红外触摸屏的多点定位方法
【专利摘要】一种红外触摸屏的多点定位算法，其特征是它通过微处理器控制红外发射装置与红外接收装置的开关，读取光电转换后的电压AD值，然后进行触摸点判断，当判断为多点触摸时，按照倾斜的方向控制红外发射装置与红外接收装置的开关，在新的坐标系下计算各点在X’和Y’方向的距离，根据不同坐标系下点距离的大小关系进行伪点的消除。本发明对红外发射装置与红外接收装置无特殊安装角度要求，通过红外装置的正向与斜向两次扫描，解决了多点触摸的准确定位，可靠性高，适用范围广，不增加成本。
【专利说明】红外触摸屏的多点定位方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种触摸屏技术，尤其是一种利用单点触摸的水平垂直红外发射接收对实现多点定位的衣服，具体地说是一种红外触摸屏的多点定位方法。
【背景技术】
[0002]目前，触摸屏作为一种方便、快捷的计算机多媒体交互设备已经在许多领域得到了广泛的应用，作为触摸屏的一个分支，红外触摸屏因其生产工艺简单、成本较低且便于安装在现有显示器的边框内，得到了很大的发展，被广泛应用。
[0003]经过20多年的发展，单点红外触摸屏技术已经日趋成熟，随着计算机技术的进步，人们已经不满足于单点触摸，而是转向功能更强的多点触摸，通过手势识别完成更复杂的功能。现有的红外多点触摸判定方法通常基于设计辅助电路的方法，如在红外框背面增加斜向排布的红外发射接收对等，都需要改变现有红外框的系统组成，增加硬件复杂度，对PCB板的元器件排布与布线增加要求。此外，目前也有不改变硬件，通过判断触摸事件发生的先后顺序进行识别多个触摸点的方法，但对于多个触摸点之间无相对移动，也没有触摸点的形状大小值可以参照的情况下，容易发生误判。
【发明内容】
[0004]本发明的目的是针对现有的红外多点触摸判定方法电路复杂或精度不高的问题，发明一种基于单点触摸的水平垂直红外发射接收对的红外触摸屏的多点定位方法。
[0005]本发明的技术方案是:
一种红外触摸屏的多点定位方法，其特征是它包括以下步骤:
A微处理器启动红外触摸屏，按照装置编号顺序使能红外发射接收对，构成正向扫描的第一光栅阵列；记录每对红外装置光电转换后的电压AD值，跳转到步骤B ;
B微处理器根据记录的AD值数组，与初始化时记录的AD值数组比较，判断可能被遮挡的点数，如果判断为无遮挡，跳转到步骤A进行下一轮扫描；如果判断为单点触摸，跳转到步骤C ;如果判断为多点触摸，跳转到步骤D ;
C微处理器根据AD值数组，计算出触摸物的坐标，完成定位并返回步骤A ；
D微处理器根据AD值数组，计算出所有可能的触摸点的坐标，并计算出由这些点构成的矩形边长DeltaX与DeltaY，跳转到步骤E进行伪点的消除；
E微处理器通过逐个驱动的方式，按装置编号顺序使能红外发射装置，与偏移η的红外接收装置，构成斜向扫描的第二光栅阵列，其中η的大小与需要构成的光栅角度有关，同一方向的第二光栅与第一光栅夹角应保证在-30度'30度；记录下每个红外接收装置的光电转换后的电压AD值，跳转到步骤F ；
F根据第二个光栅阵列的AD值数组，计算出所有可能的触摸点在此坐标系中的坐标，并计算出由这四点构成的矩形边长DeltaX’与DeltaY’跳转到步骤G ;
G根据DeltaX’和DeltaY’与DeltaX和DeltaY的大小关系，判断出两个触摸点的位置，消除伪点，并根据步骤D计算出的坐标值返回两个点的坐标，跳转到步骤A进行下一轮扫描。
[0006]在步骤E驱动第二光栅阵列时，应当保证上下边、左右边斜向光栅的交角垂直；当因为触摸屏尺寸与红外装置排放间距问题导致交角无法垂直时，假设以上下边斜向光栅作为参考边，虚拟一条与其垂直的直线，通过这条直线与左右边斜向光栅的夹角进行三角计算，重新虚拟一个矩形带入判断。
