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一種光學觸摸屏的定位方法.pdf

摘要
申請專利號:

CN201610589814.2

申請日:

2016.07.25

公開號:

CN106257388A

公開日:

2016.12.28

當前法律狀態:

撤回

有效性:

無權

法律詳情: 發明專利申請公布后的視為撤回IPC(主分類):G06F 3/042申請公布日:20161228|||實質審查的生效IPC(主分類):G06F 3/042申請日:20160725|||公開
IPC分類號: G06F3/042 主分類號: G06F3/042
申請人: 北京仁光科技有限公司
發明人: 譚登峰
地址: 100000 北京市海淀區上地路26號1層0111、0107、0118、0116
優先權:
專利代理機構: 代理人:
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法律狀態
申請(專利)號:

CN201610589814.2

授權公告號:

||||||

法律狀態公告日:

2018.12.18|||2017.03.15|||2016.12.28

法律狀態類型:

發明專利申請公布后的視為撤回|||實質審查的生效|||公開

摘要

本發明公開了一種光學觸摸屏的定位方法,該定位方法為三角形逼近的定位方法。所述定位方法包括如下步驟:發射控制光點q點到顯示屏幕上面;采集發射到顯示屏幕上的控制光點q點的圖像;將采集圖像里的顯示屏幕所占的區域abcd劃分為多個三角形;根據控制光點q點在其所處三角形中的相對位置來計算出其在顯示屏幕中的實際位置Q點。和現有技術相比,本發明所提供的定位方法可以提高光學觸摸屏定位的精度。

權利要求書

1.一種光學觸摸屏的定位方法,其特征在于,所述定位方法為三角形逼近的定位方法。
2.根據權利要求1所述的定位方法,其特征在于,所述三角形逼近的定位方法包括如下
步驟:
發射控制光點q點到顯示屏幕上面;
采集發射到顯示屏幕上的控制光點q點的圖像;
將采集圖像里的顯示屏幕所占的區域abcd劃分為多個三角形;
根據控制光點q點在其所處三角形中的相對位置來計算出其在顯示屏幕中的實際位置
Q點。
3.根據權利要求2所述的定位方法,其特征在于,所述根據控制光點q點在其所處三角
形中的相對位置來計算出其在顯示屏幕中的實際位置Q點,具體的計算方法為:
設q點所在的三角形為bcd,設三個頂點在攝像機拍攝區域(102)中的絕對位置坐標為
bx,by,cx,cy,dx,dy在現實屏幕中的絕對位置坐標分別為Bx,By,Cx,Cy,Dx,Dy;Q點在攝像
機拍攝區域(102)中的絕對位置坐標為qx,qy在顯示屏幕中的的絕對位置坐標為Qx,Qy,則
QxQy的計算方法是:
totalArea=(dx-bx)*(dy-cy)-(dy-by)*(dx-cx)
dArea=(qx-bx)*(qy-cy)–(qy-by)*(qx-cx)
bArea=(dx-qx)*(dy-cy)–(dy-qy)*(dx-cx)
dB=dArea/totalArea
bB=bArea/totalArea
cB=1–dB–bB
Qx=Bx*bB+Cx*cB+Dx*dB
Qy=By*bB+Cy*cB+Dy*dB。
4.根據權利要求1所述的定位方法,其特征在于,所述的定位方法還包括,當攝像機采
集圖像形變比較大的情況下,采用更多的三角形逼近的定位方法。
5.根據權利要求4所述的定位方法,其特征在于,所述采用更多的三角形逼近的定位方
法,具體包括如下步驟:
將顯示屏幕平均分成n個小方塊,把每一個小方塊拆分為兩個三角形,合計得到2n個小
三角形;
在攝像機拍攝獲得的圖像中,設控制光點q點所在的三角形為pnw,pnw三個頂點在攝像
機拍攝區域(102)中的絕對位置坐標為px,py,nx,ny,wx,wy,在顯示屏幕中的絕對位置坐標
分別為Px,Py,Nx,Ny,Wx,Wy;q點在攝像機拍攝區域(102)中的絕對位置坐標記為qx,qy,在
顯示屏幕中的的絕對位置坐標記為Qx,Qy,則:Qx Qy的計算方法為:
totalArea=(wx-px)*(wy-ny)-(wy-py)*(wx-nx)
wArea=(qx-px)*(qy-ny)–(qy-py)*(qx-nx)
pArea=(wx-qx)*(wy-ny)–(wy-qy)*(wx-nx)
wB=wArea/totalArea
pB=pArea/totalArea
nB=1–wB–pB
Qx=Px*pB+Nx*nB+Wx*dB
Qy=Py*pB+Ny*nB+Wy*dB
根據計算得出的坐標值Qx,Qy確定控制光點q在光學觸摸屏中的實際位置Q。

