專利名稱：利用紅外圖像傳感實現(xiàn)二維及三維指針的方法和系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一 種顯示屏措針技術(shù)，特別涉及--'種可以實現(xiàn)顯示屏指針 功能的紅外二維和三維指針的方法技術(shù)，尤其還涉及一種利用紅外發(fā)射、 紅外圖像傳感實現(xiàn)指針的系統(tǒng)。
背暴技術(shù)
在現(xiàn)今帶有顯示屏的操作系統(tǒng)中，特別是計算機操作系統(tǒng)中，措針設(shè) 備已經(jīng)成為其不可或缺的--部分。指針設(shè)備可以將自己所處位置的信息實 時地傳送到操作系統(tǒng)，這樣操作系統(tǒng)就可以利用指針設(shè)備在屏幕上定義指 針。利用指針的指示來完成指點、拖動、單擊、雙擊等操作，使系統(tǒng)的操 作更加簡便、直觀，讓人們的操作行為實施得更為輕松方便。
近來，隨著操作系統(tǒng)的顯示器進入更寬敞的客廳等場所，人們對指針 設(shè)備提出了更高的要求如何設(shè)計可以擺脫連接線的束縛、可以在空中自 由迸行操作、而且操作更簡便自然、壽命長、成本低的指針設(shè)備。目前， 常用的指針設(shè)備包括軌跡球、措點桿、觸摸屏、觸摸板和鼠標器等。
.軌跡球使用手指或手掌撥動球體進行定位，它的體積較大，比較重， 塑料材質(zhì)的軌跡球易于磨損，并且具有靈活度不夠的缺點。
指點桿的移動能力比軌跡球要優(yōu)異很多，但是移動的操作是通過感應(yīng) 手措推力的大小和方向來實現(xiàn)的，因此控制起來有點困難，初學者不容易 掌握要領(lǐng)，而且使用時間長久之后按鈕外套易磨損脫落，需要更換。
觸摸屏使用方便，但定位精度較差，制造成本高。
觸摸板沒有機械磨損，控制精度也較高，它具有操作方便，初學者很 容易掌握要領(lǐng)，甚至可以把觸模板的功能擴展為手寫板的優(yōu)點。但是它同 時也具有反應(yīng)過于靈敏，造成定位精度較低的缺點；當使用電腦時間較長, 手指出汗時，經(jīng)常還會出現(xiàn)打滑現(xiàn)象；同時它對環(huán)境適應(yīng)性也較差，不適 合在潮濕，多灰的環(huán)境工作。
鼠標是使用最為廣泛的指針設(shè)備，但是標準的鼠標受連接線和鼠標墊 的束縛，在特殊場合使用有局限性。
無線鼠標雖然擺脫了連接線，但對于一些電子游戲使用者來說，無線 鼠標的操作延時是其最大的弊病。
空中鼠標使用了陀螺傳感器使之擺脫了連接線和鼠標墊的束縛，可以 在空中進行操作，但由于陀螺傳感器的使用，使空中鼠標價格昂貴。
綜上所述，現(xiàn)有技術(shù)紅缺少—'種既擺脫了連接線的束縛，可以在空中 進行操作，操作簡便自然，壽命長，又滿足低成本要求的指針設(shè)備。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是為了解決上面所述的各種措針設(shè)備的缺陷，避免現(xiàn)有 方法的諸多不足，提出一種簡便的利用紅外圖像傳感原理實現(xiàn)顯示屏指針 功能的相對坐標和絕對坐標二維指針的方法，以及同樣簡便的利用紅外發(fā) 射紅外圖像傳感實現(xiàn)顯示屏指針功能的相對坐標和絕對坐標三維指針的方 法，本發(fā)明還提出了一種實現(xiàn)上述方法的系統(tǒng)。
本發(fā)明所實現(xiàn)的二維及三維措針無需連接線，可以在空中進行操作， 且簡化了操作復雜度，使用者可以非常方便自然地操控設(shè)備，而且本發(fā)明 的紅外二維和三維指針設(shè)備造價低廉。
本發(fā)明通過采用以下的技術(shù)方案來實現(xiàn)。
本發(fā)明在同一技術(shù)主題下有多種實施方式-
第一種實施方式，利用紅外圖像傳感實現(xiàn)相對坐標二維指針的方法， 所述方法基于的系統(tǒng)包括一紅外發(fā)射模塊， 一紅外圖像傳感模塊，主機和
顯示屏，所述的紅外圖像傳感模塊和顯示屏分別與主機相連；所述方法采 用如下歩驟-
A、 顯示屏上顯示二維指針的初始位置；
B、 在紅外圖像傳感模塊的感應(yīng)有效區(qū)內(nèi)，紅外發(fā)射模塊發(fā)出定位光點 紅外線信號；
