CN101714032A - 一种光学控制信息处理装置 - Google Patents

Abstract

本发明的实施例中公开了一种光学控制信息处理装置，该方法包括：光学显示器(104)，普通激光笔(102)和信息处理器(103)，信息处理器(103)识别出激光笔(102)所发射的光点，并依据识别结果进行相应处理，最终将处理结果传递给其他设备，例如光学显示器等。利用本发明所述的设备和方法，用户仅仅使用普通激光笔就可以实现遥控信息输入，方便地书写、操控信息。

Description

一种光学控制信息处理装置

技术领域

本发明涉及光学控制信息处理机，尤其是指一种激光光点控制信息处理装置。

背景技术

日常人们使用键盘、鼠标来操作计算机时，人被限制在桌子面前，使得人的活动范围狭小！并且键盘+鼠标这种单一的输入方式限制了人对信息的操控能力。

人们在梦想实现人性化的信息技术，让人能够自由如意的和信息世界进行交流。使人不但可以看到五光十色的信息世界，还可以“触摸”它、能够随心所欲的按照自己的意愿去“书写”它、自如的操控它。现有技术通常在如下方面做出了很多努力，用于实现这个目的：

1.无线键盘、无线鼠标。使用短距离无线通讯技术的无线键盘、无线鼠标，一定程度上扩大了人操作电脑时的活动范围。但是键盘体积较大，携带、操作不方便，鼠标使用时必须依附在一个物体的表面，仍然使得键盘鼠标只能进行坐在桌子前面进行操作。而且利用鼠标进行书写、画图很不方便。

2.触摸屏技术。该技术实现了直观形象的电脑操作，让人们在一定程度上摆脱了键盘鼠标的限制。配合专业的识别软件，触摸屏还可以实现手写输入。依据其物理表现形式，可以分为两类：

一是实物的触摸屏：由安装在显示器屏幕前面的检测部件和触摸屏控制器组成。当手指或其它物体触摸安装在显示器前端的触摸屏时，所触摸的位置由触摸屏控制器检测，并通过接口(如RS-232串行口，USB等)送到主机。这种方案的触摸感应有电磁感应式、电阻压感式等。缺点是触摸屏不能做得很大，因为其越大分辨率越低、笨重、价格高，并且操作起来就越麻烦、越容易损坏。

二是无线定位式触摸屏：主要有两类，第一类是基于红外、超声的无线定位触摸屏，其基本原理是在显示屏幕四周放置红外或超声信号探测阵列用来探测控制器发出的红外或者超声信息，从而实现定位，其缺点是人书写时仍然需要触摸屏幕，其书写控制范围、活动范围均受限；第二类是基于红外激光技术的无线定位触摸屏，其一般是采用光学成像的方法，在摄像机镜头前加置一个滤光片，先滤掉除开红外之外的光，然后对成像图像进行分析，提取出激光点的位置。这类触摸屏的缺点是只能采用红外激光，用户看不见光点指向了哪里，往往凭着一种感觉在进行操纵，在操作的精确性和速度方面都大受影响。而且由于***只能利用红外光点进行位置指示，用户需要单独购买配套的专用按键控制器，这影响了产品的通用性。

3.光学显示技术

目前有各种大小的显示屏幕，可以供人们在不同场合使用。初期的电子管式显示设备已逐渐由液晶显示屏取代。但液晶显示屏幕易碎、而且大型的显示屏特别昂贵。近年来投影技术获得了广泛的应用，从投影亮度、灯泡寿命等方面都有了长足的进步。口袋大小的便携式的投影机也已经投入使用。但是这些显示设备的功能都很单一，仅能作为显示使用。用户需要单独购买信息处理设备。

4.信息处理技术

信息处理技术取得了长足的发展，更快、体积更小的微处理器不断投入使用，这大大增强了人们的信息处理能力。不过如前所述，目前人们控制信息的方式以键盘+鼠标为主，形式单一，采用触摸屏技术又难以实现通用。

发明内容

有鉴于此，本发明实施例的主要目的在于提供一种基于光学原理进行信息控制的方法，尤其是指一种利用激光光点控制的信息处理装置，从而将人从显示屏幕旁边解放出来：使用者用普通的激光笔即可作为控制器，在很大的空间内四处移动，只要能把“光点”发射到显示区域上的地方，都可以实现对信息的控制操作。

