CN103399644A - 一种激光虚拟键盘的实现方法及装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种激光虚拟键盘的实现方法，其特征在于，其包括以下步骤：（1）设置一键盘单元；（2）设置图像采集单元，所述图像采集单元包括两个CMOS摄像头和一线激光器；（3）设置信号处理单元；（4）设置中央控制单元，在所述中央控制单元中嵌入控制软件，对虚拟键盘的实现进行控制；（5）设置一与激光虚拟键盘配合使用的电脑主机，当激光虚拟键盘工作时，图像采集单元采集图像信号，所述信号处理单元将CMOS摄像头采集的信号进行处理后，传输至中央控制单元，通过中央控制单元中的控制软件，对信号进行分析计算，确定按键位置，然后将得到的信息输出，传至电脑主机。本发明还公开了实施该方法的激光虚拟键盘装置。

Description

一种激光虚拟键盘的实现方法及装置
技术领域
本发明涉及电子信息领域，具体涉及一种激光虚拟键盘的实现方法，以及实施该方法的激光虚拟键盘装置。
背景技术
近年来，人们对计算机的使用需求日益向轻型化方向发展，希望笔记本型计算机构造轻巧、便于携带，希望家庭用台式计算机体积小巧、节省空间。作为计算机主机的输入设备，键盘和鼠标是用户在进行计算机主机操作时必不可少的部件，用以向主机输入字母、数字或指令等，其使用灵活性在很大程度上影响命令输入的效率，其构造、形状影响整台计算机所占据空间范围，因此有关键盘和鼠标的研究开发日益引起人们的关注。
目前主机设备发展方向是智能化、微型化，现有外接实物键盘作为输入设备存在着携带不方便的问题；现有实物键盘在特殊行业（如医疗行业）内应用存在着无菌化困难的问题，实物键盘中各个按键间存在着缝隙死角，要实现消毒除菌难度较大；残障人士在使用传统键盘上还是存在着诸多不方便；现有实物键盘都是qwerty键盘，键盘布局一成不变，无法满足现代人个性化的需求。
发明内容
本发明的目的是针对现有技术的不足，提供一种激光虚拟键盘的实现方法，通过设置两个CMOS摄像头，配合一线激光器对手指按键进行定位，同时结合中央控制单元中及嵌入其中的控制软件，实现虚拟键盘功能；本发明还提供了实施该方法的激光虚拟键盘装置。
本发明为实现上述目的所采用的技术方案为：
一种激光虚拟键盘的实现方法，其包括以下步骤：
（1）设置一键盘单元，提供输入时的图标位置；
（2）设置图像采集单元，所述图像采集单元包括两个CMOS摄像头和一线激光器；
（3）设置信号处理单元，对步骤所述图像采集单元采集的图像信号，进行处理；
（4）设置中央控制单元，在所述中央控制单元中嵌入控制软件，对虚拟键盘的实现进行控制；
（5）设置一与激光虚拟键盘配合使用的电脑主机，当激光虚拟键盘工作时，所述的线激光器发射一层激光，覆盖在键盘单元上，当手指按在图标位置时，反射激光，所述两个CMOS摄像头分别采集手指在键盘单元平面上的X值和Y值，对手指进行定位，所述信号处理单元将CMOS摄像头采集的信号进行处理后，传输至中央控制单元，通过中央控制单元中的控制软件，对信号进行分析计算，确定按键位置，然后将得到的信息输出，传至电脑主机。
所述控制软件中设有非线性畸变校正算法，利用光学成像规律和镜头畸变校正模型相结合的畸变校正方法求出初始畸变系数，然后通过优化目标函数求出最优畸变系数，最后采用三次B样条插值对畸变图像进行灰度重建。
所述线激光器所发射的一层激光覆盖在键盘单元上方几毫米处。
所述步骤（5）还包括：
（51）所述两个CMOS摄像头上下设置，其中上面的CMOS摄像头A采集手指在键盘单元平面上的X值，下面的CMOS摄像头B采集手指在键盘单元平面上的Y值；
当手指按下按键时，才会进入下面的CMOS摄像头B的视野采集范围，从而可避免误操作。
（52）在控制软件的控制下，当CMOS摄像头A拍摄的图像，传到中央控制单元后，根据实际需要预先设定好的范围，自动切割画面，把键盘单元画面以外的画面全部切割，同时控制CMOS摄像头A，在键盘单元范围内，进行视角调整，减少外界干扰。
