專利名稱：一種基于攝像頭的大屏幕觸摸屏的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種觸摸屏，尤其涉及一種使用攝像頭作為觸摸檢測(cè)裝置的大屏幕觸摸屏。
背景技術(shù)：
觸摸屏這種最為輕松的人機(jī)交互技術(shù)，目前已經(jīng)被推向眾多領(lǐng)域，除了應(yīng)用于個(gè)人便攜式信息產(chǎn)品之外，應(yīng)用領(lǐng)域遍及信息家電、公共信息、電子游戲、通訊設(shè)備、辦公室自動(dòng)化設(shè)備、信息收集設(shè)備及工業(yè)設(shè)備等等。隨著應(yīng)用范圍的推廣，對(duì)大尺寸的觸摸屏需求也在不斷增加。但是，觸摸屏由于受傳統(tǒng)觸摸檢測(cè)技術(shù)限制，尺寸越大成本越高，限制了大屏幕觸摸屏的推廣使用。在現(xiàn)有技術(shù)中，觸摸檢測(cè)一般采用矢量壓力傳感式、電阻式、電容式、 紅外線式、表面聲波等方式，無(wú)論哪種方式都因?yàn)椴牧铣杀?、制造工藝?wèn)題而面臨成本大幅度上升問(wèn)題。比如
公開(kāi)日為2010年10月13日、公開(kāi)號(hào)為CN101859216A的專利文獻(xiàn)公開(kāi)了這樣一份技術(shù)方案，一種觸摸屏，其包括一第一電極板，該第一電極板包括一第一導(dǎo)電層， 一第二電極板，該第二電極板與第一電極板間隔設(shè)置，該第二電極板包括一第二導(dǎo)電層，第一導(dǎo)電層和第二導(dǎo)電層相向設(shè)置，以及一電阻式觸摸屏探測(cè)器，該電阻式觸摸屏探測(cè)器分別與第一導(dǎo)電層和第二導(dǎo)電層電連接，其中，該觸摸屏進(jìn)一步包括一電容感應(yīng)器，該電容感應(yīng)器與第一導(dǎo)電層電連接，該第二導(dǎo)電層為一電阻異向性透明導(dǎo)電膜。從結(jié)構(gòu)上可以看出， 該方案隨著尺寸增加，所使用的專用電極板、導(dǎo)電層、透明導(dǎo)電膜等材料相應(yīng)大幅增加，同時(shí)生產(chǎn)工藝也會(huì)要求更高，因此，其制造成本會(huì)大幅提高。
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型主要是解決現(xiàn)有技術(shù)所存在的大尺寸觸摸屏成本高、造價(jià)高的技術(shù)問(wèn)題，提供一種基于攝像頭的觸摸屏，它采用攝像頭作為觸摸檢測(cè)裝置，從而使觸摸屏結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、控制精度較高、制造成本大幅降低。本實(shí)用新型針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)問(wèn)題主要是通過(guò)下述技術(shù)方案得以解決的，一種基于攝像頭的大屏幕觸摸屏，包括顯示屏，還包括攝像頭，觸摸檢測(cè)器，攝像頭的圖像輸出端連接觸摸檢測(cè)器，攝像頭安裝在顯示屏的邊角上，攝像頭的視野覆蓋全屏幕。本方案在顯示屏的邊角處安裝攝像頭，使攝像頭能看到整個(gè)顯示屏，手指的位置在屏幕中移動(dòng)時(shí)都會(huì)被攝像機(jī)看到，由觸摸檢測(cè)器對(duì)攝像頭圖像進(jìn)行計(jì)算處理并輸出手指觸摸點(diǎn)坐標(biāo)值。當(dāng)手指的觸摸點(diǎn)在顯示屏中的時(shí)候，假如在沒(méi)有手指時(shí)的圖像是A，有手指時(shí)的圖像是B，那么A-B后只有出現(xiàn)手指的位置相減后的值不為0，其它部分都為0。