專利名稱：一種光學控制信息處理裝置的制作方法
技術領域：
本發明涉及光學控制信息處理機，尤其是指一種激光光點控制信息處理裝置。
背景技術：
日常人們使用鍵盤、鼠標來操作計算機時，人被限制在桌子面前，使得人的活動范 圍狹小！并且鍵盤+鼠標這種單一的輸入方式限制了人對信息的操控能力。
人們在夢想實現人性化的信息技術，讓人能夠自由如意的和信息世界進行交流。 使人不但可以看到五光十色的信息世界，還可以"觸摸"它、能夠隨心所欲的按照自己的意 愿去"書寫"它、自如的操控它。現有技術通常在如下方面做出了很多努力，用于實現這個 目的 1.無線鍵盤、無線鼠標。使用短距離無線通訊技術的無線鍵盤、無線鼠標，一定程 度上擴大了人操作電腦時的活動范圍。但是鍵盤體積較大，攜帶、操作不方便，鼠標使用時 必須依附在一個物體的表面，仍然使得鍵盤鼠標只能進行坐在桌子前面進行操作。而且利 用鼠標進行書寫、畫圖很不方便。 2.觸摸屏技術。該技術實現了直觀形象的電腦操作，讓人們在一定程度上擺脫了 鍵盤鼠標的限制。配合專業的識別軟件，觸摸屏還可以實現手寫輸入。依據其物理表現形 式，可以分為兩類 —是實物的觸摸屏由安裝在顯示器屏幕前面的檢測部件和觸摸屏控制器組成。 當手指或其它物體觸摸安裝在顯示器前端的觸摸屏時，所觸摸的位置由觸摸屏控制器檢 測，并通過接口 (如RS-232串行口， USB等)送到主機。這種方案的觸摸感應有電磁感應 式、電阻壓感式等。缺點是觸摸屏不能做得很大，因為其越大分辨率越低、笨重、價格高，并 且操作起來就越麻煩、越容易損壞。 二是無線定位式觸摸屏主要有兩類，第一類是基于紅外、超聲的無線定位觸摸
屏，其基本原理是在顯示屏幕四周放置紅外或超聲信號探測陣列用來探測控制器發出的紅
外或者超聲信息，從而實現定位，其缺點是人書寫時仍然需要觸摸屏幕，其書寫控制范圍、
活動范圍均受限；第二類是基于紅外激光技術的無線定位觸摸屏，其一般是采用光學成像
的方法，在攝像機鏡頭前加置一個濾光片，先濾掉除開紅外之外的光，然后對成像圖像進行
分析，提取出激光點的位置。這類觸摸屏的缺點是只能采用紅外激光，用戶看不見光點指向
了哪里，往往憑著一種感覺在進行操縱，在操作的精確性和速度方面都大受影響。而且由于
系統只能利用紅外光點進行位置指示，用戶需要單獨購買配套的專用按鍵控制器，這影響
了產品的通用性。 3.光學顯示技術 目前有各種大小的顯示屏幕，可以供人們在不同場合使用。初期的電子管式顯示 設備已逐漸由液晶顯示屏取代。但液晶顯示屏幕易碎、而且大型的顯示屏特別昂貴。近年 來投影技術獲得了廣泛的應用，從投影亮度、燈泡壽命等方面都有了長足的進步。口袋大小 的便攜式的投影機也已經投入使用。但是這些顯示設備的功能都很單一，僅能作為顯示使
4用。用戶需要單獨購買信息處理設備。
4.信息處理技術 信息處理技術取得了長足的發展，更快、體積更小的微處理器不斷投入使用，這大 大增強了人們的信息處理能力。不過如前所述，目前人們控制信息的方式以鍵盤+鼠標為 主，形式單一，采用觸摸屏技術又難以實現通用。
發明內容
有鑒于此，本發明實施例的主要目的在于提供一種基于光學原理進行信息控制的
方法，尤其是指一種利用激光光點控制的信息處理裝置，從而將人從顯示屏幕旁邊解放出
來使用者用普通的激光筆即可作為控制器，在很大的空間內四處移動，只要能把"光點"發
射到顯示區域上的地方，都可以實現對信息的控制操作。
為達到上述目的，本發明實施例中的技術方案是這樣實現的 —種光學控制信息處理，其包括， 光學顯示器(104)，用于顯示信息； 光學控制器(102)，用于發送光學控制信號(105)，將光學控制信號(105)直接射 向光學顯示器(104)形成光點(106); 信息處理器(103)，具有微處理器和存儲器，存儲器存儲有光點特征對應的信息系
