实现两笔书写和两笔无限接近书写的互动投影装置及方法

摘要

本发明提供一种实现两笔书写和两笔无限接近书写的互动投影装置，装置包括至少两个红外光电笔一和红外光电笔二、PC机、投影机以及互动投影模组；PC机分别与投影机和互动投影模组连接，互动投影模组对红外光电笔一、红外光电笔二的书写进行捕获，且对红外光电笔一、红外光电笔二发出的红外线进行区分操作，互动投影模组对捕获的图像处理为红外光电笔一、红外光电笔二在投影面上的坐标值，并将坐标值传输给PC机。本发明还提供一种实现两笔书写和两笔无限接近书写的互动投影方法，实现了用户在板面上使用至少两个红外光电笔进行书写操作时，能够进行完全独立的功能操作，且两支笔可以无限接近直至完全重合书写时，也不会出现跳笔串笔等误动作。

说明书

技术领域

本发明涉及一种光学影像互动投影技术领域，尤其涉及一种实现两笔书 写和两笔无限接近书写的互动投影装置及方法。

背景技术

光学影像技术的电子白板系统的实现原理是感光芯片的光笔位置跟踪， 其工作原理是：采用光笔书写操作产生的红外光点，同时摄像头装置实时采 集图像，通过信号处理实时分析图像信号并提取光点的位置信息，并通过接 口电路将得到的位置信息输入到计算机，用算法将投影面上的光笔实际位置 与电脑输出画面的坐标位置对应，实现笔与电脑光标的互动。

但市场上的光学影像装置基本上都只支持一支笔书写书写，现在出现能 支持多笔书写的装置，但都只是假多笔(“假多笔”概念是所有的笔同时书 写时无法同时进行完全独立操作，例如不能给每支笔定义不同的颜色，只能 为一种颜色，在同一画面书写时，每支笔无法独立完成不同操作)，但实际 用户在书写过程中经常需要使用不同的笔进行完全独立的功能操作，所以市 场上的产品无法满足用户使用需求。

而且市场上的光学影像装置，现在出现能支持多笔书写的装置，但如果 两支红外光笔靠近书写时，由于红外光笔只发出一种红外线，光笔在靠近时 发出的红外光线会出现叠加，导致镜头无法正确区分两支笔及其笔所在的位 置，会出现跳笔现象(一支笔的光标往另一支笔跳，无法正常使用)。

发明内容

本发明要解决的技术问题之一，在于提供一种实现两笔书写和两笔无限 接近书写的互动投影装置，该装置为实现两笔书写和两笔无限接近书写的互 动投影提供了硬件的基础。

本发明的问题之一是这样实现的：一种实现两笔书写和两笔无限接近书 写的互动投影装置，所述装置包括至少两个红外光电笔一和红外光电笔二、 PC机、投影机、以及互动投影模组；所述红外光电笔一、红外光电笔二位 于电子白板的投影面上，且红外光电笔一发出第一波长的红外线，所述红外 光电笔二发出第二波长的红外线，第一波长和第二波长不相同；所述PC机 分别与投影机和互动投影模组连接，所述互动投影模组对红外光电笔一、红 外光电笔二的书写进行捕获，且对红外光电笔一、红外光电笔二发出的红外 线进行区分操作，互动投影模组对捕获的图像处理为红外光电笔一、红外光 电笔二在投影面上的坐标值，并将坐标值传输给PC机。

进一步地，所述PC机能内置在投影机内或外置的独立的PC机。

进一步地，所述互动投影模组包括一PCB板，所述PCB板上并排设置 有两个过滤投影组件，所述两个过滤投影组件均包括一镜头座，所述镜头座 内依次设置有镜头、滤光片以及感光芯片，所述感光芯片置于PCB板上， 所述两个过滤投影组件的滤光片分别能透第一波长和第二波长的红外线，且 两个过滤投影组件的感光芯片只能分别接收对应的滤光片透过的第一波长 和第二波长的红外线；所述PCB板与所述PC机连接。

本发明要解决的技术问题之二，在于提供一种实现两笔书写和两笔无限 接近书写的互动投影方法，实现了用户在板面上使用至少两个红外光电笔进 行书写操作时，能够进行完全独立的功能操作，且两支笔可以无限接近直至 完全重合书写时，也不会出现跳笔串笔等误动作。

本发明的问题之二是这样实现的：一种实现两笔书写和两笔无限接近书 写的互动投影方法，其特征在于：所述互动投影方法需提供至少两个红外光 电笔一和红外光电笔二、PC机、投影机、以及互动投影模组；

