光学触摸控制设备。为了实现上述目的，本专利技术第一方面的实施例提供一种光学触摸模组的成像定位方法，包括如下步骤：在触摸屏的矩形交互区的四个顶点处分别设置红外光源和相机，并且在所述触摸屏的每个边框处设置反光条，其中所述红外光源向所述矩形交互区提供红外光源，每路所述相机采集所述反光条上的图像，所述四路相机的可见区域的交集为交互触摸区；检测所述交互触摸区是否存在触点，如果检测到触点，则获取产生该触点的触摸物在每路所述相机中的阴影目标，其中，所述触摸物在所述红外光源的照射下，在所述反光条的对应位置上形成阴影；根据每路所述相机的镜头参数和阴影目标，分别将所述触摸物在每路相机中成像位置转换为板面坐标系中的方向，计算所述触摸物在每路相机的方向数据；根据所述触摸物在四路所述相机的方向数据进行定位，得到每路方向上所述触点在所述触摸屏的坐标位置；使用带有标记环的触摸笔，分析所述触点对应区域上部的二维图像，采用形态学图像处理以获取所述触点对应的触摸物的类型，l(i)=l(i)+1ifD~(i)≥T4;]]>C=0ifl(i)≥T5C=1ifl(i)<T5;]]>其中，l(i)为所述触点对应区域上部的二维图像中连续高亮区块的个数，为差值图像，T4为触摸笔反光强度的最小值，T5为预设阈值，当l(i)≥T5时，判断触摸物为触摸笔；当l(i)<T5时，判断触摸物为手指，根据在四路相机的方向上判断得到的触摸物类型结果综合判决触摸物的类型，首先根据成像的边界合成触摸点在屏幕上构成的多边形区域，计算多边形的面积获得触摸点的面积，其中，触摸点的面积大的优先判定为大体积目标触摸物，然后判定发现触摸笔类型的计算电路板的数量，判决触摸物的类型为触摸笔或者手指。在本专利技术的一个实施例中，在每路所述相机采集到图像后，还包括如下步骤：自适应的双重背景更新以获取正式背景，B~(i)=1NΣk=1NIk(i)ift1≥T1B(i)=B~(i)ift2≥T2,]]>其中，Ik(i)为第k帧采集图像，为暂存背景，B(i)为正式背景，每隔T1帧使用N帧图像构建背景，待更新完T2帧无触点，转为正式背景。在本专利技术的又一个实施例中，还包括如下步骤：统计成像带的灰度分布以获取所述触摸物的高度和角度，D~(i)=B(i)-I(i),]]>其中，为差值图像，所述触摸物的高度为：m(j)=m(j)+1ifD~(i*W+j)≥T3n(j)=n(j)+1ifD~(i*W+j)≤T3,]]>h(j)=n(j)，其中，m(j)为单列前景，n(j)为单列背景，W为图像列数，T3为判定阈值，h为当前列的触摸距离成像高度；所述触摸物的角度为：β=12(tan-1(ylt-yldxlt-xld)+tan-1(yrt-yrdxrt-xrd)),]]>其中，β为触摸成像倾斜角度，x为触摸物成像区域四边形顶点的横坐标，y为触摸物成像区域四边形顶点的纵坐标。在本专利技术的再一个实施例中，还包括如下步骤：利用灰度梯度计算所述触摸物的边缘，D(j)=1m(j)Σi=1m(j)D~(i*W+j),]]>C(j)=D(j)-D(j-1)，其中，D为统计差值的均值，G为差分计算梯度。在本专利技术的一个实施例中，在每路所述相机采集图像之前，还包括如下步骤：对所述相机的镜头进行标定，使用插值算法生成镜头校正表，P~(i)=T(i)ifP(i)min=P(i)maxP~(i)=T(i)minP(i)-P(i)min+T(i)maxP(i)max-P(i)ifP(i)min≠P(i)max,]]>其中，P(i)为检测的成像位置，P(i)min为转换表中和检测位置最接近的最小值，P(i)max为转换表中和检测位置最接近的最大值，如果检测位置有对应的表值，查表获得转换的成像如果不存在，查到最近邻表值对应的两个值T(i)min和T(i)max，线性插值获得转换的成像。在本专利技术的又一个实施例中，还包括如下步骤：根据成像信息和相机的镜头参数，利用距离张角计算所述触摸物与所述触摸屏的板面的触摸距离，ω(i)=Cωn(i),h(i)=ω(i)2(x-cx)2+(y-cy)2,]]>其中，Cω为成像高度和实际角度的比例参数，由镜头光学参数计算得到；ω(i)为成像未穿透部分对应的镜头前张角，x和y为当前点的位置，cx和cy为镜头中心世界坐标，h(i)为触摸距离。在本专利技术的再一个实施例中，还包括如下步骤：根据所述成像信息，利用多向投影计算初步角度对所述触点的位置进行校准，zx(i)=14Σi=03β(i)rx(i)zy(i)=14&Si本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种光学触摸模组的成像定位方法，其特征在于，包括如下步骤：在触摸屏的矩形交互区的四个顶点处分别设置红外光源和相机，并且在所述触摸屏的每个边框处设置反光条，其中所述红外光源向所述矩形交互区提供红外光源，每路所述相机采集所述反光条上的图像，所述四路相机的可见区域的交集为交互触摸区；检测所述交互触摸区是否存在触点，如果检测到触点，则获取产生该触点的触摸物在每路所述相机中的阴影目标，其中，所述触摸物在所述红外光源的照射下，在所述反光条的对应位置上形成阴影；根据每路所述相机的镜头参数和阴影目标，分别将所述触摸物在每路相机中成像位置转换为板面坐标系中的方向，计算所述触摸物在每路相机的方向数据；根据所述触摸物在四路所述相机的方向数据进行定位，得到每路方向上所述触点在所述触摸屏的坐标位置；使用带有标记环的触摸笔，分析所述触点对应区域上部的二维图像，采用形态学图像处理以获取所述触点对应的触摸物的类型，l(i)=l(i)+1ifD~(i)≥T4;]]>C=0ifl(i)≥T5C=1ifl(i)<T5;]]>其中，l(i)为所述触点对应区域上部的二维图像中连续高亮区块的个数，为差值图像，T4为触摸笔反光强度的最小值，T5为预设阈值，当l(i)≥T5时，判断触摸物为触摸笔；当l(i)<T5时，判断触摸物为手指，根据在四路相机的方向上判断得到的触摸物类型结果综合判决触摸物的类型，首先根据成像的边界合成触摸点在屏幕上构成的多边形区域，计算多边形的面积获得触摸点的面积，其中，触摸点的面积大的优先判定为大体积目标触摸物，然后判定发现触摸笔类型的计算电路板的数量，判决触摸物的类型为触摸笔或者手指。...

