CN103699274A - 基于投影和红外感应的信息输入装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明提出基于投影和红外感应的信息输入装置及方法。方法包括：投影模块向指定区域投射虚拟键盘或/和虚拟鼠标或/和虚拟触摸板的影像；当红外感应模块感应到人体在投影区域发射的红外线时，确定感应区域在本红外感应模块二维坐标系下的二维坐标；根据所有红外感应模块确定的感应区域在各自二维坐标系下的二维坐标，计算得到感应区域在投影模块三维坐标系下的三维坐标；将该三维坐标与投影模块投射的影像的三维坐标进行对比，若发现感应区域位于投射影像内，则根据感应区域的三维坐标产生输入信号输入到终端。本发明提高了信息输入的准确性。

Description

基于投影和红外感应的信息输入装置及方法

技术领域

本发明涉及信息输入技术领域，尤其涉及基于投影和红外感应的信息输入装置及方法。

背景技术

为了增强终端的便携性，目前出现了将终端的键盘、鼠标、触摸板等以智能投影键盘替代的技术。具体地，以键盘为例，现有的智能互动投影***包括：一红外摄像机单元，一虚拟互动区域，一投影仪单元，一红外激光发射器单元，一存储单元，一处理单元，有线通信单元及无线通信单元；当虚拟互动区域的任意位置被手指或其他触摸设备“点击”时，红外摄像机单元检测到光场被阻断，通过处理单元识别“点击”事件的位置信息，通过存储单元将红外摄像机单元坐标系下的位置信息映射到虚拟互动区域坐标系下的位置信息，并将“点击”事件转换成对应的触摸事件，通过数据传输单元，传输到移动终端或者电脑中。

上述方法的缺陷是：只使用一个红外摄像头，会造成直线遮蔽，降低了多点输入的准确性；且，信号输入依赖激光的在人体反射形成的光斑，容易受光照、距离的影响，而且强激光的辐射也随之增大。

发明内容

本发明提供基于投影和红外感应的信息输入装置及方法，以提高信息输入的准确性。

本发明的技术方案是这样实现的：

一种基于投影和红外感应的信息输入装置，该装置包括：投影模块、红外感应模块、处理模块、控制模块和存储模块，且，红外感应模块的数目至少为两个，其中：

投影模块：向指定区域投射虚拟键盘或/和虚拟鼠标或/和虚拟触摸板的影像；

红外感应模块：当感应到人体在投影区域发射的红外线时，将感应区域在本红外感应模块二维坐标系下的二维坐标发送给处理模块；

处理模块：根据所有红外感应模块发来的感应区域在各自二维坐标系下的二维坐标，计算得到感应区域在投影模块三维坐标系下的三维坐标，将该三维坐标发送给控制模块；

控制模块：接收处理模块发来的感应区域在投影模块三维坐标系下的三维坐标，将该三维坐标与存储模块存储的投影模块投射影像的三维坐标进行对比，若发现该感应区域位于投射影像内，则根据该感应区域的三维坐标产生输入信号输入到终端；

存储模块：存储投影模块投射的影像的三维坐标。

所述控制模块进一步用于，接收用户输入的针对投影区域方位的粗调参数，根据该粗调参数调整投影模块的投影区域；

或者，控制模块进一步用于，接收用户输入的细调命令，之后接收处理模块发来的用户设定的投影区域的顶点的三维坐标，根据该三维坐标，计算对投影模块的投影区域的细调参数，根据该细调参数调整投影模块的投影区域，且，将投影模块投射的影像的三维坐标存储到存储模块。

所述控制模块进一步用于，将细调参数存储到存储模块，且，当检测到用户选择了存储模块存储的一组细调参数时，根据该细调参数调整投影模块的投影区域。

所述控制模块进一步用于，接收用户输入的投影颜色，根据该颜色调整投影模块的投影区域的颜色；

或者，接收用户输入的投影亮度参数，根据该参数调整投影模块的投影区域的亮度。

所述控制模块进一步用于，当接收到用户输入的投影键盘或/和鼠标或/和触摸板的命令后，从存储模块读取键盘或/和鼠标或/和触摸板影像发送给投影模块，以便投影模块向指定区域投射键盘或/和鼠标或/和触摸板影像。

