专利名称：一种触摸系统及其抗光干扰方法
技术领域：
本发明涉及电子技术领域，尤其涉及一种触摸系统及其抗光干扰方法。
技术背景
随着科技的发展，人机交互设备越来越广泛的出现在日常生活当中，如触摸 屏、电子白板等，交互式电子白板就是其中的一种。交互式电子白板是一种办公自动化 会议用设备，其用途类似于传统教学用白板交互式电子白板又称“数码触摸屏”。其 功能在于可以通过触摸板面对相连的电脑主机进行操控。投影机将电脑的屏幕影像投射 到电子白板上，使用者触碰电子白板的板面即可操控电脑。在电子白板连接的电脑上运 行各种应用操作程序可以直接实现笔迹书写、图形绘制、文字输入、文件调用、删除复 制、保存图像、遮挡、视频回放、直接打印等多种演示功能。运行特定的应用程序，如 配置高清摄像头，可实现远程可视网络会议。图像传感式电子白板就是其中一种，这种 电子白板利用光学传感器实现触摸物定位，甚至可以实现手势识别功能，是交互式电子 白板中的高端产品。由于环境光会因不同的场所、时间随时发生变化，这种变化的环境 光会严重影响图像传感式电子白板中的光学传感器采集图片的效果，也就影响了这种电 子白板的定位精度。这种问题在图像传感式触摸屏上也同样存在。这种弊病急待解决。发明内容
针对现有技术中存在的问题，本发明提供了一种抗光干扰性强的触摸系统，所 述触摸系统包括光学传感器、可编程逻辑器件、光源及计算机，所述光源与所述可编程 逻辑器件相连接，所述可编程逻辑器件与所述光源之间串联有功率驱动电路，所述功率 驱动电路由可编程逻辑器件控制用于改变所述光源的发光强度。
进一步的，所述计算机内包含有图像处理程序。
更进一步的，所述可编程逻辑器件为现场可编程门阵列(FPGA)或复杂可编程 逻辑器件(CPLD)。
进一步的，所述功率驱动电路为功率放大器或场效应管。
更进一步的，所述可编程逻辑器件上集成有片上系统。
进一步的，所述触摸系统还包含有微处理器，所述微处理器与所述可编程逻辑 器件相连接。
更进一步的，所述功率驱动电路为功率放大器或场效应管。
本发明还提供了一种触摸系统的抗光干扰方法，包括
A.启动触摸系统；
B.扫描整个触摸面板，采样触摸面板上的图像并解析出该触摸面板上的图像的 光强分布；
C.判断图像的光强分布是否处于可行范围内，如未处于可行范围内，则进入步 骤D;如处于可行范围内，则进入步骤F;
D.将图像的光强分布与预设的标准光强分布进行比较并计算出光强分布的修正 值；
E.根据光强分布的修正值调整光源的发光强度；
F.返回步骤B，重新开始下一轮扫描。
进一步的，在步骤B中，由可编程逻辑器件控制光学传感器扫描整个触摸面 板，由图像处理程序解析该触摸面板上的图像的光强分布。
进一步的，步骤F3中的可行范围为触摸系统所能检测到预设目标的最小光强至 最大光强之间的范围。
进一步的，在步骤D中，由图像处理程序将像的光强分布与预设的标准光强分 布进行比较并计算出光强分布的修正值。
更进一步的，步骤D中的标准光强分布为能使触摸系统发挥最优性能的光强分布。
进一步的，在步骤E中，由可编程逻辑器件根据光强分布的修正值向功率驱动 电路发送修正指令，功率驱动电路根据修正指令控制光源调整发光强度。
进一步的，步骤F具体为以下步骤
Fl.扫描整个触摸面板，判断是否存在触摸物；
F2.如在触摸面板上没检测到触摸物，则返回步骤B;如在触摸面板上检测到触 摸物，则进入步骤F3;
F3.计算出触摸物的位置信息并执行相应的触摸指令，返回步骤B，重新开始下一轮扫描。
更进一步的，所述步骤F3具体为以下步骤
