利用摄像元件和光源的触摸坐标识别装置及其触摸屏幕的制作方法

专利名称：利用摄像元件和光源的触摸坐标识别装置及其触摸屏幕的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种触摸屏幕的屏幕触摸感应和触摸坐标的识
别装置及其应用的触摸屏幕，尤其是如利用显示面板(CRT，LCD，PDP 等后面透射型光束投影机)和利用滚动屏幕的前面透射型光束投影 机，不仅可在具有相互不同结构和显示方式的所有显示装置上共同适 用，并且可将检测屏幕触摸位置的控制程序标准化，在无需变更控制 程序的情况下，为了以标准控制程序检测所有触摸屏幕的触摸，利用 摄像元件及光源在触摸屏幕中识别触摸坐标的装置及有关显示器周 边领域配置图像获取手段和光源，如摄像元件，以红外线影像的断面 影像获取显示领域的画像，对触摸位置进行假象坐标化，以便识别显 示领域内的触摸坐标。
背景技术：
通常，触摸屏幕(touch screen)是用手指等接触显示在画面 的文字及图形，并进行输入的装置的统称。其结构是接触触摸屏感应 并控制随之生成的信号，与PC本体连接，其中具有传送/接收信号的 控制器及所属系统所必须的各种软件。
上述的触摸屏幕的精密度虽然不高，但不需要键盘且操作简单， 因此广泛使用于自动提款机或驿站的信息搜索机等，且用于医院和研 究室的诊断、患者的监控、处方管理、医学记录，也用于儿童和残疾 人的教育。
此外也可应用于无人售票系统，经营管理系统，且近来的需求和 范围处于增加的趋势。
此时，作为体现触摸面板的方式的原先的技术是依靠电感应玻璃或把玻璃覆盖在屏幕上的方式，其缺点在于可能破坏设施，因此不适 合室外用显示器，且用于大型屏幕时，非常昂贵。
其他方式有屏幕的侧面至少在一个面上配置LED或类似的装置 等光发射器，在屏幕的反面利用感光元件，在特定LED而放出的光的 遮蔽)检测手的相互作用的方式，其缺点是在屏幕前面的玻璃外部至 少放置LED或感光列阵中的一个，此把上述元件暴露在可能破坏设施中。
与此相类似，为了判定使用者的相互作用，在屏幕的前侧面可安 装激光扫描或多普乐雷达，但这也有类似的缺点。
在玻璃窗上使用，为了判定使用者敲击玻璃，使用麦克风及声音 三角测量(sound triangulation)。此潜在的缺点是把传感器直接接
触安装在玻璃窗，要做传感器的排线，且对玻璃表面有硬度的要求， 尤其在软塑料后侦卜投射屏幕中(soft plastic rear-projected screen)不适合使用。
另外的方式有:利用相机检测半透明图像和使用者的相互作用，相 机和使用者位于统一侧面时，为了检测相互作用，使用原先的电脑视 觉动作的识另U (vision gesture recognition)技术。
但是，在此状况下，不仅难以把相机设置在适当的位置，可能破 坏设施。
为了从破坏设施中，便于对相机进行保护，应该要在半透明表面 的后侧面配置相机，但此状况下被相机捕捉到的使用者的影像可能会 模糊，因此而不能使用原先的动作识别技术，且相机及投影机要具备 IR过滤器，也需要红外线照明。
此重要缺点是前面窗暴露在直射光中，暴露在相当量的周边红外 线中半透明屏幕时不能使用此方法。
利用和上述的相机相同的目前的图像传感器的触摸屏幕技术是 大画面或光束投影机等显示装置中，具有容易适用的优点，因此近来成为非常受瞩目的技术，此技术大体上由2个以上的图像传感器获取 目标(手指或笔)的影像，把上述获取的影像与背景影像比较/分析 并识别目标，计算上述各图像传感器和目标所关注的领域的角度，既 定屏幕大小尺寸和上述角度上适用三角法检测屏幕内的坐标。
此时，如上所述，为了识别触摸坐标，根据屏幕的大小变更算法， 并要使用把获取的影像和背景影像，并比较分析的非常繁杂的算法， 随之也发生其效率降低的问题。

实用新型内容
本实用新型的技术问题是要提供一种简单、检测坐标精确度较高 的利用摄像元件和光源的触摸坐标识别装置及其触摸屏幕。
为了解决以上的技术问题，本实用新型提供了一种利用摄像元件 和光源的触摸坐标识别装置及其触摸屏幕，与显示屏平面的面积无 关，利用基准点和图像分割比检测触摸位置为特征的利用摄像元件和
光源的触摸坐标识别装置包括长宽的具有直4角形象的平面，共同
