一種光學(xué)多點(diǎn)觸摸定位方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及光學(xué)觸摸控制技術(shù)與人機(jī)交互技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及多點(diǎn)觸摸交互技 術(shù)。
【背景技術(shù)】
[0002] 殲擊機(jī)觸摸控制技術(shù)作為一種新型的計(jì)算機(jī)輸入技術(shù)，使人機(jī)交互更為直觀，由 于給用戶(hù)帶來(lái)極大的便利性，除了應(yīng)用于個(gè)人便攜式信息產(chǎn)品外，應(yīng)用領(lǐng)域已遍及信息家 電、公共信息、電子游戲、辦公自動(dòng)化設(shè)備等各個(gè)領(lǐng)域。常見(jiàn)的觸摸控制技術(shù)包括電容式觸 摸技術(shù)、電阻式觸摸技術(shù)、紅外觸摸技術(shù)或者光學(xué)觸摸技術(shù)等，其中光學(xué)成像多點(diǎn)觸摸交互 技術(shù)一直是大尺寸交互行業(yè)熱點(diǎn)技術(shù)，但該技術(shù)受到多點(diǎn)觸摸組合計(jì)算復(fù)雜度高、"鬼點(diǎn)" 問(wèn)題及定位精度的限制，計(jì)算復(fù)雜度直接影響到設(shè)備的實(shí)時(shí)響應(yīng)，"鬼點(diǎn)"導(dǎo)致觸摸時(shí)產(chǎn)生 虛假的移動(dòng)軌跡，定位精度直接影響到觸摸效果，正是這些原因限制了光學(xué)成像多點(diǎn)觸摸 交互技術(shù)的廣泛應(yīng)用。然而基于光學(xué)的多點(diǎn)觸摸技術(shù)具有結(jié)構(gòu)、安裝調(diào)試簡(jiǎn)單，成本低，觸 摸尺寸無(wú)限制等優(yōu)勢(shì)，具有巨大的潛在市場(chǎng)，所以解決多點(diǎn)觸摸組合計(jì)算復(fù)雜度高、消除 "鬼點(diǎn)"及精確定位真實(shí)觸摸點(diǎn)極具意義。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 發(fā)明目的：本發(fā)明主要解決多點(diǎn)觸摸組合計(jì)算復(fù)雜度高、"鬼點(diǎn)"消除及真實(shí)觸摸 點(diǎn)精確定位問(wèn)題。
[0004] 發(fā)明方案：本發(fā)明采用三個(gè)光學(xué)攝像頭進(jìn)行定位，三光學(xué)攝像頭分別置于觸摸區(qū) 域的左上角（A)，右上角（C)及頂部中央（B)，見(jiàn)圖2,各光學(xué)攝像頭以120幀/秒速度進(jìn)行 同步拍攝，各觸摸點(diǎn)在三光學(xué)攝像頭A，B，C所述光斑是指觸摸點(diǎn)在光學(xué)攝像頭中的成像； 所述遮擋是指至少一個(gè)觸摸點(diǎn)的光斑在同一光學(xué)攝像頭成像中被另一個(gè)觸摸點(diǎn)的光斑遮 擋；所述"鬼點(diǎn)"是指由三個(gè)光學(xué)攝像頭中相關(guān)光斑信息錯(cuò)誤組合計(jì)算而得到的偽觸摸點(diǎn)， 非真實(shí)觸摸點(diǎn)；所述光斑三角形面積是指通過(guò)計(jì)算每一個(gè)觸摸點(diǎn)在三個(gè)光學(xué)攝像頭中光斑 信息，得到三組兩兩相交的直線(xiàn)，則產(chǎn)生三個(gè)交點(diǎn)，光斑三角形面積就是指該三個(gè)交點(diǎn)所形 成三角形的面積；在理想情況下這三個(gè)交點(diǎn)坐標(biāo)相同，則退化為一個(gè)點(diǎn)。