以此可以得到手指在顯示屏中的坐標(biāo)位置，從而實(shí)現(xiàn)觸摸方式控制。這種攝像頭和以處理器為主的觸摸檢測(cè)器組成的大屏幕觸摸裝置，所用材料價(jià)位低廉，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，從而大幅降低了觸摸屏成本，尤其是對(duì)于大尺寸觸摸屏降低制造成本效果更為顯著。作為優(yōu)選，攝像頭包括第一攝像頭和第二攝像頭，第一攝像頭安裝在顯示屏左上角，第二攝像頭安裝在顯示屏右上角，第一攝像頭和第二攝像頭連接觸摸檢測(cè)器。通過(guò)攝像
3頭圖像中有手指時(shí)的圖像和無(wú)手指時(shí)的圖像可以經(jīng)過(guò)計(jì)算(比如像素計(jì)算)得出手指所在點(diǎn)的坐標(biāo)。但是由于圖像畸變、噪聲等原因會(huì)使計(jì)算出的坐標(biāo)值產(chǎn)生一定誤差，如果將整個(gè)顯示屏劃分出角度區(qū)域，通過(guò)這樣的角度區(qū)域換算出相應(yīng)角度值，再經(jīng)過(guò)幾何計(jì)算得出坐標(biāo)值就能夠大幅減少坐標(biāo)的測(cè)量誤差。為此在顯示屏的左上角和右上角分別放置一個(gè)攝像頭，每個(gè)攝像頭都能看到整個(gè)顯示屏，手指的觸摸點(diǎn)在屏幕中移動(dòng)時(shí)都會(huì)被兩個(gè)攝像機(jī)看到，當(dāng)手指的觸摸點(diǎn)在顯示屏中某一點(diǎn)時(shí)，第一攝像頭測(cè)得該點(diǎn)到顯示屏左上角連線與顯示屏上邊緣線的夾角，第二攝像頭測(cè)得該點(diǎn)到顯示屏右上角連線與顯示屏上邊緣線的夾角，通過(guò)幾何中三角函數(shù)計(jì)算出這個(gè)點(diǎn)的坐標(biāo)。作為優(yōu)選，攝像頭設(shè)置有遮擋板，遮擋板安裝在攝像頭旁邊。遮擋板控制攝像頭視野范圍，通過(guò)加裝遮擋板將攝像頭的視野范圍控制在顯示屏前方小范圍內(nèi)，防止將顯示屏前方手勢(shì)的無(wú)意動(dòng)作誤判為觸摸動(dòng)作。作為優(yōu)選，觸摸檢測(cè)器中設(shè)置有數(shù)據(jù)處理模塊。數(shù)據(jù)處理模塊依據(jù)χ = WXtgF/ (tgE+tgF)，y = χXtgE計(jì)算觸摸點(diǎn)坐標(biāo)，其中χ是觸摸點(diǎn)橫坐標(biāo)，y是觸摸點(diǎn)縱坐標(biāo)，W是顯示屏上邊緣長(zhǎng)度，F(xiàn)是觸摸點(diǎn)連線到右上角后與顯示器上邊緣形成的夾角，E是觸摸點(diǎn)連線到左上角后與顯示器上邊緣形成的夾角。由于顯示屏上邊緣長(zhǎng)度W是已知的，夾角E和夾角F通過(guò)第一攝像頭、第二攝像頭可以測(cè)得，因此，觸摸點(diǎn)的坐標(biāo)X，y便被計(jì)算出來(lái)。作為優(yōu)選，觸摸檢測(cè)器中還設(shè)置有角度比對(duì)幀，角度比對(duì)幀包括左上角圖像角度比對(duì)幀，右上角圖像角度比對(duì)幀。為便于攝像頭角度測(cè)量，采用圖像幀比對(duì)方式確定上述角度E和角度F。圖像角度比對(duì)幀形成過(guò)程是定義每個(gè)攝像機(jī)的作用范圍是90度，規(guī)定顯示屏上邊緣是0度，對(duì)于左上角攝像頭顯示屏左邊緣是90度，對(duì)于右上角攝像頭顯示屏右邊緣是90度，中間的任何位置分別連線到顯示屏左上角、右上角后與顯示屏上邊緣的夾角即為測(cè)量到的相應(yīng)角度。