拥有上述平面任意一边的顶点上各自配备2个摄像元件，在上述平面 的每个顶点上各自配备4个光源，在任意一个摄像元件获取的位于图 像中的光源中，计算从处在最两端的光源到达之间光源的距离比；与 上述平面相接或判断为存在由接近的任意对象产生了触摸点时，位于 任意的摄像元件获取的图像中的光源中，计算从最两端的光源到触摸 点的距离比；以各摄像元件获取的影像中，各自算出的距离比相乘， 得到第1假象比率ha和第2假象比率hb;算出的第1假象比率ha、 第2假象比率hb、长、宽为基准按下式
V"S"， M,、豳+ ,， li翁'番li胁乂
计算出假象坐标。
所述摄像元件的中心线与上述平面平行，且包括在上述平面。所述摄像元件的摄像角或设置角度，在上述平面上的光源都进入 到获取图像时，认为是采取任意角度，因此上述摄像元件同时是以任 意角度设置，但只要在图像上只要包括触摸基准光源，则可以检测 触摸位置，可自动校订设置角度。
第1摄像元件获取的两端光源中一侧终端的光源到位于两端之 间的光源的距离为基准，计算位于另一侧终端光源到位于两端之间的 光源的距离比为M;第2摄像元件获取的两端的光源中，位于另一侧
终端的光源到位于两端之间的光源的距离为基准，计算一侧终端的光
源到两端之间的光源的距离比为N。
第1摄像元件获取的两端的光源中，位于另一侧终端的光源到两 端之间存在的触摸点的距离为基准，计算位于一侧终端的光源到两端
之间存在的触摸点的距离比为M;第2摄像元件获取的两端的光源中，
位于一侧终端的光源到两端之间存在的触摸点的距离为基准，计算另
一侧终端的光源到两端之间存在的触摸点的距离比为N。
将上述计算结果相乘。
一种利用摄像元件和光源的触摸坐标识别装置及其触摸屏幕，位
于显示领域角落的具有2个以上的摄像元件1对1相对应并获取画 像，进行数据处理，输出根据接触显示领域的任意的触摸对象的识别 与否信号，设有计算输出光源之间的距离比及触摸对象和光源之间的 距离比的2个以上的画像数据处理模块；接收上述画像数据处理模块
计算的光源之间的距离比及触摸对象和光源之间的距离比，计算上述
触摸对象的假象比率的假象比率计算模块；接收上述假象比率计算模
块计算出的假象比率，计算触摸对象假象坐标的假象坐标计算模块；
接收上述画像数据处理模块中输出的触摸对象识别与否信号，判断是 否存在实质性的触摸对象，对所属触摸对象的触摸进行区分并输出的
触摸对象检测识别模块；接收上述触摸对象动作检测识别模块和假象 坐标计箅校块中输出的数据，在显示领域显示的画像中,判断为被触摸的领域内加载所属程序，显示所属信息的触摸屏幕运行模块。
所述摄像元件的中心线与上述平面平行，且包括在上述平面。 所述摄像元件的摄像角或设置角在上述平面上的光源都进入到
获取图像时，采取任意角度。
所述画像数据处理模块是在供应电源后，接收在第1画像获取
模块获取的影像图像，通过过滤，只获取光源和触摸对象的图像并输
出的获取图像过滤模块；上述基准光源识别模块中，以基准光源的位
置数据为基准，根据光源之间的距离比率，计算光源距离比的计算模
块；上述获取图像过滤模块输出的，已过虑的影像图像中，计算除
光源以外的对象的中心位置，并输出的触摸对象识别模块；计算从上
述基准光源识别模块输出的基准光源位置数据和上述对象之间的距
离比的触摸对象距离比计算模块。
所述摄像元件是红外线相机、或是图像传感器。 触摸屏幕的显示器领域的外周边，配置多个光源形成在侧面或背
面的其中一面的导光板。
本实用新型的优越功效在于屏幕的尺寸越大，制造单价和维持 费用将下降(根据图像传感器的可靠性)，与分析/比较现有图像传 感器的影像来检测对象坐标的原先的系统相比，只检测红外线影像的 输入与否，使用简单的触摸检测算法，预计坐标检测速度和精确度将 会提高。且，由于利用假象坐标，无论是具有面板类显示部的显示器 或滚动类显示部的显示器，可以共用触摸检测控制程序，达到标准化。


图l是利用摄像元件和光源的触摸屏幕中，适用触摸坐标识别的 触摸屏幕构成例的显示实例图2是图1的第1摄像元件中获取影像图像的实例图； 图3是显示在图2的各变数的意义，以实际坐标和假象坐标上的比例关系来说明的实例图4是图1的第2摄像元件中获取的影像图像的实例图； 图5是显示在图4中的各变数的意义，以实际坐标和假象坐标上的
