專利名稱：一種光學(xué)傳感器感知圖像有效區(qū)域的提取方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及光學(xué)觸摸技術(shù)，尤其涉及一種采用自適應(yīng)調(diào)節(jié)的光學(xué)傳感器感知圖像有效區(qū)域的提取方法。
背景技術(shù)：
目前國內(nèi)市場的主流觸摸技術(shù)當(dāng)以矢量壓力傳感技術(shù)、電阻技術(shù)、紅外線技術(shù)、電容技術(shù)、觸摸表面聲波技術(shù)為主，其中，矢量壓力傳感技術(shù)觸摸屏已退出歷史舞臺；電阻屏的定位準確，但其價格頗高，且怕刮易損；紅外線技術(shù)的觸摸屏價格低廉，但其外框易碎，容易產(chǎn)生光干擾，在曲面情況下易失真；電容屏設(shè)計理論好，但其圖象失真問題很難得到根本解決；表面聲波觸摸屏解決了以往觸摸屏的各種缺陷，清晰抗暴，適于各種場合，其缺憾是 屏表面的水滴、塵土?xí)褂|摸屏變得遲鈍，甚至不工作。光學(xué)觸摸屏的出現(xiàn)基本解決了眾多觸摸屏的難題，并且具有領(lǐng)導(dǎo)未來觸摸市場的充分條件。光學(xué)觸摸技術(shù)是一種不同于上述現(xiàn)有觸摸技術(shù)的新技術(shù)，光學(xué)傳感器對細致的動作反應(yīng)快速，讓操作者的操作更輕快，流暢，準確。分別安裝在頂部左、右角的兩個光學(xué)模組可以精準地檢測出操作者的多個手指或其它觸摸操作體的位置，使操作者不僅可以單擊、雙擊、拖拉，還可以實施自由旋轉(zhuǎn)和放大等操作?，F(xiàn)有的光學(xué)觸摸屏結(jié)構(gòu)如圖I所示，主要包括發(fā)光組件I、光學(xué)傳感器信號處理單元2、圖像處理單元(圖中未示出)和顯示單元3，觸摸屏中的點表示操作手觸摸操作時的任一觸摸點4。實際中，影響光學(xué)觸摸性能的關(guān)鍵因素之一是光學(xué)傳感器感知性能的高低，而其中光學(xué)傳感器圖像有效區(qū)域的提取起著較為重要的作用。目前光學(xué)傳感器圖像有效區(qū)域的提取方法主要是通過人工手動調(diào)節(jié)，圖2為光學(xué)傳感器感知圖像手動調(diào)節(jié)原理框圖，其功能模塊包括光學(xué)傳感器信號處理單元、圖像處理單元、圖像觸摸有效區(qū)域手動提取單元和光學(xué)傳感器標定單元。其中，光學(xué)傳感器信號處理單元，一般采用CCD攝像頭或者CMOS攝像頭，用于采集并處理觸摸屏顯示的圖像信息；其中，圖像處理單元是對光學(xué)傳感器信號處理單元所處理的圖像信號進行處理；其中，圖像觸摸有效區(qū)域手動提取單元是對圖像處理單元處理之后的圖像，進行人工手動提取圖像觸摸有效區(qū)域的圖像；其中，光學(xué)傳感器標定單元是對手動提取的圖像有效區(qū)域進行光學(xué)傳感器標定。這種人工手動調(diào)節(jié)方法在光照較強或較暗等一些光干擾較為嚴重的，或者光學(xué)傳感器成像結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜的環(huán)境下，對圖像有效區(qū)域提取的精度不高，這樣會極大地影響光學(xué)傳感器感知的性能，進而大大降低光學(xué)觸摸的體感性能，而且不適合工業(yè)量產(chǎn)模式的推廣。由此可見，需要一種改進的光學(xué)傳感器圖像有效區(qū)域的提取方法。

發(fā)明內(nèi)容