[0007]上下边的红外装置，发射装置安装在上，接收装置安装在下；左右边的红外装置，发射装置安装在左，接收装置安装在右；在步骤G对DeltaX’和DeltaY’与DeltaX和DeltaY的大小进行判断时，在垂直方向红外发射装置自右向左扫描，水平方向红外发射装置自上向下扫描构成的光栅阵列中，当DeltaX’大于DeltaX且DeltaY’小于DeltaY时,判断为矩形左上角的点与右下角的点为真实点；反之，当DeltaX’小于DeltaX且DeltaY’大于DeltaY时，判断为矩形右上角的点与左下角的点为真实点。
[0008]当触摸点多于两点时，可对邻近两个触摸点采用步骤F和G的方法分别判断。
[0009]本发明采用单点触摸的水平垂直红外发射接收对作为定位信号采集装置。
[0010]本发明的有益效果:
1.本发明实现多点定位的算法较简单，触摸点位置判断准确、方便、可靠。
[0011]2.本发明应用广泛，对红外发射装置与红外接收装置的安装角度无特殊要求，可以采用传统单点触摸的水平垂直红外发射接收对，不增加硬件成本。
[0012]3.本发明可以采用传统单点触摸的水平垂直红外发射接收对，只需要采用本发明的多点识别方法即可进行多点触摸定位，不增加硬件成本，且误判率低，具有较好的使用前
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[0013]4.本发明通过红外装置的正向与斜向两次扫描，解决了多点触摸的准确定位，可靠性高，适用范围广，不增加成本。
【专利附图】
【附图说明】
[0014]图1是本发明在标准坐标系下扫描双点的示意图。
[0015]图2是本发明在倾斜坐标系下扫描双点的示意图。
[0016]图3是本发明对两个坐标系下构成矩形进行比较的示意图。
[0017]图4是本发明的触摸定位方法流程示意图。
【具体实施方式】
[0018]下面结合附图和实施例对本发明作进一步的说明。
[0019]如图1-4所示。
[0020]本发明所涉及的红外触摸屏包括红外触摸屏本体，触摸屏相邻两边的红外发射装置，在触摸屏另两边的红外接收装置。红外触摸屏的多点定位算法涉及:由在水平与垂直方向红外发射装置与红外接收装置一一对应构成的第一光栅阵列；由水平方向与垂直方向非正对的红外发射装置与红外接收装置构成的第二光栅阵列。触摸点在两个光栅阵列内映射出不同的伪点，通过触摸点与伪点构成矩形的形状来定位真实的触摸点。
[0021]本发明的红外触摸屏多点定位方法，通过微处理器控制红外发射装置与红外接收装置的开关，读取光电转换后的电压AD值，然后进行触摸点判断，当判断为多点触摸时，按照倾斜的方向控制红外发射装置与红外接收装置的开关，在新的坐标系下计算各点在X’和Y’方向的距离，根据不同坐标系下点距离的大小关系进行伪点的消除，具体步骤如下:
A微处理器启动红外触摸屏，按照装置编号顺序使能红外发射接收对，构成正向扫描的第一光栅阵列。记录每对红外装置光电转换后的电压AD值，跳转到步骤B ；
B微处理器根据记录的AD值数组，与初始化时记录的AD值数组比较，判断可能被遮挡的点数，如果判断为无遮挡，跳转到步骤A进行下一轮扫描；如果判断为单点触摸，跳转到步骤C ;如果判断为多点触摸，跳转到步骤D ；
C微处理器根据AD值数组，计算出触摸物的坐标，完成定位并返回步骤A ;
D微处理器根据AD值数组，计算出所有可能的触摸点的坐标，并计算出由这些点构成的矩形边长DeltaX与DeltaY，跳转到步骤E进行伪点的消除；
E微处理器通过逐个驱动的方式，按装置编号顺序使能红外发射装置，与偏移η的红外接收装置，构成斜向扫描的第二光栅阵列，其中η的大小与需要构成的光栅角度有关，同一方向的第二光栅与第一光栅夹角应保证在-30度'30度；记录下每个红外接收装置的光电转换后的电压AD值，跳转到步骤F ；
F根据第二个光栅阵列的AD值数组，计算出所有可能的触摸点在此坐标系中的坐标，并计算出由这四点构成的矩形边长DeltaX’与DeltaY’跳转到步骤G ;
