專利名稱：多點觸摸互動益智認(rèn)知系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種多點觸摸系統(tǒng)，尤其涉及一種多點觸控人機交互認(rèn)知系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
目前絕大多數(shù)的電子類益智認(rèn)知系統(tǒng)與展示系統(tǒng)，例如點讀機、學(xué)習(xí)機、平面投影 儀等，在操作功能、信息含量、適用范圍上都有一定的局限和不足。首先，它們只能進行單點 觸摸，局限于一個人進行操作，無法互動；其次，只有朗讀、拼寫這樣單一的功能，形式單一， 缺乏趣味性；再者，只能存儲課本、教材等已有內(nèi)容，信息量少，只適用于課本教學(xué)范圍。因 此，目前的益智認(rèn)知系統(tǒng)無法廣泛地拓展應(yīng)用領(lǐng)域。
實用新型內(nèi)容本實用新型的技術(shù)效果能夠克服上述缺陷，提供一種多點觸摸互動益智認(rèn)知系 統(tǒng)，其基于計算機視覺識別技術(shù)和多媒體技術(shù)的多點觸摸展示系統(tǒng)。為實現(xiàn)上述目的，本實用新型采用如下技術(shù)方案系統(tǒng)包括紅外激光觸摸屏、紅外 光學(xué)傳感器、投影機、電腦主機，紅外光學(xué)傳感器、投影機分別與電腦主機連接，其中(1)紅外激光觸摸屏，接收用戶的觸點輸入，并對觸點進行紅外加亮處理，使得圖 像捕捉模塊采集到的輸入圖像具有更高的信息量；(2)紅外光學(xué)傳感器，采集紅外觸點圖像，并將該圖像數(shù)據(jù)不斷傳送給多點識別 驅(qū)動軟件；傳感器是在傳統(tǒng)攝像頭基礎(chǔ)上經(jīng)過去除可見光濾鏡、添加紅外濾鏡后制作完成 的；(3)投影機，將電腦主機中的影像投射到紅外激光觸摸屏上。本實用新型的硬件部分采用了 LLP激光平面多點觸控技術(shù)，相較于電阻、電容、超 聲波等傳統(tǒng)觸摸屏技術(shù)，本系統(tǒng)實現(xiàn)了多點觸控，并且可以將觸摸屏做成超大尺寸，而其成 本不會隨之呈幾何級數(shù)上漲；觸摸屏識別靈敏度極高，無需紅外筆等外界設(shè)備，手指即可 觸摸識別，受外界干擾程度低；紅外光學(xué)傳感器和投影機無需正對屏幕中央，可分別通過軟 件進行圖像多邊形校正和梯形校正。投影機的對面設(shè)置前鍍膜反光鏡，為節(jié)省空間，投影機先將影像投射到前鍍膜反 光鏡上，經(jīng)過一次反射后再顯示在觸摸屏上，節(jié)省了一半投影距離。紅外光學(xué)傳感器位于觸 摸屏背部，實時捕獲紅外圖像。所述紅外激光觸摸屏包括亞克力板、紅外扇面激光器、納米投影膜，納米投影膜貼 附在亞克力板表面，亞克力板的四個角分別切割出凹槽，紅外扇面激光器設(shè)置在凹槽內(nèi)，紅 外扇面激光器的發(fā)光頭朝向亞克力板內(nèi)部，正對亞克力板對角線中央。亞克力板采用5mm 厚純透明澆鑄板。四只紅外扇面激光器以并聯(lián)方式連接電源，采用5V直流電供電。1.軟件方面包括兩個部分支持多點的多媒體互動軟件和多點識別驅(qū)動；多點識別驅(qū)動完成觸點識別并記錄下手指觸摸的位置、為多媒體軟件發(fā)送觸發(fā)命 令的功能。[0013]支持多點的多媒體互動軟件分為三個子模塊，即多點觸摸語音同步增強記憶學(xué)習(xí) 軟件、多點觸摸益智七巧板拼圖軟件和多點觸摸虛擬電子圖書軟件。分別實現(xiàn)了觸摸圖片 的消除檢測，圖片信息的語音和可視化展示，無鼠標(biāo)多點觸摸操作。