統消息事件處理列表，由微處理器依據該列表觸發相應的信息系統消息事件。 其特征在于，所述光學顯示器還包括，使用投影儀投影。 其特征在于，所述光學控制器還包括，使用中心波長為650nm、532nm或者630nm的 普通激光燈，激光燈功率小于5毫瓦；光學控制器(507)上有激光燈開關控制按鈕，一旦按 下則激光燈打開，發射激光束至所述光學顯示器(104)形成常亮的光點(106);光學控制器 (507)上激光燈控制按鈕抬起，則激光燈關閉，光點(106)滅。 其特征在于，所述光學控制器還包括，激光筆、翻頁激光筆、激光教鞭、激光指示 器、激光手電。 其特征在于，所述信息處理器還包括，一光點識別模塊(201)，對所述光點(106) 進行識別。 其特征在于，所述微處理器根據所述光點的識別信息，進行處理，將處理的結果傳 遞給其他信息設備。 其特征在于，所述其它信息設備還包括，顯示設備、網絡設備、存儲設備。 其特征在于，所述光點識別模塊(201)，根據攝像系統(301)拍攝到的圖像區域和
光點(106)識別光點(106)相對于定標區域(303)的精確像素位置。 其特征在于，所述光點識別模塊(201)由濾光片(508)和攝像頭(509)組成；其 中，濾光片(508)采用能夠透過所述的中心波長的濾光片，濾掉其他波長的可見光；而攝像 頭(509)采用CMOS或者CCD攝像頭，對整個(104)區域進行拍攝，將所得的數字圖像輸入 信息處理核心(202)進行識別處理，最終提取出光點(106)的特征信息。
其特征在于，該裝置的工作流程，包括如下步驟， 步驟a (513)，使用者通過激光筆開/關控制顯示屏幕上激光點的亮/滅，通過轉動 手中激光筆出射激光束的方向，控制顯示屏幕上激光點的位置；
步驟b(514)，攝像頭不斷掃描、取得投影區域的圖像數據，同時光點識別系統依據 圖像數據識別出激光點的亮/滅、位置特征； 步驟C (515)，微處理器依據所述信息系統消息事件處理列表，觸發相應事件。
其特征在于，所述光點特征對應的信息系統消息事件處理列表包括，
光點特征a(501)，光點的亮或滅特征； 消息事件A(502)，為光點的亮或滅特征a(501)映射的信息系統鼠標左鍵按下或 抬起事件； 光點特征b(503)，光點在顯示屏幕上面的位置； 消息事件B(504)，為光點在顯示屏幕上面的位置特征b(503)映射到信息系統事 件將光標移動到光點指示的精確位置； 光點特征c(505)，光點在顯示屏幕上面一個固定位置保持常亮；消息事件 C(506)，為光點在顯示屏幕上面一個固定位置保持常亮特征c(505)映射到信息系統事件 鼠標右鍵單擊。 其特征在于，微處理器依據所述光點特征對應的信息系統消息事件處理列表，觸 發相應的信息系統消息事件，包括如下步驟，
步驟a(516)，設置已有光點記錄為否；
步驟b(517)，攝像頭抓取新圖； 步驟c (518)，識別系統判斷步驟b (517)所得的新圖里面有沒有光點，若有，則執
行步驟d(519)，若沒有，則執行步驟e(520); 步驟d(519)，依據光點位置，設置信息系統的光標位置； 步驟e (520)，判斷系統是否已經記錄有光點，若是，則執行步驟f (521)，若沒有， 則執行步驟b(517); 步驟f(521)，觸發信息系統的左鍵抬起事件，并設置已有光點記錄為否； 步驟g (522)，判斷系統是否已經記錄有光點，若否，則執行步驟h (523)，若已經記
錄，則執行步驟i(524); 步驟h (523)，觸發信息系統的左鍵按下事件，設置已有光點記錄為真； 步驟i(524)，判斷已有光點的持續時間是否超過了設定的激發右鍵時間，以及光
