一種具有鼠標功能的激光筆的制作方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種具有鼠標功能的激光筆，應用范圍為大屏幕交互式系統，特別為投影應用領域；特別涉及一種激光筆、圖像邊界識別、人機交互設備。
【背景技術】
[0002]大屏幕投影在多媒體教學、演講、遠程會議等活動中的應用越來越廣泛。為了獲得好的演示效果，演講者通常站在投影屏幕旁邊，通過手中的激光筆投射在屏幕上的光斑指引聽眾正在講的關鍵內容點。使用現有的激光筆，存在兩個弊端:1)參加同步的遠程會議的觀眾看不到激光筆的光斑，不清楚演講者當前講解的位置；2)演講者使用的激光筆通常不具有鼠標操作功能，為了演示鼠標操作必須回到電腦前操作鼠標。
[0003]為了實現鼠標指針能夠跟隨激光筆的操作，現有的方法都是通過攝像頭對投影屏幕上的激光光斑進行圖像識別，以檢出光斑位置。例如，中國發明專利《一種通過激光筆實現虛擬鼠標及觸控操作的方法》，公開號CN104298372A ;中國發明專利《通過圖像識別激光筆指向的位置形成連續坐標輸出的定位裝置及定位方法》，公開號CN103268170A ;中國發明專利《基于多媒體投影系統的鼠標指針位置控制方法》，公開號CN102662500A。這些方法都需要額外架設攝像機或者攝像頭，并且需要一臺電腦或者嵌入式主機來執行圖像識別任務，結構復雜，安裝不便，且不易攜帶。
[0004]為了實現在激光筆上操作鼠標的功能，現有方法都是將具有標準鼠標功能的裝置附加在激光筆上。例如，中國實用新型專利《駕馭鼠標的激光筆》，公開號CN204178329U就使用類似的方法。這種方法的缺點是在激光筆上進行標準鼠標的移動操作時不方便，而且標準鼠標的指針位置與激光筆光斑位置無法保持一致。
【發明內容】
[0005]針對上述問題，本發明的目的在于提供一種無需復雜的圖像識別技術與攝像裝置，操作方便且能實現虛擬鼠標功能的激光筆。
[0006]為達到上述目的，本發明提出的技術方案為:一種具有鼠標功能的激光筆，包括激光筆、USB接收器；其特征在于:所述的激光筆含有單片機系統，系統中包含計算激光筆光斑坐標的測算軟件；所述的激光筆含有用于小孔成像的小孔和CCD圖像感應器件；所述的激光筆含有三軸磁傳感器和傾角傳感器；所述的激光筆含有無線發射單元；所述的激光筆含有激光發射器；所述的激光筆含有4狀態的撥動開關；所述的激光筆含有激光開關；所述的激光筆含有左、右按鍵；按鍵事件及激光筆光斑坐標值通過無線發射電路發射無線信號給USB接收器；USB接收器接收激光筆的無線信號并通過電腦完成鼠標的虛擬操作。
[0007]進一步，所述的一種具有鼠標功能的激光筆，其特征在于:投影屏幕上的光線通過激光筆上的小孔成像，利用小孔成像原理在CCD圖像感應器件上形成矩形的像，測算軟件計算出激光筆光斑在投影屏幕上的相對位置，然后將該相對位置值通過無線信號發送給USB接收器，進而由USB接收器將其轉換為電腦上鼠標指針移動的坐標。
[0008]優選的，所述的測算軟件，其特征在于:測算軟件通過邊界檢測法計算出光斑在屏幕上的相對位置，而不是通過圖像識別技術來識別矩形的像中激光光斑的位置。
[0009]優選的，所述的一種能實現虛擬鼠標功能的激光筆，其特征在于:所述的三軸磁傳感器和傾角傳感器可以獲取激光筆與投影屏幕的水平夾角和垂直夾角，測算軟件據此二參數來修正光斑坐標值。
[0010]優選的，所述的一種具有鼠標功能的激光筆，其特征在于:激光筆含有左、右按鍵，兩個按鍵的按下及釋放事件會發送給USB接收器，并最終在電腦上解釋為鼠標的左鍵、右鍵操作。
