利用兩個線陣式圖像傳感器定位筆尖軌跡的云板的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種利用兩個線陣式圖像傳感器定位筆尖軌跡的云板，包括白板，邊框，線陣圖像傳感器，線光源，微處理器，邊框內側散射面；在白板兩對角分別安裝兩個光軸相互平行的線陣圖像傳感器，線陣圖像傳感器鏡頭光軸與電子板平行；白板的四角附近安裝光斑為窄線的線光源，窄線光斑照射到邊框內側散射面。微處理控制線光源分時點亮，當物體接觸白板面時，由于點亮光源的位置不同，微處理器驅動兩個線陣圖像傳感器可獲取物體不同光源下的陰影，根據陰影的位置、大小以及照射光源的位置，可以計算出接觸白板物體的位置以及大小。本發(fā)明具有定位精度高，功耗低，安裝體積小，掃描速度快，不需要萬向反射體等特殊反射邊條，硬件結構簡單，成本低，不受書寫人自己的遮擋等優(yōu)點。
【專利說明】
利用兩個線陣式圖像傳感器定位筆尖軌跡的云板
技術領域
[0001]本發(fā)明專利涉及電子觸摸屏領域，更具體地是一種利用兩個線陣式圖像傳感器定位筆尖軌跡的云板。
【背景技術】
[0002]交互式云電子板把多媒體教學和傳統(tǒng)的板書結合在一起，融合兩種模式的優(yōu)勢，逐漸成為不可或缺的教學工具。在其強大的修改，編輯等功能下保證了會議和課程的連續(xù)性。講解者可以在上面任意書寫，繪畫并即時在電腦及電子板上同步顯示，取代了傳統(tǒng)的粉筆，油筆，黑板檫等。
[0003]目前市場上白板系統(tǒng)主要采用光電二極管陣列檢測直接擋光線或CCD檢測檢測反射光線的方法。其中目前市場主流前種方法，在白板四周布紅外光電二極管對陣列，遮光物體觸屏時，就會遮擋相應光線使部分光電二極管不能接收到紅外光線，從而探測物體所在位置和大小。這種結構和方法，由于光電二極管對尺寸較大，使電子白板的邊框尺寸較大，而且功耗高且速度相對慢，由于光電二極管對的數量較少，因此定位精度不高，特別是對較小直徑的筆尖，存在無法探測或定位精度較差的情形，此外這種結構也存在易受干擾問題。目前市場上的這種結構難以準確探測普通書寫白板筆的位置。
[0004]如專利號201520428001.6等采用CCD檢測反射光的方法，它在邊框上端安裝兩CCD和光源，利用物體直接遮擋反射光線的辦法探測接觸白板物體的位置和大小。雖然這種結構和方法具備較高的精度，但這種結構需要專門的萬向光學反射膜(即不同方向照射到膜面的光線都能原路返回)，因此需要較高的制造成本，而且對筆灰堆積的抗干擾能力較差。而且這種定位方法，對CCD安裝角度的變動非常敏感，CCD安裝角度有較大誤差或發(fā)生變動，則定位會產生很大的偏差，而且對邊沿附近的定位精度較低。
[0005]本發(fā)明利用不同時刻不同位置的光源照射到觸屏擋光物體，把陰影投在邊框內側的不同位置，利用線陣式圖像傳感器測量投影的位置和大小，以及分析檢測物體直接在線陣式圖像傳器的成像位置，精確計算出觸屏物體的位置和大小的方法和裝置。

【發(fā)明內容】

[0006]1、本發(fā)明的目的。
[0007]本發(fā)明提供一種成本低，結構簡單，制備裝配精度要求較低，而且定位精度能超過CCD檢測遮擋反射光結構的適合于書寫白板觸屏檢測方法，利用兩個線陣式圖像傳感器定位筆尖軌跡的云板。
[0008]2、本發(fā)明所采用的技術方案。
[0009]本發(fā)明利用兩個線陣式圖像傳感器定位筆尖軌跡的云板，包括:白板、邊框、線陣圖像傳感器、線光源、微處理器、內框散射面;在白板、兩對角分別安裝一個線陣圖像傳感器，兩線陣圖像傳感器鏡頭光軸相互平行且與白板面平行;邊框的四角分別安裝光斑窄線的線光源，窄線與白板平行并照射到散射面上;微處理器分別驅動四個線光源分時點亮照明，利用兩線陣圖像傳感器獲取在不同線光源點亮時接觸白板面物體在邊框內側面的不同投影，比對不同物體投影和照射光源位置計算出物體的位置和尺寸。
[0010]更進一步具體實施例，所述的對不同物體投影和照射光源位置計算出物體的位置和尺寸采用具體為:線陣式圖像傳感器測量出不同位置光源照明下相同物體產生的投影直接計算出物體的位置與大小，并根據物體本身在線陣式圖像傳感器直接成像位置不變的特性，對物體進一步進行分離識別和位置尺寸修正，獲得去除偽點和高精度定位。
[0011]更進一步具體實施例，所述的邊框白板3mm，其內框散射面為普通粗糙表面散射面。
[0012]更進一步具體實施例，兩個線陣圖像傳感器中心光軸與水平邊框沿分別呈45度夾角，其成像角度大于90度角，其光電轉換核心部件可以為線陣CCD，線陣CMOS或者MEMS光學掃描成像系統(tǒng)。
[0013]更進一步具體實施例，其分時點亮的線光源可為LED或LD光源。
[0014]3、本發(fā)明的有益效果。
[0015]本發(fā)明具有定位精度高，功耗低，安裝體積小，掃描速度快，不需要萬向反射體等特殊反射邊條，硬件結構簡單，成本低，不受書寫人自己的遮擋等優(yōu)點。
