表面多点触摸装置及其定位方法

专利名称：表面多点触摸装置及其定位方法
表面多点触摸装置及其定位方法
技术领域：
本发明涉及一种多点触摸屏装置，特别是涉及一种使用摄像头或 图像感应器的多点触摸装置及其定位方法。
背景技术：
随着社会的发展，触摸屏技术已经走进了我们的生活，传统的键 盘加鼠标交互方式正逐步被手指或触摸笔所代替。多种原理的定位技 术可以用在显示设备表面来实现触摸功能，通常这些定位技术能实现
单点触摸功能就可以满足人们操作电脑的需求。随着2 0 0 7年i p h o n e 的推出，吸引了人们对于多点触摸技术更多的关注。多点触摸技术是 相对于单点触摸技术提出的，指的是计算机系统能够同时响应两个或 两个以上的输入点，通过分析各个输入点之间的运动情况来完成一 系 列的动作，例如，苹果公司的iphone可通过滑动手指来实现文本的翻 页，旋转手掌使得图片翻转，张开手掌来实现图片的放大等。
目前能用在表面触摸上的多点定位技术，其实现原理主要基于互 感应电容原理、应变电阻原理以及摄像原理等，其中，互感应电容多 点触摸屏是通过增加触摸板上微电容单元引线，增加扫描检测的次数 的方法，检测行列交叉处互电容(耦合电容)的变化来识别多个触摸 点，例如应用在苹果公司的iphone上的触摸定位技术就是采用这种 技术；应变电阻技术的原理与互感应电容相类似，也是通过增加每个 应变单元的引线，测量每个应变电阻单元的阻值变化来计算多个触摸 点的位置。无论是电容式还是电阻式触摸屏，由于触摸板制作工艺复 杂，成本过高，目前只能用在小尺寸的触摸设备上，如手机，播放器， 手持式终端等，当要求屏幕尺寸较大时，触摸板的制作工艺难度和控 制电路复杂程度成倍增加，不能正确响应多个触摸点同时触摸，难以 实现理想的多点触摸功能。由于电容式、电阻式多点触摸技术存在上述问题，采用摄像原理 的多点定位技术正得到快速发展，目前摄像式多点触摸主要有两种实 现方案， 一种是通过有源的发光笔在屏幕上产生图像点，由摄像头获 取图像点的图像后送到数字信号处理器(DSP)中进行处理，最后对 图像进行分析，计算出目标图像在屏幕上的位置坐标。如公开号为
CN1632W6A和CN1 2812 09A的中国专利所描述的方案。采用这种方案 的触摸屏定位装置，使用专用的发光笔作为图像信号的产生设备，摄 像头可以容易获得理想的触摸点图像进而获得触摸点的坐标，容易 实现多个发光笔同时操作的多点触摸。但由于该方案需要使用有源的 发光笔，对于自身不发光的物体触摸，摄像头就无法识别，因此极大 地限制了多点触摸的灵活性与便利性。
另 一种基于摄像原理的多点触摸技术方案是利用了光学中的全 反射原理，其实现原理如附图l所示，把一块较厚的高透明的压克力 玻璃板101的四个侧面抛光，；改置红外LED102,当102^^点亮时，红外 光线从压克力玻璃板101的四个侧面射入其内，并在内部全发射传播， 当手指或其他物体接触101的表面时，接触处的全反射遭到破坏，红 外光在此处发生散射，产生红外亮点。红外摄像头拍摄到亮点后交由
计算机计算出触摸点坐标。该方案中，投影机io3，投影屏幕ios构成
投影显示系统，106表示屏幕固定支架。该方案的详细描述可见于2005 年Jefferson Y. Han发表的基于受抑全反射的多点触4莫4支术论文 (Han, J. Y. (2005) , Low-Cost Multi-Touch Sensing through Frustrated Total Internal Reflection, In Proceedings of the 18th Annual ACM Symposium on User Interface Software and Technology, pp. 115-118),附图l摘自该文。