專利名稱：一種具有顏色和大小識別功能的觸摸裝置及其觸摸識別方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及觸摸識別技術(shù)，特別涉及一種具有顏色和大小識別功能的 觸摸裝置及其觸摸識別方法。
背景技術(shù)：
在現(xiàn)有的觸摸裝置中，只能實現(xiàn)簡單的定位識別，不能區(qū)分顏色和大 小，無法區(qū)分不同的操作者的操作，例如，在多人游戲中，很容易受到別 人干擾。還有的觸摸裝置，只能識別固定的幾個顏色和大小，或者需要在 系統(tǒng)界面上選擇顏色和大小，才能識別出觸摸裝置上所書寫的相應(yīng)的顏色 和大小，缺乏智能識別，使得可識別的顏色和大小種類受到限制，操作使 用不夠靈活、方便，個性化不強，無法滿足人們的操作需求。專利申請?zhí)?br> 為200710031251.6的中國發(fā)明專利申請公開了 "一種觸摸屏裝置及觸摸 屏裝置的定位方法"，其主要是結(jié)合紅外掃描模塊的紅外掃描技術(shù)與攝像 裝置的攝像技術(shù)，通過紅外掃描技術(shù)獲取所有可能的觸摸點的坐標位置， 并結(jié)合一個攝像頭所拍攝的圖片，確定觸摸點的坐標及其顏色和大小，根 據(jù)實際觸摸物的顏色和大小，可以對各不同的觸摸物單獨跟蹤管理。該技 術(shù)存在的主要缺陷是硬件裝置不夠精簡，需要在顯示屏幕的四個邊框分 別裝上四排紅外發(fā)光管，使得硬件結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜；同時，其只通過一個攝 像頭進行識別觸摸遮擋目標的大小，精確度不夠高，容易發(fā)生誤識別的情 況，對實際應(yīng)用有較大的影響。因而，有必要對此技術(shù)作進一步的改進。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的缺點與不足，提供一種結(jié)構(gòu)簡單， 智能化程度高，識別精確度高，操作靈活方便的具有顏色和大小識別功能 的觸摸裝置。
本發(fā)明的另一目的在于提供上述具有顏色和大小識別功能的觸摸裝 置的觸摸識別方法。
本發(fā)明的目的通過下述技術(shù)方案實現(xiàn) 一種具有顏色和大小識別功能
的觸摸裝置，包括攝像組件、主控制模塊、主機設(shè)備，攝像組件與主控制 模塊相連接，主控制模塊與主機設(shè)備相連接；其特征在于所述攝像組件 包括兩個或者兩個以上的單色攝像頭、 一個或者一個以上的彩色攝像頭； 所述單色攝像頭及彩色攝像頭同時與主控制模塊相連接；所述單色攝像頭 及彩色攝像頭的放置位置可以根據(jù)實際需要進行調(diào)整，放置位置不固定， 前述攝像頭組合用于采集遮擋目標數(shù)據(jù)；所述主控制模塊用于收集攝像頭 組合所采集的遮擋目標數(shù)據(jù)，計算遮擋目標的信息，并向主機設(shè)備發(fā)送， 或者直接將所述收集的數(shù)據(jù)發(fā)送給所述主機設(shè)備，由所述主機設(shè)備計算遮 擋目標的信息，包括遮擋目標的中心坐標、大小和顏色等；本觸摸裝置還 包括顯示屏幕，所述單色攝像頭和彩色攝像頭同時設(shè)置于顯示屏幕周圍， 所述顯示屏幕用于將遮擋目標對應(yīng)的大小和顏色圖象在相對應(yīng)的觸摸位 置顯示出來。
