CN102289320B - 可自定义显示界面范围的多点触控展示方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及 一种 可自定义显示界面范围的多点触控展示方法，其包括利用弹性机械波发生/接受器检测和定位至少一个接触点的位置信息。本发明的方法可以提高多点触控装置的人机交互体验，支持用户对多点触控展示表面的快速自定义和调试。本发明适用于墙壁、地板、桌面等各类投影展示载体的多点触控改造，适合于用户可自定义使用场合和显示大小的多点触控展示仪器的规模化生产制造。

Description

可自定义显示界面范围的多点触控展示方法

技术领域

本发明涉及多点触控技术领域，特别涉及基于触控技术且可自定义显示界面范围的展示方法。

背景技术

多点触控（Multitouch，也称为Multi-touch）意即让电脑使用者透过数只手指达至图像应用控制的输入技术。相较之下，标准的触控技术只能辨认一点，是其之间最大的分别。多点触控技术可以实现更具个性化的人机交互方式，能够为用户带来更好的应用体验。多点触控的展示载体通常为LCD或LED屏幕。触摸屏为多点触控典型的应用，该应用中，用户透过自己的手指将信息传给机器，机器透过视觉（显示屏）来将这个信息解释和展示给用户。在这个过程中，用户的手指往往要接触触摸屏，通过手指在触控屏上的位置和运动传递信息给机器。能让电脑感受到物理上的触碰的事物包括：热力、指压、高速摄影机、红外线、光学感应、电阻改变、超声波接收器，微音器、雷射波幅感应器及影子感应器等。要使用多点触控技术，传统装置必需配备触模屏或触控版，同时需装载可辨认多于一点同时触碰的软件。

现有的多点触控技术主要有：

a）WO 2011078769 A1 为例的FTIR（Frustrated Total Internal Reflection）方法，其在特定的展示载体（LED屏幕或LCD屏幕）的夹层中加入LED光线，当用户按下屏幕时，便会使夹层的光线造成不同的反射效果，感应器接收光线变化而捕捉用户的施力点，从而做出反应。该方法的不足是：

- 必须选择特定的展示载体-多点触控屏幕；

- 屏幕的尺寸为确定值，具体来说触控显示的尺度无法在使用时根据需要进行自定义调整。

 b）WO 2005/114359 A2公开的基于电容技术的透明多点触控屏。它的不足是：

-   该技术需要一层透明电路层；

-   该需要导致该触控显示技术的屏幕为固定屏幕，无法在使用中改变大小。

 c）WO 2011010037 A1公开的通过机械弹性波形技术来将普通物体转变为可触控物体的技术，该技术的实现方式为首先通过至少一个弹性机械波发射器在指定物体上加载机械波，通过至少一个机械波接收器观察该机械波的属性，当有至少一点接触点发生时，被观察的机械波则会发生相应的改变，通过与预先存储的参考信号进行比对，该技术可以通过模式识别的方式推导出接触点的位置。该技术不需要特定屏幕为载体，可以在投影表面加载触控功能。它的不足是：触控表面的尺寸和形状为固定值，具体表现在多点触控定位需要预先存储的参考信号，而获取该参考信号时的触控表面的尺寸和形状则决定了使用时的触控表面的尺寸和形状。

综上，常规的多点触控展示方法，采用特定或固定尺寸形状的展示载体（屏幕或投影表面），限制了人机交互装置的应用范围和场合，用户无法在自己设定的展示载体和场合实现快速有效的多点触控展示。以WO 2011010037 A1为例，用户或者无法修改显示尺寸，或每次更改显示表面和尺寸时需要大量的信号校验过程，成本昂贵，生产工艺亦不能重复化，不能满足多点触控展示随时随地变更展示载体的需求。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种可自定义显示界面范围的多点触控展示方法。

为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：

一种可自定义显示界面范围的多点触控展示方法，其包括如下步骤：

（1）、利用投影仪将电脑或微处理芯片设定的多点触控交互界面投影在指定应用表面上，形成的投影图形的形状和尺寸构成了多点触控显示界面的显示范围；

（2）、利用摄像头获取步骤（1）所得投影图形，并由电脑或微处理芯片产生特定的投影图形变化，根据投影图形变化，比对电脑或微处理芯片设定的变化曲线，计算得出投影图形距离投影仪的距离信息和投影仪的方向信息，并进而根据所述距离信息和投影仪的相关设定，获得多点触控显示的尺度信息；

（3）、利用多点触控技术获取多点接触位置信息，具体如下：

a、取两个弹性机械波发生/接受器，分别放置或固定在投影图形的一条对角线的顶点上，所述弹性机械波发生/接受器包括：

弹性机械波发生/接受装置，其为压电陶瓷片，作为发生装置时，能够通过在压电陶瓷片上加载不高于10伏的可变频率电压信号激发弹性机械波的产生；作为接收装置时，能够通过模数转换器将接受到的弹性机械波转换为电信号；