所述方法具体为：所述红外光电笔一和红外光电笔二保持一距离书写 时，红外光电笔一发出第一波长的红外线，红外光电笔二发出第二波长的红 外线，第一波长和第二波长不相同；所述PC机经投影机将画面投影于电子 白板的投影面上，所述互动投影模组对红外光电笔一、红外光电笔二的书写 进行捕获，且对红外光电笔一、红外光电笔二发出的红外线进行区分操作， 互动投影模组对捕获的图像处理为红外光电笔一、红外光电笔二在投影面上 的坐标值，并将坐标值传输给PC机；或所述红外光电笔一和红外光电笔二 无限接近书写时，红外光电笔一和红外光电笔二两者之间产生反射的红外 光，所述互动投影模组对红外光电笔一、红外光电笔二的书写进行捕获，且 对红外光电笔一、红外光电笔二发出的红外线进行区分操作，同时对发生反 射的红外光进行筛除处理后，对捕获的图像处理为红外光电笔一、红外光电 笔二在投影面上的坐标值，并将坐标值传输给PC机。

进一步地，所述互动投影模组包括一PCB板，所述PCB板上并排设置 有两个过滤投影组件，所述两个过滤投影组件均包括一镜头座，所述镜头座 内依次设置有镜头、滤光片以及感光芯片，所述感光芯片置于PCB板上， 所述两个过滤投影组件的滤光片分别能透第一波长和第二波长的红外线，且 两个过滤投影组件的感光芯片只能分别接收对应的滤光片透过的第一波长 和第二波长的红外线；所述PCB板与所述PC机连接。

进一步地，所述对红外光电笔一、红外光电笔二发出的红外线进行区分 操作具体为：红外光电笔一、红外光电笔二在投影面上进行同时书写操作， 则红外光笔一发出第一波长的红外线，红外光电笔二发出第二波长的红外 线；两红外线能同时通过两个过滤投影组件的镜头，镜头下方分别安装有能 透第一波长和第二波长的红外线的滤光片，这样两滤光片只能分别透过对应 的第一波长和第二波长的红外线，此时两个滤光片下方设置有对应的感光芯 片，两感光芯片只能分别接收对应的滤光片透过的第一波长和第二波长的红 外线，从而实现了对两支红外光电笔的区分。

进一步地，所述对发生反射的红外光进行筛除处理具体为：红外光电笔 一发出第一波长的红外线，通过滤光片，则滤光片对应的感光芯片只能接受 第一波长的红外线，由于红外光电笔一发出的红外线通过红外光电笔二结构 反射一部分的红外光，此时感光芯片接收的画像有两个光斑分别为a、b， 则两个光斑对应的面积为S(a)、S(b)，a光斑是红外光电笔一直接透过滤光 片在感光芯片上捕捉的光点，而b光斑是红外光电笔一光线在红外光电笔二 上反射透过同样的滤光片在同样的感光芯片上捕捉的光点，由于红外光电笔 一在红外光电笔二上反射的红外光强度极弱，则：S(b)<<S(a)；感光芯片捕 捉两个光斑a、b时，能获得光斑a、b在感光芯片的位置信息，处理得到的 光斑a、b的信息分别为：光斑a(X(a),Y(a),S(a)),光斑b(X(b),Y(b),S(b))；其 中X(a),Y(a)分别为斑点a的X和Y坐标，X(b),Y(b)分别为斑点b的X和 Y坐标；对光斑a、b的面积进行排序，排序将面积大的光斑进行保留，即 能获得所需的光斑坐标信息，从而完成红外光电笔一发出的红外线通过红外 光电笔二结构反射一部分的的红外光进行筛除；同理，红外光电笔二发出的 红外线通过红外光电笔一结构反射一部分的红外光也可进行筛除。

本发明具有如下优点：用户在板面上使用红外光电笔一、二进行书写操 作，能够进行完全独立的功能操作，不会出现两支笔ID交换的现象，实现真 两笔书写，例如老师在使用红外光电笔一进行红笔的批注，学生可以使用红 外光电笔二对试题进行解答，这样实现了现代教学中关于师生互动的理念， 增强教学的趣味性。另外，两支笔可以无限接近直至完全重合书写，而不出 现跳笔串笔等误动作。