为达到上述目的，本发明实施例中的技术方案是这样实现的：

一种光学控制信息处理，其包括，

光学显示器(104)，用于显示信息；

光学控制器(102)，用于发送光学控制信号(105)，将光学控制信号(105)直接射向光学显示器(104)形成光点(106)；

信息处理器(103)，具有微处理器和存储器，存储器存储有光点特征对应的信息***消息事件处理列表，由微处理器依据该列表触发相应的信息***消息事件。

其特征在于，所述光学显示器还包括，使用投影仪投影。

其特征在于，所述光学控制器还包括，使用中心波长为650nm、532nm或者630nm的普通激光灯，激光灯功率小于5毫瓦；光学控制器(507)上有激光灯开关控制按钮，一旦按下则激光灯打开，发射激光束至所述光学显示器(104)形成常亮的光点(106)；光学控制器(507)上激光灯控制按钮抬起，则激光灯关闭，光点(106)灭。

其特征在于，所述光学控制器还包括，激光笔、翻页激光笔、激光教鞭、激光指示器、激光手电。

其特征在于，所述信息处理器还包括，一光点识别模块(201)，对所述光点(106)进行识别。

其特征在于，所述微处理器根据所述光点的识别信息，进行处理，将处理的结果传递给其他信息设备。

其特征在于，所述其它信息设备还包括，显示设备、网络设备、存储设备。

其特征在于，所述光点识别模块(201)，根据摄像***(301)拍摄到的图像区域和光点(106)识别光点(106)相对于定标区域(303)的精确像素位置。

其特征在于，所述光点识别模块(201)由滤光片(508)和摄像头(509)组成；其中，滤光片(508)采用能够透过所述的中心波长的滤光片，滤掉其他波长的可见光；而摄像头(509)采用CMOS或者CCD摄像头，对整个(104)区域进行拍摄，将所得的数字图像输入信息处理核心(202)进行识别处理，最终提取出光点(106)的特征信息。

其特征在于，该装置的工作流程，包括如下步骤，

步骤a(513)，使用者通过激光笔开/关控制显示屏幕上激光点的亮/灭，通过转动手中激光笔出射激光束的方向，控制显示屏幕上激光点的位置；

步骤b(514)，摄像头不断扫描、取得投影区域的图像数据，同时光点识别***依据图像数据识别出激光点的亮/灭、位置特征；

步骤c(515)，微处理器依据所述信息***消息事件处理列表，触发相应事件。

其特征在于，所述光点特征对应的信息***消息事件处理列表包括，

光点特征a(501)，光点的亮或灭特征；

消息事件A(502)，为光点的亮或灭特征a(501)映射的信息***鼠标左键按下或抬起事件；

光点特征b(503)，光点在显示屏幕上面的位置；

消息事件B(504)，为光点在显示屏幕上面的位置特征b(503)映射到信息***事件：将光标移动到光点指示的精确位置；

光点特征c(505)，光点在显示屏幕上面一个固定位置保持常亮；消息事件C(506)，为光点在显示屏幕上面一个固定位置保持常亮特征c(505)映射到信息***事件：鼠标右键单击。

其特征在于，微处理器依据所述光点特征对应的信息***消息事件处理列表，触发相应的信息***消息事件，包括如下步骤，

步骤a(516)，设置已有光点记录为否；

步骤b(517)，摄像头抓取新图；

步骤c(518)，识别***判断步骤b(517)所得的新图里面有没有光点，若有，则执行步骤d(519)，若没有，则执行步骤e(520)；

步骤d(519)，依据光点位置，设置信息***的光标位置；

步骤e(520)，判断***是否已经记录有光点，若是，则执行步骤f(521)，若没有，则执行步骤b(517)；

步骤f(521)，触发信息***的左键抬起事件，并设置已有光点记录为否；

步骤g(522)，判断***是否已经记录有光点，若否，则执行步骤h(523)，若已经记录，则执行步骤i(524)；

步骤h(523)，触发信息***的左键按下事件，设置已有光点记录为真；

步骤i(524)，判断已有光点的持续时间是否超过了设定的激发右键时间，以及光点位置是否保持不变，若是，则执行步骤j(525)，若否，则执行步骤b(517)；步骤j(525)，触发信息***的右键单击事件，设置已有光点记录为否。

