一种基于电容触摸屏的实物识别系统及其识别方法

技术领域

本发明涉及实物识别技术领域，具体涉及一种基于电容触摸屏的实物识别系统及其识别方法。

背景技术

实物识别目前常见方案是，静态物体，通过手机摄像头拍摄，上传到云端，进行图像匹配，匹配完成在下载回手机，显示识别结果，这期间还有用到人工智能及大数据等技术，动态物体，对系统要求更高，要求实时传输高清图像，才有利于提高识别率，对云端的算力也有更高要求，代码更复杂，在识别完成后不能进行直观的交互，识别的功能单一。

发明内容

本发明实施例提供了一种基于电容触摸屏的实物识别系统及其识别方法，通过采用在实物的底部增加定位标签的方法，同时将实物放置在电容式触摸显示屏的表面对定位标签的位置进行注册，并录入与实物对应的相关信息，录入完成后，将实物再次放置在电容式触摸显示屏的表面时，对定位标签进行识别，同时对实物在显示触摸屏上的位置和角度进行追踪，显示实物相关的信息并根据实物的位置和角度显示不同的动画，不需要对实物的图像进行分析处理，识别速度快，识别率高，对计算能力要求低，同时在实物进行移动的同时也能进行准确的识别，识别率高，同时还可以进行交互，增强识别的功能，解决了目前实物识别存在的需要进行图像分析对系统计算能力要求高，同时图像分析识别率低，对动态的实物识别率低，在识别完成后不能进行直观的交互，识别的功能单一的问题。

一种基于电容触摸屏的实物识别系统，包括：识别模块和定位标签；

定位标签，所述定位标签设置于实物的底部，用于为所述实物进行标记；

识别模块，所述识别模块用于对所述定位标签进行录入和编号得到注册数据并进行存储，还用于识别和追踪定位标签，根据定位标签录入的信息对所述实物以及实物的运动状态进行识别，同时还用于根据识别的不同定位标签以及不同的运动状态输出不同的动画；

其中，所述识别模块包括控制芯片、触摸显示单元、录入单元、存储单元、追踪单元和动画单元，所述控制芯片分别与所述触摸显示单元、所述录入单元、所述存储单元、所述追踪单元和所述动画单元通信连接，所述触摸显示单元用于与定位标签接触产生定位点信号和显示画面，将定位点信号传输到所述控制芯片进行分析，将分析结果分别传输到所述录入单元和所述追踪单元，所述录入单元用于对所述控制芯片分析的结果进行编号和录入相关信息得到注册数据，同时将注册数据存储到所述存储单元，所述追踪单元用于根据所述控制芯片传输的分析结果对所述定位标签进行追踪，将所述定位标签的位置和运动状态数据传输到所述动画单元，所述动画单元用于根据所述定位标签的位置和运动状态数据输出不同的动画，将动画传输到所述触摸显示单元进行显示。

进一步的，所述定位标签的数量为三个，形状为圆形，所述相邻的所述定位标签之间的间距大于所述触摸显示单元的最小分辨，所述定位标签的材质为蓝辉铜导电纤维，用于模拟手指点击触摸显示单元。

进一步的，所述触摸显示单元为电容式触摸显示屏。

进一步的，注册数据包括所述定位标签之间的距离、对应的编号和相关的信息，所述控制芯片分析的结果包括相邻的所述定位标签之间的距离，同时将三个所述定位标签与所述触摸显示单元接触产生的定位点之间进行连接形成三角形，分析该三角形的最长边的中点坐标得到所述实物在所述触摸显示单元表面的位置数据，所述控制芯片通过分析该三角形的最长边与所述触摸显示单元横向坐标轴之间的角度，同时分析该三角形的最长边上的高与所述触摸显示单元纵向坐标轴之间角度得到所述实物在所述触摸显示单元表面的角度数据。

进一步的，所述控制芯片还用于分析所述定位标签与所述触摸显示单元接触产生的定位点数据，并与所述存储单元中存储的注册数据进行比对，得到识别结果，将识别结果分别发送到所述追踪单元进行追踪和所述触摸显示单元进行显示。