附图说明

图1为本发明装置的结构示意图。

图2为本发明装置互动的结构示意图。

图3为本发明红外光电笔一发出的红外线通过红外光电笔二结构反射 一部分的红外光时，感光芯片捕捉的画面。

图4为本发明红外光电笔二发出的红外线通过红外光电笔一结构反射 一部分的红外光时，感光芯片捕捉的画面。

具体实施方式

请参阅图1至图4所示，本发明为一种实现两笔书写和两笔无限接近书 写的互动投影装置，所述装置包括至少两个红外光电笔一1和红外光电笔二 2、PC机3、投影机4、以及互动投影模组5；所述红外光电笔一1、红外光 电笔二2位于电子白板的投影面6上，且红外光电笔一1发出第一波长的红 外线，所述红外光电笔二2发出第二波长的红外线，第一波长和第二波长不 相同；所述PC机3分别与投影机4和互动投影模组5连接，所述互动投影 模组5对红外光电笔一1、红外光电笔二2的书写进行捕获，且对红外光电 笔一1、红外光电笔二2发出的红外线进行区分操作，互动投影模组5对捕 获的图像处理为红外光电笔一1、红外光电笔二2在投影面6上的坐标值， 并将坐标值传输给PC机3。所述PC机3能内置在投影机4内或外置的独 立的PC机3。

在本发明中，所述互动投影模组5包括一PCB板51，所述PCB板51 上并排设置有两个过滤投影组件52，所述两个过滤投影组件52均包括一镜 头座521，所述镜头座521内依次设置有镜头522、滤光片523以及感光芯 片524，所述感光芯片524置于PCB板51上，所述两个过滤投影组件52 的滤光片523分别能透第一波长和第二波长的红外线，且两个过滤投影组件 52的感光芯片只能分别接收对应的滤光片523透过的第一波长和第二波长 的红外线(如一滤光片能透第一波长，另一滤光片能透第二波长，则一滤光 片后对应的一感光芯片只能接收第一波长的红外线，另一滤光片后对应的另 一感光芯片只能接收第二波长的红外线)；所述PCB板51与所述PC机3 连接。

本发明还提供了一种实现两笔书写和两笔无限接近书写的互动投影方 法，所述互动投影方法需提供至少两个红外光电笔一1和红外光电笔二2、 PC机3、投影机4、以及互动投影模组5；

所述方法具体为：所述红外光电笔一1和红外光电笔二2保持一距离书 写时，红外光电笔一1发出第一波长的红外线，红外光电笔二2发出第二波 长的红外线，第一波长和第二波长不相同；所述PC机3经投影机4将画面 投影于电子白板的投影面6上，所述互动投影模组5对红外光电笔一1、红 外光电笔二2的书写进行捕获，且对红外光电笔一1、红外光电笔二2发出 的红外线进行区分操作，互动投影模组5对捕获的图像处理为红外光电笔一 1、红外光电笔二2在投影面6上的坐标值，并将坐标值传输给PC机3；或 所述红外光电笔一1和红外光电笔二2无限接近书写时，红外光电笔一1 和红外光电笔二2两者之间产生反射的红外光，所述互动投影模组5对红外 光电笔一1、红外光电笔二2的书写进行捕获，且对红外光电笔一1、红外 光电笔二2发出的红外线进行区分操作，同时对发生反射的红外光进行筛除 处理后，对捕获的图像处理为红外光电笔一1、红外光电笔二2在投影面6 上的坐标值，并将坐标值传输给PC机3。

在本发明中，所述互动投影模组5包括一PCB板51，所述PCB板51 上并排设置有两个过滤投影组件52，所述两个过滤投影组件52均包括一镜 头座521，所述镜头座521内依次设置有镜头522、滤光片523以及感光芯 片524，所述感光芯片524置于PCB板51上，所述两个过滤投影组件52 的滤光片523分别能透第一波长和第二波长的红外线，且两个过滤投影组件 52的感光芯片524只能分别接收对应的滤光片523透过的第一波长和第二 波长的红外线(如一滤光片能透第一波长，另一滤光片能透第二波长，则一 滤光片后对应的一感光芯片只能接收第一波长的红外线，另一滤光片后对应 的另一感光芯片只能接收第二波长的红外线)；所述PCB板51与所述PC 机3连接。

所述对红外光电笔一1、红外光电笔二2发出的红外线进行区分操作具 体为：红外光电笔一1、红外光电笔二2在投影面6上进行同时书写操作， 则红外光笔一1发出第一波长的红外线，红外光电笔二2发出第二波长的红 外线；两红外线能同时通过两个过滤投影组件52的镜头522，镜头下方分 别安装有能透第一波长和第二波长的红外线的滤光片523，这样两滤光片 523只能分别透过对应的第一波长和第二波长的红外线，此时两个滤光片 523下方设置有对应的感光芯片524，两感光芯片524只能分别接收对应的 滤光片透过的第一波长和第二波长的红外线，从而实现了对两支红外光电笔 的区分。

