专利名称：便携触摸电子白板装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种采用图像传感方法进行定位的电子白板装置，尤其是一种用一个以上摄像头进行交叉定位的便携触摸电子白板装置。
背景技术：
目前的电子白板中大量采用图像传感器，通过图像处理的方法进行位置跟踪，从而实现交互电子白板的功能。在这类技术中，主要分为两大类，一类是使用光笔进行位置指示，一类使用非发光的笔进行位置指示。后者一般可以用人手指来代替笔进行位置指示和操作，所以称为触摸电子白板。在申请号200610122463. 0，公开号CN 1928799A的中国发明专利中，公开了一种采用图像处理方法实现触摸电子白板的方案，其采用单个数字摄像头，从接近正面方向获 取屏幕表面范围图像，同时用线状光源沿屏幕表面照射，当笔或手指接近屏幕表面时，可以产生光斑，从而利用单个摄像头的二维定位能力实现定位，实现触摸白板功能。以上技术方案虽然很好地实现了触摸白板的效果，但存在以下缺点1)单个摄像头为了采集屏幕表面图像，必须处于距离屏幕较远的位置，易于产生遮挡问题，且不美观；2)为了接近真实的触摸效果，所述的线状光必须贴近屏幕表面，这样只能在指尖的前端形成光斑，而在摄像头的方向上被手指后部遮挡。虽然专利说明书中谈及采用多个摄像头，但其目的是进行分区域的图像获取，可以改善边角图像质量不良的问题，但位置计算的原理是一样的，因此不能解决上述遮挡问题。3)摄像头与光源两个部分安装距离远，结构较复杂，安装和携带不便。
发明内容针对现有技术中存在的问题，本实用新型的目的是提供一种避免了遮挡问题，且结构紧凑，易于携带和安装的便携触摸白板装置。为达到上述目的，本实用新型采用的技术方案为一种便携触摸电子白板装置，包括两个摄像头、信号处理电路、底座、光源，每个摄像头均连到信号处理电路，两者都安装在底座上，摄像头内装有窄带滤光片，信号处理电路上设有计算机接口，所述两个摄像头对称地安装在底座的两侧并大致指向同一个方向，光源的发光沿底座平面的方向呈扇形分布。光源既可以采用一字形半导体激光器，使其沿底座平面展开，也可以用红外发光二极管呈扇形安装，达到类似效果。使用时，将本实用新型的便携触摸白板装置的底座贴在白板的一角或一边的外侧，当有物体或手指接近白板时，将形成亮点，两个摄像头同时采集到亮点的横向坐标，可以根据几何关系计算得到亮点在白板表面投影的二维坐标。而当光源采用发光二极管时，照明光线沿白板垂直的方向也有分布，此时还能够通过摄像头测出亮点到白板表面的距离，从而更好地实现触摸效果。与现有技术相比，本使用新型有如下有益效果一、本实用新型的便携触摸白板装置采用两个摄像头从侧面获取图像，且光源处于摄像头同侧，因此没有遮挡问题。二、本实用新型的便携触摸白板装置所有部件安装于同一个底座上，且没有伸出物，因此紧凑便携，易于安装。三、本实用新型的便携触摸白板装置如果采用适当光源可以实现笔或手指到白板表面的纵向距离检测，从而对于非严格平整的白板有更好的适应性。
图I是本实用新型的便携触摸白板装置的第一个实施例的俯视示意图。图2是第一个实施例的便携触摸白板装置的一种应用方式示意图。图中摄像头1、1’，信号处理电路2，底座3，光源4，亮点5。
具体实施方式
以下结合附图和实施例对本实用新型作进一步描述。在图I中，摄像头1、1’由一个CMOS图像传感器和一个镜头组成，其水平视角(HFOV)约为90度，它们平行地安装在底座3的两侧接近边缘，距离尽量远。光源4是三个红外LED，它们也平行于底座3安装，但方向呈扇形分布。信号处理电路2是一个主要由FPGA和MCU构成的电路板，摄像头1、1’的信号线和数据线都连到信号处理电路2。图2给出了第一个实施例的一个应用方式的示意图。图中，实线框表示白板板面，虚线框表示有效定位区域。本实施例的便携触摸白板装置的底座3贴紧固定在白板一角的表面，使摄像头1、1’指向约45度对角方向，此时两个摄像头1、1’都接收到有效定位区域白板表面一定范围内的空间的图像，同时光源4也照射到上述空间。当有笔状物体或手指接近白板表面时，其尖端将被照亮，呈现亮点5，并且被摄像头所捕捉到。