专利名称：带摄像头红外触摸屏及其检测方法
技术领域：
本发明涉及光电检测技术领域，尤其涉及一种用于红外触摸屏的光电 检测技术及其用于检测多个触摸点的检测方法。
背景技术：
作为计算机触摸屏的一个分支，红外触摸屏以其安装方便、免维护、 高抗爆性、高可靠性等优点而逐渐被广泛应用在各个领域。随着计算机软 硬件技术的进歩，计算机已经拥有了越来越强大的功能，也越来越应用于 几乎我们能想象得到的任何领域，那么针对不同的应用领域，有时候多点 触摸技术更能使用户方便操作计算机，或者针对特定的软件，多点触摸技 术更有效率。但这就要求触摸屏支持多点触摸，能够检测到超过一个的触 摸点。
如申请号为200710100010.2和200710117751.1的专利公开的红外多点 触摸屏，它们结构简单，几乎无需改变现有触摸屏的结构，但是不容易克 服的缺点是响应速度慢，在某些要求较高响应速度的场合应用受限。
发明内容
为了解决现有多点触摸技术的问题，本发明提供了一种带摄像头红外 触摸屏，包含有沿着显示屏区域四周排列的红外发射和接收对管阵列、接 通所述红外发射管和接收管的附属电路，以及控制所述电路并存储、计算、 传输检测到的数据的微处理器系统，它还包含有至少一只摄像头，所述摄 像头安装于显示屏边缘，所述摄像头数据输出端口通过数据线与微处理器 系统相连接。
进一歩的，所述的摄像头内的光电传感芯片可以是线阵结构的传感芯片。
更近一步的，所述摄像头视场角覆盖整个显示屏区域。
进一步的，在显示屏边缘安装有用于摄像头图像采集的红外照明光源。
进一步的，所述红外发射和接收对管阵列、接通所述红外发射管和接
收管的附属电路和所述的摄像头，均通过I/O端口与一个所述的微处理器
系统相连接。
进一步的，所述的微处理器有两个； 一个与构成红外触摸屏的各个电 路和部件相连接，用于计算、处理红外触摸屏所检测到各种数据；另一个
微处理器与摄像头相连接，用于计算、处理摄像头所捕获到的图像信息和
从红外触摸屏部分传送过来的数据；所述两个微处理器之间通过输入输出 端口相连接。一种检测多个触摸点的方法，该方法应用于由装置于显示屏边缘的摄 像头和由沿显示屏区域四周排列的红外发射和接收对管阵列、接通所述红 外发射管和接收管的附属电路以及控制所述电路并存储、计算、传输检测 到的数据的微处理器所构成的红外触摸共同构成的带摄像头红外触摸屏， 包括以下歩骤
(1) 启动触摸检测程序，分别控制红外发射、接收对管和摄像头扫描 整个显示屏区域，检测是否存在触摸物；
(2) 如果存在触摸物，记录存储每一次红外线被隔断时所接通的红外 发射、接收对管的内部序号或地址及摄像头所捕获的触摸物的图像数据；
(3) 根据步骤(2)得到的数据判断触摸点的数量，如果是一个触摸 点，则执行步骤(6)，如果触摸点的数量多于一个，则实行歩骤(4);
(4) 将纵横向的被隔断的对管的序号或地址值组合，得到若干个可能 的触摸点的坐标值；
(5) 将步骤(4)得到的可能的坐标点的内部坐标值与歩骤(2)得到 的触摸物的图像数据通过微处理器比较、分析后剔除伪触摸点，得到真实 触摸点的坐标值；
(6) 将歩骤(3)或(5)得到的真实触摸点的坐标值传输到计算机系统中。
更近一歩的，-歩骤(1)中所述分别控制红外发射、接收对管和摄像头 扫描整个显示屏区域这一环节包括以下方式
A、 红外发射、接收对管和摄像头同时对显示屏区域进行扫描；
B、 红外发射、接收对管先对显示屏区域进行扫描，然后摄像头再向显
示屏区域进行扫描；
C、 摄像头先对显示屏区域进行扫描，然后红外发射、接收对管再对显 示屏区域进行扫描。
本发明所述的带摄像头红外触摸屏具有如下优点
(1) 采用外挂摄像头的方式来实现多触摸点的检测，与现有的红外多 点触摸屏相比提高了响应速度，降低了制造难度，节约了生产成本。
(2) 能将现有的普通红外触摸屏改装成红外多点触摸屏。不需要替换 触摸屏，只需在现有的普通红外触摸屏上外挂一内置处理器的摄像头及替 换触摸屏内部处理器的应用程序就可以实现多触摸点的检测，大大降低了 普通红外触摸屏向红外多点触摸屏过渡的成本。
图1是本发明带摄像头红外触摸屏的安装结构及检测原理示意图；图2是本发明带摄像头红外触摸屏的内部连接结构示意图3是本发明一种实施例的内部连接结构示意图4是本发明带摄像头红外触摸屏的检测方法主流程示意具体实施例方式