采用这种方案，在该 高透明材料的侧面将光源引入，利用全反射原理来获得触摸物的图像 在小尺寸显示屏上可以获得较好的效果，但是，当用在大尺寸触摸屏 特别是60"以上的触摸屏时，全反射的效果会变差，出现边缘亮中间 暗的现象，摄像头难以获得较好的目标图像，多点触摸难以实现；同 时要得到较理想全反射效果，对透明材料的加工精度、安装精度有较 高的要求，导致整个系统成本高，安装调试难度大，结构复杂。因此，对现有技术进行改进，能够提供一种能应用在大尺寸显示 屏幕上、结构简单、成本较低、能识别手指或标签图案、使用灵活便 利、抗干扰能力强、多人多点同时操作也能正确响应的触摸装置及定 <立方法实为必要。

发明内容
本发明的目的是提供一种可用在大尺寸显示屏表面、结构简单、 成本较低、使用灵活便利，可以识别两个或两个以上触摸体且不限定 触摸体形状与类型的多点触摸定位装置以及对应的定位方法。
为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案 一种使用摄像头或图像感应器的表面多点触摸装置，其包括 一块可以透过红外光的屏幕，至少一组可以发射红外光的光源组
件， 一个共用镜头的投影拍摄一体化装置， 一个图像采集与处理模块， 一个投影显示接口和一台计算机。
其中，该至少一组光源组件安装在屏幕至少一侧，靠近屏幕而不 接触，该光源组件的光轴与屏幕倾斜相交，而不是平行或垂直，安装 完成后该光源组件可以照射到整个屏幕区域。屏幕安装在可以清晰接 收投影拍摄 一 体化设备的投影画面的位置，投影拍摄 一 体化装置 一 端 通过投影显示接口与计算机相连，另一端通过图像采集与处理模块与 计算机相连。
所述屏幕包括基材、散射层、保护层，基材用来固定散射层和保 护层，选用玻璃，有机玻璃，丙烯酸树脂等高透光材料；散射层用来 接收投影图像，选用对红外光有较高的透光率的材料制成，为保证良 好的显示成^f象效果以及防止眩光产生，可以添加一些光学涂料；保护 层用来防止触摸时刮伤散射层或基材；在结构排布上，只需将保护层 排布在最外层，而基材和散射层的位置可以根据实际需要灵活安排。
所述光源组件包括至少一个可以发射红外光的发光元件、固定座 以及可选的光强调节模块和可选的红外反光装置。其中发光元件可以 是红外发光LED,灯泡等，各发光元件组成排布形式可以是线状，集 中成点状，也可以根据需要排布成点线结合的形式。可选的光强调节 模块能跟随环境光变化自动调节发光元件发光的强度，可以由图像感 应装置拍摄时将所拍图像亮度信息反馈至光强调节模块，根据亮度强弱信息调节发光元件电流的大小来改变发光元件的发光强度，这种方
法对图像感应器而言是极容易实现的；或者是另外加设光敏元件如光 电二极管来探测环境光强变化，同样调节电流的大小来改变发光强 度。红外反光装置用来反射一部分红外元件发出的光线来加强局部屏 幕的照明，反光装置的材质可以是玻璃，有机玻璃，金属；其反射面 形状可以平面，弧面，二次曲面，也可以是经过优^匕i殳计的不^见则曲 面，反射面制作可以采用镀膜，贴红外反光膜或直接采用机械抛光方 法。
所述共用镜头的投影拍摄一体化装置主要有两个作用，投影显示 画面到屏幕和拍摄屏幕上的触摸操作物体的红外图像，其主要特征在 于投影和拍摄共用同一个投影镜头。其组成主要包括投影镜头、分光 器件、投影显示芯片、芯片驱动电路、图像感应器；投影镜头采用高 分辨率短焦镜头，可以有效减小装置的体积；分光器件用来分开投影 光路和拍摄光路，可以采用镀有分光膜的棱镜，也可以采用平板分光 镜，分光器件安装在摄影镜头与投影显示芯片之间的任意位置，分光 面与镜头光轴之间的夹角成一锐角。投影显示芯片、芯片驱动电路可 以采用LCD、 DMD或LCOS芯片以及对应的驱动电路。图像感应器用 来接收红外图像，安装在分光器件的一支光路上，该光路是不同于投 影光路的另一支光路，该图像感应器位于投影光路一侧，处于可以清 晰获得整个屏幕画面的位置。其中图像感应器可以是带有镜头的ccd 或cmos摄像头，也可以是不包含镜头的ccd或cmos器件，为增强红外 图像的接收效果，该图像感应器中还包括有滤光片，该滤光片可以让 与光源元件波长相同的红外光高透过，其它波长的光截止透过。