附图说明

图1为本发明实施例所述的光学控制信息处理机***框图；

图2为本发明实施例所述的光学控制原理图；

图3为本发明实施例所述的光学识别模块工作原理图；

其中，

图3a为光学识别模块工作示意图

图3b为光学识别模块工作流程图

图3c为摄像定标原理图

图3d为光点位置识别流程图

图4为本发明实施例所述的光学控制器模块组成图；

图5为本发明实施例所述的普通激光笔控制***实施图；

图5a为建立起的光点特征与信息***处理事件的对应关系图

图5b为普通激光笔控制***硬件组成图

图5c为普通激光笔控制***激光笔结构图

图5d为普通激光笔控制***工作流程图

图5e为普通激光笔控制***之依据光点特征与信息***事件的对应关系触发相应事件流程图

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点表达得更加清楚明白，下面结合附图及具体实施例对本发明再作进一步详细的说明。

下面结合附图和具体实施实例对本发明再作进一步详细的说明。

首先，介绍一下光控信息处理机的***结构，

图1所示，光控信息处理机***图(101)，包括光学控制器(102)、信息处理器(103)和光学显示器(104)；

信息处理器(103)，具有微处理器和存储器功能，存储有光点特征所对应的处理消息，由微处理器进行解释、处理；光学控制器(102)用于发送光学控制信号(105)，(105)直接射向(104)形成光点(106)；(103)用于处理用户当前的控制信息(105)，以及综合处理其他信息设备(107)的信息，例如网络文件收发、光盘资料内容、音视频文件、存储设备文件读写等；(104)用于信息的显示，可以用文字、图表、视频、声音等方式进行音视频输出。

光学控制过程：

图2所示为光学控制(简称光控)原理图；图中(104)为光学显示屏幕；(102)为光学控制器，其发出的光线射到(101)上形成光点(106)；(103)为信息处理器；(103)内部的光点识别模块(201)识别出(106)，并交予信息处理核心(202)；(202)综合处理各种形式的信息，将处理结果中需要显示的部分传送给显示模块(203)；(203)控制(101)进行显示。

光点识别过程：

图3所示为光点识别模块工作原理图；

其中，图3a为光点识别模块工作示意图；(301)为摄像***；(302)为(301)拍摄到的整体图像区域；(303)为显示器的显示区域；(304)为光学控制器(305)射出的光线在(302)上形成的亮点；(301)对(302)进行连续摄像，并利用图像识别处理技术对摄像内容进行分析，先识别出(303)区域(即摄像定标)及(304)的位置，然后计算出(304)相对于(303)的精确像素位置。

图3b为光点识别模块工作流程图；(306)先依据是否已经做过摄像定标来判断是否需要摄像定标，若是则执行步骤(307)，若否则执行步骤(308)；(307)为进行摄像定标，目的是为了消除摄像***产生的几何失真，以及确定图像中的显示器区域；(308)为主拍摄的图像中识别出是否有有效的控制光点，若是则执行步骤(309)，若否则表示无有效光点，不做任何处理；(309)是求出该控制点在拍摄图像中相对于显示器区域的位置；(310)是将控制点相对于显示器的位置折算成为该点在显示器屏幕上的精确像素坐标；

图3c为摄像定标原理图；(311)为摄像***拍到的整体图像；(312)为显示器在(311)中所在的区域，由于摄像***的几何失真，使得矩形的显示器区域产生了几何变形，其四个顶点分别记为A、B、C、D；(313)为控制光点，其位置记为Q；X、Y为显示器像素坐标轴，计算Q点所在位置处的X像素坐标方法是：求出AB和CD的交点P，PQ与BD的交点N，BN/BD×屏幕整体像素宽度即为Q点的X像素坐标值；求Q点的Y像素坐标方法类似；

图3d为光点位置识别流程图：步骤(314)，先判断是否有合格亮点的区域，若是则执行步骤(315)，若否则表示无有效光点，不做任何处理；步骤(315)，取出合格的亮点区域；步骤(316)，求合格亮点区域区域的最小***圆形；步骤(317)，求该圆形区域内部合格亮点所占的比例；步骤(318)，判断该比例是否满足要求，若是，则执行步骤(319)，若否则表示无有效光点，不做任何处理；步骤(319)，求出该点在拍摄图像中的相对位置。

光学控制器：

图4所示为光学控制器模块组成图；(401)为发射光源模块，可以按照按键模块(402)的控制发射出控制光束；(403)为电源模块，提供整个光学控制器工作所需要的电能。

普通激光笔控制***的工作过程：

图5所示为用普通激光笔控制***实施图；该***若用到现有的投影***，能将投影区域变成一块大尺寸的光学触摸屏，仅使用一只普通的激光笔，就可以在投影区域内部用光点进行点击触摸，实现了遥控信息输入；