F31.解析出触摸物图像信息的对比度并将该图像信息的对比度与预设的标准对 比度进行比较计算出对比度的修正值；
F32.根据对比度的修正值调整光源的发光强度，计算出触摸物的位置信息并执 行相应的触摸指令，返回步骤B，重新开始下一轮扫描。
更进一步的，在步骤F31中，由图像处理程序解析出触摸物图像信息的对比度 并将该图像信息的对比度与预设的标准对比度进行比较计算出对比度的修正值。
更进一步的，步骤F31中的标准对比度为能使光学传感器拍摄到最优图像的触 摸物与背景光的对比度。
更进一步的，在步骤F32中，由可编程逻辑器件根据对比度的修正值向功率驱 动电路发送修正指令，功率驱动电路根据修正指令控制光源调整发光强度。
本发明所提出的这种触摸系统与现有技术相比，在可编程逻辑器件与光源之间 串联有功率驱动电路，用于调节光源的发光强度。光学传感器将在触摸面板上进行采 样，解析出背景光的光强并将该光强与预设的标准光强进行比较计算得出光强分布的修 正值，功率驱动电路根据光强分布的修正值调整光源的发光强度，使得光学传感器处于 最优光照条件，降低了光干扰。同时，进一步的采集交互式白板上触摸物的图像，将采 集到的触摸物的图像传输到计算机内，计算机内有图像处理程序，图像处理程序通过对 图像信息的解析得出图像的对比度，将此对比度与预设的标准对比度进行比较计算出一 个对比度的修正值，同时将该修正值返回到功率驱动电路，功率驱动电路根据该修正指令控制光源调整发光强度，使得光学传感器能够拍摄到最优的图像，进一步克服了现有 不同光照环境对触摸系统的光干扰问题。这种抗光干扰触摸系统与现有技术相比，生产 成本增加幅度较低，性能却能够得到大幅度提升，适用于各种光照环境。
图1是根据本发明第一实施例，简要说明组成触摸系统的主要元件的电路结构 图2是根据本发明第二实施例，简要说明组成触摸系统的主要元件的电路结构 图；以及
图3是根据本发明实施例的抗光干扰方法的流程图。
具体实施方式
下面结合说明书附图和具体实施方式
对本发明作进一步的描述。
以下描述文字中涉及现有触摸系统中部分重要元件及部分重要元件之间的连接 方式不再做具体描述。
附图1是根据本发明的第一实施例，简要说明组成触摸系统的主要元件的电路 结构图。
参照附图1，该系统包括光学传感器101、可编程逻辑器件102、光源103及计算 机104，光源103与可编程逻辑器件102相连接，可编程逻辑器件102与光源103之间串 联有功率驱动电路105，功率驱动电路105用于控制光源103的发光强度。这种触摸系统 与现有技术相比，在可编程逻辑器件102与光源103之间串联有用于调节光源103的发光 强度的功率驱动电路105，光学传感器101将在触摸面板上采集到的触摸物的图像传输到 计算机104，计算机104内安装有图像处理程序，图像处理程序通过对图像信息的解析得 出图像的对比度，将此对比度与预设的标准对比度(在此情况下光学传感器能够采集到 最佳效果的图片)进行比较计算出一个对比度的修正值，同时将该修正值返回到功率驱 动电路105，功率驱动电路105根据该修正指令控制光源103调整发光强度，使得光学传 感器101时刻处于最优光照条件，克服了现有不同光照环境对触摸系统的光干扰问题。 其中，功率驱动电路105可为功率放大器或场效应管；光学传感器101可为摄像头、CCD 或CMOS;可编程逻辑器件102可为现场可编程门阵列(FPGA)或复杂可编程逻辑器件 (CPLD)，CPLD具有可以预计的延迟时间和逻辑单元对连接单元高比率的优点，FPGA 可以更加灵活的编辑，而且含有高层次的内置模块(比如加法器和乘法器)和内置的记忆 体，支持完全的或部分的系统重新配置。CPLD与FPGA拥有各自的优点，依照具体情 况进行使用。