[0005] 發(fā)明主要步驟： 步驟1 :觸摸交互區(qū)域分區(qū)：按光學(xué)鏡頭物理特性，將鏡頭所拍攝的角度范圍進(jìn)行均等 劃分；位于左上角、右上角的魚(yú)眼鏡頭A、C成像范圍均為90度，位于頂部中央的魚(yú)眼鏡頭B 成像范圍為180度，所以將A、C等分為3等份，將B等分為6等份，各區(qū)域均占30度，分區(qū) 后的觸摸交互區(qū)域如圖3,各區(qū)域的角度范圍如下： 區(qū)域 0 : ( π/3，π/2， 5π/6，π，5π/6，π); |K±j^ I : ( π/6， π/3， 5 η /6, π ,5 η /Q, jt)； 區(qū)域 2:(0，π/6，5π/6，π，5π/6，π); 區(qū)域 3:(0，π/6,0，π/6，5π/6，π); 區(qū)域 4: (0, Ji/6,0, Ji/6，2 Ji/3，5 Ji/6); 區(qū)域 5 : (0，π/6,0，π/6，π/2， 2 π /3)； 區(qū)域 6 : ( π/3，π/2，2 π /3? 5π/6，5π/6，π); 區(qū)域 7 : ( π/6，π/3，2π/3，5π/6，5 π /6? π )； 區(qū)域 8: (0，π/6，2 π/3，5 π/6，5 π/6，π); 區(qū)域 9: (0，π/6，π/2，2 π/3，5 π/6，π); 區(qū)域 10: (0，π/6，π/3，π/2，5 π/6，π); 區(qū)域 11 : (0，π/6，π/6，π/3，5 π/6，π ); |Κ±|^ 12 : (0，π/6， π/6，π/3， 2 π /3? 5 π /6)； |Χ±|!(13：(0? ji/6? ji/6? ji/3? ji/2? 2 π /3)； 區(qū)域 14 :( π/3，π/2，2 π/3，5 π/6，2 π/3，5 π/6); 區(qū)域 15: (π/6，π/3，π/2，2 π/3，5 π/6，π); 區(qū)域 16: (0，π/6，π/3，π/2，2 π/3，5 π/6); IK±|!^ 17 π/6，π/3， π/6，π/3，π/2， 2 π /3)； IK±|!^ 18 :( π/3，π/2， π/2， 2 π /3? 2 π /3? 5 π /6)； IK 域 19 :( π/6，π/3，π/2，2π/3，2π/3，5 π /6)； 區(qū)域 20: (π/6，π/3，π/3，π/2，2 π/3，5 π/6); IK±|!^ 21 π/6，π/3， π/3，π/2，π/2， 2 π /3)〇
[0006] 通過(guò)分區(qū)，便能將觸摸交互區(qū)域完備組合起來(lái)，并且每個(gè)區(qū)域均通過(guò)三對(duì) 角度范圍進(jìn)行限定；如區(qū)域9中存在觸摸點(diǎn)ρ，則該觸摸點(diǎn)對(duì)應(yīng)光斑在光學(xué)鏡頭Α、 B、C中分別存在于以下范圍中：（0，π/6)、（ π/2，2 π/3)、（5 π/6，π )，將其進(jìn) 行組合便是區(qū)域9的角度控制范圍；進(jìn)一步觸摸點(diǎn)ρ可以通過(guò)如下組合限定ρ ( SSiUoo^ UOs )，其中20為P與A所成角度，趙#為P與B所成角度，1?櫨為P與c所成 角度。
[0007] 步驟2 "鬼點(diǎn)"消除技術(shù) 經(jīng)步驟1之后，觸摸區(qū)域上的任意觸摸點(diǎn)，都有其對(duì)應(yīng)的角度控制范圍，我們通過(guò)以下 三種技術(shù)消除"鬼點(diǎn)"： 1. 對(duì)每一觸摸點(diǎn)的角度控制組合，判斷是否在有效的區(qū)域角度范圍中，如果是，則保 留；否則判為"鬼點(diǎn)"，并剔除； 2. 對(duì)每一區(qū)域設(shè)置面積閾值，對(duì)剩余的每一觸摸點(diǎn)計(jì)算其光斑三角形面積，若其面積 值小于給定區(qū)域面積閾值，則保留；否則判為"鬼點(diǎn)"，并剔除； 3. 對(duì)剩余的每一觸摸點(diǎn)，分別搜索三光學(xué)攝像頭中與之對(duì)應(yīng)的角度值，檢測(cè)是否能找 到相同值，若在三光學(xué)攝像頭中均能找到相同角度值，則判為"鬼點(diǎn)"；否則判為真實(shí)觸摸 點(diǎn)。
