紅外觸摸屏的多點定位方法
【專利摘要】一種紅外觸摸屏的多點定位算法，其特征是它通過微處理器控制紅外發射裝置與紅外接收裝置的開關，讀取光電轉換后的電壓AD值，然后進行觸摸點判斷，當判斷為多點觸摸時，按照傾斜的方向控制紅外發射裝置與紅外接收裝置的開關，在新的坐標系下計算各點在X’和Y’方向的距離，根據不同坐標系下點距離的大小關系進行偽點的消除。本發明對紅外發射裝置與紅外接收裝置無特殊安裝角度要求，通過紅外裝置的正向與斜向兩次掃描，解決了多點觸摸的準確定位，可靠性高，適用范圍廣，不增加成本。
【專利說明】紅外觸摸屏的多點定位方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種觸摸屏技術，尤其是一種利用單點觸摸的水平垂直紅外發射接收對實現多點定位的衣服，具體地說是一種紅外觸摸屏的多點定位方法。
【背景技術】
[0002]目前，觸摸屏作為一種方便、快捷的計算機多媒體交互設備已經在許多領域得到了廣泛的應用，作為觸摸屏的一個分支，紅外觸摸屏因其生產工藝簡單、成本較低且便于安裝在現有顯示器的邊框內，得到了很大的發展，被廣泛應用。
[0003]經過20多年的發展，單點紅外觸摸屏技術已經日趨成熟，隨著計算機技術的進步，人們已經不滿足于單點觸摸，而是轉向功能更強的多點觸摸，通過手勢識別完成更復雜的功能。現有的紅外多點觸摸判定方法通常基于設計輔助電路的方法，如在紅外框背面增加斜向排布的紅外發射接收對等，都需要改變現有紅外框的系統組成，增加硬件復雜度，對PCB板的元器件排布與布線增加要求。此外，目前也有不改變硬件，通過判斷觸摸事件發生的先后順序進行識別多個觸摸點的方法，但對于多個觸摸點之間無相對移動，也沒有觸摸點的形狀大小值可以參照的情況下，容易發生誤判。
【發明內容】
[0004]本發明的目的是針對現有的紅外多點觸摸判定方法電路復雜或精度不高的問題，發明一種基于單點觸摸的水平垂直紅外發射接收對的紅外觸摸屏的多點定位方法。
[0005]本發明的技術方案是:
一種紅外觸摸屏的多點定位方法，其特征是它包括以下步驟:
A微處理器啟動紅外觸摸屏，按照裝置編號順序使能紅外發射接收對，構成正向掃描的第一光柵陣列；記錄每對紅外裝置光電轉換后的電壓AD值，跳轉到步驟B ;
B微處理器根據記錄的AD值數組，與初始化時記錄的AD值數組比較，判斷可能被遮擋的點數，如果判斷為無遮擋，跳轉到步驟A進行下一輪掃描；如果判斷為單點觸摸，跳轉到步驟C ;如果判斷為多點觸摸，跳轉到步驟D ;
C微處理器根據AD值數組，計算出觸摸物的坐標，完成定位并返回步驟A ；
D微處理器根據AD值數組，計算出所有可能的觸摸點的坐標，并計算出由這些點構成的矩形邊長DeltaX與DeltaY，跳轉到步驟E進行偽點的消除；
E微處理器通過逐個驅動的方式，按裝置編號順序使能紅外發射裝置，與偏移η的紅外接收裝置，構成斜向掃描的第二光柵陣列，其中η的大小與需要構成的光柵角度有關，同一方向的第二光柵與第一光柵夾角應保證在-30度'30度；記錄下每個紅外接收裝置的光電轉換后的電壓AD值，跳轉到步驟F ；
F根據第二個光柵陣列的AD值數組，計算出所有可能的觸摸點在此坐標系中的坐標，并計算出由這四點構成的矩形邊長DeltaX’與DeltaY’跳轉到步驟G ;
G根據DeltaX’和DeltaY’與DeltaX和DeltaY的大小關系，判斷出兩個觸摸點的位置，消除偽點，并根據步驟D計算出的坐標值返回兩個點的坐標，跳轉到步驟A進行下一輪掃描。
[0006]在步驟E驅動第二光柵陣列時，應當保證上下邊、左右邊斜向光柵的交角垂直；當因為觸摸屏尺寸與紅外裝置排放間距問題導致交角無法垂直時，假設以上下邊斜向光柵作為參考邊，虛擬一條與其垂直的直線，通過這條直線與左右邊斜向光柵的夾角進行三角計算，重新虛擬一個矩形帶入判斷。
