专利名称：多点触摸互动益智认知系统的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种多点触摸系统，尤其涉及一种多点触控人机交互认知系统。
背景技术：
目前绝大多数的电子类益智认知系统与展示系统，例如点读机、学习机、平面投影 仪等，在操作功能、信息含量、适用范围上都有一定的局限和不足。首先，它们只能进行单点 触摸，局限于一个人进行操作，无法互动；其次，只有朗读、拼写这样单一的功能，形式单一， 缺乏趣味性；再者，只能存储课本、教材等已有内容，信息量少，只适用于课本教学范围。因 此，目前的益智认知系统无法广泛地拓展应用领域。
实用新型内容本实用新型的技术效果能够克服上述缺陷，提供一种多点触摸互动益智认知系 统，其基于计算机视觉识别技术和多媒体技术的多点触摸展示系统。为实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案系统包括红外激光触摸屏、红外 光学传感器、投影机、电脑主机，红外光学传感器、投影机分别与电脑主机连接，其中(1)红外激光触摸屏，接收用户的触点输入，并对触点进行红外加亮处理，使得图 像捕捉模块采集到的输入图像具有更高的信息量；(2)红外光学传感器，采集红外触点图像，并将该图像数据不断传送给多点识别 驱动软件；传感器是在传统摄像头基础上经过去除可见光滤镜、添加红外滤镜后制作完成 的；(3)投影机，将电脑主机中的影像投射到红外激光触摸屏上。本实用新型的硬件部分采用了 LLP激光平面多点触控技术，相较于电阻、电容、超 声波等传统触摸屏技术，本系统实现了多点触控，并且可以将触摸屏做成超大尺寸，而其成 本不会随之呈几何级数上涨；触摸屏识别灵敏度极高，无需红外笔等外界设备，手指即可 触摸识别，受外界干扰程度低；红外光学传感器和投影机无需正对屏幕中央，可分别通过软 件进行图像多边形校正和梯形校正。投影机的对面设置前镀膜反光镜，为节省空间，投影机先将影像投射到前镀膜反 光镜上，经过一次反射后再显示在触摸屏上，节省了一半投影距离。红外光学传感器位于触 摸屏背部，实时捕获红外图像。所述红外激光触摸屏包括亚克力板、红外扇面激光器、纳米投影膜，纳米投影膜贴 附在亚克力板表面，亚克力板的四个角分别切割出凹槽，红外扇面激光器设置在凹槽内，红 外扇面激光器的发光头朝向亚克力板内部，正对亚克力板对角线中央。亚克力板采用5mm 厚纯透明浇铸板。四只红外扇面激光器以并联方式连接电源，采用5V直流电供电。1.软件方面包括两个部分支持多点的多媒体互动软件和多点识别驱动；多点识别驱动完成触点识别并记录下手指触摸的位置、为多媒体软件发送触发命 令的功能。[0013]支持多点的多媒体互动软件分为三个子模块，即多点触摸语音同步增强记忆学习 软件、多点触摸益智七巧板拼图软件和多点触摸虚拟电子图书软件。分别实现了触摸图片 的消除检测，图片信息的语音和可视化展示，无鼠标多点触摸操作。(1)多点触摸语音同步增强记忆学习软件实现了触摸相同图片时的判断消除、图 片附加信息显示、语音解释的功能。会为用户呈现一个由多幅图片组成的矩阵，当用户同时点击两张相同的图片时， 系统会记录下用户所点击的两张图片的位置，并判断被选中的两张图片之间是否有一条符 合规定的路径，如果找到了符合规定的路径，被用户点击的两张图片便会从矩阵中消失。在消除两张图片时，屏幕上会呈现出有关该组图片的内容，可以对图片上的内容 进行朗读、视频介绍等。例如消掉一组图片时可以显示其英文拼写并发音。当矩阵中的所 有图片都被消掉时，系统便会自动生成一个新的矩阵，并且在矩阵的大小，图片的种类上 有所增加，让用户能够学习，了解到更多的知识。同时也可将图片的内容灵活设置为企业商 标，企业产品等，便于应用于商业推广等领域。