【技术特征摘要】
1.一种光学触摸模组的成像定位方法，其特征在于，包括如下步骤：
在触摸屏的矩形交互区的四个顶点处分别设置红外光源和相机，并且在所述触摸
屏的每个边框处设置反光条，其中所述红外光源向所述矩形交互区提供红外光源，每
路所述相机采集所述反光条上的图像，所述四路相机的可见区域的交集为交互触摸区；
检测所述交互触摸区是否存在触点，如果检测到触点，则获取产生该触点的触摸
物在每路所述相机中的阴影目标，其中，所述触摸物在所述红外光源的照射下，在所
述反光条的对应位置上形成阴影；
根据每路所述相机的镜头参数和阴影目标，分别将所述触摸物在每路相机中成像位置
转换为板面坐标系中的方向，计算所述触摸物在每路相机的方向数据；
根据所述触摸物在四路所述相机的方向数据进行定位，得到每路方向上所述触点
在所述触摸屏的坐标位置；
使用带有标记环的触摸笔，分析所述触点对应区域上部的二维图像，采用形态学
图像处理以获取所述触点对应的触摸物的类型，
l(i)=l(i)+1ifD~(i)≥T4;]]>C=0ifl(i)≥T5C=1ifl(i)<T5;]]>其中，l(i)为所述触点对应区域上部的二维图像中连续高亮区块的个数，为差
值图像，T4为触摸笔反光强度的最小值，T5为预设阈值，当l(i)≥T5时，判断触摸
物为触摸笔；当l(i)<T5时，判断触摸物为手指，根据在四路相机的方向上判断得到的
触摸物类型结果综合判决触摸物的类型，首先根据成像的边界合成触摸点在屏幕上构成的
多边形区域，计算多边形的面积获得触摸点的面积，其中，触摸点的面积大的优先判定为
大体积目标触摸物，然后判定发现触摸笔类型的计算电路板的数量，判决触摸物的类型为
触摸笔或者手指。
2.如权利要求1所述的光学触摸模组的成像定位方法，其特征在于，在每路所述相机
采集到图像后，还包括如下步骤：自适应的双重背景更新以获取正式背景，
B~(i)=1NΣk=1NIk(i)ift1≥T1B(i)=B~(i)ift2≥T2,]]>其中，Ik(i)为第k帧采集图像，为暂存背景，B(i)为正式背景，每隔T1帧使用N帧
图像构建背景，待更新完T2帧无触点，转为正式背景。
3.如权利要求2所述的光学触摸模组的成像定位方法，其特征在于，还包括如下
步骤：统计成像带的灰度分布以获取所述触摸物的高度和角度，
D~(i)=B(i)-I(i),]]>其中，为差值图像，
所述触摸物的高度为：
m(j)=m(j)+1ifD~(i*W+j)≥T3n(j)=n(j)+1ifD~(i*W+j)≤T3,]]>h(j)=n(j)，
其中，m(j)为单列前景，n(j)为单列背景，W为图像列数，T3为判定阈值，h为当前列
的触摸距离成像高度；
所述触摸物的角度为：
β=12(tan-1(ylt-yldxlt-xld)+tan-1(yrt-yrdxrt-xrd)),]]>其中，\tβ为触摸成像倾斜角度，x为触摸物成像区域四边形顶点的横坐标，y为触
摸物成像区域四边形顶点的纵坐标。
4.如权利要求3所述的光学触摸模组的成像定位方法，其特征在于，还包括如下
步骤：利用灰度梯度计算所述触摸物的边缘，
D(j)=1m(j)Σi=1m(j)D~(i*W+j),]]>G(j)=D(j)-D(j-1)，
其中，D为统计差值的均值，G为差分计算梯度。
5.如权利要求1所述的光学触摸模组的成像定位方法，其特征在于，在每路所述
相机采集图像之前，还包括如下步骤：对所述相机的镜头进行标定，使用插值算法生
成镜头校正表，
P~(i)=T(i)ifP(i)min=P(i)maxP~(i)=T(i)minP(i)-P(i)min+T(i)maxP(i)max-P(i)ifP(i)min≠P(i)max,]]>其中，P(i)为检测的成像位置，P(i)min为转换表中和检测位置最接近的最小值，P(i)max为转换表中和检测位置最接近的最大值，如果检测位置有对应的表值，查表获得转换
的成像如果不存在，查到最近邻表值对应的两个值T(i...

【专利技术属性】
技术研发人员：买强，王炜，黄娜，张波，王付顺，
申请(专利权)人：航天海鹰光电信息技术天津有限公司，
类型：发明
国别省市：天津;12