参照图1、图2，本发明所述的带摄像头红外触摸屏由装置于显示屏一 角的面阵摄像头1 (面阵摄像头视场角覆盖整个显示屏区域)、在显示屏边 缘安装有用于摄像头图像采集的红外照明光源、沿显示屏区域四周排列的 红外发射管2和红外接收管3阵列、接通所述红外发射管2和红外接收管3 的附属电路以及控制所述电路并存储、计算、传输检测到的数据的微处理 器4所构成，红外发射管2和红外接收管3对管阵列、接通红外发射管2 和接收管3的附属电路及面阵摄头1，均通过1/0端口与微处理器4相连， 微处理器4通过输出端口 5与计算机系统6相连接。
上面的结构是本发明的一种基本实施方式，即摄像头和红外触摸屏构 成一个整体的实施方式。本发明还有另外一种实施方式，即摄像头与现有 普通红外触摸屏组合的实施方式。这种实施方式参照图3，将现有的普通红 外触摸屏改装成本发明所述的红外多点触摸屏只需在现有的普通红外触摸 屏上用USB数据线或COM数据线连接一个内置微处理器4的面阵摄像头 1，同时将普通红外触摸屏内微处理器4的应用程序更换，使其可记录多对 被阻断的红外发射接收对管的数据。这样，普通红外触摸屏内部的微处理 器41的输出数据被输送到摄像头1内部的微处理器4，摄像头1内部的微 处理器4通过输出端口 5与计算机系统6相连即可，这样就使原有的普通 红外触摸屏具备了多触摸点检测的功能。
参照图4，图4是本发明带摄像头红外触摸屏的检测方法主流程示意图。 步骤401是检测的启动步骤，启动触摸检测程序，分别控制红外发射管2、 红外接收管3对管阵列和面阵摄像头1扫描整个显示屏区域，检测是否存 在触摸物，这一环节可以分为下列三种方式A、红外发射管2、红外接收 管3对管阵列和面阵摄像头1同时对显示屏区域进行扫描；B、红外发射管 2、红外接收管3对管阵列先对显示屏区域进行扫描，然后面阵摄像头l再 向显示屏区域进行扫描；C、面阵摄像头1向显示屏区域进行扫描，然后红 外发射管2、红外接收管3对管阵列再对显示屏区域进行扫描；在步骤401 中如发现存在触摸物，则进入数据采集步骤402，记录存储每一次红外线被 隔断时所接通的红外发射管2、红外接收管3对管阵列的内部序号或地址及 面阵摄像头1所捕获的触摸物的图像数据；随后进入判定歩骤403，根据步 骤402得到的数据判断触摸点的数量，如果是一个触摸点，则执行步骤406， 如果触摸点的数量多于一个，则实行步骤404;歩骤404为组合歩骤，微处理器4将纵横向的被隔断的对管的序号或地址值组合，得到若干个可能的 触摸点的内部坐标值，例如，参照图1，假设有2个触摸点A和B，在纵向 光线被阻挡的两对红外发射管2的序号为a和b，在横向光线被阻挡两对红 外发射管2的序号为c和d，这样就相当于在以发射和接收对管的序号、或 者发射接收对管在微控制器中的扫描地址为坐标度量单位的内部坐标系 XOY中，将会在纵向出现a和b两个触摸物的坐标值，在横向将会出现c 和d两个触摸物的坐标值。将这四个坐标值组合，就可以得到A(c, a)、 B(d, b)、 C(d， a)和D(c， b)四个触摸物可能位置；随后进入筛选歩骤405将步 骤(4)得到的可能的坐标点的内部坐标值与步骤(2)得到的触摸物的图 像数据通过微处理器4比较、分析后可剔除伪触摸点，得到真实触摸点的 内部坐标值。随后进行响应步骤406，将步骤403或者405得到的真实触摸 点(在图l所示的多点触摸情况下，真是触摸点为A、 B)的坐标值传输到 计算机系统6中，对触摸指令做出响应。
为了实现伪触摸点的剔除，将得到四个可能触摸点A、 B、 C、 D的位 置数据传输到面阵摄像头1内部的微处理器4中。在内部坐标系XOY中， 假设从原点0出发的任意一条直线Y轴的夹角为Z/ ，则直线OA、OB、OC、 OD与Y轴的夹角的正切值分别为&A="/c、 g/ B=6/d、 &/ f:=a/d、 《A=6/c，根据这些数据面阵摄像头1内部的处理器可计算出ZA、 Z&、 ZA和Z^的度数，与此同时，通过分析歩骤402得到的触摸物图像数据可 以得到当时得到触摸物图像时面阵摄像头1与y轴之间夹角的角度，则Z/ ,、 ZA、 Z怂和Z^,中与所述夹角角度相同的则为实触摸点所在直线与y轴的 夹角角度，分析得出ZA、 Z^的角度与图像数据得出的夹角角度相符，则 A、 B两点为真实触摸点，ZA,、 Z^的角度与图像数据得出的夹角角度不 相符，则C、 D两点为伪触摸点；在图1中，实触摸点A、 B用实线圆101 表示，伪触摸点C、 D用虚线圆102表示，红外发射管2发射的红外线用箭 头实线103表示，其中被触摸物阻挡的红外线用箭头虚线104表示。