所述單色攝像頭及彩色攝像頭的個數(shù)可以根據(jù)實際屏幕大小，作出相 應(yīng)的調(diào)整，例如:在原來兩個單色攝像頭和一個彩色攝像頭基礎(chǔ)上再增加 兩個單色攝像頭和一個彩色攝像頭，通過單色攝像頭的組合確定遮擋目標 的中心坐標、大小，彩色攝像頭組合確定遮擋目標顏色。通過增加攝像頭 的個數(shù)，可以實現(xiàn)更大屏幕的遮擋目標顏色和大小的識別。 一般可依以下 原則確定單色攝像頭及彩色攝像頭的個數(shù):單色攝像頭為2N(N二1，2，3…) 個；彩色攝像頭為N (N=l，2，3"0個。
為了更好地配合攝像頭的圖像檢測，可在顯示屏幕的四個邊緣制作一 個邊框,在安裝各攝像頭的時候，各攝像頭需對準對面的邊框并且能拍攝 到對面邊框的全部。
所述主控制模塊可以是單片機、DSP (數(shù)字信號處理器)、FPGA (現(xiàn)場 可編程門陣列)等。
所述單色攝像頭及彩色攝像頭是指包括鏡頭、CCD圖像傳感器或CMOS 圖像傳感器的完整攝像頭。
所述主機設(shè)備可采用計算機、單片機等。
一種由上述^r有顏色和大小識別功能的觸摸裝置實現(xiàn)的觸摸識別方 法，包括下述步i:
S101用一個或者一個以上的彩色攝像頭進行拍攝，獲取遮擋目標顏 色信息；
S102用兩個或者兩個以上的單色攝像頭進行拍攝，分別獲取各單色
攝像頭拍攝遮擋目標的拍攝角度；
S103由主控制模塊收集攝像組件所采集的遮擋目標數(shù)據(jù)，計算遮擋 目標的信息，包括遮擋目標的中心坐標、大小和顏色，并向主機設(shè)備發(fā)送， 或者直接將所述收集的遮擋目標數(shù)據(jù)發(fā)送給所述主機設(shè)備，由所述主機設(shè) 備計算出所述阻擋目標的信息。
S104顯示屏幕將遮擋目標對應(yīng)的大小和顏色圖象在相對應(yīng)的觸摸位 置顯示出來。
其中，步驟S103中的具體計算步驟如下
(1) 設(shè)置屏幕坐標系；
(2) 利用單色攝像頭作為識別大小攝像頭進行拍攝，獲取有遮擋目 標在顯示屏上時的邊框圖像，與無遮擋目標時邊框的原始圖像進行對比分 析，根據(jù)形成的遮擋條紋的位置和攝像頭的位置來提取單色攝像頭的拍攝 張角信息；
(3) 利用拍攝張角信息與及單色攝像頭的位置數(shù)據(jù)，并根據(jù)計算判 斷遮擋目標坐標所在區(qū)域，從而得出遮擋目標中心坐標位置；
(4) 通過遮擋目標的中心坐標確定遮擋目標的觸摸面積；結(jié)合彩色 攝像頭拍攝到的遮擋目標顏色，即可確定遮擋目標的中心坐標、大小以及 顏色。
本發(fā)明相對于現(xiàn)有技術(shù)具有如下的優(yōu)點及效果(1)本發(fā)明通過單色 和彩色攝像頭的組合即可識別遮擋目標的坐標、大小和顏色，由于攝像頭 的安裝相對比較方便，而且其位置不固定，可以根據(jù)實際需要進行調(diào)整， 所以本發(fā)明裝置結(jié)構(gòu)比較簡單，操作比較靈活方便。采用單色攝像頭進行 識別遮擋目標大小、彩色攝像頭進行識別遮擋目標顏色的組合方式主要是 考慮到，同樣的硬件條件下，攝像頭選擇單色工作模式的分辨率比彩色工 作模式的分辨率高3到4倍，所以選擇用單色攝像頭進行確定遮擋目標的 中心坐標、大小，提高識別的精度，用彩色的攝像頭確定遮擋目標的顏色； 該組合模式結(jié)構(gòu)合理，相對于現(xiàn)有技術(shù)，識別遮擋目標的中心坐標、大小 以及顏色的效果明顯提高；(2)本發(fā)明可以針對實際屏幕大小，作出相應(yīng) 的調(diào)整，如增加攝像頭的數(shù)量，以保證對于不同尺寸的屏幕都具有較高的 識別精確度，所以其適用性強、精確度高；(3)本發(fā)明方法可以針對不同 的情況智能化進行處理，所以其智能化程度高，人性化更強。