所述控制模块进一步用于，当接收到用户输入的启动命令后，向投影模块、红外感应模块、处理模块发送启动命令；当接收到用户输入的关闭命令后，向投影模块、红外感应模块、处理模块发送关闭命令。

所述装置为一个独立外设装置，与终端之间通过有线或无线方式连接；

或者，所述装置内嵌入终端中。

当所述装置内嵌入终端中时，所述装置与所述终端共用CPU和存储模块，其中，所述处理模块与控制模块位于CPU中。

一种基于投影和红外感应的信息输入方法，该方法包括：

投影模块向指定区域投射虚拟键盘或/和虚拟鼠标或/和虚拟触摸板的影像；

当红外感应模块感应到人体在投影区域发射的红外线时，确定感应区域在本红外感应模块二维坐标系下的二维坐标，其中，红外感应模块的数目至少为两个；

根据所有红外感应模块确定的感应区域在各自二维坐标系下的二维坐标，计算得到感应区域在投影模块三维坐标系下的三维坐标；将该三维坐标与投影模块投射的影像的三维坐标进行对比，若发现感应区域位于投射影像内，则根据感应区域的三维坐标产生输入信号输入到终端。

所述方法进一步用于，当接收到用户输入的针对投影区域方位的粗调参数时，根据该粗调参数调整投影模块的投影区域；

或者，接收用户输入的细调命令，之后根据每个红外感应模块感应到的用户双手手指在用户设定投影区域的顶点处发射的红外线，确定用户设定的投影区域的顶点的三维坐标，根据该三维坐标，计算对投影模块的投影区域的细调参数，根据该细调参数调整投影模块的投影区域。

所述方法进一步用于，存储计算得到的细调参数，且，当检测到用户选择了存储的一组细调参数时，根据该细调参数调整投影模块的投影区域。

所述方法进一步用于，接收用户输入的投影颜色，根据该颜色调整投影模块的投影区域的颜色；

或者，接收用户输入的投影亮度参数，根据该参数调整投影模块的投影区域的亮度。

所述方法进一步用于，当接收到用户输入的投影键盘或/和鼠标或/和触摸板的命令后，将键盘或/和鼠标或/和触摸板影像发送给投影模块，以便投影模块向指定区域投射键盘或/和鼠标或/和触摸板影像。

可见，本发明使用多个红外感应模块，有效规避了直线遮蔽的现象，提高了信息输入的准确性，且无激光辐射，不会对人体造成损害。

附图说明

图1为本发明实施例提供的基于投影和红外感应的信息输入装置的组成示意图；

图2为本发明实施例提供的对投影模块11的投影区域进行细调的示例图；

图3为本发明实施例提供的基于投影和红外感应的信息输入方法流程图。

具体实施方式

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。

图1为本发明实施例提供的基于投影和红外感应的信息输入装置的组成示意图，如图1所示，其主要包括：投影模块11、红外感应模块12、处理模块13、控制模块14和存储模块15，且，红外感应模块12的数目至少为两个，其中：

投影模块11：启动后，向指定区域投射虚拟键盘或/和鼠标或/和触摸板的影像。

投影模块11使用的光源为任意可见光。

被投影的区域应该是表面平整的非发热物体，表面平整度越好准确率越高，承载投影的表面不需要一定水平放置。

红外感应模块12：启动后，当感应到人体在投影区域发射的红外线时，将感应区域在本红外感应模块12二维坐标系下的二维坐标发送给处理模块13。

红外感应模块12可以使用热释电红外传感器或者其他更为精确的红外探测感应器。

红外感应模块12可以放置在终端的任意位置，但不同红外感应模块之间需要有一定的间隔，间隔越大感应的精确性越好。另外，红外感应模块数量越多感应的精确性越好。

红外线是一种电磁射线，是众多不可见光线的一种，具有普通光的性质，可以以光速直线传播。人眼可见的光波是380nm-780nm，而红外线的光波是780nm-1mm的长射线，而人体正常体温为36～37.5摄氏度，其辐射红外波长为9.67～9.64um，中心波长为9.65um，处于红外线的波长范围。人体发射的红外线通过菲尼尔滤光片增强后聚集到红外感应器上，红外感应器通常采用热释电元件，这种元件在接收到人体红外辐射温度发生变化时就会失去电荷平衡，进而产生感应信号。