針對現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，本發(fā)明的目的在于提供一種采用自適應(yīng)調(diào)節(jié)的光學(xué)傳感器感知圖像有效區(qū)域的提取方法，用自動提取單元替代手動提取單元，本方法可以根據(jù)特定環(huán)境，自動地計算出光照影響因子，進而自動提取出光學(xué)傳感器圖像有效區(qū)域，從而解決了在復(fù)雜環(huán)境下，圖像有效區(qū)域提取困難的問題。為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案是一種光學(xué)傳感器感知圖像有效區(qū)域的提取方法，包括光學(xué)傳感器信號處理單元、圖像處理單元、圖像有效區(qū)域自動提取單元和光學(xué)傳感器標定單元，采用自適應(yīng)調(diào)節(jié)方法，提取方法包括將所述光學(xué)傳感器信號處理單元的觸摸屏圖像信號傳入所述圖像處理單元，對圖像信號進行處理，并將處理后的圖像信號傳入所述圖像有效區(qū)域自動提取單元；所述圖像有效區(qū)域自動提取單元從所獲得的圖像信號中計算出區(qū)域亮度感知因子K和圖像的自適應(yīng)調(diào)節(jié)因子H;然后，根據(jù)其區(qū)域亮度感知因子K找到感知圖像的起始、截止位置，并將感知圖像的起始、截止位置之間的區(qū)域標定為圖像有效區(qū)域。優(yōu)選地，在每個所述光學(xué)傳感器感知圖像中，以圖像的中間為界，在中間界的左、右區(qū)域中各取一個圖像有效區(qū)域的初始起始標志和初始截止標志，作為所述光學(xué)傳感器感知圖像有效區(qū)域的初始起始位置和初始截止位置。優(yōu)選地，計算每個光學(xué)傳感器感知圖像的左邊界和右邊界的區(qū)域亮度感知因子K。計算光學(xué)傳感器感知圖像亮度質(zhì)量評估因子M。優(yōu)選地，通過比較，如果圖像灰度值I大于或等于光學(xué)傳感器感知圖像亮度質(zhì)量評估因子M，則選取該行并確定為光學(xué)傳感器感知圖像有效區(qū)域邊界的有效行；依次確定出光學(xué)傳感器感知圖像有效區(qū)域邊界的所有有效行。優(yōu)選地，通過對已經(jīng)確定的所有有效行進行遍歷圖像處理，獲得光學(xué)傳感器感知圖像有效區(qū)域的起始位置和截止位置。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明技術(shù)方案的技術(shù)效果是本發(fā)明的自適應(yīng)調(diào)節(jié)光學(xué)傳感器感知圖像有效區(qū)域提取方法，可以根據(jù)特定環(huán)境，自動計算出區(qū)域亮度感知因子K，進而自動提取出圖像有效區(qū)域。自適應(yīng)調(diào)節(jié)，實時性強、時間復(fù)雜度低、本方法的魯棒性得到了顯著提高，使其光學(xué)傳感器標定更加穩(wěn)定，提取精度高且易操作。在安裝觸摸屏?xí)r，無需對觸摸屏的安裝環(huán)境進行光照等因素的評價。對光學(xué)傳感器感知圖像有效區(qū)域選取時，無需要求專業(yè)人員操作，任何操作人員都可操作。由于本發(fā)明技術(shù)采用一鍵式自動提取策略，所以不用人工手動提取圖像有效區(qū)域，特別是在工業(yè)量產(chǎn)模式下，更容易實現(xiàn)，使用起來更加方便，量產(chǎn)效率高。


圖I為一般光學(xué)觸摸屏結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為現(xiàn)有的光學(xué)傳感器感知圖像手動調(diào)節(jié)原理框圖；圖3為本發(fā)明光學(xué)傳感器感知圖像自動調(diào)節(jié)原理框圖；圖4為本發(fā)明光學(xué)傳感器感知圖像有效區(qū)域提取工作流程圖。