圖1是本發(fā)明觸摸裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2是由圖1所示裝置實現(xiàn)的觸摸識別方法的操作流程圖。 圖3是圖2所示觸摸識別方法中的計算示意圖。
具體實施例方式
下面結(jié)合實施例及附圖對本發(fā)明作進一步詳細的描述，但本發(fā)明的實 施方式不限于此。 實施例1
圖l示出了本發(fā)明觸摸裝置的具體結(jié)構(gòu)，由圖1可見，本具有顏色和 大小識別功能的觸摸裝置包括攝像組件、主控制模塊、主機設(shè)備，攝像組 件與主控制模塊相連接，主控制模塊與主機設(shè)備相連接；所述攝像組件包 括兩個單色攝像頭l、 2、 一個彩色攝像頭3;所述單色攝像頭及彩色攝像 頭同時與主控制模塊相連接；單色攝像頭1、 2及彩色攝像頭3的放置位
置可以根據(jù)實際需要進行調(diào)整，放置位置不固定，前述攝像頭組合用于采
集遮擋目標數(shù)據(jù);，所述主控制模塊用于收集攝像頭組合所采集的遮擋目標 數(shù)據(jù)，計算遮擋目標的信息，并向主機設(shè)備發(fā)送，或者直接將所述收集的 數(shù)據(jù)發(fā)送給所述主機設(shè)備，由所述主機設(shè)備計算遮擋目標的信息，包括遮 擋目標的中心坐標、大小和顏色等；本觸摸裝置還包括顯示屏幕，所述單 色攝像頭1、 2和彩色攝像頭3同時設(shè)置于顯示屏幕周圍，所述顯示屏幕 用于將遮擋目標對應(yīng)的大小和顏色圖象在相對應(yīng)的觸摸位置顯示出來。為 了配合攝像頭的圖像檢測，在顯示屏幕的四個邊緣制作一個邊框，在安裝 各攝像頭的時候，各攝像頭需對準對面的邊框并且能拍攝到對面邊框的全 部。所述單色攝像頭及彩色攝像頭是指包括鏡頭、CCD圖像傳感器或CMOS 圖像傳感器的完整攝像頭；所述主機設(shè)備為計算機。所述主控制模塊是單 片機。 ，
由上述具有顏色和大小識別功能的觸摸裝置實現(xiàn)的觸摸識別方法如圖
2所示，包括下述步驟-
S101用彩色攝像頭3進行拍攝，獲取遮擋目標顏色信息；
S102用兩個單色攝像頭l、 2進行拍攝，分別獲取拍攝遮擋目標的拍
攝角度； ，
S103由主控制模塊收集攝像組件所采集的遮擋目標數(shù)據(jù)，計算遮擋目標的信息，包括遮擋目標的中心坐標、大小和顏色，并向主機設(shè)備發(fā)送， 或者直接將所述收集的遮擋目標數(shù)據(jù)發(fā)送給所述主機設(shè)備，由所述主機設(shè) 備計算出所述阻擋目標的信息。
S104顯示屏幕將遮擋目標對應(yīng)的大小和顏色圖象在相對應(yīng)的觸摸位置 顯示出來。
其中，S103中的具體計算過程如下(本實施例計算通過把遮擋目標觸 摸面積近似虛擬成圓進行計算)
(1) 設(shè)置屏幕坐標系；如圖3所示，將屏幕的左下角設(shè)定為坐標系的 原點0 (0， 0)。
(2) 兩個單色攝像頭l、 2作為識別大小攝像頭進行拍攝。
(3) 獲取有遮擋目標在顯示屏幕上時的邊框圖像，與無遮擋目標時邊 框的原始圖像進行對比分析，根據(jù)邊框上形成的遮擋條紋的位置和攝像頭 的位置來提取兩個單色攝像頭1、 2的拍攝張角信息，通過張角平分線AC 和BC，如圖3所示，提取角度9,、 92、 w、 co2。
(4) 將9i、 92、 "i、 "2以及長度攝像頭1與攝像頭2之間的距離L、 攝像頭1的位置坐標a(ai， a2)、攝像頭2的位置坐標b (h， b2)分別代入下面 公式組(1):2= (x—b》2+ (y-b2)2 若解出一組解，則可確定遮擋目標C的中心坐標C (Xl， y》； 若解出兩組解，則將兩組解分別代入下面的公式(2): Q= (y_a2) X (b「aj -(x-aj X (b2-a2)