(2)多点触摸益智七巧板板拼图软件通过手指(或红外笔)对屏幕上不同图片的 拖动实现拼图功能，所拼图片可以随意更换；各个小图片同时具有粘滞效果，在接近正确位 置时，可实现自动停靠。该软件将一个正方形分成七块，儿童由这七块板来拼成各种图案，完成拼图任务。 益智特点在于给出拼图底图之后，儿童需要根据其底图形状思考七巧板图形的拼接方法， 需要不断的开动脑筋，充分的发挥想象力，合理布局。该软件包含上百张图库，有各种人类动作和表情；有各种物体和几何图形，也有各 种栩栩如生的动物。丰富的游戏内容，赏心悦目的画面背景，精致的菜单，悦耳动听的音乐 音效，将会给儿童带来完美体验，激发儿童无穷的想象力。(3)多点触摸虚拟电子图书软件结合最新的计算机视觉技术和虚拟现实技术的交 互式软件，可以实现用户交互体验功能。多点触摸虚拟电子图书犹如一本打开的书籍，里面可以记载丰富的资料，如动画、 视频、图片等。阅读者可以点击触摸“翻阅”书籍，自左向右或者自右向左，还可以选择章节， 快速找到其想翻阅的内容，就像翻阅一本普通的杂志一样。本软件为人与计算机的交互创造了新的形式，其新颖的模式，别具一格的造型理 念，再配合新兴的娱乐互动系统，可给阅读者带来无可比拟的视觉冲击。为儿童的学习提供 丰富多彩的学习形式和优越的资源支持。为了克服上述现有益智认知系统的不足，本实用新型使用了多点触摸式操作系 统，可以接受多个触摸输入信号，支持多人同时操作，最多可支持十多人同时操作，增强了 互动性与趣味性。同时，本系统综合触觉、视觉、听觉等多个维度的感官，拓展了信息输入途 径，具有更好的学习效果。本实用新型的应用范围也很广，不仅可以应用于传统学习机的青 少年教育领域，也可以应用于企业商品介绍与推广、员工培训等方面，是一种新型的认知 系统。
以下结合附图和具体实施方式
对本实用新型进一步说明[0025]
图1是本实用新型中整体透视示意图；图2是本实用新型中红外激光触摸屏的结构图。图中1投影机；2电脑主机；3红外光学传感器；4前镀膜反光镜；5红外激光触摸 屏；51亚克力板；52纳米投影膜；53红外扇面激光器；54凹槽。
具体实施方式
系统包括红外激光触摸屏5、红外光学传感器3、投影机1、电脑主机2，红外光学传 感器3、投影机1分别与电脑主机2连接，其中(1)红外激光触摸屏5，接收用户的触点输入，并对触点进行红外加亮处理，使得 图像捕捉模块采集到的输入图像具有更高的信息量；(2)红外光学传感器3，采集红外触点图像，并将该图像数据不断传送给多点识别 驱动软件；红外光学传感器3是在传统摄像头基础上经过去除可见光滤镜、添加红外滤镜 后制作完成的；(3)投影机1，将电脑主机2中的影像投射到红外激光触摸屏5上。投影机1的对面设置前镀膜反光镜4。所述红外激光触摸屏5包括亚克力板51、 红外扇面激光器53、纳米投影膜52，纳米投影膜52贴附在亚克力板51的表面，亚克力板51 的四个角分别切割出凹槽54，红外扇面激光器53设置在凹槽54内，红外扇面激光器53的 发光头朝向亚克力板内部，正对亚克力板对角线中央。亚克力板51采用5mm厚纯透明浇铸 板。四只红外扇面激光器53以并联方式连接电源，采用5V直流电供电。本实用新型投影机1采用BenQ超短焦投影机MP-522ST。根据投影机的投射距离 公式最小投射距离(米)=最小焦距(米)*画面尺寸(英寸)/液晶片尺寸(英寸)。计算出投射指定尺寸所需的投影距离。由于影像会经过前镀膜反光镜4的反射， 因此实际只会占用最小投射距离(米)的一半。通过开启投影机1的梯形校正功能，并调 整前镀膜反光镜的角度，可将投射出的影像基本与触摸屏大小相吻合。红外光学传感器3 放置在红外激光触摸屏5的背部，前镀膜反光镜旁边。通过调整红外扇面激光器53扇面滤镜的角度及整个激光器的高度，使红外扇面 激光器53发出的红外扇面激光平行覆盖在亚克力板表面5mm以内的高度范围，形成高强度 的红外激光平面。