[0007]上下邊的紅外裝置，發射裝置安裝在上，接收裝置安裝在下；左右邊的紅外裝置，發射裝置安裝在左，接收裝置安裝在右；在步驟G對DeltaX’和DeltaY’與DeltaX和DeltaY的大小進行判斷時，在垂直方向紅外發射裝置自右向左掃描，水平方向紅外發射裝置自上向下掃描構成的光柵陣列中，當DeltaX’大于DeltaX且DeltaY’小于DeltaY時,判斷為矩形左上角的點與右下角的點為真實點；反之，當DeltaX’小于DeltaX且DeltaY’大于DeltaY時，判斷為矩形右上角的點與左下角的點為真實點。
[0008]當觸摸點多于兩點時，可對鄰近兩個觸摸點采用步驟F和G的方法分別判斷。
[0009]本發明采用單點觸摸的水平垂直紅外發射接收對作為定位信號采集裝置。
[0010]本發明的有益效果:
1.本發明實現多點定位的算法較簡單，觸摸點位置判斷準確、方便、可靠。
[0011]2.本發明應用廣泛，對紅外發射裝置與紅外接收裝置的安裝角度無特殊要求，可以采用傳統單點觸摸的水平垂直紅外發射接收對，不增加硬件成本。
[0012]3.本發明可以采用傳統單點觸摸的水平垂直紅外發射接收對，只需要采用本發明的多點識別方法即可進行多點觸摸定位，不增加硬件成本，且誤判率低，具有較好的使用前
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[0013]4.本發明通過紅外裝置的正向與斜向兩次掃描，解決了多點觸摸的準確定位，可靠性高，適用范圍廣，不增加成本。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0014]圖1是本發明在標準坐標系下掃描雙點的示意圖。
[0015]圖2是本發明在傾斜坐標系下掃描雙點的示意圖。
[0016]圖3是本發明對兩個坐標系下構成矩形進行比較的示意圖。
[0017]圖4是本發明的觸摸定位方法流程示意圖。
【具體實施方式】
[0018]下面結合附圖和實施例對本發明作進一步的說明。
[0019]如圖1-4所示。
[0020]本發明所涉及的紅外觸摸屏包括紅外觸摸屏本體，觸摸屏相鄰兩邊的紅外發射裝置，在觸摸屏另兩邊的紅外接收裝置。紅外觸摸屏的多點定位算法涉及:由在水平與垂直方向紅外發射裝置與紅外接收裝置一一對應構成的第一光柵陣列；由水平方向與垂直方向非正對的紅外發射裝置與紅外接收裝置構成的第二光柵陣列。觸摸點在兩個光柵陣列內映射出不同的偽點，通過觸摸點與偽點構成矩形的形狀來定位真實的觸摸點。
[0021]本發明的紅外觸摸屏多點定位方法，通過微處理器控制紅外發射裝置與紅外接收裝置的開關，讀取光電轉換后的電壓AD值，然后進行觸摸點判斷，當判斷為多點觸摸時，按照傾斜的方向控制紅外發射裝置與紅外接收裝置的開關，在新的坐標系下計算各點在X’和Y’方向的距離，根據不同坐標系下點距離的大小關系進行偽點的消除，具體步驟如下:
A微處理器啟動紅外觸摸屏，按照裝置編號順序使能紅外發射接收對，構成正向掃描的第一光柵陣列。記錄每對紅外裝置光電轉換后的電壓AD值，跳轉到步驟B ；
B微處理器根據記錄的AD值數組，與初始化時記錄的AD值數組比較，判斷可能被遮擋的點數，如果判斷為無遮擋，跳轉到步驟A進行下一輪掃描；如果判斷為單點觸摸，跳轉到步驟C ;如果判斷為多點觸摸，跳轉到步驟D ；
C微處理器根據AD值數組，計算出觸摸物的坐標，完成定位并返回步驟A ;
D微處理器根據AD值數組，計算出所有可能的觸摸點的坐標，并計算出由這些點構成的矩形邊長DeltaX與DeltaY，跳轉到步驟E進行偽點的消除；
E微處理器通過逐個驅動的方式，按裝置編號順序使能紅外發射裝置，與偏移η的紅外接收裝置，構成斜向掃描的第二光柵陣列，其中η的大小與需要構成的光柵角度有關，同一方向的第二光柵與第一光柵夾角應保證在-30度'30度；記錄下每個紅外接收裝置的光電轉換后的電壓AD值，跳轉到步驟F ；