C、 根據(jù)定位光點在紅外圖像傳感模塊中的成像位置，計算出定位光點 的二維坐標；
D、 根據(jù)步驟C所獲取到的定位光點二維坐標并結(jié)合之前獲取的定位光點 二維坐標，確定顯示屏上二維指針位置的移動距離和移動方向，-
E、 重復歩驟B、 C、 D,使顯示屏上二維指針的位置隨紅外發(fā)射模塊的
移動而實時移動。
上述方法中，在紅外發(fā)射模塊從無效變?yōu)橛行r，即定位光點在紅外 圖像傳感模塊中有成像，系統(tǒng)重新獲取到的第一個光點二維坐標，并不導 致顯示屏上二維指針的位置改變。
在紅外發(fā)射模塊在有效轉(zhuǎn)為無效時，即定位光點在紅外圖像傳感模塊 中沒有成像，顯示屏上二維指針保持在紅外發(fā)射模塊無效前的位置。
第二種實施方式，利用紅外圖像傳感實現(xiàn)絕對坐標二維措針的方法， 所述方法基于的系統(tǒng)包括一紅外發(fā)射模塊， 一紅外圖像傳感模塊，主機和 顯示屏，其中^述的紅外圖像傳感模塊和顯示屏分別與主機相連；所述方
法采用如下歩驟-
A. 在紅外圖像傳感模塊的感應(yīng)有效區(qū)內(nèi)，紅外發(fā)射模塊發(fā)出定位光點
紅外線信號；
B. 根據(jù)定位光點在紅外圖像傳感模塊中的成像位置，計算出定位光點 的二維坐標；
C、 根據(jù)步驟C所獲取到的定位光點二維坐標，計算出顯示屏上二維指針 的位置；
D、 重復步驟A、 B、 C，使顯示屏上二維指針的位置隨紅外發(fā)射模塊的 移動而實時移動。
第三種實施方式，利用紅外圖像傳感實現(xiàn)相對坐標三維指針的方法， 所述方法基于的系統(tǒng)包括一紅外發(fā)射模塊，二個紅外圖像傳感模塊，主機 和顯示屏，其中所述的第一紅外圖像傳感模塊、第二紅外圖像傳感模塊和 顯示屏分別與主機相連；所述方法采用如下步驟-
A、 顯示屏上顯示三維措針的初始位置；
B、 在第一紅外圖像傳感模塊和第二紅外圖像傳感模塊的感應(yīng)有效區(qū)內(nèi)， 紅外發(fā)射模塊發(fā)出定位光點紅外線信號；
C、 根據(jù)定位光點在第- -紅外圖像傳感模塊和第二紅外圖像，感模塊中 的成像位置，分別計算出定位光點的第一二維坐標、第二二維坐標；
D、 根據(jù)第一二維坐標、第二二維坐標，計算出定位光點的三維坐標數(shù)
據(jù)；
E、 根據(jù)步驟D所獲取到的定位光點三維坐標并結(jié)合之前獲取到的定位光
點三維坐標，確定顯示屏上三維措針位置的移動距離和移動方向；
F、重復步驟B、 C、 D、 E,使顯示屏上三維指針的位置隨紅外發(fā)射模塊 的移動而實時移動。
上述方法中，在紅外發(fā)射模塊從無效變?yōu)橛行r，即定位光點在紅外 圖像傳感模塊中有成像，系統(tǒng)重新獲取到的第一個光點三維坐標，并不導 致顯示屏上三維指針的位置改變；
在紅外發(fā)射模塊在有效轉(zhuǎn)為無效時，即定位光點在紅外圖像傳感模塊 中沒有成像，顯示屏上三維指針保持在紅外發(fā)射模塊無效前的位置。
第四種實施方式，利用紅外圖像傳感實現(xiàn)絕對坐標三維指針的方法， 所述方法基于的系統(tǒng)包括一紅外發(fā)射模塊，二個紅外圖像傳感模塊，主機 和顯示屏，其中所述的第--紅外圖像傳感模塊、第二紅外圖像傳感模塊和 顯示屏分別與主機相連其特征在于所述方法采用如下步驟-
A、 在第--紅外圖像傳感模塊和第二紅外圖像傳感模塊的感應(yīng)有效區(qū)內(nèi)， 紅外發(fā)射模塊發(fā)出定位光點紅外線信號；
B、 根據(jù)定位光點在第一紅外圖像傳感模塊和第二紅外圖像傳感模塊中 的成像位置，分別計算出定位光點的第一二維坐標、第二二維坐標；
C、 根據(jù)第一二維坐標、第二二維坐標，計算出定位光點的三維坐標數(shù)
據(jù)；
D、 根據(jù)歩驟C所獲取到的定位光點三維坐標，計算出顯示屏上三維指針 的位置；
E、 重復步驟A、 B、 C、 D,使顯示屏上三維指針的位置隨紅外發(fā)射模 塊的移動而實時移動。
上述方法中，在第三、第四實施方式中，第一紅外圖像傳感模塊與第 二紅外圖像傳感模塊之間保持固定的角度和距離。