比例关系来说明的实例图6是显示在图3和图4的比例关系，合二为一的实例图； 图7是图1的触摸屏幕中，采用配备机壳触摸屏幕装置的实例图； 图8是触摸屏幕方框结构实例图9是触摸屏幕上配置在显示器领域具备另外光源的第1实例显 示图。
具体实施方式
本实用新型提供了一种利用摄像元件和光源的触摸坐标识别装 置及其触摸屏幕，与显示屏平面的面积无关，利用基准点和图像分割 比检测触摸位置为特征的利用摄像元件和光源的触摸坐标识别装置 包括长宽的具有直4角形象的平面，共同拥有上述平面任意一边的 顶点上各自配备2个摄像元件，在上述平面的每个顶点上各自配备4 个光源，在任意一个摄像元件获取的位于图像中的光源中，计算从处 在最两端的光源到达之间光源的距离比；与上述平面相接或判断为存 在由接近的任意对象产生了触摸点时，位于任意的摄像元件获取的图 像中的光源中，计算从最两端的光源到触摸点的距离比；以各摄像元 件获取的影像中，各自算出的距离比相乘，得到第l假象比率ha和 第2假象比率hb;算出的第l假象比率ha、第2假象比率hb、长、 宽为基准按下式
<formula>formula see original document page 10</formula>
计算出假象坐标。
所述摄像元件的中心线与上述平面平行，且包括在上述平面。所述摄像元件的摄像角或设置角度，在上述平面上的光源都进入 到获取图像时，认为是采取任意角度，因此上述摄像元件同时是以任 意角度设置，但只要在图像上只要包括触摸基准光源，则可以检测 触摸位置，可自动校订设置角度。
第1摄像元件获取的两端光源中一侧终端的光源到位于两端之 间的光源的距离为基准，计算位于另一侧终端光源到位于两端之间的 光源的距离比为M;第2摄像元件获取的两端的光源中，位于另一侧 终端的光源到位于两端之间的光源的距离为基准，计算一侧终端的光
源到两端之间的光源的距离比为N。
第1摄像元件获取的两端的光源中，位于另一侧终端的光源到两 端之间存在的触摸点的距离为基准，计算位于一侧终端的光源到两端
之间存在的触摸点的距离比为M;第2摄像元件获取的两端的光源中，
位于一侧终端的光源到两端之间存在的触摸点的距离为基准，计算另
一侧终端的光源到两端之间存在的触摸点的距离比为N。
将上述计算结果相乘。
一种利用摄像元件和光源的触摸坐标识别装置及其触摸屏幕，位
于显示领域角落的具有2个以上的摄像元件1对1相对应并获取画 像，进行数据处理，输出根据接触显示领域的任意的触摸对象的识别 与否信号，设有计算输出光源之间的距离比及触摸对象和光源之间的 距离比的2个以上的画像数据处理模块；接收上述画像数据处理模块 计算的光源之间的距离比及触摸对象和光源之间的距离比，计算上述 触摸对象的假象比率的假象比率计算模块；接收上述假象比率计算模 块计算出的假象比率，计算触摸对象假象坐标的假象坐标计算模块； 接收上述画像数据处理模块中输出的触摸对象识别与否信号，判断是 否存在实质性的触摸对象，对所属触摸对象的触摸进行区分并输出的 触摸对象检测识别模块；接收上述触摸对象动作检测识别模块和假象 坐标计算模块中输出的数据，在显示领域显示的画像中，判断为被触摸的领域内加载所属程序，显示所属信息的触摸屏幕运行模块。
所述摄像元件的中心线与上述平面平行，且包括在上述平面。 所述摄像元件的摄像角或设置角在上述平面上的光源都进入到
获取图像时，采取任意角度。
所述画像数据处理模块是在供应电源后，接收在第1画像获取
模块获取的影像图像，通过过滤，只获取光源和触摸对象的图像并输
出的获取图像过滤模块；上述基准光源识别模块中，以基准光源的位 置数据为基准，根据光源之间的距离比率，计算光源距离比的计算模 块；上述获取图像过滤模块输出的，已过虑的影像图像中，计算除 光源以外的对象的中心位置，并输出的触摸对象识别模块；计算从上 述基准光源识别模块输出的基准光源位置数据和上述对象之间的距 离比的触摸对象距离比计算模块。
所述摄像元件是红外线相机、或是图像传感器。 触摸屏幕的显示器领域的外周边，配置多个光源形成在侧面或背 面的其中一面的导光板。