通過用攝像頭1和攝像頭2的連線把顯示屏劃分為兩個區(qū)域，如圖3 中的A區(qū)和B區(qū)。若運算結(jié)果Q大于0則可判斷為坐標在A區(qū)，若運算結(jié) 果Q小于O則可判斷結(jié)果坐標落在B區(qū)。由幾何分析可知，兩組解代入公 式(2)，會判別出一組解落在A區(qū)，另一組解落在B區(qū)。再根據(jù)攝像頭拍 攝張角角平分線落在的區(qū)域，確定遮擋坐標點所在區(qū)域，從而得出遮擋目 標C的中心坐標'位置，本具體實施例中，由于兩單色攝像頭分別放置在兩 個角上，可以直接通過判斷兩個解中屬于屏幕坐標范圍內(nèi)的那個解為遮擋 目標的中心坐標，即C (Xl， yi)。
(5) 遮擋目標的中心C (Xl, y》分別向各攝像頭其中一條遮擋條紋邊 緣線與攝像頭的連線作垂線，如圖3所示，作垂線CD和CE。
(6) 將遮擋目標的中心坐標C (Xl， y》及6 2、 "2代入下面公式組(3): S丄=n sin 0 2 [ (y「a2)2+ (x「aj2]
S2 =兀sin co 2 [ (y「b2)2+ (x-th)2]
(7) 通過求取S,和S2的平均值確定遮擋目標的觸摸面積，或者直接 選取Si和S2其中一個值作為遮擋目標的觸摸面積。
結(jié)合彩色攝像頭3拍攝到的遮擋目標顏色，即可確定遮擋目標的中心 坐標、大小以及顏色。
上述步驟后還可以進一步增加以下操作步驟將攝像頭3與攝像頭2 或l進行組合拍攝，然后再次重復(fù)進行上述步驟(3)、 (4)、 (5)、 (6)，得 到的遮擋目標觸摸面積，再將其與所述步驟(7)的計算結(jié)果取平均值，從 而得到遮擋目標的精確大小。
實施例2
本實施例中觸摸裝置除下述特征外同實施例1:在原來兩個單色攝像頭 和一個彩色攝像頭基礎(chǔ)上再增加兩個單色攝像頭和一個彩色攝像頭，通過 單色攝像頭的組合確定遮擋目標的中心坐標、大小，彩色攝像頭組合確定 遮擋目標顏色。通過增加攝像頭的個數(shù)，可以實現(xiàn)更大屏幕的遮擋目標顏 色和大小及識別。本實施例觸摸識別方法操作步驟與實施例1相近似。
上述實施例為本發(fā)明較佳的實施方式，但本發(fā)明的實施方式并不受上 述實施例的限制，其他的任何未背離本發(fā)明的精神實質(zhì)與原理下所作的改 變、修飾、替代、組合、簡化，均應(yīng)為等效的置換方式，都包含在本發(fā)明 的保護范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種具有顏色和大小識別功能的觸摸裝置，包括攝像組件、主控制模塊、主機設(shè)備，攝像組件與主控制模塊相連接，主控制模塊與主機設(shè)備相連接；其特征在于所述攝像組件包括兩個或者兩個以上的單色攝像頭、一個或者一個以上的彩色攝像頭；所述單色攝像頭及彩色攝像頭同時與主控制模塊相連接；還包括顯示屏幕，所述單色攝像頭和彩色攝像頭同時設(shè)置于顯示屏幕周圍，所述顯示屏幕將遮擋目標對應(yīng)的大小和顏色圖象在相對應(yīng)的觸摸位置顯示出來。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有顏色和大小識別功能的觸摸裝置，其 特征在于所述單色攝像頭的數(shù)量為2N個，N二l，2，3…；所述彩色攝像 頭為N個，N=l，2，3-。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有顏色和大小識別功能的觸摸裝置，其 特征在于在顯示屏幕的四個邊緣制作一個邊框，在安裝各攝像頭的時候， 各攝像頭對準對面的邊框并且能拍攝到對面邊框的全部。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有顏色和大小識別功能的觸摸裝置，其 特征在于所述單色攝像頭及彩色攝像頭是指包括鏡頭、CCD圖像傳感器 或CM0S圖像傳感器的完整攝像頭。