所述图像采集与处理模块用来采集触摸物体红外图像信号，并对 图像信号进行去噪声、增加对比度、去除背景等处理，可选择的是能 将计算触摸操作体坐标，大小，个数等功能增加进来，上述功能在计 算机中也可以完成。图像釆集与处理模块的组成包含中心处理器、图 像处理单元和存储单元，所述中心处理器可以为DSP或FPGA,用于 控制图像处理单元的整体操作，所述存储单元优选为Flash存储器， 用于存储执行图像处理程序时所产生的数据。本方案中，光源组件发出的红外光线照亮整个屏幕，用作拍摄触 摸图像的背景光源，计算机输出的显示画面通过投影显影显示接口传 送至投影拍摄一体化设备，透过投影镜头显示在屏幕上，由于光源组 件所发出是人眼不可见的红外光，因此不会影响到投影画面的显示效 果。当手指或其他操作物体在屏幕上操作时，根据光路可逆原理，透 过投影镜头的成像可以在图像感应器上留下触摸物体影像，通过图像 采集与处理模块进行去噪、平滑、筛选等处理，获得触摸体的特征点， 计算出触摸体的形状、大小、个数以及坐标信息送至计算机处理，计 算机根据各个触摸点的坐标、大小、形状等信息执行触摸指令，对触 摸动作做出响应，并将结果通过投影显示接口传送至投影显示 一体化 装置投射到屏幕上，完成触摸交互过程。
为获得更高精度的触摸坐标，同时识别更多触摸体细节，本发明 还可以采用第二种技术方案， 一种使用摄像头或图像感应器的屏幕定
位装置，其包括
一块可以透过红外光的屏幕，至少一组可以发射红外光的光源组 件， 一个投影设备，两个或以上的图像感应器， 一个图像采集与处理 模块， 一个投影显示接口和一台计算机。
其中，该至少一组光源组件安装在屏幕至少一侧靠近屏幕而不接 触，该光源组件的光轴与屏幕倾斜相交而不是平行或垂直，安装完成 后可以照射到整个屏幕区域。屏幕安装在离投影设备一定距离可以清 晰接收投影画面的位置，图像感应器安装在投影设备的旁边，每个图 像感应器可以拍摄部分显示区域，全部图像感应器可拍摄到的区域涵 盖整个屏幕范围，为防止遗漏，所拍摄的显示区域存在部分重叠。投 影设备通过投影显示接口与计算机相连，图像感应器通过图像采集与 处理模块与计算机相连。
本方案中，屏幕、光源组件、计算机采用与上一个类似方案的组 成部分，不同之处在于，投影显示设备与图像感应器各自分开，每个 图像感应器至少包含一个镜头各自拍摄一部分显示区域的触摸图像， 送至图像采集与处理模块进行画面拼接，形成整个显示区域的完整触 摸图像。这一过程有两种实现方法， 一种方法是各个图像感应器除镜头之外还包含滤光片和图像感应芯片ccd或cmos,各自独立拍i隻一幅 图像，通过各自的数据接口送至图像采集处理模块进行画面拼接处 理，相应地，图像采集与处理模块除包括中心处理器和存储单元外， 还包括多3各输入接口，该接口可以采用DVW妻口 ，也可采用RJ485网 络接口 。另一种方法是多个图像感应器共用 一个滤光片和图像感应芯 片如ccd或cmos，各图l象感应器通过镜头获得一部分显示区域的图像 后通过光学传导器件如光纤成像在图像感应芯片上，通过调整各个图 像感应器镜头的位置，使整个显示区域的图像分块成像在同 一感应芯 片上，再送至图像采集与处理模块进行画面拼接与边界融合处理，形 成整个显示区域的完整触摸图像。此方法只使用一个图像感应芯片， 因此不需要多路信号传输，不存在信号同步问题。
本方案采用至少2个图像感应器的优点在于可以对整个投影区域 进行细分，可以获得更加精细的触摸物体影像，获得更多细节，能更 好的识别触摸体的形状进而为应用软件实现更好更实用的触摸功能 创造条件。
通过上面的描述，可以总结出本发明实现多点触4莫定位方法包括 如下步骤
(1) 启动投影显示设备和光源组件；