G根据DeltaX’和DeltaY’与DeltaX和DeltaY的大小关系，判断出两个触摸点的位置，消除伪点，并根据步骤D计算出的坐标值返回两个点的坐标，跳转到步骤A进行下一轮扫描。
[0022]在步骤E驱动第二光栅阵列时，应该保证斜向光栅的交角垂直。当因为触摸屏尺寸与红外装置排放间距问题导致交角无法垂直时，假设以上下边斜向光栅作为参考边，虚拟一条与其垂直的直线，通过这条直线与左右边斜向光栅的夹角进行三角计算，重新虚拟一个矩形带入判断。
[0023]假定上下边的红外装置，发射装置安装在上，接收装置安装在下；左右边的红外装置，发射装置安装在左，接收装置安装在右。在步骤G对DeltaX’和DeltaY’与DeltaX和DeltaY的大小进行判断时，在水平方向红外发射装置自右向左扫描，垂直方向红外发射装置自上向下扫描构成的光栅阵列中，当DeltaX’大于DeltaX且DeltaY’小于DeltaY时，判断为矩形左上角的点与右下角的点为真实点；反之，当DeltaX’小于DeltaX且DeltaY’大于DeltaY时，判断为矩形右上角的点与左下角的点为真实点。
[0024]当触摸点多于两点时，可对邻近两个触摸点采用步骤F和G的方法分别判断。
[0025]详述如下:
图1是本发明在标准坐标系下扫描双点的示意图。图中，101是安装有红外发射装置与红外接收装置的电路板，102是红外发射装置，103是红外接收装置，104、105是真实的触摸点，如图所示，在由垂直水平红外装置构成的光栅阵列内，当有触摸点在检测区域内操作时，由于触摸点的遮挡，会使对应的红外接收装置光电转换后的电压AD值发生变化，从而判断出遮挡。出于此种检测原理，除了检测出真实触摸点104、105之外，也会检测出伪点106、107。这四个点构成一个矩形。
[0026]图2是本发明在倾斜坐标系下扫描双点的示意图。红外发射装置发出的红外光具有一定的角度，即一个红外发射装置发出的光可同时照射到相邻的多个红外接收装置。由安装在垂直方向的红外发射装置201与安装在垂直方向的红外接收装置202构成第二光栅阵列的V轴203，由安装在水平方向的红外发射装置204与安装在水平方向的红外接收装置205构成第二光栅阵列的Y’轴206。需要注意的是，出于检测准确的目的，可通过调整红外装置斜向扫描的间隔来调整光栅角度，使203与206垂直相交。在203与206构成的坐标系内，对触摸点的检测方式与第一光栅阵列构成的XOY坐标系一致。同理，除了真实触摸点207、208之外，还会检测出伪点209、210。这四个点构成一个矩形。
[0027]图3是本发明对两个坐标系下真实点与各组伪点构成的矩形进行比较的示意图。在第一光栅阵列内真实点与伪点构成的矩形为301，在第二光栅阵列内真实点与伪点构成的矩形为302。通过比较可以发现，真实触摸点303与其在第一光栅阵列形成的伪点304、305的距离分别为DeltaX、DeltaY，真实触摸点303与其在第二光栅阵列形成的伪点306、307的距离分别为DeltaX’、DeltaY’，可以直观发现DeltaX’小于DeltaX，DeltaY’大于DeltaY。由此即可以判断出触摸点的真实位置。同理，当触摸点与伪点的位置与图中所示位置相反时，在第二光栅阵列内会形成形状完全不同的矩形，也可以通过相同的方法去除伪点。
[0028]综合上述内容，图4是本发明的多点定位方法流程示意图，主要包括以下步骤:
I启动正向扫描，记录每对红外装置光电转换后的电压AD值；
2根据AD数组计算出所有可能触摸点在正向扫描的第一光栅阵列内的坐标，并由此计算出由真实触摸点和伪点构成矩形的两条边长；
3启动斜向扫描，记录斜线上每对红外装置光电转换后的电压AD值；
4根据AD数组计算出所有可能触摸点在斜向扫描的第二光栅阵列内的坐标，并由此计算出由真实触摸点和伪点构成矩形的两条边长；
5根据不同矩形边长的关系去除伪点，定位真实的触摸点，并将其在第一光栅阵列内的坐标作为最终坐标送出。