具體實施例方式下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明作進一步詳細說明。圖I示出了現(xiàn)有的光學(xué)觸摸屏結(jié)構(gòu)，本發(fā)明的光學(xué)傳感器感知圖像有效區(qū)域的提取方法可用于這種設(shè)備。圖2示出的現(xiàn)有的光學(xué)傳感器感知圖像手動調(diào)節(jié)結(jié)構(gòu)與本發(fā)明的光學(xué)傳感器感知圖像自動調(diào)節(jié)結(jié)構(gòu)的區(qū)別是本發(fā)明是自動調(diào)節(jié)，具體地說是采用自適應(yīng)調(diào)節(jié)方法，而現(xiàn)有的是采用人工手動調(diào)節(jié)。如圖3所示，本發(fā)明光學(xué)傳感器感知圖像自動調(diào)節(jié)結(jié)構(gòu)，其功能模塊包括光學(xué)傳感器信號處理單元、圖像處理單元、圖像有效區(qū)域自動提取單元和光學(xué)傳感器標定單元。由于采用自適應(yīng)調(diào)節(jié)方法，當(dāng)相關(guān)工作人員對光學(xué)傳感器進行相關(guān)參數(shù)設(shè)置開始時，系統(tǒng)的圖像有效區(qū)域提取單元會自動啟動，首先會迅速地從光學(xué)傳感器中獲得圖像信號，計算出邊界亮度感知因子K和圖像亮度質(zhì)量評估因子M，然后把獲得的參數(shù)會迅速送入“圖像有效區(qū)域自動提取模塊”，從“圖像有效區(qū)域自動提取模塊”中提取出圖像有效區(qū)域。其工作原理對于光學(xué)觸摸屏來說，當(dāng)觸摸屏幕的尺寸大小確定好之后,觸摸安裝結(jié)構(gòu)等觸摸環(huán)境確定好之后，光照對環(huán)境的影響就會保持在一定的范圍之內(nèi)，繼而每個光學(xué)傳感器感知圖像的亮度自適應(yīng)調(diào)節(jié)因子和區(qū)域亮度感知因子也為固定參數(shù)，因此每個光 學(xué)傳感器所拍攝的屏幕圖像的有效區(qū)域也為固定的區(qū)域。同理根據(jù)區(qū)域亮度感知因子和圖像的自適應(yīng)調(diào)節(jié)因子，即可計算出圖像有效區(qū)域的起始列和截止列。圖4示出本發(fā)明光學(xué)傳感器感知圖像有效區(qū)域提取工作流程，其提取流程包括以下步驟I)通過每個光學(xué)傳感器拍攝屏幕圖像，產(chǎn)生光學(xué)傳感器感知圖像。2)在每個所述光學(xué)傳感器感知圖像中，以圖像的中間為界，在中間界的左、右區(qū)域中各取一個圖像有效區(qū)域的初始起始標志和初始截止標志，作為所述光學(xué)傳感器感知圖像有效區(qū)域的初始起始位置和初始截止位置。有效區(qū)域的初始起止標志位置可根據(jù)實際圖像，選取合適的經(jīng)驗值即可。3)計算每個所述光學(xué)傳感器感知圖像的左邊界和右邊界的區(qū)域亮度感知因子K，所述K等于邊界某一固定范圍內(nèi)感知圖像的平均灰度值，固定范圍大小可經(jīng)驗得出，本發(fā)明可為50。4)尋找最亮灰度值，計算所述光學(xué)傳感器感知圖像的初始起始位置和初始截止位置圖像的最亮處，所述最亮處所對應(yīng)的灰度值G即為最亮灰度值。5)計算所述光學(xué)傳感器感知圖像亮度質(zhì)量評估因子M，該M的值等于所述灰度值G乘以亮度獎懲因子Q，所述因子Q —般取O至I。6)確定圖像有效區(qū)域邊界的有效行，包括將步驟I)中所述光學(xué)傳感器感知圖像的每一行的初始起始位置和初始截止位置的圖像灰度值I，與步驟5)中得出的所述光學(xué)傳感器感知圖像亮度質(zhì)量評估因子M進行比較；如果所述圖像灰度值I大于或等于所述光學(xué)傳感器感知圖像亮度質(zhì)量評估因子M，則選取該行并確定為光學(xué)傳感器感知圖像有效區(qū)域邊界的有效行；依次確定出所述光學(xué)傳感器感知圖像有效區(qū)域邊界的所有有效行。7)通過對已經(jīng)確定的所有有效行進行遍歷圖像處理，獲得所述光學(xué)傳感器感知圖像有效區(qū)域的起始位置和截止位置，所述遍歷圖像的方法選擇加窗滑動法，窗口的大小要合理選擇，本發(fā)明一般可取3，4，5即可。該窗口值如果取得太小或太大，當(dāng)前窗口段的圖像灰度不能合理正確的表現(xiàn)。根據(jù)經(jīng)驗，可以得出圖像有效區(qū)域的起始位置的圖像相對有效區(qū)域以內(nèi)的圖像相對較暗；圖像有效區(qū)域的截止位置的圖像相對有效區(qū)域以內(nèi)的圖像相對較暗。