(2) 初始化图像感应器以及图像采集与处理模块，包括获取初始图像 信息，基本背景图留存，判断外界环境测试能否满足工作条件， 校准初始位置坐标；
(3) 图像感应器获取在屏幕上操作的触摸图像，传送至图像采集与处 理模块；
(4) 图像采集与处理模块对触摸图像进行去噪点、平滑处理，与背景 图像比较后提取触摸图像的特征点，计算出触摸体的形状、大小、 个数以及坐标信息送至计算机处理；
(5) 计算机分析计算触摸点的信息，并唯一标识每个触摸点，将各个 触摸点信息以计算机可以识别的数据格式传送至应用软件；
(6) 应用软件处理触摸点信息，执行相应命令，对触摸动作做出响应；
(7) 计算机通过投影显示接口将执行结果传送至投影设备显示在屏幕上。
在上述步骤4中，计算触摸体的形状、大小、个数以及坐标信息 可以在图像采集与处理模块中完成，也可以由计算机来完成。
本发明触摸装置在初次使用或有需要的时候可以进行定位校准， 通过计算确定校准图样的位置参数，形成操作体的位置修正参数，用 来修正由于摄像头或图像感应器安装误差以及使用环境变化所带来 的定位误差，这种定位校准可以在图像采集与处理模块中完成，也可 以由计算;f几软件来完成。
与现有技术相比，本发明有如下有益效杲
一、 本发明表面多点触摸定位装置不需要使用有源的发光笔作为 图像信号发生设备，操作物体可以是手指、手掌或其它的物体，因此 极大的改善了定位装置的使用灵活性与便利性。
二、 本发明多点触摸装置可以将摄像与投影装置设计成共用投影 镜头的形式，这样投影区域与拍摄区域完全重合，加上投影镜头的质 量很高，不会产生图像变形，可以减少摄影图像处理的难度。可以大 大筒化定位装置的结构，从而降低成本。
三、 本发明多点触摸装置也可以设计成多个摄影镜头分区拍摄 的方式，实现大显示尺寸情况下提高拍摄画面的精度，实现高精度 触摸定位，识别更多目标细节，实现更多应用。
四、 本发明多点触摸装置采用的光源组件结构简单，布局灵活， 可以较好的改善照明效果，不会出现明显光斑，容易在大尺寸触摸 屏上实现良好照明。
五、 本发明多点触摸装置屏幕构造简单，制作工艺简便，安装 方便，成本低，容易实现批量生产，能实现很好的投影显示效果， 同时耐摩擦，抗变形，性能可靠。
六、 本发明实现多点触摸定位的算法效率高，触摸点位置坐标 计算方便，准确，可靠。


图l是现有全反射表面触摸原理示意图； 图2是本发明多点触摸定位装置的第 一种结构示意图；图3是本发明多点触摸定位装置的第二种结构示意图； 图4是本发明多点触摸定位装置的第三种结构示意图； 图5是屏幕结构示意图6是本发明多点触摸定位装置的第四种结构示意图； 图7是本发明定位方法流程图。
具体实施方式
请参照图2,是本发明触摸屏定位装置的第一种结构示意图，显 示屏幕201安装在可以清晰接收投影拍摄一体化设备204的投影画面 的位置，两组光源组件202, 203安装在靠近屏幕201的两侧位置， 该光源组件202,203的照射角度与屏幕201倾斜而不是平行或垂直， 并且可以照射到整个屏幕201区域，用作拍摄触摸图像的背景光源。 投影拍摄一体化装置204 —端通过投影显示接口 206与计算机207 相连，另一端通过图像采集与处理模块205与计算机207相连。如图 2所示，投影拍摄一体化装置204可以分别完成投影显示功能以及图 像拍摄功能，在投影显示部分，显示在投影显示芯片213上的画面透 过分光器件212后由投影镜头211投射到屏幕201上；而在拍摄部分， 在屏幕上操作的触摸体被投影镜头211拍摄之后透过分光片212成像 在图像感应器214上。
屏幕的结构参见附图5，包括基材503，散射层502,保护层501， 基材503用来固定散射层和保护层，优选平板玻璃，也可以选用有机 玻璃，丙烯酸树脂等高透光材料；散射层502用来接收投影图像，选 用对红外光有较高的透光率的材料制成，为保证良好的显示成像效果 以及防止眩光产生，可以添加一些光学涂料；保护层503用来防止触 摸时刮伤散射层或基材；在结构排布上，只需将保护层501排布在最 外层，而基材503和散射层502的位置可以根据实际需要灵活安排。