[0008] 步驟3 :真實(shí)觸摸點(diǎn)定位技術(shù) 判斷該觸摸點(diǎn)是否存在遮擋，若未發(fā)生遮擋則采用A、C攝像頭進(jìn)行三角定位；若發(fā)生 遮擋，則先判斷有幾個(gè)光學(xué)鏡頭被遮擋：若只有一個(gè)光學(xué)鏡頭被遮擋，則采用剩下的兩個(gè)光 學(xué)鏡頭進(jìn)行三角定位；若兩個(gè)光學(xué)鏡頭被遮擋，則進(jìn)一步判斷B光學(xué)鏡頭是否被遮擋，若B 未被遮擋，則采用B與A、C任一組合來(lái)計(jì)算三角定位；若B被遮擋，在采用A、C光學(xué)鏡頭進(jìn) 行三角定位。
[0009] 發(fā)明效果： 目前的基于光學(xué)成像的多點(diǎn)觸摸技術(shù)多采用三個(gè)攝像頭實(shí)現(xiàn)，采用四個(gè)光學(xué)成像設(shè)備 的多點(diǎn)觸摸技術(shù)目前也存在，但成本價(jià)格較高，處理算法更為復(fù)雜，雖然在部分情況能解決 "鬼點(diǎn)"及遮擋問(wèn)題，但也不能完全解決。基于三光學(xué)成像設(shè)備的多點(diǎn)觸摸技術(shù)，目前主要采 用跟蹤消除"鬼點(diǎn)"方法，但該方法存在計(jì)算復(fù)雜度高，"鬼點(diǎn)"消除效果差及真實(shí)觸摸定位 精度低等問(wèn)題，本發(fā)明正是基于這些問(wèn)題而提出新的解決方法。本發(fā)明首先將觸摸交互區(qū) 域依光學(xué)成像設(shè)備特性進(jìn)行分區(qū)，將各有效觸摸區(qū)域以角度控制范圍進(jìn)行限定，從而可以 有效降低多點(diǎn)觸摸中組合計(jì)算，有效剔除不可能存在的組合數(shù)；再次采用三步驟"鬼點(diǎn)"消 除方法，有效剔除因組合計(jì)算而得到的"鬼點(diǎn)"，進(jìn)而提高了系統(tǒng)穩(wěn)定性；最后判斷光學(xué)鏡頭 被遮擋情況，根據(jù)各光學(xué)鏡頭被遮擋的具體情況，采用不同的三角定位方法，從而提高了真 實(shí)觸摸點(diǎn)定位精度。本發(fā)明的實(shí)測(cè)效果表明：開(kāi)發(fā)的算法能有效降低組合計(jì)算復(fù)雜度，提高 系統(tǒng)響應(yīng)實(shí)時(shí)性；能有效消除組合計(jì)算"鬼點(diǎn)"，保證系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定性；對(duì)光學(xué)成像鏡頭遮 擋的判斷，能明顯提高觸摸定位精度。
[0010]
【附圖說(shuō)明】： 下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步說(shuō)明： 圖1是系統(tǒng)執(zhí)行流程圖； 圖2是觸摸交互裝置結(jié)構(gòu)圖； 圖3是觸摸點(diǎn)光斑示意圖； 圖4是觸摸交互區(qū)域分區(qū)示意圖； 圖5是"鬼點(diǎn)"示意圖； 圖6是右攝像頭被遮擋示意圖； 圖7是二觸摸點(diǎn)同時(shí)觸摸光路不意圖； 圖8是圖7中觸摸點(diǎn)在光學(xué)鏡頭中對(duì)應(yīng)光斑圖像示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0011] 下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例作進(jìn)一步說(shuō)明： 本發(fā)明的實(shí)施例在以下硬件設(shè)備上實(shí)施，本實(shí)施例僅是該發(fā)明的一個(gè)實(shí)例，對(duì)本發(fā)明 不產(chǎn)生任何限定作用，任何無(wú)本質(zhì)修改的硬件結(jié)構(gòu)及軟件算法都在本發(fā)明的保護(hù)范圍內(nèi)。 本實(shí)例采用三個(gè)光學(xué)攝像頭進(jìn)行定位，三光學(xué)攝像頭分別置于觸摸區(qū)域的左上角（A)，右上 角（C)及頂部中央（B)，見(jiàn)圖2,各光學(xué)攝像頭以120幀/秒速度進(jìn)行同步拍