所述遍歷圖像處理，是從所述初始起始位置開始向左遍歷所述光學(xué)傳感器感知圖像，從所述初始截止位置開始向右遍歷所述光學(xué)傳感器感知圖像。所述遍歷圖像處理具體包括計算出左、右邊窗口的圖像灰度值的差值；將所述差值與亮度的相關(guān)因子進行比較，比較后的位置分別標記為疑似圖像有效區(qū)域的起始位置和截止位置；對所述所有疑似圖像有效區(qū)域的起始位置和截止位置進行比較，得出所有疑似起始位置的最小位置和疑似截止位置的最大位置，然后進行加窗遍歷圖像，從而獲得所述光學(xué)傳感器感知圖像有效區(qū)域的實際起始位置和實際截止位置。在遍歷圖像時，若尋找所述光學(xué)傳感器感知圖像有效區(qū)域的起始位置時，則對光學(xué)傳感器的感知圖像從右向左遍歷圖像，若尋找所述光學(xué)傳感器感知圖像有效區(qū)域的截止 位置時，則對光學(xué)傳感器的感知圖像從左向右遍歷圖像。步驟7)中的將所述差值與亮度的相關(guān)因子進行比較，是將計算出的左、右邊窗口的圖像灰度值的差值分別與亮度自適應(yīng)調(diào)節(jié)因子H和圖像亮度質(zhì)量評估因子M進行比較，如果所述差值大于亮度自適應(yīng)調(diào)節(jié)因子H，而且左、右邊窗口的圖像灰度值的平均灰度值大于圖像亮度質(zhì)量評估因子M，則該位置分別標記為疑似圖像有效區(qū)域的起始位置和截止位置。對得出所有疑似起始位置的最小位置和疑似截止位置的最大位置進行加窗遍歷圖像，所述加窗遍歷圖像的方法如下如果該最小位置為光學(xué)傳感器感知圖像的開始位置，則對該行圖像，從初始起始位置開始向左加窗遍歷圖像，如果該最大位置為光學(xué)傳感器感知圖像的截止位置，則對該行圖像，從初始截止位置開始向右加窗遍歷圖像；如果窗口的圖像灰度值小于預(yù)設(shè)的閾值T，則該位置分別為所述光學(xué)傳感器感知圖像有效區(qū)域的實際起始位置和實際截止位置。其中，閾值T可經(jīng)驗給出。以上所述僅為本發(fā)明的較佳實施例，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種光學(xué)傳感器感知圖像有效區(qū)域的提取方法，包括光學(xué)傳感器信號處理單元、圖像處理單元、圖像有效區(qū)域自動提取單元和光學(xué)傳感器標定單元，采用自適應(yīng)調(diào)節(jié)方法，提取方法包括 將所述光學(xué)傳感器信號處理單元的觸摸屏圖像信號傳入所述圖像處理單元，對圖像信號進行處理，并將處理后的圖像信號傳入所述圖像有效區(qū)域自動提取單元； 所述圖像有效區(qū)域自動提取單元從所獲得的圖像信號中計算出區(qū)域亮度感知因子K和圖像的自適應(yīng)調(diào)節(jié)因子H; 然后，根據(jù)其區(qū)域亮度感知因子K找到感知圖像的起始、截止位置，并將感知圖像的起始、截止位置之間的區(qū)域標定為圖像有效區(qū)域。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的提取方法，其提取流程包括以下步驟 1)通過每個光學(xué)傳感器拍攝屏幕圖像，產(chǎn)生光學(xué)傳感器感知圖像； 2)在每個所述光學(xué)傳感器感知圖像中，以圖像的中間為界，在中間界的左、右區(qū)域中各取一個圖像有效區(qū)域的初始起始標志和初始截止標志，作為所述光學(xué)傳感器感知圖像有效區(qū)域的初始起始位置和初始截止位置； 3)計算每個所述光學(xué)傳感器感知圖像的左邊界和右邊界的區(qū)域亮度感知因子K; 4)尋找最亮灰度值，計算所述光學(xué)傳感器感知圖像的初始起始位置和初始截止位置圖像的最亮處，所述最亮處所對應(yīng)的灰度值G即為最亮灰度值； 5)計算所述光學(xué)傳感器感知圖像亮度質(zhì)量評估因子M，該M的值等于所述灰度值G乘以亮度獎懲因子Q ; 6)確定圖像有效區(qū)域邊界的有效行，包括 