說明書

一種光學觸摸屏的定位方法

技術領域

本發明涉及光學觸摸屏領域,尤其涉及一種光學觸摸屏的定位方法。

背景技術

在申請號為200910180424X的專利中公開了一種基于光學原理進行觸摸控制的通
用光學觸摸屏裝置。該裝置能將任何顯示屏幕變成一個光學的觸摸屏。并將人的觸摸控制
從觸摸屏旁邊解放出來:使用者用光束作為控制器,只要把“光點”發射到觸摸屏上,就能實
現對觸摸屏的遙控點擊觸摸。

該專利中,為了實現控制光點和顯示屏幕光標的位置重合,在設備初始化中使用
了攝像定標的方法。方法是用四邊形來逼近采集圖像中的顯示區域:先識別出整個顯示區
域所在的矩形四個頂點,再根據控制光點相對于這四個頂點的相對位置確定控制光點相對
于顯示屏幕的位置,如圖1所示。

圖1為采用上述定位方法的原理圖;設X、Y為顯示器像素坐標軸,x、y為攝像系統拍
攝獲得的圖像的像素坐標軸;(101)為原始的顯示屏幕,其四個頂點分別為ABCD;(102)為攝
像系統拍到的整體圖像;(103)為顯示屏幕(101)在(102)中所在的區域。顯示屏幕ABCD四個
頂點所圍的區域在顯示屏幕在攝像機拍攝范圍中所占的區域為abcd。由于攝像系統的幾何
失真,造成矩形的顯示器區域ABCD產生幾何變形,使得本來為矩形區域的ABCD拍攝所得的
結果成了形變后的弧形區域abcd。(104)點為控制光點,位置記為q,其在顯示器像素坐標軸
上對應控制光標點的位置記為Q;計算Q點所在位置處的X像素坐標方法是:求出ab和cd的交
點p,pq與bd的交點n,bn/bd×屏幕整體像素寬度即為Q點的X像素坐標值;求Q點的Y像素坐
標方法類似;采用該方法來做攝像定標,對于攝像機幾何失真比較嚴重的情況下,得到的結
果會有較大的誤差。

發明內容

基于現有技術中存在的上述問題,本發明提供了一種光學觸摸屏的定位方法,提
高了光學觸摸屏的定位精度。

本發明提供了一種光學觸摸屏的定位方法,所述定位方法為三角形逼近的定位方
法。

其中所述三角形逼近的定位方法包括如下步驟:

發射控制光點q點到顯示屏幕上面;

采集發射到顯示屏幕上的控制光點q點的圖像;

將采集圖像里的顯示屏幕所占的區域abcd劃分為多個三角形;

根據控制光點q點在其所處三角形中的相對位置來計算出其在顯示屏幕中的實際
位置Q點。

優選的,所述根據控制光點q點在其所處三角形中的相對位置來計算出其在顯示
屏幕中的實際位置Q點,具體的計算方法為:

