便攜觸摸電子白板裝置的製作方法

2023-05-11 21:15:36

專利名稱：便攜觸摸電子白板裝置的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種採用圖像傳感方法進行定位的電子白板裝置，尤其是一種用一個以上攝像頭進行交叉定位的便攜觸摸電子白板裝置。
背景技術：
目前的電子白板中大量採用圖像傳感器，通過圖像處理的方法進行位置跟蹤，從而實現交互電子白板的功能。在這類技術中，主要分為兩大類，一類是使用光筆進行位置指示，一類使用非發光的筆進行位置指示。後者一般可以用人手指來代替筆進行位置指示和操作，所以稱為觸摸電子白板。在申請號200610122463. 0，公開號CN 1928799A的中國發明專利中，公開了一種採用圖像處理方法實現觸摸電子白板的方案，其採用單個數字攝像頭，從接近正面方向獲 取屏幕表面範圍圖像，同時用線狀光源沿屏幕表面照射，當筆或手指接近屏幕表面時，可以產生光斑，從而利用單個攝像頭的二維定位能力實現定位，實現觸摸白板功能。以上技術方案雖然很好地實現了觸摸白板的效果，但存在以下缺點1)單個攝像頭為了採集屏幕表面圖像，必須處於距離屏幕較遠的位置，易於產生遮擋問題，且不美觀；2)為了接近真實的觸摸效果，所述的線狀光必須貼近屏幕表面，這樣只能在指尖的前端形成光斑，而在攝像頭的方向上被手指後部遮擋。雖然專利說明書中談及採用多個攝像頭，但其目的是進行分區域的圖像獲取，可以改善邊角圖像質量不良的問題，但位置計算的原理是一樣的，因此不能解決上述遮擋問題。3)攝像頭與光源兩個部分安裝距離遠，結構較複雜，安裝和攜帶不便。
發明內容針對現有技術中存在的問題，本實用新型的目的是提供一種避免了遮擋問題，且結構緊湊，易於攜帶和安裝的便攜觸摸白板裝置。為達到上述目的，本實用新型採用的技術方案為一種便攜觸摸電子白板裝置，包括兩個攝像頭、信號處理電路、底座、光源，每個攝像頭均連到信號處理電路，兩者都安裝在底座上，攝像頭內裝有窄帶濾光片，信號處理電路上設有計算機接口，所述兩個攝像頭對稱地安裝在底座的兩側並大致指向同一個方向，光源的發光沿底座平面的方向呈扇形分布。光源既可以採用一字形半導體雷射器，使其沿底座平面展開，也可以用紅外發光二極體呈扇形安裝，達到類似效果。使用時，將本實用新型的便攜觸摸白板裝置的底座貼在白板的一角或一邊的外側，當有物體或手指接近白板時，將形成亮點，兩個攝像頭同時採集到亮點的橫向坐標，可以根據幾何關係計算得到亮點在白板表面投影的二維坐標。而當光源採用發光二極體時，照明光線沿白板垂直的方向也有分布，此時還能夠通過攝像頭測出亮點到白板表面的距離，從而更好地實現觸摸效果。與現有技術相比，本使用新型有如下有益效果一、本實用新型的便攜觸摸白板裝置採用兩個攝像頭從側面獲取圖像，且光源處於攝像頭同側，因此沒有遮擋問題。二、本實用新型的便攜觸摸白板裝置所有部件安裝於同一個底座上，且沒有伸出物，因此緊湊便攜，易於安裝。三、本實用新型的便攜觸摸白板裝置如果採用適當光源可以實現筆或手指到白板表面的縱向距離檢測，從而對於非嚴格平整的白板有更好的適應性。

圖I是本實用新型的便攜觸摸白板裝置的第一個實施例的俯視示意圖。圖2是第一個實施例的便攜觸摸白板裝置的一種應用方式示意圖。圖中攝像頭1、1』，信號處理電路2，底座3，光源4，亮點5。
具體實施方式