当用户手部出现在投影区域时，手部发射的红外线会被每个红外感应模块12感应到。

处理模块13：接收每个红外感应模块12发来的感应区域的二维坐标，根据所有红外感应模块12发来的感应区域的二维坐标，计算得到感应区域在投影模块11三维坐标系下的三维坐标，将该三维坐标发送给控制模块14。

控制模块14：接收处理模块13发来的感应区域在投影模块11三维坐标系下的三维坐标，将感应区域的该三维坐标与存储模块15存储的投影模块11投射的虚拟键盘或/和鼠标或/和触摸板的影像的三维坐标进行对比，若发现该感应区域位于投射影像内，则根据该感应区域的三维坐标产生输入信号输入到终端。

存储模块15：存储投影模块11的投影区域，即投射的虚拟键盘或/和鼠标或/和触摸板的影像的三维坐标。

控制模块14进一步用于，接收用户输入的携带对投影模块11的投影区域的调整参数的粗调命令，根据该调整参数调整投影模块11的投影区域。

粗调主要指的是对投影区域的方位调整，如：上、下、左、右四个方位的调整。

控制模块14进一步用于，接收用户输入的细调命令，之后接收处理模块13发来的用户设定的投影区域的顶点的三维坐标，根据该三维坐标，计算对投影模块11的投影区域的调整参数，根据该调整参数调整投影模块11的投影区域。

用户确定要细调后，先向控制模块14输入细调命令，然后，将两只手的两个手指同时放到用户设定的投影区域的两对角顶点上，这样，红外感应模块12会同时感应到这两个对角顶点，这两个对角顶点在各自红外感应模块12二维坐标系下的二维坐标会被对应的红外感应模块12发送到处理模块13，经处理模块13处理后，得到这两个对角顶点在投影模块11三维坐标系下的三维坐标并发送给控制模块14，控制模块14根据该两个对角顶点的三维坐标可以计算出用户要设定的投影区域，然后根据该投影区域确定投影模块11的调整参数。其中，由于投影区域通常为长方形，因此，只要得到长方形的两个对角顶点的坐标，就可计算出长方形的另外两个对角顶点，根据长方形的四个顶点，就可得到长方形的准确位置。

控制模块14在得到用户设定的投影区域后，将投影区域的三维坐标即，投射的虚拟键盘或/和鼠标或/和触摸板的影像的三维坐标存储到存储模块15。

在实际应用中，用户还可以对投影区域进行拉伸、缩小、移位等调整，具体实现都可由用户手部在投影表面的移动，红外感应模块12感应到用户手部发射的红外线，并将感应区域在本红外感应模块12二维坐标系下的二维坐标发送给处理模块13，由处理模块13根据所有红外感应模块12发来的感应区域的二维坐标计算得到该感应区域的三维坐标，然后由控制模块14根据感应区域的三维坐标来确定调整参数得到。

进一步地，控制模块14在得到细调的调整参数后可以将该调整参数保存到存储模块15。其中，如果用户多次设定了投影区域，则可将该多个投影区域对应的调整参数都保存到存储模块15，并设定其中一组调整参数为默认调整参数。此后，用户可根据需要的投影区域，直接向控制模块14指定调整参数，控制模块14根据指定的调整参数直接将投影模块11的投影区域调整为用户需要的投影区域。

图2给出了本发明实施例提供的对投影模块11的投影区域进行细调的示例图。

控制模块14进一步用于，接收用户输入的携带投影颜色的颜色调整命令，根据该投影颜色，调整投影模块11的投影区域的颜色。

控制模块14进一步用于，接收用户输入的携带投影亮度参数的亮度调整命令，根据该投影亮度参数，调整投影模块11的投影区域的亮度。

控制模块14进一步用于，当接收到用户输入的启动命令后，向其他模块：投影模块11、红外感应模块12和处理模块13发送启动命令；当接收到用户输入的关闭命令后，向其他模块：投影模块11、红外感应模块12和处理模块13发送关闭命令。

控制模块14进一步用于，当接收到用户输入的投影键盘或/和鼠标或/和触摸板的命令后，从存储模块15读取键盘或/和鼠标或/和触摸板影像发送给投影模块11，以便投影模块11向指定区域投射键盘或/和鼠标或/和触摸板影像。

