一種光學觸摸互動終端的製作方法

2023-07-11 17:00:11

專利名稱：一種光學觸摸互動終端的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及電子產品領域，尤其涉及一種光學觸摸互動終端。
背景技術：
為進行教學演示、影像顯示等，一般要採用投影設備進行圖像、視頻的顯示，而為了進行互動，投影設備一般需要外接一筆記本進行控制。這樣，在進行投影時要同時完成操作者的控制，只能通過操作者操作筆記本來實現，人機互動性不夠，而且可操作性較差。

實用新型內容本實用新型實施例所要解決的技術問題在於，提供一種光學觸摸互動終端，以大大提高人機互動性及趣味性，可操作性好。為了解決上述技術問題，本實用新型實施例提出了一種光學觸摸互動終端，包括機殼，以及設置於機殼中的投影模組、紅外燈、用於感應物體反射的紅外光的紅外感應模組，以及分別與所述投影模組、紅外燈、紅外感應模組相連的、用於根據所述紅外感應模組的反饋信號識別物體動作以進行投影內容控制的主控模組。進一步地，所述光學觸摸互動終端還包括與所述主控模組相連的、用於捕捉書寫筆紅外光的紅外光捕捉模組。進一步地，所述紅外光捕捉模組為光學動態信號感應器，所述紅外感應模組為配備有紅外線接收鏡頭的高清動態攝像頭。進一步地，所述主控模組通過USB接口分別與所述紅外感應模組及紅外光捕捉模組相連。進一步地，所述主控模組通過主控電壓轉換模塊與一供電模塊相連。進一步地，所述主控模組還連接有一語音模組。進一步地，所述機殼上開設有AV家庭影院輸出端子、USB擴展接口和/或網絡接□。進一步地，所述投影模組通過一顯卡與所述主控模組相連，所述網絡接口通過一網卡與所述主控模組相連，所述主控模組還通過一 PS2接口與外接鍵盤相連。進一步地，所述投影模組上下分別設置散熱器，所述機殼採用三面開槽流通散熱， 並且所述機殼內設置有散熱風扇。本實用新型實施例通過提供一種光學觸摸互動終端，包括機殼，以及設置於機殼中的投影模組、紅外燈、用於感應物體反射的紅外光的紅外感應模組，以及分別與所述投影模組、紅外燈、紅外感應模組相連的、用於根據所述紅外感應模組的反饋信號識別物體動作以進行投影內容控制的主控模組，這樣，紅外燈發射的紅外光經物體反射後，由紅外感應模組進行感應，之後主控模組對前後獲得的感應信號進行差分處理得到運動部分，並以該運動部分進行對投影內容的控制，這樣就實現了人機互動，保證了其趣味性和可操作性。

圖1是本實用新型實施例的光學觸摸互動終端的主要結構圖。圖2是本實用新型實施例的光學觸摸互動終端的主要電路圖。
具體實施方式
以下結合附圖，對本實用新型實施例進行詳細說明。圖1是本實用新型實施例的光學觸摸互動終端的主要結構圖，圖2是本實用新型實施例的光學觸摸互動終端的主要電路圖，參照圖1及圖2，光學觸摸互動終端主要包括機殼1，以及設置於機殼1中的投影模組2、紅外燈、用於感應物體反射的紅外光的紅外感應模組3，以及分別與投影模組2、紅外燈、紅外感應模組3相連的、用於根據紅外感應模組3的反饋信號識別物體動作以進行投影內容控制的主控模組4，與主控模組4相連的還有用於捕捉書寫筆紅外光的紅外光捕捉模組5、兩個USB接口、主控電壓轉換模塊6、 語音模組7、顯卡、網卡、PS2接口等，而兩個USB接口分別與紅外感應模組3及紅外光捕捉模組5相連，供電模塊8與主控電壓轉換模塊6相連，投影模組2與顯卡相連，網卡與主控模組4相連，PS2接口與外接鍵盤相連，另外，機殼1上還開設有AV家庭影院輸出端子9、USB 擴展接口 10、以及與網卡相連的網絡接口 11。