CN101320307A - 一种识别红外触摸屏上多个触摸点的方法 - Google Patents

Abstract

一种识别红外触摸屏上多个触摸点的方法，该方法应用在由沿着触摸区域四周安装排列有红外发射和接收对管阵列的红外触摸屏之中。该方法在触摸屏扫描检测到了横向或纵向有超过一对发射个接收管之间的光线被阻断以后，存贮被阻断的对管的序号或地址，并将检测得到的纵横向的坐标值组合得到多个可能的触摸点，然后再使用离轴扫描的方法，剔除伪触摸点。本发明不改变现有红外触摸屏任何结构，仅仅通过改变微控制器内的执行代码，就可以实现检测多个触摸点的目的，因此具有应用成本极低、适用性非常广阔的优点。

Description

一种识别红外触摸屏上多个触摸点的方法

技术领域

本发明涉及一种用于红外触摸屏检测触摸点的方法，属于微处理器控制技术领域，尤其是用于计算机触摸屏的触摸点检测技术领域。

背景技术

作为计算机触摸屏的一个分支，红外触摸屏以其安装方便、免维护、高抗爆性、高可靠性等优点而逐渐被广泛应用在各个领域。虽然经过了20多年的发展，有众多的技术改进，如号码为95105303.5、00121462.4等的中国专利或申请所公布的内容。但目前红外触摸屏的基本技术方案，依然局限于美国专利3,764,813、3,775,560、3,860,754等专利所公开的技术内容。但是这些技术内容，都远没有发挥出红外触摸屏所能达到的技术水平，所有的触摸检测都只能检测到单个触摸点。随着计算机软硬件技术的进步，计算机已经拥有了越来越强大的功能，也越来越应用于几乎我们能想象得到的任何领域，那么针对不同的应用领域，有时候多点触摸技术更能方便使用者操作计算机，或者针对特定的软件，多点触摸技术更有效率。但这就要求触摸屏支持多点触摸，能够检测到超过一个的触摸点。目前的红外触摸屏还不能实现针对多个触摸点的检测，在其他类型的触摸屏里，也只有申请号为02822048.X、200580011740.4的中国专利和申请号为US20050257924的美国专利申请等几种技术方案。但这些技术方案都不能应用于红外触摸屏。

发明内容

本发明的目的，就是针对现有红外触摸屏的不足之处，公开了一种在红外触摸屏上实现多点触摸检测的方法。本发明的方法，应用在由沿着触摸区域四周排列的红外发射和接收对管阵列、接通所述红外发射管和接收管的附属电路以及控制所述电路并存储、计算、传输检测到的数据的微控制器系统所构成的红外触摸屏之中，包含有如下步骤：

A.启动红外触摸屏，按照顺序依次选择接通每对红外发射和接收管，扫描整个触摸区域；

B.分别记录存贮每一次红外线被隔断时，所接通的发射和接收对管的内部坐标值；

C.根据步骤B得到的数据，将纵横向的坐标值组合，得到若干个可能的触摸点的坐标值并存贮；

D.选择与被光线被隔断的红外发射接收对管在空间位置上相邻或附近的、但是光轴线不同轴的发射和接收管进行离轴扫描；

E.利用步骤D的扫描结果剔除虚假的触摸点；

F.将真实触摸点的内部坐标值转换为安装所述触摸屏的计算机系统所能接受的数据，并通过所述触摸屏的接口，传输到所述计算机系统之中。

进一步，在上述方法中，还包含有一些更具体的实施步骤，如下：

在步骤B所述的内部坐标值，是发射接收对管在微控制器内的序号或者地址值。

步骤D中，所述被选择的与被光线被隔断的红外发射接收对管在空间位置上相邻或附近的、但是光轴线不同轴的发射和接收管，其选择方法可以是以所述被光线被隔断的红外发射接收对管的为中心，选择序号或者地址与其相邻的红外发射和接收管。

在步骤D中，所述被选择的与被光线被隔断的红外发射接收对管在空间位置上相邻或附近的、但是光轴线不同轴的发射和接收管，其选择方法还可以是以经步骤C组合而得到的各个可能的触摸点为中心，做至少一条不与其它可能的触摸点交叉的直线，选择该直线所贯穿的、安装在触摸屏两个对边的、与被光线被隔断的红外发射接收对管在空间位置上相邻或附近的发射管和接收管。

通过上面对于发明内容的描述，可以看到本发明的优点，在于在不改变现有红外触摸屏任何结构的条件下，仅仅通过改变控制触摸屏工作的微控制器内的执行代码，就可以实现检测多个触摸点的目的。因此，本发明具有应用成本极低、适用性非常广阔的优点。尤其对于一些特殊的应用，能够非常容易地实现对多个触摸点的检测。

