[发明专利]一种弥补影像传感触摸屏的偏移场效应的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种基于图像处理及分析技术的多点影像传感触摸屏的去偏移场技术。

背景技术

如今触摸互动已经是最主流的交互技术，目前市场上也有许多类型的触摸屏设备，如电阻屏，电容屏，红外框，纳米膜，图像传感触摸屏等。主要可分为两类：

手触式

手触式是利用某类物体触及到基板时，基板上的电容及电阻发生作用的变化来起作用。因此，该类物体，可以是任何会改变电阻或电容的任何物件，例如手指或塑料棒。当基板察觉到某一点发生了电阻或电容的变化，便能计算出触摸点所在的位置。由于制造时，电阻值与电容值很难控制到均匀与精确，所以手触板有一些先天上的限制。首先，如果做到超过约七，八厘米大小，其产品优良率就会变得很低，从而快速提高成本。其次，手触板的分辨度比较低，笔的位置很难精确判断。最后是手触板性能比较不稳定，使用一段时间后，也容易变得不好用。

电磁感应式

该原理主要是通过电磁感应笔来实现触摸，电磁感应笔会放出电磁波，由基板感应。由于电磁波能隔空传导，所以笔即使不接触到基板，基板也能感应的到。因此，当您提起笔时，在基板上一定高度之内，仍然可以作用。如果这支笔能感应您在笔尖上所施加的压力，并将压力值传给电脑，则电脑就能在荧屏上显示出笔迹的粗细。你用力一点，画出来的笔画就变粗一点，这样就更接近于真正的笔在书写时的感觉。这就是所谓的“压力感应笔”。笔与基板之间如果有一条线相连，叫做“有线笔”。如果没有，就叫做“无线笔”。由于技术上涉及到：数字与模拟混合的电路设计，必须用低成本的硬件做比较复杂的运算，以及笔的机械结构设计困难等问题。因此，电磁感应笔所需要的技术水平比较高。过去由于制造成本一直无法下降，所以很难普及。最近几年，由于基本软硬件技术与生产技术的突破，才能做出这样高品质，低价格的产品。

这些触摸板技术都存在这自己的许多缺陷，如：手触式的尺寸上限制在较小尺寸，如果超过某一尺寸，成本会上升的很快，精度上也会下降比较多，而且手触式无法得到触摸的力度；电磁感应式虽然可以得到触摸的力度，但它必须通过一只电磁感应笔来触摸，限制比较大。还有一个两种方式都存在的缺陷，就是它们都只能识别单个或很少的触摸点。

影像传感多点触摸屏则完全突破了这些限制，它用较低的成本实现了高精度、大尺寸的触摸功能，而且能同时识别多个触摸点，从而使得该触摸板的控制功能得到了一个质的飞跃。但是它也有一些天生的不足，就是设备制造过程中设备透光性的不均匀性导致最后影像的不均匀性，以致触摸点的强度不均，给后期校准带来了一定的难度。而这种弥补影像传感触摸屏的偏移场效应的方法在设备制造完成时测量出这种不均匀的偏移场的强度，然后在后期的影像捕捉和处理过程中加以偏移场反增强，以达到采集到的触摸影像在各个位置强度都均一，给校准上带来了方便，使用上带来了较好的触感。

发明内容

本发明旨在检测出影像传感触摸屏的偏移场效应，并在后期的影像处理上加以补偿已以达到统一的触摸效果，从而为影像传感触摸屏的校准和触感带来明显的改善。

我们将带有线性偏移场的影像传感触摸屏的影像模型用数学公式表达出来

I＝b(J+N)    (1)

其中I的是摄像头捕获的实际影像；b是偏移场作用，J是期望的影像数据，N为噪声，为了求取J，可将公式变换成

J＝I/b-N    (2)

对于影像传感触摸屏，捕获实际的用户触摸数据的方式是减影，即将触摸瞬间的影像减去作为背景的影像，也就是

D(n)＝I(n)-I(B)    (3)

这里的I(B)是背景帧的实际影像，I(n)是当前帧(第n帧)的实际影像，D(n)是当前帧(第n帧)的用户触摸数据。对于制造完成后的影像传感触摸屏，假定其偏移场与噪声不随时间变化，那么

D(n)＝b(J(n)-J(B))    (4)

由此，要获得更接近真实的触摸期望值T(n)，并不需要测量噪声N，但无法回避偏移场b的测量

T(n)＝J(n)-J(B)＝D(n)/b    (5)

为了测量偏移场b，可在制造完成后的触摸屏表面覆盖一块纯白的、高度平整的、接触面具有漫反射效果的不透光膜，记录实际影像I(c)；然后去掉该膜，再次记录实际影像I(o)；将二者相减

D(c)＝I(c)-I(o)＝b(J(c)-J(o))＝bT(c)    (6)