專利名稱：一種基于條形碼識別原理的新型按鍵及方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種新型按鍵，特別涉及一種基于條形碼識別原理的新型按鍵及方法。
背景技術(shù)：
現(xiàn)有的鍵盤輸入設(shè)備大致分為如下幾種
I、傳統(tǒng)的機(jī)械鍵盤，這類鍵盤采用硬件電路實現(xiàn)，按鍵按下時接通對應(yīng)電路，因此內(nèi)部電子線路較多，體積較大。存在不方便攜帶、內(nèi)部電子線路復(fù)雜，容易出現(xiàn)故障、防水性能差、使用環(huán)境要求比較高等缺點。2、如申請?zhí)枮镃N101923774A的專利《多功能遙控器》，這類按鍵設(shè)計成遙控模式，按鍵部分為遙控器。其缺點是遙控器較占面積，同時按鍵數(shù)量較少，難以滿足設(shè)備中按鍵量較多的需求。3、觸摸屏軟鍵盤將鍵盤在觸摸屏上實現(xiàn)，使用時手指輕觸即可實現(xiàn)擊鍵，手感相對沒有真實鍵盤硬。但由于鍵盤較小，鍵與鍵之間沒有明顯界限，容易出現(xiàn)誤操作。這類產(chǎn)品的相關(guān)專利有如申請?zhí)枮?00720076575. 7的《手機(jī)觸摸屏》等。4、基于圖像識別及激光投影的鍵盤例如申請?zhí)枮镃N02132177. 9的專利《投影式虛擬鍵盤裝置》，這種鍵盤應(yīng)用全息技術(shù)的激光投影產(chǎn)生，且要求光照背景不能太亮，敲打鍵盤手感較差，尤其是存在成本較高等缺點。同時，其要求投影在平面材料上，平面不能出現(xiàn)彎曲，否則會影響圖像檢測及識別。

發(fā)明內(nèi)容
針對目前現(xiàn)有技術(shù)存在的缺點，本發(fā)明提供一種基于條形碼識別原理的新型按鍵及方法。本發(fā)明所采用的技術(shù)方案
一種基于條形碼識別原理的新型按鍵，包括按鍵識別器和鍵盤；
所述按鍵識別器包括攝像頭、紅外發(fā)射管、按鈕、指套、無線發(fā)射模塊、外殼、處理器；所述攝像頭、紅外發(fā)射管并列向下安裝，按鈕安裝在攝像頭的上方，按鈕被指套包圍，所述攝像頭、紅外發(fā)射管、無線發(fā)射模塊分別與處理器相連接；
所述鍵盤上設(shè)置有按鍵條形碼和水平黑線，所述水平黑線位于每個按鍵條形碼的上端和下端，所述每個按鍵條形碼及位于其上端、下端的水平黑線都在攝像頭的取景范圍內(nèi)。所述水平黑線的長度是按鍵條形碼水平寬度的I. 2-1. 8倍。一種基于條形碼識別原理的新型按鍵方法，包括如下步驟
(1)用戶將按鍵識別器放在按鍵條形碼上，并按下按鈕，紅外發(fā)射管發(fā)光；
(2)攝像頭在紅外發(fā)射管出射光的輔助下，采集含有按鍵條形碼的圖像，并發(fā)送給處理
器；(3)處理器通過按鍵條形碼上端、下端的水平黑線確定按鍵條形碼的位置；
(4)處理器讀取按鍵條形碼得到按鍵編號，將按鍵編號通過無線發(fā)射模塊發(fā)送出去。所述步驟(3)中處理器采用輪廓查找的方法確定按鍵條形碼的位置。所述步驟(4)中處理器讀取按鍵條形碼得到按鍵編號，具體方法為
S41設(shè)按鍵條形碼上端的水平黑線的兩個端點從左至右為A、B，下端水平黑線的兩個端點從左至右為C、D，分別取線段AC中點E，BD中點F ;
