多点触控 多点触摸 光学式 红外光 设计方案
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关于基于光学感应的大尺寸多点触摸控制技术与传统的鼠标、键盘的输入方式相比,多点触摸技术是一种更加自然和谐的人机交互方式。
这种技术最突出的特点是用户可以不借助任何外部设备直接在显示屏幕上进行操作,是一种真正的所见即所得的非常自然的人机交互方式,多个用户可以同时与计算机进行交互,而且各个用户之间并不相互影响,系统甚至还可以识别用户的触摸姿态和手势。
然而,在传统的基于触摸屏的触摸控制解决方案中,大多都只是考虑用手指取代鼠标的作用,即一般只考虑单点触控的应用情况。
另一方面,无论是目前常见的电阻式还是电容式触摸屏方案,大都应用于面积较小的屏幕或者触摸板上,对于40寸以上大尺寸触摸控制设备上就鲜见传统触摸屏的应用了,这其中不乏制作成本和制作工艺上的考虑。
多点触摸基本原理传统触摸屏的本质是传感器,它由触摸检测部件和触摸屏控制器组成,常见的传感器包括电阻式和电容式触摸屏。
而基于光学感应的多点触摸系统是用户通过触摸投影屏幕表面,影响[url=/zixun/dongtai/95788_82120 98745.html]光学感应[/url]成像设备的输入结果,[url=/zixun/dongtai/95788_82120 98745.html]成像[/url]设备将成像结果输入软件系统进行处理,一般经过3个步骤,首先是对原始输入图像进行包括矫正、滤波等预处理,然后通过光斑跟踪引擎对触点进行跟踪,并将其解释为各种输入状态,最后将输入位置、状态等信息发送给上层应用程序。
应用程序处理结果最终被投射到显示屏幕表面上,从而与用户产生真正的所见即所得的交互效果。
其实现框架如图1所示。
根据不同的光学感应原理,目前常见的多点触摸实现方式包括FTIR(受抑全内反射)、DI、LLP等技术。
基于FTIR的多点触摸实现原理如图2所示。
红外LED(IR LED)发射红外线进入诸如亚克力板(Acrylic),当亚克力面板的厚度大于8mm时,光线会发生在亚克力内不停反射,产生全内反射现象,当手指(或者其他材质如硅胶等有一定韧性和反射性的材料)碰到亚克力表面时,全内反射被破坏,光线被手指反射出来,此时,亚克力下方的红外摄像头(IR Camera)捕捉到手指反射的光斑,摄像头捕捉到的光斑会送到计算机进行处理,最终形成输入点。
大尺寸真多点触摸框也是大尺寸红外真多点触摸屏,大型触控框,多点触控屏,拼接触控屏,触摸拼接屏,拼接触摸框,超大尺寸红外触摸框等不同叫法其红外多点触摸框技术原理实现及其特点优势如何呢?早期的红外触摸框检测模式是直角坐标系,发射器和接收器一一对应排成一组,射线与发射轴或接收轴垂直,通过检测被阻挡的射线来确定触摸点。
但是这有明显的局限性,因为发射设备或接收设备排列成组时,彼此之间存在间隙,在间隙中的小点触摸时不会遮挡射线从而无法检测。
我们融创方圆大尺寸真多点触摸屏最新采用多轴斜角坐标系,通过一个发射器发射多条不同角度射线从而更加彻底缜密的填补触摸屏中的遮挡死角,并引用数学理论加权计算出触摸点来实现触摸屏互动原理的。
融创方圆大尺寸红外多点触摸屏优势:1、免驱动,即插即用,直接识别为HID设备2、具有较强抗阳光,在阳光下可正常使用3、内置硬件诊断功能,快速定位问题4、超大尺寸触控屏采用高可靠内嵌式硬件连接件设计,外表看着一体化5、窄边结构件坚固、强度高,可拆散包装出货7、低功耗,无需外接电源供电直接USB供电大尺寸红外多点触摸框特点1、可根据客户需求定制尺寸15寸-1000寸任意选2、红外触摸框可定制异形,U形,直角,弧形结构3、标配真10点触控,最多可支持32点,抗光性能强,容错设计4、复式混合矩阵原理,精准触摸效果支持TUIO,Flash等标准多点触摸协议5、支持多框融合触摸,亦可单框分配给多个主机独立触控,不干扰6、性能稳定,无需日常繁琐的维护工作,为系统集成商节省了大量的售后服务费用7、真正的多点触摸,无漂移,无盲区,支持多点精确触摸、书写,操作灵敏,即时响应速度快8、适用于多个LED显示拼接,液晶拼接屏,显示屏,液晶电视机,DLP,OLED拼接屏以及互动投影便捷式安装9、红外触摸屏支持Win 10/Win 8/Win 7/Win XP/ Linux/Mac OS/Android等操作系统融创方圆提供行业定制拼接屏触控框,触控拼接屏,拼接触摸屏,调光玻璃触摸屏、全彩LED触摸互动、投影触摸互动、液晶拼接屏触控屏、异型、不规则拼接触摸、透明屏拼接触摸互动屏,拼接大尺寸红外多点触摸框最优最好解决方案。
