[发明专利]基于红外线摄像的触摸屏及其定位检测方法

说明书

技术领域

本发明属于计算机多媒体技术领域，具体涉及一种电子计算机多媒体技术用的、基于红外线摄像的触摸屏及其定位检测方法。

背景技术

随着多媒体信息查询的与日俱增，人们越来越多地使用到触摸屏。触摸屏作为一种最新的电脑输入设备，是目前最简单、方便、自然而且又适用于中国国情的输入设备。触摸屏具有坚固耐用、反应速度快、节省空间、易于交流等许多优点。利用这种技术，用户只要手指轻轻触碰计算机显示屏上的图标或文字就能实现对主机操作，从而使人机交互更为直截了当。

目前，触摸屏按照技术原理来区别，可分为五个基本种类：矢量压力传感技术触摸屏、电阻技术触摸屏、电容技术触摸屏、红外线技术触摸屏、表面声波技术触摸屏。其中矢量压力传感技术触摸屏已退出历史舞台。传统的红外线技术触摸屏由装在屏幕外框的红外线发射与接收感测元件构成，在屏幕表面上，形成红外线探测网，任何触摸物体可阻挡该点上的红外线接收从而实现触摸屏操作。其主要的优点是价格低廉、安装方便、响应速度快，但是分辨率较低，容易损坏。

发明内容

本发明的目的在于提供一种分辨率高、不易损坏的基于红外线摄像的触摸屏及其定位检测方法。

本发明所采用的技术方案是，根据光的逆反射特性，使用反光条，使红外线发射管发出的光近似按原路返回，并由红外摄像头拍摄返回的红外线光强图。如发生触摸，会减弱触摸区域返回的红外光的强度，对比无触摸和有触摸的图像，将得到的被遮挡的红外图像与未被遮挡的红外图像相减，得到光强变化绝对值最大的位置即可得到被遮挡的坐标。这样一侧角上的红外摄像头可以确定一根过触摸点的射线，两个摄像头就可以根据同时经过触摸点的两根射线相交确定遮挡的位置。

本发明提出的基于红外线摄像的触摸屏，由图像采集模块1、控制电路板2、计算机6组成，如图1所示。其中，图像采集模块1由分别装在显示屏屏幕边框同侧两角的两个红外线摄像头3、放置在红外线摄像头3两侧的红外发射管4，以及围贴于屏幕边框另外三边的反光条组成。

控制电路板2将红外线摄像头3采集到的图像数据采用USB数据形式传送给计算机主机6，由用户应用程序负责将接收到的数据与未触摸的标准图像比对，确定坐标，返回给操作系统，从而构建一个红外线摄像定位触摸屏系统。

控制电路板2由USB控制传输芯片9、数字图像传感器芯片(CMOS)10、可编程式逻辑芯片(CPLO)11和静态存储器12经电路连接组成；原理框图如图8所示。其中，USB控制传输芯片9通过修改寄存器设置对CMOS数字图像传感器芯片10的窗口设置等参数进行配置，红外光线通过光学透镜以及红外光滤色镜在CMOS数字传感器芯片1 0上成像，数字图像传感器芯片10对其进行空间采样，并按照一定的帧频连续输出8位的数字图像数据Y[7:0]。为了实现数字图像传感器芯片输出数据与USB控制传输芯片9器读取数据速度与时序的匹配，使用了静态存储器(SRAM)12和可编程逻辑芯片(CPLD)11构成高速缓冲区，利用此高速缓冲区将数字图像传感器10采集的图像数据缓存。最后USB控制传输芯片9实现与主机的USB接口通信，将高速缓冲区数据传输到PC机进行后续的图像处理。

计算机主机模块6主要包括固件程序、USB设备驱动程序和客户端应用程序三个部分。

固件程序代码通过装载存于USB控制传输芯片9的RAM中，由片内加强型8051单片机来处理，可采用汇编或C语言编写，主要用来响应各种来自系统的USB设备请求，完成各种数据交换工作和事件处理。采集系统的固件程序基于CYPRESS公司提供的EZ-USB固件程序框架进行开发，添加完成快速块传输的功能代码，并链接设备描述符即可。

USB设备驱动程序为系统提供了应用软件与USB设备的接口，主要作用是使操作系统能够识别USB设备，并建立起主机端和设备之间的通信。USB驱动程序必须基于WDM(Windows Driver Model)，采用分层的体系结构，主要分为3层，高层的USB设备驱动程序、中间层USB核心驱动程序(USB Driver)及底层USB主控制器驱动程序(USB HostController Driver)