图1所示装置中，用户向控制模块14输入的命令，如：调整命令包括：粗调命令、细调命令、颜色调整命令、亮度调整命令等，开启命令，关闭命令等，可以通过遥控器触发；或者，也可以根据配置自动触发，例如：可以在装置中增加一个开关模块，该模块中配置了：当光标焦点进入预设位置时，向控制模块14发送开启命令，这样，当开关模块发现光标焦点进入了预设位置时，则向控制模块14发送开启命令，控制模块14再向其他模块：投影模块11、红外感应模块12和处理模块13发送开启命令，其中，预设位置如：用于输入终端的URL（Uniform Resource Location，统一资源标识符）地址的http地址栏。

图1所示装置可以支持多点输入，即支持一个红外感应模块同时感应到多个感应区域，此时，处理模块13可根据感应区域之间的相对位置，确定不同红外感应模块感应到的区域是否为同一区域。

以下以智能电视为例，对本发明进行进一步说明：

在智能电视顶部中央位置嵌入投影模块，用于投射键盘、鼠标、触摸板等影像，投影模块可以将影像直接投射到客厅茶几等区域上。

在智能电视顶部两侧位置分别嵌入红外感应模块，用于感应人体（比如手指）在投影区域内的活动，并通过处理模块形成三维坐标，再由控制模块依据此三维坐标判断是否在投射的键盘、鼠标、触摸板影像内。为增加准确率，可以增加红外感应模块，如图2所示，可在智能电视屏幕底部中央位置再嵌入一红外感应模块。

初次使用本装置，用户需要对投影区域进行调整，具体方法是先用遥控键进行粗调，将投影区域完整投射在桌面上，再使用手进行细调，具体是用户将双手手指分别同时放在投射影像的两个对角顶点，红外感应模块、处理模块和控制模块协同工作，感应用户手指，根据用户手指对投影区域进行调整，另外，还可以根据用户手指的动作，对投影区域进行拉伸、缩小、移位等调整，直至用户手部抬起。

调整完成后，此后每次开启该装置，只要用户需求不变就不需再调整投影区域便可直接使用。

在用户不需要使用本装置时，装置处于关闭状态，当用户需要使用本装置时，可以通过控制模块进行开启。

图3为本发明实施例提供的基于投影和红外感应的信息输入方法流程图，该方法应用于图1所示装置上，如图3所示，其具体步骤如下：

步骤301：投影模块向指定区域投射虚拟键盘或/和虚拟鼠标或/和虚拟触摸板的影像。

步骤302：当红外感应模块感应到用户手指在投影区域发射的红外线时，确定感应区域在本红外感应模块二维坐标系下的二维坐标。

步骤303：根据每个红外感应模块确定的感应区域在各自二维坐标系下的二维坐标，计算得到感应区域在投影模块三维坐标系下的三维坐标；将该三维坐标与投影模块投射的影像的三维坐标进行对比，若发现感应区域位于投射影像内，则根据感应区域的三维坐标产生输入信号输入到终端。

在实际应用中，当接收到用户输入的对投影模块的投影区域的粗调参数时，根据该粗调参数调整投影模块的投影区域；

或者，接收用户输入的细调命令，之后根据每个红外感应模块感应到的用户双手手指在用户设定投影区域的顶点处发射的红外线，确定用户设定的投影区域的顶点的三维坐标，根据该三维坐标，计算对投影模块的投影区域的细调参数，根据该细调参数调整投影模块的投影区域；

或者，接收用户输入的投影颜色，根据该颜色调整投影模块的投影区域的颜色；

或者，接收用户输入的投影亮度参数，根据该参数调整投影模块的投影区域的亮度。

在实际应用中，可以存储计算得到的细调参数，且，当检测到用户选择了存储的一组细调参数时，根据该细调参数调整投影模块的投影区域。

在实际应用中，当接收到用户输入的投影键盘或/和鼠标或/和触摸板的命令后，将键盘或/和鼠标或/和触摸板影像发送给投影模块，以便投影模块向指定区域投射键盘或/和鼠标或/和触摸板影像。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明保护的范围之内。

Claims (13)