红外触摸屏方案红外触摸屏技术是一种常见的人机交互方式,通过红外传感器和红外发射器的配合,可以实现对屏幕的触控操作。
它具有高灵敏度、快速响应和可靠性强等特点,因此在智能设备、商业展示和教育领域得到广泛应用。
本文将为您介绍红外触摸屏方案的原理、应用和未来发展趋势。
一、红外触摸屏方案原理红外触摸屏方案基于红外光的物理特性,通过检测和分析红外光信号的变化来实现与用户的交互。
通常情况下,红外触摸屏由红外发射器和红外传感器组成。
红外发射器负责发射红外光,红外传感器则用于接收红外光信号。
当用户触摸屏幕时,触摸点会阻挡红外光的传播,从而导致红外光信号的变化。
通过对红外光信号的检测和解析,系统可以确定触摸点的位置和动作,从而实现对屏幕的操作。
二、红外触摸屏方案应用1. 智能设备:红外触摸屏广泛应用于智能手机、平板电脑和智能手表等智能设备上。
用户可以通过手指在屏幕上滑动、点击和缩放等操作来控制设备,提供了更加便捷和直观的操作方式。
2. 商业展示:红外触摸屏在商业展示领域具有广泛的应用前景。
通过在商场、展会和博物馆等场所设置红外触摸屏,用户可以与展示内容进行互动,获取更加详细和直观的信息。
例如,通过触摸屏可以浏览商品的详细信息、观看产品演示视频和参与互动游戏等。
3. 教育领域:红外触摸屏在教育领域中发挥了重要作用。
在教室中使用红外触摸屏可以实现教师和学生的互动,提供更加生动和直观的教学方式。
教师可以通过触摸屏来展示课件、标注重点和与学生进行互动。
学生也可以通过触摸屏来回答问题、参与课堂活动,提高学习效果和学习积极性。
三、红外触摸屏方案发展趋势随着科技的不断进步,红外触摸屏方案也在不断改进和发展。
以下是红外触摸屏方案的一些未来发展趋势:1. 多点触控技术:目前大多数红外触摸屏方案已经支持多点触控,用户可以使用多个手指进行操作。
未来,多点触控技术将进一步发展,支持更多手指同时触摸和更复杂的手势交互,提供更加灵活和丰富的用户体验。
一种新型红外多点触控识别算法的设计与实现许少睿(广东机电职业技术学院电子与通信学院,广东广州510550)摘要:尽管传统的红外多点触控识别技术具有低成本、安装简单的优势,但仍存在多点触控识别时间长、触控响应延迟严重的缺点.文章提出了一种新型的基于坐标变换的红外多点触控识别算法,搭建了AT32F403主芯片硬件测试平台,经过软硬件综合设计,多点触控识别时间比传统方法缩短了约20%,提升了多点触控识别体验.关键词:红外多点触控;坐标变换;发射灯;接收灯中图分类号:TP 23文献标识码:A 文章编号:1007-6883(2020)06-0045-06红外触控技术拥有成本低和安装售后简单的优势,作为55寸、65寸、86寸和98寸液晶屏触控技术的首选方案被广泛应用于各类电子产品中.传统的红外触控技术利用红外发射灯和红外接收灯构成了发射单元和接收单元[1-3],如图1(a )所示,发射灯和接收灯一发一收的光线排布形成横竖垂直的红外线检测网格,当有物体遮挡红外线时,可以通过垂直的交点快速判断物体的位置.这种方法适用于单点触控,但在多点触控时暴露出明显的不足:容易产生鬼点,识别率低.随着红外触控技术的发展[4-7],目前最新的技术是利用发射灯和接收灯的不等间距排布产生覆盖整个屏幕的光线.图1(b )是不等间距红外发射灯和接收灯布局所产生的光网图,黑色代表光线覆盖整个触控区域,无盲区.对比传统的方法,具有识别精度高的优点,但是因为光线数量呈现10倍的增长,对芯片的频率和算法的第41卷第6期Vol.41No.62020年12月Dec.2020韩山师范学院学报Journal of Hanshan Normal University 收稿日期:2020-08-21作者简介:许少睿(1985-),男,广东广州人,广东机电职业技术学院电子与通信学院讲师.(a )传统的红外灯布局(b )不等间距灯的布局产生的光网图图1传统红外触控技术的红外灯布局和光网图要求也呈现倍数的提高.本文提出了一种新型识别多点红外触控算法,在不增加物料清单BOM(Bill of Material)整体成本的基础上可以快速识别出20点触控,基于AT32F403芯片搭建硬件测试平台,经过软硬件综合设计,和传统的红外触控技术[8-10]对比,识别响应快,触摸体验感好.1关键技术介绍传统的多点触控识别方法首先选择指定的两个存在遮挡光线的接收灯,然后利用接收灯的非遮挡光线产生多个触控识别区域,区域包含了真实触控点和假点,如图2所示.图2(a)的黑色区域表示所有非遮挡光线,当有五只手指触控时,会在光网图上形成对应位置的非遮挡区域,用红圈表示触控点的位置.图2(b)利用两个指定接收灯产生了12个需要判断的识别区域,区域包含5个红色的真实触控点区域和7个蓝色的假点区域.