[发明专利]利用红外图像传感实现二维及三维指针的方法和系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种显示屏指针技术，特别涉及一种可以实现显示屏指针 功能的红外二维和三维指针的方法技术，尤其还涉及一种利用红外发射、 红外图像传感实现指针的系统。

背景技术

在现今带有显示屏的操作系统中，特别是计算机操作系统中，指针设 备已经成为其不可或缺的一部分。指针设备可以将自己所处位置的信息实 时地传送到操作系统，这样操作系统就可以利用指针设备在屏幕上定义指 针。利用指针的指示来完成指点、拖动、单击、双击等操作，使系统的操 作更加简便、直观，让人们的操作行为实施得更为轻松方便。

近来，随着操作系统的显示器进入更宽敞的客厅等场所，人们对指针 设备提出了更高的要求：如何设计可以摆脱连接线的束缚、可以在空中自 由进行操作、而且操作更简便自然、寿命长、成本低的指针设备。目前， 常用的指针设备包括轨迹球、指点杆、触摸屏、触摸板和鼠标器等。

轨迹球使用手指或手掌拨动球体进行定位，它的体积较大，比较重， 塑料材质的轨迹球易于磨损，并且具有灵活度不够的缺点。

指点杆的移动能力比轨迹球要优异很多，但是移动的操作是通过感应 手指推力的大小和方向来实现的，因此控制起来有点困难，初学者不容易 掌握要领，而且使用时间长久之后按钮外套易磨损脱落，需要更换。

触摸屏使用方便，但定位精度较差，制造成本高。

触摸板没有机械磨损，控制精度也较高，它具有操作方便，初学者很 容易掌握要领，甚至可以把触模板的功能扩展为手写板的优点。但是它同 时也具有反应过于灵敏，造成定位精度较低的缺点；当使用电脑时间较长， 手指出汗时，经常还会出现打滑现象；同时它对环境适应性也较差，不适 合在潮湿，多灰的环境工作。

鼠标是使用最为广泛的指针设备，但是标准的鼠标受连接线和鼠标垫 的束缚，在特殊场合使用有局限性。

无线鼠标虽然摆脱了连接线，但对于一些电子游戏使用者来说，无线 鼠标的操作延时是其最大的弊病。

空中鼠标使用了陀螺传感器使之摆脱了连接线和鼠标垫的束缚，可以 在空中进行操作，但由于陀螺传感器的使用，使空中鼠标价格昂贵。

综上所述，现有技术红缺少一种既摆脱了连接线的束缚，可以在空中 进行操作，操作简便自然，寿命长，又满足低成本要求的指针设备。

发明内容

本发明的目的是为了解决上面所述的各种指针设备的缺陷，避免现有 方法的诸多不足，提出一种简便的利用红外图像传感原理实现显示屏指针 功能的相对坐标和绝对坐标二维指针的方法，以及同样简便的利用红外发 射红外图像传感实现显示屏指针功能的相对坐标和绝对坐标三维指针的方 法，本发明还提出了一种实现上述方法的系统。

本发明所实现的二维及三维指针无需连接线，可以在空中进行操作， 且简化了操作复杂度，使用者可以非常方便自然地操控设备，而且本发明 的红外二维和三维指针设备造价低廉。

本发明通过采用以下的技术方案来实现。

本发明在同一技术主题下有多种实施方式：

第一种实施方式，利用红外图像传感实现相对坐标二维指针的方法， 所述方法基于的系统包括一红外发射模块，一红外图像传感模块，主机和 显示屏，所述的红外图像传感模块和显示屏分别与主机相连；所述方法采 用如下步骤：

A、显示屏上显示二维指针的初始位置；

B.在红外图像传感模块的感应有效区内，红外发射模块发出定位光点 红外线信号；

C.根据定位光点在红外图像传感模块中的成像位置，计算出定位光点 的二维坐标；

D、根据步骤C所获取到的定位光点二维坐标并结合之前获取的定位光点 二维坐标，确定显示屏上二维指针位置的移动距离和移动方向；

E、重复步骤B、C、D，使显示屏上二维指针的位置随红外发射模块的 移动而实时移动。

上述方法中，在红外发射模块从无效变为有效时，即定位光点在红外 图像传感模块中有成像，系统重新获取到的第一个光点二维坐标，并不导 致显示屏上二维指针的位置改变。

在红外发射模块在有效转为无效时，即定位光点在红外图像传感模块 中没有成像，显示屏上二维指针保持在红外发射模块无效前的位置。