进一步的，所述追踪单元根据所述控制芯片分析的结果和识别结果对所述定位标签的位置和角度进行追踪。

第二方面，本发明实施例提供一种基于电容触摸屏的实物识别方法，包括以下步骤：

S1，信息录入，将三个定位标签依次粘贴于实物的底部，将粘贴完定位标签的实物放置于触摸显示单元的表面，触摸显示单元与定位标签接触产生定位点信号，控制芯片对定位点信号进行分析，将分析结果分别传输到录入单元和追踪单元，录入单元对控制芯片分析的结果进行编号，同时将控制芯片分析的结果存储到存储单元；

S2，实物识别，将粘贴有定位标签的实物放置于触摸显示单元的表面，触摸显示单元与定位标签接触产生定位点信号，控制芯片对定位点信号进行分析，得到分析结果数据，将分析结果数据传输到追踪单元并存储单元中存储的注册数据进行比对识别得到识别结果，将识别结果发送到追踪单元进行追踪和触摸显示单元进行显示，触摸显示单元显示识别出来的实物的相关信息；

S3，交互，追踪单元根据控制芯片对定位点信号进行分析得到的分析结果数据和识别结果对实物进行追踪，根据实物的不同位置和不同角度，将追踪的结果发送到动画单元，动画单元根据实物的不同位置和不同角度输出对应的动画到触摸显示单元进行显示。

本发明实施例提供的上述技术方案的有益效果至少包括：

本发明通过采用在实物的底部增加定位标签的方法，同时将实物放置在电容式触摸显示屏的表面对定位标签的位置进行注册，并录入与实物对应的相关信息，录入完成后，将实物再次放置在电容式触摸显示屏的表面时，对定位标签进行识别，同时对实物在显示触摸屏上的位置和角度进行追踪，显示实物相关的信息并根据实物的位置和角度显示不同的动画，不需要对实物的图像进行分析处理，识别速度快，识别率高，对计算能力要求低，同时在实物进行移动的同时也能进行准确的识别，识别率高，同时还可以进行交互，增强识别的功能，解决了目前实物识别存在的需要进行图像分析对系统计算能力要求高，同时图像分析识别率低，对动态的实物识别率低，在识别完成后不能进行直观的交互，识别的功能单一的问题。

本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在所写的说明书、权利要求书、以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。

附图说明

附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：

图1为本发明实施例公开的识别模块结构示意图；

图2为本发明实施例公开的实物和定位标签位置一种结构示意图；

图3为本发明实施例公开的实物在触摸显示单元的表面位置坐标示意图；

图4为本发明实施例公开的实物在触摸显示单元的表面位置坐标和角度示意图；

图5为本发明实施例公开的实物和定位标签位置一种实施例结构示意图；

图6为本发明实施例公开的实物在触摸显示单元角度变换前示意图；

图7为本发明实施例公开的实物在触摸显示单元角度变换后示意图；

图8为本发明实施例公开的一种基于电容触摸屏的实物识别方法流程图；

图9为本发明实施例公开的实施例一中进行多个实物识别时的第一分析状态示意图；

图10为本发明实施例公开的实施例一中进行多个实物识别时的第二分析状态示意图。

附图标记：

100-识别模块；101-控制芯片；102-触摸显示单元；103-录入单元；104-存储单元；105-追踪单元；106-动画单元；200-定位标签；300-实物。

具体实施例

下面将参照附图更详细地描述本公开的示例性实施例。虽然附图中显示了本公开的示例性实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更透彻地理解本公开，并且能够将本公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。

实施例一

如图1-10所示，本发明实施例提供一种基于电容触摸屏的实物300识别系统，包括：识别模块100和定位标签200；

定位标签200，所述定位标签200设置于实物300的底部，用于为所述实物300进行标记，所述定位标签200的数量为三个，形状为圆形，所述相邻的所述定位标签200之间的间距大于所述触摸显示单元102的最小分辨，所述定位标签200的材质为蓝辉铜导电纤维，用于模拟手指点击触摸显示单元102；