點位置是否保持不變，若是，則執行步驟j (525)，若否，則執行步驟b (517);步驟j (525)，觸
發信息系統的右鍵單擊事件，設置已有光點記錄為否。
圖1為本發明實施例所述的光學控制信息處理機系統框圖； 圖2為本發明實施例所述的光學控制原理圖； 圖3為本發明實施例所述的光學識別模塊工作原理圖； 其中， 圖3a為光學識別模塊工作示意圖 圖3b為光學識別模塊工作流程圖 圖3c為攝像定標原理圖 圖3d為光點位置識別流程圖
圖4為本發明實施例所述的光學控制器模塊組成圖； 圖5為本發明實施例所述的普通激光筆控制系統實施圖； 圖5a為建立起的光點特征與信息系統處理事件的對應關系圖 圖5b為普通激光筆控制系統硬件組成圖 圖5c為普通激光筆控制系統激光筆結構圖 圖5d為普通激光筆控制系統工作流程圖 圖5e為普通激光筆控制系統之依據光點特征與信息系統事件的對應關系觸發相 應事件流程圖
具體實施例方式
為使本發明的目的、技術方案和優點表達得更加清楚明白，下面結合附圖及具體 實施例對本發明再作進一步詳細的說明。 下面結合附圖和具體實施實例對本發明再作進一步詳細的說明。
首先，介紹一下光控信息處理機的系統結構， 圖l所示，光控信息處理機系統圖(101)，包括光學控制器(102)、信息處理器 (103)和光學顯示器(104); 信息處理器(103)，具有微處理器和存儲器功能，存儲有光點特征所對應的處理消 息，由微處理器進行解釋、處理；光學控制器(102)用于發送光學控制信號(105)， (105)直 接射向(104)形成光點(106) ;(103)用于處理用戶當前的控制信息(105)，以及綜合處理 其他信息設備(107)的信息，例如網絡文件收發、光盤資料內容、音視頻文件、存儲設備文 件讀寫等；(104)用于信息的顯示，可以用文字、圖表、視頻、聲音等方式進行音視頻輸出。
光學控制過程 圖2所示為光學控制(簡稱光控)原理圖；圖中(104)為光學顯示屏幕；(102)為 光學控制器，其發出的光線射到(101)上形成光點(106) ;(103)為信息處理器；(103)內部 的光點識別模塊(201)識別出(106)，并交予信息處理核心(202) ;(202)綜合處理各種形 式的信息，將處理結果中需要顯示的部分傳送給顯示模塊(203) ;(203)控制(101)進行顯示。
光點識別過程 圖3所示為光點識別模塊工作原理圖； 其中，圖3a為光點識別模塊工作示意圖；(301)為攝像系統；(302)為(301)拍攝 到的整體圖像區域；(303)為顯示器的顯示區域；(304)為光學控制器(305)射出的光線在
(302) 上形成的亮點；(301)對(302)進行連續攝像，并利用圖像識別處理技術對攝像內容 進行分析，先識別出(303)區域(即攝像定標)及(304)的位置，然后計算出(304)相對于
(303) 的精確像素位置。 圖3b為光點識別模塊工作流程圖；(306)先依據是否已經做過攝像定標來判斷 是否需要攝像定標，若是則執行步驟(307)，若否則執行步驟(308) ;(307)為進行攝像定 標，目的是為了消除攝像系統產生的幾何失真，以及確定圖像中的顯示器區域；(308)為主 拍攝的圖像中識別出是否有有效的控制光點，若是則執行步驟(309)，若否則表示無有效光 點，不做任何處理；(309)是求出該控制點在拍攝圖像中相對于顯示器區域的位置；(310)是將控制點相對于顯示器的位置折算成為該點在顯示器屏幕上的精確像素坐標；