对于12个识别区域,逐个结合遮挡光线和非遮挡光线缩小区域范围,最终删除小的假点区域,保留大的触控区域,完成多点识别.这种方法的缺点是需要消耗大量的时间判断多个假点区域,导致处理时间长,触控延时严重,用户体验感差.(a)五点触控光网图(b)12个需要判断的可疑区域图2光网图上的真实触控点区域和假点区域本文提出一种新型的多点触控识别算法,能够实现每次找出的可疑区域都是真实触控点的存在区域,通过减少可疑区域减少了大量的计算时间,提高识别速度.本文提出的方法分为四个步骤:(一)坐标映射和区域选定.将所有(x,y)坐标空间遮挡光线映射到(k,b)坐标空间,然后选择两个最左侧的接收灯r1和r2和遮挡区域形成可疑区域R.xy坐标空间的遮挡直线y=k*x+b可以转化为b=y-k*x,在kb坐标空间就可以用点坐标(k,b)来表示遮挡直线y=k*x+b,触控点多条遮挡光线转化到kb空间后,多个(k,b)点连接产生的直线也可以反向转化得到xy空间的触控点坐标.通过坐标变换,将所有遮挡直线全部用(k,b)点表示,能够快速的锁定触控点的范围.图3(a)表示五根手指在平面上触控所遮挡到的所有光线,图3(b)表示遮挡光线映射到(k,b)空间后的所有点.通过计算kb空间最左侧的点形成的直线斜率,查找出拥有相近斜率的最左侧两个接收灯r1和r2,通过r1和r2的遮挡区域可以快速产生第一个触控点可疑区域范围,如图3(c)所示,红色光线相交区域即是触控点所在的区域.图3(d)的红色直线表示可以由多个(k,b)点反向得到xy空间的触控点坐标.(二)对区域R进行缩减确定触控点TP的光标和范围.如图4(a)所示,遮挡光线用虚线表示,非遮挡光线用实线表示.非遮挡光线的数量比遮挡光线多,利用非遮挡光线能够得到触控物体的形状和大小.本文利用非遮挡光线缩减可疑区域的范围,通过在可疑区域的中心坐标附近记录所有非遮挡光线对应的值,找出包围最大区域的4根粗实线,即为触控点的最终确定范围.(三)利用触控点TP 的坐标删除掉(k ,b )空间上所有经过触控点TP 的光线点.确定了真实的触控点之后,需要删除掉经过该触控点的所有遮挡光线,减少遮挡光线信息的复杂度.然后将剩余的未判断遮挡光线重新映射到kb 空间,如图4(b )所示.(四)重复步骤一,循环删除(k ,b )空间所有的点,即表示所有的遮挡光线都被删除,最终完成所有真实触控点的识别.本文给出的触控实例是5跟手指触控,只需要重复5次就可以完成所有点的识别.重复的次数等于触控的点数,避免了随着触控点数的增加,识别时间成倍数增加的情况,极大地减少识别所消耗的时间.2硬件系统设计本系统由MCU 主控电路模块、红外发射电路模块和红外接收电路模块三大部分组成.红外触控系统硬件整体布局如图5所示.MCU 主控电路模块采用ARTERY 公司Cortex M4芯片AT32F403,芯片最高主频200MHz ,支持浮点运算,电源由电脑USB 接口提供5V 电压供电,LDO 采用芯片AMS1117ADJ.(c )产生的第一个区域(d )kb 空间图,红色直线表示xy 空间的触控点(a )x 轴所有遮挡光线(b )遮挡光线转化为kb 空间的点图3坐标映射和区域选定流程(a )区域缩减(b )减少了1个触控点的kb 空间图图4触控点区域缩减控制图5系统电路板分布图红外发射电路模块的功能是利用MCU依次驱动每个红外发射灯发送光信号,单个红外发射灯的开关时间为500ns,驱动瞬时电流为1A.该电路的框图如图6所示,采用了信号电平转换芯片74HC244,移位器芯片74HC74D,译码器芯片74HC139和74HC138,通过三极管矩阵驱动红外发射灯.发射灯电路模块图6红外发射电路模块红外接收电路模块负责处理接收红外接收灯接收的红外信号,对接收的信号进行通道选择操作,多重信号放大和滤波,经过处理后的模拟信号进入MCU的ADC采样管脚,由MCU进行信号采样和模数转换.该模块的框图如图7所示,采用了信号电平转换芯片74HC244,多路片选信号开关芯片74HC4051,移位器芯片74HC74D,2路片选信号开关芯片74LVC2G66.图7红外接收电路模块3软件设计程序的设计使用C语言作为编程工具,集成开发环境(IDE)是Keil uVision,通过功能的模块化来实现,软件程序功能包括:硬件资源初始化和USB枚举模块、发射灯控制模块、接收灯信号处理模块、数据坐标映射模块、区域缩减模块、遮挡光线删除模块、触控数据跟踪和位置分配模块、USB数据发送模块.程序的主流程图如图8所示.图8流程图4系统调试及测试验证本文提出的新型多点触控识别算法在65寸红外触控一体机上进行验证.65寸红外触摸框总共需要1块MCU主控电路板,5块发射电路板和6块接收电路板.