1.一种基于投影和红外感应的信息输入装置，其特征在于，该装置包括：投影模块、红外感应模块、处理模块、控制模块和存储模块，且，红外感应模块的数目至少为两个，其中：

投影模块：向指定区域投射虚拟键盘或/和虚拟鼠标或/和虚拟触摸板的影像；

红外感应模块：当感应到人体在投影区域发射的红外线时，将感应区域在本红外感应模块二维坐标系下的二维坐标发送给处理模块；

处理模块：根据所有红外感应模块发来的感应区域在各自二维坐标系下的二维坐标，计算得到感应区域在投影模块三维坐标系下的三维坐标，将该三维坐标发送给控制模块；

控制模块：接收处理模块发来的感应区域在投影模块三维坐标系下的三维坐标，将该三维坐标与存储模块存储的投影模块投射影像的三维坐标进行对比，若发现该感应区域位于投射影像内，则根据该感应区域的三维坐标产生输入信号输入到终端；

存储模块：存储投影模块投射的影像的三维坐标。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述控制模块进一步用于，接收用户输入的针对投影区域方位的粗调参数，根据该粗调参数调整投影模块的投影区域；

或者，控制模块进一步用于，接收用户输入的细调命令，之后接收处理模块发来的用户设定的投影区域的顶点的三维坐标，根据该三维坐标，计算对投影模块的投影区域的细调参数，根据该细调参数调整投影模块的投影区域，且，将投影模块投射的影像的三维坐标存储到存储模块。

3.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述控制模块进一步用于，将细调参数存储到存储模块，且，当检测到用户选择了存储模块存储的一组细调参数时，根据该细调参数调整投影模块的投影区域。

4.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述控制模块进一步用于，接收用户输入的投影颜色，根据该颜色调整投影模块的投影区域的颜色；

或者，接收用户输入的投影亮度参数，根据该参数调整投影模块的投影区域的亮度。

5.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述控制模块进一步用于，当接收到用户输入的投影键盘或/和鼠标或/和触摸板的命令后，从存储模块读取键盘或/和鼠标或/和触摸板影像发送给投影模块，以便投影模块向指定区域投射键盘或/和鼠标或/和触摸板影像。

6.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述控制模块进一步用于，当接收到用户输入的启动命令后，向投影模块、红外感应模块、处理模块发送启动命令；当接收到用户输入的关闭命令后，向投影模块、红外感应模块、处理模块发送关闭命令。

7.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述装置为一个独立外设装置，与终端之间通过有线或无线方式连接；

或者，所述装置内嵌入终端中。

8.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，当所述装置内嵌入终端中时，所述装置与所述终端共用CPU和存储模块，其中，所述处理模块与控制模块位于CPU中。

9.一种基于投影和红外感应的信息输入方法，其特征在于，该方法包括：

投影模块向指定区域投射虚拟键盘或/和虚拟鼠标或/和虚拟触摸板的影像；

当红外感应模块感应到人体在投影区域发射的红外线时，确定感应区域在本红外感应模块二维坐标系下的二维坐标，其中，红外感应模块的数目至少为两个；

根据所有红外感应模块确定的感应区域在各自二维坐标系下的二维坐标，计算得到感应区域在投影模块三维坐标系下的三维坐标；将该三维坐标与投影模块投射的影像的三维坐标进行对比，若发现感应区域位于投射影像内，则根据感应区域的三维坐标产生输入信号输入到终端。

10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所述方法进一步用于，当接收到用户输入的针对投影区域方位的粗调参数时，根据该粗调参数调整投影模块的投影区域；

或者，接收用户输入的细调命令，之后根据每个红外感应模块感应到的用户双手手指在用户设定投影区域的顶点处发射的红外线，确定用户设定的投影区域的顶点的三维坐标，根据该三维坐标，计算对投影模块的投影区域的细调参数，根据该细调参数调整投影模块的投影区域。

11.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，所述方法进一步用于，存储计算得到的细调参数，且，当检测到用户选择了存储的一组细调参数时，根据该细调参数调整投影模块的投影区域。

12.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所述方法进一步用于，接收用户输入的投影颜色，根据该颜色调整投影模块的投影区域的颜色；

或者，接收用户输入的投影亮度参数，根据该参数调整投影模块的投影区域的亮度。

13.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法进一步用于，当接收到用户输入的投影键盘或/和鼠标或/和触摸板的命令后，将键盘或/和鼠标或/和触摸板影像发送给投影模块，以便投影模块向指定区域投射键盘或/和鼠标或/和触摸板影像。

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