設q點所在的三角形為bcd,設三個頂點在攝像機拍攝區域(102)中的絕對位置坐
標為bx,by,cx,cy,dx,dy在現實屏幕中的絕對位置坐標分別為Bx,By,Cx,Cy,Dx,Dy;Q點在
攝像機拍攝區域(102)中的絕對位置坐標為qx,qy在顯示屏幕中的的絕對位置坐標為Qx,
Qy,則QxQy的計算方法是:

totalArea=(dx-bx)*(dy-cy)-(dy-by)*(dx-cx)

dArea=(qx-bx)*(qy-cy)–(qy-by)*(qx-cx)

bArea=(dx-qx)*(dy-cy)–(dy-qy)*(dx-cx)

dB=dArea/totalArea

bB=bArea/totalArea

cB=1–dB–bB

Qx=Bx*bB+Cx*cB+Dx*dB

Qy=By*bB+Cy*cB+Dy*dB。

優選的,所述的定位方法還包括當攝像機采集圖像形變十分嚴重的情況下,采用
更多的三角形逼近的定位方法。

其中所述采用更多的三角形逼近的定位方法,具體包括如下步驟:

將顯示屏幕平均分成n個小方塊,把每一個小方塊拆分為兩個三角形,合計得到2n
個小三角形;

在攝像機拍攝獲得的圖像中,設控制光點q點所在的三角形為pnw,pnw三個頂點在
攝像機拍攝區域(102)中的絕對位置坐標為px,py,nx,ny,wx,wy,在顯示屏幕中的絕對位置
坐標分別為Px,Py,Nx,Ny,Wx,Wy;q點在攝像機拍攝區域(102)中的絕對位置坐標記為qx,
qy,在顯示屏幕中的的絕對位置坐標記為Qx,Qy,則:Qx Qy的計算方法為:

totalArea=(wx-px)*(wy-ny)-(wy-py)*(wx-nx)

wArea=(qx-px)*(qy-ny)–(qy-py)*(qx-nx)

pArea=(wx-qx)*(wy-ny)–(wy-qy)*(wx-nx)

wB=wArea/totalArea

pB=pArea/totalArea

nB=1–wB–pB

Qx=Px*pB+Nx*nB+Wx*dB

Qy=Py*pB+Ny*nB+Wy*dB

根據計算得出的坐標值Qx,Qy確定控制光點q在光學觸摸屏中的實際位置Q點。

本發明提供的光學觸摸屏的定位方法,采用三角形逼近的方法對光學觸摸屏的位
置進行定位,與現有技術中采用四邊形的四個頂點進行的定位方法相比,本發明提供的定
位方法提高了光學觸摸屏的定位精度。

附圖說明

圖1為現有技術中一種光學觸摸屏的定位方法的原理圖;

圖2為本發明實施例提供的采用三角形逼近進行光學觸摸屏的定位方法的原理
圖;

圖3為本發明實施例提供的采用18個三角形逼近進行光學觸摸屏的定位方法的原
理圖;

圖4為本發明實施例提供的采用30個三角形逼近進行光學觸摸屏的定位方法的原
理圖。

具體實施方式

為使本發明的目的、技術方案和優點表達得更加清楚明白,下面結合附圖及具體
實施例對本發明再作進一步詳細的說明。

本發明實施例提供了一種光學觸摸屏的定位方法,如圖2所示,為采用三角形逼近
的方法來進行光學觸摸屏定位的原理示意圖。其中,當控制光點q點發射到顯示屏幕上面以
后,為了獲得q點所指示的顯示屏幕相應點的顯示位置Q,我們將abcd劃分為多個三角形拼
接組成,根據q點在其所在三角形中的相對位置來計算出Q點在顯示屏幕中的絕對位置。

