一种电子白板装置及其显示方法与流程

本发明涉及一种电子白板，尤其是一种电子白板装置及其显示方法。

背景技术

电子白板是一种近些年广泛使用的交互式展示设备，其显示原理是通过定位系统对使用者手持的操作设备进行定位，从而在定位位置进行相应的显示操作，以模拟出在普通白板上书写或者电脑鼠标点击操作的效果。现有的电子白板设备，通常是使用光学定位元件，利用操作设备对光线的阻挡来进行定位，这种定位方式精度不高，导致使用者在操作过程中，常常出现误操作的问题，用户体验不佳。

技术实现要素：

本发明要解决的技术问题是提供一种电子白板装置及其显示方法，能够解决现有技术的不足，提高了电子白板的定位显示精度。

为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案如下。

一种电子白板装置，包括，

框架，用于安装电子白板零部件；

压感显示屏，安装在框架内，用于显示图像；

压力传感器组，安装在压感显示屏的背面，用于检测压感显示屏表面的压力状态；

第一发射光源，安装在框架的边缘，用于发射第一光线；

第一光源接收器，安装在框架的边缘，用于接收第一光线；

第二发射光源，安装在框架的边缘，用于发射第二光线，第一光线与第二光线的波长不同；

第二光源接收器，安装在框架的边缘，用于接收第二光线；

第二发射光源和第二光源接收器位于第一光源接收器和第一光源接收器的外侧；

控制器，安装在框架的背面，用于对电子白板的图像显示位置进行定位。

一种上述的电子白板装置的显示方法，包括以下步骤：

a、第一发射光源和第二发射光源同时发出检测光线，第一光源接收器和第二光源接收器接收对应的光线；

b、使用操作笔在压感显示屏表面进行点击操作，操作笔将对应位置的第一光线和第二光线进行遮挡，第一光源接收器和第二光源接收器根据所接收到的光线变化，确定操作笔的遮挡位置；

c、控制器在压感显示屏表面建立三维坐标系，在三维坐标系中标记操作笔对于第一光线和第二光线的遮挡位置；

d、对三维坐标系中标记的两个遮挡位置进行修正，根据两个遮挡位置确定操作笔在三维坐标系中的位置姿态；

e、将步骤d中获得的操作笔位置姿态与压力传感器组获得的压感显示屏表面的压力状态进行对比分析，对操作笔在三维坐标系中的位置姿态进行修正，并最终确定操作笔在压感显示屏上的接触位置，压感显示屏在接触位置上进行相应的显示操作。

作为优选，步骤d中，包括以下步骤，

d1、确定两个遮挡位置的外轮廓；

d2、根据遮挡位置的外轮廓将遮挡位置变形为圆球形或椭球形；

d3、选取变形后遮挡位置的球心进行连线，取通过连线且与压感显示屏2表面相垂直的平面作为参考平面，根据参考平面两侧遮挡位置体积的大小对连线进行修正，实现参考平面两侧遮挡位置体积相等，修正后的连线的方向即为操作笔在三维坐标系中的位置姿态。

作为优选，步骤d2中，根据遮挡位置的外轮廓将遮挡位置进行变形包括以下步骤，

d21、在遮挡位置的外轮廓选取若干个特征点，将相邻的特征点使用线段进行连接；

d22、将各线段之间进行平滑处理，形成一个平滑的闭合曲面；

d23、在每个特征点上做一条垂直于闭合曲面上特征点位置的直线；

d24、对各直线在闭合曲面内的交点进行标记，以交点上通过的直线数量为权重值，对各交点进行加权融合，得到一个最终的融合交点；

d25、以融合交点作为变形后的球心，分别进行不同球径的圆球形形变和椭球形形变测试，选取与闭合曲面重合度较高的形变方式和形状进行最终的变形操作。

作为优选，步骤d21中，选取特征点包括以下步骤：

d211、在遮挡位置的外轮廓建立特征点预选区；

d212、对特征点预选区内的坐标点进行遍历，当坐标点同时满足以下条件时选取为特征点，

a、以此坐标点为球心，做球形检测区，球形检测区内的外轮廓为光滑面；球形检测区的半径为遮挡位置外轮廓距离最大两点之间间距的1%；

b、此球形检测区位于遮挡位置外轮廓内部的区域占整个球形检测区的50%～80%；

c、在此球形检测区内没有其它特征点。

作为优选，步骤e中，包括以下步骤，

e1、将步骤d3中的连线的延长线与压感显示屏表面的交点作为操作笔与压感显示屏表面的计算接触点；

e2、建立压感显示屏表面的压力状态三维立体图，根据压力状态三维立体图拟合出压力源点；

e3、将步骤e1中得到的计算接触点置入步骤e2建立的压力状态三维立体图中，将计算接触点与压力源点进行加权拟合；

e4、使用拟合点逆向推导拟合后的压力状态三维立体图，若拟合后的压力状态三维立体图与步骤e2中的压力状态三维立体图线性相关，则将拟合点确定为操作笔在压感显示屏上的接触位置，否则返回步骤e，改变拟合权重，重新进行加权拟合。

作为优选，步骤e3中，计算接触点的初始权重值与计算接触点和压力源点的距离成正比，压力源点的初始权重值与计算接触点和压力源点的距离成反比。

采用上述技术方案所带来的有益效果在于：本发明通过设置两组光源定位系统，利用三维定位结构对操作笔进行定位，可以有效降低外部干扰对于定位的影响。在三维定位过程中，通过优化光线检测处理流程，有效提高了光源系统的定位精度，然后再配合压力检测系统的修正，最终实现了对于操作笔的精确定位。