具体的，利用电容触摸屏的高精度、高灵敏度、多点识别的特性，制作定位标签200来模拟手指点击电容触摸屏，标签材质使用蓝辉铜导电纤维，此材料广泛应用于生活中常见的在冬天用于操作电容触摸屏产品的手套，标签为圆形、直径大约手指接触触摸屏截面大小、厚度约1.5至2mm，经测试，这种材质与结构与我们手指灵敏度没有差别，如图2和5所示，将三个定位标签200分别粘贴于实物300的底部，此定位标签200可以与触摸显示单元102接触，并形成一个定位点，三个定位点分别标记为a、b、c，由三个点组成的一个三角形三个边长分别是，ab、ac、bc，任意两条边长相差的数值，必须大于触摸显示单元102最小分辨率，这样才能保证识别准确度，比如，触摸显示单元102的最小分辨率为1毫米，任意两条边相差必须大于1毫米，在实际应用中，取的是最小分辨率的2倍，即2毫米。

识别模块100，所述识别模块100用于对所述定位标签200进行录入和编号得到注册数据并进行存储，还用于识别和追踪定位标签200，根据定位标签200录入的信息对所述实物300以及实物300的运动状态进行识别，同时还用于根据识别的不同定位标签200以及不同的运动状态输出不同的动画，所述识别模块100包括控制芯片101、触摸显示单元102、录入单元103、存储单元104、追踪单元105和动画单元106，所述控制芯片101分别与所述触摸显示单元102、所述录入单元103、所述存储单元104、所述追踪单元105和所述动画单元106通信连接，所述触摸显示单元102为电容式触摸显示屏，所述触摸显示单元102用于与定位标签200接触产生定位点信号和显示画面，将定位点信号传输到所述控制芯片101进行分析，将分析结果分别传输到所述录入单元103和所述追踪单元105，所述录入单元103用于对所述控制芯片101分析的结果进行编号和录入相关信息得到注册数据，同时将注册数据存储到所述存储单元104，注册数据包括所述定位标签200之间的距离、对应的编号和相关的信息，所述控制芯片101分析的结果包括相邻的所述定位标签200之间的距离，同时将三个所述定位标签200与所述触摸显示单元102接触产生的定位点之间进行连接形成三角形，分析该三角形的最长边的中点坐标得到所述实物300在所述触摸显示单元102表面的位置数据，所述控制芯片101通过分析该三角形的最长边与所述触摸显示单元102横向坐标轴之间的角度，同时分析该三角形的最长边上的高与所述触摸显示单元102纵向坐标轴之间角度得到所述实物300在所述触摸显示单元102表面的角度数据，所述控制芯片101还用于分析所述定位标签200与所述触摸显示单元102接触产生的定位点数据，并与所述存储单元104中存储的注册数据进行比对，得到识别结果，将识别结果分别发送到所述追踪单元105进行追踪和所述触摸显示单元102进行显示，所述追踪单元105根据所述控制芯片101分析的结果和识别结果对所述定位标签200的位置和角度进行追踪，将所述定位标签200的位置和运动状态数据传输到所述动画单元106，所述动画单元106用于根据所述定位标签200的位置和运动状态数据输出不同的动画，将动画传输到所述触摸显示单元102进行显示；

具体的，(1)在进行实物300注册时，将实物300放在触摸显示单元102上，触摸显示单元102与实物300底部粘贴的定位标签200接触，接触的部位在触摸显示单元102上形成定位点信号，控制芯片101对定位点信号进行分析，分别计算出三个定位点之间的距离，例如，如图2所示，三个定位点分别标记为a、b、c，由三个点组成的一个三角形三个边长分别是，ab、ac、bc，控制芯片101分别计算ab、ac、bc的长度，ac为最长边，计算ac中点的坐标，即得到实物300位于触摸显示单元102上的坐标，分析ac与触摸显示单元102的横向坐标轴之间的角度和ac边上的高与触摸显示单元102纵向坐标的角度得到当前实物300的角度，分别将ab、ac、bc的长度数据发送到录入单元103，录入单元103对ab、ac、bc的长度数据进行编号和录入相关信息得到注册数据，例如，实物300为茶杯，将三个定位标签200之间的间距ab、ac、bc的长度数据编成01号，将茶杯的相关数据输入到存储单元104得到注册数据；