S42在步驟(3 )中已二值化的圖像中，處理器由E點開始沿著EF線段方向讀取按鍵條形碼像素點的值，檢測到第一個黑色像素點表示有效數(shù)據(jù)的開始，然后記錄各連續(xù)黑塊和連續(xù)白塊的起始點及終點，由每一黑塊或白塊的終點減去起點并加I可得各黑塊或白塊寬度，所述最后一個黑塊為終止信號，不作為有效數(shù)據(jù)。 S43所述每個黑塊與其相鄰右側(cè)一個白塊構(gòu)成一位條形碼數(shù)據(jù)，若黑塊寬度大于白塊寬度，則處理器記錄該位數(shù)據(jù)為0，否則記錄為I ;
S44將所得數(shù)據(jù)組成一個字節(jié)，得到按鍵編號。所述S44中所得的數(shù)據(jù)為8位。工作流程用戶通過指套將所述按鍵識別器佩戴在手指上，當(dāng)用戶將按鍵識別器放置于按鍵條形碼上并按下按鈕時，在紅外發(fā)射管的出射光的輔助下，攝像頭采集圖像，通過按鍵條形碼上下的水平黑線定位出按鍵條形碼所在位置，并讀取按鍵條形碼信息，處理器處理得到按鍵編號，并通過無線發(fā)射模塊將按鍵編號發(fā)送出去，供后續(xù)的處理使用，從而實現(xiàn)了一種新型按鍵。本發(fā)明具有的有益效果
I、通過一個按鍵識別器實現(xiàn)了多個按鍵輸入的功能，大大節(jié)省了硬件開支。2、鍵盤可以較隨意的折疊、彎曲，只要單個條形碼不被扭曲即可，對節(jié)省鍵盤空間有一定好處。3、只需改變按鍵條形碼打印的位置，即可實現(xiàn)按鍵位置的任意改變，無需作其它的改動，可擴(kuò)展性好。


圖I為本發(fā)明的按鍵識別器的結(jié)構(gòu)示意 圖2為本發(fā)明的鍵盤示意 圖3為本發(fā)明的按鍵條形碼結(jié)構(gòu)示意 圖4為本發(fā)明中黑塊寬度大于白塊寬度的編碼示意 圖5為本發(fā)明中黑塊寬度小于白塊寬度的編碼示意圖。圖中示出
I—攝像頭，2—紅外發(fā)射管，3—按鈕,4一指套,5—無線發(fā)射模塊，6—外殼,7—鍵盤，8—按鍵條形碼，9 一水平黑線。
具體實施例方式一種基于條形碼識別原理的新型按鍵，包括按鍵識別器和鍵盤兩部分組成，如圖I所示按鍵識別器包括攝像頭I、紅外發(fā)射管2、按鈕3、指套4、無線發(fā)射模塊5、外殼6、處理器，所述攝像頭I、紅外發(fā)射管2并列向下安裝，紅外發(fā)射管2為攝像頭I采集圖像提供照明光線，按鈕3安裝在攝像頭I的上方，供用戶按壓，按鈕3被指套4包圍，以達(dá)到用戶佩戴指套4時可以按壓按鈕3的效果，所述攝像頭I、紅外發(fā)射管2、無線發(fā)射模塊5分別與處理器相連接。如圖2所示鍵盤7上設(shè)置有按鍵條形碼8、水平黑線9，所述水平黑線9位于每個按鍵條形碼8的上端和下端，所述每個按鍵條形碼8及位于其上端、下端的水平黑線9都在攝像頭I的取景范圍內(nèi)，所述水平黑線9的長度是按鍵條形碼8水平寬度的I. 2-1. 8倍。用戶通過指套4將所述按鍵識別器佩戴在手指上，當(dāng)用戶將按鍵識別器放置于按鍵條形碼8上并按下按鈕3時，在紅外發(fā)射管2的出射光的輔助下，攝像頭I采集圖像，通過按鍵條形碼8上、下端的水平黑線9定位出按鍵條形碼8所在位置，并讀取按鍵條形碼8 信息，處理器處理得到按鍵編號，并通過無線發(fā)射模塊5將按鍵編號發(fā)送出去，供后續(xù)的處理使用，從而實現(xiàn)了一種新型按鍵。所述鍵盤7上除按鍵條形碼8外，可以有針對按鍵的其它說明，為減少干擾，可盡量使其灰度值較大即接近白色。