上述方法的第一^^第四實施方式中，所述的紅外發(fā)射模塊與包括遙控 發(fā)射電路和按鍵電路的遙控模塊共同載于一遙控器，所述的系統(tǒng)中還包括 -一遙控接收模塊，其連接主機
在使用過程中，用戶按動遙控模塊中的按鍵，遙控模塊發(fā)出指令，遙 控接收模塊接收指令，系統(tǒng)按該按鍵所定義的措令執(zhí)行預(yù)設(shè)的動作。
實現(xiàn)上述方法的系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括一載有紅外發(fā)射模塊、包括遙控 發(fā)射電路和按鍵電路的遙控模塊的遙控器，以及至少一只的紅外圖像傳感 模塊、遙控接收模塊。
在系統(tǒng)中有第--紅外圖像傳感模塊與第二紅外圖像傳感模塊時，所述 第--紅外圖像傳感模塊與第二紅外圖像傳感模塊之間保持固定的角度和距
1 所述紅外發(fā)射模塊發(fā)射特定頻率的紅外光線。
遙控模塊以紅外發(fā)射方式，或是無線發(fā)射方式發(fā)出指令，對應(yīng)的遙控 接收模塊亦以紅外接收方式，或是無線接收方式接收措令。
與現(xiàn)有技術(shù)相比較，本發(fā)明使用--個紅外圖像傳感模塊和一個紅外發(fā) 射模塊配合，實現(xiàn)了相對坐標和絕對坐標二維指針設(shè)備的功能。
使用二個紅外圖像傳感模塊和一個紅外發(fā)射模塊配合實現(xiàn)了相對坐標 和絕對坐標三維指針設(shè)備的功能。
本發(fā)明擺脫了連接線的束縛，不需要桌面的支撐，可以使用利用紅外 發(fā)射紅外攝像實現(xiàn)措針設(shè)備效果的裝置在空中進行操作，指針設(shè)備和屏幕 中的指針做相同移動，操作簡便自然，直觀、明了，不亞于傳統(tǒng)的指針設(shè) 備。而且本發(fā)明機械磨損少，壽命長。同時本發(fā)明的設(shè)計滿足了低該本的 要求。
附圉說明


圖1-1是本發(fā)明的利用紅外攝像實現(xiàn)相對坐標、絕對坐標二維指針方
法的實施例的示意圖1-2是本發(fā)明的利用紅外攝像實現(xiàn)相對坐標、絕對坐標三維指針方 法的實施例的示意圖2是本發(fā)明中載有紅外發(fā)射模塊、遙控模塊的遙控器在使用時的示 意圖3是本發(fā)明利用紅外攝像實現(xiàn)二維指針、三維指針的方法和系統(tǒng)的 構(gòu)成方框示意圖4是本發(fā)明的相對坐標二維指針定位實施例的示意圖； 圖5是本發(fā)明的絕對坐標二維措針定位實施例的示意圖6是本發(fā)明的相對坐標三維指針定位實施例的示意圖； 圖7是本發(fā)明的絕對坐標三維指針定位實施例的示意圖； 圖8是本發(fā)明利用紅外攝像實現(xiàn)三維指針的方法在進行計算三維坐標 時的原理圖9-1是本發(fā)明中遙控器的一種實施例的正面結(jié)構(gòu)圖 圖9-2是本發(fā)明中遙控器的一種實施例的反面結(jié)構(gòu)圖； 圖10是本發(fā)明利用紅外攝像實現(xiàn)二維指針、三維指針的方法中遙控接
收模塊的實施例之一的電原理圖11是本發(fā)明利用紅外攝像實現(xiàn)二維指針、三維指針的方法中紅外發(fā)
射模塊和遙控發(fā)射電路的實施例之一的電原理圖。
具體實施例方式
下面結(jié)合附圖及各實施例對本發(fā)明作進一步詳盡的描述-如圖1-1所示，紅外圖像傳感模塊10有感應(yīng)有效區(qū)域31,該紅外發(fā) 射模塊21與紅外圖像傳感模塊10之間有第一光軸22,在實現(xiàn)二維指針時, 一個紅外發(fā)射模塊21在紅外圖像傳感模塊10的感應(yīng)有效區(qū)域31內(nèi)發(fā)出定 位紅外線信號，若紅外發(fā)射模塊21移出31所包括的區(qū)域，則紅外圖像傳
感模塊io接收不到信號。
如圖1-2所示，在實現(xiàn)三維街針時，紅外圖像傳感模塊11有感應(yīng)有效 區(qū)域32,該紅外發(fā)射模塊21與紅外圖像傳感模塊11之間有第二光軸23。 在紅外圖像傳感模塊10的感應(yīng)有效區(qū)域31和紅外圖像傳感模塊11的感應(yīng) 有效區(qū)域32共同有效的區(qū)域，紅外發(fā)射模塊21發(fā)出定位紅外線信號，若 紅外發(fā)射模塊21移出這個公共區(qū)域，則紅外圖像傳感模塊10和11不能同 時接收到信號。