无线或蓝牙通信装置，其用于进行弹性机械波发生/接受装置与电脑或微处理芯片之间的信号传递和沟通；

调节开关，其根据电脑或微处理芯片的指令使所述弹性机械波发生/接受器在发生器与接收器之间进行转换；

b、规定两个所述弹性机械波发生/接受器中的一个为弹性机械波发生器，另一个为弹性机械波接收器；

c、由所述弹性机械波发生器产生机械波，在投影图形对应的应用表面上进行传递，并由所述弹性机械波接收器接收该机械波，存储为参考信号；

d、所述弹性机械波接收器对接收到的机械波进行监控，当观测到该机械波发生变化时，判定投影图形的应用表面与用户手指发生了接触，通过对变化后的机械波进行校验和比对，推导出多点触控位置信息，该多点触控位置信息包含有接触点的数量和各接触点的位置信息；

e、通过电脑或微处理芯片的处理将所述多点触控位置信息反应为投影图形上的相应变化以及规定的人机互动操作。

根据本发明，所述的应用表面可以为各类投影展示载体例如墙壁，地板或桌面等。

所述压电陶瓷片为市售的各种压电陶瓷，工作频率在20kHz～2MHz之间。典型的压电陶瓷是圆盘状压电陶瓷片，直径为5mm，厚度为2mm。

由于采用以上技术方案的实施，本发明与现有技术相比具有如下优点：

本发明利用传统的价格低廉的投影仪作为显示载体，用户可以根据简单的投影仪或电脑的操作调整投影的交互界面的范围和尺寸，该交互界面的形状和尺寸决定了多点触控界面的形状和尺寸；利用弹性机械波在接触发生时发生衍射的特性来进行多点触控信号的分析和定位，可以在投影表面上进行人机交互。多点触控表面的应用范围从固定尺寸的液晶屏幕等，扩展到任意表面，如墙壁或地板等。因此，本发明是一种更便于用户自定义多点触控展示的场合和展示载体的方法，操作简便，低成本、可无限制多次使用，适合于规模化生产的用户可自定义使用场合和显示大小的多点触控展示仪器的生产制造。

附图说明

图1 是根据本发明的多点触控展示方法的投影显示和布置示意图；

图2 是根据本发明的使用摄像头获取显示范围尺度信息的示意图；

图3是根据本发明的弹性机械波发生/接收器的结构示意图；

图4 是根据弹性机械波的变化获取接触点位置信息的工作原理示意图；

其中：1、用户；2、投影仪；3、控制按钮；4、电脑或微处理芯片；5、显示载体；6、显示范围；7、摄像头；8,9,10、定位点；11、弹性机械波发生/接收器；12、压电陶瓷片；13、粘接片；14,15、数模转换器；16、调节开关；17、蓝牙模块；18、弹性机械波发生器；19、弹性机械波接收器。

具体实施方式

本发明的展示方法包括下列步骤：

（1）、利用投影仪设定多点触控展示的显示范围：

a、将电脑或微处理芯片与投影仪相连；

b、投影仪将电脑或微处理芯片设定的多点触控交互界面投影在指定应用表面，如墙壁或地板上；

（2）、利用摄像头获取多点触控展示的显示范围信息：

a、取一个摄像头，安装在投影仪顶部，获取投影显示的图形；

b、由电脑或微处理芯片产生特定的投影图形变化；

c、根据摄像头获取的投影图形的变化，比对电脑或微处理芯片设定的变化曲线，通过计算得出投影图形距离投影仪的距离信息和投影仪的方向信息；

d、根据该距离信息和投影仪的相关设定，获得多点触控展示的尺度信息；

（3）、利用新型多点触控技术获取多点接触位置信息：

a、取两个弹性机械波发生/接受器，分别放置在投影表面的一条对角线的顶点上，例如分别放置在左上角和右下角（若投影表面为长方形）；

b、该弹性机械波发生/接受器为固定大小的圆盘状压电陶瓷片为主体，通过无线网络或蓝牙与电脑或微处理芯片进行信号传递和沟通的传感器/传动器，并且可以通过电脑或微处理芯片的指令在传感与传动之间进行切换；

c、规定其中一个弹性机械波发生/接受器为发生器，则另一个为接收器；

d、由机械波发生器产生一定数量（大于20）的特有频率的机械波，在投影表面的载体（例如墙壁或地板）上进行传递，并被接收器接收该机械波，存储为参考信号；

e、接收器对接收到的机械波进行监控，当观测到该机械波发生变化时，可以认为投影图像的显示载体与用户手指发生了接触，通过对变化后的机械波进行校验和比对，可以推导出多点触控位置信息；该位置信息包含有接触点的数量和各接触点的位置信息，该信息通过电脑或微处理芯片的处理，反应为投影图形上的相应变化以及规定的人机互动操作。

本发明利用弹性机械波发生/接受器检测和定位至少一个接触点的位置信息。该发生/接收器的特点是：拥有一个弹性机械波发生/接受装置，具体来说即圆盘状压电陶瓷片；拥有一个无线或蓝牙通信装置；当该装置为发生器时，可通过在压电陶瓷片上加载不高于10伏的可变频率电压信号，激发弹性机械波的产生；当该装置为接收器时，可通过一个模数转换芯片将接收到的弹性机械波转换为电信号并传递到电脑或微处理芯片处进行处理；该装置可通过一个调节开关在发生器与接收器之间进行转换。