(1)多點觸摸語音同步增強記憶學(xué)習(xí)軟件實現(xiàn)了觸摸相同圖片時的判斷消除、圖 片附加信息顯示、語音解釋的功能。會為用戶呈現(xiàn)一個由多幅圖片組成的矩陣，當(dāng)用戶同時點擊兩張相同的圖片時， 系統(tǒng)會記錄下用戶所點擊的兩張圖片的位置，并判斷被選中的兩張圖片之間是否有一條符 合規(guī)定的路徑，如果找到了符合規(guī)定的路徑，被用戶點擊的兩張圖片便會從矩陣中消失。在消除兩張圖片時，屏幕上會呈現(xiàn)出有關(guān)該組圖片的內(nèi)容，可以對圖片上的內(nèi)容 進行朗讀、視頻介紹等。例如消掉一組圖片時可以顯示其英文拼寫并發(fā)音。當(dāng)矩陣中的所 有圖片都被消掉時，系統(tǒng)便會自動生成一個新的矩陣，并且在矩陣的大小，圖片的種類上 有所增加，讓用戶能夠?qū)W習(xí)，了解到更多的知識。同時也可將圖片的內(nèi)容靈活設(shè)置為企業(yè)商 標(biāo)，企業(yè)產(chǎn)品等，便于應(yīng)用于商業(yè)推廣等領(lǐng)域。(2)多點觸摸益智七巧板板拼圖軟件通過手指(或紅外筆)對屏幕上不同圖片的 拖動實現(xiàn)拼圖功能，所拼圖片可以隨意更換；各個小圖片同時具有粘滯效果，在接近正確位 置時，可實現(xiàn)自動?？?。該軟件將一個正方形分成七塊，兒童由這七塊板來拼成各種圖案，完成拼圖任務(wù)。 益智特點在于給出拼圖底圖之后，兒童需要根據(jù)其底圖形狀思考七巧板圖形的拼接方法， 需要不斷的開動腦筋，充分的發(fā)揮想象力，合理布局。該軟件包含上百張圖庫，有各種人類動作和表情；有各種物體和幾何圖形，也有各 種栩栩如生的動物。豐富的游戲內(nèi)容，賞心悅目的畫面背景，精致的菜單，悅耳動聽的音樂 音效，將會給兒童帶來完美體驗，激發(fā)兒童無窮的想象力。(3)多點觸摸虛擬電子圖書軟件結(jié)合最新的計算機視覺技術(shù)和虛擬現(xiàn)實技術(shù)的交 互式軟件，可以實現(xiàn)用戶交互體驗功能。多點觸摸虛擬電子圖書猶如一本打開的書籍，里面可以記載豐富的資料，如動畫、 視頻、圖片等。閱讀者可以點擊觸摸“翻閱”書籍，自左向右或者自右向左，還可以選擇章節(jié)， 快速找到其想翻閱的內(nèi)容，就像翻閱一本普通的雜志一樣。本軟件為人與計算機的交互創(chuàng)造了新的形式，其新穎的模式，別具一格的造型理 念，再配合新興的娛樂互動系統(tǒng)，可給閱讀者帶來無可比擬的視覺沖擊。為兒童的學(xué)習(xí)提供 豐富多彩的學(xué)習(xí)形式和優(yōu)越的資源支持。為了克服上述現(xiàn)有益智認(rèn)知系統(tǒng)的不足，本實用新型使用了多點觸摸式操作系 統(tǒng)，可以接受多個觸摸輸入信號，支持多人同時操作，最多可支持十多人同時操作，增強了 互動性與趣味性。同時，本系統(tǒng)綜合觸覺、視覺、聽覺等多個維度的感官，拓展了信息輸入途 徑，具有更好的學(xué)習(xí)效果。本實用新型的應(yīng)用范圍也很廣，不僅可以應(yīng)用于傳統(tǒng)學(xué)習(xí)機的青 少年教育領(lǐng)域，也可以應(yīng)用于企業(yè)商品介紹與推廣、員工培訓(xùn)等方面，是一種新型的認(rèn)知 系統(tǒng)。
以下結(jié)合附圖和具體實施方式
對本實用新型進一步說明[0025]