如圖2所示，使用者手持載紅外發(fā)射模塊21的遙控器20在進行操作， 在一種實施例中，紅外發(fā)射模塊21和遙控發(fā)射電路213設(shè)置在遙控器20 的同--惻。在其他實施例中，遙控發(fā)射電路213可以設(shè)置在其他位置。
在另--種實施方式中，可以設(shè)置一個發(fā)射開關(guān)71,該開關(guān)可以設(shè)置在 手指方便觸及的位置，這樣就可以方便地開關(guān)紅外發(fā)射模塊21。
參閱圖3，本發(fā)明的使用對象之--可以是計算機主機1、顯示屏2，當
然本發(fā)明不僅僅限于計算機的使用，可以使用在許多類似的系統(tǒng)上，例如 游戲機等。
計算機主機1方面有第一紅外圖像傳感模塊IO或同時有第二紅外圖像
傳感模塊11，以及安裝在計算機主機1中的---套計算機軟件。
紅外圖像傳感模塊10與接收器中央處理模塊105連接,主機通信模塊 107 -端連接接收器中央處理模塊105 —端通過主機通信接口 106連接到 計算機主機l的通信接口。
紅外圖像傳感模塊11與紅外圖像傳感模塊10有相同的連接，只是在 接收器中央處理模塊105的輸入端，兩者的地址不同。
遙控器20載有紅外發(fā)射模塊21 、包括遙控發(fā)射電路213和按鍵電路 40的遙控模塊28。當然遙控器20本身有一電源供電。
細敘本發(fā)明圖3的工作原理；以下僅以紅外圖像傳感模塊10為例-
在圖3中，遙控器20中的紅外發(fā)射模塊21發(fā)出特定頻率的紅外光， 本發(fā)明最佳實施例中使用的波長為850nm的紅外LED (發(fā)光二極管)，發(fā) 射頻率為40KHz,當然可以使用其他頻率和波長的紅外LED。
紅外光線被紅外圖像傳感模塊1Q接收到，接收到的紅外圖像信息傳輸 到接收器中央處理模塊105中，在接收器中央處理模塊105中計算出光點 的二維坐標或三維坐標或是將紅外圖像信息直接傳出。
此時，遙控發(fā)射電路213接收到來自按鍵電路40控制信息后，將信息 以紅外發(fā)射方式，或是無線發(fā)射方式發(fā)出。對應(yīng)的遙控接收模塊103亦以 紅外接收方式，或是無線接收方式接收信息，遙控接收模塊103收到按鍵 控制信息后，將其發(fā)送給接收器中央處理模塊105。接收器中央處理模塊 105將收到的紅外圖像信息或二維坐標或三維坐標信息，或是和按鍵控制 信息進行處理后，經(jīng)過主機通信模塊107由主機通信接口 106發(fā)送給計算 機主機1 。
計算機主機1接收到信息后，首先接收到的數(shù)據(jù)進行處理，所獲取的 坐標數(shù)據(jù)信息用來驅(qū)動屏幕指針的移動或者停止，獲取的按鍵數(shù)據(jù)信息用 來驅(qū)動執(zhí)行預(yù)設(shè)的動作。
如圖4所示的相對坐標二維指針定位實施例的示意圖。 本發(fā)明的方法、系統(tǒng)中，顯示屏2和紅外圖像傳感模塊10放在使用者
前方，均朝向使用者。使用者手持遙控器20,使紅外發(fā)射模塊21發(fā)出特 定頻率的紅外光，并進行移動，移動過程中紅外發(fā)射模塊21的方向朝向紅 外圖像傳感模塊10，并保持使兩者之間無阻擋。
紅外發(fā)射模塊21有效，將光點位置A映射為顯示屏2中措針A''的 位置，C "是上—-次紅外發(fā)射模塊21無效時的位置,所以新的A"與C " 是重合的，此為相對的含義，即使用者可以通過關(guān)閉或阻擋紅外發(fā)射模 塊21的方式使發(fā)射無效，在紅外發(fā)射無效期間，顯示器2上指針措示的位 置保持不變，使用者對紅外發(fā)射模塊21的任何移動都不會反應(yīng)在顯示器2 的指針上，重新開啟紅外發(fā)射模塊21或去除紅外發(fā)射的阻擋，使紅外發(fā)射 有效后，新的紅外發(fā)射模塊21位置被重新影射成指針的當前位置。
進一歩的，紅外發(fā)射模塊21從A點移動到B點，在顯示屏2上指針 從A''移動到B〃。
接收到的按鍵控制信息，可以實現(xiàn)點擊、拖動等全部類似于鼠標器的 措針動能。