附图说明

图1：多个触摸点检测的一般原理示意图；

图2：多个触摸点检测的主程序流程图；

图3：一种离轴扫描检测方法的程序流程图；

图4：另外一种离轴扫描检测方法的程序流程图；

具体实施方案

图1实质上给出现在一般结构的红外触摸屏的基本安装结构，也是本发明的方法所适用的红外触摸屏的基本安装结构。如图所示，所述触摸屏由安装在触摸检测区域(一般是如计算机显示器、投影机屏幕的显示区域)101周围的红外发射管阵列102、红外接收管阵列103构成的矩形触摸屏，其中红外发射和接收管一一对应而构成红外发射和接收对管。假设在这种结构的触摸屏的扫描检测区域内有两个触摸物(图中实线圆)106和109，分别以字符B、D来表示，则当红外发射和接收对管扫描触摸区域时，分别在横向和纵向将各有至少两对对管(视触摸物尺寸的大小，如果更大可能会有更多对管，在此为说明原理假设为两对)之间的红外光线将被阻断。这样，在如图2所示的发射和接收管阵列扫描的流程中：假设在横向，光线被阻断的两对管子的序号为a和b；在纵向，光线被阻断两对管子的序号为c和d。这样就相当于在以发射和接收对管的序号、或者发射接收对管在微控制器中的扫描地址为坐标度量单位的内部坐标系XOY中，将会在横向出现a和b两个触摸物的坐标值，在纵向将会出现c和d两个触摸物的坐标值。将这四个坐标值组合，就可以得到A(a，c)、B(a，d)、C(b，c)和D(b，d)四个触摸物可能位置，即四个可能的触摸点。但触摸屏内部的微控制器不能立刻判定这四个触摸点中哪个是因为坐标组合而产生的伪触摸点，哪个是实际存在的触摸点，因此还需要其他的方法来剔出伪触摸点，得到实际存在的触摸点。在图1中，伪触摸点分别是虚线圆表示的A点106和C点108。图中，发射管发射的红外线用箭头线104表示，被触摸物阻断的红外线用箭头虚线105来表示。

这时，就可以启动另外的一种扫描形式——离轴扫描。所谓离轴扫描，就是由一对红外发射接收对管中的发射管来发射红外线；而由另外一对发射接收对管中的接收管来接收红外线。因为这两对管子的光轴线相分离，不是同一条光轴线，因此在本发明中定义为离轴扫描。因为触摸屏中的红外发射管一般都是红外发光二极管，这种发光二极管所发射的红外线不是集中的一束，而是分布在以光轴线为中心的一个锥形的区域内，因此在一定范围内偏离发射管的光轴线的接收管，也能接收到足以被检测得出的强度足够的光电信号，因此离轴检测(或扫描)是可行的。当然，这种情况下对发射管和接收管之间的距离、角度都有一定的要求，需要根据产品手册、触摸屏的尺寸等因素，或者通过实验来确定最大允许的偏离位置。但对于一般尺寸的触摸物和触摸屏而言，一般偏离在几个管位(管子的安装位置)的情况下，完全可以检测得到离轴的光电信号。

图2给出了整个检测的程序流程图，对应上面的主要步骤。步骤201是检测的启动步骤，进入检测程序，然后进入扫描的步骤202，通过检测判断步骤203判定是否有对关之间的红外线被阻挡。如果没有红外线被阻挡，则在完成一个扫描周期之后返回扫描控制部分，继续控制各个发射接收对管扫描整个触摸区域。当检测到有物体阻挡了红外线时，进入判断步骤204，判断在纵向和横向一共各自有几对管子之间的红外线被阻挡。如果在某个方向上只有一对管子之间的红外线被阻挡，则判定为单点触摸，进入计算转换步骤205，按照安装触摸屏的计算机系统要求，将触摸点的内部坐标计算转换成为指定格式的坐标值，通过连接端口输出到所述计算机系统中，然后返回步骤202；如果在某个方向上有超过一对的管子之间的光线被阻挡，则认为是多点触摸，然后进入步骤206，存贮红外线被阻挡的对管的地址或者序号，并组合得到触摸点的若干个可能的坐标值，例如图1中的A、B、C、D各点。然后，进入步骤207，启动离轴扫描功能。在得到离轴扫描的结果以后，进入判断计算步骤208，判定上述组合得到的触摸点的内部坐标中，哪些是真实的触摸点，剔出伪触摸点。最后，再如步骤205所述的处理方式处理真实触摸点的坐标值，并通过连接端口输出到所述计算机系统中。完成这些步骤以后，再返回到扫描控制步骤202，开始下一次扫描检测。

因为红外触摸屏的工作原理已经是公开技术，上述的检测、判断、计算等技术内容都是程序设计和数学计算的内容，故在此无需再详细说明。

在本发明的实施方案中，离轴扫描可以有两种方式。第一种如流程图图3所示，选择与被光线被隔断的红外发射接收对管在空间位置上相邻或附近的、以所述被光线被隔断的红外发射接收对管的为中心、序号或者地址与其相邻，但是光轴线不同轴的发射和接收管。以图1中的组合得到的触摸点D(b，c)为例：假设在横向上，红外线被点D阻断的对管的序号或地址为i，这里i＝d，则就可以分别选择序号或地址为i-1、i、i+1的发射管发射红外线，在上述每只发射管发射红外线时，再分别选择序号或地址为i-2、i-1、i、i+1、i+2的接收管接收发射管发射的红外线。从图1中可以看到，因为触摸点D是真实存在的，因此从i-1→i+1、i+1→i-1的红外线被完全阻断；i-1→i、i+1→i、和i→i-1、i→i+1的红外线被部分阻断。这时就可以判断出D点是一个真实的触摸点。而C点，因为本该被C点阻断的i→i-1、i→i+1和i-1→i+2、i+1→i-2之间的红外线却没有被阻断，则说明C点是一个伪触摸点。这只是利用横向排列的发射接收对管来检测的，还可以利用纵向排列的发射接收对管来再次检测，进一步确认哪个是真实哪个是伪触摸点。其它可能的触摸点A、B、C，同样用这种方法来判定真伪。

