CN105183190A - 一种具有鼠标功能的激光笔 - Google Patents
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Abstract
一种具有鼠标功能的激光笔，包括激光笔、USB接收器；其特征在于：所述的激光笔含有单片机***，***中包含计算激光笔光斑坐标的测算软件；所述的激光笔含有用于小孔成像的小孔和CCD图像感应器件；所述的激光笔含有三轴磁传感器和倾角传感器；所述的激光笔含有无线发射单元；所述的激光笔含有激光发射器；所述的激光笔含有4状态的滑动开关；所述的激光笔含有激光开关；所述的激光笔含有左、右按键；按键事件及激光笔光斑坐标值通过无线发射电路发射无线信号给USB接收器；USB接收器接收激光笔的无线信号并通过电脑完成鼠标的虚拟操作。
Description
技术领域
本发明涉及一种具有鼠标功能的激光笔，应用范围为大屏幕交互式***，特别为投影应用领域；特别涉及一种激光笔、图像边界识别、人机交互设备。
背景技术
大屏幕投影在多媒体教学、演讲、远程会议等活动中的应用越来越广泛。为了获得好的演示效果，演讲者通常站在投影屏幕旁边，通过手中的激光笔投射在屏幕上的光斑指引听众正在讲的关键内容点。使用现有的激光笔，存在两个弊端：1）参加同步的远程会议的观众看不到激光笔的光斑，不清楚演讲者当前讲解的位置；2）演讲者使用的激光笔通常不具有鼠标操作功能，为了演示鼠标操作必须回到电脑前操作鼠标。
为了实现鼠标指针能够跟随激光笔的操作，现有的方法都是通过摄像头对投影屏幕上的激光光斑进行图像识别，以检出光斑位置。例如，中国发明专利《一种通过激光笔实现虚拟鼠标及触控操作的方法》，公开号CN104298372A；中国发明专利《通过图像识别激光笔指向的位置形成连续坐标输出的定位装置及定位方法》，公开号CN103268170A；中国发明专利《基于多媒体投影***的鼠标指针位置控制方法》，公开号CN102662500A。这些方法都需要额外架设摄像机或者摄像头，并且需要一台电脑或者嵌入式主机来执行图像识别任务，结构复杂，安装不便，且不易携带。
为了实现在激光笔上操作鼠标的功能，现有方法都是将具有标准鼠标功能的装置附加在激光笔上。例如，中国实用新型专利《驾驭鼠标的激光笔》，公开号CN204178329U就使用类似的方法。这种方法的缺点是在激光笔上进行标准鼠标的移动操作时不方便，而且标准鼠标的指针位置与激光笔光斑位置无法保持一致。
发明内容
针对上述问题，本发明的目的在于提供一种无需复杂的图像识别技术与摄像装置，操作方便且能实现虚拟鼠标功能的激光笔。
为达到上述目的，本发明提出的技术方案为：一种具有鼠标功能的激光笔，包括激光笔、USB接收器；其特征在于：所述的激光笔含有单片机***，***中包含计算激光笔光斑坐标的测算软件；所述的激光笔含有用于小孔成像的小孔和CCD图像感应器件；所述的激光笔含有三轴磁传感器和倾角传感器；所述的激光笔含有无线发射单元；所述的激光笔含有激光发射器；所述的激光笔含有4状态的拨动开关；所述的激光笔含有激光开关；所述的激光笔含有左、右按键；按键事件及激光笔光斑坐标值通过无线发射电路发射无线信号给USB接收器；USB接收器接收激光笔的无线信号并通过电脑完成鼠标的虚拟操作。
进一步，所述的一种具有鼠标功能的激光笔，其特征在于：投影屏幕上的光线通过激光笔上的小孔成像，利用小孔成像原理在CCD图像感应器件上形成矩形的像，测算软件计算出激光笔光斑在投影屏幕上的相对位置，然后将该相对位置值通过无线信号发送给USB接收器，进而由USB接收器将其转换为电脑上鼠标指针移动的坐标。
优选的，所述的测算软件，其特征在于：测算软件通过边界检测法计算出光斑在屏幕上的相对位置，而不是通过图像识别技术来识别矩形的像中激光光斑的位置。
优选的，所述的一种能实现虚拟鼠标功能的激光笔，其特征在于：所述的三轴磁传感器和倾角传感器可以获取激光笔与投影屏幕的水平夹角和垂直夹角，测算软件据此二参数来修正光斑坐标值。
优选的，所述的一种具有鼠标功能的激光笔，其特征在于：激光笔含有左、右按键，两个按键的按下及释放事件会发送给USB接收器，并最终在电脑上解释为鼠标的左键、右键操作。
采用上述技术方案，本发明所述的具有鼠标功能的激光笔，具有的有益效果为：
1）技术实现架构简单，所有功能的实现只需要一个激光笔；
2）鼠标移动与激光笔光斑的移动轨迹相同，利于远程观众的理解；
3）激光笔对屏幕的指向变化就可以完成鼠标移动，操作方便。
附图说明
图1为本发明所述的具有鼠标功能的激光笔的实施例1激光笔结构示意图；
图2为实施例1所述的激光笔水平方向光斑位置计算原理图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式，对本发明做进一步说明。