圖3c為攝像定標原理圖；(311)為攝像系統拍到的整體圖像；(312)為顯示器在(311)中所在的區域，由于攝像系統的幾何失真，使得矩形的顯示器區域產生了幾何變形，其四個頂點分別記為A、 B、 C、 D ; (313)為控制光點，其位置記為Q ;X、 Y為顯示器像素坐標軸，計算Q點所在位置處的X像素坐標方法是求出AB和CD的交點P， PQ與BD的交點N，BN/BDX屏幕整體像素寬度即為Q點的X像素坐標值；求Q點的Y像素坐標方法類似；
圖3d為光點位置識別流程圖步驟(314)，先判斷是否有合格亮點的區域，若是則執行步驟(315)，若否則表示無有效光點，不做任何處理；步驟(315)，取出合格的亮點區域；步驟(316)，求合格亮點區域區域的最小外圍圓形；步驟(317)，求該圓形區域內部合格亮點所占的比例；步驟(318)，判斷該比例是否滿足要求，若是，則執行步驟(319)，若否則表示無有效光點，不做任何處理；步驟(319)，求出該點在拍攝圖像中的相對位置。
光學控制器 圖4所示為光學控制器模塊組成圖；(401)為發射光源模塊，可以按照按鍵模塊(402)的控制發射出控制光束；(403)為電源模塊，提供整個光學控制器工作所需要的電能。 普通激光筆控制系統的工作過程 圖5所示為用普通激光筆控制系統實施圖；該系統若用到現有的投影系統，能將投影區域變成一塊大尺寸的光學觸摸屏，僅使用一只普通的激光筆，就可以在投影區域內部用光點進行點擊觸摸，實現了遙控信息輸入； 其中，圖5a建立起激光光點特征與信息系統處理事件的對應關系；(501)為光點的亮或滅特征；(502)為(501)映射的信息系統鼠標左鍵按下或抬起事件；(503)為光點在顯示屏幕上面的位置；(504)為(503)映射到信息系統事件將光標移動到光點指示的精確位置；(505)為光點在顯示屏幕上面一個固定位置保持常亮；(506)為(505)映射到信息系統事件鼠標右鍵單擊； 圖5b為普通激光筆控制系統硬件組成圖；(202)為信息處理核心，可以采用Intel或者AMD或者ARM等微處理平臺，由中央處理器、內存、硬盤、主板等部件組成；顯示模塊(203)可以采用VGA顯卡，是(202)控制顯示屏幕(104)的接口 ；用投影儀在白幕或者白墻上投影即得到顯示屏幕(104) ;(507)采用普通激光筆作為光學控制器，使用中心波長為650nm、532nm或630nm的普通激光燈，激光燈功率小于5毫瓦，符合民用標準；(507)上有激光燈開關控制按鈕，一旦按下則激光燈打開，發射激光束至(104)形成常亮的光點(106);
(507) 上激光燈控制按鈕抬起，則激光燈關閉，(106)滅；光點識別模塊(201)由濾光片
(508) 和攝像頭(509)組成；其中，(508)采用能夠透過中心波長為(507)所述激光燈波長的濾光片，濾掉其他波長的可見光；(509)采用CMOS或者CCD攝像頭，對整個(104)區域進行拍攝，將所得的數字圖像輸入(202)進行識別處理，最終提取出(106)的特征信息；
圖5c為普通激光筆控制系統激光筆結構圖；(510)采用中心波長為650nm、532nm或630nm的普通激光燈，功率要求小于5毫瓦，以符合民用標準；(511)為連接(510)與電池(512)之間的開關控制按鈕，一旦(511)按下則(510)打開，發射激光束，一旦(511)抬起，則(510)關閉; 圖5d為普通激光筆控制系統工作流程圖；步驟(513)是使用者通過激光筆開/關控制顯示屏幕上激光點的亮/滅；通過轉動手中激光筆出射激光束的方向，控制顯示屏幕上激光點的位置；步驟(514)是攝像頭不斷掃描、取得投影區域的圖像數據，同時光點識別系統依據圖像數據識別出激光點的亮/滅、位置特征；步驟(515)是信息系統之微處理器依據光點特征與信息系統事件的對應關系，觸發相應事件； 