其中，图5a建立起激光光点特征与信息***处理事件的对应关系；(501)为光点的亮或灭特征；(502)为(501)映射的信息***鼠标左键按下或抬起事件；(503)为光点在显示屏幕上面的位置；(504)为(503)映射到信息***事件：将光标移动到光点指示的精确位置；(505)为光点在显示屏幕上面一个固定位置保持常亮；(506)为(505)映射到信息***事件：鼠标右键单击；

图5b为普通激光笔控制***硬件组成图；(202)为信息处理核心，可以采用Intel或者AMD或者ARM等微处理平台，由中央处理器、内存、硬盘、主板等部件组成；显示模块(203)可以采用VGA显卡，是(202)控制显示屏幕(104)的接口；用投影仪在白幕或者白墙上投影即得到显示屏幕(104)；(507)采用普通激光笔作为光学控制器，使用中心波长为650nm、532nm或630nm的普通激光灯，激光灯功率小于5毫瓦，符合民用标准；(507)上有激光灯开关控制按钮，一旦按下则激光灯打开，发射激光束至(104)形成常亮的光点(106)；(507)上激光灯控制按钮抬起，则激光灯关闭，(106)灭；光点识别模块(201)由滤光片(508)和摄像头(509)组成；其中，(508)采用能够透过中心波长为(507)所述激光灯波长的滤光片，滤掉其他波长的可见光；(509)采用CMOS或者CCD摄像头，对整个(104)区域进行拍摄，将所得的数字图像输入(202)进行识别处理，最终提取出(106)的特征信息；

图5c为普通激光笔控制***激光笔结构图；(510)采用中心波长为650nm、532nm或630nm的普通激光灯，功率要求小于5毫瓦，以符合民用标准；(511)为连接(510)与电池(512)之间的开关控制按钮，一旦(511)按下则(510)打开，发射激光束，一旦(511)抬起，则(510)关闭；

图5d为普通激光笔控制***工作流程图；步骤(513)是使用者通过激光笔开/关控制显示屏幕上激光点的亮/灭；通过转动手中激光笔出射激光束的方向，控制显示屏幕上激光点的位置；步骤(514)是摄像头不断扫描、取得投影区域的图像数据，同时光点识别***依据图像数据识别出激光点的亮/灭、位置特征；步骤(515)是信息***之微处理器依据光点特征与信息***事件的对应关系，触发相应事件；

图5e为普通激光笔控制***之依据光点特征与信息***事件的对应关系触发相应事件流程图；步骤(516)，设置已有光点记录为否；步骤(517)，摄像头抓取新图；步骤(518)，识别***判断(517)所得的新图里面有没有光点，若有，则执行步骤(519)，若没有，则执行步骤(520)；步骤(519)，依据光点位置，设置信息***的光标位置；步骤(520)，判断***是否已经记录有光点，若是，则执行步骤(521)，若没有，则执行步骤(517)；步骤(521)，触发信息***的左键抬起事件，并设置已有光点记录为否；步骤(522)，判断***是否已经记录有光点，若否，则执行步骤(523)，若已经记录，则执行步骤(524)；步骤(523)，触发信息***的左键按下事件，设置已有光点记录为真；步骤(524)，判断已有光点的持续时间是否超过了设定的激发右键时间，以及光点位置是否保持不变，若是，则执行步骤(525)，若否，则执行步骤(517)；步骤(525)，触发信息***的右键单击事件，设置已有光点记录为否。

通过使用本发明实施例中所提供的上述方法和装置，消除了第二类无线定位式触摸屏对其专用按键控制器的依赖：用户仅仅使用最普通的激光笔就实现了遥控点击、遥控书写操作；从而大大节约了成本，促进了按键控制器的通用性；

通过使用本发明实施例中所提供的上述方法和装置，将人从显示屏幕旁边解放出来，突破了无线键盘、无线鼠标、第一类无线定位式触摸屏在使用时对使用者位置的限制：使用光点操作，由于光移动的速度很快、很灵敏，使用者仅需轻轻转动手中的激光笔，就能使得射出的激光点在整个显示屏幕上面快速移动；使用者可以拿着光控制器在很大的空间内四处移动，只要能把“光点”发射到显示区域上的地方，都可以实现操作；

通过使用本发明实施例中所提供的上述方法和装置，将光学控制、信息处理、光学显示功能融合在一起，非常方便用户的部署：在墙面或者幕布上面任何位置投影即可，甚至往天花板，或者地面上投影都行；以及在光控制器无需接触屏幕表面，使用中不产生划痕磨损，没有普通触摸屏的磨损问题。

