專利名稱：一種屏幕表面定位裝置及其實現(xiàn)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及觸摸屏技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種屏幕表面定位裝置及其實現(xiàn)方法。
背景技術(shù)：
現(xiàn)有的使用攝像頭的觸摸屏定位裝置，其系統(tǒng)組成主要有兩種形式一種是使用 兩個或兩個以上的面陣攝像頭連續(xù)獲取目標圖像，并將采集到的圖像信息分別通過較高帶 寬的數(shù)據(jù)線傳輸?shù)綌?shù)字信號處理器上，然后利用數(shù)字信號處理器對每個攝像頭獲得的圖 像進行集中處理，最后對圖像進行合成分析計算出目標物在屏幕上的位置坐標。采用這 種方案，存在以下不足由于每個攝像頭和主控制模塊之間的距離比較遠(65寸的屏幕基 本要1米)，每個攝像頭都需要有的高速的數(shù)據(jù)傳輸通道用來傳輸圖像數(shù)據(jù)，設(shè)在定位拍 攝時每個攝像頭拍攝的圖像分辨率為1280x16，為了計算的精度一般采用每個像素lObit 的數(shù)據(jù)輸出，則每幀圖像有1280x16x10 = 200kbit，為了能較快的定位物體每一秒鐘需要 拍攝120幅圖像(鼠標每秒就是定位120次)，這樣的話每一秒鐘需要傳輸?shù)臄?shù)據(jù)量為 1280xl6xl0(bit)x120(幀)=23.4375Mbit。這個只是圖像的實際數(shù)據(jù)，而圖像傳感器輸 出的數(shù)據(jù)遠遠大于這個數(shù)據(jù)量，即使每秒鐘把23. 5Mbits的數(shù)據(jù)傳輸?shù)竭h端(至少1米以 外)也需要一個很高帶寬的數(shù)據(jù)傳輸通道。如下圖1，主控制模塊也需要有快速的數(shù)據(jù)接收 通道。如果一個系統(tǒng)采用三個攝像頭來定位的話，這主控板上要有三套高速的數(shù)據(jù)接收通 道。為了能處理兩路以上的圖像數(shù)據(jù)，則對主控制模塊里面的數(shù)據(jù)處理模塊要求非常高，采 用這種方案的缺點在于需要有很多的高速數(shù)據(jù)收發(fā)通道，提高了系統(tǒng)的復(fù)雜程度和設(shè)備成 本。因此，對現(xiàn)有技術(shù)進行改進，能夠提供一種結(jié)構(gòu)簡單、成本較低屏幕表面定位裝置 是很有必要的。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是為了克服現(xiàn)有技術(shù)中的上述缺點和不足，提供一種結(jié) 構(gòu)簡單、成本較低、容易實現(xiàn)的屏幕表面定位裝置及屏幕表面定位方法。本發(fā)明通過以下技術(shù)方案予以實現(xiàn)的本發(fā)明提供一種屏幕表面定位裝置，主要包括1)用于采集觸摸屏表面的圖像信息并且進行處理的圖像采集處理模塊；2)用于連接圖像采集處理模塊和主控制模塊，并且用于傳輸數(shù)據(jù)的傳輸線纜；3)用于讀取每路圖像采集處理模塊計算后的信息，同時把信息通過數(shù)據(jù)接口模塊 發(fā)送給處理器的主控制模塊；該定位裝置還包括1)所述圖像采集處理模塊包跨用于采集觸摸屏表面的圖像信息的面陣CMOS攝像 頭；用于對所采集的圖像信息進行處理的FPGA芯片；用于發(fā)送經(jīng)過處理的圖像信息的發(fā)送 模塊；