[0029]以上所述仅为本发明的一个实施例，事实上如图2所示的第二光栅阵列存在的扫描死角可以通过改变扫描角度的方式进行补偿；实施例中列举的触摸点只有两个，而依据本发明方法可以实现的触摸点可以是两个或者更多。
[0030]显然，本领域的普通技术人员根据所掌握的技术知识和惯用手段，根据以上所述内容，可以做出不脱离本发明基本技术思想的多种形式，这些形式上的改变和非实质性变更均包括在本专利的保护范围之内。
[0031]本发明未涉及部分均与现有技术相同或可采用现有技术加以实现。
【权利要求】
1.一种红外触摸屏的多点定位方法，其特征是它包括以下步骤: A微处理器启动红外触摸屏，按照装置编号顺序使能红外发射接收对，构成正向扫描的第一光栅阵列；记录每对红外装置光电转换后的电压AD值，跳转到步骤B ; B微处理器根据记录的AD值数组，与初始化时记录的AD值数组比较，判断可能被遮挡的点数，如果判断为无遮挡，跳转到步骤A进行下一轮扫描；如果判断为单点触摸，跳转到步骤C ;如果判断为多点触摸，跳转到步骤D ; C微处理器根据AD值数组，计算出触摸物的坐标，完成定位并返回步骤A ； D微处理器根据AD值数组，计算出所有可能的触摸点的坐标，并计算出由这些点构成的矩形边长DeltaX与DeltaY，跳转到步骤E进行伪点的消除； E微处理器通过逐个驱动的方式，按装置编号顺序使能红外发射装置，与偏移η的红外接收装置，构成斜向扫描的第二光栅阵列，其中η的大小与需要构成的光栅角度有关，同一方向的第二光栅与第一光栅夹角应保证在-30度'30度；记录下每个红外接收装置的光电转换后的电压AD值，跳转到步骤F ； F根据第二个光栅阵列的AD值数组，计算出所有可能的触摸点在此坐标系中的坐标，并计算出由这四点构成的矩形边长DeltaX’与DeltaY’跳转到步骤G ; G根据DeltaX’和DeltaY’与DeltaX和DeltaY的大小关系，判断出两个触摸点的位置，消除伪点，并根据步骤D计算出的坐标值返回两个点的坐标，跳转到步骤A进行下一轮扫描。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于:在步骤E驱动第二光栅阵列时，应当保证上下边、左右边斜向光栅的交角垂直；当因为触摸屏尺寸与红外装置排放间距问题导致交角无法垂直时，假设以上下边斜向光栅作为参考边，虚拟一条与其垂直的直线，通过这条直线与左右边斜向光栅的夹角进行三角计算，重新虚拟一个矩形带入判断。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于:上下边的红外装置，发射装置安装在上，接收装置安装在下；左右边的红外装置，发射装置安装在左，接收装置安装在右；在步骤G对DeltaX’和DeltaY’与DeltaX和DeltaY的大小进行判断时，在垂直方向红外发射装置自右向左扫描，水平方向红外发射装置自上向下扫描构成的光栅阵列中，当DeltaX’大于DeltaX且DeltaY’小于DeltaY时，判断为矩形左上角的点与右下角的点为真实点；反之，当DeltaX’小于DeltaX且DeltaY’大于DeltaY时，判断为矩形右上角的点与左下角的点为真实点。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于:当触摸点多于两点时，可对邻近两个触摸点采用步骤F和G的方法分别判断。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于:它采用单点触摸的水平垂直红外发射接收对作为定位信号采集装置。
【文档编号】G06F3/042GK103744559SQ201310672662
【公开日】2014年4月23日 申请日期:2013年12月12日 优先权日:2013年12月12日
【发明者】单寅, 朱大虎, 王绪丰, 陈建军, 曹允, 殷照, 刘凯丽 申请人:中国电子科技集团公司第五十五研究所