將左上角攝像機(jī)的視野區(qū)以左上角為中心分為90個(gè)分區(qū)，每個(gè)分區(qū)對(duì)應(yīng)一度，如果精度要求高，可以分為更多的區(qū)，由此形成左上角圖像角度比對(duì)幀，將右上角攝像頭的視野區(qū)做同樣分割，形成右上角圖像角度比對(duì)幀。在檢測(cè)到手指的觸摸點(diǎn)時(shí)， 觸摸檢測(cè)器將第一攝像頭當(dāng)前幀與左上角圖像角度比對(duì)幀進(jìn)行比對(duì)，確定出夾角E，同樣， 第二攝像頭的當(dāng)前幀與右上角圖像角度比對(duì)幀比對(duì)，確定出夾角F。本實(shí)用新型帶來(lái)的有益效果是采用攝像頭和以處理器為主的觸摸檢測(cè)器組成的顯示屏觸摸裝置，使觸摸屏結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、控制精度較高、制造成本大幅降低，可廣泛用于各種較大觸摸屏應(yīng)用場(chǎng)合，尤其在大屏幕觸摸屏上使用，低成本效果更加顯著。

圖1是本實(shí)用新型的一種結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是本實(shí)用新型的一種手指觸摸點(diǎn)坐標(biāo)計(jì)算原理圖；圖3是本實(shí)用新型的數(shù)據(jù)處理模塊中一種數(shù)據(jù)處理流程圖。圖中1是第一攝像頭，2是第二攝像頭，3是顯示屏，4是遮擋板。
具體實(shí)施方式
下面通過(guò)實(shí)施例，并結(jié)合附圖，對(duì)本實(shí)用新型的技術(shù)方案作進(jìn)一步具體說(shuō)明。實(shí)施例如圖1所示，本實(shí)用新型是一種基于攝像頭的大屏幕觸摸屏，包括顯示屏3，第一攝像頭1，第二攝像頭2，觸摸檢測(cè)器，第一攝像頭1和第二攝像頭2的圖像輸出端連接觸摸檢測(cè)器，第一攝像頭1、第二攝像頭2分別安裝在顯示屏3左上角和右上角，第一攝像頭1和第二攝像頭2旁邊分別安裝遮擋板4，每個(gè)攝像頭的視野覆蓋全屏幕。調(diào)整遮擋板4 使第一攝像頭1和第二攝像頭2的視野限制在顯示屏3前方的小范圍內(nèi)。觸摸檢測(cè)器由處理器及存儲(chǔ)器組成，在存儲(chǔ)器中放置左上角圖像角度比對(duì)幀，右上角圖像角度比對(duì)幀以及數(shù)據(jù)處理模塊。數(shù)據(jù)處理模塊比對(duì)圖像當(dāng)前幀和圖像角度比對(duì)幀并計(jì)算出角度值，進(jìn)一步計(jì)算出手指觸摸點(diǎn)坐標(biāo)值。圖2所示為手指觸摸點(diǎn)坐標(biāo)計(jì)算原理，圖中的C點(diǎn)為手指觸摸點(diǎn)，可以看出tgE = y/x(1)tgF = y/ (ff-x)(2)根據(jù)⑴式，有y = XXtgE(3)根據(jù)⑵式，有y = (ff-x) X tgF(4)因?yàn)?3)式等于(4)式，所以有χ X tgE = (ff-x) XtgF(5)從(5)式得到χ = WXtgF/(tgE+tgF)(6)因?yàn)閃是顯示器的寬度，是已知的，角度E和F由兩個(gè)攝像頭測(cè)量得出，所以坐標(biāo)值x，y可以通過(guò)(6)式、(3)式計(jì)算得到。如圖3所示，是數(shù)據(jù)處理模塊的數(shù)據(jù)處理基本流程。