如附圖3所示，上述利用水平黑線9進(jìn)行按鍵條形碼8定位的過程，采用了輪廓查找的方法。先對圖像進(jìn)行二值化，再進(jìn)行輪廓查找，通過輪廓的特征確定兩條水平黑線9的輪廓。兩條水平黑線9的輪廓特征為輪廓的面積在設(shè)定的范圍內(nèi)，例如80到100，輪廓的面積除以周長的比值較小且在設(shè)定的范圍內(nèi)，例如10到20，輪廓上各點橫坐標(biāo)的方差除以輪廓上各點縱坐標(biāo)的方差得到的比值較大且在另一設(shè)定的范圍內(nèi)，例如40到50。確定兩條水平黑線的輪廓后，找出各自輪廓上橫坐標(biāo)最小的點，即A點和C點；找出各自輪廓上橫坐標(biāo)最大的點，即B點和D點。由此則確定了兩條水平黑線的端點。所述輪廓查找的方法具體是先將攝像頭采集的圖像二值化，然后挖去白色塊的內(nèi)部點，將其修改為黑色，所謂內(nèi)部點的判斷方法為在3*3的方塊中，當(dāng)中心點為白點，且其8個鄰域點也為白點，即中心點被白色點包圍,則該中心點為內(nèi)部點。之后從原點出發(fā)，通過八方向的搜索(所謂八方向，即將平面內(nèi)360度按每45度一個方向，分成八個搜索方向，搜索過程通過當(dāng)前方向左右兩邊像素點的情況設(shè)定下一次的方向)，將輪廓圈出，并記錄輪廓上各個點的坐標(biāo)。輪廓周長近似為像素點個數(shù)，面積可由積分得到。上述過程也可由OPENCV提供的函數(shù)cvFindContours O來實現(xiàn),并直接得到輪廓個數(shù)、輪廓上所有點的坐標(biāo)、面積、周長等信息。如附圖3所示，所述由按鍵條形碼8得到按鍵編號的具體過程如下由輪廓查找方法結(jié)合輪廓特征已找到按鍵條形碼8上、下端的兩條水平黑線，其各自2個端點為A、B、C、D，取線段AC的中點E、線段BD的中點F，在二值化后的圖像中，沿著線段EF由E點向F點讀取像素點的值，檢測到第一個黑色像素點表示有效數(shù)據(jù)開始，記錄各連續(xù)黑塊和連續(xù)白塊的起始點及終點，將每一個黑塊或者白塊的終點減去起點并加I可得各自寬度。每個黑塊與其相鄰右側(cè)一個白塊構(gòu)成一位數(shù)據(jù)，若黑塊寬度大于白塊寬度，如附圖4所示，則該位數(shù)據(jù)為O ;若黑塊寬度小于白塊寬度，如附圖5所示，則該位數(shù)據(jù)為I。共8位數(shù)據(jù)組成一個字節(jié)，得到按鍵編號，通過無線發(fā)射模塊5將按鍵編號及按下、釋放動作發(fā)出，供后續(xù)處理使用。最后一個黑塊作為終止信號，不包含數(shù)據(jù)。同時，所有黑塊的個數(shù)可以作為限制條件，若黑塊個數(shù)不等于預(yù)設(shè)值，則數(shù)據(jù)視為無效，不處理按鍵。
權(quán)利要求
1.一種基于條形碼識別原理的新型按鍵，其特征在于，包括按鍵識別器和鍵盤； 所述按鍵識別器包括攝像頭、紅外發(fā)射管、按鈕、指套、無線發(fā)射模塊、外殼、處理器；所述攝像頭、紅外發(fā)射管并列向下安裝，按鈕安裝在攝像頭的上方，按鈕被指套包圍，所述攝像頭、紅外發(fā)射管、無線發(fā)射模塊分別與處理器相連接； 所述鍵盤上設(shè)置有按鍵條形碼和水平黑線，所述水平黑線位于每個按鍵條形碼的上端和下端，所述每個按鍵條形碼及位于其上端、下端的水平黑線都在攝像頭的取景范圍內(nèi)。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的新型按鍵，其特征在于，所述水平黑線的長度是按鍵條形碼水平寬度的I. 2-1. 8倍。