(2)在进行单个实物300识别时，将实物300放在触摸显示单元102上，触摸显示单元102与实物300底部粘贴的定位标签200接触，接触的部位在触摸显示单元102上形成定位点信号，控制芯片101对定位点信号进行分析，分别计算出三个定位点之间的距离和对应的位置数据和角度数据，将计算得到的实物300的定位标签200的三个定位点的长度与存储单元104中存储的注册数据进行对比，得到分析结果，例如，在有长度相匹配的注册数据时，确认为同一实物300，触摸显示单元102显示对应的实物300注册数据，例如，经过识别，与注册数据中编号为01的茶壶相匹配，则显示注册数据中01的全部数据，同时追踪单元105根据位置数据和角度数据和分析结果，对实物300进行追踪，根据实物300的类型以及位置和角度发送信号到动画单元106，动画单元106根据实物300的类型以及位置和角度输出不同的动画；

(3)如图9-10所示，在进行多个实物300识别时，例如将2个实物300放在触摸显示单元102上，触摸显示单元102与实物300底部粘贴的定位标签200接触，接触的部位在触摸显示单元102上形成6个定位点信号，控制芯片101对6个定位点信号进行分析，分别计算任意两个定位点之间的距离，也就是边长，通过比对，只有6条边匹配成功、且可以组合成2个三角形，分别计算出2个三角形对应的位置数据和角度数据，将计算得到的实物300的定位标签200的2个三角形的边长与存储单元104中存储的注册数据进行对比，得到分析结果，同时追踪单元105根据不同的位置数据和角度数据和分析结果，对不同的实物300分别进行追踪，根据实物300的类型以及位置和角度发送信号到动画单元106，动画单元106根据实物300的类型以及位置和角度输出不同的动画；

在本实施例中，识别每一个实物300的旋转角度，基于(1)中得到的三角形，进行分析，找出最长的那条边及三角形最长边上的高，用户旋转手中的实物300，直到最长的边与触摸显示单元102的横向坐标轴平行，最长边上的高与触摸显示单元102的纵向坐标轴平行，此时实物300的状态为0°，通过分析该三角形的最长边与所述触摸显示单元102横向坐标轴之间的角度，同时分析该三角形的最长边上的高与所述触摸显示单元102纵向坐标轴之间角度得到所述实物300在所述触摸显示单元102表面的角度数据，如图6-7展示了，01号角度处于0°，02号处于152.76°并旋转至0°的状态。

本发明通过采用在实物300的底部增加定位标签200的方法，同时将实物300放置在电容式触摸显示屏的表面对定位标签200的位置进行注册，并录入与实物300对应的相关信息，录入完成后，将实物300再次放置在电容式触摸显示屏的表面时，对定位标签200进行识别，同时对实物300在显示触摸屏上的位置和角度进行追踪，显示实物300相关的信息并根据实物300的位置和角度显示不同的动画，不需要对实物300的图像进行分析处理，识别速度快，识别率高，对计算能力要求低，同时在实物300进行移动的同时也能进行准确的识别，识别率高，同时还可以进行交互，增强识别的功能，解决了目前实物300识别存在的需要进行图像分析对系统计算能力要求高，同时图像分析识别率低，对动态的实物300识别率低，在识别完成后不能进行直观的交互，识别的功能单一的问题。

实施例二

本发明实施例还公开了一种基于电容触摸屏的实物300识别方法，如图1-10，包括以下步骤：

S1，信息录入，将三个定位标签200依次粘贴于实物300的底部，将粘贴完定位标签200的实物300放置于触摸显示单元102的表面，触摸显示单元102与定位标签200接触产生定位点信号，控制芯片101对定位点信号进行分析，将分析结果分别传输到录入单元103和追踪单元105，录入单元103对控制芯片101分析的结果进行编号，同时将控制芯片101分析的结果存储到存储单元104；

具体的，利用电容触摸屏的高精度、高灵敏度、多点识别的特性，制作定位标签200来模拟手指点击电容触摸屏，标签材质使用蓝辉铜导电纤维，此材料广泛应用于生活中常见的在冬天用于操作电容触摸屏产品的手套，标签为圆形、直径大约手指接触触摸屏截面大小、厚度约1.5至2mm，经测试，这种材质与结构与我们手指灵敏度没有差别，如图2和5所示，将三个定位标签200分别粘贴于实物300的底部，此定位标签200可以与触摸显示单元102接触，并形成一个定位点，三个定位点分别标记为a、b、c，由三个点组成的一个三角形三个边长分别是，ab、ac、bc。