2)所述圖像采集處理模塊還包括用于外接一圖像調(diào)試設(shè)備的圖像調(diào)試接口 ；3)所述圖像采集處理模塊還連接一個用于對觸摸屏上的觸摸點的虛擬坐標信息 進行一個時鐘同步處理的時鐘控制模塊；4)所述主控制模塊包括數(shù)據(jù)接收模塊以及數(shù)據(jù)接口模塊。本發(fā)明還提供一種屏幕表面方法，如下如圖2，圖像傳感器負責(zé)把觸摸屏表面的圖像信息轉(zhuǎn)換為電信號，經(jīng)過A/D轉(zhuǎn)換后 送給數(shù)據(jù)處理模塊。數(shù)據(jù)處理模塊根據(jù)主控制模塊設(shè)定的參數(shù)對拍攝到的圖像進行二值化 處理，找出亮點或暗點所在的虛擬坐標信息，所述亮點或暗點所在的虛擬坐標信息為觸摸 屏上的觸摸點的虛擬坐標信息，處理完一幀圖片后把觸摸屏上的觸摸點的虛擬坐標信息通 過通過低速的傳輸通道發(fā)送給主控制模塊。主控制模塊實時的讀取每路圖像采集處理模塊計算后的觸摸屏上的觸摸點的虛 擬坐標信息，并將這些坐標信息最終送到處理器做計算和坐標校正，得出遮擋物在處理器 屏幕上的真正坐標，完成遮擋物的定位功能，或者主控制模塊在硬件上加入計算和校正功 能，根據(jù)各個圖像采集處理模塊所得到虛擬坐標信息計算出所述觸摸物的物理坐標，最后 再把這個物理坐標發(fā)送給處理器。本發(fā)明相對現(xiàn)有技術(shù)，具有以下優(yōu)點與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明把亮點或暗點在圖片里面的坐標計算功能放在攝像 頭上完成，計算完的坐標可以用4個字節(jié)的數(shù)據(jù)來表示，即每幅圖像只用4個字節(jié)來表 示暗點和亮點的坐標，這樣的話每秒鐘拍攝120幀圖像，每秒鐘傳輸?shù)臄?shù)據(jù)的數(shù)據(jù)量為 4(byte)x8 (bit)xl20 = 3. 75kbit，這個數(shù)據(jù)量是原先的 1/6400 ((4 (byte) x8 (bit) xl20) / (1280xl6xl0(bit)x120(幀))=1/6400)。采用本發(fā)明的方法可以省去比較復(fù)雜的高速數(shù) 據(jù)傳輸部分，用通用的低速串行數(shù)據(jù)傳輸方式就可以滿足數(shù)據(jù)傳輸?shù)囊?如串口、IIC、 SPI等)。主控制模塊接收到這些坐標數(shù)據(jù)后立即發(fā)送給處理器完成后期的計算和坐標校 正工作(也可以在硬件上加入計算和校正功能，直接送出計算好的坐標信息)。這樣的話可以省去比較復(fù)雜的高速數(shù)據(jù)傳輸部分，用中低速的數(shù)據(jù)傳輸方式就可 以滿足數(shù)據(jù)傳輸?shù)囊罅?，達到了降低系統(tǒng)的復(fù)雜程度和設(shè)備成本。


圖1是現(xiàn)有方式中屏幕表面定位裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是本發(fā)明屏幕表面定位裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；圖3是本發(fā)明實施例二的示意圖；圖4是本發(fā)明實施例三的示意具體實施例方式下面結(jié)合附圖詳細說明下本發(fā)明的具體實施方式