请参阅附图所示，对本实用新型作进一步的描述。 图l是根据本实用新型的利用摄像元件及光源的触摸屏幕中，适 用触摸坐标识别装置的触摸屏幕的显示图。具备如下部分显示任意 影像的屏幕(一般所使用/被应用的显示器的显示部的代表名称， 100)，位于上述屏幕(100)的一侧边两端的，为三角法测定的2个 摄像元件(此时的摄像元件是包括可以连拍及可拍摄动画的任意相机 或数码摄像机，也包括红外线相机或图像传感器)(IS1， IS2);位于 上述屏幕(100)的各顶点附近，识别任意基准点的基准光源(RL1 RL4)。
上述的三角法不是现有的通常的三角法，而是适用于本实用新型 的测定方法。
图l显示的结构是为适用于本实用新型而显示最少限度的结构的图，上述基准光源(RL1 RL4)是使用照射红外线的光源，上述摄像元 件(IS1， IS2)也应该要用拍摄红外线图像的图像传感器。
所述2个拍摄元件(IS1， IS2)的焦点是各自于上述屏幕(100)的 影像显示面平行，且在所属影响显示面上。
对上述利用装置构成的根据本实用新型的触摸坐标识别装置，作 如下详细说明。
首先，査看利用各摄像元件获取的影像图像来识别触摸点的坐标 值的数据生成过程，上述第1拍摄元件(IS1)获取的影像如图2显示。
査看对图2中显示的在获取影像中显示的变数A1， Bl， al， bl的 进行解释的图3，在上述第1摄像元件(IS1)的角度，设置角度e为基 准，可定义与第1拍摄元件(IS1)的设置角度和对角线角度相同的任意 假象屏幕(V100a)。
此时，假象屏幕(V100a)具有与实际屏幕的长(W)相同的长度，宽 (Hl)是可根据以下的数学公式l来的定义。数学公式1
简单查看上述数学公式l的证明过程，三角形AGC和三角形FGB是 由于三个角度相同，是同角三角形，随之由于同角三角型的对应边的 比率相同，因此可成立H : Hl = Bl : Al关系式，再此整理则变成上 述数学公式。
此时，如附图，屏幕(100)上的任意位置被由使用者触摸时， 如附图2，在上述第1摄像元件(IS1)获取影像中，触摸点P(x， y)和赋
予参考编号I1的直线上的任意点都显现为一个点。
此时，上述的数学关系式1所需要的变数A1和B1的关系也如同附
图2显示。
因此，附图3中，对象触摸对象点P(x，y)和假象直四角型的竖线 相交的点I1的距离(hl)整理为如下的数学公式2。数学公式2
简单査看上述书公式2的证明过程，三角形BJG1和三角形BAC是由 于3个角相同，是同角三角形，随之由于同角三角型的对应边的比率 相同，因此可成立W : Hl = bl' : gl关系式，再此整理则变成上述 数学公式3。数学公式3
糊裂1 一 M1Ij1'
且，三角形AJG 1和三角形ABI l也是同角三角形，随之由于同角 三角型的对应边的比率相同，因此可成立W : hl = al' : gl关系式， 再此整理则变成上述数学公式4。数学公式4
此时，数学公式3和数学公式4的共同变数为基准，形成等号， 再把变数hl为基准进行整理，则能整理成上述数学公式2。
通过上述过程，以图2和图3查看了上述第1拍摄元件(IS1)的获取 影像中的触摸对象的点P(x， y)和上述第l摄像元件(ISl)为基准的假 象屏幕(V100a)上的相关关系，通过附图1显示的第2摄像元件(IS2) 计算的过程，查看显示所属触摸对象点P(x，y)和上述第2摄像元件 (IS2)为基准的假象屏幕(V100b)上的相关关系的附图4和图5。
如图5显示，在上述第2摄像元件(IS2)的角度，设置角度d为基准， 可定义与第2摄像元件(IS2)的设置角度和对角线角度相同的任意假 象屏幕(V100b)。
此时，假象屏幕(V100b)具有与实际屏幕的长(W)相同的长度，宽 (H2)是可根据以下的数学公式5来的定义。数学公式5<formula>formula see original document page 15</formula>
由于上述数学公式5的证明过程与上述数学公式1的证明过程相 同，因此省略。
此时，如附图，屏幕(100)上的任意位置被由使用者触摸时， 如附图4，在上述第2摄像元件(IS2)获取影像中，触摸点P(x， y)和赋 予参考编号I2的铅直线上的任意点都显现为一个点。
此时，上述的数学关系式5所需要的变数A2和B2的关系也如同附 图4显示。
因此，附图5中，对象触摸对象点P(x，y)和假象直四角型的竖线 相交的点I2的距离(h2)整理为如下的数学公式6。数学公式6
由于上述数学公式6的证明过程与上述数学公式2的证明过程相 同，因此省略.