板级PCBA之间运用FPC排线串接方式连接,水平方向插入4块PCBA,垂直方向插入2块PCBA.硬件系统通过MCU主控电路板上的USB接口与PC端连接,由USB接口给系统提供5V供电.基于USB Multi-touch HID协议,MCU和PC之间完成USB枚举后,windows将红外触摸屏识别为Touch HID设备.当用户触控液晶屏时,硬件系统通过接收电路模块可以将实时信号传送入MCU ADC,由MCU采样并识别出用户触控的位置.MCU将触控点的坐标数据通过USB发送给windows操作系统,操作系统就会出现触摸响应.测试书写的效果如图9所示,经过测试验证可以识别出多点触控.通过windows软件Bus Hound观察USB传输时间,5点触控时间大约为13ms,10点触控时间大约为15ms,20点触控时间大约为20ms.传统的识别算法5点触控时间大约为16ms,10点触控时间大约为20ms,20点触控时间大约为26ms.与传统的识别算法对比,本文提出的算法整体识别时间缩短了约20%.用户触控没有感觉出触控和显示的延后,输出效果优异.实验结果证明了本文提出的新型多点触控识别算法的有效性和系统软硬件设计的可行性.图95点触控识别效果5结论针对传统红外多点触控识别方法的不足之处,提出了一种新型的红外多点触控识别算法,并基于AT32F403主芯片搭建了65寸液晶触控一体机硬件测试平台,详细阐述了硬件测试平台的各个硬件模块和软件设计流程,经过软硬件综合设计,实现了多点触控的识别,优化了识别时间,提升了用户的触控体验.最后通过实验结果验证该方案设计的有效性.整个设计方案在保持成本优势的基础上,提升了识别效率,能够满足市场的需求.参考文献:[1]DOERING R W.Infrared touch panel:U.S.Patent4,868,912[P].1989-09-19.[2]罗佳佳,景晓军,孙松林.红外式触摸手写白板应用设计的关键技术[J].自动化技术与应用,2010,29(2):51-53.[3]顾召辉,刘志恒,王正为.一个多点触摸系统软件体系框架[J].计算机与现代化,2011(9):199-200+204.[4]王惠良,王万昭,和志强.多点红外触控系统的设计与实现[J].河北工业科技,2012,29(6):502-503+511.[5]李钧,谷灵康.基于MCU的红外多点触摸屏设计[J].电脑知识与技术,2012,8(19):4701-4704.[6]LEEA Y,LEEA W,PUSHCHINB V,et al.Multi-touch detection technology using a divergence IR beam profile for large LCD touch solutions[J].Journal of Information Display,2010,11(4):169-172.[7]吕燚,邓春健,李文生.高分辨率多点触控红外触摸屏设计[J].液晶与显示,2015,30(1):77-82.[8]王璐,牛薇,方乐,等.基于计算几何的新型红外式触摸屏多点触摸识别算法[J].中南大学学报(自然科学版),2013,44(S2):300-303.[9]王铁流,李宗方,陈东升.基于STM32的USB数据采集模块的设计与实现[J].测控技术,2009,28(8):37-40.[10]李钧.一种新型红外多点触摸识别算法[J].计算机与现代化,2012(9):178-180+189.Design and Implementation of a Novel Infrared Multi-TouchRecognition AlgorithmXU Shao-rui(College of Electronics and Communication,Guangdong Mechanical and Electrical Polytechnic,Guangzhou,Guangdong,510550)Abstract:Although the traditional infrared multi-touch recognition technology has the advantages of low cost and simple installation,it still has the disadvantages of long multi-touch recognition time and serious touch response delay.This paper proposes a novel infrared multi-touch