具體地，紅外光捕捉模組5為光學動態信號感應器，而紅外感應模組3為配備有紅外線接收鏡頭的高清動態攝像頭。投影模組2上下分別設置散熱器，機殼1採用三面開槽流通散熱，並且機殼1內設置有散熱風扇12。上述光學觸摸互動終端的原理可從如下幾點進行描述光學觸摸互動終端系統採用互動投影運作原理，首先是通過捕捉設備對目標影像進行捕捉拍攝，然後由影像分析系統分析，從而產生被捕捉物體的動作，該動作數據結合實時影像互動系統，使參與者與屏幕之間產生緊密結合的互動效果。光學觸摸互動終端由四部份組成成像部份、信號採集部分、分析系統部分及信號處理部分成像部分，其利用投影模組2把影像呈現在特定的位置；信號採集部分，其根據互動需求進行捕捉拍攝，捕捉設備有紅外感應模組3及紅外光捕捉模組5 ；分析系統部分，其根據投影模組2的位置成像變化，把實時採集的數據進行分析， 得到最終處理的坐標點；信號處理部分，其通過分析系統部分所產生的數據在後臺進行相應的數據處理。A、核心技術光是一種電磁波，它的波長區間從幾個納米(nm)到1毫米(mm)左右。人眼可見的只是其中一部分，我們稱其為可見光，可見光的波長範圍為380nm 780nm，可見光波長由長到短分為紅、橙、黃、綠、青、蘭、紫光，波長比紫光短的稱為紫外光，波長比紅外光長的稱為紅外光。普通的攝像頭感光晶片分為CCD或者CMOS，它們都有一種特殊的本領，那就是感知人眼看不到的區域。它們對近紅外線也都非常敏感。那麼當使用濾光片技術過濾掉可見光以後，那麼攝像機看到的是一片由紅外輻射組成的圖像。[0030]投影模組2投射的光線是可見光部分，它的紅外部分被它內部的過濾膜過濾掉了，這樣對於紅外感應模組3來講它看不到投影模組2投射的內容，然後通過CCD傳感器接受紅外，那麼就解決了互動投影中人體與背景虛擬對象的分割，紅外感應模組3得到的是一副黑白的單色背景的包括人的圖像。差分就是把紅外感應模組3得到的連續兩幀的圖像進行相減，那麼得到的是運動的部分，所以說只要人在動，差分就會把人動的部分截取下來。接下來就是分析得到的數據了，再將虛擬部分投射出來了。經過對圖像的差分，是系統實現手操作的基本原理，基於差分基本思路，能實現對任意角度進入場景的目標分析，利用計算機記憶學習法，找到頂點坐標，通過一系列的轉換，最終形成作業系統的像素坐標。B、多點觸摸技術每個基於光學原理的多點觸摸技術都包含光學感應器(通常為高清動態攝像頭)、 紅外光源(通常為紅外燈)以及對投影模組2投影內容進行顯示的屏幕。在多點觸摸技術中，紅外光源主要作用是區別觸摸表面的可視界面和手指或物體痕跡。鑑於項目系統以投影模組2作為顯示的設備，因此如何讓光學感應器僅讀取手指或物體反饋的觸摸點是我們需要解決的關鍵。紅外線是不可見光的一種，位於人眼可以看到的可見光的紅光外側，在光譜中波長自0. 76微米(μ m)至400 μ m，「近紅外」(英文簡稱OTR)處於紅外光譜上的最低處，一般被認可的波長為700nm到IOOOnm。大多數數碼攝像頭的傳感器對紅外線很敏感， 所以通常的攝像頭都加裝一塊可以濾去紅外線的鏡頭，以便於攝像頭只捕捉可見光。但這與我們所需要的相反，我們需要捕捉紅外光，因此我們需要將一塊可以濾除其它波長光只接收相對應紅外線波長光的鏡頭(即紅外線接收鏡頭)，替換原先的過濾鏡片來達到我們的目的。通過改裝攝像頭，讓它僅讀取在觸摸表面上所需要反饋的觸摸點。C、人機互動技術投影模組2是先將光線照射到圖像顯示元件上來產生影像，然後通過鏡頭進行投影。投影模組2的圖像顯示元件包括利用透光產生圖像的透過型和利用反射光產生圖像的反射型。無論哪一種類型，都是將投影光線分成紅、綠、藍三色，再產生各種顏色的圖像。因為圖像顯示元件本身只能進行單色顯示，因此就要利用3枚元件分別生成3色成分。