以下附图中，事先说明上述图2和图4显示的摄像元件中说明获取 的图像的图中，为了便于说明，不是实际获取的相位反转的图像，而 只是举例说明概念上的图像。
把上述图3和图5显示的图，合二为一，与触摸点相连整理，则显 示和附图6相同的图。
在附图6中，求触摸点P(x, y)的x坐标，由于图6中的三角形AKP 和三角形ABI1是同角三角形，可成立如下数学公式7的关系式。数学公式7<formula>formula see original document page 15</formula>
且，图6中三角形BKP和三角形BAI2是同角三角形，因此成立如 下数学公式8的关系式。数学公式8
随之，数学公式7和数学公式8成等号，把此整理成变数x的关系 式，可整理成如下数学公式9。数学公式9
x — w h2
通过上述过程，计算出触摸点P(x, y)的x坐标，通过以x坐标相 同的计算过程计算y坐标，则定义为如下数学公式IO。数学公式IO
随之，触摸点P(x， y)的x坐标值和y坐标是共同以假象屏幕 (V100a, V100b)的宽(hl， h2)来决定的。
此时，由于在假象屏幕(V100a， V100b)中得到的变数hl和h2的值 实际上是不能识别的，因此要以在附上变数hl和h2的图2和图4中可检 测的变数A1， A2， Bl， B2,来代替变数al， a2， bl， b2的值，且可通 过整理变数hl的数学公式2和定义变数h2的数学公式6来整理。
随之，首先把变数hl整理为实际可计算的变数。
为了在定义变数hl的数学公式2中，整理不可识别的变数H1，代 入数学公式l整理，则可定义为如下数学公式ll。数学公式11
上述数学公式l 1中，由于变数H不是在附图2和图4显示的从获取 图像中的得到的数据，因此把该变数整理到等号的对面，且定义为第 l假象比率，则可整理如下数学公式12。数学公式12
M A1 t 1
」'」'詞'""~ ,......... ■■■■■■弱
如上所述方法，对定义变数h2的数学公式6进行整理，定义为 第2假象比率hb，则可整理为如下数学公式13 。数学公式13
h2
戯 b
胁
随之，在显示触摸点P(x， y)的x坐标的数学公式9中代入数学公 式12和数学公式13， x坐标可整理成如下数学公式14，在显示触摸点 P(x， y)的y坐标的数学公式10中代入数学公式12和数学公式13， y坐 标可整理成如下数学公式15。数学公式14
hb
数学公式15
h效+ hb
h扭Itti h翁+ hli
因此，整理上述数学公式，触摸点P(x， y)的假象坐标Pa(x/W y/H)相关的关系式如下数学公式16。数学公式16
x 键
JU-，
腧
h齒
17随之，由于假象坐标Pa(x/W， y/H)是实际触摸屏幕的相对位置， 因此无须另外变换过程，可表示触摸位置。
上述的实例中，适用于本实用新型的触摸面板的光源是适用了三 角法，使用于检测屏幕内坐标的基准点，可使用能识别颜色或形状的 物体，且与外部光源相区分，以特定频率控制光源。
可能发生的误差是，实际触摸实际显示器的特定点，以补偿假象 坐标和实际坐标的误差。如附图l，为实施三角法的最少2个摄像元件 以外，通过在剩余的顶点设置第3摄像元件(IS3)或第4摄像元件 (IS4)，进行反复处理，则其误差更能减小。
另外，实际屏幕的大小(W， H)是由使用者，以可设定范围的值来 提供，例如，使用者在驱动器输入实际屏幕的尺寸(W， H)类使其识别， 可由控制器检测假象坐标值。例如，触摸坐标(x， y)是根据假象坐标 (x/W， y/H)乘上实际屏幕的尺寸(W， H)来求得，因此可检测实际屏幕 中的触摸位置。
利用上述摄像元件和光源的触摸坐标识别装置，根据本实用新型 采用触摸屏幕的显示装置如图7显示，运行触摸屏幕的详细结构是如 附图8显示。
查看附图8中显示的本实用新型的触摸屏幕，包括显示器面板的 屏幕摄像元件，在设定的一定时间单位或实时连续获取影像图像的第 l画像获取模块C201);在上述第Uii^^取模块"01)中获取的画 像图像进行数据处理，根据触摸对象的识别与否，计算光源间的距离 比及触摸对象和基准光源之间的距离比，并输出的第1画像数据处理 模块(210);包括摄像元件，设定的一定时间单位或实时获取影像 图像的第2画像获取模块(202);在上述第2画像获取模块(202)中 获取的画像图像进行数据处理，根据触摸对象的识别与否，计算光源 间的距离比及触摸对象和基准光源之间的距离比，并输出的第2画像 数据处理模块(220);接收根据上述第l画像处理模块(210)计算的光源间的距离比和触摸对象和基准光源之间的距离比，计算上述触
