基于激光雷达的悬浮触控系统的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及人机交互技术，特别是涉及一种基于激光雷达的悬浮触控人机交互技 术。
【背景技术】
[0002] 传统的触摸屏技术为电阻屏，电容屏，表面声波屏。一般可以满足尺寸大到电视机 屏幕尺寸的大小。展厅等场合的屏幕如果等离子屏，液晶拼接屏，投影融合屏往往长度达到 6米高度达到3米。传统的触摸屏技术就无法应用在如此巨大的屏幕场合了。
[0003] 大尺寸触摸屏主要采用红外技术对人体进行定位、追踪，包括红外触摸框技术，红 外摄像头技术等。由于灯光和自然光都包含红外光，这些技术都存在一个问题就是非常容 易受到环境光的干扰，户外和灯光比较明亮的户内会出现反应过敏或者失灵的现象。
[0004] 激光雷达触控技术采用激光雷达探测装置形成放射状激光扫描面，检测所述扫描 面上的触摸动作进而定位一个或多个触摸点的位置信息，相对于传统的红外技术，具有对 环境光线不敏感，抗干扰能力强，不受屏幕形状和边界限制等优点。但是由于激光雷达接受 传感器的体积和功率限制，有效的检测半径仅为3m，形成的扫描面为半径3m的半圆，离探 测装置较远的区域定位精度会下降，检测量有限。
【发明内容】
[0005] 本发明主要解决的技术问题是提供一种基于激光雷达的悬浮触控人机交互系统， 能够解决目前激光雷达触控技术中检测量有限的问题。
[0006] 为解决上述技术问题，本发明提供一种基于激光雷达的悬浮触控人机交互系统， 包括：至少两个激光雷达探测装置、控制主机以及显示屏；所述至少两个激光雷达探测装 置连接所述控制主机；其中所述至少两个激光雷达探测装置位于观看距离；所述激光雷达 探测装置形成放射状激光扫描面，检测所述扫描面上的触摸动作进而定位触摸点的极坐标 信息；所述控制主机根据所述触摸点的极坐标信息和对应激光雷达探测装置的空间位置信 息计算出触摸点的空间位置。
[0007] 其中所述至少两个激光雷达探测装置分布于所述显示屏周边。
[0008] 其中所述至少两个激光雷达探测装置形成的激光扫描面在同一平面上，并且形成 的激光扫描面部分重叠。
[0009] 其中所述至少两个激光雷达探测装置形成的激光扫描面至少在两个不同平面上， 并且沿着垂直于激光扫描面的方向分布，以实现立体触控。
[0010] 其中所述至少两个激光雷达探测装置使用的激光频率各不相同，并且所述至少两 个激光雷达探测装置中的每个激光雷达探测装置只检测与自身发出激光频率相同的激光。
[0011] 其中所述至少两个激光雷达探测装置使用的激光为调制激光，所述至少两个激光 雷达探测装置中的每个激光雷达探测装置使用的调制激光包含自身识别信息，并且所述至 少两个激光雷达探测装置中的每个激光雷达探测装置识别出包含自身识别信息的调制激 光并进行处理。
[0012] 其中所述激光雷达探测装置包括红外激光雷达发射器，红外激光雷达接收器和电 机；所述红外激光雷达发射器和所述红外激光雷达接收器固定在所述电机的输出轴上；所 述电机带动所述红外激光雷达发射器和所述红外激光雷达接收器往复运动。
[0013] 其中所述至少两个激光雷达探测装置中的任意一个激光雷达探测装置的红外激 光雷达接收器不会接受其他激光雷达探测装置直接射入的红外激光。
[0014] 其中所述至少两个激光雷达探测装置与所述控制主机之间的连接方式为有线连 接和/或无线连接。
[0015] 本发明的有益效果是：激光雷达探测装置无需边框，可以安装在使用者观看的位 置，使用者不需要移动到显示屏处即可进行触控操作，提升使用者的交互体验，并且通过至 少两个激光雷达探测装置的协调和组合可以有效的扩大检测量。