如圖2所示,設q點所在的三角形為bcd。設三個頂點在攝像機拍攝區域(102)中的
絕對位置坐標為bx,by,cx,cy,dx,dy在現實屏幕中的絕對位置坐標分別為:Bx,By,Cx,Cy,
Dx,Dy;Q點在攝像機拍攝區域(102)中的絕對位置坐標為qx,qy在顯示屏幕中的的絕對位置
坐標為Qx,Qy,則QxQy的計算方法是:

totalArea=(dx-bx)*(dy-cy)-(dy-by)*(dx-cx)

dArea=(qx-bx)*(qy-cy)–(qy-by)*(qx-cx)

bArea=(dx-qx)*(dy-cy)–(dy-qy)*(dx-cx)

dB=dArea/totalArea

bB=bArea/totalArea

cB=1–dB–bB

Qx=Bx*bB+Cx*cB+Dx*dB

Qy=By*bB+Cy*cB+Dy*dB

在圖2中一共使用了2個三角形來逼近顯示屏幕區域。為了對攝像機拍攝幾何形變
的矯正更加準確,可以采用更多的三角形來逼近整個顯示屏幕區域。

例如,本發明實施例提供的光學觸摸屏的定位方法,如圖3所示,一共采用18個三
角形來逼近整個顯示屏幕區域:(301)為顯示屏幕,將該屏幕平均分成9個小方塊,把每一個
小方塊拆分為兩個三角形,合計得到18個小三角形。在攝像機拍攝獲得的圖像中,設控制光
點q所在的三角形為pnw,pnw三個頂點在攝像機拍攝區域(102)中的絕對位置坐標為px,py,
nx,ny,wx,wy,在顯示屏幕中的絕對位置坐標分別為Px,Py,Nx,Ny,Wx,Wy;q點在攝像機拍攝
區域(102)中的絕對位置坐標記為qx,qy,在顯示屏幕中的的絕對位置坐標記為Qx,Qy,則:

totalArea=(wx-px)*(wy-ny)-(wy-py)*(wx-nx)

wArea=(qx-px)*(qy-ny)–(qy-py)*(qx-nx)

pArea=(wx-qx)*(wy-ny)–(wy-qy)*(wx-nx)

wB=wArea/totalArea

pB=pArea/totalArea

nB=1–wB–pB

Qx=Px*pB+Nx*nB+Wx*dB

Qy=Py*pB+Ny*nB+Wy*dB。

本發明實施例提供的光學觸摸屏的定位方法,如圖4所示,一共采用30個三角形來
逼近整個顯示屏幕區域:(401)為顯示屏幕,將該屏幕平均分成15個小方塊,把每一個小方
塊拆分為兩個三角形,合計得到30個小三角形。在攝像機拍攝獲得的圖像中,設控制光點q
所在的三角形為pnw,pnw三個頂點在攝像機拍攝區域(102)中的絕對位置坐標為px,py,nx,
ny,wx,wy,在顯示屏幕中的絕對位置坐標分別為Px,Py,Nx,Ny,Wx,Wy;q點在攝像機拍攝區
域(102)中的絕對位置坐標記為qx,qy,在顯示屏幕中的的絕對位置坐標記為Qx,Qy,則:Qx
Qy的計算方法和圖3所示的方法相同。

最后,介紹此種光學觸摸屏自動定位方法:

如圖4所示,先在整個顯示屏幕(402)上面顯示出六個等距排列的白色方塊(①~
⑥),其他的顯示區域均用黑色;

再用攝像機拍攝出來帶有整個顯示屏幕白色方塊的實物圖(403);

然后采用圖像識別的方法,識別出來各個白方塊的頂點位置坐標,此為攝像機的
定位坐標;

最后,標定出來的定位點(404),按照從左到右、從上到下的順序排列;其中方塊①
~⑥每個頂點的位置坐標即為顯示屏幕(402)中方塊①~⑥的各頂點在攝像拍得圖像中的
位置坐標;

整個定位過程中,無需人工參與,自動完成。

通過上面提供的3個實施例,可知本發明提供的光學觸摸屏的定位方法為采用若
干個三角形逼近的定位方法,和現有技術的采用四邊形逼近的定位方法相比,本發明提高
了光學觸摸屏的定位精度。

以上所述,僅為本發明的較佳實施例而已,并非用于限定本發明的保護范圍。凡在
本發明的精神和原則之內,所作的任何修改、等同替換、改進等,均應包含在本發明的保護
范圍之內。

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