3.實現(xiàn)權(quán)利要求1-2所述的一種基于條形碼識別原理的新型按鍵方法，其特征在于，包括如下步驟 (1)用戶將按鍵識別器放在按鍵條形碼上，并按下按鈕，紅外發(fā)射管發(fā)光； (2)攝像頭在紅外發(fā)射管出射光的輔助下，采集含有按鍵條形碼的圖像，并發(fā)送給處理器； (3)處理器通過按鍵條形碼上端、下端的水平黑線確定按鍵條形碼的位置； (4)處理器讀取按鍵條形碼得到按鍵編號，將按鍵編號通過無線發(fā)射模塊發(fā)送出去。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，所述步驟(3)中處理器采用輪廓查找的方法確定按鍵條形碼的位置。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，所述步驟(4)中處理器讀取按鍵條形碼得到按鍵編號，具體方法為 S41設(shè)按鍵條形碼上端的水平黑線的兩個端點從左至右為A、B，下端水平黑線的兩個端點從左至右為C、D，分別取線段AC中點E，BD中點F ; S42在步驟(3 )中已二值化的圖像中，處理器由E點開始沿著EF線段方向讀取按鍵條形碼像素點的值，檢測到第一個黑色像素點表示有效數(shù)據(jù)的開始，然后記錄各連續(xù)黑塊、白塊的起始點及終點，由每一塊的終點減去其起點并加I得到各黑塊或白塊寬度，所述按鍵條形碼中最后一個黑塊為終止信號，不作為有效數(shù)據(jù)； S43所述每個黑塊與其相鄰右側(cè)一個白塊構(gòu)成一位條形碼數(shù)據(jù)，若黑塊寬度大于白塊寬度，則處理器記錄該位數(shù)據(jù)為O，否則記錄為I ; S44將所得數(shù)據(jù)組成一個字節(jié)，得到按鍵編號。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于，所述S44中所得的數(shù)據(jù)為8位。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種基于條形碼識別原理的新型按鍵及方法，由按鍵識別器和鍵盤兩部分組成，按鍵識別器包括攝像頭、紅外發(fā)射管、按鈕、指套、無線發(fā)射模塊、外殼、處理器，鍵盤上設(shè)置有按鍵條形碼及位于按鍵條形碼上、下端的水平黑線，按鍵條形碼供按鍵識別器識別得到按鍵編號。用戶通過指套將所述按鍵識別器佩戴在手指上，當(dāng)用戶將按鍵識別器放置于按鍵條形碼上并按下按鈕時，在紅外發(fā)射管的出射光的輔助下，攝像頭采集圖像，通過按鍵條形碼上下的水平黑線定位出按鍵條形碼所在位置，并讀取按鍵條形碼信息，處理器處理得到按鍵編號，并通過無線發(fā)射模塊將按鍵編號發(fā)送出去，供后續(xù)的處理使用，從而實現(xiàn)了一種新型按鍵。
文檔編號G06F3/02GK102915120SQ20121040637
公開日2013年2月6日 申請日期2012年10月23日 優(yōu)先權(quán)日2012年10月23日
發(fā)明者陳暑生, 陳安, 黃旭東, 胡躍明 申請人:華南理工大學(xué)