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CN109308113A - 非接触式输入装置及方法、能进行非接触式输入的显示器 - Google Patents

非接触式输入装置及方法、能进行非接触式输入的显示器 Download PDF

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CN109308113A CN201710619146.8A CN201710619146A CN109308113A CN 109308113 A CN109308113 A CN 109308113A CN 201710619146 A CN201710619146 A CN 201710619146A CN 109308113 A CN109308113 A CN 109308113A
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Abstract

一种非接触式输入装置，与一透明的触控面板以及一显示屏进行通信，该装置包括存储设备，存储多条指令；处理器，用于加载所述指令以执行步骤：当用户在该触控面板上的一触控位置输入触控手势时，从该触控面板处获取人眼位置、人眼与该触控面板之间的第一距离、该显示屏与该触控面板之间的第二距离、以及该触控手势的类型以及该触控手势在该触控面板上的触控位置；确定该触控手势在该显示屏上的输入位置，其中，该输入位置位于该人眼位置与该触控位置的连线的延长线与该显示屏上的交点；生成与该触控手势的类型相对应的手势指令；将该手势指令与该输入位置发送至该显示屏，从而触发该显示屏在该输入位置执行该手势指令。

Description

非接触式输入装置及方法、能进行非接触式输入的显示器
技术领域
本发明涉及显示屏输入领域，尤其涉及一种非接触式输入装置及方法、以及能进行非接触式输入的显示器。
背景技术
目前，越来越多的场合需要使用巨型屏幕、悬挂式屏幕以及投影屏幕。用户通常难以直接接触该类屏幕，因此也难以通过接触式输入的方式在该类屏幕上进行手势操作。
发明内容
有鉴于此，有必要提供一种非接触式输入装置及方法，能够解决上述问题。
另，还有必要提供一种能进行非接触式输入的显示器。
本发明提供一种非接触式输入装置，能够与一透明的触控面板以及一显示屏进行通信，该非接触式输入装置包括：一存储设备，用于存储多条指令；以及一处理器，用于加载所述指令以执行如下步骤：当用户在该触控面板上的一触控位置输入一触控手势时，从该触控面板处获取人眼位置、人眼与该触控面板之间的一第一距离、该显示屏与该触控面板之间的一第二距离、以及该触控手势的类型以及该触控手势在该触控面板上的触控位置；根据该人眼位置、该第一距离、该第二距离以及该触控位置确定该触控手势在该显示屏上的输入位置，其中，该输入位置位于该人眼位置与该触控位置的连线的延长线与该显示屏的交点；生成与该触控手势的类型相对应的手势指令；以及将该手势指令与该输入位置发送至该显示屏，从而触发该显示屏在该输入位置执行与该手势指令。
本发明还提供一种非接触式输入方法，应用于一非接触式输入装置中，该非接触式输入装置能够与一透明的触控面板以及一显示屏进行通信，该非接触式输入方法包括：当用户在该触控面板上的一触控位置输入一触控手势时，从该触控面板处获取人眼位置、人眼与该触控面板之间的一第一距离、该显示屏与该触控面板之间的一第二距离、以及该触控手势的类型以及该触控手势在该触控面板上的触控位置；根据该人眼位置、该第一距离、该第二距离以及该触控位置确定该触控手势在该显示屏上的输入位置，其中，该输入位置位于该人眼位置与该触控位置的连线的延长线与该显示屏的交点；生成与该触控手势的类型对应的手势指令；以及将该手势指令与该输入位置发送至该显示屏，从而触发该显示屏在该输入位置执行该手势指令。
