專利名稱：一種影像觸摸電子白板系統及其實現方法
一種影像觸摸電子白板系統及其實現方法
技術領域：
本發明涉及一種影像觸摸電子白板系統及其實現方法。背景技術：
電子白板是匯集了尖端電子技術、軟件技術等多種高科技手段研發的高新技術產品，它通過應用電磁感應原理，結合計算機和投影機，可以實現無紙化辦公及教學。紅外線感應電子白板具有結構簡單，不受電流、電壓和靜電干擾，可以在某些惡劣的環境下工作，以及具有高穩定性和高分辨率等諸多優點，使得紅外感應式電子白板越來越多的被使用。常用的紅外感應式白板是通過電子筆在書寫的時候發射紅外線，然后通過紅外接收管接收該紅外線信號，系統再根據紅外信號來判斷電子筆書寫點的位置。

發明內容本發明要解決的技術問題，在于提供一種影像觸摸電子白板系統及其實現方法，它能夠利用遮擋點的陰影亮度來檢測遮擋點即書寫點的位置。本發明是這樣實現的一種影像觸摸電子白板系統，在所述電子白板的下邊框與左右兩邊框上設置紅外反光帶，在所述電子白板左上角和右上角各設一信號采集器即左信號采集器、右信號采集器，兩信號采集器的采集口互成90度角，每一信號采集器平行設置有一紅外發射管，兩信號采集器與兩紅外發射管均連接至一 CPLD (可編程邏輯器件)處理器，所述CPLD處理器連接一 SRAM存儲器，且CPLD處理器通過一 ARM處理器連接到計算終端。進一步的，所述CPLD處理器包括連接于控制總線的左信號采集模塊，右信號采集模塊，紅外驅動模塊，SRAM控制模塊，所述SRAM控制模塊連接于SRAM存儲器(一種具有靜止存取功能的內存)，左信號采集模塊連接于左信號采集器，右信號采集模塊連接于右信號采集器，紅外驅動模塊連接于紅外發射管，所述控制總線還連接于ARM處理器。—種影像觸摸電子白板系統的實現方法，具體包括如下步驟步驟10、左信號采集器與右信號采集器交替進行圖像數據采集，信號采集器采集圖像數據的時候，主要提取整幀圖像數據的第1/4至第3/4之間的數據，當一個信號采集器采集到一半的數據的時候，所述CPLD處理器就發送幀同步信號到另一個信號采集器，另一個信號采集器就復位，并開始采集圖像數據；步驟20、左信號采集器與右信號采集器所提取的圖像數據通過地址線區分來存儲在所述SRAM存儲器內；步驟30、ARM處理器經過CPLD處理器將存儲在SRAM存儲器內的圖像數據傳送到計算終端；步驟40、圖像數據在計算終端內進行計算得出陰影的位置，從而根據陰影的位置計算得出電子白板上遮擋點的位置。進一步的，所述CPLD處理器的紅外驅動模塊發出PWM信號，交替驅動左紅外發射管和右紅外發射管進行發射紅外線。
進一步的，所述CPLD處理器的SRAM控制模塊根據系統的請求來生成相應的時序對SRAM存儲器進行讀或寫操作。進一步的，所述ARM處理器用于對兩信號采集器進行配置，對CPLD處理器采集到的圖像數據進行分析處理，同時按照鼠標協議的格式把圖像數據封裝，通過USB接口傳給計算終端。進一步的，所述左信號采集器與右信號采集器的幀同步信號相差半個幀周期。本發明具有如下優點本發明通過兩信號采集器采集圖像數據，從而計算出書寫過程中遮擋點的陰影位置，根據兩個陰影位置合成計算出遮擋點的位置，即書寫點位置，本發明的結構簡單，而且只需要一個SRAM存儲器，本發明實現方法簡單易行。

下面參照附圖結合實施例對本發明作進一步的說明。圖1為本發明系統的模塊示意圖。圖2為本發明CPLD處理器的內部模塊示意圖。圖3為電子白板上遮擋時候產生陰影的示意圖。圖4為無遮擋的時候反光帶一行像素的直方圖。圖5為有遮擋的時候反光帶一行像素的直方圖。圖6為經過差分處理后有遮擋的反光帶一行像素的直方圖。圖7為陰影中心的放大示意圖。圖8為遮擋點的二維坐標示意圖。
