一種觸摸筆顏色識別裝置及方法

2023-08-09 06:45:21

專利名稱：一種觸摸筆顏色識別裝置及方法
技術領域：
本發明涉及圖像處理領域，特別涉及一種觸摸筆顏色識別裝置及方法。
背景技術：
現有技術中，觸摸筆的顏色識別主要有以下幾種方式(一)是通過磁性筆識別， 即需要通過將特製的磁性筆放置在觸摸面板上，才能實現筆色識別，這種方式的缺點是其 製造成本較高。(二)是通過紅外感應識別，即將觸摸筆放置的特製的託盤中，每個託盤對 應一種顏色，當有紅外感應的託盤檢測到觸摸筆從託盤中拿開時，就確認觸摸筆的顏色，這 種方式的缺點是容易因為觸摸筆放錯託盤而出現錯誤，而且要實現識別顏色的數目與託盤 個數成正比，不利於觸摸顏色的增加。(三)是通過攝像頭拍攝觸摸筆，利用圖像分析的方 法，提取觸摸筆的顏色，實現筆色識別，這種方法因其可以識別任意顏色，且成本低的優點 而廣受歡迎，但現有的通過攝像頭識別筆色的技術中，常常需要對觸摸面板進行拍攝，將無 觸摸筆情況下的拍攝圖像和有觸摸筆情況下的拍攝圖像做作差運算，得到最大差值處，以 此確定為觸摸筆的位置，然後提取該處附近一定區域的圖像顏色作為觸摸筆筆色；採用這 種方式，一方面需要進行作差運算，容易將圖像噪聲疊加處當作觸摸筆的位置，而不是觸摸 筆的真實位置；另一方面，取其一定區域的圖像顏色作為筆色，很可能是取到觸摸筆的筆尖 無顏色處作為顏色提取區域，而不是筆桿上的真正觸摸筆筆色處。

發明內容
本發明的目的之一在於克服現有技術的缺點與不足，提供一種觸摸筆顏色識別裝 置，本發明能準確有效的確定筆頭所在位置區域，避免提取筆尖無顏色處作為顏色提取區 域，確保將筆身顏色作為顏色提取區域，具有準確率高、運算簡單、處理速度快等優點。本發明目的之二在於提供一種觸摸筆顏色識別方法。本發明的目的之一是通過下述技術方案實現的一種觸摸筆顏色識別裝置，包括 觸控面板及與之配套使用的觸摸筆，還包括彩色攝像頭和圖像處理單元；其中所述彩色攝像頭安裝在觸控面板邊或角上，所述彩色攝像頭用於對觸控面板區域 進行拍攝，並把拍攝的圖像發送至圖像處理單元；所述圖像處理單元用於對彩色攝像頭拍攝的圖像進行分析，先對圖像進行掃描， 確定觸摸筆筆頭的位置，然後通過計算像素的顏色值方差確定觸摸筆的位置，最終確定觸 摸筆的顏色。優選的，所述圖像處理單元包括筆頭位置確定模塊、三角形區域確定模塊和觸摸 筆色確定模塊；所述筆頭位置確定模塊，用於設定掃描區域的大小，並通過掃描區域對拍攝圖像 進行掃描，求取各掃描區域內所有像素RGB值的和，其中RGB值的和最大的掃描區域為觸摸 筆筆頭所在位置的區域；所述三角形區域確定模塊，用於根據觸摸筆筆頭所在位置區域的中心點作為頂點，以圖像邊界為底邊，取一個覆蓋圖像中觸摸筆筆身的等腰三角形區域，從頂點往等腰三 角形的底邊引η條不同傾斜角度的線，並分別計算各線上像素的顏色值方差，其中顏色值 方差最小的線為落在觸摸筆筆身上的線；所述η值為正整數，η值由用戶設定；所述觸摸筆色確定模塊，用於對方差最小的線上的像素的顏色值求平均值，並將 該平均值作為觸摸筆的顏色。