图中a、P分别是亮点5在两个摄像头1、1’中的成像角度，可以通过信号处理电路2捕获计算得到。根据a和P，以及两个摄像头间的距离，通过简单的几何关系可以计算得到坐标值(x，y)，再通过现有技术的坐标校准过程，即可实现交互白板功能。上述坐标值(x，y)是指在白板上的投影坐标，而实际上接触判断也非常重要。本实施例中，可以用亮点5在摄像头1、1’中成像的纵向位置来判断其与白板表面的距离，从而实现接触判断。进一步，利用接触前的投影坐标，通过软件还可以实现光标跟踪，达到更好的使用效果。在本实施例中，由于LED的发散性，远端的照明迅速减弱，为了确保信号的可靠捕捉，在摄像头1、1’中使用了带通滤光片以提高信噪比，LED光源4的驱动电流尽可能大，还可以用柱面透镜进行聚光处理。另外，为了进一步改善效果，本实施例的摄像头1、1’采用了具有全局曝光特性的数字CMOS图像传感器构成全局曝光(全局快门)的摄像头，并且通过信号处理电路2驱动光源4进行周期性的脉冲发光，其发光脉冲时间与摄像头全局曝光的时间吻合。这样在同样LED平均功耗下其脉冲売度大大提闻，提闻了摄像头I、I’捕获图像的信噪比。本实施例采用的是Micron公司的MT9V034 CMOS图像传感器芯片，其特点是，所有像素可以在同一瞬间进行曝光，因而可以用短的照明脉冲实现所有像素的曝光，而普通图像传感器芯片的各像素根据其坐标位置而逐次曝光，因而如果采用脉冲光源，则仅有部分时间吻合的像素可以得到曝光。虽然本发明已以较佳实施例公开如上，但实施例和附图并不是用来限定本发明，任何熟悉此技艺者，在不脱离本发明之精神和范围内，自当可作各种变化或润饰，同样属于本发明之保护范围。因此本发明的保护范围应当以本申请的权利要求所界定的为 准。
权利要求1.一种便携触摸电子白板装置，包括摄像头(1、1')、信号处理电路(2)、底座(3)，光源(4)，所述摄像头(1、广)连到所述信号处理电路(2)，其特征在于，所述信号处理电路(2)安装在底座(3)上，所述信号处理电路(2)上设有计算机接口，所述摄像头(1、1')为两个摄像头(1、1')，所述两个摄像头(1、1')对称地安装在所述底座(3)的两侧并大致指向同一个方向，所述光源(4)的发光沿所述底座(3)平面的方向呈扇形分布。
2.根据权利要求I所述的便携触摸电子白板装置，其特征在于，所述光源(4)是一组红外发射管，它们的指向沿所述底座(3 )呈扇形分布。
3.根据权利要求I所述的便携触摸电子白板装置，其特征在于，所述光源(4)是一个一字形半导体激光器，其发光展开平面与所述底座(3)平行。
4.根据权利要求1、2或3所述的便携触摸电子白板装置，其特征在于，所述摄像头(I、I')是两个具有全局曝光特性的数字摄像头，所述光源(4)连接到所述信号处理电路(2)，其发光驱动为脉冲形式，发光脉冲的时间与所述摄像头(1、1')的全局曝光时间相吻合。
5.根据权利要求4所述的便携触摸电子白板装置，其特征在于，所述摄像头(1、1')平行地安装在底座(3)的两侧接近边缘。
6.根据权利要求5所述的便携触摸电子白板装置，其特征在于，所述信号处理电路(2)是一个主要由FPGA和MCU构成的电路板。
7.根据权利要求1、2或3所述的便携触摸电子白板装置，其特征在于，所述摄像头(I、I')平行地安装在底座(3)的两侧接近边缘。
专利摘要本实用新型涉及一种采用图像传感方法进行定位的电子白板装置，尤其是一种用一个以上摄像头进行交叉定位的便携触摸电子白板装置，它包括两个摄像头、信号处理电路、底座、光源，所述摄像头连到信号处理电路，两者都安装在底座上；摄像头内装有窄带滤光片，信号处理电路上设有计算机接口。两个摄像头对称地安装在底座的两侧并大致指向同一个方向，光源的发光沿底座平面的方向呈扇形分布。本实用新型的便携触摸白板装置没有遮挡、紧凑便携、易于安装对白板表面有更好的适应性，同时可能实现光标跟踪。
文档编号G06F3/042GK202472609SQ201220027988
公开日2012年10月3日 申请日期2012年1月22日 优先权日2012年1月22日
发明者鲍炜 申请人:南京先能光电科技有限公司