recognition algo⁃rithm based on coordinate transformation.To verify the proposed algorithm,a hardware system based on the MCU AT32F403is built.With the integrated implementation of hardware and software,the recognition time of the proposed algorithm is about20%shorter than that of the traditional algorithm,thus improving the multi-touch recognition experience.Key words:infrared multi-touch;coordinate transformation;emitter;receiver责任编辑朱本华。
Science &Technology Vision 科技视界0引言红外触摸屏是在触摸屏的四周布满红外接收管和红外发射管,这些红外管在触摸屏的表面排列呈一一对应的位置关系,形成一张由红外线布成的光网,当有物体(可以是手指,带手套的手或任何触摸物体)进入红外光网阻挡住某处的红外线发射接收时,此点的横竖两个方向的接收红外管接收到的红外线的强弱就会发生变化,设备通过了解红外线的接收情况的变化就能知道何处进行了触摸。
1硬件系统设计系统的核心以飞思卡尔公司的K60芯片为主控制器,它首先控制移位寄存器74HC164和译码器74HC138来完成接收管和发射管的矩阵扫描。
然后控制信号处理模块,不断循环采集接收管的电压幅度值。
当有触摸物进入触摸区域时,由于对光线的遮挡,对应的接收管采集到的电压值必然发生变化,此时通过与之前的值进行比较和运算,就可计算出触摸点的坐标。
最后再将得到的坐标数据通过USB 发送给PC 机,最终实现触摸定位功能。
2单片机选择硬件系统以Kinetis 60微控制器为核心,具有处理速度快,功耗低,成本低等优点,其片内128KB 的RAM,512KB 的FLASH,高达16位精度A/D 采样模块和多通道的DMA 模块完全满足了系统开发的需要。
同时K60包含DSP 内核,通过库函数调用,方便进行数学运算以及数字信号处理,可以减轻硬件负担,加快信号处理速度,减小响应时间。
3红外发送与接收电路设计3.1红外发射及扫描电路红外发射及扫描电路如图1所示。
工作原理是通过74HC164和74HC138构成n*n(实验以8*8做测试)扫描电路。
74HC164为移位寄存器,它每次只使一个输出脚为高电平,74HC138为38译码器,它每次只使一个输出脚为低电平。
图中Cn,Cn+1为74HC164输出脚,COUTn、COUTn+1为74HC138输出脚。
当Cn 输入低脉冲、COUTn 为低电平时,红外发射管点亮。
一种新型抗阳光干扰红外多点触摸屏的设计与实现的开题报告开题报告题目:一种新型抗阳光干扰红外多点触摸屏的设计与实现研究背景与意义:随着智能设备越来越普遍,多点触摸屏已成为许多设备的标配,而阳光干扰却是多点触摸屏的一大问题。
在户外使用时,阳光会直接照射到触摸屏上,导致屏幕无法响应触摸,给用户使用带来不便。
因此,开发一种能够抗阳光干扰的多点触摸屏成为当前迫切需要解决的问题。
本研究旨在通过设计一种新型多点触摸屏,提高其抗阳光干扰能力,从而增加其在户外使用时的适用性和用户体验,为多点触摸技术在户外环境中的应用提供技术支持和保障。
研究内容:1. 对传统红外多点触控屏的结构和原理进行分析和研究,分析其遇到阳光干扰时产生的原因和局限性。
2. 设计一种新型多点触摸屏,改善其在阳光较强的环境下的触控性能。
3. 制备多点触控屏的样品进行调试和测试,评估其在不同光照条件下的性能和稳定性。
4. 分析实验的结果,总结设计的不足和优势,提出进一步改进方案。
研究方法:1. 文献调研。
调研多点触摸技术及其在户外环境中的应用现状,了解传统多点触摸屏的结构和原理,分析其遇到阳光干扰时的原因。
2. 实验室研究。
通过实验室设计并制备多点触摸屏样品,测试其性能和稳定性,并对实验结果进行分析并总结不足和优势。
3. 数据处理。
对实验结果进行分析处理,计算数据,产生数据图表。
预期成果:设计出具有一定抗阳光干扰能力的多点触摸屏,其性能和稳定性能够达到预期目标,为多点触摸技术在户外环境中的应用提供技术支持和保障。
时间安排:第一周:调研多点触摸技术和应用现状。
第二周:对传统多点触摸屏的结构和原理进行分析和研究,分析其遇到阳光干扰时产生的原因和局限性。