參照圖5的絕對坐標二維指針定位實施例的示意圖。
計算機主機1能夠?qū)⒓t外發(fā)射模塊21的二維坐標信息換算成一個二維 指針的絕對坐標。在使用過程中，紅外發(fā)射模塊21在紅外圖像傳感模塊 10中成像的位置和顯示器2上指針的位置一一對應(yīng)，若使用者通過關(guān)閉或 阻擋紅外發(fā)射的方式使發(fā)射無效，在紅外發(fā)射無效期間，使用者對紅外發(fā) 射模塊21的任何移動不會反應(yīng)在顯示屏2的指針上,但重新開啟紅外發(fā)射 或去除紅外發(fā)射的阻擋，使紅外發(fā)射有效后，顯示屏2上指針的位置改變, 與當前紅外發(fā)射模塊21映射的位置對應(yīng)。
光點位置A映射為顯示屏2中指針A"的位置，C ''是上-*次紅外 發(fā)射模塊21無效時的位置， 一般情況下，新的A"與C ，，是有--定距 離的。即便兩者巧合是重合的，也僅僅是巧合而已。
進--步的，紅外發(fā)射模塊21從A點移動到B點，在顯示屏2上指針 從A''移動到B〃。
如圖6、圖8所示的相對坐標三維指針定位實施例的示意圖。 計算機主機1欲將紅外發(fā)射模塊21的二維坐標信息換算成一個三維指 針的坐標信息時，使用二個紅外圖像傳感模塊10和11同時攝取紅外發(fā)射
模塊21的圖像，兩紅外圖像傳感模塊的距離一般情況下要大于10cm，兩 紅外圖像傳自塊的焦距f和內(nèi)部參數(shù)都相同，主光軸相互平行，二維成 像平面301和302重合，P1和P2分別是紅外發(fā)射模塊21在兩紅外圖像傳 感模塊上的成像點，P1、 P2在各自的成像面坐標系中的二維坐標信息分別 為(X1, Y1)和(X2, Y2)。
計算紅外發(fā)射模塊21同一時間在二個紅外圖像傳感模塊上攝取的二幅 圖像中的視差，即X1-X2，由公式z-df/(X1-X2), x=zX1/f， y-zY1/f來獲 得三維數(shù)據(jù)信息。
計算機主機1將紅外發(fā)射模塊21的二維坐標信息操算成--'個三維指針 的坐標信息時，為減少使用者的手臂的活動范圍，使用者可以在移動到一 個位置后，關(guān)閉或阻擋住紅外發(fā)射，然后將手移到另一個位置，再重新開 啟紅外發(fā)射或去除紅外發(fā)射的阻擋。這期間顯示屏2上指針的位置不變， 新的紅外發(fā)射模塊21位置被重新影射成指針的當前位置。 具體方法步驟為
A、 顯示屏2上顯示三維指針的初始位置；
B. 在第一紅外圖像傳感模塊10和第二紅外圖像傳感模塊11的感應(yīng)有效 區(qū)內(nèi)，紅外發(fā)射模塊21發(fā)出定位光點紅外線信號；
c.根據(jù)定位光點在第一紅外圖像傳感模塊w和第二紅外圖像傳感模塊
ll中的成像位置，分別計算出定位光點的第一二維坐標、第二二維坐標；
D、 根據(jù)第一二維坐標、第二二維坐標，計算出定位光點的三維坐標數(shù)
鵬；
E、 根據(jù)步驟D所獲取到的定位光點三維坐標并結(jié)合之前獲取到的定位光 點三維坐標，確定顯示屏上三維指針位置的移動距離和移動方向；
F、 重復步驟B、 C、 D、 E,使顯示屏上三維指針的位置隨紅外發(fā)射模塊 的移動而實時移動。
上述方法步驟中，在紅外發(fā)射模塊21從無效變?yōu)橛行r，即定位光點 在紅外圖像傳感模塊中有成像，系統(tǒng)重新獲取到的第一個光點三維坐標， 并不導致顯示屏上三維指針的位置改變。
在紅外發(fā)射模塊21在有效轉(zhuǎn)為無效時，即定位光點在紅外圖像傳感模 塊中沒有成像，顯示屏上三維指針保持在紅外發(fā)射模塊21無效前的位置。
如圖7、圖8所示的絕對坐標三維措針定位實施例的示意圖。 獲取絕對坐標三維指針,也要使用二個紅外圖像傳感模塊10和11同時 攝取紅外發(fā)射模塊21的圖像,兩紅外圖像傳感模塊的距離--'般情況下要大 于10cm，兩紅外圖像傳感模塊的焦距f和內(nèi)部參數(shù)都相同，光軸相互平行, 二維成像平面301和302重合,P1和P2分別是紅外發(fā)射模塊21在兩紅外 圖像傳感模塊上的成像點，P1、 P2在各自的成像面坐標系中的二維坐標信 息分別為(X1, Y1)和(X2, Y2)。