本发明还提供一种能进行非接触式输入的显示器，包括一显示屏，该显示器还包括一非接触式输入装置，该非接触式输入装置还能够与一透明的触控面板进行通信，该非接触式输入装置包括：一存储设备，用于存储多条指令；以及一处理器，用于加载所述指令以执行如下步骤：当用户在该触控面板上的一触控位置输入一触控手势时，从该触控面板处获取人眼位置、人眼与该触控面板之间的一第一距离、该显示屏与该触控面板之间的一第二距离、以及该触控手势的类型以及该触控手势在该触控面板上的触控位置；根据该人眼位置、该第一距离、该第二距离以及该触控位置确定该触控手势在该显示屏上的输入位置，其中，该输入位置位于该人眼位置与该触控位置的连线的延长线与该显示屏的交点；生成与该触控手势的类型相对应的手势指令；以及将该手势指令与该输入位置发送至该显示屏，从而触发该显示屏在该输入位置执行该手势指令。
相较于现有技术，利用本发明的非接触式输入装置、方法及显示器，用户可通过移动该触控面板并辅以人眼观察的方式找到所需的触控手势在该显示屏上的输入位置，然后沿视线方向在该触控面板上的对应位置进行触控手势操作，如此控制器便可将该触控手势同步至该显示屏的该输入位置上，从而使该显示屏在输入位置执行与与该触控手势对应的手势指令。
附图说明
图1是本发明一较佳实施方式中的非接触式输入系统的结构示意图。
图2为图1所示的非接触式输入系统所包括的非接触式输入装置的硬体架构图。
图3是本发明一较佳实施方式中的非接触式输入方法的流程图。
图4为图3所示的非接触式输入方法中确定触控位置在三维坐标系中的坐标的原理图。
图5为图3所示的非接触式输入方法中确定显示屏所需的输入位置在三维坐标系中的坐标的原理图。
图6为本发明另一较佳实施方式中的非接触式输入系统的结构示意图。
主要元件符号说明
如下具体实施方式将结合上述附图进一步说明本发明。
具体实施方式
图1为本发明一较佳实施例中的非接触式输入系统1(以下简称为：“系统1”)的结构示意图。该系统1包括一显示屏10、一透明的触控面板20以及一连接于该显示屏10以及该触控面板20的非接触式输入装置30(以下简称为：“装置30”)。其中，该装置30可通过有线或无线的方式与该显示屏10以及该触控面板20进行通信。其中，该显示屏10可以是巨型显示屏、悬挂式显示屏以及投影屏等。
该触控面板20包括一透明的触控板21以及安装于该触控板21上的一眼球定位器22以及一距离感测器23。该触控板21包括可供用户进行触控手势操作的一操作面210。
当用户想要在该显示屏10上一输入位置进行输入操作时，用户可望向该显示屏10上的该输入位置，并将该触控面板20放置于视线前方。即，用户可隔着该触控板21望向该显示屏10上的输入位置。然后，用户便可在该触控板21的操作面210上对应该输入位置的触控位置(即人眼与该输入位置的连线与该触控板21上的交点)上输入一触控手势。即，该输入位置为人眼与触控位置的连线的延长线与该显示屏10的交点。其中，所述触控手势可以是单击、双击、滑动、缩放以及字符输入等。
该触控板21用于当用户在该触控板21上输入该触控手势时，确定该触控手势的类型以及该触控手势在该触控板21上的触控位置。
该眼球定位器22用于当用户在该触控板21上输入该触控手势时，侦测人眼位置。在本实施方式中，该眼球定位器22为一摄像头，其用于对位于该触控面板20前方的用户采集图像，对所采集的图像进行图像分析以识别出人脸区域，再采用人眼检测算法在该人脸区域中检测出人眼位置。更具体的，该眼球定位器22包括一镜头221、位于该镜头221的成像面上的一影像感测器222、以及与该影像感测器222电性连接的一影像处理器(图未示)。当该用户位于该触控面板20前方时，用户反射的光线经过该镜头221后会聚于该影像感测器222并在该影像感测器222上形成图像。该影像处理器用于对所采集的图像进行图像分析以识别出人脸区域，再在该人脸区域中检测出人眼位置。其中，该镜头221的中心大致位于该触控板21的操作面210上，即该镜头221的中心与该操作面210近似共面。
该距离感测器23用于侦测人眼与该触控板21之间的第一距离(即为用户与该触控板21之间的距离)，并侦测该显示屏10与该触控板21之间的第二距离。在本实施方式中，该距离感测器23为一红外线感测器。
请参阅图2，该装置30包括一存储设备31和一处理器32。所述存储设备31包括一个或多个由程序代码组成的程序模块。所述处理器32用于加载并执行所述存储设备31的各个程序模块，从而当用户在该触控板21上输入该触控手势时控制该显示屏10在所需的输入位置执行与该触控手势对应的操作。