具體實施方式請參閱圖1至圖8所示，對本發明的實施例進行詳細的說明。如圖1所示，本發明一種影像觸摸電子白板系統，在所述電子白板的下邊框與左右兩邊框上設置紅外反光帶，所述電子白板左上角和右上角各設一信號采集器即左信號采集器、右信號采集器，兩信號采集器的采集口互成90度角，每一信號采集器平行設置有一紅外發射管。兩信號采集器與兩紅外發射管均連接至一 CPLD處理器，所述CPLD處理器連接一 SRAM存儲器，且CPLD處理器通過一 ARM處理器連接到計算終端。如圖2所示，CPLD處理器包括連接于控制總線的左信號采集模塊，右信號采集模塊，紅外驅動模塊，SRAM控制模塊。所述SRAM控制模塊連接于SRAM存儲器，左信號采集模塊連接于左信號采集器，右信號采集模塊連接于右信號采集器，紅外驅動模塊連接于紅外發射管，所述控制總線還連接于ARM處理器。本發明的實現方法如下左信號采集器與右信號采集器交替進行圖像數據采集，兩個信號采集器的幀同步信號相差半個幀周期。左信號采集器與右信號采集器所提取的圖像數據通過地址線區分來存儲在所述SRAM存儲器內。信號采集器采集圖像數據的時候，主要提取整幀圖像數據的第1/4至第3/4之間的數據，當一個信號采集器采集到一半的數據的時候，所述CPLD處理器就發送幀同步信號到另一個信號采集器，另一個信號采集器復位，并開始采集圖像數據。例如圖像數據格式為QVGA為例，8位分辨率，每一幀大小為對0*320*8，幀速率為110幀/秒。所述SRAM存儲器采用15位地址線，8位數據線，總共有3 字節的存儲空間進行存儲。左信號采集器與右信號采集器將所提取的圖像數據通過地址線區分來存儲在同一個SRAM存儲器內。例如左信號采集器采集圖像數據，提取每一幀圖像數據第96行到145行的數據，當采集完第145行數據時，產生一個完成信號。當左信號采集器采集到第120行的數據的時候，CPLD處理器發出幀同步信號以使右信號采集器復位開始采集圖像數據。CPLD處理器的紅外驅動模塊發出PWM信號，交替驅動左紅外發射管和右紅外發射管進行發射紅外線。CPLD處理器的SRAM控制模塊根據系統的不同請求來生成相應的時序對SRAM存儲器進行讀寫操作。ARM處理器主要任務就是對兩信號采集器進行配置，對CPLD處理器采集到的圖像數據進行分析處理，同時按照鼠標協議的格式把圖像數據封裝，通過USB接口傳給計算終端。圖像數據在計算終端內進行計算得出陰影的位置，從而根據陰影的位置計算得出電子白板上遮擋點的位置。遮擋點位置的具體計算方法如下如圖3所示，一根筆或者手指在電子白板上進行觸摸書寫的時候，檢測到的反光帶一行像素上出現被遮擋的陰影。如圖4，無遮擋的時候，反光帶一行像素的直方圖，不同位置亮度不一樣，這是由于角度的關系導致反射強度不一樣。圖5展示了有遮擋的時候，反光帶一行像素的直方圖。圖6是進行差分處理過的有遮擋的示意圖。本發明采用變閾值重心法。由陰影亮度的最大值的一半作為閾值。將陰影區域切出上半部分，每個像素的亮度值與閾值做差，代表每個像素的重量，如圖7所示。中心位置XO= Σ ((f (χ)-fmax/2) *χ) / Σ (f (χ) -fmax/2) ； (1)這種方法把每個像素的位移和亮度值都參與計算，因此抗干擾能力強，大大提高了系統的分辨率。分辨率為l/2Fmax*Xmax。根據如上的公式(1)分別得出左陰影的中心位置a和右陰影的中心位置b，然后進行二維坐標計算得出遮擋點的位置。如圖8所示，計算方法Tan (a) = y/x ； (2)Tan (b) = y/ (L_x) ； (3)即可計算出χ和y，其中tan (a)、tan (b)通過查表得到。角度a和角度b都在0到90度之間，因此在ARM處理器中存放一個90度之間的tan值表，大小為8K個值。即可滿足計算要求。根據如上公式O)、(3)，可以得出χ和y值，也就是遮擋點的中心位置。以上所述，僅為本發明較佳實施例而已，故不能依此限定本發明實施的范圍，即依本發明專利范圍及說明書內容所作的等效變化與修飾，皆應仍屬本發明涵蓋的范圍內。
