[发明专利]有源笔定位显示方法及装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种电子输入显示方法，特别涉及一种有源笔书写定位显示方法。

背景技术

基于光学感应的多点触摸系统是用户通过触摸投影屏幕表面，影响光学感应成像设备的输入结果，成像设备将成像结果输入软件系统进行处理，一般经过三个步骤，首先是对原始输入图像进行包括矫正、滤波等预处理，然后通过光斑跟踪引擎对触点进行跟踪，并将其解释为各种输入状态，最后将输入位置、状态等信息发送给上层应用程序。应用程序处理结果最终被投射到显示屏幕表面上，从而与用户产生真正的所见即所得的交互效果。

目前出现一种对激光平面多点触摸技术(laser light plane，简称LLP)进行改进的多点触摸技术，该技术与原有的技术相比无需在触摸表面安装光源。该改进技术通过具备主动发射红外光的触笔1(称之为有源笔)来模拟手指的直接触摸过程，其工作原理如图1所示：通过触笔1在背投屏幕2上的触压发射红外光信号，光信号穿透背投屏幕2后经过背投内部的大反射镜3作镜面反射；摄像头4接收镜面反射的光信号，再传递给计算机5；触笔1产生的信号会在背投屏幕2上形成一个大的光斑，系统采用逐行扫描的方式对信号进行采样(如60帧/秒)，取光斑的最亮值，通过计算光斑图像重心的坐标作为触笔点在CMOS上成像的坐标；计算机5对感应到的光信号进行处理，形成一套坐标系统，并将处理后的数据通过特定的数据格式传递给上层应用程序；从而达到跟踪触笔的运动，模拟出多点触摸的效果。

对于上述这种有源笔触点位置的定位方法，一般是先通过光学摄像头采集到的有源笔光斑图像进行图像二值化处理，然后计算像素点的几何重心坐标，最后把光斑图像的重心作为有源笔触点(起笔)的位置。这种方法虽简单实用，但常常判断不准确。当手握笔与触摸表面垂直时，有源笔发光四周比较均匀，采集的光斑图像边缘比较圆滑，利用饱和度阈值进行二值化，二值化图像近似一个圆，二值化图像的面积较大，图像边缘点数量较多，如图2所示，起笔位置与图像重心位置重合。当手握笔与触摸表面不垂直而倾斜时，有源笔的发光有些被遮挡，采集的光斑图像面积比较小，边缘点的数量较少，利用饱和度阈值进行二值化处理的图像类似小扇形，如图3所示，这样求出的图像的重心就不是起笔的位置，起笔位置在图形边缘比较尖的部位。这样就出现落笔位置和书写显示位置不一样，书写效果显得很不自然，尤其在用直尺画线时，握笔一般是倾斜于触摸表面，显示效果就更不方便。实际上用户在书写时，也会不经意中握笔倾斜，造成书写位置不连贯，这样将会阻碍该产品的推广使用。本发明不论使用者握笔与书写平面垂直与否，都可自动校正显示的位置为落笔的位置，并且满足实时应用需求。

发明内容

本发明解决的第一技术问题是提供一种有源笔定位显示方法，使得该方法可以克服目前有源笔在屏幕书写时，当有源笔与书写屏幕位置不垂直而发生偏斜时，引起书写笔触点位置与显示位置不一致的缺陷。本发明解决的第二技术问题是提供一种有源笔定位显示装置。

为解决上述第一技术问题，本发明采用第一技术方案：

一种有源笔定位显示方法，其特征在于该方法包括以下步骤：

步骤S10：提取有源笔的光斑图像，并将该光斑图像二值化处理得到目标图像；

步骤S20：用SUSAN算子计算该目标图像的面积和/或边缘点数量，并将计算得到的面积和/或边缘点数量与相应的阀值进行比较，若大于阀值则判断有源笔垂直于屏幕，有源笔的起笔坐标为光斑图像重心坐标：其中R表示所有边缘点的集合，#R表示边缘点像素个数；若小于阀值则判断有源笔倾斜于屏幕，有源笔的起笔坐标为满足的点(x₀，y₀)；

步骤S30：将起笔坐标转换成屏幕显示位置坐标并传送给计算机；

步骤S40：计算机根据显示位置坐标控制投影机显示有源笔的书写轨迹。

作为改进之一：步骤S10包括以下步骤：

S11：首先用安装在屏幕后面的CMOS图像传感器采集触摸屏幕的图像，并通过比较两帧图像的差值，提取光斑图像；

S12：通过设置饱和度阈值H，对光斑图像进行二值化处理，小于阈值的像素点是背景，大于阈值的像素点是目标图像区域。

作为改进之二：在步骤S20中，用FPGA芯片结合SUSAN算子计算有源笔的起笔坐标值；在步骤S30中，用ARM芯片将起笔坐标转换成屏幕显示位置坐标并传送给计算机。

为解决上述第二技术问题，本发明采用第二技术方案：