【附图说明】
[0016] 图1是现有技术中激光雷达悬浮触控人机交互系统的示意图；
[0017] 图2是本发明人机交互系统一个实施例中两个激光雷达探测装置相对设置并且 扫描面部分重叠的示意图；
[0018] 图3是本发明人机交互系统一个实施例中扫描面在同一平面上的至少两个激光 雷达探测装置组合检测触摸点的流程图；
[0019] 图4是本发明人机交互系统另一个实施例中多个激光雷达探测装置形成的扫描 面在同一平面上的示意图；
[0020] 图5是本发明人机交互系统又一个实施例中多个激光雷达探测装置形成的扫描 面在不同平面上实现立体触控的示意图；
[0021] 图6是本发明人机交互系统又一个实施例中扫描面在不同平面上的多个激光雷 达探测装置组合检测触摸点的流程图。
【具体实施方式】
[0022] 图1为现有的激光雷达悬浮触控人机交互系统的示意图。现有技术中激光雷达悬 浮触控人机交互系统包括激光雷达探测装置1、控制主机2以及显示屏3,其中激光雷达探 测装置1连接控制主机2。
[0023] 激光雷达探测装置1位于观看距离，即激光雷达探测装置1在显示屏3的前方，与 显示屏3相隔指定的距离，并且在使用者方便使用手指或者其他物体触摸的范围内。激光 雷达探测装置1形成放射状激光扫描面11，检测使用者的手指或使用的其他物体对激光的 阻挡信息来确定触摸点12的极坐标信息，并将极坐标信息传送给控制主机2。控制主机2 根据触摸点12的极坐标信息和激光雷达探测装置1的空间位置信息计算出触摸点12的空 间位置，并根据该空间位置判断是否需要更新显示内容；如果需要，显示屏3输出更新后的 显示内容。
[0024] 图中扫描线之间的角间距仅为示意，实际角间距受到雷达探测装置中动力装置 (一般为步进电机或伺服电机）和激光脉冲频率的限制。可以看出在放射状激光扫描面11 中，离激光雷达探测装置1越远，两条扫描线之间的距离越远，触摸点12的定位精度越低。 激光雷达探测装置1有效的检测半径仅为3m，形成的扫描面为半径3m的半圆，检测量有限。
[0025] 参阅图2,为解决上述技术问题，本发明提供一种基于激光雷达的人机交互系统实 施方式，系统包括：
[0026] 至少两个激光雷达探测装置（图2以两个激光雷达探测装置为例）201和202、控 制主机220以及显示屏230。至少两个激光雷达探测装置201和202连接控制主机220。激 光雷达探测装置201和202均位于观看距离，即在显示屏230的前方，与显示屏230相隔指 定的距离，并且在使用者方便使用手指或者其他物体触摸的范围内。激光雷达探测装置201 和202在显示屏230前方形成放射状激光扫描面211和212,检测所述扫描面211和212 上的触摸动作进而定位触摸点241和242的极坐标信息。控制主机220根据触摸点241和 242的极坐标信息和对应激光雷达探测装置201和202的空间位置信息计算出触摸点241 和242的空间位置。其中两个激光雷达探测装置201和202检测半径和扫描线的角间距相 同，两者相对设置使得形成的扫描面211和212在同一平面上并且部分重叠。系统安装完 成之后需要进行校准，以显示屏230为参考获得激光雷达探测装置201和202的空间位置， 并且确保扫描面211和212在同一个平面上并且部分重叠。
[0027] 因本发明实施方式中将激光雷达探测装置201和202设置为扫描面211和212在 同一个平面上并且部分重叠，因此在重叠区域能够提高检测精度，以下描述提高检测精度 的原理：
[0028] 假设在重叠区域存在两个触摸点241、242,触摸点241能够被两