同时，还可以在图1中的可编程逻辑器件102上集成片上系统，扩展该触摸系统 的使用功能，如可以在片上系统上加载自动诊断、自动更新功能等。
附图2是根据本发明的第二实施例，简要说明了组成触摸系统的主要元件的电 路结构图。
参照附图2，该系统包括光学传感器101、可编程逻辑器件102、微处理器201、 光源103及计算机104，微处理器201与可编程逻辑器件102相连接，光源103与可编程逻辑器件102相连接，可编程逻辑器件102与光源103之间串联有功率驱动电路105， 功率驱动电路105用于控制光源103的发光强度。这种触摸系统与图1所示触摸系统相 比，在可编程逻辑器件102与计算机104之间安装了微处理器201，微处理器201能够扩 展触摸系统的功能，如可以在微处理器上加载自动诊断、自动更新功能等，更具有使用 价值，而且提升了扩展空间。其中，功率驱动电路105可为功率放大器或场效应管；光 学传感器101可为摄像头、CCD或CMOS ；微处理301可为MCU或ARM ；可编程逻辑 器件102可为现场可编程门阵列(FPGA)或复杂可编程逻辑器件(CPLD)，CPLD具有可 以预计的延迟时间和逻辑单元对连接单元高比率的优点，FPGA可以更加灵活的编辑，而 且含有高层次的内置模块(比如加法器和乘法器)和内置的记忆体，支持完全的或部分的 系统重新配置。CPLD与FPGA拥有各自的优点，依照具体情况进行使用。
附图3是根据本发明实施例的抗光干扰方法的流程图。该方法包括以下几个步 骤
步骤301:接通电源，启动触摸系统。
步骤302:扫描整个触摸面板，采样触摸面板上的图像并解析出该触摸面板上 的图像的光强分布。
在步骤302中，扫描整个触摸面板，采样触摸面板上的图像并解析出该触摸面 板上的图像的光强分布。可编程逻辑器件102控制光学传感器101扫描整个触摸面板， 同时对触摸面板上的图像进行采样并将采样的图像传输到计算机104。计算机101内的图 像处理程序会解析采样图像得到该交互式白板上的光强分布。此实施例执行本步骤获得 的光强分布的灰度值为m η。
步骤303:判断图像的光强分布是否处于可行范围内，如未处于可行范围内， 则进入步骤304;如处于可行范围内，则进入步骤306。
在步骤303中，判断触摸系统上的光强分布是否处于可行范围内，可行范围为 光学传感器101所能检测到的最小光强至最大光强之间的范围。一般来说可行范围的灰 度值为120 230之间。如光强分布未处于可行范围内(m < 120，η > 230、m > 230 或η <120)，则进入步骤304;如光强分布处于可行范围内(mM20，n<130),则进入步 骤 306。
步骤304 将图像的光强分布与预设的标准光强分布进行比较并计算出光强分 布的修正值。
在步骤304中，计算机内的图像处理程序将交互式白板上的背景光的光强与预 设标准光强分布(能使光学传感器发挥最优性能的光强分布，其平均值为180左右)相比 较并计算出光强分布的修正值。则光强分布的修订值为180-m和180-n。
步骤305 根据光强分布的修正值调整光源的发光强度。
在步骤305中，可编程逻辑器件102根据计算机104所发送过来的光强分布的修 正值(180-m与180-n)向功率驱动电路105发送修正指令，功率驱动电路105根据修正指 令控制光源103调整发光强度，使光强分布处于可行范围内。
步骤306:返回步骤302，重新开始下一轮扫描，对交互式白板上的背景光进行 实时监控及优化。