本發明的目的之二是通過下述技術方案實現的一種觸摸筆顏色識別方法，包括 以下步驟Si、彩色攝像頭對觸控面板區域進行拍攝，並把拍攝的圖像發送至圖像處理單元， 進入步驟S2 ；S2、筆頭位置確定模塊設定掃描區域的大小，通過掃描區域對拍攝圖像進行掃描， 求取各掃描區域內所有像素RGB值的和，確定觸摸筆筆頭所在位置的區域，進入步驟S3 ；S3、三角形區域確定模塊求取步驟S2中觸摸筆筆頭所在位置區域的中心點，進入 步驟S4 ；S4、三角形區域確定模塊以步驟S3中的中心點為頂點，以彩色攝像頭拍攝到的圖 像邊界為底邊，取一個覆蓋圖像中觸摸筆筆身的等腰三角形區域，進入步驟S5 ；S5、三角形區域確定模塊從步驟S4中的頂點往等腰三角形的底邊引η條不同傾斜 角度的線，進入步驟S6;S6、三角形區域確定模塊把每條線上的RGB顏色轉化到HSV顏色空間(Hue色度， Saturation飽和度，Value純度)，求色度H值的方差，方差最小的線為落在觸摸筆筆身上 的線，進入步驟S7;S7、觸摸筆色確定模塊對步驟S6中落在觸摸筆筆身上的線上的像素的顏色值求 平均值，以該平均值作為觸摸筆的顏色。優選的，所述步驟S2中，求取各掃描區域內所有像素RGB值的和，確定觸摸筆筆頭 所在位置的區域，具體是指求取區域內所有像素RGB值的和，確認RGB值的和最大的掃描區 域為觸摸筆筆頭所在位置的區域。優選的，所述步驟S2中，設定掃描區域的大小，通過掃描區域對拍攝圖像進行掃 描，具體是指設定掃描區域的大小為5*5個像素麵積的區域，通過掃描區域對整個拍攝圖 像進行掃描。優選的，所述步驟S4中三角形區域確定模塊以步驟S3中的中心點為頂點，以彩色 攝像頭拍攝到的圖像邊界為底邊，取一個覆蓋圖像中觸摸筆筆身的等腰三角形區域，具體 是指以步驟S3中的中心點為頂點，從頂點到拍攝到的圖像邊界的距離為高，作等腰三角 形。優選的，所述等腰三角形頂角的範圍在45度到120度之間。優選的，所述步驟S5中，三角形區域確定模塊從步驟S4中的頂點往等腰三角形的 底邊引η條不同傾斜角度的線，具體為，η條不同傾斜角度的線將等腰三角形頂角平分。與現有技術相比，本發明具有如下有益效果第一、通過設定一個區域大小對拍攝圖像進行掃描，能準確有效的確定觸摸筆筆 頭所在位置的區域；第二、本發明能有效避免提取到觸摸筆的筆尖無顏色處作為顏色提取區域，確保提取觸摸筆筆身顏色作為顏色提取區域，準確率高，同時本發明還具有運算簡單、處理速度 快等優點。


圖1是本發明實施例中一種觸摸筆顏色識別方法的流程圖；圖2是本發明實施例中設定掃描區域進行掃描的示意圖；圖3是本發明實施例中等腰三角形區域示意圖；圖4是本發明實施例中不同傾斜角度線示意圖。
具體實施例方式下面結合實施例及附圖，對本發明作進一步地詳細說明，但本發明的實施方式不 限於此。實施例一種觸摸筆顏色識別裝置，包括觸控面板及與之配套使用的觸摸筆，還包括彩色 攝像頭和圖像處理單元；其中所述彩色攝像頭安裝在觸控面板邊或角上，所述彩色攝像頭用於對觸控面板區域 進行拍攝，並把拍攝的圖像發送至圖像處理單元；其中所述彩色攝像頭光軸平行於觸控面 板，若彩色攝像頭放置在觸控面板邊上，須能拍攝到除放置邊以外的其餘三個邊的觸控面 板邊框；若彩色攝像頭放置在觸控面板角上，須能拍攝到整個觸控面板邊框。