圖5e為普通激光筆控制系統之依據光點特征與信息系統事件的對應關系觸發相應事件流程圖；步驟(516)，設置已有光點記錄為否；步驟(517)，攝像頭抓取新圖；步驟(518)，識別系統判斷(517)所得的新圖里面有沒有光點，若有，則執行步驟(519)，若沒有，則執行步驟(520);步驟(519)，依據光點位置，設置信息系統的光標位置；步驟(520)，判斷系統是否已經記錄有光點，若是，則執行步驟(521)，若沒有，則執行步驟(517);步驟(521)，觸發信息系統的左鍵抬起事件，并設置已有光點記錄為否；步驟(522)，判斷系統是否已經記錄有光點，若否，則執行步驟(523)，若已經記錄，則執行步驟(524);步驟(523)，觸發信息系統的左鍵按下事件，設置已有光點記錄為真；步驟(524)，判斷已有光點的持續時間是否超過了設定的激發右鍵時間，以及光點位置是否保持不變，若是，則執行步驟(525)，若否，則執行步驟(517);步驟(525)，觸發信息系統的右鍵單擊事件，設置已有光點記錄為否。 通過使用本發明實施例中所提供的上述方法和裝置，消除了第二類無線定位式觸摸屏對其專用按鍵控制器的依賴用戶僅僅使用最普通的激光筆就實現了遙控點擊、遙控書寫操作；從而大大節約了成本，促進了按鍵控制器的通用性； 通過使用本發明實施例中所提供的上述方法和裝置，將人從顯示屏幕旁邊解放出來，突破了無線鍵盤、無線鼠標、第一類無線定位式觸摸屏在使用時對使用者位置的限制使用光點操作，由于光移動的速度很快、很靈敏，使用者僅需輕輕轉動手中的激光筆，就能使得射出的激光點在整個顯示屏幕上面快速移動；使用者可以拿著光控制器在很大的空間內四處移動，只要能把"光點"發射到顯示區域上的地方，都可以實現操作；
通過使用本發明實施例中所提供的上述方法和裝置，將光學控制、信息處理、光學顯示功能融合在一起，非常方便用戶的部署在墻面或者幕布上面任何位置投影即可，甚至往天花板，或者地面上投影都行；以及在光控制器無需接觸屏幕表面，使用中不產生劃痕磨損，沒有普通觸摸屏的磨損問題。 以上所述，僅為本發明的較佳實施例而已，并非用于限定本發明的保護范圍。凡在本發明的精神和原則之內，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發明的保護范圍之內。
權利要求
一種光學控制信息處理機，其包括，光學顯示器(104)，用于顯示信息；光學控制器(102)，用于發送光學控制信號(105)，將光學控制信號(105)直接射向光學顯示器(104)形成光點(106)；信息處理器(103)，具有微處理器和存儲器，存儲器存儲有光點特征對應的信息系統消息事件處理列表，由微處理器依據該列表觸發相應的信息系統消息事件。
2. 依據權利要求1所述的裝置，其特征在于，所述光學顯示器還包括，使用投影儀投影。
3. 依據權利要求1所述的裝置，其特征在于，所述光學控制器還包括，使用中心波長為 650nm、532nm或者630nm的普通激光燈，激光燈功率小于5毫瓦；光學控制器(507)上有激 光燈開關控制按鈕，一旦按下則激光燈打開，發射激光束至所述光學顯示器(104)形成常 亮的光點(106);光學控制器(507)上激光燈控制按鈕抬起，則激光燈關閉，光點(106)滅。
4. 依據權利要求3所述的裝置，其特征在于，所述光學控制器還包括，激光筆、翻頁激 光筆、激光教鞭、激光指示器、激光手電。
5. 根據權利要求1所述的裝置，其特征在于，所述信息處理器還包括，一光點識別模塊 (201)，對所述光點(106)進行識別。
6. 根據權利要求5所述的裝置，其特征在于，所述微處理器根據所述光點的識別信息， 進行處理，將處理的結果傳遞給其他信息設備。
7. 根據權利要求6所述的裝置，其特征在于，所述其它信息設備還包括，顯示設備、網 絡設備、存儲設備。