F根據第二個光柵陣列的AD值數組，計算出所有可能的觸摸點在此坐標系中的坐標，并計算出由這四點構成的矩形邊長DeltaX’與DeltaY’跳轉到步驟G ;
G根據DeltaX’和DeltaY’與DeltaX和DeltaY的大小關系，判斷出兩個觸摸點的位置，消除偽點，并根據步驟D計算出的坐標值返回兩個點的坐標，跳轉到步驟A進行下一輪掃描。
[0022]在步驟E驅動第二光柵陣列時，應該保證斜向光柵的交角垂直。當因為觸摸屏尺寸與紅外裝置排放間距問題導致交角無法垂直時，假設以上下邊斜向光柵作為參考邊，虛擬一條與其垂直的直線，通過這條直線與左右邊斜向光柵的夾角進行三角計算，重新虛擬一個矩形帶入判斷。
[0023]假定上下邊的紅外裝置，發射裝置安裝在上，接收裝置安裝在下；左右邊的紅外裝置，發射裝置安裝在左，接收裝置安裝在右。在步驟G對DeltaX’和DeltaY’與DeltaX和DeltaY的大小進行判斷時，在水平方向紅外發射裝置自右向左掃描，垂直方向紅外發射裝置自上向下掃描構成的光柵陣列中，當DeltaX’大于DeltaX且DeltaY’小于DeltaY時，判斷為矩形左上角的點與右下角的點為真實點；反之，當DeltaX’小于DeltaX且DeltaY’大于DeltaY時，判斷為矩形右上角的點與左下角的點為真實點。
[0024]當觸摸點多于兩點時，可對鄰近兩個觸摸點采用步驟F和G的方法分別判斷。
[0025]詳述如下:
圖1是本發明在標準坐標系下掃描雙點的示意圖。圖中，101是安裝有紅外發射裝置與紅外接收裝置的電路板，102是紅外發射裝置，103是紅外接收裝置，104、105是真實的觸摸點，如圖所示，在由垂直水平紅外裝置構成的光柵陣列內，當有觸摸點在檢測區域內操作時，由于觸摸點的遮擋，會使對應的紅外接收裝置光電轉換后的電壓AD值發生變化，從而判斷出遮擋。出于此種檢測原理，除了檢測出真實觸摸點104、105之外，也會檢測出偽點106、107。這四個點構成一個矩形。
[0026]圖2是本發明在傾斜坐標系下掃描雙點的示意圖。紅外發射裝置發出的紅外光具有一定的角度，即一個紅外發射裝置發出的光可同時照射到相鄰的多個紅外接收裝置。由安裝在垂直方向的紅外發射裝置201與安裝在垂直方向的紅外接收裝置202構成第二光柵陣列的V軸203，由安裝在水平方向的紅外發射裝置204與安裝在水平方向的紅外接收裝置205構成第二光柵陣列的Y’軸206。需要注意的是，出于檢測準確的目的，可通過調整紅外裝置斜向掃描的間隔來調整光柵角度，使203與206垂直相交。在203與206構成的坐標系內，對觸摸點的檢測方式與第一光柵陣列構成的XOY坐標系一致。同理，除了真實觸摸點207、208之外，還會檢測出偽點209、210。這四個點構成一個矩形。
[0027]圖3是本發明對兩個坐標系下真實點與各組偽點構成的矩形進行比較的示意圖。在第一光柵陣列內真實點與偽點構成的矩形為301，在第二光柵陣列內真實點與偽點構成的矩形為302。通過比較可以發現，真實觸摸點303與其在第一光柵陣列形成的偽點304、305的距離分別為DeltaX、DeltaY，真實觸摸點303與其在第二光柵陣列形成的偽點306、307的距離分別為DeltaX’、DeltaY’，可以直觀發現DeltaX’小于DeltaX，DeltaY’大于DeltaY。由此即可以判斷出觸摸點的真實位置。同理，當觸摸點與偽點的位置與圖中所示位置相反時，在第二光柵陣列內會形成形狀完全不同的矩形，也可以通過相同的方法去除偽點。
[0028]綜合上述內容，圖4是本發明的多點定位方法流程示意圖，主要包括以下步驟:
I啟動正向掃描，記錄每對紅外裝置光電轉換后的電壓AD值；
2根據AD數組計算出所有可能觸摸點在正向掃描的第一光柵陣列內的坐標，并由此計算出由真實觸摸點和偽點構成矩形的兩條邊長；
3啟動斜向掃描，記錄斜線上每對紅外裝置光電轉換后的電壓AD值；