首先，建立左上角圖像角度比對(duì)幀和右上角圖像角度比對(duì)幀，供在進(jìn)行角度測(cè)量時(shí)調(diào)用；在進(jìn)行手指觸摸操作時(shí)，左上角攝像頭和右上角攝像頭同時(shí)攝取含有手指位置的當(dāng)前幀，觸摸檢測(cè)器將當(dāng)前幀臨時(shí)存儲(chǔ)， 并將左上角圖像當(dāng)前幀與左上角圖像角度比對(duì)幀進(jìn)行減法運(yùn)算，再進(jìn)一步計(jì)算出夾角E，將右上角攝像頭當(dāng)前幀與右上角圖像角度比對(duì)幀進(jìn)行減法運(yùn)算，再進(jìn)一步計(jì)算出夾角F，利用 χ = WXtgF/(tgE+tgF)，y = χX tgE計(jì)算出手指觸摸點(diǎn)的坐標(biāo)值，將該坐標(biāo)值送往觸摸控制器或計(jì)算機(jī)進(jìn)行相應(yīng)功能控制。所以本實(shí)用新型具有采用攝像頭和以處理器為主的觸摸檢測(cè)器組成的顯示屏觸摸裝置，使觸摸屏的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、控制精度較高、制造成本大幅降低，可廣泛用于各種較大觸摸屏應(yīng)用場(chǎng)合，尤其在大屏幕觸摸屏上使用，低成本效果更加顯著等特征。
權(quán)利要求1.一種基于攝像頭的大屏幕觸摸屏，包括顯示屏，其特征在于還包括攝像頭，觸摸檢測(cè)器，所述攝像頭的圖像輸出端連接觸摸檢測(cè)器，所述攝像頭安裝在顯示屏的邊角上，攝像頭的視野覆蓋全屏幕。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種基于攝像頭的大屏幕觸摸屏，其特征在于所述攝像頭包括第一攝像頭和第二攝像頭，所述第一攝像頭安裝在顯示屏左上角，第二攝像頭安裝在顯示屏右上角。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述一種基于攝像頭的大屏幕觸摸屏，其特征在于所述攝像頭設(shè)置有遮擋板，遮擋板安裝在攝像頭旁邊。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種基于攝像頭的大屏幕觸摸屏，其特征在于所述觸摸檢測(cè)器中設(shè)置有數(shù)據(jù)處理模塊。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或4所述一種基于攝像頭的大屏幕觸摸屏，其特征在于所述觸摸檢測(cè)器中還設(shè)置有角度比對(duì)幀，所述角度比對(duì)幀包括左上角圖像角度比對(duì)幀，右上角圖像角度比對(duì)幀。
專利摘要本實(shí)用新型公開(kāi)了一種基于攝像頭的大屏幕觸摸屏，目的在于解決現(xiàn)有技術(shù)所存在的大尺寸觸摸屏成本高、造價(jià)高的技術(shù)問(wèn)題，提供一種基于攝像頭的觸摸屏，它采用攝像頭作為觸摸檢測(cè)裝置，從而使觸摸屏結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、控制精度較高、制造成本大幅降低，它包括顯示屏，還包括攝像頭，觸摸檢測(cè)器，攝像頭的圖像輸出端連接觸摸檢測(cè)器，攝像頭安裝在顯示屏的邊角上，攝像頭的視野覆蓋全屏幕。它可廣泛用于各種較大觸摸屏應(yīng)用場(chǎng)合，尤其在大屏幕觸摸屏上使用，低成本效果更加顯著。
文檔編號(hào)G06F3/042GK202196385SQ20112033122
公開(kāi)日2012年4月18日 申請(qǐng)日期2011年9月6日 優(yōu)先權(quán)日2011年9月6日
發(fā)明者朱瑞, 鞠怡明 申請(qǐng)人:蘇州科雷芯電子科技有限公司