上述实施例所给出的本发明实施的基本结构方案，不是在实际应用中 的全部可用结构，如使用更多的摄像头，每个摄像头负责屏幕表面一部分 的图像捕捉等结构。因此本发明的保护范围不局限于上述基本结构。
权利要求
1、一种带摄像头红外触摸屏，包含有沿着显示屏区域四周排列的红外发射和接收对管阵列、接通所述红外发射管和接收管的附属电路，以及控制所述电路并存储、计算、传输检测到的数据的微处理器系统，其特征在于它还包含有至少一只摄像头，所述摄像头安装于显示屏边缘，所述摄像头数据输出端口通过数据线与微处理器系统相连接。
2、 根据权利要求1所述的带摄像头红外触摸屏，其特征在于所述的摄 像头内的光电传感芯片可以是线阵结构的传感芯片。
3、 根据权利要求1或2所述的带摄像头红外触摸屏，其特征在于所述 摄像头视场角覆盖整个显示屏区域。
4、 根据权利要求1所述的带摄像头红外触摸屏，其特征在于在显示屏 边缘安装有用于摄像头图像采集的红外照明光源。
5、 根据权利要求1所述的带摄像头红外触摸屏，其特征在于所述红外 发射和接收对管阵列、接通所述红外发射管和接收管的附属电路和所述的摄 像头，均通过1/0端口与一个所述的微处理器系统相连接。
6、 根据权利要求1所述的带摄像头红外触摸屏，其特征在于所述的微 处理器有两个； 一个与构成红外触摸屏的各个电路和部件相连接，用于计算、 处理红外触摸屏所检测到各种数据；另一个微处理器与摄像头相连接，用于 计算、处理摄像头所捕获到的图像信息和从红外触摸屏部分传送过来的数据； 所述两个微处理器之间通过输入输出端口相连接。
7、 一种检测多个触摸点的方法，该方法应用于由装置于显示屏边缘的摄 像头和由沿显示屏区域四周排列的红外发射和接收对管阵列、接通所述红外 发射管和接收管的附属电路以及控制所述电路并存储、计算、传输检测到的 数据的微处理器所构成的红外触摸共同构成的带摄像头红外触摸屏，包括以 下步骤(1) 启动触摸检测程序，分别控制红外发射、接收对管和摄像头扫描整 个显示屏区域，检测是否存在触摸物；(2) 如果存在触摸物，记录存储每一次红外线被隔断时所接通的红外发 射、接收对管的内部序号或地址及摄像头所捕获的触摸物的图像数据；(3) 根据步骤(2)得到的数据判断触摸点的数量，如果是一个触摸点， 则执行歩骤(6),如果触摸点的数量多于一个，则实行歩骤(4);(4) 将纵横向的被隔断的对管的序号或地址值组合，得到若干个可能的触摸点的坐标值；(5) 将步骤(4)得到的可能的坐标点的内部坐标值与歩骤(2)得到的触摸物的图像数据通过微处理器比较、分析后剔除伪触摸点，得到真实触摸点的坐标值；(6)将歩骤(3)或(5)得到的真实触摸点的坐标值传输到计算机系统中。
8、根据权利要求7所述的检测多个触摸点的方法，其特征在于步骤(l) 中所述分别控制红外发射、接收对管和摄像头扫描整个显示屏区域这一环节 包括以下方式A、 红外发射、接收对管和摄像头同时对显示屏区域进行扫描；B、 红外发射、接收对管先对显示屏区域进行扫描，然后摄像头再向显示 屏区域进行扫描；C、 摄像头先对显示屏区域进行扫描，然后红外发射、接收对管再对显示 屏区域进行扫描。
全文摘要
本发明公开了一种带摄像头红外触摸屏，一种带摄像头红外触摸屏，它由显示屏、装置于显示屏的一角的摄像头、沿着显示屏区域四周排列的红外发射和接收对管阵列、接通所述红外发射管和接收管的附属电路以及控制所述电路并存储、计算、传输检测到的数据的处理器所构成。本发明所述带摄像头红外触摸屏具有易制造、成本低、响应快等优点。
文档编号G06F3/041GK101620483SQ200810116170
公开日2010年1月6日 申请日期2008年7月4日 优先权日2008年7月4日
发明者刘建军, 刘新斌, 叶新林 申请人:北京汇冠新技术股份有限公司