計算紅外發(fā)射模塊21同一時間在二個紅外圖像傳感模塊上攝取的二幅 圖像中的視差，即X1-X2，由公式z-df/(X1-X2), x-zX1/f, "zY1/f來獲 得三維數(shù)據(jù)信息。
具體方法步驟為
A、 在第一紅外圖像傳感模塊和第二紅外圖像傳感模塊的感應(yīng)有效區(qū)內(nèi)， 紅外發(fā)射^模'塊發(fā)出定位光點紅外線信號；
B、 根據(jù)定位光點在第一紅外圖像傳感模塊和第二紅外圖像傳感模塊中 的成像位置，分別計算出定位光點的第---二維坐標、第二二維坐標；
C、 根據(jù)第一二維坐標、第二二維坐標，計算出定位光點的三維坐標數(shù)
據(jù)；
D、 根據(jù)歩驟C所獲取到的定位光點三維坐標，計算出顯示屏上三維指針 的位置；
與獲取相對坐標三維指針信息所不同的是，
E、 重復步驟A、 B、 C、 D,使顯示屏上三維指針的位置隨紅外發(fā)射模 塊的移動而實時移動。
也就是說，光點位置A映射為顯示屏2中指針A'"的位置，C "' 是上一次紅外發(fā)射模塊21無效時的位置, 一般情況下，新的A'，，與C ，，， 是有一定距離的。即便兩者巧合是重合的，也僅僅是巧合而已。
進一步的，紅外發(fā)射模塊21從A點移動到B點，在顯示屏2上指針 從A'"移動到B〃'。
如圖9-1、圖9-2所示，兩圖披露了遙控器20的一-種實施例，這是一 種類似圓餅的外形。定位用光點的紅外發(fā)射模塊21布置在如圖9-2所示的 —個平面上，另一個平面可以設(shè)置類似普通遙控器的按鍵電路40。遙控器
20的側(cè)面上布置一些按鍵來實現(xiàn)類似鼠標左右鍵的點擊功能；側(cè)兩的前方 (平放或平握時)布置與遙控接收模塊103之間通信的遙控發(fā)射電路213。 按鍵電路40包括兩只類似鼠標按鈕的按鍵,使用者可以像操作鼠標-樣方 便地操作遙控器20。
當作為遙控器20使用時使用者手握遙控器20,紅外發(fā)射模塊21所在 的平面朝外；按鍵電路鄰所在的平面朝手心，同時食指和中指按住側(cè)面上 的按鍵。操作時，使用者掌心向著紅外圖像傳感模塊10的方向，即紅外發(fā) 射模塊21朝向紅外圖像傳感模塊10的方向，并使兩者之間無阻擋,移動 紅外發(fā)射模塊21時顯示屏2上的指針可以做相應(yīng)的移動。在使用過程中， 為減少使用者的手臂的活動范圍，使用者可以在移動到一個位置后，關(guān)閉 紅外發(fā)射模塊21或阻擋住紅外發(fā)射模塊21的發(fā)射(如把手腕翻下來)，然 后將手移到另一個位置，這期間顯示屏2上的指針的位置不變，當重新開 啟紅外發(fā)射模塊21或去除紅外發(fā)射模塊21的阻擋(如把手腕翻上來)，紅 外發(fā)射模塊21的當前位置被影射成顯示屏2上指針的所在位置,再移動紅 外發(fā)射模塊21時顯示屏2上的指針可以做相應(yīng)的移動。同時，只要用食指 和中指操作側(cè)面上的相應(yīng)按鍵，即可得到相當于鼠標左右鍵的相應(yīng)功能。
當作為普通遙控器使用時，使用者手掌平握遙控器20,按鍵電路40 所在平面向上，遙控發(fā)射電路213朝向紅外圖像傳感模塊10,用拇指進行 按鍵操作，完成普通遙控器的控制功能。
參照圖10，圖IO是本發(fā)明中遙控器接收器的一種實施例的電原理圖。 U2、 U6紅外圖像處理芯片和CAM1、 CAM2紅外攝像頭分別組合成兩組， 用于完成提取定位用的紅外圖像的功能。當只需要提取二維坐標時，則只 需要U2、 CAM1或U6、 CAM2中的任意一組。U4是紅外數(shù)據(jù)接收頭，它接 收從遙控發(fā)射器發(fā)來的控制信息。Ul是接收器中央處理器，它將收到的定 位紅外圖像信息和控制信息進行處理、編械后通過USB總線發(fā)給計算機主 機。
圖1 l是本發(fā)明中遙控器發(fā)射器的一種實施例的電原理閨。U5是主處理 芯片，它掃描按鍵矩陣取得控制信息。并且控制定位紅外發(fā)光管D1和控制 信息傳送紅外發(fā)光管D2的亮滅。
本發(fā)明可以使用千電池，這時遙控器20上就要有電池倉，也可以設(shè)置
—個措示電池電量高低的指示燈。