摸对象的第l假象比例的第l假象比率计算模块(230);接收根据上 述第2画像处理模块(220)计算的光源间的距离比和触摸对象和基准 光源之间的距离比，计算上述触摸对象的第2假象比例的第1假象比率 计算模块(240);接收上述第l假象比率计算模块(230)中计算的 第1假象比率和在上述第2假象比率计算模块(240)中计算的第2假象 比率，计算上述触摸对象的假象坐标的假象坐标计算模块(260); 接收在上述画像数据处理模块(210， 220)输出的触摸对象的识别与 否信号，判断是否存在实质性的触摸对象，对所属触摸对象的触摸(点 击，双击，拖动)进行区分并输出的触摸对象检测识别模块(270); 接收上述触摸对象动作检测识别模块(270)和假象坐标计算模块
(260)中输出的数据，在屏幕(100)中显示的画像中，判断为被触 摸的领域内加载所属程序，显示所属信息侧触摸屏幕运行模块(290)。 如此构成的根据本实用新型的触摸屏幕中，赋予参考编号210和 220的画像数据处理模块的构成相同，其详细的构成要査看图上显示 的第l画像数据处理模块(210)，并以此为基准。
其构成是，供应电源后，接收在第l画像获取模块(201)获取的 影像图像，通过过滤，只获取光源和触摸对象的图像并输出的获取图 像过滤模块(211);上述基准光源识别模块(212)中，以基准光源 的位置数据^^S准^根据光源之间的距离it^，计算光源距离比的计 算模块(213);上述获取图像过滤模块(211)输出的，已过滤的影 像图像中，计算除光源以外的对象的中心位置，并输出的触摸对象识 别模块(214)，计算从上述基准光源识别模块(212)输出的基准光 源位置数据和，上述对象之间的距离比的触摸对象距离比计算模块
(215)来构成。
此时，上述基准光源识别模块(212)是在图像两端存在的光源 识别为基准光源，同时，把特定基准光源设定为距离计算基准光源。且，上述触摸对象距离比计算模块(215)中，以上述基准光源识别 模块(212)中设定的距离计算基准光源为基准，计算对象间的距离 比。
且，上述图8的构成中，赋予参考编号270的触摸对象动作检测识 别模块构成是大体上分为，从上述第l画像处理模块(210)接收的触 摸对象图像为基准，对应于上述触摸对象的运动变化的第l检测对象 位置变换识别模块(270A),从上述第2画像处理模块(220)接收的触
摸对象图像为基准，对应于上述触摸对象的运动变化的第l检测对象 位置变换识别模块(270B);接收上述检测对象预制变化识别模块 (270A， 270B)中输出的变化数据，区分并输出触摸对象的动作(点击， 双击，拖动)的动作识别模块(270C)。
此时，上述第l检测对象位置变换识别模块(270A)和第2检测对象 位置变换识别模块(270B)的构成相同，且以上述第l检测对象位置变 换识别模块(270A)为例，查看所属构成的详细构成，则上述第l画像 数据处理模块(210)的触摸对象识别模块(214)输出的触摸对象的 中心位置已被认知的影像图像，以一定时间延迟并输出的FIFO (先进 先处)类型的缓冲器(271);接收从上述触摸对象识别模块(213) 输出的影像图像，并暂时储存的现在触摸对象画像储存模块(272); 接收从上述缓冲器(271)输出的影像图像，临时储存的之前触摸对 ^M像储存模块《273)及上述触摸对象画像储存模块(272， 273) 输出的影像图像进行消减计算的消减器(274)来构成。
上述根据本实用新型的触摸屏幕是可体现为硬件或软件，在附图 8显示的例是为了便于说明，本实用新型是不受此局限。
査看如此构成的根据本实用新型的触摸屏幕。
如附图7，显示任意影像的屏幕(100)是整面暴露在赋予参考编 号H的机壳的一侧面，摄像元件(IS1， IS2)是位于机壳(H)内部，上 述摄像元件(ISl, IS2)的镜头和基准光源(RL1 RL4)是上述暴露在机壳(H)和屏幕(100)相接的面上。
此时，上述摄像元件(IS1， IS2)的镜头中心线与上述屏幕(100) 的影像显示面平行，且包括在上述屏幕(100)的影像显示面。
且，假设上述第1摄像元件(IS1)是包括在第1画像获取模块(210) 中，第2摄像元件(IS2)是包括在第2画像获取模块(202)中。
第l画像获取模块(201)获取的影像图像提供到获取图像过滤模 块(211)，在上述第l画像过滤模块(211)中过滤接收的影像图像 并只输出一定临界值以上的影像数据。