5、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有顏色和大小識別功能的觸摸裝置，其 特征在于所述主機設(shè)備為計算機或單片機。
6、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有顏色和大小識別功能的觸摸裝置，其 特征在于所述主控制模塊為單片機、DSP或FPGA。
7、 一種由權(quán)利要求1所述的具有顏色和大小識別功能的觸摸裝置實 現(xiàn)的觸摸識別方法，其特征在于包括下述步驟S101用一個或者一個以上的彩色攝像頭進行拍攝，獲取遮擋目標顏 色f曰息；S102用兩個或者兩個以上的單色攝像頭進行拍攝，分別獲取各單色 攝像頭拍攝遮擋目標的拍攝角度；S103由主控制模塊收集攝像組件所采集的遮擋目標數(shù)據(jù)，計算遮擋 目標的信息，包括遮擋目標的中心坐標、大小和顏色，并向主機設(shè)備發(fā)送， 或者直接將所述收集的遮擋目標數(shù)據(jù)發(fā)送給所述主機設(shè)備，由所述主機設(shè) 備計算出所述阻擋目標的信息。S104顯示屏幕將遮擋目標對應(yīng)的大小和顏色圖象在相對應(yīng)的觸摸位 置顯示出來。
8、根據(jù)權(quán)利要求7所述的觸摸識別方法，其特征在于步驟S103中 的具體計算步驟如下-(1) 設(shè)置屏幕坐標系；(2) 利用單色攝像頭作為識別大小攝像頭進行拍攝，獲取有遮擋目 標在顯示屏上時的邊框圖像，與無遮擋目標時邊框的原始圖像進行對比分 析，根據(jù)形成的遮擋條紋的位置和攝像頭的位置來提取單色攝像頭的拍攝 張角信息；(3) 利用拍攝張角信息與及單色攝像頭的位置數(shù)據(jù)，計算判斷遮擋 目標坐標所在區(qū)域，從而得出遮擋目標中心坐標位置；(4) 通過遮擋目標的中心坐標確定遮擋目標的觸摸面積；結(jié)合彩色 攝像頭拍攝到的遮擋目標顏色，即可確定遮擋目標的中心坐標、大小以及 顏色。
全文摘要
本發(fā)明提供一種具有顏色和大小識別功能的觸摸裝置，包括攝像組件、主控制模塊、主機設(shè)備，攝像組件與主控制模塊相連接，主控制模塊與主機設(shè)備相連接；所述攝像組件包括兩個或者兩個以上的單色攝像頭、一個或者一個以上的彩色攝像頭；所述單色攝像頭及彩色攝像頭同時與主控制模塊相連接；還包括顯示屏幕，所述單色攝像頭和彩色攝像頭同時設(shè)置于顯示屏幕周圍，所述顯示屏幕將遮擋目標對應(yīng)的大小和顏色圖象在相對應(yīng)的觸摸位置顯示出來。本發(fā)明還提供一種由上述裝置實現(xiàn)的觸摸識別方法。本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡單，智能化程度高，識別精確度高，操作靈活方便，具有較好的顏色和大小識別功能，適用性強。
文檔編號G06F3/042GK101369203SQ20081019815
公開日2009年2月18日 申請日期2008年8月29日 優(yōu)先權(quán)日2008年8月29日
發(fā)明者盧如西, 鐘杰婷 申請人:廣東威創(chuàng)視訊科技股份有限公司