[0011]采用上述技術方案，本發明所述的具有鼠標功能的激光筆，具有的有益效果為:
1)技術實現架構簡單，所有功能的實現只需要一個激光筆；
2)鼠標移動與激光筆光斑的移動軌跡相同，利于遠程觀眾的理解；
3 )激光筆對屏幕的指向變化就可以完成鼠標移動，操作方便。
【附圖說明】
[0012]圖1為本發明所述的具有鼠標功能的激光筆的實施例1激光筆結構示意圖；
圖2為實施例1所述的激光筆水平方向光斑位置計算原理圖。
【具體實施方式】
[0013]下面結合附圖和【具體實施方式】，對本發明做進一步說明。
[0014]實施例1:如圖1所示，本發明所述的具有鼠標功能的激光筆，具體包含激光筆主體與USB接收器11 ;其中激光筆主體包含激光發射器10，按下按鍵9可以發射激光。在激光筆的前端面適當位置開一個圓形的小孔2，直徑0.3?0.5mm左右；在激光筆內，與小孔距離2_處安裝有一塊CCD圖像感應器件I，要求CCD圖像感應器件平面應與激光筆前端面保持平行，并且投影屏幕上的光線應該能通過小孔2在CCD圖像感應器件I上形成矩形的像。激光筆內包含單片機系統3，系統內含有位置計算程序；該程序可以計算出CCD圖像感應器件上的矩形的像的四個邊界與CXD圖像感應器件中心的相對距離，通過這些距離參數，可以計算出激光筆的光斑在投影屏幕上的相對位置；進一步通過三軸磁傳感器4獲取的激光筆與投影屏幕的水平夾角及通過傾角傳感器5獲取的激光筆與投影屏幕的垂直夾角參數，程序對前述計算出的相對位置進行修正；再考慮到小孔2與激光發射器10的距離，對相對位置進行最后的修正，從而得到激光筆光斑在投影屏幕上準確的相對位置；將該相對位置參數、按鍵7及按鍵8的按下/釋放狀態通過發射單元以2.4GHz的頻率發出無線信號；插在電腦USB接口上的USB接收器11接收到這些參數，根據相對位置參數計算出鼠標在屏幕上的相對位置，將按鍵7和按鍵8的狀態轉換為鼠標的左和右鍵操作，進而通過USB接收器的驅動程序完成鼠標的移動和左、右鍵操作。撥碼開關6有4個撥動位置，位置I對應激光筆斷電狀態，位置2對應激光筆通電狀態，位置3對應激光筆的激光交互狀態，位置4對應激光筆的鼠標狀態。
[0015]為了更好地理解本激光筆實現激光光斑位置檢測的方法，下面對其檢測原理進行說明。如圖2所示，為激光筆應用場景的俯視圖，其中激光筆是以穿過小孔2的水平面作為剖面的剖視圖。通過該圖可以說明激光筆在水平方向上計算激光光斑在投影屏幕13上的相對位置的原理。圖中假設激光從小孔2垂直于激光筆前端面射出，在投影屏幕上形成光斑C點。投影屏幕13上的光線通過小孔2成像在CXD圖像感應器件I上，即A點光線投射到E點，B點光線投射到G點，激光投射線的反向延長線落在E點。對于Λ DEF及Λ DFG，其各個邊的長度及各個角的值都可以根據設計值及矩形像的檢測計算出來。線段IE過E點與AB平行，Λ ABD相似于Λ EID，故可推導出BC/AC=IH/H1; Z IEG為激光筆前端面與投影屏幕的水平夾角，該角度值可以通過激光筆中的三軸磁傳感器檢測獲取，于是通過三角形的相關定理，一定可以計算出ΙΗ/Ε?的數值，進而計算出光斑在水平方向上在屏幕上的相對位置。
[0016]下面再對激光筆的使用進行必要的說明。如圖1所示，撥動開關6具有4個位置，當處于位置I時，激光筆電源處于關斷狀態；當處于位置2時，激光筆僅具有普通激光筆的功能；當處于位置3時，激光筆處于激光狀態，此時只有按下按鍵9時，激光筆才會獲取激光光斑的相對位置，即虛擬鼠標的光標位置，但不管按鍵9的狀態如何，按鍵7及按鍵8 一直具有虛擬鼠標的左鍵和右鍵功能；當處于位置4時，激光筆處于鼠標狀態，此時不管按鍵9的狀態如何，激光筆始終計算虛擬鼠標光標位置，同時按鍵7和按鍵8具有鼠標左鍵和右鍵功能，此時激光筆就相當于一個虛擬鼠標，如果按下按鍵9仍然會顯示激光光斑。