圖1是本實用新型中整體透視示意圖；圖2是本實用新型中紅外激光觸摸屏的結(jié)構(gòu)圖。圖中1投影機；2電腦主機；3紅外光學(xué)傳感器；4前鍍膜反光鏡；5紅外激光觸摸 屏；51亞克力板；52納米投影膜；53紅外扇面激光器；54凹槽。
具體實施方式
系統(tǒng)包括紅外激光觸摸屏5、紅外光學(xué)傳感器3、投影機1、電腦主機2，紅外光學(xué)傳 感器3、投影機1分別與電腦主機2連接，其中(1)紅外激光觸摸屏5，接收用戶的觸點輸入，并對觸點進行紅外加亮處理，使得 圖像捕捉模塊采集到的輸入圖像具有更高的信息量；(2)紅外光學(xué)傳感器3，采集紅外觸點圖像，并將該圖像數(shù)據(jù)不斷傳送給多點識別 驅(qū)動軟件；紅外光學(xué)傳感器3是在傳統(tǒng)攝像頭基礎(chǔ)上經(jīng)過去除可見光濾鏡、添加紅外濾鏡 后制作完成的；(3)投影機1，將電腦主機2中的影像投射到紅外激光觸摸屏5上。投影機1的對面設(shè)置前鍍膜反光鏡4。所述紅外激光觸摸屏5包括亞克力板51、 紅外扇面激光器53、納米投影膜52，納米投影膜52貼附在亞克力板51的表面，亞克力板51 的四個角分別切割出凹槽54，紅外扇面激光器53設(shè)置在凹槽54內(nèi)，紅外扇面激光器53的 發(fā)光頭朝向亞克力板內(nèi)部，正對亞克力板對角線中央。亞克力板51采用5mm厚純透明澆鑄 板。四只紅外扇面激光器53以并聯(lián)方式連接電源，采用5V直流電供電。本實用新型投影機1采用BenQ超短焦投影機MP-522ST。根據(jù)投影機的投射距離 公式最小投射距離(米)=最小焦距(米)*畫面尺寸(英寸)/液晶片尺寸(英寸)。計算出投射指定尺寸所需的投影距離。由于影像會經(jīng)過前鍍膜反光鏡4的反射， 因此實際只會占用最小投射距離(米)的一半。通過開啟投影機1的梯形校正功能，并調(diào) 整前鍍膜反光鏡的角度，可將投射出的影像基本與觸摸屏大小相吻合。紅外光學(xué)傳感器3 放置在紅外激光觸摸屏5的背部，前鍍膜反光鏡旁邊。通過調(diào)整紅外扇面激光器53扇面濾鏡的角度及整個激光器的高度，使紅外扇面 激光器53發(fā)出的紅外扇面激光平行覆蓋在亞克力板表面5mm以內(nèi)的高度范圍，形成高強度 的紅外激光平面。本實用新型軟件系統(tǒng)分為支持多點的多媒體互動軟件、多點識別驅(qū)動兩部分。多點識別驅(qū)動主要采用CCV開源軟件進行觸點識別處理。CCV不斷獲取紅外光學(xué) 傳感器3傳送的紅外圖像，并通過圖像二值化、閾值變換、濾波、提高圖像對比度等一系列 方式將原始圖像處理成包含多個觸點區(qū)域的二值圖像，最后將不同觸點的中心點坐標(biāo)、id 序列號、激活狀態(tài)等信息編碼為XML數(shù)據(jù)包，發(fā)送至網(wǎng)絡(luò)端口，提供給具有多點響應(yīng)能力的 程序處理。軟件系統(tǒng)中的多媒體軟件基于Action Script腳本語言編寫的FLASH界面軟件。 通過讀取多點識別軟件發(fā)出的觸點數(shù)據(jù)包，多媒體軟件做出響應(yīng)。軟件采用了深度優(yōu)先智 能搜索算法，可依據(jù)用戶觸摸的相同圖片是否連通進行消除，在消除的同時通過語音和視 覺等途徑展示圖片的介紹信息。