光源组件202， 203主要包括一个或多个可以发射红外光的发光元 件，优选红外发光LED,红外灯泡也可以，此外包括固定座以及可选 的光强调节模块。各红外元件组成排布形式可以是线状，集中成点状， 也可以根据需要排布成点线结合的形式。可选的光强调节模块能跟随 环境光变化自动调节发光元件发光的强度，实现方法可以由图像感应装置拍摄时将亮度信息反馈至光强调节模块，通过调节电流的大小来 改变发光强度；还有一种方法是另外加设光敏元件如光电二极管来探 测光强变化，通过调节电流的大小来改变发光强度。
投影拍摄一体化装置204的组成部分中，投影镜头211采用高分 辨率短焦镜头，可以有效减小装置的体积；分光器件212用来分开投 影光路和拍摄光路，可以采用镀有分光膜的棱镜，也可以采用平板分 光镜，分光器件212安装在镜头211与投影显示芯片213之间的任意 位置，分光面与镜头光轴之间的夹角成一锐角，通常选用45度角， 当然根据结构设计的需要，也可以选用30度，60度等其它角度。投 影显示芯片213及驱动电路可以是LCD、 DMD或LCOS芯片。图像 感应器214头可以是带有ccd或cmos的摄像头，也可以是不包含镜 头的ccd或cmos器件，安装在分光器件212光路上，并在不同于投 影光路的另一方向，位于投影光路一侧，处于可以清晰获得整个屏幕 画面的位置。为增强红外图像的接收效果，通常在图像感应器214中 增加 一块滤光片，该滤光片可以让与光源元件波长相同的红外光高透 过，其它波长的光截止透过。
光源组件202, 203发出的红外光线照亮整个屏幕201，计算机 207输出的显示画面通过投影显影显示接口 206传送至投影拍摄一体 化设备204,透过投影镜头211显示在屏幕上，由于光源组件202， 203 所发出是人眼不可见的红外光，因此不会影响到投影画面的显示效 果。当手指或其他操作物体在屏幕上操作时，根据光路可逆原理，透 过投影镜头的成像可以在图像感应器上留下触摸物体影像，通过图像 采集与处理模块205进行去噪、平滑、筛选等处理，获得触摸体的特 征点，计算出触摸体的形状、大小、个数以及坐标信息送至计算机处 理，计算机根据各个触摸点的坐标、大小、形状等信息执行触摸指令， 对触摸动作做出响应，并将结果通过投影显示接口传送至投影显示一 体化装置投射到屏幕上，完成触摸交互过程。
图3是本发明第二实施例的结构示意图，与第一实施例类似，屏 幕301,投影拍摄一体化装置304的组成和安装位置与第一实施例相 同。投影拍摄一体化装置304 —端通过投影显示接口 306与计算机采集与处理模块305与计算机307相连。 投影拍摄一体化装置304中，显示在投影显示芯片313上的画面透过 分光器件312后由投影镜头311投射到屏幕301上，而在屏幕上操作 的触摸体被投影镜头311拍摄之后透过分光片312成像在图像感应器 314上。
不同之处在于本实施例的光源组件组成上采用带固定座的发射 红外光的发光元件302之外在另 一侧采用红外反光装置303。其中发光 元件可以是红外发光LED、灯泡等，各发光元件件组成排布形式可以 是线状，集中成点状，也可以根据需要排布成点线结合的形式。可选 的光强调节模块能跟随环境光变化自动调节发光元件发光的强度，红 外反光装置303用来反射一部分红外元件发出的光线来加强局部屏幕 的照明，反光装置303的材质可以是玻璃，有机玻璃，金属；其反射 面形状可以平面，弧面，二次曲面，也可以是经过优化设计的不^见则 曲面，反射面制作可以采用镀膜，贴红外反光膜或直接采用机械抛光 方法。