所述存储设备31中的程序模块包括一获取模块311、一输入位置确定模块312、一手势指令生成模块313以及一传输模块314。以下将结合图3说明各程序模块的具体功能。
图3为本发明一较佳实施例中的非接触式输入方法的流程图，该方法应用于上述装置30中，该方法包括如下步骤：
步骤S31，该获取模块311从该触控面板20处获取该人眼位置、该第一距离、该第二距离、该触控手势的类型以及在该触控板21上的触控位置。
步骤S32，该输入位置确定模块312根据该人眼位置、该第一距离、该第二距离以及该触控位置确定该显示屏10所需的输入位置。在本实施方式中，该输入位置确定模块312以该人眼位置为坐标原点建立三维坐标系X-Y-Z，然后确定该触控位置在该三维坐标系X-Y-Z中的坐标，再根据该第一距离、该第二距离以及该触控位置的坐标确定该触控手势在该显示屏上的输入位置在该三维坐标系X-Y-Z中的坐标。
具体的，如图4所示，为便于计算，以X轴方向垂直该显示屏10的延伸方向(即X轴方向平行于地面)为例进行说明。可以理解，三维坐标系X-Y-Z的X轴方向并不局限于垂直该显示屏10的延伸方向。定义该人眼位置O的坐标为(0，0，0)，该眼球定位器22的镜头221在该三维坐标系X-Y-Z中的坐标为(x0，y0，z0)，该第一距离为D1。那么，该镜头221在该三维坐标系X-Y-Z中的坐标(x0，y0，z0)可通过如下公式计算：
x0＝D1
其中，dy为该影像感测器222上所形成的图像中人眼与图像中心点的距离在Y轴上的分量，dz为影像感测器222上所形成的图像中人眼与图像中心点的距离在Z轴上的分量，f为该镜头221的焦距(厂家设定)，θx为人眼与该镜头221的连线与X轴之间的夹角，θz为人眼与该镜头221的连线与Z轴之间的夹角。
进一步定义该触控手势在该操作面210上相对于该镜头221的触控位置T为(x1，y1，z1)，那么，该触控位置T在该三维坐标系X-Y-Z中的坐标(x1’，y1’，z1’)可通过如下公式计算：
x1'＝x0＝D1
如图5所示，进一步定义该第二距离为D2。那么，该输入位置I在该三维坐标系X-Y-Z中的坐标(x2，y2，z2)可通过如下公式计算：
当然，三维坐标系X-Y-Z的坐标原点也并不局限于该人眼位置。在另一实施方式中，该输入位置确定模块312也可以该眼球定位器22的位置为坐标原点建立三维坐标系X-Y-Z，然后确定该触控位置在该三维坐标系X-Y-Z中的坐标，以及确定该显示屏10所需的输入位置在该三维坐标系X-Y-Z中的坐标。此时，该输入位置确定模块312的计算方法与前述类似，此不赘述。
步骤S33，该手势指令生成模块313生成与该触控手势的类型对应的手势指令。
步骤S34，该传输模块314将该手势指令与该输入位置发送至该显示屏10，从而触发该显示屏10在该输入位置执行该手势指令。例如，若用户想要双击打开该显示屏10上一图标，用户可隔着该触控板21找到该显示屏10上的该图标，并沿视线方向点击该触控板21上的对应位置(即人眼与该图标的连线于该触控板21上的焦点)。然后，该装置30便可控制该显示屏10打开该图标。在本实施方式中，该传输模块314可通过无线通信的方式发送该手势指令与该输入位置。例如，该传输模块314通过蓝牙或WiFi通信的方式发送该手势指令与该输入位置。
请参阅图6，本发明另一较佳实施例还提供一种非接触式输入系统1’(以下简称为：系统1’)。与上述系统1不同的是，该系统1’包括一能进行非接触式输入的显示器40’以及一透明的触控面板20’。该显示器40’包括一显示屏10’以及一非接触式输入装置30’(以下简称为：装置30’)。即，该装置30’与该显示屏10’均为该显示器40’中的元件。该装置30’的作用原理与该装置30类似，此不赘述。
综上，用户可通过移动该触控面板20并辅以人眼观察的方式找到在该显示屏10上所需的输入位置，然后沿视线方向在该触控板21上的对应位置进行触控手势操作，如此该装置30便可将该触控手势同步至该显示屏10的该输入位置上，从而使该显示屏10所需的输入位置执行与该触控手势对应的操作。
本技术领域的普通技术人员应当认识到，以上的实施方式仅是用来说明本发明，而并非用作为对本发明的限定，只要在本发明的实质精神范围之内，对以上实施例所作的适当改变和变化都落在本发明要求保护的范围之内。