实施例1：如图1所示，本发明所述的具有鼠标功能的激光笔，具体包含激光笔主体与USB接收器11；其中激光笔主体包含激光发射器10，按下按键9可以发射激光。在激光笔的前端面适当位置开一个圆形的小孔2，直径0.3～0.5mm左右；在激光笔内，与小孔距离2mm处安装有一块CCD图像感应器件1，要求CCD图像感应器件平面应与激光笔前端面保持平行，并且投影屏幕上的光线应该能通过小孔2在CCD图像感应器件1上形成矩形的像。激光笔内包含单片机***3，***内含有位置计算程序；该程序可以计算出CCD图像感应器件上的矩形的像的四个边界与CCD图像感应器件中心的相对距离，通过这些距离参数，可以计算出激光笔的光斑在投影屏幕上的相对位置；进一步通过三轴磁传感器4获取的激光笔与投影屏幕的水平夹角及通过倾角传感器5获取的激光笔与投影屏幕的垂直夹角参数，程序对前述计算出的相对位置进行修正；再考虑到小孔2与激光发射器10的距离，对相对位置进行最后的修正，从而得到激光笔光斑在投影屏幕上准确的相对位置；将该相对位置参数、按键7及按键8的按下/释放状态通过发射单元以2.4GHz的频率发出无线信号；插在电脑USB接口上的USB接收器11接收到这些参数，根据相对位置参数计算出鼠标在屏幕上的相对位置，将按键7和按键8的状态转换为鼠标的左和右键操作，进而通过USB接收器的驱动程序完成鼠标的移动和左、右键操作。拨码开关6有4个拨动位置，位置1对应激光笔断电状态，位置2对应激光笔通电状态，位置3对应激光笔的激光交互状态，位置4对应激光笔的鼠标状态。
为了更好地理解本激光笔实现激光光斑位置检测的方法，下面对其检测原理进行说明。如图2所示，为激光笔应用场景的俯视图，其中激光笔是以穿过小孔2的水平面作为剖面的剖视图。通过该图可以说明激光笔在水平方向上计算激光光斑在投影屏幕13上的相对位置的原理。图中假设激光从小孔2垂直于激光笔前端面射出，在投影屏幕上形成光斑C点。投影屏幕13上的光线通过小孔2成像在CCD图像感应器件1上，即A点光线投射到E点，B点光线投射到G点，激光投射线的反向延长线落在E点。对于△DEF及△DFG，其各个边的长度及各个角的值都可以根据设计值及矩形像的检测计算出来。线段IE过E点与AB平行，△ABD相似于△EID，故可推导出BC/AC=IH/EH；∠IEG为激光笔前端面与投影屏幕的水平夹角，该角度值可以通过激光笔中的三轴磁传感器检测获取，于是通过三角形的相关定理，一定可以计算出IH/EH的数值，进而计算出光斑在水平方向上在屏幕上的相对位置。
下面再对激光笔的使用进行必要的说明。如图1所示，拨动开关6具有4个位置，当处于位置1时，激光笔电源处于关断状态；当处于位置2时，激光笔仅具有普通激光笔的功能；当处于位置3时，激光笔处于激光状态，此时只有按下按键9时，激光笔才会获取激光光斑的相对位置，即虚拟鼠标的光标位置，但不管按键9的状态如何，按键7及按键8一直具有虚拟鼠标的左键和右键功能；当处于位置4时，激光笔处于鼠标状态，此时不管按键9的状态如何，激光笔始终计算虚拟鼠标光标位置，同时按键7和按键8具有鼠标左键和右键功能，此时激光笔就相当于一个虚拟鼠标，如果按下按键9仍然会显示激光光斑。
激光笔在每次使用虚拟鼠标功能之前，都需要进行初始化的操作。如图1所示，将拨动开关6从位置2拨向位置3时，将自动进行虚拟鼠标的初始化，此时激光笔的前端面必须与投影屏幕保持平行。因为投影屏幕的位置不确定，所以必须通过初始化来确定投影屏幕的位置。
本发明的上述实例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定，对于所属领域的技术人员应该明白，在不脱离所附权利要求书所限定的本发明的精神和范围内，在形式上和细节上还可以对本发明做出各种变化或变动，这里无法对所有的实施方式予以穷举，凡是属于本发明的技术方案所引申出的显而易见的变化或变动均处于本发明的保护范围之列。
Claims (5)
1.一种具有鼠标功能的激光笔，包括激光笔、USB接收器；其特征在于：所述的激光笔含有单片机***，***中包含计算激光笔光斑坐标的测算软件；所述的激光笔含有用于小孔成像的小孔和CCD图像感应器件；所述的激光笔含有三轴磁传感器和倾角传感器；所述的激光笔含有无线发射单元；所述的激光笔含有激光发射器；所述的激光笔含有4状态的滑动开关；所述的激光笔含有激光开关；所述的激光笔含有左、右按键；按键事件及激光笔光斑坐标值通过无线发射电路发射无线信号给USB接收器；USB接收器接收激光笔的无线信号并通过电脑完成鼠标的虚拟操作。
2.根据权利要求1所述的一种具有鼠标功能的激光笔，其特征在于：投影屏幕上的光线穿过激光笔上的小孔，利用小孔成像原理在CCD图像感应器件上形成矩形的像，测算软件计算出激光笔光斑在投影屏幕上的相对位置，然后将该相对位置值通过无线信号发送给USB接收器，进而由USB接收器将其转换为电脑上鼠标指针移动的坐标。
3.根据权利要求2所述的测算软件，其特征在于：测算软件通过边界检测法计算出光斑在屏幕上的相对位置，而不是通过图像识别技术来识别矩形的像中激光光斑的位置。
4.根据权利要求1所述的一种具有鼠标功能的激光笔，其特征在于：所述的三轴磁传感器和倾角传感器可以获取激光笔与投影屏幕的水平夹角和垂直夹角，测算软件据此二参数来修正光斑坐标值。
5.根据权利要求1所述的一种具有鼠标功能的激光笔，其特征在于：激光笔含有左、右按键，两个按键的按下及释放事件会发送给USB接收器，并最终在电脑上解释为鼠标的左键、右键操作。
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