8. 根據權利要求5所述的裝置，其特征在于，所述光點識別模塊(201)，根據攝像系統 (301)拍攝到的圖像區域和光點(106)識別光點(106)相對于定標區域(303)的精確像素 位置。
9. 根據權利要求8所述的裝置，其特征在于，所述光點識別模塊(201)由濾光片(508) 和攝像頭(509)組成；其中，濾光片(508)采用能夠透過所述的中心波長的濾光片，濾掉其 他波長的可見光；而攝像頭(509)采用CMOS或者CCD攝像頭，對整個(104)區域進行拍攝， 將所得的數字圖像輸入信息處理核心(202)進行識別處理，最終提取出光點(106)的特征信息。
10. 根據權利要求1所述的裝置的用途，其特征在于，該裝置的工作流程，包括如下步驟，步驟a (513)，使用者通過激光筆開/關控制顯示屏幕上激光點的亮/滅，通過轉動手中 激光筆出射激光束的方向，控制顯示屏幕上激光點的位置；步驟b(514)，攝像頭不斷掃描、取得投影區域的圖像數據，同時光點識別系統依據圖像 數據識別出激光點的亮/滅、位置特征；步驟c (515)，微處理器依據所述信息系統消息事件處理列表，觸發相應事件。
11. 根據權利要求1所述的裝置，其特征在于，所述光點特征對應的信息系統消息事件 處理列表包括，光點特征a(501)，光點的亮或滅特征；消息事件A(502)，為光點的亮或滅特征a(501)映射的信息系統鼠標左鍵按下或抬起事件；光點特征b(503)，光點在顯示屏幕上面的位置；消息事件B(504)，為光點在顯示屏幕上面的位置特征b(503)映射到信息系統事件將 光標移動到光點指示的精確位置；光點特征c(505)，光點在顯示屏幕上面一個固定位置保持常亮；消息事件C(506)，為光點在顯示屏幕上面一個固定位置保持常亮特征c (505)映射到 信息系統事件鼠標右鍵單擊。
12.根據權利要求IO所述的裝置工作流程，其特征在于，微處理器依據所述光點特征 對應的信息系統消息事件處理列表，觸發相應的信息系統消息事件，包括如下步驟，步驟a(516)，設置已有光點記錄為否；步驟b(517)，攝像頭抓取新圖；步驟c(518)，識別系統判斷步驟b(517)所得的新圖里面有沒有光點，若有，則執行步 驟d(519)，若沒有，則執行步驟e(520);步驟d(519)，依據光點位置，設置信息系統的光標位置；步驟e (520)，判斷系統是否已經記錄有光點，若是，則執行步驟f (521)，若沒有，則執 行步驟b(517);步驟f (521)，觸發信息系統的左鍵抬起事件，并設置已有光點記錄為否；步驟g(522)，判斷系統是否已經記錄有光點，若否，則執行步驟h (523)，若已經記錄，則執行步驟i (524);步驟h (523)，觸發信息系統的左鍵按下事件，設置已有光點記錄為真；步驟i(524)，判斷已有光點的持續時間是否超過了設定的激發右鍵時間，以及光點位置是否保持不變，若是，則執行步驟j (525)，若否，則執行步驟b (517); 步驟j(525)，觸發信息系統的右鍵單擊事件，設置已有光點記錄為否。
全文摘要
本發明的實施例中公開了一種光學控制信息處理裝置，該方法包括光學顯示器(104)，普通激光筆(102)和信息處理器(103)，信息處理器(103)識別出激光筆(102)所發射的光點，并依據識別結果進行相應處理，最終將處理結果傳遞給其他設備，例如光學顯示器等。利用本發明所述的設備和方法，用戶僅僅使用普通激光筆就可以實現遙控信息輸入，方便地書寫、操控信息。
文檔編號G06F3/03GK101714032SQ20091016307
公開日2010年5月26日 申請日期2009年8月21日 優先權日2009年8月21日
發明者譚登峰 申請人:譚登峰