權利要求
1.一種影像觸摸電子白板系統，其特征在于在所述電子白板的下邊框與左右兩邊框上設置紅外反光帶，在所述電子白板左上角和右上角各設一信號采集器即左信號采集器、右信號采集器，兩信號采集器的采集口互成90度角，每一信號采集器平行設置有一紅外發射管，兩信號采集器與兩紅外發射管均連接至一 CPLD處理器，所述CPLD處理器連接一 SRAM存儲器，且CPLD處理器通過一 ARM處理器連接到計算終端。
2.根據權利要求1所述的一種影像觸摸電子白板系統，其特征在于所述CPLD處理器包括連接于控制總線的左信號采集模塊，右信號采集模塊，紅外驅動模塊，SRAM控制模塊，所述SRAM控制模塊連接于SRAM存儲器，左信號采集模塊連接于左信號采集器，右信號采集模塊連接于右信號采集器，紅外驅動模塊連接于紅外發射管，所述控制總線還連接于ARM處理器。
3.如權利要求1所述的一種影像觸摸電子白板系統的實現方法，其特征在于具體包括如下步驟步驟10、左信號采集器與右信號采集器交替進行圖像數據采集，信號采集器采集圖像數據的時候，主要提取整幀圖像數據的第1/4至第3/4之間的數據，當一個信號采集器采集到一半的數據的時候，所述CPLD處理器就發送幀同步信號到另一個信號采集器，另一個信號采集器就復位，并開始采集圖像數據；步驟20、左信號采集器與右信號采集器所提取的圖像數據通過地址線區分來存儲在所述SRAM存儲器內；步驟30、ARM處理器經過CPLD處理器將存儲在SRAM存儲器內的圖像數據傳送到計算終端；步驟40、圖像數據在計算終端內進行計算得出陰影的位置，從而根據陰影的位置計算得出電子白板上遮擋點的位置。
4.根據權利要求3所述的一種影像觸摸電子白板系統的實現方法，其特征在于所述CPLD處理器的紅外驅動模塊發出PWM信號，交替驅動左紅外發射管和右紅外發射管進行發射紅外線。
5.根據權利要求3所述的一種影像觸摸電子白板系統的實現方法，其特征在于所述CPLD處理器的SRAM控制模塊根據系統的請求來生成相應的時序對SRAM存儲器進行讀或寫操作。
6.根據權利要求3所述的一種影像觸摸電子白板系統的實現方法，其特征在于所述ARM處理器用于對兩信號采集器進行配置，對CPLD處理器采集到的圖像數據進行分析處理，同時按照鼠標協議的格式把圖像數據封裝，通過USB接口傳給計算終端。
7.根據權利要求3所述的一種影像觸摸電子白板系統的實現方法，其特征在于所述左信號采集器與右信號采集器的幀同步信號相差半個幀周期。
全文摘要
本發明提供一種影像觸摸電子白板系統，在所述電子白板的下邊框與左右兩邊框上設置紅外反光帶，左上角和右上角各設一信號采集器，兩信號采集器的采集口互成90度角，每一信號采集器平行設置有一紅外發射管，兩信號采集器與兩紅外發射管均連接至一CPLD處理器，所述CPLD處理器連接一SRAM存儲器，且CPLD處理器通過一ARM處理器連接到計算終端。本發明通過兩信號采集器采集圖像數據，從而計算出書寫過程中遮擋點的陰影位置，根據兩個陰影位置合成計算出遮擋點的位置，即書寫點位置。本發明能夠利用遮擋點的陰影亮度來檢測遮擋點即書寫點的位置。
文檔編號G06F3/042GK102566835SQ20121000401
公開日2012年7月11日 申請日期2012年1月6日 優先權日2012年1月6日
發明者丁萬年, 張慶華, 陳日良 申請人:福州銳達數碼科技有限公司