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(FPGA)上，然后利用數(shù)字信號處理器(FPGA)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。如圖1，主控制模塊也需要有快速的數(shù)據(jù)接收通 道。為了實時快速的把圖像數(shù)據(jù)傳送出去，要用專用的CameraLink接口芯片來完成圖像傳 輸，也有的會采用DVI或VGA等專用的圖像收發(fā)芯片來完成數(shù)據(jù)傳輸。如果一個系統(tǒng)采用 兩個攝像頭來定位的話，主控板上就需要有兩套高速的數(shù)據(jù)接收通道。為了能處理兩路或 多路圖像數(shù)據(jù)，則對主控制模塊里面的數(shù)據(jù)處理模塊的數(shù)據(jù)處理能力要求非常高，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；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；用于讀取每路圖像采集處理模塊計算后的信息，同時把經(jīng)過第二數(shù)據(jù)處理模塊處 理計算后得出的信息通過數(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括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所在行的圖像信 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，第二數(shù)據(jù)處理模塊以及數(shù)據(jù)接口模塊。本發(fā)明還提供一種屏幕表面定位方法，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 發(fā)送給第一數(shù)據(jù)處理模塊。第一數(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，得出亮點或暗點所在那一行的圖像信息，所述亮點或暗點所在那一行 的圖像信息是指觸摸屏上的觸摸點所在行的圖像信息，處理完一幀圖片后把坐標信息經(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，主控制模塊主要負責(zé)和處理器的接 口、初始化各個攝像頭、讀取每路圖像采集處理模塊計算后的觸摸屏上的觸摸點所在行的 圖像信息，把觸摸屏上的觸摸點所在行的圖像信息換成現(xiàn)有的虛擬坐標信息，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觸摸屏上的觸摸點所在行的圖 像信息計算出虛擬坐標信息，并且根據(jù)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)明在傳輸時只提取暗斑或亮斑中的部分有用圖像信息， 不需要將所拍攝的所有圖像數(shù)據(jù)傳輸?shù)街骺匕?，只要在中間取其中一行傳送給主控板 做計算。這樣的話每一幀圖像取其中的一行數(shù)據(jù)發(fā)送給主控板，假設(shè)每幀圖像需要傳 輸?shù)臄?shù)據(jù)量為1280個字節(jié)。如果按照每秒鐘拍攝120幀圖像，每秒鐘傳輸?shù)臄?shù)據(jù)量為 1280 (byte) x8 (bit)xl20 = 1200kbit。這個數(shù)據(jù)量是原先的 1/20 ((1280 (byte) x8 (bit) X120)/(1280X16X10(bit)X120(幀))=1/20)。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罅耍缈梢圆捎玫退俾实?LVDS (Low-VoltageDifferential Signaling低壓差分信號)方式傳輸圖像數(shù)據(jù)，采用一路 傳輸速率不超過1. 5Mbps的LVDS傳輸，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)明實施例一的示意圖；圖4是本發(fā)明實施例二的示意圖；圖5是本發(fā)明實施例一的示意圖；圖6是本發(fā)明實施例一的示意圖。
具體實施例方式下面結(jié)合附圖詳細說明本發(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，F(xiàn)PGA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，所述FPGA芯片用于對所 采集的圖像信息進行處理，并得出當有物體觸摸觸摸屏?xí)r，觸摸物在觸摸屏上的觸摸點所 在行的圖像信息；主控制模塊包括數(shù)據(jù)接收模塊，第二數(shù)據(jù)處理模塊以及數(shù)據(jù)接口模塊，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觸摸屏上的觸摸點所在行的圖 像信息，再通過第二數(shù)據(jù)處理模塊通過二值化將觸摸屏上的觸摸點所在行的圖像信息換成 現(xiàn)有的虛擬坐標信息，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 得到觸摸屏上的觸摸點所在行的圖像信息計算出虛擬坐標信息，并且根據(jù)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斑，沒有物體遮擋時拍攝到的是暗 斑，提取亮斑在圖片里面的坐標；二是有物體遮擋時拍攝到的是暗斑，沒有物體遮擋時拍攝 到的是亮斑，提取暗點在圖片里面的坐標。。不管是暗斑還是亮斑，攝像頭在拍攝屏幕上的 遮擋物A時，其實就是從一攝像頭上面看見物體A在平面B上的投影(如圖5)，從拍攝檔的 圖像看圖像每行的數(shù)據(jù)基本相同(如下圖6)，無論使用哪一行圖像來計算亮斑或暗斑的坐 標度，再使用主控制模塊中的第二數(shù)據(jù)處理模塊對其進行處理，得出相應(yīng)的坐標信息；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)， 得出遮擋物在觸摸處理器屏幕上的真正坐標，完成遮擋物的定位功能。在本實施例總還包括發(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圖像信息；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)觸摸屏上的觸摸點所在行的圖像信息。 此時，時鐘控制模塊對所得到的觸摸屏上的觸摸點所在行的圖像信息進行一個時鐘同步處理，得出同一時間內(nèi)各個各個圖像采集處理模塊所得到的觸摸屏上的觸摸點所在行的圖像 信息，并傳輸給主控制模塊進行下一步處理；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第一數(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，所述第一數(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觸摸點所在行的圖像信息，所述主控制模塊接收并處理觸摸點所在行的圖像信息，處理后再發(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，所述第一數(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所在行的圖像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，所述主控制模塊由數(shù)據(jù)接收模塊、第二 數(shù)據(jù)處理模塊及數(shù)據(jù)接口模塊組成，所述第二數(shù)據(jù)處理模塊用于處理從圖像采集處理模塊 接收到的觸摸屏上的觸摸點所在行的圖像信息。
6.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)換后送給第一數(shù)據(jù) 處理模塊；2)第一數(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，處理完一 幀圖片后把觸摸屏上的觸摸點所在行的圖像信息通過第一數(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所在行 的圖像信息，把觸摸屏上的觸摸點所在行的圖像信息換成現(xiàn)有的虛擬坐標信息，同時將這 些坐標信息發(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，或主控制模塊根據(jù)各個圖像采集處理模塊所得到觸摸屏上的觸摸點所在行的圖像信息 計算出虛擬坐標信息，并且根據(jù)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。
7.根據(jù)權(quán)利要求6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)換后送給第一數(shù)據(jù)處理模塊。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的屏幕表面定位裝置的定位方法，其特征在于，步驟2)中第一 數(shù)據(jù)處理模塊對圖像進行二值化處理，得出亮點或暗點所在那一行的圖像信息。
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)換后送給第一數(shù)據(jù)處理模塊。第一數(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，得出觸摸物在觸摸屏上的觸摸點所在行的圖像信息，處理完一幀圖片后把觸摸點所在行的圖像信息經(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，同時把經(jīng)過第二數(shù)據(jù)處理模塊處理計算后得出的信息通過數(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G06F3/042GK101980121SQ20101051838
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)明者寧偉超, 曾昭興, 趙群英 申請人:廣東威創(chuàng)視訊科技股份有限公司