一種具有自動校正功能的多點觸控光學電子白板的製作方法

2023-05-26 16:28:11

專利名稱：一種具有自動校正功能的多點觸控光學電子白板的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及的是計算人機互動領域，特別是電子白板領域。
背景技術：
目前市面上的紅外白板需要高昂的硬體，而且尺寸固定，難以實現超大尺寸屏幕觸摸功能。通過專利檢索發現發明專利「一種紅外雷射筆遙指虛擬觸摸系統」(專利公開號 CN 101419513A)也實現了類似的功能，但需要諸如紅外線濾鏡，紅外線濾鏡驅動機構，半透反光鏡等裝置，結構顯得複雜。

實用新型內容本實用新型所要解決的技術問題在於解決類似產品結構複雜的問題。本實用新型的技術方案是建立一種多點觸控光學電子白板系統，包括計算機主機，顯示設備，白板，USB攝像頭，光筆，計算機主機分別與顯示設備和USB攝像頭連接，其特徵在於還包括半透紅外濾光片，所述半透紅外濾光片固定設置於USB攝像頭前，在計算機主機中還裝有白板應用模塊和定位分析模塊，顯示設備將計算機主機信號投射於白板，USB攝像頭將白板上的圖像完整地攝取，定位分析模塊對USB攝像頭攝取圖像中的光筆亮斑的位置、亮滅情況進行分析，實現書寫、繪圖、模擬滑鼠功能。所述光筆為多隻，所述定位分析模塊分析相關筆跡，實現多隻筆同時書寫。所述光筆包括紅外光筆和雷射筆。所述半透紅外濾光片由紅色聚酯玻璃製作而成。[0010]計算所述白板坐標與所述USB攝像頭攝取圖像坐標的映射關係通過手動校正完成。計算所述白板坐標與所述USB攝像頭攝取圖像坐標的映射關係通過自動校正完成。該發明的有益效果是使用半透紅外濾光片，簡化了產品結構，實現了雷射筆和紅外筆在系統中的同時使用。用戶在實際應用時，依據所需操作的不同可以選用不同的光筆。例如，要實現遠距離遠指操作時可以使用雷射筆；要實現近距離精準的白板書寫功能事時可以使用紅外光筆。