所述圖像處理單元用於對彩色攝像頭拍攝的圖像進行分析，先對圖像進行掃描， 確定觸摸筆筆頭的位置，然後通過計算像素的顏色值方差確定觸摸筆的位置，最終確定觸 摸筆的顏色。所述圖像處理單元包括筆頭位置確定模塊、三角形區域確定模塊和觸摸筆色確定 模塊；所述筆頭位置確定模塊，用於設定掃描區域的大小，並通過掃描區域對拍攝圖像 進行掃描，求取各掃描區域內所有像素RGB值的和，其中RGB值的和最大的掃描區域為觸摸 筆筆頭所在位置的區域；所述三角形區域確定模塊，用於根據觸摸筆筆頭所在位置區域的中心點作為頂 點，以圖像邊界為底邊，取一個覆蓋圖像中觸摸筆筆身的等腰三角形區域，從頂點往等腰三 角形的底邊引η條不同傾斜角度的線，並分別計算各線上像素的顏色值方差，其中顏色值 方差最小的線為落在觸摸筆筆身上的線；所述觸摸筆色確定模塊，用於對方差最小的線上的像素的顏色值求平均值，並將 該平均值作為觸摸筆的顏色。本發明的另一目的是通過下述技術方案實現一種觸摸筆顏色識別方法，如圖1 所示，包括以下步驟(1)彩色攝像頭對觸控面板區域進行拍攝，並把拍攝的圖像發送至圖像處理單元， 進入步驟(2)；(2)筆頭位置確定模塊設定掃描區域的大小，通過掃描區域對拍攝圖像進行掃描， 求取各掃描區域內所有像素RGB值的和，確定觸摸筆筆頭所在位置的區域，進入步驟(3)；
(3)三角形區 域確定模塊求取步驟(2)中觸摸筆筆頭所在位置區域的中心點，進 入步驟⑷；(4)三角形區域確定模塊以步驟(3)中的中心點為頂點，以彩色攝像頭拍攝到的 圖像邊界為底邊，取一個覆蓋圖像中觸摸筆筆身的等腰三角形區域，進入步驟(5)；(5)三角形區域確定模塊從步驟(4)中的頂點往等腰三角形的底邊引η條不同傾 斜角度的線，進入步驟(6)；(6)三角形區域確定模塊把每條線上的RGB顏色轉化到HSV顏色空間，求色度H值 的方差，方差最小的線為落在觸摸筆筆身上的線，進入步驟(7)；(7)觸摸筆色確定模塊對步驟(6)中落在觸摸筆筆身上的線上的像素的顏色值求 平均值，以該平均值作為觸摸筆的顏色。所述步驟(2)中，設定掃描區域的大小，通過掃描區域對拍攝圖像進行掃描，求取 各掃描區域內所有像素RGB值的和，確定觸摸筆筆頭所在位置的區域，具體是指求取區域 內所有像素RGB值的和，確認RGB值的和最大的掃描區域為觸摸筆筆頭所在位置的區域。其 中，設定的掃描區域大小應比拍攝到的圖像的範圍小。如圖2所示，本實施例中，拍攝圖像 的黑色邊框101所在範圍佔據的像素高度為20，設定掃描區域102的大小為5*5個像素麵 積的區域，通過掃描區域對整個拍攝圖像的黑色邊框101所在範圍進行掃描，並求取各5*5 個像素麵積的的掃描區域內所有像素RGB值的和，檢測到在有觸摸筆103的位置K處該RGB 值的和最大，確定K處所在的5*5個像素麵積的區域為觸摸筆筆頭所在位置的區域。所述步驟(3)中，求取步驟(2)中觸摸筆筆頭所在位置區域的中心點。參見圖2 所示，K處的5*5個像素麵積的區域內的第3行第3列的a像素點處為觸摸筆筆頭所在位 置區域的中心點。