以上所述，仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (12)

1.一种光学控制信息处理机，其包括，

光学显示器(104)，用于显示信息；

光学控制器(102)，用于发送光学控制信号(105)，将光学控制信号(105)直接射向光学显示器(104)形成光点(106)；

信息处理器(103)，具有微处理器和存储器，存储器存储有光点特征对应的信息***消息事件处理列表，由微处理器依据该列表触发相应的信息***消息事件。

2.依据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述光学显示器还包括，使用投影仪投影。

3.依据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述光学控制器还包括，使用中心波长为650nm、532nm或者630nm的普通激光灯，激光灯功率小于5毫瓦；光学控制器(507)上有激光灯开关控制按钮，一旦按下则激光灯打开，发射激光束至所述光学显示器(104)形成常亮的光点(106)；光学控制器(507)上激光灯控制按钮抬起，则激光灯关闭，光点(106)灭。

4.依据权利要求3所述的装置，其特征在于，所述光学控制器还包括，激光笔、翻页激光笔、激光教鞭、激光指示器、激光手电。

5.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述信息处理器还包括，一光点识别模块(201)，对所述光点(106)进行识别。

6.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，所述微处理器根据所述光点的识别信息，进行处理，将处理的结果传递给其他信息设备。

7.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述其它信息设备还包括，显示设备、网络设备、存储设备。

8.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，所述光点识别模块(201)，根据摄像***(301)拍摄到的图像区域和光点(106)识别光点(106)相对于定标区域(303)的精确像素位置。

9.根据权利要求8所述的装置，其特征在于，所述光点识别模块(201)由滤光片(508)和摄像头(509)组成；其中，滤光片(508)采用能够透过所述的中心波长的滤光片，滤掉其他波长的可见光；而摄像头(509)采用CMOS或者CCD摄像头，对整个(104)区域进行拍摄，将所得的数字图像输入信息处理核心(202)进行识别处理，最终提取出光点(106)的特征信息。

10.根据权利要求1所述的装置的用途，其特征在于，该装置的工作流程，包括如下步骤，

步骤a(513)，使用者通过激光笔开/关控制显示屏幕上激光点的亮/灭，通过转动手中激光笔出射激光束的方向，控制显示屏幕上激光点的位置；

步骤b(514)，摄像头不断扫描、取得投影区域的图像数据，同时光点识别***依据图像数据识别出激光点的亮/灭、位置特征；

步骤c(515)，微处理器依据所述信息***消息事件处理列表，触发相应事件。

11.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述光点特征对应的信息***消息事件处理列表包括，

光点特征a(501)，光点的亮或灭特征；

消息事件A(502)，为光点的亮或灭特征a(501)映射的信息***鼠标左键按下或抬起事件；

光点特征b(503)，光点在显示屏幕上面的位置；

消息事件B(504)，为光点在显示屏幕上面的位置特征b(503)映射到信息***事件：将光标移动到光点指示的精确位置；

光点特征c(505)，光点在显示屏幕上面一个固定位置保持常亮；

消息事件C(506)，为光点在显示屏幕上面一个固定位置保持常亮特征c(505)映射到信息***事件：鼠标右键单击。

12.根据权利要求10所述的装置工作流程，其特征在于，微处理器依据所述光点特征对应的信息***消息事件处理列表，触发相应的信息***消息事件，包括如下步骤，

步骤a(516)，设置已有光点记录为否；

步骤b(517)，摄像头抓取新图；

步骤c(518)，识别***判断步骤b(517)所得的新图里面有没有光点，若有，则执行步骤d(519)，若没有，则执行步骤e(520)；

步骤d(519)，依据光点位置，设置信息***的光标位置；

步骤e(520)，判断***是否已经记录有光点，若是，则执行步骤f(521)，若没有，则执行步骤b(517)；

步骤f(521)，触发信息***的左键抬起事件，并设置已有光点记录为否；

步骤g(522)，判断***是否已经记录有光点，若否，则执行步骤h(523)，若已经记录，则执行步骤i(524)；

步骤h(523)，触发信息***的左键按下事件，设置已有光点记录为真；

步骤i(524)，判断已有光点的持续时间是否超过了设定的激发右键时间，以及光点位置是否保持不变，若是，则执行步骤j(525)，若否，则执行步骤b(517)；

步骤j(525)，触发信息***的右键单击事件，设置已有光点记录为否。

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