附图说明

图1是本发明一个具体实施方式的结构图。

图2是本发明一个具体实施方式中光源发射端的结构图。

图3是本发明一个具体实施方式中光源接收端的结构图。

图中：1、框架；2、压感显示屏；3、压力传感器组；4、第一发射光源；5、第一光源接收器；6、第二发射光源；7、第二光源接收器；8、控制器。

具体实施方式

本发明中使用到的标准零件均可以从市场上购买，异形件根据说明书的和附图的记载均可以进行订制，各个零件的具体连接方式均采用现有技术中成熟的螺栓、铆钉、焊接、粘贴等常规手段，在此不再详述。

参照图1-3，本发明一个具体实施方式包括，

框架1，用于安装电子白板零部件；

压感显示屏2，安装在框架1内，用于显示图像；

压力传感器组3，安装在压感显示屏2的背面，用于检测压感显示屏2表面的压力状态；

第一发射光源4，安装在框架1的边缘，用于发射第一光线；

第一光源接收器5，安装在框架1的边缘，用于接收第一光线；

第二发射光源6，安装在框架1的边缘，用于发射第二光线，第一光线与第二光线的波长不同；

第二光源接收器7，安装在框架1的边缘，用于接收第二光线；

第二发射光源6和第二光源接收器7位于第一光源接收器5和第一光源接收器5的外侧；

控制器8，安装在框架1的背面，用于对电子白板的图像显示位置进行定位。

一种上述的电子白板装置的显示方法，包括以下步骤：

a、第一发射光源4和第二发射光源6同时发出检测光线，第一光源接收器5和第二光源接收器7接收对应的光线；

b、使用操作笔在压感显示屏2表面进行点击操作，操作笔将对应位置的第一光线和第二光线进行遮挡，第一光源接收器5和第二光源接收器7根据所接收到的光线变化，确定操作笔的遮挡位置；

c、控制器8在压感显示屏2表面建立三维坐标系，在三维坐标系中标记操作笔对于第一光线和第二光线的遮挡位置；

d、对三维坐标系中标记的两个遮挡位置进行修正，根据两个遮挡位置确定操作笔在三维坐标系中的位置姿态；

e、将步骤d中获得的操作笔位置姿态与压力传感器组3获得的压感显示屏2表面的压力状态进行对比分析，对操作笔在三维坐标系中的位置姿态进行修正，并最终确定操作笔在压感显示屏2上的接触位置，压感显示屏2在接触位置上进行相应的显示操作。

步骤d中，包括以下步骤，

d1、确定两个遮挡位置的外轮廓；

d2、根据遮挡位置的外轮廓将遮挡位置变形为圆球形或椭球形；

d3、选取变形后遮挡位置的球心进行连线，取通过连线且与压感显示屏2表面相垂直的平面作为参考平面，根据参考平面两侧遮挡位置体积的大小对连线进行修正，实现参考平面两侧遮挡位置体积相等，修正后的连线的方向即为操作笔在三维坐标系中的位置姿态。

步骤d2中，根据遮挡位置的外轮廓将遮挡位置进行变形包括以下步骤，

d21、在遮挡位置的外轮廓选取若干个特征点，将相邻的特征点使用线段进行连接；

d22、将各线段之间进行平滑处理，形成一个平滑的闭合曲面；

d23、在每个特征点上做一条垂直于闭合曲面上特征点位置的直线；

d24、对各直线在闭合曲面内的交点进行标记，以交点上通过的直线数量为权重值，对各交点进行加权融合，得到一个最终的融合交点；

d25、以融合交点作为变形后的球心，分别进行不同球径的圆球形形变和椭球形形变测试，选取与闭合曲面重合度较高的形变方式和形状进行最终的变形操作。

步骤d21中，选取特征点包括以下步骤：

d211、在遮挡位置的外轮廓建立特征点预选区；

d212、对特征点预选区内的坐标点进行遍历，当坐标点同时满足以下条件时选取为特征点，

a、以此坐标点为球心，做球形检测区，球形检测区内的外轮廓为光滑面；球形检测区的半径为遮挡位置外轮廓距离最大两点之间间距的1%；

b、此球形检测区位于遮挡位置外轮廓内部的区域占整个球形检测区的50%～80%；

c、在此球形检测区内没有其它特征点。

步骤e中，包括以下步骤，

e1、将步骤d3中的连线的延长线与压感显示屏2表面的交点作为操作笔与压感显示屏2表面的计算接触点；

e2、建立压感显示屏2表面的压力状态三维立体图，根据压力状态三维立体图拟合出压力源点；

e3、将步骤e1中得到的计算接触点置入步骤e2建立的压力状态三维立体图中，将计算接触点与压力源点进行加权拟合；

e4、使用拟合点逆向推导拟合后的压力状态三维立体图，若拟合后的压力状态三维立体图与步骤e2中的压力状态三维立体图线性相关，则将拟合点确定为操作笔在压感显示屏2上的接触位置，否则返回步骤e，改变拟合权重，重新进行加权拟合。

步骤e3中，计算接触点的初始权重值与计算接触点和压力源点的距离成正比，压力源点的初始权重值与计算接触点和压力源点的距离成反比。

在确定操作笔在压感显示屏2上的接触位置后，根据对于计算接触点的修正数据，对步骤d24中的各交点权重值进行反馈修正，以提高步骤d24中融合交点获取的准确度。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。