图4是本发明第三实施例的结构示意图，屏幕401,光源组件 402, 403的组成结构与第二实施例相同，才更影显示画面由计算才儿409 通过投影显示接口 407传送至投影显示设备404投射到屏幕401上， 不同之处在于图像拍摄部分，本实施例采用2个图像感应器405,406， 才殳影显示i殳备404与图《象感应器405，406各自分开，图像感应器405, 406均含有完整的镜头、滤光片、感应芯片，各自拍摄一部分显示区 域的触摸图像，送至图像采集与处理模块408进行画面拼接，形成整 个显示区域的完整触摸图像。相应地，图像采集与处理模块408除包 括中心处理器和存储单元外，还包括多路输入接口，该接口可以采中 心处理器，也可采用RJ485网络接口 。从图上可以看出，为防止遗漏， 图像感应器405， 406所拍摄的显示区域存在部分重叠。
图6是本发明第四实施例的结构示意图，屏幕601，光源组件602, 603的组成结构与第一实施例相同，投影显示画面由计算机609通过投 影显示接口 607传送至投影显示设备604投射到屏幕601上，图像拍摄 部分与第三实施例类似，不同之处在于本实施例所釆用的2个图像感应器605， 606是共用 一个安装在605中的图^象感应芯片ccd或cmos, 605， 606通过镜头获得一部分显示区域的图像后通过光纤610成像在 图像感应芯片上，通过调整各个图像感应器605, 606镜头的位置，使 整个显示区域的图像分块成像在同 一 图像感应芯片上，再送至图像采 集与处理才莫块608进行画面拼接与边界融合处理，形成整个显示区域 的完整触摸图像。关于滤光片，可以在605和606中各安装一块，也可 以只安装一块在感应芯片之前。
本发明多点触摸定位方法的流程参见图7,主要有如下步骤
(1) 启动投影显示设备和光源组件；
(2) 初始化图像感应器以及图像采集与处理模块，包括获取初始图像 信息，基本背景图留存，判断外界环境测试能否满足工作条件， 校准初始位置坐标；
(3) 图像感应器获取在屏幕上操作的触摸图像，传送至图像采集与处 理模块；
(4) 图像采集与处理模块对触摸图像进行去噪点、平滑处理，与背景 图像比较后提取触摸图像的特征点，计算出触摸体的形状、大小、 个数以及坐标信息送至计算机处理；
(5) 计算机分析计算触摸点的信息，并唯一标识每个触摸点，将各个 触摸点信,t以计算机可以识别的数据格式传送至应用软件；
(6) 应用软件处理触:摸点信息，执行相应命令，对触4莫动作做出响应；
(7) 计算机通过投影显示接口将执行结果传送至投影设备显示在屏幕 上。
对于本发明所采用的技术方案，基于实验测试效果，我们认识到， 如要改善触摸图像的识别效果，在有需要的情况下，可以通过改善操 作体在屏幕上移动的姿态或者对操作体的外形形状作必要的改进等 方式来实现，例如，用手指平贴屏幕表面移动而不是侧放在屏幕表面 可以有效增加触摸点的面积，更容易被识别；使用条形标签或贴有图 案的物体可以获得更高的触摸识别率等等。
以上所述〗又为本发明的较佳实施例，事实上，采用两个或两个以 上的摄像头或图像感应器也可以较好地实现本发明的效果；对于显示 面积较大的触摸屏，可以将触摸屏划分为小的区域，每个区域由与其对应的单个摄像头或图像感应器进行拍摄；在光源的选用以及安装排 布上也可以选择多种不同的形式等等，本发明的保护范围并不局限于 此，本领域中的技术人员任何基于本发明技术方案上非实质性变更均 包括在本发明保护范围之内。
权利要求
1、一种表面多点触摸定位装置，其包括一个图像采集与处理模块、一个投影显示接口和一台计算机，其特征在于，其进一步包括一块可以透过红外光的屏幕，至少一组可以发射红外光的光源组件、一个共用镜头的投影拍摄一体化装置，该至少一组光源组件安装在屏幕至少一侧，该光源组件的光轴与屏幕倾斜相交，并且可以照射到整个屏幕区域，屏幕安装在可以清晰接收投影拍摄一体化设备的投影画面的位置，投影拍摄一体化装置一端通过投影显示接口与计算机相连，另一端通过图像采集与处理模块与计算机相连。