。實施例一如圖2所示，一種屏幕表面定位裝置結(jié)構(gòu)示意圖其包括圖像采集處理模塊，所述圖像采集處理模塊由圖像傳感器、FPGA芯片集成，所述圖 像傳感器采用面陣CMOS攝像頭，用于采集觸摸屏表面的圖像信息并把外部光信號轉(zhuǎn)換為電信號，經(jīng)過A/D轉(zhuǎn)換后送給FPGA芯片，所述FPGA芯片用于對所采集的圖像信息進行二值 化處理，并得出當有物體觸摸觸摸屏?xí)r觸摸物在觸摸屏上的虛擬坐標信息；主控制模塊，分別連接所述圖像采集處理模塊，用于接收各個圖像采集處理模塊 所得到虛擬坐標信息，同時快速的把這些坐標信息通過USB接口發(fā)送給處理器，由處理器 完成后期的計算和坐標校正得到所述觸摸物的物理坐標，或根據(jù)各個圖像采集處理模塊所 得到虛擬坐標信息計算出所述觸摸物的物理坐標，最后再把這個物理坐標發(fā)送給處理器。圖像傳感器首先是從各個攝像頭拍攝到的圖像里提取觸摸點的信息。在本實施例 中主要分為兩種情況，一是有物體遮擋時拍攝到的是亮點，沒有物體遮擋時拍攝到的是暗 點，提取亮點在圖片里面的坐標；二是有物體遮擋時拍攝到的是暗點，沒有物體遮擋時拍攝 到的是亮點，提取暗點在圖片里面的坐標。不管是暗點還是亮點，都采用FPGA芯片進行二 值化處理并提取這些點在圖片里面的坐標(即虛擬坐標信息)，并將這些坐標信息最終送 到處理器做計算和坐標校正(或者在硬件上加入計算和校正功能)，得出遮擋物在處理器 屏幕上的真正坐標，完成遮擋物的定位功能。在本實施例還包括發(fā)送模塊以及接收模塊；所述發(fā)送模塊主要用于發(fā)送圖像采集 處理模塊所處理得到的虛擬坐標信息；所述接收模塊主要用于接收發(fā)送模塊所發(fā)送過來的 數(shù)據(jù)。實施例二如圖3所示，在實施例一的基礎(chǔ)上，所述圖像采集處理模塊還包括圖像調(diào)試接口， 用于外接一圖像調(diào)試設(shè)備；所述圖像調(diào)試設(shè)備用于攝像頭安裝、調(diào)試等需要觀察CMOS圖像 時使用。由于我們在前面去掉了各個攝像頭傳輸圖像數(shù)據(jù)的高速數(shù)據(jù)傳輸通道，攝像頭定 位設(shè)備在生產(chǎn)調(diào)試時需要得到攝像頭拍攝到的圖像，通過拍攝到的圖像查看攝像頭是否能 正常的拍攝到屏幕表面，是否安裝正確?？梢栽跀z像頭上預(yù)留一個圖像輸出接口，只用把圖 像傳感器輸出地數(shù)據(jù)連接到圖像輸出接口上即可，這樣不會增加整個攝像頭的設(shè)計難度和 成本。調(diào)試接口可以采用14pin的IDC插座即可。實施例三如圖4所示，所述圖像采集處理模塊還連接一個時鐘控制模塊，用于把高速的時 鐘信號轉(zhuǎn)換成LVDS電平傳輸?shù)紺MOS模塊，使其能形成一個同步時鐘。當有物體觸摸觸摸屏?xí)r，各個圖像采集處理模塊中的圖像傳感器就屏幕表面信息 進行采集，并在各自的FPGA中進行處理，得出相應(yīng)虛擬坐標信息。此時，時鐘控制模塊對所 得到的虛擬坐標信息進行一個時鐘同步處理，得出同一時間內(nèi)各個圖像采集處理模塊所得 到的虛擬坐標信息，并傳輸給MUC或計算機進行坐標校準處理，得出觸摸物的物理坐標；所述時鐘控制模塊主要采用LVDS Driver。為了得到更加好的定位效果，本發(fā)明也可以采用實施例二與實施例三結(jié)合使用的 方式。
權(quán)利要求
一種屏幕表面定位裝置，包括圖像采集處理模塊、數(shù)據(jù)傳輸線纜及主控制模塊，圖像采集處理模塊通過數(shù)據(jù)傳輸線纜與主控制模塊連接，主控制模塊與處理器連接，其特征在于，所述圖像采集處理模塊包括圖像傳感器及連接圖像傳感器的數(shù)據(jù)處理模塊，所述圖像傳感器用于采集觸摸屏表面的圖像信息，所述數(shù)據(jù)處理模塊用于對所采集的圖像信息進行處理，并得出觸摸物在觸摸屏上的虛擬坐標信息，所述主控制模塊用于讀取每路圖像采集處理模塊得出的觸摸屏上的觸摸點的虛擬坐標信息并發(fā)送到處理器。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的屏幕表面定位裝置，其特征在于，所述圖像傳感器采用面陣 CMOS攝像頭，所述數(shù)據(jù)處理模塊是FPGA芯片。