本發(fā)明還可以使用可充電電池，這樣遙控器20上不但要有電池倉，也 可以設(shè)置--個措示電池電量高低的指示燈，還要設(shè)置一個充電插口 。 本發(fā)明還可以外接電源。
以上所述，僅為本發(fā)明的較佳實施例而已，并非對本發(fā)明作任何形式 上的限制，任何熟悉本項技術(shù)的人員可能利用上述揭示的技術(shù)內(nèi)容加以變 更或修飾為等同變化的等效實施例，凡是未脫離本發(fā)明技術(shù)方案的內(nèi)容， 依據(jù)本發(fā)明的技術(shù)實貭對以上實施例所作的任何簡單修改、等同變化與修 飾，均仍屬于本發(fā)明技術(shù)方案的范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1、利用紅外圖像傳感實現(xiàn)相對坐標二維指針的方法，所述方法基于的系統(tǒng)包括一紅外發(fā)射模塊，一紅外圖像傳感模塊，主機和顯示屏，所述的紅外圖像傳感模塊和顯示屏分別與主機相連；其特征在于所述方法采用如下步驟A、顯示屏上顯示二維指針的初始位置；B.在紅外圖像傳感模塊的感應(yīng)有效區(qū)內(nèi)，紅外發(fā)射模塊發(fā)出定位光點紅外線信號；C.根據(jù)定位光點在紅外圖像傳感模塊中的成像位置，計算出定位光點的二維坐標；D、根據(jù)步驟C所獲取到的定位光點二維坐標并結(jié)合之前獲取的定位光點二維坐標，確定顯示屏上二維指針位置的移動距離和移動方向；E、重復步驟B、C、D，使顯示屏上二維指針的位置隨紅外發(fā)射模塊的移動而實時移動。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的利用紅外圖像傳感實現(xiàn)相對坐標二維指針的方 法，其特征在于在紅外發(fā)射模塊從無效變?yōu)橛行r，即定位光點在紅外圖像傳感模塊中有 成像，系統(tǒng)重新獲取到的第--個光點二維坐標，并不導致顯示屏上二維指 針的位置改變；在紅外發(fā)射模塊在有效轉(zhuǎn)為無效時，即定位光點在紅外圖像傳感模塊中沒 有成像，顯示屏上二維指針保持在紅外發(fā)射模塊無效前的位置。
3、 利用紅外圖像傳感實現(xiàn)絕對坐標二維指針的方法，所述方法基于的系統(tǒng) 包括--紅外發(fā)射模塊， 一紅外圖像傳感模塊，主機和顯示屏，其中所述的 紅外圖像傳感模塊和顯示屏分別與主機相連；其特征在于所述方法采用如 下歩驟A.在紅外圖像傳感模塊的感應(yīng)有效區(qū)內(nèi)，紅外發(fā)射模塊發(fā)出定位光點 紅外線信號； B、 根據(jù)定位光點在紅外圖像傳感模塊中的成像位置，計算出定位光點 的二維坐杏f;C、 根據(jù)步驟C所獲取到的定位光點二維坐標，計算出顯示屏上二維指針 的位置；D、 重復步驟A、 B、 C，使顯示屏上二維指針的位置隨紅外發(fā)射模塊的 移動而實時移動。
4、 利用紅外圖像傳感實現(xiàn)相對坐標三維指針的方法，所述方法基于的系統(tǒng) 包括--紅外發(fā)射模塊，二個紅外圖像傳感模塊，主機和顯示屏，其中所述 的第一紅外圖像傳感模塊、第二紅外圖像傳感模塊和顯示屏分別與主機相 連；其特征在于所述方法采用如下步驟A、 .顯示屏上顯示三維指針的初始位置；B、 在第一紅外圖像傳感模塊和第二紅外圖像傳感模塊的感應(yīng)有效區(qū)內(nèi)， 紅外發(fā)射模塊發(fā)出定位光點紅外線信號；C、 根據(jù)定位光點在第一紅外圖像傳感模塊和第二紅外圖像傳感模塊中 的成像位置，分別計算出定位光點的第--二維坐標、第二二維坐標；D、 根據(jù)第一二維坐標、第二二維坐標，計算出定位光點的三維坐標數(shù)據(jù)；E、 根據(jù)歩驟D所獲取到的定位光點三維坐標并結(jié)合之前獲取到的定位光 點三維坐標，確定顯示屏上三維指針位置的移動距離和移動方向；F、 重復步驟B、 C、 D、 E，使顯示屏上三維指針的位置隨紅外發(fā)射模塊 的移動而實時移動。
5、 根據(jù)權(quán)利要求4所述的利用紅外圖像傳感實現(xiàn)相對坐標三維指針的方 法，其特征在于在紅外發(fā)射模塊從無效變?yōu)橛行r，即定位光點在紅外圖像傳感模塊中有 成像，.系統(tǒng)重新獲取到的第一個光點三維坐標，并不導致顯示屏上三維指 針的位置改變；在紅外發(fā)射模塊在有效轉(zhuǎn)為無效時，即定位光點在紅外圖像傳感模塊中沒 有成像，顯示屏上三維措針保持在紅外發(fā)射模塊無效前的位置。