所述对发生反射的红外光进行筛除处理具体为：红外光电笔一1发出第 一波长的红外线，通过滤光片523，则滤光片523对应的感光芯524片只能 接受第一波长的红外线，由于红外光电笔一1发出的红外线通过红外光电笔 二2结构反射一部分的红外光，如图3所示，此时感光芯片接收的画像有两 个光斑分别为a、b，则两个光斑对应的面积为S(a)、S(b)，a光斑是红外光 电笔一1直接透过滤光片523在感光芯片上捕捉的光点，而b光斑是红外光 电笔一1光线在红外光电笔二2上反射透过同样的滤光片在同样的感光芯片 上捕捉的光点，由于红外光电笔一1在红外光电笔二2上反射的红外光强度 极弱，则：S(b)<<S(a)；感光芯片捕捉两个光斑a、b时，能获得光斑a、b 在感光芯片的位置信息，处理得到的光斑a、b的信息分别为：光斑 a(X(a),Y(a),S(a)),光斑b(X(b),Y(b),S(b))；其中X(a),Y(a)分别为斑点a的X 和Y坐标，X(b),Y(b)分别为斑点b的X和Y坐标；对光斑a、b的面积进 行排序，排序将面积大的光斑进行保留，即能获得所需的光斑坐标信息，从 而完成红外光电笔一1发出的红外线通过红外光电笔二2结构反射一部分的 的红外光进行筛除；同理，如图4所示，红外光电笔二2发出的红外线通过 红外光电笔一1结构反射一部分的红外光也可进行筛除，此时的红外光强度 极弱，则：S(a)<<S(b)。

下面结合一具体实施例对本发明作进一步说明：

如图2所示，在投影面上，红外光笔1、2同时进行书写操作，红外光 笔1发出X波长的红外线，红外光笔2发出Y波长的红外线；红外线能同 时通过两个镜头，但由于镜头下方有分别安装有窄带红外滤光片，只能分别 透过波长为X、Y的红外线，所以滤光片下方的感光芯片只能收到X、Y波 长的红外线，这样就实现了对两支笔的区分。

在投影面上，红外光笔1、2靠近同时进行书写操作时，红外光笔1发 出X波长的红外线，形成的光斑为a，红外光笔2发出Y波长的红外线， 形成的光斑为b；红外线能同时通过两个镜头，但由于镜头下方有分别安装 有窄带红外滤光片，只能分别透过波长为X、Y的红外线，所以滤光片下方 的感光芯片只能收到X、Y波长的红外线，一感光芯片能捕捉如图3所示的 画面，另一感光芯片能捕捉如图4所示的画面。如果两支红外光笔1、2在 超过一定距离书写，窄带红外滤光片能完全将其发出的红外线区分开。

但是由于两支红外光笔靠近书写，笔上发出的红外线可以通过对方的 笔身结构反射一部分的红外，所以两个感光芯片、捕捉画面上会出现2个光 斑，但由于光斑的亮度不一样，所以要进行图像分析才可以区分真实的红外 光笔。

例如：红外光笔1、2靠近同时进行书写操作，红外光笔1发出X波长 的红外线，通过窄带红外滤光片，第一感光芯片捕捉如图3所示的画面，此 时接收的画像有两个光斑分别为a,b，两个光斑对应的面积为S(a),S(b)，a 光斑是红外光笔1直接透过窄带红外第一滤光片在第一感光芯片上捕捉的 光点，而b光斑是红外光笔1光线在红外光笔2上反射透过窄带红外第一滤 光片在第一感光芯片上捕捉的光点，由于红外光笔1在红外光笔2上反射的 红外光强度极弱，所以有：S(b)<<S(a)；第一感光芯片捕捉的两个光斑，对 画面进行处理，可以很容易获得光斑在第一感光芯片的位置信息，处理得到 的光斑a,b的信息分别为：

光斑a(X(a),Y(a),S(a)),光斑b(X(b),Y(b),S(b))

对光斑的面积进行排序，排序将面积最大的光斑保留，可以获得正确的 光斑坐标信息。

同理，第二感光芯片捕捉如图4所示的画面，此时接收的画像有两个光 斑分别为a,b，两个光斑对应的面积为S(a),S(b)，a光斑是红外光笔2直接透 过窄带红外第二滤光片在第二感光芯片上捕捉的光点，而b光斑是红外光笔 2光线在红外光笔1上反射透过窄带红外第二滤光片在第二感光芯片上捕捉 的光点，由于红外光笔2在红外光笔1上反射的红外光强度极弱，所以有： S(a)<<S(b)；第二感光芯片捕捉的两个光斑，对画面进行处理，可以很容易 获得光斑在第二感光芯片的位置信息，处理得到的光斑a,b的信息分别为：

光斑a(X(a),Y(a),S(a)),光斑b(X(b),Y(b),S(b))

对光斑的面积进行排序，排序将面积最大的光斑保留，可以获得正确的 光斑坐标信息。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，凡依本发明申请专利范围所做的均 等变化与修饰，皆应属本发明的涵盖范围。