在实际应用中，步骤306具体为以下步骤
步骤3061:扫描整个触摸面板，判断是否存在触摸物。
在步骤3061中，可编程逻辑器件102控制光学传感器101扫描整个触摸面板， 判断触摸面板上是否有触摸物。其中，触摸物可为使用者的手、手指或白板笔等。
步骤3062:如在触摸面板上没检测到触摸物，则返回步骤302;如在触摸面板 上检测到触摸物，则进入步骤3063。
在步骤3062中，如光学传感器101在触摸面板上未检测到触摸物，则返回步骤 302，重新扫描触摸面板；如光学传感器101在触摸面板上检测到触摸物，则进入步骤 3003。
步骤3063:计算出触摸物的位置信息并执行相应的触摸指令，返回步骤B，重 新开始下一轮扫描。
在步骤3063中，计算机104根据三角定位法计算出触摸物的位置坐标，同时输 出相应的触摸指令。返回步骤302，重新开始下一轮扫描。
图4是对本发明实施例的抗光干扰方法的一种优化方案的流程图。
参照图4，该优化方案根据触摸物图像信息的对比度来调整光源103的发光强 度，使得光学传感器101能够拍摄到更为清晰的图像。该优化方案对图3中的步骤3063 进行改进，改进后的步骤3063包括以下步骤
步骤401 解析出触摸物图像信息的对比度并将该图像信息的对比度与预设的 标准对比度进行比较计算出对比度的修正值。
在步骤401中，光学传感器101将检测到的触摸物的图像信息传输到计算机 104，计算机104内的图像处理程序对此图像信息进行解析，得出该图像信息的对比度， 此实施例执行本步骤获得的对比度为P。同时将该图像信息的对比度与预设的标准对比度 (在此情况下光学传感器能够拍摄到最优效果的图片，一般来说标准对比度的平均值一般 为50%左右)进行比较计算出对比度的修正值(p-50% )，同时将该对比度的修正值发送 到可编程逻辑器件102。
步骤402:根据对比度的修正值调整光源的发光强度，计算出触摸物的位置信 息并执行相应的触摸指令，返回步骤B，重新开始下一轮扫描。
在步骤402中，可编程逻辑器件102根据计算机104所发送过来的对比度的修正 值(p-50% )向功率驱动电路105发送修正指令，功率驱动电路105根据修正指令控制光 源103调整发光强度，使其能够创造出令光学传感器101发挥出最佳效果的背景光。然 后计算机104根据三角定位法计算出触摸物的位置坐标，同时输出相应的触摸指令。返 回步骤302，重新开始下一轮扫描。
尽管已经说明和描述了本发明的几数实施例，但是本领域的技术人员应该明了 在没有脱离本发明精神和原则的情况下可以对这些实施例进行改变，其范围定义在权利 要求中。
权利要求
1.一种触摸系统，包括光学传感器、可编程逻辑器件、光源及计算机，所述光源与 所述可编程逻辑器件相连接，其特征在于所述可编程逻辑器件与所述光源之间串联 有功率驱动电路，所述功率驱动电路由可编程逻辑器件控制用于改变所述光源的发光强度。
2.根据权利要求1所述的一种触摸系统，其特征在于所述计算机内包含有图像处理程序。
3.根据权利要求2所述的一种触摸系统，其特征在于所述可编程逻辑器件为现场 可编程门阵列(FPGA)或复杂可编程逻辑器件(CPLD)。
4.根据权利要求1至3之一所述的一种触摸系统，其特征在于所述功率驱动电路为 功率放大器或场效应管。
5.根据权利要求4所述的一种触摸系统，其特征在于所述可编程逻辑器件上集成 有片上系统。
6.根据权利要求1至3之一所述的一种触摸系统，其特征在于所述触摸系统还包含 有微处理器，所述微处理器与所述可编程逻辑器件相连接。