所述步驟(4)中取一個覆蓋圖像中觸摸筆筆身的等腰三角形區域，具體是指以 步驟(3)中的中心點為頂點，從頂點到觸摸面板上方的圖像邊界的距離為高，作等腰三角 形，根據人握筆書寫時傾斜的習慣，等腰三角形頂角的範圍優選在45度到120度之間。參 見圖3所示，以a像素點為頂點，從頂點到觸摸面板上方的圖像邊界的距離L為高，頂角為 80度，作等腰三角形。所述步驟(5)中，三角形區域確定模塊從步驟(4)中的頂點往等腰三角形的底邊 引η條不同傾斜角度的線，優選的，η條不同傾斜角度的線將等腰三角形頂角平分。η的具 體大小可以根據實際要求進行設定，η設置越大，判斷的準確度越高，但運算量也越大。參 見圖4所示，本實施例中η取3，即從頂點往等腰三角形的底邊引3條不同傾斜角度的線，3 條線將頂角平分為4等份。根據步驟(6)，三角形區域確定模塊把每條線上的RGB顏色轉化到HSV顏色空間， 求色度H值的方差，從RGB顏色轉化到HSV顏色空間以及方差的求取均為本技術領域的人 慣用的公知公式，在此不作詳述。其中計算出傾斜線302上像素的H值方差值最小，那麼， 將302這個線確認為是落在觸摸筆筆身上的線。最後，對302線上的像素的顏色值求取平均值，作為觸摸筆的顏色。本實施例中一種觸摸筆顏色識別裝置特別適用於現有的黑色邊框的觸摸裝置，以 及採用筆尖為白色，筆身為彩色的觸摸筆。上述實施例為本發明較佳的實施方式，但本發明的實施方式並不受所述實施例的限制，其他的任何未背離本發明的精神實質與原理下所作的改變、修 飾、替代、組合、簡化， 均應為等效的置換方式，都包含在本發明的保護範圍之內。
權利要求
1.一種觸摸筆顏色識別裝置，包括觸控面板及與之配套使用的觸摸筆，其特徵在於，還 包括彩色攝像頭和圖像處理單元；其中所述彩色攝像頭安裝在觸控面板邊或角上，所述彩色攝像頭用於對觸控面板區域進行 拍攝，並把拍攝的圖像發送至圖像處理單元；所述圖像處理單元用於對彩色攝像頭拍攝的圖像進行分析，先對圖像進行掃描，確定 觸摸筆筆頭的位置，然後通過計算像素的顏色值方差確定觸摸筆的位置，最終確定觸摸筆 的顏色。
2.根據權利要求1所述一種觸摸筆顏色識別裝置，其特徵在於，所述圖像處理單元包 括筆頭位置確定模塊、三角形區域確定模塊和觸摸筆色確定模塊；所述筆頭位置確定模塊，用於設定掃描區域的大小，並通過掃描區域對拍攝圖像進行 掃描，求取各掃描區域內所有像素RGB值的和，其中RGB值的和最大的掃描區域為觸摸筆筆 頭所在位置的區域；所述三角形區域確定模塊，用於根據觸摸筆筆頭所在位置區域的中心點作為頂點，以 圖像邊界為底邊，取一個覆蓋圖像中觸摸筆筆身的等腰三角形區域，從頂點往等腰三角形 的底邊引η條不同傾斜角度的線，並分別計算各線上像素的顏色值方差，其中顏色值方差 最小的線為落在觸摸筆筆身上的線；所述η值為正整數，η值由用戶設定；所述觸摸筆色確定模塊，用於對方差最小的線上的像素的顏色值求平均值，並將該平 均值作為觸摸筆的顏色。