Claims (9)

1.一种非接触式输入装置，能够与一透明的触控面板以及一显示屏进行通信，该非接触式输入装置包括：
一存储设备，用于存储多条指令；以及
一处理器，用于加载所述指令以执行如下步骤：
当用户在该触控面板上的一触控位置输入一触控手势时，从该触控面板处获取人眼位置、人眼与该触控面板之间的一第一距离、该显示屏与该触控面板之间的一第二距离、以及该触控手势的类型以及该触控手势在该触控面板上的触控位置；
根据该人眼位置、该第一距离、该第二距离以及该触控位置确定该触控手势在该显示屏上的输入位置，其中，该输入位置位于该人眼位置与该触控位置的连线的延长线与该显示屏的交点；
生成与该触控手势的类型相对应的手势指令；以及
将该手势指令与该输入位置发送至该显示屏，从而触发该显示屏在该输入位置执行该手势指令。
2.如权利要求1所述的非接触式输入装置，其特征在于，所述“根据该人眼位置、该第一距离、该第二距离以及该触控位置确定该显示屏所需的输入位置”包括：
以该人眼位置为坐标原点建立三维坐标系；
确定该触控位置在该三维坐标系中的坐标；以及
根据该第一距离、该第二距离以及该触控位置的坐标确定该触控手势在该显示屏上的输入位置在该三维坐标系中的坐标。
3.如权利要求1所述的非接触式输入装置，其特征在于，将该手势指令与该输入位置通过无线通信的方式发送至该显示屏。
4.如权利要求1所述的非接触式输入装置，其特征在于，该触控手势包括单击、双击、滑动、缩放以及字符输入中的至少一种。
5.一种非接触式输入方法，应用于一非接触式输入装置中，该非接触式输入装置能够与一透明的触控面板以及一显示屏进行通信，该非接触式输入方法包括：
当用户在该触控面板上的一触控位置输入一触控手势时，从该触控面板处获取人眼位置、人眼与该触控面板之间的一第一距离、该显示屏与该触控面板之间的一第二距离、以及该触控手势的类型以及该触控手势在该触控面板上的触控位置；
根据该人眼位置、该第一距离、该第二距离以及该触控位置确定该触控手势在该显示屏上的输入位置，其中，该输入位置位于该人眼位置与该触控位置的连线的延长线与该显示屏的交点；
生成与该触控手势的类型相对应的手势指令；以及
将该手势指令与该输入位置发送至该显示屏，从而触发该显示屏在该输入位置执行该手势指令。
6.如权利要求5所述的非接触式输入方法，其特征在于，所述“根据该人眼位置、该第一距离、该第二距离以及该触控位置确定该触控手势在该显示屏上的输入位置”包括：
以该人眼位置为坐标原点建立三维坐标系；
确定该触控位置在该三维坐标系中的坐标；以及
根据该第一距离、该第二距离以及该触控位置的坐标确定该触控手势在该显示屏上的输入位置在该三维坐标系中的坐标。
7.如权利要求5所述的非接触式输入方法，其特征在于，将该手势指令与该输入位置通过无线通信的方式发送至该显示屏。
8.如权利要求5所述的非接触式输入方法，其特征在于，该触控手势包括单击、双击、滑动、缩放以及字符输入中的至少一种。
9.一种能进行非接触式输入的显示器，包括一显示屏，其特征在于，该显示器还包括一能够与该显示屏进行通信的非接触式输入装置，该非接触式输入装置还能够与一透明的触控面板进行通信，该非接触式输入装置包括：
一存储设备，用于存储多条指令；以及
一处理器，用于加载所述指令以执行如下步骤：
当用户在该触控面板上的一触控位置输入一触控手势时，从该触控面板处获取人眼位置、人眼与该触控面板之间的一第一距离、该显示屏与该触控面板之间的一第二距离、以及该触控手势的类型以及该触控手势在该触控面板上的触控位置；
根据该人眼位置、该第一距离、该第二距离以及该触控位置确定该触控手势在该显示屏上的输入位置，其中，该输入位置位于该人眼位置与该触控位置的连线的延长线与该显示屏的交点；
生成与该触控手势的类型相对应的手势指令；以及
将该手势指令与该输入位置发送至该显示屏，从而触发该显示屏在该输入位置执行该手势指令。
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