將步驟I)中所述光學(xué)傳感器感知圖像的每一行的初始起始位置和初始截止位置的圖像灰度值I，與步驟5)中得出的所述光學(xué)傳感器感知圖像亮度質(zhì)量評估因子M進行比較； 如果所述圖像灰度值I大于或等于所述光學(xué)傳感器感知圖像亮度質(zhì)量評估因子M，則選取該行并確定為光學(xué)傳感器感知圖像有效區(qū)域邊界的有效行； 依次確定出所述光學(xué)傳感器感知圖像有效區(qū)域邊界的所有有效行； 7)通過對已經(jīng)確定的所有有效行進行遍歷圖像處理，獲得所述光學(xué)傳感器感知圖像有效區(qū)域的起始位置和截止位置，所述遍歷圖像的方法選擇加窗滑動法，所述遍歷圖像處理包括 計算出左、右邊窗口的圖像灰度值的差值； 將所述差值與亮度的相關(guān)因子進行比較，比較后的位置分別標記為疑似圖像有效區(qū)域的起始位置和截止位置； 對所述所有疑似圖像有效區(qū)域的起始位置和截止位置進行比較，得出所有疑似起始位置的最小位置和疑似截止位置的最大位置，然后進行加窗遍歷圖像，從而獲得所述光學(xué)傳感器感知圖像有效區(qū)域的實際起始位置和實際截止位置。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的提取方法，其特征置在于，步驟7)中的所述遍歷圖像處理，尋找所述光學(xué)傳感器感知圖像有效區(qū)域的起始位置時，對光學(xué)傳感器的感知圖像從右向左遍歷圖像，尋找所述光學(xué)傳感器感知圖像有效區(qū)域的截止位置時，對光學(xué)傳感器的感知圖像從左向右遍歷圖像。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的提取方法，其特征在于，步驟7)中的將所述差值與亮度的相關(guān)因子進行比較，是將計算出的左、右邊窗口的圖像灰度值的差值分別與亮度自適應(yīng)調(diào)節(jié)因子H和圖像亮度質(zhì)量評估因子M進行比較，如果所述差值大于亮度自適應(yīng)調(diào)節(jié)因子H，而且左、右邊窗口的圖像灰度值的平均灰度值大于圖像亮度質(zhì)量評估因子M，則該位置分別標記為疑似圖像有效區(qū)域的起始位置和截止位置。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的提取方法，其特征在于，對得出所有疑似起始位置的最小位置和疑似截止位置的最大位置進行加窗遍歷圖像，所述加窗遍歷圖像的方法如下 如果該最小位置為光學(xué)傳感器感知圖像的開始位置，則對該行圖像，從初始起始位置開始向左加窗遍歷圖像，如果該最大位置為光學(xué)傳感器感知圖像的截止位置，則對該行圖像，從初始截止位置開始向右加窗遍歷圖像； 如果窗口的圖像灰度值小于預(yù)設(shè)的閾值T，則該位置分別為所述光學(xué)傳感器感知圖像有效區(qū)域的實際起始位置和實際截止位置。
全文摘要
一種光學(xué)傳感器感知圖像有效區(qū)域的提取方法，包括光學(xué)傳感器信號處理單元、圖像處理單元、圖像有效區(qū)域自動提取單元和光學(xué)傳感器標定單元，采用自適應(yīng)調(diào)節(jié)方法，提取方法包括將光學(xué)傳感器信號處理單元的觸摸屏圖像信號傳入圖像處理單元，對圖像信號進行處理，并將處理后的圖像信號傳入圖像有效區(qū)域自動提取單元；圖像有效區(qū)域自動提取單元從所獲得的圖像信號中計算出區(qū)域亮度感知因子和圖像的自適應(yīng)調(diào)節(jié)因子；根據(jù)區(qū)域亮度感知因子找到感知圖像的起止位置，并將感知圖像的起止位置之間的區(qū)域標定為圖像有效區(qū)域。
文檔編號G06F3/042GK102929447SQ20121042842
公開日2013年2月13日 申請日期2012年10月31日 優(yōu)先權(quán)日2012年10月19日
發(fā)明者吳濤, 邵枝暉, 劉耀誠, 李曉強 申請人:無錫海森諾科技有限公司