本实用新型软件系统分为支持多点的多媒体互动软件、多点识别驱动两部分。多点识别驱动主要采用CCV开源软件进行触点识别处理。CCV不断获取红外光学 传感器3传送的红外图像，并通过图像二值化、阈值变换、滤波、提高图像对比度等一系列 方式将原始图像处理成包含多个触点区域的二值图像，最后将不同触点的中心点坐标、id 序列号、激活状态等信息编码为XML数据包，发送至网络端口，提供给具有多点响应能力的 程序处理。软件系统中的多媒体软件基于Action Script脚本语言编写的FLASH界面软件。 通过读取多点识别软件发出的触点数据包，多媒体软件做出响应。软件采用了深度优先智 能搜索算法，可依据用户触摸的相同图片是否连通进行消除，在消除的同时通过语音和视 觉等途径展示图片的介绍信息。
5[0040]触摸原理(1)亚克力板51四个角的红外扇面激光器53不断发射红外光，在亚克力板51表 面投射出一幅高强度的红外平面，当用户将手指触摸到亚克力屏幕表面时，会切断红外激 光平面，形成一个红外亮点；(2)在用户触摸屏幕之前，由于红外激光并未投射到红外光学传感器3内，因此红 外光学传感器3采集到的是一幅黑色的红外图像，无亮点；当用户将手指触摸到亚克力板 51上之后，红外光学传感器3采集的图像中就会包含用户手指产生的亮点；(3)红外光学传感器3将采集到的图像传送给多点识别驱动CCV，CCV经过处理图 像就计算得到了触摸点信息，将该信息制作成XML数据包经网络发送至主机端口，多媒体 程序通过读取端口 XML数据包就得到了触点信息。
权利要求1.一种多点触摸互动益智认知系统，其特征在于，系统包括红外激光触摸屏、红外光学 传感器、投影机、电脑主机，红外光学传感器、投影机分别与电脑主机连接，其中(1)红外激光触摸屏，接收用户的触点输入，并对触点进行红外加亮处理，使得图像捕 捉模块采集到的输入图像具有更高的信息量；(2)红外光学传感器，采集红外触点图像，并将该图像数据不断传送给多点识别驱动软件；(3)投影机，将电脑主机中的影像投射到红外激光触摸屏上。
2.根据权利要求1所述的多点触摸互动益智认知系统，其特征在于，投影机的对面设 置前镀膜反光镜。
3.根据权利要求1或2所述的多点触摸互动益智认知系统，其特征在于，所述红外激光 触摸屏包括亚克力板、红外扇面激光器、纳米投影膜，纳米投影膜贴附在亚克力板表面，亚 克力板的四个角分别切割出凹槽，红外扇面激光器设置在凹槽内，红外扇面激光器的发光 头朝向亚克力板内部，正对亚克力板对角线中央。
4.根据权利要求3所述的多点触摸互动益智认知系统，其特征在于，亚克力板采用5mm 厚纯透明浇铸板。
5.根据权利要求3所述的多点触摸互动益智认知系统，其特征在于，四只红外扇面激 光器以并联方式连接电源，采用5V直流电供电。
专利摘要本实用新型涉及一种多点触控人机交互认知系统。本实用新型的多点触摸互动益智认知系统，系统包括红外激光触摸屏、红外光学传感器、投影机、电脑主机，红外光学传感器、投影机分别与电脑主机连接，其中红外激光触摸屏，接收用户的触点输入，并对触点进行红外加亮处理，使得图像捕捉模块采集到的输入图像具有更高的信息量；红外光学传感器，采集红外触点图像，并将该图像数据不断传送给多点识别驱动软件；投影机，将电脑主机中的影像投射到红外激光触摸屏上。本实用新型可以接受多个触摸输入信号，增强了互动性与趣味性。不仅可以应用于传统学习机的青少年教育领域，也可以应用于企业商品介绍与推广、员工培训等方面。
文档编号G09B5/06GK201788490SQ201020153160
公开日2011年4月6日 申请日期2010年3月26日 优先权日2010年3月26日
发明者周圣川, 柴硕, 王晓庆, 陈涵鸥 申请人:陈涵鸥