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的屏幕表面定位裝置，其特征在于，所述圖像采集處理模塊還 包括圖像調(diào)試接口，用于外接一圖像調(diào)試設(shè)備；所述圖像采集處理模塊還連接一個時鐘控 制模塊，用于對觸摸屏上的觸摸點的虛擬坐標信息進行一個時鐘同步處理。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的屏幕表面定位裝置，其特征在于，所述數(shù)據(jù)傳輸線纜為普通 數(shù)據(jù)傳輸線纜。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的屏幕表面定位裝置的屏幕表面定位方法，包含以下步驟1)圖像傳感器負責(zé)把觸摸屏表面的圖像信息轉(zhuǎn)換為電信號，經(jīng)過轉(zhuǎn)換后送給數(shù)據(jù)處理 模塊；2)數(shù)據(jù)處理模塊根據(jù)主控制模塊設(shè)定的參數(shù)對拍攝到的圖像進行處理，并形成觸摸物 在觸摸屏上的虛擬坐標信息，處理完一幀圖片后把觸摸屏上的觸摸點的虛擬坐標信息通過 數(shù)據(jù)發(fā)送模塊發(fā)送給主控制模塊；3)主控制模塊實時的讀取每路圖像采集處理模塊計算后的觸摸屏上的觸摸點的虛擬 坐標信息，并將這些坐標信息最終送到處理器做計算和坐標校正，得出遮擋物在處理器屏 幕上的真正坐標，完成遮擋物的定位功能，或者主控制模塊在硬件上加入計算和校正功能， 根據(jù)各個圖像采集處理模塊所得到虛擬坐標信息計算出所述觸摸物的物理坐標，最后再把 這個物理坐標發(fā)送給處理器。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的屏幕表面定位裝置的定位方法，其特征在于，步驟1)中電信 號經(jīng)過A/D轉(zhuǎn)換后送給數(shù)據(jù)處理模塊。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的屏幕表面定位裝置的定位方法，其特征在于，步驟2)中數(shù)據(jù) 處理模塊對圖像進行二值化處理，找出亮點或暗點所在的虛擬坐標信息。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種屏幕表面定位裝置及其實現(xiàn)方法，圖像傳感器負責(zé)把觸摸屏表面的圖像信息轉(zhuǎn)換為電信號，經(jīng)過A/D轉(zhuǎn)換后送給數(shù)據(jù)處理模塊。數(shù)據(jù)處理模塊根據(jù)主控制模塊設(shè)定的參數(shù)對拍攝到的圖像進行二值化處理，找出亮點或暗點所在的圖像虛擬坐標信息，處理完一幀圖片后把虛擬坐標信息經(jīng)過數(shù)據(jù)傳輸模塊通過低速的傳輸通道發(fā)送給主控制模塊，主控制模塊實時的讀取每路圖像采集處理模塊計算后的信息，同時把信息通過數(shù)據(jù)接口模塊發(fā)送給處理器，本發(fā)明大大減少數(shù)據(jù)傳輸量，達到了降低系統(tǒng)的復(fù)雜程度和設(shè)備成本。
文檔編號G06F3/042GK101980120SQ20101051837
公開日2011年2月23日 申請日期2010年10月22日 優(yōu)先權(quán)日2010年10月22日
發(fā)明者曾昭興, 趙群英 申請人:廣東威創(chuàng)視訊科技股份有限公司