【附圖說明】
[0016]圖1是本發(fā)明專利的工作原理圖。
[0017]圖2是本發(fā)明專利的實施例結構示意圖。
[0018]圖3是本發(fā)明定位系統(tǒng)原理圖。
[0019]其中，白板I，邊框2，線陣圖像傳感器3，線光源4，單片機5，內框散射面6。
【具體實施方式】
[0020]如圖1和圖2所示，在白板兩個角落的分別安裝兩個帶有90度成像透鏡的線陣式CCD，CCD像素數為1000，其光學中心光軸相互平行，與水平邊沿呈45度夾角并與白板平面平行。在四個角安裝的發(fā)射角為90度的線激光器，線光源和線陣式圖像傳感器都是由單片機來控制和驅動。白板邊框采用鋁質材質，內表面為氧化粗糙面，并用白色噴漆增強反射。
[0021]工作時，單片機控制線光源分時輪流點亮并驅動兩個線陣式圖像傳感器拍攝下每個光源點亮時的邊框灰度圖，每一輪可以獲得四個邊框在LED照射下的4個一維灰度圖。當有擋光體接觸白板時，邊框就會形成相應的陰影圖。對同一個線陣圖像傳器的陰影圖進行預處理，由于外界光的干擾和移動筆以外的其他物體直接在線陣圖像傳感上的成像位置和亮度基本不變，因此可以通過圖片像素值求差以及圖像分割方法去除環(huán)境光干擾和判定物體大致區(qū)域和數量。
[0022]具體物體位置判定時，根據陰影位置和白板的尺寸來定位和識別大小。其具體定位方法為:當有不透明物體接觸到白板時，用線陣圖像傳感器分別記錄不同光源下的陰影，找出兩個投影中心在同一條邊的邊框的陰影，如圖3所示的P點和Q點，則物體位置根據幾何關系可知:y=PQ*h/(l+PQ); x=0Q*(l-y/h)。其直徑近似則為D=Dq*x/(h_PQ)，當(h_PQ)值比較小時，則可利用P點陰影來計算:D=Dp*(h-y)/h，以獲得相對較高的精度。由于書寫白板的字結構一般對定位位置敏感而對物體的尺寸精度要求不高，因此用這種定位方法在物體即使在邊框附近，也有很高的定位精度。而且由于對角光源點同樣可以圖像傳感器上成像，在工作過程中便可利用該光源進行定位標定，因此，對攝像頭的安裝角度等并不敏感。
[0023 ]電子白板工作時，先點亮所有的激光光源并讀取數據，分析對角點在CCD所獲圖像中所點位置，以此進行標定。然后輪流點亮4個激光器，對從CCD獲取四副圖像進行計算、拼接和融合。自動找出存在兩個陰影的那條邊，根據白板的長和寬計算出物體的位置和直徑。
[0024]以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，應當指出，對于本技術領域的普通技術人員來說，在不脫離本發(fā)明定位算法的原理以及結構的前提下，還可以做出若干改進和潤飾，如增加了光源數量，或者在其它兩個角落或其它部位線陣圖像傳感，只要內框采用散射面而非特定的反射膜，這些改進和潤飾也應視為本發(fā)明的保護范圍。
【主權項】
1.一種利用兩個線陣式圖像傳感器定位筆尖軌跡的云板，其特征在于包括:白板(I)，邊框(2)，線陣圖像傳感器(3)，線光源(4)，微處理器(5)，內框散射面(6);在白板(I)兩對角分別安裝一個線陣圖像傳感器(3)，兩線陣圖像傳感器(3)鏡頭光軸相互平行且與白板(I)面平行;邊框的四角分別安裝光斑窄線的線光源(4)，窄線與白板平行并照射到散射面(6)上;微處理器(5)分別驅動四個線光源(4)分時點亮照明，利用兩線陣圖像傳感器(3)獲取在不同線光源點亮時接觸白板面物體在內框散射面(6)的不同投影，比對不同物體投影和照射光源位置計算出物體的位置和尺寸。2.根據權利要求1所述的利用兩個線陣式圖像傳感器定位筆尖軌跡的云板，其特征在于所述的對不同物體投影和照射光源位置計算出物體的位置和尺寸具體為:線陣式圖像傳感器(3)測量出不同位置光源照明下相同物體產生的投影直接計算出物體的位置與大小，并根據物體本身在線陣式圖像傳感器直接成像位置不變的特性，對物體進一步進行分離識別和位置尺寸修正，獲得去除偽點和高精度定位。3.根根據權利要求1所述的利用兩個線陣式圖像傳感器定位筆尖軌跡的云板，其特征在于:所述的邊框白板3mm，其內框散射面為普通粗糙表面散射面。4.根據權利要求1所述的利用兩個線陣式圖像傳感器定位筆尖軌跡的云板，其特征在于:兩個線陣圖像傳感器(3)中心光軸與水平邊框沿分別呈45度夾角，其成像角度大于90度角，其光電轉換核心部件為線陣CCD，線陣CMOS或者MEMS光學掃描成像系統(tǒng)。5.根據權利要求1所述的利用兩個線陣式圖像傳感器定位筆尖軌跡的云板，其特征在于:其分時點亮的線光源可為LED或LD光源。
【文檔編號】G06T7/00GK106095202SQ201610703199
【公開日】2016年11月9日
【申請日】2016年8月23日
【發(fā)明人】何賽靈
【申請人】蘇州優(yōu)函信息科技有限公司