S2，实物300识别，将粘贴有定位标签200的实物300放置于触摸显示单元102的表面，触摸显示单元102与定位标签200接触产生定位点信号，控制芯片101对定位点信号进行分析，得到分析结果数据，将分析结果数据传输到追踪单元105并存储单元104中存储的注册数据进行比对识别得到识别结果，将识别结果发送到追踪单元105进行追踪和触摸显示单元102进行显示，触摸显示单元102显示识别出来的实物300的相关信息；

具体的，在进行实物300注册时，将实物300放在触摸显示单元102上，触摸显示单元102与实物300底部粘贴的定位标签200接触，接触的部位在触摸显示单元102上形成定位点信号，控制芯片101对定位点信号进行分析，分别计算出三个定位点之间的距离，例如，如图2所示，三个定位点分别标记为a、b、c，由三个点组成的一个三角形三个边长分别是，ab、ac、bc，控制芯片101分别计算ab、ac、bc的长度，ac为最长边，计算ac中点的坐标，即得到实物300位于触摸显示单元102上的坐标，ac与触摸显示单元102的横向坐标轴之间的角度即为当前实物300的角度，分别将ab、ac、bc的长度数据发送到录入单元103，录入单元103对ab、ac、bc的长度数据进行编号和录入相关信息得到注册数据，例如，实物300为茶杯，将三个定位标签200之间的间距ab、ac、bc的长度数据编成01号，将茶杯的相关数据输入到存储单元104得到注册数据。

S3，交互，追踪单元105根据控制芯片101对定位点信号进行分析得到的分析结果数据和识别结果对实物300进行追踪，根据实物300的不同位置和不同角度，将追踪的结果发送到动画单元106，动画单元106根据实物300的不同位置和不同角度输出对应的动画到触摸显示单元102进行显示；

具体的，在进行单个实物300识别时，将实物300放在触摸显示单元102上，触摸显示单元102与实物300底部粘贴的定位标签200接触，接触的部位在触摸显示单元102上形成定位点信号，控制芯片101对定位点信号进行分析，分别计算出三个定位点之间的距离和对应的位置数据和角度数据，将计算得到的实物300的定位标签200的三个定位点的长度与存储单元104中存储的注册数据进行对比，得到分析结果，例如，在有长度相匹配的注册数据时，确认为同一实物300，触摸显示单元102显示对应的实物300注册数据，例如，经过识别，与注册数据中编号为01的茶壶相匹配，则显示注册数据中01的全部数据，同时追踪单元105根据位置数据和角度数据和分析结果，对实物300进行追踪，根据实物300的类型以及位置和角度发送信号到动画单元106，动画单元106根据实物300的类型以及位置和角度输出不同的动画；

在进行多个实物300识别时，例如将2个实物300放在触摸显示单元102上，触摸显示单元102与实物300底部粘贴的定位标签200接触，接触的部位在触摸显示单元102上形成6个定位点信号，控制芯片101对6个定位点信号进行分析，分别计算任意两个定位点之间的距离，也就是边长，通过比对，只有6条边匹配成功、且可以组合成2个三角形，分别计算出2个三角形对应的位置数据和角度数据，将计算得到的实物300的定位标签200的2个三角形的边长与存储单元104中存储的注册数据进行对比，得到分析结果，同时追踪单元105根据不同的位置数据和角度数据和分析结果，对不同的实物300分别进行追踪，根据实物300的类型以及位置和角度发送信号到动画单元106，动画单元106根据实物300的类型以及位置和角度输出不同的动画。

具体的实例，如图5所示，给茶壶贴上定位标签200、茶杯贴上定位标签200，在识别模块100里茶壶编号为01号，并录入茶壶相关的信息，如文字信息、在识别模块100里茶杯编号为02号，并录入茶杯相关的信息，放上茶壶，输出茶壶的相关图文内容，放上茶杯输出茶杯相关图文、2D、3D或者VR动画、动画视频等内容，让茶壶旋转，当壶嘴转到茶杯时，输出倒茶的画面。