3.一種觸摸筆顏色識別方法，其特徵在於，包括以下步驟51、彩色攝像頭對觸控面板區域進行拍攝，並把拍攝的圖像發送至圖像處理單元，進入 步驟S2 ；52、筆頭位置確定模塊設定掃描區域的大小，通過掃描區域對拍攝圖像進行掃描，求取 各掃描區域內所有像素RGB值的和，確定觸摸筆筆頭所在位置的區域，進入步驟S3 ；53、三角形區域確定模塊求取步驟S2中觸摸筆筆頭所在位置區域的中心點，進入步驟S4；54、三角形區域確定模塊以步驟S3中的中心點為頂點，以彩色攝像頭拍攝到的圖像邊 界為底邊，取一個覆蓋圖像中觸摸筆筆身的等腰三角形區域，進入步驟S5 ；55、三角形區域確定模塊從步驟S4中的頂點往等腰三角形的底邊引η條不同傾斜角度 的線，進入步驟S6 ；56、三角形區域確定模塊把每條線上的RGB顏色轉化到HSV顏色空間，求色度H值的方 差，方差最小的線為落在觸摸筆筆身上的線，進入步驟S7 ；57、觸摸筆色確定模塊對步驟S6中落在觸摸筆筆身上的線上的像素的顏色值求平均 值，以該平均值作為觸摸筆的顏色。
4.根據權利要求3所述一種觸摸筆顏色識別方法，其特徵在於，所述步驟S2中，求取各 掃描區域內所有像素RGB值的和，確定觸摸筆筆頭所在位置的區域，具體是指求取區域內 所有像素RGB值的和，確認RGB值的和最大的掃描區域為觸摸筆筆頭所在位置的區域。
5.根據權利要求3所述一種觸摸筆顏色識別方法，其特徵在於，所述步驟S2中，設定 掃描區域的大小，通過掃描區域對拍攝圖像進行掃描，具體是指設定掃描區域的大小為5*5 個像素麵積的區域，通過掃描區域對整個拍攝圖像進行掃描。
6.根據權利要求3所述一種觸摸筆顏色識別方法，其特徵在於，所述步驟S4中三角形 區域確定模塊以步驟S3中的中心點為頂點，以彩色攝像頭拍攝到的圖像邊界為底邊，取一 個覆蓋圖像中觸摸筆筆身的等腰三角形區域，具體是指以步驟S3中的中心點為頂點，從 頂點到拍攝到的圖像邊界的距離為高，作等腰三角形。
7.根據權利要求6所述一種觸摸筆顏色識別方法，其特徵在於，所述等腰三角形頂角 的範圍在45度到120度之間。
8.根據權利要求3所述一種觸摸筆顏色識別方法，其特徵在於，所述步驟S5中，三角形 區域確定模塊從步驟S4中的頂點往等腰三角形的底邊引η條不同傾斜角度的線，具體為， η條不同傾斜角度的線將等腰三角形頂角平分。
全文摘要
本發明公開了一種觸摸筆顏色識別裝置，包括觸控面板及與之配套使用的觸摸筆，還包括彩色攝像頭和圖像處理單元。本發明還公開了一種觸摸筆顏色識別方法，包括步驟S1彩色攝像頭對對觸控面板區域進行拍攝；S2通過設定一個區域對拍攝圖像的黑色邊框範圍進行掃描，確定觸摸筆筆頭所在位置的區域；S3求取區域的中心點；S4以中心點為頂點，取一個覆蓋有圖像中觸摸筆筆身的等腰三角形區域；S5從頂點往底邊引n條不同傾斜角度的線；S6求取線上像素的色度方差最小的線；S7對線上像素的顏色值求平均，作為觸摸筆顏色。本發明能準確有效的確定筆頭所在位置區域，確保將筆身顏色作為顏色提取區域，具有準確率高、運算簡單、速度快等優點。
文檔編號G06F3/042GK102073413SQ20101029178
公開日2011年5月25日 申請日期2010年9月21日 優先權日2010年9月21日
發明者蘇向成, 鍾傑婷 申請人:廣東威創視訊科技股份有限公司