[0017]激光筆在每次使用虛擬鼠標功能之前，都需要進行初始化的操作。如圖1所示，將撥動開關6從位置2撥向位置3時，將自動進行虛擬鼠標的初始化，此時激光筆的前端面必須與投影屏幕保持平行。因為投影屏幕的位置不確定，所以必須通過初始化來確定投影屏幕的位置。
[0018]本發明的上述實例僅僅是為清楚地說明本發明所作的舉例，而并非是對本發明的實施方式的限定，對于所屬領域的技術人員應該明白，在不脫離所附權利要求書所限定的本發明的精神和范圍內，在形式上和細節上還可以對本發明做出各種變化或變動，這里無法對所有的實施方式予以窮舉，凡是屬于本發明的技術方案所引申出的顯而易見的變化或變動均處于本發明的保護范圍之列。
【主權項】
1.一種具有鼠標功能的激光筆，包括激光筆、USB接收器；其特征在于:所述的激光筆含有單片機系統，系統中包含計算激光筆光斑坐標的測算軟件；所述的激光筆含有用于小孔成像的小孔和CCD圖像感應器件；所述的激光筆含有三軸磁傳感器和傾角傳感器；所述的激光筆含有無線發射單元；所述的激光筆含有激光發射器；所述的激光筆含有4狀態的滑動開關；所述的激光筆含有激光開關；所述的激光筆含有左、右按鍵；按鍵事件及激光筆光斑坐標值通過無線發射電路發射無線信號給USB接收器；USB接收器接收激光筆的無線信號并通過電腦完成鼠標的虛擬操作。2.根據權利要求1所述的一種具有鼠標功能的激光筆，其特征在于:投影屏幕上的光線穿過激光筆上的小孔，利用小孔成像原理在CCD圖像感應器件上形成矩形的像，測算軟件計算出激光筆光斑在投影屏幕上的相對位置，然后將該相對位置值通過無線信號發送給USB接收器，進而由USB接收器將其轉換為電腦上鼠標指針移動的坐標。3.根據權利要求2所述的測算軟件，其特征在于:測算軟件通過邊界檢測法計算出光斑在屏幕上的相對位置，而不是通過圖像識別技術來識別矩形的像中激光光斑的位置。4.根據權利要求1所述的一種具有鼠標功能的激光筆，其特征在于:所述的三軸磁傳感器和傾角傳感器可以獲取激光筆與投影屏幕的水平夾角和垂直夾角，測算軟件據此二參數來修正光斑坐標值。5.根據權利要求1所述的一種具有鼠標功能的激光筆，其特征在于:激光筆含有左、右按鍵，兩個按鍵的按下及釋放事件會發送給USB接收器，并最終在電腦上解釋為鼠標的左鍵、右鍵操作。
【專利摘要】一種具有鼠標功能的激光筆，包括激光筆、USB接收器；其特征在于：所述的激光筆含有單片機系統，系統中包含計算激光筆光斑坐標的測算軟件；所述的激光筆含有用于小孔成像的小孔和CCD圖像感應器件；所述的激光筆含有三軸磁傳感器和傾角傳感器；所述的激光筆含有無線發射單元；所述的激光筆含有激光發射器；所述的激光筆含有4狀態的滑動開關；所述的激光筆含有激光開關；所述的激光筆含有左、右按鍵；按鍵事件及激光筆光斑坐標值通過無線發射電路發射無線信號給USB接收器；USB接收器接收激光筆的無線信號并通過電腦完成鼠標的虛擬操作。
【IPC分類】G06F3/038, G06F3/0346, G09B17/02
【公開號】CN105183190
【申請號】CN201510694156
【發明人】劉東澤, 劉書智
【申請人】劉書智
【公開日】2015年12月23日
【申請日】2015年10月25日