第三周-第五周:设计一种新型多点触摸屏,改善其在阳光较强的环境下的触控性能。
第六周-第七周:制备多点触控屏的样品进行调试和测试,评估其在不同光照条件下的性能和稳定性。
第八周-第九周:分析实验的结果,总结设计的不足和优势,提出进一步改进方案。
红外线多点触摸原理
红外线多点触摸原理是基于红外线技术实现的多点触控交互方式。
其基本原理如下:
1. 红外线发射器和接收器:在多点触摸设备中,通常会安装多个红外线发射器和接收器。
发射器会发出红外线信号,而接收器则用于接收这些信号。
2. 手指触摸检测:当手指或其他物体触摸到屏幕时,它们会阻挡和反射部分红外线信号。
接收器会检测到这些被阻挡或反射的信号,并确定触摸点的位置。
3. 多点触摸识别:通过多个发射器和接收器的组合,可以同时检测到多个触摸点。
设备会通过分析接收到的红外线信号,确定每个触摸点的位置和动作。
4. 触摸处理和响应:一旦设备识别到多点触摸的动作,它会将这些信息传递给操作系统或应用程序。
操作系统或应用程序会根据触摸点的位置、数量和动作,进行相应的处理和响应,例如执行相应的操作、显示相应的内容等。
红外线多点触摸原理的优点包括响应速度快、抗干扰能力强、成本相对较低等。
它常用于电子设备、触摸屏显示器、游戏机等领域,为用户提供更加直观和便捷的多点触控交互体验。
需要注意的是,具体的实现方式可能因设备和技术而有所差异,但基本原理是相似的。
随着技术的不断发展,多点触摸技术也在不断演进和改进。
高分辨率多点触控红外触摸屏设计吕燚;邓春健;李文生【期刊名称】《液晶与显示》【年(卷),期】2015(30)1【摘要】红外触摸屏是大尺寸触摸屏的首选方案,但是实际应用中红外触摸屏普遍存在分辨率不高、响应速度较慢的不足,而且生产环节存在加工组装复杂的弊端.针对以上不足,提出了一种红外屏设计方案.硬件部分设计了二维选通红外扫描电路、接收电路和滤波电路,实现了发射与接收电路的模块化,为加工组装提供了便利.软件部分首先提出了脉冲式红外扫描方式,并给出了基于STM32F205片内Timer和ADC的脉冲扫描实现方法,提高了红外屏的扫描速度;然后介绍了细分扫描的设计思路,并通过二次细分扫描在不增加硬件成本的基础上提高了红外屏触点的定位精度.最后介绍了支持多点触摸的HID报告描述符的实现方法,实现了红外屏免驱安装.实际证明,该设计方案降低了加工制造复杂度,实现了红外屏即插即用,有效地提高了红外触摸屏的分辨率和响应速度.【总页数】6页(P77-82)【作者】吕燚;邓春健;李文生【作者单位】电子科技大学中山学院,广东中山528400;电子科技大学中山学院,广东中山528400;电子科技大学计算机科学与工程学院,四川成都610054;电子科技大学中山学院,广东中山528400;电子科技大学计算机科学与工程学院,四川成都610054【正文语种】中文【中图分类】TP334【相关文献】1.星载高分辨率红外触摸屏的设计与实现 [J], 李泰国;李文新;董义鹏;马文;夏加高2.基于ARM7和VC平台的高分辨率红外触摸屏设计 [J], 张宏伟;黄子强3.基于I2C总线的高分辨率红外式触摸屏设计 [J], 张明;黄子强4.高分辨率红外式触摸屏的设计与实现 [J], 程孝磊;王恺;李平俊;陈焕亮;陈志彬5.基于FPGA的高分辨率红外触摸屏的设计 [J], 汤世洪;刘成安;陈泉根因版权原因,仅展示原文概要,查看原文内容请购买。
关于多点触控1 前言多点触控(又称多重触控、多点感应、多重感应)是采用人机交互技术与硬件设备共同实现的技术,能在没有传统输入设备(如:鼠标、键盘等。
)下进行计算机的人机交互操作。
在人机交互的发展过程中,鼠标和键盘一直是最基本的输入设备,而屏幕一直是计算机信息的最主要输出设备。
现在,一种全新的交互方式正在向我们走来——自然用户界面,也就是俗称的触摸界面,在这种操作模式下,屏幕不仅作为输出设备,同时被作为输入设备,在屏幕上直接操作,从而操控计算机。
多点触控是一样全新的人机互动方式,通过我们的十根手指代替鼠标键盘等输入设备,采用全新的用户体验方式,手势识别,新奇的体验感觉,高清直观的显示方式,为用户提供简便直观的人机互动方式和高效震撼的操作体验。
随着iPhone等触控手机和平板电脑的日益火爆,人机互动领域成为新时尚热点,多点触控必将引领一次新的人机交互变革。
实体键盘鼠标等输入外设早晚有一天会被取代,现代的人们追求的是高效便捷的信息服务,不可能走到哪里都要带着鼠标键盘,便捷高效的多点触控技术正是我们所需要的下一代人机交互方式。
简单的来说就是解放我们的十个指头,能让我们离开办公室的椅子,在任何地方,通过任何媒介进行人和机器装置高质量高效的沟通。