5[0040]觸摸原理(1)亞克力板51四個角的紅外扇面激光器53不斷發(fā)射紅外光，在亞克力板51表 面投射出一幅高強度的紅外平面，當(dāng)用戶將手指觸摸到亞克力屏幕表面時，會切斷紅外激 光平面，形成一個紅外亮點；(2)在用戶觸摸屏幕之前，由于紅外激光并未投射到紅外光學(xué)傳感器3內(nèi)，因此紅 外光學(xué)傳感器3采集到的是一幅黑色的紅外圖像，無亮點；當(dāng)用戶將手指觸摸到亞克力板 51上之后，紅外光學(xué)傳感器3采集的圖像中就會包含用戶手指產(chǎn)生的亮點；(3)紅外光學(xué)傳感器3將采集到的圖像傳送給多點識別驅(qū)動CCV，CCV經(jīng)過處理圖 像就計算得到了觸摸點信息，將該信息制作成XML數(shù)據(jù)包經(jīng)網(wǎng)絡(luò)發(fā)送至主機端口，多媒體 程序通過讀取端口 XML數(shù)據(jù)包就得到了觸點信息。
權(quán)利要求1.一種多點觸摸互動益智認(rèn)知系統(tǒng)，其特征在于，系統(tǒng)包括紅外激光觸摸屏、紅外光學(xué) 傳感器、投影機、電腦主機，紅外光學(xué)傳感器、投影機分別與電腦主機連接，其中(1)紅外激光觸摸屏，接收用戶的觸點輸入，并對觸點進行紅外加亮處理，使得圖像捕 捉模塊采集到的輸入圖像具有更高的信息量；(2)紅外光學(xué)傳感器，采集紅外觸點圖像，并將該圖像數(shù)據(jù)不斷傳送給多點識別驅(qū)動軟件；(3)投影機，將電腦主機中的影像投射到紅外激光觸摸屏上。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多點觸摸互動益智認(rèn)知系統(tǒng)，其特征在于，投影機的對面設(shè) 置前鍍膜反光鏡。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的多點觸摸互動益智認(rèn)知系統(tǒng)，其特征在于，所述紅外激光 觸摸屏包括亞克力板、紅外扇面激光器、納米投影膜，納米投影膜貼附在亞克力板表面，亞 克力板的四個角分別切割出凹槽，紅外扇面激光器設(shè)置在凹槽內(nèi)，紅外扇面激光器的發(fā)光 頭朝向亞克力板內(nèi)部，正對亞克力板對角線中央。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的多點觸摸互動益智認(rèn)知系統(tǒng)，其特征在于，亞克力板采用5mm 厚純透明澆鑄板。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的多點觸摸互動益智認(rèn)知系統(tǒng)，其特征在于，四只紅外扇面激 光器以并聯(lián)方式連接電源，采用5V直流電供電。
專利摘要本實用新型涉及一種多點觸控人機交互認(rèn)知系統(tǒng)。本實用新型的多點觸摸互動益智認(rèn)知系統(tǒng)，系統(tǒng)包括紅外激光觸摸屏、紅外光學(xué)傳感器、投影機、電腦主機，紅外光學(xué)傳感器、投影機分別與電腦主機連接，其中紅外激光觸摸屏，接收用戶的觸點輸入，并對觸點進行紅外加亮處理，使得圖像捕捉模塊采集到的輸入圖像具有更高的信息量；紅外光學(xué)傳感器，采集紅外觸點圖像，并將該圖像數(shù)據(jù)不斷傳送給多點識別驅(qū)動軟件；投影機，將電腦主機中的影像投射到紅外激光觸摸屏上。本實用新型可以接受多個觸摸輸入信號，增強了互動性與趣味性。不僅可以應(yīng)用于傳統(tǒng)學(xué)習(xí)機的青少年教育領(lǐng)域，也可以應(yīng)用于企業(yè)商品介紹與推廣、員工培訓(xùn)等方面。
文檔編號G09B5/06GK201788490SQ201020153160
公開日2011年4月6日 申請日期2010年3月26日 優(yōu)先權(quán)日2010年3月26日
發(fā)明者周圣川, 柴碩, 王曉慶, 陳涵鷗 申請人:陳涵鷗