然後再通過稜鏡將這3色圖像合成為一個圖像，最後通過鏡頭投影到屏幕上。對於物體的識別， 應給主控模組4進行分析處理，做出反應結果。D、手寫與書寫可選操作技術從系統原理來講，書寫筆操作光源在筆，要求周圍無紅外光幹擾，對筆發出的紅外光識別定位。而手操作，是在紅外光環境下，識別進入場景物體的姿態，在同一臺設備上，實際上是一個矛盾體，本光學觸摸互動終端通過圖像處理算法，在設備上安裝個紅外燈，通過軟體實現開關控制，在手操作模式下紅外燈亮，切換到筆操作的模式自動將紅外燈關閉。而且，目前市面上的產品，例如電子白板，對抗環境紅外線的幹擾能力不強，我們通過圖像校正做到比較高的抗紅外幹擾。E、防紅外幹擾的書寫筆在書寫筆上，做了特殊的光路設計，是光源更聚合，更穩定。F、高安全性安全的實現，設計到網絡傳輸、硬體加密、軟體加密。系統提供有效的安全保密措施，確保系統和數據資源的安全，防止對系統資源的非法侵入，應對違背安全事件記錄並報
5警；記錄詳盡的數據訪問日誌，做到事後監督和出現問題時有據可查。G、產品散熱問題散熱是光學觸摸數字智能終端遇到最大的難題，由於產品集成度高，使用環境決定了整體的體積，尺寸為長:345mm*寬^Omm*高133mm。在終端內部投影模組2是一個大的發熱體，它佔整個終端散熱量的三分之二。採用在投影模組2上下增加兩個散熱器，機殼1設計採用三面流通散熱方式，增加一個高性能散熱風扇12。本實用新型實施例的光學觸摸互動終端有如下有益效果1、人機互動的實現通過人體在投影幕上操作，設備作出相應的處理。終端通過投影的方式，投射在投影幕上，顯示界面，人體在投影幕上操作，終端識別人體的動作，產生數據，數據交給後臺進行處理，處理後得到結果，根據結果投影幕成像做出相應的反應。2、切換靈活性從系統原理來講，書寫筆操作光源在筆，要求周圍無紅外光幹擾，而手操作，需要外界有較強的紅外光，在同一臺設備上，實際上是一個矛盾體，泰利公司通過圖像處理算法，解決了這個問題。3、精確度本產品相對於同類比較，在精確度上有較大的提高，精確度達到5像
ο4、多點觸摸能實現多點的同時操作，同時響應。多點達到20的觸點以上。5、顯示界面的靈活性可隨意切換界面的顯示方向。6、集成度真正的做到的產品一體化，安裝簡易化。7、安全的實現，設計到網絡傳輸、硬體加密、軟體加密。系統提供有效的安全保密措施，確保系統和數據資源的安全，防止對系統資源的非法侵入，應對違背安全事件記錄並報警；記錄詳盡的數據訪問日誌，做到事後監督和出現問題時有據可查。8、散熱好。上述光學觸摸互動終端可廣泛應用於娛樂、公共互動體驗、仿真演示、教育培訓、 家庭影院等多個行業，給用戶帶來全新的體驗和逼真的互動感1、家庭影院應用光學觸摸互動終端可以代替傳統龐大的家庭投影機，其具有精巧化、便攜化、微小化、娛樂化、實用化等特點，使投影技術帶來了全新的視聽覺變化，更加貼近生活和娛樂。設備可以內置CMMB功能，也可以直接連接機頂盒播放電視節目，更可以同過寬帶或無線上網，變成一個網際網路電視。光學觸摸互動終端是一個完全面向三網合一的新一代微投式家庭影院，而且基本沒有輻射，對孕婦，近視眼人群做到了充分的保護作用。2、教育培訓應用光學觸摸互動終端可作為全新的互動電子白板產品，由於無需粉筆或滑鼠，演示清晰完整，擴展並豐富了傳統計算機多媒體的工具功能，更加提高了視聽效果，電子白板中的拖放、照相、隱藏、拉幕、塗色、匹配、即時反饋等功能模塊，這些精彩的視覺及聽覺效果，大大提高了學生的注意力和理解力，激發了學生的興趣，調動學生積極參與到教學過程中來。