本实施例公开的一种基于电容触摸屏的实物300识别方法，本发明通过采用在实物300的底部增加定位标签200的方法，同时将实物300放置在电容式触摸显示屏的表面对定位标签200的位置进行注册，并录入与实物300对应的相关信息，录入完成后，将实物300再次放置在电容式触摸显示屏的表面时，对定位标签200进行识别，同时对实物300在显示触摸屏上的位置和角度进行追踪，显示实物300相关的信息并根据实物300的位置和角度显示不同的动画，不需要对实物300的图像进行分析处理，识别速度快，识别率高，对计算能力要求低，同时在实物300进行移动的同时也能进行准确的识别，识别率高，同时还可以进行交互，增强识别的功能，解决了目前实物300识别存在的需要进行图像分析对系统计算能力要求高，同时图像分析识别率低，对动态的实物300识别率低，在识别完成后不能进行直观的交互，识别的功能单一的问题。

应该明白，公开的过程中的步骤的特定顺序或层次是示例性方法的实例。基于设计偏好，应该理解，过程中的步骤的特定顺序或层次可以在不脱离本公开的保护范围的情况下得到重新安排。所附的方法权利要求以示例性的顺序给出了各种步骤的要素，并且不是要限于所述的特定顺序或层次。

在上述的详细描述中，各种特征一起组合在单个的实施方案中，以简化本公开。不应该将这种公开方法解释为反映了这样的意图，即，所要求保护的主题的实施方案需要清楚地在每个权利要求中所陈述的特征更多的特征。相反，如所附的权利要求书所反映的那样，本发明处于比所公开的单个实施方案的全部特征少的状态。因此，所附的权利要求书特此清楚地被并入详细描述中，其中每项权利要求独自作为本发明单独的优选实施方案。

本领域技术人员还应当理解，结合本文的实施例描述的各种说明性的逻辑框、模块、电路和算法步骤均可以实现成电子硬件、计算机软件或其组合。为了清楚地说明硬件和软件之间的可交换性，上面对各种说明性的部件、框、模块、电路和步骤均围绕其功能进行了一般地描述。至于这种功能是实现成硬件还是实现成软件，取决于特定的应用和对整个系统所施加的设计约束条件。熟练的技术人员可以针对每个特定应用，以变通的方式实现所描述的功能，但是，这种实现决策不应解释为背离本公开的保护范围。

结合本文的实施例所描述的方法或者算法的步骤可直接体现为硬件、由处理器执行的软件模块或其组合。软件模块可以位于RAM存储器、闪存、ROM存储器、EPROM存储器、EEPROM存储器、寄存器、硬盘、移动磁盘、CD-ROM或者本领域熟知的任何其它形式的存储介质中。一种示例性的存储介质连接至处理器，从而使处理器能够从该存储介质读取信息，且可向该存储介质写入信息。当然，存储介质也可以是处理器的组成部分。处理器和存储介质可以位于ASIC中。该ASIC可以位于用户终端中。当然，处理器和存储介质也可以作为分立组件存在于用户终端中。

对于软件实现，本申请中描述的技术可用执行本申请所述功能的模块(例如，过程、函数等)来实现。这些软件代码可以存储在存储器单元并由处理器执行。存储器单元可以实现在处理器内，也可以实现在处理器外，在后一种情况下，它经由各种手段以通信方式耦合到处理器，这些都是本领域中所公知的。

上文的描述包括一个或多个实施例的举例。当然，为了描述上述实施例而描述部件或方法的所有可能的结合是不可能的，但是本领域普通技术人员应该认识到，各个实施例可以做进一步的组合和排列。因此，本文中描述的实施例旨在涵盖落入所附权利要求书的保护范围内的所有这样的改变、修改和变型。此外，就说明书或权利要求书中使用的术语“包含”，该词的涵盖方式类似于术语“包括”，就如同“包括，”在权利要求中用作衔接词所解释的那样。此外，使用在权利要求书的说明书中的任何一个术语“或者”是要表示“非排它性的或者”。