6、 利用紅外圖像傳感實現(xiàn)絕對坐標三維指針的方法，所述方法基于的系統(tǒng) 包括一紅外發(fā)射模塊，二個紅外圖像傳感模塊，主機和顯示屏，其中所述 的第--'紅外圖像傳感模塊、第二紅外圖像傳感模塊和顯示屏分別與主機相 連；其特征在于所述方法采用如下步驟A、 在第一紅外圖像傳感模塊和第二紅外圖像傳感模塊的感應(yīng)有效區(qū)內(nèi)， 紅外發(fā)射模塊發(fā)出定位光點紅外線信號；B、 根據(jù)定位光點在第一紅外圖像傳感模塊和第二紅外圖像傳感模塊中 的成像位置，分別計算出定位光點的第一二維坐標、第二二維坐標；C、 根據(jù)第一二維坐標、第二二維坐標，計算出定位光點的三維坐標數(shù)據(jù)；D、 根據(jù)歩驟C所獲取到的定位光點三維坐標，計算出顯示屏上三維指針 的位置；E、 重復步驟A、 B、 C、 D,使顯示屏上三維指針的位置隨紅外發(fā)射模塊 的移動而實時移動。
7、 根據(jù)權(quán)利要求4所述的利用紅外圖像傳感實現(xiàn)相對坐標三維指針的方 法，或根據(jù)權(quán)利要求6所述的利用紅外圖像傳感實現(xiàn)絕對坐標三維指針的 方法，其特征在于第一紅外圖像傳感模塊與第二紅外圖像傳感模塊之間保持固定的角度 和距離。
8、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的利用紅外圖像傳感實現(xiàn)相對坐標二維指針的方 法，或根據(jù)權(quán)利要求3所述的利用紅外圖像傳感實現(xiàn)絕對坐標二維指針的 方法，或根據(jù)權(quán)利要求4所述的利用紅外圖像傳感實現(xiàn)相對坐標三維指針 的方法，或根據(jù)權(quán)利要求6所述的利用紅外圖像傳感實現(xiàn)絕對坐標三維指 針的方法，其特征在于-所述的紅外發(fā)射模塊與包括遙控發(fā)射電路和按鍵電路的遙控模塊共同 載于遙控器，所述的系統(tǒng)中還包括-謹控接收模塊，其連接主機；在使用過程中，用戶按動遙控模塊中的按鍵，遙控模塊發(fā)出措令，遙 控接收模塊接收措令，系統(tǒng)按該按鍵所定義的措令執(zhí)行預(yù)設(shè)的動作。9、利用紅外圖像傳感實現(xiàn)二維及三維指針的系統(tǒng)，其特征在于-所述系統(tǒng)包括一載有紅外發(fā)射模塊、包括遙控發(fā)射電路和按鍵電路的遙控模塊的遙控器，以及至少一只的紅外圖像傳感模塊、遙控接收模塊； 在系統(tǒng)中有第一紅外圖像傳感模塊與第二紅外圖像傳感模塊時，所述第一紅外圖像傳感模塊與第二紅外圖像傳感模塊之間保持固定的角度和距邀.兩；所述紅外發(fā)射模塊發(fā)射特定頻率的紅外光線；遙控模塊以紅外發(fā)射方式，或是無線發(fā)射方式發(fā)出指令，對應(yīng)的遙控 接收模塊亦以紅外接收方式，或是無線接收方式接收措令。
全文摘要
一種利用紅外圖像傳感實現(xiàn)相對坐標或絕對坐標，二維或三維指針的方法及系統(tǒng)，系統(tǒng)包括一紅外發(fā)射模塊，至少一紅外圖像傳感模塊與連接了顯示屏的主機連接。使用時，顯示屏上顯示二維或三維指針的初始位置；此時在紅外圖像傳感模塊的感應(yīng)區(qū)內(nèi)，紅外發(fā)射模塊發(fā)出定位光點紅外信號；然后根據(jù)定位光點在紅外圖像傳感模塊中的成像，計算出定位光點的二維或三維坐標；再根據(jù)所獲取到的坐標數(shù)據(jù)，確定顯示屏上二維或三維指針位置的移動距離和移動方向，從而使顯示屏上二維或三維指針的位置隨紅外發(fā)射模塊的移動而實時移動。本發(fā)明操作簡便自然，直觀、明了，機械磨損少，壽命長，成本低。
文檔編號G06F3/041GK101354623SQ200710075339
公開日2009年1月28日 申請日期2007年7月27日 優(yōu)先權(quán)日2007年7月27日
發(fā)明者張偉明 申請人:張偉明