2 国内外现状目前,手机等数码产品大多数采用电容屏或电阻屏,不管是电容屏还是电阻屏都共同存在一个缺点,就是尺寸的限制,一般不能超过20寸,这也是制约多点触控技术发展的一个重要原因。
在大尺寸多点触控技术方面,国外有一个组织,名字叫自然用户界面小组(Natural User Interttace Group),创建于2007年,他们以互动媒体探索以及开源机器遥感技术为中心,开发受益于艺术、商业、教育等相关应用。
希望能够为在搭建低成本、高分辨率、开源式的多点触摸设备感兴趣的人提供一个多点触摸技术的信息资源中心。
随着全国多点触控爱好者加入到这个项目的研究中,这个平台不断发展壮大,多点触摸技术带来了许多惊人的开创,国内外几乎所有多点触控公司的技术都是来源于这个开源平台。
目前在国内,大屏多点触控技术刚刚起步,无论是硬件上还是软件上都处于初级阶段。
由于技术方面的开源化和硬件实现方式相对简单,很多公司都尝试着开始了多点设备的制作。
但是大多数公司只提供硬件设备,或者只提供一些简单的软件应用,如图片放大、缩小浏览、在线地图等,由于技术和需求方面的原因,还没有形成多点触控系统化的开发。
触控软件的开发设计比硬件技术更为重要、更为复杂,不仅在软件功能上要创新,还要在软件的开发与多种硬件技术的融合处理上多动脑筋。
例如我们给触控屏接上相应的电路以及软件,那么它就可以控制整栋大楼的电路、灯光等设备。
嵌入摄像头红外扫描等设备,就可以实现人员识别,打卡,门禁,呼叫通话等功能,嵌入一个电视信号的接受模块配合相应的点播软件,就可以实现电视的点播功能。
所以硬件实现多点触控仅仅只是一个开始,它有着无限的扩展空间,软件和其他相关技术的开发决定着它的作用。
在未来它必将广泛应用于生活、工作、商业、军事、科技、等各个领域。
2 研制必要性多点触控以它简单高效的人机交互方式,普遍应用于整个手机等数码电子设备的领域,影响着人们的生活方式。
智能化交互、多模态(多通道)-多媒体交互、虚拟交互以及人机协同交互等以人为在中心的人机交互技术是未来人机交互发展的方向。
交互是人与机器和环境作用关系状况的一种描述。
界面是人与机器和环境发生交互关系的具体表达形式。
交互是实现信息传达的情境刻画,而界面是实现交互的手段。
在交互设计子系统中,交互是内容和灵魂,界面是形式和肉体。
然而在大的产品设计系统中,交互和界面都只是解决人机关系的一种手段,而不是最终目的,其最终目的是解决和满足人的需求。
在大规模的使用电脑以前,基本上所有的产品,都是有形的,看一下,就知道该怎么使用。
比如,看到方向盘,你知道这个东西应该是可以转的,然后,你就尝试着转了一下方向盘,结果正好和你想象的一样,车开始往你希望的方向转向了,这是一个很自然,很直观的过程。
而自从有了电脑和软件以后,软件工程师开发了很多软件,然后拿给用户使用,结果,用户拿到软件之后,完全不知所措,因为这个东西没有具体的形态,而且也无法想象它具体的运行方式和原理。
所以我们要提出交互设计的概念提出来了,目的就是为了让软件的使用更加简单人性化。
交互设计的目的就是要让软件或者产品正好是用户所想的那样,用户操作了一个按钮,就真的得到了他想要的东西,而且,软件的思维方式正好和他的思维方式一样,这样,就不会出现这样那样莫名其妙的错误。
目前,我们操作电脑,或者说与电脑进行沟通,还需要借助各种工具和设备,比如鼠标和键盘,而这些,并不是一定要存在的,或者说鼠标键盘的操作模式只是一个过渡期的暂时性替代产品。
随着时代科技的发展,肯定要有一个更为人性化的人机交互方式来替代。
3 用途3.1展览展示依托最新多点触控科技,将大型多媒体、综合集成与特效演示等技术,通过互动、参与、感受、体验等手段,应用到展示中去,用于展示公布各个单位的工作、生活、娱乐等信息。
适用于各类图片文字、产品、成果等信息的展览展示,如各个单位的媒体信息橱窗、公告栏、动态板报等,也可用于公共场所的大型会展,广告牌或者应用于各单位史馆建设等等。
3.2新闻媒体为各个单位提供一个及时、全面、丰富的新闻资讯等信息。
以电视点播、网页、电子报纸等形式发布国际新闻、国内新闻、军事新闻、科技新闻、体育新闻、社会新闻等等。
通过丰富的新闻资讯及时了解国内外重大新闻动向科技人文等信息。
3.3综合型媒体信息发布系统可作为一个多媒体互动信息发布系统,下设于各单位大厅,为他们提供一个及时、全面、丰富的新闻资讯和政治、工作、文化、生活娱乐等信息的互动展示平台以及全新的文化氛围,提供灵活高效的数字媒体信息服务。
3.3.1在政治方面:用于宣传、展示党和国家的最新动态、领导讲话、重大会议活动精神及图片视频信息。