4根據AD數組計算出所有可能觸摸點在斜向掃描的第二光柵陣列內的坐標，并由此計算出由真實觸摸點和偽點構成矩形的兩條邊長；
5根據不同矩形邊長的關系去除偽點，定位真實的觸摸點，并將其在第一光柵陣列內的坐標作為最終坐標送出。
[0029]以上所述僅為本發明的一個實施例，事實上如圖2所示的第二光柵陣列存在的掃描死角可以通過改變掃描角度的方式進行補償；實施例中列舉的觸摸點只有兩個，而依據本發明方法可以實現的觸摸點可以是兩個或者更多。
[0030]顯然，本領域的普通技術人員根據所掌握的技術知識和慣用手段，根據以上所述內容，可以做出不脫離本發明基本技術思想的多種形式，這些形式上的改變和非實質性變更均包括在本專利的保護范圍之內。
[0031]本發明未涉及部分均與現有技術相同或可采用現有技術加以實現。
【權利要求】
1.一種紅外觸摸屏的多點定位方法，其特征是它包括以下步驟: A微處理器啟動紅外觸摸屏，按照裝置編號順序使能紅外發射接收對，構成正向掃描的第一光柵陣列；記錄每對紅外裝置光電轉換后的電壓AD值，跳轉到步驟B ; B微處理器根據記錄的AD值數組，與初始化時記錄的AD值數組比較，判斷可能被遮擋的點數，如果判斷為無遮擋，跳轉到步驟A進行下一輪掃描；如果判斷為單點觸摸，跳轉到步驟C ;如果判斷為多點觸摸，跳轉到步驟D ; C微處理器根據AD值數組，計算出觸摸物的坐標，完成定位并返回步驟A ； D微處理器根據AD值數組，計算出所有可能的觸摸點的坐標，并計算出由這些點構成的矩形邊長DeltaX與DeltaY，跳轉到步驟E進行偽點的消除； E微處理器通過逐個驅動的方式，按裝置編號順序使能紅外發射裝置，與偏移η的紅外接收裝置，構成斜向掃描的第二光柵陣列，其中η的大小與需要構成的光柵角度有關，同一方向的第二光柵與第一光柵夾角應保證在-30度'30度；記錄下每個紅外接收裝置的光電轉換后的電壓AD值，跳轉到步驟F ； F根據第二個光柵陣列的AD值數組，計算出所有可能的觸摸點在此坐標系中的坐標，并計算出由這四點構成的矩形邊長DeltaX’與DeltaY’跳轉到步驟G ; G根據DeltaX’和DeltaY’與DeltaX和DeltaY的大小關系，判斷出兩個觸摸點的位置，消除偽點，并根據步驟D計算出的坐標值返回兩個點的坐標，跳轉到步驟A進行下一輪掃描。
2.根據權利要求1所述的方法，其特征在于:在步驟E驅動第二光柵陣列時，應當保證上下邊、左右邊斜向光柵的交角垂直；當因為觸摸屏尺寸與紅外裝置排放間距問題導致交角無法垂直時，假設以上下邊斜向光柵作為參考邊，虛擬一條與其垂直的直線，通過這條直線與左右邊斜向光柵的夾角進行三角計算，重新虛擬一個矩形帶入判斷。
3.根據權利要求1所述的方法，其特征在于:上下邊的紅外裝置，發射裝置安裝在上，接收裝置安裝在下；左右邊的紅外裝置，發射裝置安裝在左，接收裝置安裝在右；在步驟G對DeltaX’和DeltaY’與DeltaX和DeltaY的大小進行判斷時，在垂直方向紅外發射裝置自右向左掃描，水平方向紅外發射裝置自上向下掃描構成的光柵陣列中，當DeltaX’大于DeltaX且DeltaY’小于DeltaY時，判斷為矩形左上角的點與右下角的點為真實點；反之，當DeltaX’小于DeltaX且DeltaY’大于DeltaY時，判斷為矩形右上角的點與左下角的點為真實點。
4.根據權利要求1所述的方法，其特征在于:當觸摸點多于兩點時，可對鄰近兩個觸摸點采用步驟F和G的方法分別判斷。
5.根據權利要求1所述的方法，其特征在于:它采用單點觸摸的水平垂直紅外發射接收對作為定位信號采集裝置。
【文檔編號】G06F3/042GK103744559SQ201310672662
【公開日】2014年4月23日 申請日期:2013年12月12日 優先權日:2013年12月12日
【發明者】單寅, 朱大虎, 王緒豐, 陳建軍, 曹允, 殷照, 劉凱麗 申請人:中國電子科技集團公司第五十五研究所