对应于图3，就是图2中的步骤207被更具体的步骤301替代，步骤302和303合二为一，替代图2中的步骤208，然后返回图2中的扫描步骤202。

另外一种方式如图4中所说明的：以经步骤C组合而得到的各个可能的触摸点为中心，做至少一条直线，选择该直线所贯穿的、安装在触摸屏两个对边的、与被光线被隔断的红外发射接收对管在空间位置上相邻或附近的发射管和接收管。当然，如前所述，为保证足够的离轴光线的强度，这条直线与光线被阻挡的对管的光轴之间的夹角越小越好。仍以图1中的点D为例，可以选择直线110所贯穿的发射管i-1和接收管i+1来验证点D是真实的触摸点还是伪触摸点。与上面的第一种方法相比，这种方法原则上只要选择一对合适的发射和接收管扫描一次就可以证实真伪。这种方法需事先计算得到这条直线的方程，因此处理时间要稍长一些。但现在微处理器的速度都很快，且又是直线方程，因此应该比第一种方式的扫描速度更快一些，能够减少全区域扫描的周期，提高触摸屏的响应速度。对应于图4，仅仅是用步骤401替换了图3中的301。但须注意的是这条直线不能与其他组合得到的坐标点相交，否则就无法判断哪个点阻挡了光线。

上面实施例所给出的是两个触摸点的情况，但是多于两个触摸点的情况，依然可以使用实施例中的同样的方法来检测处理，包括某些触摸点之间的连线可能与横向或者纵向的红外线相平行的情况(这种情况处理起来更简单)，因此无需再举例来说明。

前面着重说明了实现本发明目的基本技术方案。但是作为完整的应用技术方案，上述明确说明的实施结构不是唯一的。比如，计算符合与触摸屏相连接的计算机的接收格式的坐标值的步骤，也可以设置在剔除伪触摸点之前，在证实某点是伪触摸点之后，删除这个点所对应的坐标值即可。再比如在第一种离轴扫描方案中，还可以首先连通一只选定的接收管，然后再依次连通各个被选定的发射管；在全部被选定的发射管都发射完红外线之后再连通第二只被选定的接收管，然后再依次连通各个被选定的发射管——这种顺序来实现，减少了瞬态过程，将能保证接收的光电信号更稳定。因此在本发明所给出的基本技术方案的基础上的进行的改进、移植、变通、删减、增补等方式的设计，都属于本发明的技术范围之内。

Claims (4)

1.一种识别红外触摸屏上多个触摸点的方法，该方法应用在由沿着触摸区域四周排列的红外发射和接收对管阵列、接通所述红外发射管和接收管的附属电路以及控制所述电路并存储、计算、传输检测到的数据的微控制器系统所构成的红外触摸屏之中，包含有如下步骤：

A.启动红外触摸屏，按照顺序依次选择接通每对红外发射和接收管，扫描整个触摸区域；

B.分别记录存贮每一次红外线被隔断时，所接通的发射和接收对管的内部坐标值；

C.根据步骤B得到的数据，将纵横向的坐标值组合，得到若干个可能的触摸点的坐标值并存贮；

D.选择与被光线被隔断的红外发射接收对管在空间位置上相邻或附近的、但是光轴线不同轴的发射和接收管进行离轴扫描；

E.利用步骤D的扫描结果剔除虚假的触摸点；

F.将真实触摸点的内部坐标值转换为安装所述触摸屏的计算机系统所能接受的数据，并通过所述触摸屏的接口，传输到所述计算机系统之中。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：步骤B所述的内部坐标值，是发射接收对管在微控制器内的序号或者地址值。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：步骤D所述被选择的与被光线被隔断的红外发射接收对管在空间位置上相邻或附近的、但是光轴线不同轴的发射和接收管，其选择方法是以所述被光线被隔断的红外发射接收对管的为中心，选择序号或者地址与其相邻的红外发射和接收管。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：步骤D所述被选择的与被光线被隔断的红外发射接收对管在空间位置上相邻或附近的、但是光轴线不同轴的发射和接收管，其选择方法是：以经步骤C组合而得到的各个可能的触摸点为中心，做至少一条不与其它可能的触摸点交叉的直线，选择该直线所贯穿的、安装在触摸屏两个对边的、与被光线被隔断的红外发射接收对管在空间位置上相邻或附近的发射管和接收管。

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