步骤（1）所述的键盘单元，为一块刻上了键盘按键图标的玻璃板。
所述键盘单元仅仅提供按键位置的功能，无其他电气功能。
激光虚拟键盘通过WIFI、蓝牙或USB接口与电脑主机相连。
一种上述激光虚拟键盘实现方法的装置，其包括一键盘单元，提供输入时的图标位置；图像采集单元，所述图像采集单元包括两个CMOS摄像头和一线激光器；信号处理单元，对步骤所述图像采集单元采集的图像信号，进行处理；中央控制单元，在所述中央控制单元中嵌入控制软件，对虚拟键盘的实现进行控制。
所述两个CMOS摄像头上下设置，其中上面的CMOS摄像头A采集手指在键盘单元平面上的X值，下面的CMOS摄像头B采集手指在键盘单元平面上的Y值。
所述的线激光器设于CMOS摄像头B的下方，且高于键盘单元，工作时发射一层激光，覆盖在键盘单元上。
所述的键盘单元，为一块刻上了键盘按键图标的玻璃板。按键布局可个性化定制。
还包括WIFI、蓝牙和USB接口，并通过WIFI、蓝牙或USB接口与电脑主机相连。
本发明的有益效果是：通过设置两个CMOS摄像头，配合一线激光器对手指按键进行定位，同时结合中央控制单元中及嵌入其中的控制软件，实现虚拟键盘功能；且本发明小型便携、触摸无菌、方便残障人士使用、键盘布局个性化的优点。本发明虚拟键盘单元采用的键盘是一块刻上按键图标的玻璃板，大小可以随客户要求定制，方便携带、方便消毒、键盘按键布局位置可定制。
附图说明
图1为本发明功能模块图；
图2为本发明光路示意图；
图3本发明控制软件流程图。
图中：1.CMOS摄像头A 2.CMOS摄像头B 3.线激光器
4.键盘单元
具体实施方式
实施例：参见图1至图3，本实施例提供一种激光虚拟键盘的实现方法，其包括以下步骤：
（1）设置一键盘单元4，提供输入时的图标位置；
（2）设置图像采集单元，所述图像采集单元包括两个CMOS摄像头和一线激光器3；
（3）设置信号处理单元，对步骤所述图像采集单元采集的图像信号，进行处理；
（4）设置中央控制单元，在所述中央控制单元中嵌入控制软件，对虚拟键盘的实现进行控制；
（5）设置一与激光虚拟键盘配合使用的电脑主机，当激光虚拟键盘工作时，所述的线激光器3发射一层激光，覆盖在键盘单元4上，当手指按在图标位置时，反射激光，所述两个CMOS摄像头分别采集手指在键盘单元平面上的X值和Y值，对手指进行定位，所述信号处理单元将CMOS摄像头采集的信号进行处理后，传输至中央控制单元，通过中央控制单元中的控制软件，对信号进行分析计算，确定按键位置，然后将得到的信息输出，传至电脑主机。
所述控制软件中设有非线性畸变校正算法，利用光学成像规律和镜头畸变校正模型相结合的畸变校正方法求出初始畸变系数，然后通过优化目标函数求出最优畸变系数，最后采用三次B样条插值对畸变图像进行灰度重建。
所述线激光器3所发射的一层激光覆盖在键盘单元4上方几毫米处。
所述步骤（5）还包括：
（51）所述两个CMOS摄像头上下设置，其中上面的CMOS摄像头A1采集手指在键盘单元平面上的X值，下面的CMOS摄像头B2采集手指在键盘单元平面上的Y值；
当手指按下按键时，才会进入下面的CMOS摄像头B2的视野采集范围，从而可避免误操作。
（52）在控制软件的控制下，当CMOS摄像头A1拍摄的图像，传到中央控制单元后，根据实际需要预先设定好的范围，自动切割画面，把键盘单元4画面以外的画面全部切割，同时控制CMOS摄像头A1，在键盘单元4范围内，进行视角调整，减少外界干扰。
步骤（1）所述的键盘单元4，为一块刻上了键盘按键图标的玻璃板。
所述键盘单元4仅仅提供按键位置的功能，无其他电气功能。
激光虚拟键盘通过WIFI、蓝牙或USB接口与电脑主机相连。
一种实施上述激光虚拟键盘实现方法的装置，其包括一键盘单元4，提供输入时的图标位置；图像采集单元，所述图像采集单元包括两个CMOS摄像头和一线激光器3；信号处理单元，对步骤所述图像采集单元采集的图像信号，进行处理；中央控制单元，在所述中央控制单元中嵌入控制软件，对虚拟键盘的实现进行控制。