2、 如权利要求l所述的表面多点触摸定位装置，其特征在于，该 投影拍摄一体化装置包括投影镜头、分光器件、投影显示芯片、芯片 驱动电路、图像感应器，分光器件安装在投影镜头与投影显示芯片之 间的任意位置，分光面与镜头光轴之间的夹角成一锐角，图像感应器 安装在分光器件的不同于投影光路的一支光路上，位于投影光路一 侧，处于可以清晰获得整个屏幕画面的位置。
3、 一种表面多点触摸定位装置，其包括一个图像采集与处理模 块、 一个投影显示接口和一台计算机，其特征在于，其进一步包括 一块可以透过红外光的屏幕，至少一组可以发射红外光的光源组件、 一个投影设备、两个或以上的图像感应器，该至少一组光源组件安装 在屏幕至少一侧，该光源组件的光轴与屏幕倾斜相交，并且可以照射 到整个屏幕区域，该两个或以上的图^象感应器共用 一 个图 <象感应芯 片，图像感应器安装在投影设备旁边，全部图像感应器可拍摄到的区 域涵盖整个屏幕范围，投影设备通过投影显示接口与计算机相连，图 像感应器通过图像采集与处理模块与计算机相连。
4、 如权利要求1或3所述的表面多点触摸定位装置，其特征在于， 该光源组件包括至少一个可以发射红外光的发光元件、固定座，发光 元件组成排布形式为是线状或集中成点状，或排布成点线结合的形 式。
5、 如权利要求4所述的表面多点触摸定位装置，其特征在于，该光源组件包括用来反射一部分红外元件发出的光线来加强局部屏幕 照明的红外反光装置。
6、 如权利要求4所述的表面多点触摸定位装置，其特征在于，该 光源组件包括能跟随环境光变化自动调节发光元件发光的强度的光 强调节模块。
7、 一种采用如权利要求1或3所述的表面多点触摸定位装置实现 的多点触摸定位方法，其特征在于，其包括如下步骤(1) 启动投影显示设备和光源组件；(2) 初始化图像感应器以及图像采集与处理模块；(3) 图像感应器获取在屏幕上操作的触摸图像，传送至图像采集与处 理模块；(4) 图像采集与处理模块对触摸图像进行去噪点、平滑处理，与背景 图像比较后提取触摸图像的特征点，计算出触摸体的形状、大小、 个数以及坐标信息；(5) 计算机分析计算触摸点的信息，并唯一标识每个触摸点，将各个 触摸点信息传送至应用软件；(6) 应用软件处理触摸点信息，执行相应命令，对触4荚动作喉文出响应；(7) 计算机通过投影显示接口将执行结果传送至投影设备显示在屏幕 上。
8、 如权利要求7所述的多点触摸定位方法，其特征在于，其中步 骤(2)包括获取初始图像信息，基本背景图留存，判断外界环境测试 能否满足工作条件，校准初始位置坐标的操作。
9、 如权利要求7所述的多点触摸定位方法，其特征在于，其中步 骤(4)由图像采集与处理模块计算出触摸体的形状、大小、个数以及 坐标信息然后送至计算机处理；或者图像采集与处理模块将提取触摸 图像的特征点后送至计算机，由计算机计算出触摸体的形状、大小、 个数以及坐标信息。
10、 如权利要求7所述的多点触摸定位方法，其特征在于，该方 法还包括步骤由图像采集与处理模块或由计算机进行定位校准，通 过计算确定校准图样的位置参数，形成操作体的位置修正参数，用来修正由于摄像头或图像感应器安装误差以及使用环境变化所带来的 定位误差。
全文摘要
本发明提供一种表面多点触摸定位装置，其包括屏幕、至少一组可以发射红外光的光源组件、投影拍摄一体化装置、图像采集与处理模块、投影显示接口和计算机，该投影拍摄一体化装置可独立为投影设备和图像感应器；本发明还提供采用该表面多点触摸定位装置的多点触摸定位方法。本发明可用在大尺寸显示屏表面、结构简单、成本较低、使用灵活便利，可以识别两个或两个以上触摸体且不限定触摸体形状与类型。
文档编号G06F3/041GK101644976SQ20091004221
公开日2010年2月10日 申请日期2009年8月27日 优先权日2009年8月27日
发明者李军明 申请人:广东威创视讯科技股份有限公司