上述获取影响过滤模块(211)输出的已过滤的影像图像中，同 过基准光源识别模块(212)提取并识别所属图像上的基准光源的位 置，在上述基准光源识别模块(212)输出的基准光源的为基准，在 光源距离比计算模块中计算并输出光源间的距离。
上述基准光源识别模块(212)和光源距离比计算模块(213)的 动作应在提供电源后只限于在一定时间以内动作， 一边减少数据处理 量。在整体系统动作中，为了基准光源数据的补偿，以一定时间为周 期进行补偿。
且，触摸对象识别模块(214)是上述获取图像过滤模块(211) 中输出的已过滤的影像图像中，计算并输出除光源以外对象的中心位 置，触摸对象距离比计算模块(215)是接收上述基准光源识别模块 (212)输出的基准光源的位置数据和上述触摸对象识别模块(214) 输出的对象的中心位置，根据各位置值的比率计算特定基准光源和上 述对象间的距离比。
如上述所述，第l画像数据处理模块(210)动作的同时，在第2 画像数据处理模块(220)中，以上述第2画像获取模块(220)获取 的影像图像为基准进行同样的动作。
上述的第l画像处理模块(210)的输出数据中，上述触摸对象距 离比计算模块(215)和光源距离比计算模块(213)的输出数据是输入到第l假象比率(230)顶!l，并根据上述数学公式12计算触摸对象的 第l假象比率(230)。如上所述，上述第l假象比率计算模块(230) 的动作的同时，第2假象比率计算模块(240)中，以上述第2画像数 据处理模块(220)获取的数据为基准进行同样的动作。上述的第l 假象比率计算模块(230)的输出数据和第2假象比率计算模块(240) 的输出数据向假象坐标计算模块(260)侧输入，且根据上述数学公 式16计算触摸对象的假象坐标。
上述假象坐标模块(260)输出的假象坐标是提供到运行模块 (290)。
此时，上述画像数据处理模块(210， 220)的触摸对象识别模块 中输出的根据触摸对象的识别与否的信号是提供到动作检测识别模 块(270)，在上述触摸对象动作检测识别模块(270)中，判断是否 存在触摸对象，并区分所属触摸对象的动作(点击、双击、拖动)， 向上述触摸屏幕运行模块(290)提供。
随之，上述触摸屏幕运行模块(290)是，接收上述触摸对象动 作检测识别模块(270)和假象坐标计算模块(260)中输出的数据， 在屏幕(100)上显示的画像中，判断为被触摸的领域内，加载所属 程序，通过上述屏幕(100)显示所属信息。
另外，根据本实用新型，提示了利用基准点和图像分割比的简单 的触摸位置检测的算法，即使图像传感器设置在-^^^gh A^^在 图像中包括基准光源，很容易的检测出触摸位置，如，触摸屏幕的大 小尺寸在维持直4角形形状的情况下变更时，即，横向或竖向或横向 及竖向变更，但维持直4角形状时，与触摸屏幕的面积无关，可利用 本实用新型可做到利用基准点的假象坐标的检测。
同时，在本实用新型中适用的基准光源以外追加光源，以便易于 检测触摸位置。追加图像传感器的数量时，提高根据本实用新型检测 的坐标检测速度及解析度，并能迅速精确的进行检测。此时，追加的光源和基准光源是，根据个别控制，可以只开启(ON) 基准光源，或只开启(ON)追加光源，对此进行组合，可进行0N/0FF 控制
另外，如图9，在触摸屏幕(100)的显示器领域的外缘，可配置 具有多个光源(L)的导光板(200)，和通过上述的算法检测到的触 摸位置连动，可体现显示画像的鲜明性。
在此，上述多个数量构成光源(L)是配置在上述导光板(200) 侧面或导光板(200)的后侧面，利用上述光源的(L)发出的光的散 乱性，向上述屏幕(100)照射，因而可以体现显示画像的鲜明性。
以上的说明中，本实用新型是以特定的实例进行图解及说明， 但不超出专利申请范围内的发明的思想及领域的限度内，可进行多种 改造及变化对所属技术领域内的技术人员来讲，皆是显而易见的事 情。
权利要求1、一种利用摄像元件和光源的触摸坐标识别装置及其触摸屏幕，其特征在于与显示屏平面的面积无关，利用基准点和图像分割比检测触摸位置为特征的利用摄像元件和光源的触摸坐标识别装置包括长宽的具有直4角形象的平面，共同拥有上述平面任意一边的顶点上各自配备2个摄像元件，在上述平面的每个顶点上各自配备4个光源，在任意一个摄像元件获取的位于图像中的光源中，计算从处在最两端的光源到达之间光源的距离比；与上述平面相接或判断为存在由接近的任意对象产生了触摸点时，位于任意的摄像元件获取的图像中的光源中，计算从最两端的光源到触摸点的距离比；以各摄像元件获取的影像中，各自算出的距离比相乘，得到第1假象比率ha和第2假象比率hb；算出的第1假象比率ha、第2假象比率hb、长、宽为基准按下式计算出假象坐标。