7.根据权利要求6所述的一种触摸系统，其特征在于所述功率驱动电路为功率放 大器或场效应管。
8.一种触摸系统的抗光干扰方法，包括A.启动触摸系统；B.扫描整个触摸面板，采样触摸面板上的图像并解析出该触摸面板上的图像的光强 分布；C.判断图像的光强分布是否处于可行范围内，如未处于可行范围内，则进入步骤 D；如处于可行范围内，则进入步骤F;D.将图像的光强分布与预设的标准光强分布进行比较并计算出光强分布的修正值；E.根据光强分布的修正值调整光源的发光强度；F.返回步骤B，重新开始下一轮扫描。
9.根据权利要求8所述的一种触摸系统的抗光干扰方法，其特征在于在步骤B中， 由可编程逻辑器件控制光学传感器扫描整个触摸面板，由图像处理程序解析该触摸面板 上的图像的光强分布。
10.根据权利要求8所述的一种触摸系统的抗光干扰方法，其特征在于步骤F3中的 可行范围为触摸系统所能检测到预设目标的最小光强至最大光强之间的范围。
11.根据权利要求8所述的一种触摸系统的抗光干扰方法，其特征在于在步骤D 中，由图像处理程序将像的光强分布与预设的标准光强分布进行比较并计算出光强分布 的修正值。
12.根据权利要求11所述的一种触摸系统的抗光干扰方法，其特征在于步骤D中 的标准光强分布为能使触摸系统发挥最优性能的光强分布。
13.根据权利要求8所述的一种触摸系统的抗光干扰方法，其特征在于在步骤E 中，由可编程逻辑器件根据光强分布的修正值向功率驱动电路发送修正指令，功率驱动 电路根据修正指令控制光源调整发光强度。
14.根据权利要求8至13之一所述的一种触摸系统的抗光干扰方法，步骤F具体为以下步骤Fl.扫描整个触摸面板，判断是否存在触摸物；F2.如在触摸面板上没检测到触摸物，则返回步骤B;如在触摸面板上检测到触摸 物，则进入步骤F3;F3.计算出触摸物的位置信息并执行相应的触摸指令，返回步骤B。
15.根据权利要求14所述的一种触摸系统的抗光干扰方法，所述步骤F3具体为以下 步骤F31.解析出触摸物图像信息的对比度并将该图像信息的对比度与预设的标准对比度 进行比较计算出对比度的修正值；F32.根据对比度的修正值调整光源的发光强度，计算出触摸物的位置信息并执行相 应的触摸指令，返回步骤B。
16.根据权利要求15所述的一种触摸系统的抗光干扰方法，其特征在于在步骤F31 中，由图像处理程序解析出触摸物图像信息的对比度并将该图像信息的对比度与预设的 标准对比度进行比较计算出对比度的修正值。
17.根据权利要求16所述的一种触摸系统的抗光干扰方法，其特征在于步骤F31中 的标准对比度为能使光学传感器拍摄到最优图像的触摸物与背景光的对比度。
18.根据权利要求15所述的一种触摸系统的抗光干扰方法，其特征在于在步骤F32 中，由可编程逻辑器件根据对比度的修正值向功率驱动电路发送修正指令，功率驱动电 路根据修正指令控制光源调整发光强度。
全文摘要
本发明公开了一种触摸系统及其抗光干扰方法，该系统包括光学传感器、可编程逻辑器件、光源及计算机，光源与可编程逻辑器件相连接，可编程逻辑器件与所述光源之间串联有功率驱动电路，功率驱动电路由可编程逻辑器件控制用于改变光源的发光强度。这种触摸系统能够根据环境的光照情况来自动调节其光源的发光强度，具备优异的抗光干扰性。
文档编号H05B37/02GK102023752SQ20091009256
公开日2011年4月20日 申请日期2009年9月11日 优先权日2009年9月11日
发明者何建伟, 刘建军, 刘新斌, 刘洋, 叶新林, 张伟征, 赵建辉 申请人:北京汇冠新技术股份有限公司, 北京航空航天大学