3.3.2在工作方面:展示工作状态和改进工作效率,如现阶段各个单位的工作情况及活动信息、优秀单位及优秀个人、文章发表等等。
3.3.3在文化生活方面:建立各个单位的图片档案库,单位最新活动照片及时更新,整合出访类多媒体,形成全球多媒体资料库,地图数据查询、各类杂志浏览、在线电视等等。
3.5 触控软件开发和现有软件升级我所很多科研成果都与计算机有着很大的关系,这些成果在电脑的显示器上无论是操作还是演示都有着诸多不便,如果能进行改进和升级,使其能够在显示更直观、操作更简便的多点触控环境下运行,对于我所得科研成果和思路又是一大进步和拓展。
另外还可以开发出新的多点触控软件。
如做一套可以多人同时作业的军事标图及地理信息系统,解决我们现在所用的军事标图软件操作复杂,无法做到战术意图的互动、不能多人同时标图等问题。
4 特点4.1 简单易用性多点触控操作打破以往鼠标键盘输入方式,在屏幕用户界面上,使用便捷高效的UI设计,界面简洁、操作简单,使用者仅需用手指所需要的内容即完成交互过程,论是首长参观还是不懂电脑的人员使用,都不会产生面对键盘时的困惑、恐惧心理,也不会象鼠标或轨迹球一样难以控制。
应用触摸屏的计算机系统一般都具有良好且友善的交互界面,用户在使用之前不需要经过培训即可操作自如。
4.2 灵活性触摸屏不像利用数字接口的按钮或键盘一样,它完全由软件进行各项设置,通过强大的手势识别功能,然后即可实现交互输入。
凭借系统提供的菜单,用户可以输入并获得大量的信息。
4.3 经济性由于基于光学的多点触控屏,在制作材料上相对简单,不需要另开模生产配件,大部分配件都可以在市场上购买到,所以如果自己制作的话成本要会比较低。
5 技术特点多点触控的硬件实现方式有很多种,不同的组成实现方式有着不同的特点,举例比如说,现在的iphone手机用的是电容屏,它的触控方式是用手指肚来操作,对压力(坚硬的物体)无法识别,诺基亚先前的手机采用的是电阻屏, 它的触控方式是用指甲或者坚硬的物体来触控,对手指肚肉部分无法识别,和iphone正好相反。
另外还有一些触控技术如声波器、动作捕捉器、定位器、压力感应条等。
不同的技术实现方式,有着不同的应用途径和优缺点,如iphone 用的电容屏和诺基亚先前用的电阻屏仅限于小尺寸使用,如手机,mp3,导航仪等,如果尺寸做大的话会产生点的漂移、无法识别触控点等。
目前支持大尺寸和多点触控的硬件搭建方案主要分以下五种●受抑全内反射多点触摸技术(FTIR)●背面散射光多点触摸技术(Rear-DI)●激光平面多点触摸技术(LLP)●发光二极管平面多点触摸技术(LED-LP)●散射平面多点触摸技术(DSI)基于光学原理的多点触摸技术这五项技术都是基于光学原理的多点触摸技术,基于光学原理的多点触摸技术搭建的设备体积相对较大,但它的可拓展性较强、成本较低以及容易搭建。
目前受抑全内反射多点触摸技术(FTIR)和激光平面多点触摸技术(LLP)应用最为广泛,而且技术相对成熟稳定。
每个基于光学原理的多点触摸技术都包含光学感应器(通常为摄像头或摄像机)、红外光源以及通过投影仪或者显示面板显示的屏幕。
这个五种搭建方案都包含这三种设备,因为搭建方法的不同所以各有各的优缺点图(5-1)。
图(5-1)6 基于激光平面多点触摸技术(LLP)的系统组成及原理6.1多点触控互动信息系统组成有三个部分,硬件部分、底层软件部分、和用户端软件部分组成。
多点触控互动信息系统硬件部分底层软件部分用户端软件部分6.1.1硬件部分是整套系统的物理组成部分,是通过人的肢体(手,手指等)直接操作的数字化界面。
主要的作用是感知到有物体接触到该多点触摸设备。
6.1.2底层软件部分的作用是触点追踪。
他的作用是获取摄影机拍摄到的包含特定对象的一系列视频帧,并进行分析运算,区别出每个触点,然后转换为电相关的信息(位置,ID,区域等),当一个触点被发现,消失或者移动的时候,这些触点相关的信息(位置,ID,区域等)都会以事件的形式发送出去,开发者就可以利用这些信息区监听这些触点开发出应用程序。
6.1.3用户端应用软件部分主要完成接收软件底层部分发来的相关触点信息,然后开发者就可以利用这些信息开发出相应的应用程序。
6.2系统物理组成大功率一字激光发射器4-6个背投式透明触摸屏幕1块红外线摄影机4个相应波段的红外带通滤镜4个短焦距高清投影仪1台短焦镜头1个电源1个电脑1台反光镜1块6.3工作流程首先在触摸屏的四个角分别放置4个激光发射器,使其发射出来的红外光线铺满整个屏幕从而形成一个均匀的红外面,当手指触摸屏幕的时候,光线便被反射,从而被红外线摄影机可以扑捉到(图1-1),手指的尖部会作为一个红外点显示出来,然后通过底层软件对红外点的定位(图1-2),便可实现多点触控。