2、 按权利要求1所述的利用摄像元件和光源的触摸坐标识别装置及其触摸屏幕，其特征在于所述摄像元件的中心线与上述平面平行，且包括在上述平面。
3、 按权利要求1所述的利用摄像元件和光源的触摸坐标识别装置及其触摸屏幕，其特征在于.-所述摄像元件的摄像角或设置角度，在上述平面上的光源都进入 到获取图像时，认为是采取任意角度，因此上述摄像元件同时是以任 意角度设置，但只要在图像上只要包括触摸基准光源，则可以检测 触摸位置，可自动校订设置角度。
4、 按权利要求1所述的利用摄像元件和光源的触摸坐标识别装置及其触摸屏幕，其特征在于第1摄像元件获取的两端光源中一侧终端的光源到位于两端之 间的光源的距离为基准，计算位于另一侧终端光源到位于两端之间的 光源的距离比为M;第2摄像元件获取的两端的光源中，位于另一侧 终端的光源到位于两端之间的光源的距离为基准，计算一侧终端的光源到两端之间的光源的距离比为N。
5、 按权利要求1所述的利用摄像元件和光源的触摸坐标识别装置及其触摸屏幕，其特征在于第1摄像元件获取的两端的光源中，位于另一侧终端的光源到两 端之间存在的触摸点的距离为基准，计算位于一侧终端的光源到两端 之间存在的触摸点的距离比为M;第2摄像元件获取的两端的光源中， 位于一侧终端的光源到两端之间存在的触摸点的距离为基准，计算另一侧终端的光源到两端之间存在的触摸点的距离比为N。
6、 一种利用摄像元件和光源的触摸坐标识别装置及其触摸屏幕， 其特征在于位于显示领域角落的具有2个以上的摄像元件1对1相 对应并获取画像，进行数据处理，输出根据接触显示领域的任意的触 摸对象的识别与否信号，设有计算输出光源之间的距离比及触摸对象 和光源之间的距离比的2个以上的画像数据处理模块；接收上述画像 数据处理模块计算的光源之间的距离比及触摸对象和光源之间的距 离比，计算上述触摸对象的假象比率的假象比率计算模块；接收上述 假象比率计算模块计算出的假象比率，计算触摸对象假象坐标的假象 坐标计算模块；接收上述画像数据处理模块中输出的触摸对象识别与 否信号，判断是否存在实质性的触摸对象，对所属触摸对象的触摸进 行区分并输出的触摸对象检测识别模块；接收上述触摸对象动作检测 识别模块和假象坐标计算模块中输出的数据，在显示领域显示的画像 中，判断为被触摸的领域内加载所属程序，显示所属信息的触摸屏幕 运行模块。
7、 按权利要求6所述的利用摄像元件和光源的触摸坐标识别装置及其触摸屏幕，其特征在于-所述摄像元件的中心线与上述平面平行，且包括在上述平面。
8、 按权利要求6所述的利用摄像元件和光源的触摸坐标识别装 置及其触摸屏幕，其特征在于所述摄像元件的摄像角或设置角在上述平面上的光源都进入到 获取图像时，采取任意角度。
9、 按权利要求6所述的利用摄像元件和光源的触摸坐标识别装 置及其触摸屏幕，其特征在于所述画像数据处理模块是在供应电源后，接收在第1画像获取 模块获取的影像图像，通过过滤，只获取光源和触摸对象的图像并输 出的获取图像过滤模块；上述基准光源识别模块中，以基准光源的位 置数据为基准，根据光源之间的距离比率，计算光源距离比的计算模 块；上述获取图像过滤模块输出的，已过虑的影像图像中，计算除 光源以外的对象的中心位置，并输出的触摸对象识别模块；计算从上 述基准光源识别模块输出的基准光源位置数据和上述对象之间的距 离比的触摸对象距离比计算模块。
10、 按权利要求6所述的利用摄像元件和光源的触摸坐标识别装 置及其触摸屏幕，其特征在于所述摄像元件是红外线相机、或是图像传感器。
11、 按权利要求6所述的利用摄像元件和光源的触摸坐标识别装 置及其触摸屏幕，其特征在于触摸屏幕的显示器领域的外周边，配置多个光源形成在侧面或背 面的其中一面的导光板。
专利摘要一种利用摄像元件和光源的触摸坐标识别装置及其触摸屏幕，与显示屏平面的面积无关，该触摸坐标识别装置包括长宽的具有直4角形象的平面，共同拥有平面任意一边的顶点上各自配备2个摄像元件，或平面的每个顶点上各自配备4个光源，在任意摄像元件获取的位于图像中的光源中，计算出假象坐标。本实用新型的优点是屏幕的尺寸越大，成本下降；使用简单的触摸检测算法，预计坐标检测速度和精确度将会提高；由于利用假象坐标，无论是具有面板类显示部的显示器或滚动类显示部的显示器，可以共用触摸检测控制程序，达到标准化。
文档编号G06F3/041GK201315058SQ20082015534
公开日2009年9月23日 申请日期2008年11月13日 优先权日2008年11月13日
发明者曲培文 申请人:上海纽发利商贸有限公司