以下結合附圖和實施例對本實用新型作進一步描述。在圖I中，攝像頭1、1』由一個CMOS圖像傳感器和一個鏡頭組成，其水平視角(HFOV)約為90度，它們平行地安裝在底座3的兩側接近邊緣，距離儘量遠。光源4是三個紅外LED，它們也平行於底座3安裝，但方向呈扇形分布。信號處理電路2是一個主要由FPGA和MCU構成的電路板，攝像頭1、1』的信號線和數據線都連到信號處理電路2。圖2給出了第一個實施例的一個應用方式的示意圖。圖中，實線框表示白板板面，虛線框表示有效定位區域。本實施例的便攜觸摸白板裝置的底座3貼緊固定在白板一角的表面，使攝像頭1、1』指向約45度對角方向，此時兩個攝像頭1、1』都接收到有效定位區域白板表面一定範圍內的空間的圖像，同時光源4也照射到上述空間。當有筆狀物體或手指接近白板表面時，其尖端將被照亮，呈現亮點5，並且被攝像頭所捕捉到。圖中a、P分別是亮點5在兩個攝像頭1、1』中的成像角度，可以通過信號處理電路2捕獲計算得到。根據a和P，以及兩個攝像頭間的距離，通過簡單的幾何關係可以計算得到坐標值(x，y)，再通過現有技術的坐標校準過程，即可實現交互白板功能。上述坐標值(x，y)是指在白板上的投影坐標，而實際上接觸判斷也非常重要。本實施例中，可以用亮點5在攝像頭1、1』中成像的縱向位置來判斷其與白板表面的距離，從而實現接觸判斷。進一步，利用接觸前的投影坐標，通過軟體還可以實現光標跟蹤，達到更好的使用效果。在本實施例中，由於LED的發散性，遠端的照明迅速減弱，為了確保信號的可靠捕捉，在攝像頭1、1』中使用了帶通濾光片以提高信噪比，LED光源4的驅動電流儘可能大，還可以用柱面透鏡進行聚光處理。另外，為了進一步改善效果，本實施例的攝像頭1、1』採用了具有全局曝光特性的數字CMOS圖像傳感器構成全局曝光(全局快門)的攝像頭，並且通過信號處理電路2驅動光源4進行周期性的脈衝發光，其發光脈衝時間與攝像頭全局曝光的時間吻合。這樣在同樣LED平均功耗下其脈衝売度大大提聞，提聞了攝像頭I、I』捕獲圖像的信噪比。本實施例採用的是Micron公司的MT9V034 CMOS圖像傳感器晶片，其特點是，所有像素可以在同一瞬間進行曝光，因而可以用短的照明脈衝實現所有像素的曝光，而普通圖像傳感器晶片的各像素根據其坐標位置而逐次曝光，因而如果採用脈衝光源，則僅有部分時間吻合的像素可以得到曝光。雖然本發明已以較佳實施例公開如上，但實施例和附圖並不是用來限定本發明，任何熟悉此技藝者，在不脫離本發明之精神和範圍內，自當可作各種變化或潤飾，同樣屬於本發明之保護範圍。因此本發明的保護範圍應當以本申請的權利要求所界定的為 準。
權利要求1.一種便攜觸摸電子白板裝置，包括攝像頭(1、1')、信號處理電路(2)、底座(3)，光源(4)，所述攝像頭(1、廣)連到所述信號處理電路(2)，其特徵在於，所述信號處理電路(2)安裝在底座(3)上，所述信號處理電路(2)上設有計算機接口，所述攝像頭(1、1')為兩個攝像頭(1、1')，所述兩個攝像頭(1、1')對稱地安裝在所述底座(3)的兩側並大致指向同一個方向，所述光源(4)的發光沿所述底座(3)平面的方向呈扇形分布。
2.根據權利要求I所述的便攜觸摸電子白板裝置，其特徵在於，所述光源(4)是一組紅外發射管，它們的指向沿所述底座(3 )呈扇形分布。
3.根據權利要求I所述的便攜觸摸電子白板裝置，其特徵在於，所述光源(4)是一個一字形半導體雷射器，其發光展開平面與所述底座(3)平行。
4.根據權利要求1、2或3所述的便攜觸摸電子白板裝置，其特徵在於，所述攝像頭(I、I')是兩個具有全局曝光特性的數字攝像頭，所述光源(4)連接到所述信號處理電路(2)，其發光碟機動為脈衝形式，發光脈衝的時間與所述攝像頭(1、1')的全局曝光時間相吻合。
5.根據權利要求4所述的便攜觸摸電子白板裝置，其特徵在於，所述攝像頭(1、1')平行地安裝在底座(3)的兩側接近邊緣。
6.根據權利要求5所述的便攜觸摸電子白板裝置，其特徵在於，所述信號處理電路(2)是一個主要由FPGA和MCU構成的電路板。
7.根據權利要求1、2或3所述的便攜觸摸電子白板裝置，其特徵在於，所述攝像頭(I、I')平行地安裝在底座(3)的兩側接近邊緣。
專利摘要本實用新型涉及一種採用圖像傳感方法進行定位的電子白板裝置，尤其是一種用一個以上攝像頭進行交叉定位的便攜觸摸電子白板裝置，它包括兩個攝像頭、信號處理電路、底座、光源，所述攝像頭連到信號處理電路，兩者都安裝在底座上；攝像頭內裝有窄帶濾光片，信號處理電路上設有計算機接口。兩個攝像頭對稱地安裝在底座的兩側並大致指向同一個方向，光源的發光沿底座平面的方向呈扇形分布。本實用新型的便攜觸摸白板裝置沒有遮擋、緊湊便攜、易於安裝對白板表面有更好的適應性，同時可能實現光標跟蹤。
文檔編號G06F3/042GK202472609SQ201220027988
公開日2012年10月3日 申請日期2012年1月22日 優先權日2012年1月22日
發明者鮑煒 申請人:南京先能光電科技有限公司