利用特定的定位筆代替滑鼠在白板上進行操作，可以運行任何應用程式，可以對文件進行編輯、注釋、保存等在計算機上利用鍵盤及滑鼠可以實現的任何操作。 交流互動性強，真正實現了 「教與學的互動」，實現了高品質、高效率的教學模式。3、娛樂應用光學觸摸互動終端可應用於KTV、遊樂場等娛樂場所，特定編制的互動遊戲，通過高科技的智能捕捉及三維成像技術，圖像逼真炫酷，音效奇佳，展現出炫酷的互動效果，精確定製的互動軟體，帶來差異化競爭，提升品牌形象，強化行業競爭力。給酒吧、KTV、遊樂場等各種娛樂場所，帶來完全不同於傳統的遊戲效果，讓玩家通過肢體活動就能簡單操控多款遊戲，並可多人互動暢玩，聚集人氣，增添娛樂氣氛，有效刺激消費。4、仿真體驗應用光學觸摸互動終端可應用於為公共場合的互動體驗活動，配合以定製的仿真軟體及流媒體內容的高匹配融合，用戶可以隨意使用肢體完成基於各行業應用的逼真的互動業務體驗，在如景區仿真、工業虛擬、園林虛擬、道路交通、數字城市、高端會議、立體教學、立體影視、數字地產、應急預案、數字博物館、數字規劃館等眾多行業可以得意大面積的推廣。以上所述是本實用新型的具體實施方式
，應當指出，對於本技術領域的普通技術人員來說，在不脫離本實用新型原理的前提下，還可以做出若干改進和潤飾，這些改進和潤飾也視為本實用新型的保護範圍。
權利要求1.一種光學觸摸互動終端，其特徵在於，包括機殼，以及設置於機殼中的投影模組、紅外燈、用於感應物體反射的紅外光的紅外感應模組，以及分別與所述投影模組、紅外燈、紅外感應模組相連的、用於根據所述紅外感應模組的反饋信號識別物體動作以進行投影內容控制的主控模組。
2.如權利要求1所述的光學觸摸互動終端，其特徵在於，所述光學觸摸互動終端還包括與所述主控模組相連的、用於捕捉書寫筆紅外光的紅外光捕捉模組。
3.如權利要求2所述的光學觸摸互動終端，其特徵在於，所述紅外光捕捉模組為光學動態信號感應器，所述紅外感應模組為配備有紅外線接收鏡頭的高清動態攝像頭。
4.如權利要求2所述的光學觸摸互動終端，其特徵在於，所述主控模組通過USB接口分別與所述紅外感應模組及紅外光捕捉模組相連。
5.如權利要求1所述的光學觸摸互動終端，其特徵在於，所述主控模組通過主控電壓轉換模塊與一供電模塊相連。
6.如權利要求1所述的光學觸摸互動終端，其特徵在於，所述主控模組還連接有一語音模組。
7.如權利要求1所述的光學觸摸互動終端，其特徵在於，所述機殼上開設有AV家庭影院輸出端子、USB擴展接口和/或網絡接口。
8.如權利要求7所述的光學觸摸互動終端，其特徵在於，所述投影模組通過一顯卡與所述主控模組相連，所述網絡接口通過一網卡與所述主控模組相連，所述主控模組還通過一 PS2接口與外接鍵盤相連。
9.如權利要求1至8中任一項所述的光學觸摸互動終端，其特徵在於，所述投影模組上下分別設置散熱器，所述機殼採用三面開槽流通散熱，並且所述機殼內設置有散熱風扇。
專利摘要本實用新型實施例公開了一種光學觸摸互動終端，包括機殼，以及設置於機殼中的投影模組、紅外燈、用於感應物體反射的紅外光的紅外感應模組，以及分別與所述投影模組、紅外燈、紅外感應模組相連的、用於根據所述紅外感應模組的反饋信號識別物體動作以進行投影內容控制的主控模組，這樣，紅外燈發射的紅外光經物體反射後，由紅外感應模組進行感應，之後主控模組對前後獲得的感應信號進行差分處理得到運動部分，並以該運動部分進行對投影內容的控制，這樣就實現了人機互動，保證了其趣味性和可操作性。
文檔編號G06F3/048GK202171794SQ201120289210
公開日2012年3月21日 申請日期2011年8月10日 優先權日2011年8月10日
發明者傅東華 申請人:深圳市泰利信息技術有限公司