所述两个CMOS摄像头上下设置，其中上面的CMOS摄像头A1采集手指在键盘单元4平面上的X值，下面的CMOS摄像头B2采集手指在键盘单元4平面上的Y值。
所述的线激光器3设于CMOS摄像头B2的下方，且高于键盘单元4，工作时发射一层激光，覆盖在键盘单元4上。
所述的键盘单元4，为一块刻上了键盘按键图标的玻璃板。按键布局可个性化定制。
还包括WIFI、蓝牙和USB接口，并通过WIFI、蓝牙或USB接口与电脑主机相连。
但以上所述仅为本发明的较佳可行实施例，并非用以局限本发明的专利范围，故凡运用本发明说明书及附图内容所作的等效结构变化，均包含在本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.一种激光虚拟键盘的实现方法，其特征在于，其包括以下步骤：
（1）设置一键盘单元，提供输入时的图标位置；
（2）设置图像采集单元，所述图像采集单元包括两个CMOS摄像头和一线激光器；
（3）设置信号处理单元，对步骤所述图像采集单元采集的图像信号，进行处理；
（4）设置中央控制单元，在所述中央控制单元中嵌入控制软件，对虚拟键盘的实现进行控制；
（5）设置一与激光虚拟键盘配合使用的电脑主机，当激光虚拟键盘工作时，所述的线激光器发射一层激光，覆盖在键盘单元上，当手指按在图标位置时，反射激光，所述两个CMOS摄像头分别采集手指在键盘单元平面上的X值和Y值，对手指进行定位，所述信号处理单元将CMOS摄像头采集的信号进行处理后，传输至中央控制单元，通过中央控制单元中的控制软件，对信号进行分析计算，确定按键位置，然后将得到的信息输出，传至电脑主机。
2.根据权利要求1所述的激光虚拟键盘的实现方法，其特征在于，步骤（4）所述控制软件中设有非线性畸变校正算法，利用光学成像规律和镜头畸变校正模型相结合的畸变校正方法求出初始畸变系数，然后通过优化目标函数求出最优畸变系数，最后采用三次B样条插值对畸变图像进行灰度重建，提高图像定位精度。
3.根据权利要求1所述的激光虚拟键盘的实现方法，其特征在于，所述步骤（5）还包括：
（51）所述两个CMOS摄像头上下设置，其中上面的CMOS摄像头A采集手指在键盘单元平面上的X值，下面的CMOS摄像头B采集手指在键盘单元平面上的Y值；
（52）在控制软件的控制下，当CMOS摄像头A拍摄的图像，传到中央控制单元后，根据实际需要预先设定好的范围，自动切割画面，把键盘单元画面以外的画面全部切割，同时控制CMOS摄像头A，在键盘单元范围内，进行视角调整，减少外界干扰。
4.根据权利要求1所述的激光虚拟键盘的实现方法，其特征在于，步骤（1）所述的键盘单元，为一块刻上了键盘按键图标的玻璃板。
5.根据权利要求1所述的激光虚拟键盘的实现方法，其特征在于，激光虚拟键盘通过WIFI、蓝牙或USB接口与电脑主机相连。
6.一种实施权利要求1所述激光虚拟键盘实现方法的装置，其特征在于，其包括一键盘单元，提供输入时的图标位置；图像采集单元，所述图像采集单元包括两个CMOS摄像头和一线激光器；信号处理单元，对步骤所述图像采集单元采集的图像信号，进行处理；中央控制单元，在所述中央控制单元中嵌入控制软件，对虚拟键盘的实现进行控制。
7.根据权利要求6所述的激光虚拟键盘装置，其特征在于，所述两个CMOS摄像头上下设置，其中上面的CMOS摄像头A采集手指在键盘单元平面上的X值，下面的CMOS摄像头B采集手指在键盘单元平面上的Y值。
8.根据权利要求6所述的激光虚拟键盘装置，其特征在于，所述的线激光器设于CMOS摄像头B的下方，且高于键盘单元，工作时发射一层激光，覆盖在键盘单元上。
9.根据权利要求6所述的激光虚拟键盘装置，其特征在于，所述的键盘单元，为一块刻上了键盘按键图标的玻璃板。
10.根据权利要求6所述的激光虚拟键盘装置，其特征在于，还包括WIFI、蓝牙和USB接口，并通过WIFI、蓝牙或USB接口与电脑主机相连。
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