圖1系統示意圖圖2是未加濾光片時的CXD採樣曲線圖圖3是增加濾光片後的CXD採樣曲線圖圖4是手動校正時的場景[0017]圖5是自動校正時的場景圖6是USB攝像頭與紅外半透濾光片得裝配圖圖7是裝配有半透紅外濾光片的USB攝像頭放置在桌上使用的示意圖
具體實施方式
以下結合附圖來說明本發明，但不用來限制本發明的範圍。本發明將一塊簡單的紅外半透濾光片固定地安裝在USB攝像頭鏡頭前部，如圖6 所示。紅外半透濾光片在系統中所起的作用有兩個。1、一個重要作用是衰減進入USB攝像頭的圖像的光照強度。USB的CXD晶片的採用精度一般是8位的(值域範圍(Γ255)，光照超過一定強度後，採樣值趨近於飽和，採用值不再增加。如圖2所示，屏幕輸出的最亮點的亮度和光筆亮斑的亮度對於CCD晶片來說一樣的，計算機無法區分屏幕輸出和光筆亮斑。如圖3，加上濾光片後，對於屏幕的輸出CCD採樣值不再飽和，而光筆的亮斑由於亮度比屏幕輸出大幾個級別，經過衰減後依然會使CXD採樣值趨近於飽和。這樣定位分析模塊只需分析視頻中亮度大於某一設定門限閾值的內容，這些內容即為光筆的亮斑。定位分析模塊找出光筆亮斑的位置，根據校正計算得出的坐標轉化方程，計算得出滑鼠的位置， 利用光筆的亮滅及長短來決定滑鼠左右鍵的狀態。同時，由於濾光片只是衰減了進入攝像頭CCD器件的光照強度，並未完全屏蔽可見光。仍然可以清晰地分辨經過濾光片衰減後的圖像。這樣使得安裝時，讓攝像頭對準屏幕，確保攝像頭攝取到計算機屏幕輸出的完整影像變得十分容易。另外，自動校正時，計算機屏幕上顯示的校正圖案，在攝像頭圖像中依然清晰可見，不影響自動校正時的精度。2、半透紅外濾光片的另外一個重要使用是讓紅外光透過並讓攝像頭對紅外光可見，使得在系統中同時使用雷射筆(可見光)和紅外光筆(不可見)變成可能。相比可見光，紅外光筆不會在屏幕上留下光斑，不會轉移觀眾的注意力。 而且觸壓式紅外光筆能夠給用戶一種符合日常書寫習慣的體驗。如圖7，將裝配有半透紅外濾光片的USB攝像頭懸掛在天花板上或著放置在桌子上，鏡頭對準計算機的輸出屏幕(大尺寸LED，LCD,等離子體顯示屏或者投影機的投影幕)，同時調整攝像頭與屏幕的距離確保攝像頭採集的圖像中包含完整的計算機屏幕的影像。第一次使用時，需要計算光筆亮斑的坐標到計算機屏幕坐標的關係。這通過手動校正或者自動校正實現，如圖4。手動校正的方法步驟是a)在計算機屏幕坐標(i e [1，N]，N為校正點個數)處輸出校正標識圖案；b)人工持光筆在校正圖案處點擊(一點擊光筆即發光)校正標識圖案，定位分析程序分析得出USB攝像頭攝取到的圖象中亮斑的圖像坐標(Ui，Vi)；c)重複步驟a、b校正第i+Ι點。最後一個校正點點擊完畢後轉步驟d ；d)根據校正步驟a、b、c得到的校正圖案的圖像坐標到屏幕坐標的映射關係。{} — {}
4[0035]根據這些校正數據求解下面的轉化方程的係數Cll，C12…C33。
權利要求1.一種多點觸控光學電子白板系統，包括計算機主機(1)，顯示設備O)，白板(3)， USB攝像頭，光筆(5)，計算機主機(1)分別與顯示設備(2)和USB攝像頭(4)連接，其特徵在於還包括半透紅外濾光片(8)，所述半透紅外濾光片(8)固定設置於USB攝像頭(4) 前，在計算機主機(1)中還裝有白板應用模塊(6)和定位分析模塊(7)，顯示設備( 將計算機主機(1)信號投射於白板(3)，USB攝像頭(4)將白板C3)上的圖像完整地攝取，定位分析模塊(7)對USB攝像頭(4)攝取圖像中的光筆(5)亮斑的位置、亮滅情況進行分析，實現書寫、繪圖、模擬滑鼠功能。
2.根據權利要求1所述的一種多點觸控光學電子白板系統，其特徵在於所述光筆(5) 為多隻，所述定位分析模塊(7)分析相關筆跡，實現多隻筆同時書寫。
3.根據權利要求1所述的一種多點觸控光學電子白板系統，其特徵在於所述光筆(5) 包括紅外光筆和雷射筆。
4.根據權利要求1-3任一項所述的一種多點觸控光學電子白板系統，其特徵在於所述半透紅外濾光片(8)由紅色聚酯玻璃製作而成。
5.根據權利要求1所述的一種多點觸控光學電子白板系統，其特徵在於計算所述白板C3)坐標與所述USB攝像頭(4)攝取圖像坐標的映射關係通過手動校正完成。
6.根據權利要求1所述的一種多點觸控光學電子白板系統，其特徵在於計算所述白板C3)坐標與所述USB攝像頭(4)攝取圖像坐標的映射關係通過自動校正完成。
專利摘要本實用新型公開了一種多點觸控光學電子白板系統，包括計算機主機，計算機顯示設備，白板，半透紅外濾光片，USB攝像頭，光筆，定位分析模塊，半透紅外濾光片固定設置於USB攝像頭前，計算機顯示設備將計算機主機信號投射於白板，USB攝像頭將白板上的圖像完整地攝取，定位分析模塊對USB攝像頭攝取圖像中的光筆亮斑的位置、亮滅情況進行分析，實現書寫、繪圖、模擬滑鼠功能，使用半透紅外濾光片，簡化了產品結構，實現了雷射筆和紅外筆在系統中的同時使用。用戶在實際應用時，依據所需操作的不同可以選用不同的光筆。
文檔編號G06F3/042GK202167002SQ201120203588
公開日2012年3月14日 申請日期2011年6月16日 優先權日2011年6月16日
發明者戴歡豐 申請人:上海易視計算機科技有限公司