下面结合附图，对本发明做进一步详细的说明。

参见图1，用户1可根据投影仪2的安装位置和投影仪2上的控制按钮3等，将电脑或微处理芯片4上指定的内容投影在指定投影显示载体5上，从而根据用户1的要求定义多点触控展示的显示范围6。

参见图2，由安置在投影仪2上的摄像头7获取投影显示的内容信息，首先通过电脑或微处理芯片4设定三个不同颜色参考定位点8，9，10。此三个定位点的相对位置为默认值，根据摄像头7获得的图像经过图像处理后，可以获得投影后三者的相对位置差，从而推导出投影显示范围6的尺度。此三个定位点可以布置在投影显示范围6的三个指定顶点。

参见图3，多点触控所使用的弹性机械波发生/接收器11的主体部分为圆盘状压电陶瓷片12（直径5mm，厚度2mm），该陶瓷片通过粘接片13与多点触控展示平面相接触。该陶瓷片有两种工作模式，一种为弹性机械波的发生器模式，通过数模转换器14将指定电信号转变为机械振动信号；一种为弹性机械波的接收器模式，通过模数转换器15将接收到的机械波信号转变为电信号。两种模式由电脑或微处理芯片4通过调节开关16进行选择，模式选择信号和发生/接收的机械波信号经过蓝牙模块17在电脑或微处理芯片4以及发生/接收器11间进行传递。

参见图4，在多点触控的显示范围6对的一条对角线的顶点位置安置两个上述的机械波发生/接收器11，选定其中一个为弹性机械波发生器18后，另一个则自动选择为弹性机械波接收器19。弹性机械波发生器18的压电陶瓷在特定频率（20kHz到2MHz之间）下产生的弹性机械波在多点触控展示的表面传递，被接收器19接收。当多点触控表面得到人手指的接触时与传递的机械波发生接触，从而影响接收器19的压电陶瓷接收到的振动信息，该信息经过与预先获取的参考信号进行比对即可得到接触点位置20的信息，提供给电脑进行人机交互操作。

  综上，本发明适用于墙壁，地板，桌面等各类投影展示载体的可触控化，并且支持投影显示图形范围的可定义化。本发明方法可以提高多点触控装置的人机交互体验。改进的多点触控装置支持用户对多点触控展示表面的快速调试，用户可在不到一分钟内完成对普通投影表面的多点触控化改造。

    以上对本发明做了详尽的描述，其目的在于让熟悉此领域技术的人士能够了解本发明的内容并加以实施，并不能以此限制本发明的保护范围，凡根据本发明的精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围内。

Claims (4)

1.一种可自定义显示界面范围的多点触控展示方法，其特征在于：该展示方法包括如下步骤：

（1）、利用投影仪将电脑或微处理芯片设定的多点触控交互界面投影在指定应用表面上，形成的投影图形的形状和尺寸构成了多点触控显示界面的显示范围；

（2）、利用摄像头获取步骤（1）所得投影图形，并由电脑或微处理芯片产生特定的投影图形变化，根据投影图形变化，比对电脑或微处理芯片设定的变化曲线，计算得出投影图形距离投影仪的距离信息和投影仪的方向信息，并进而根据所述距离信息和投影仪的相关设定，获得多点触控显示的尺度信息；

（3）、利用多点触控技术获取多点接触位置信息，具体如下：

a、取两个弹性机械波发生/接受器，分别放置或固定在投影图形的一条对角线的顶点上，所述弹性机械波发生/接受器包括：

弹性机械波发生/接受装置，其为压电陶瓷片，作为发生装置时，能够通过在压电陶瓷片上加载不高于10伏的可变频率电压信号激发弹性机械波的产生；作为接收装置时，能够通过模数转换器将接受到的弹性机械波转换为电信号，所述压电陶瓷片的工作频率为20kHz～2MHz；

无线或蓝牙通信装置，其用于进行弹性机械波发生/接受装置与电脑或微处理芯片之间的信号传递和沟通；

调节开关，其根据电脑或微处理芯片的指令使所述弹性机械波发生/接受器在发生器与接收器之间进行转换；

b、规定两个所述弹性机械波发生/接受器中的一个为弹性机械波发生器，另一个为弹性机械波接收器；

c、由所述弹性机械波发生器产生机械波，在投影图形对应的应用表面上进行传递，并由所述接收器接收该机械波，存储为参考信号； 

d、所述弹性机械波接收器对接收到的机械波进行监控，当观测到该机械波发生变化时，判定投影图形的应用表面与用户手指发生了接触，通过对变化后的机械波进行校验和比对，推导出多点触控位置信息，该多点触控位置信息包含有接触点的数量和各接触点的位置信息；

e、通过电脑或微处理芯片的处理将所述多点触控位置信息反应为投影图形上的相应变化以及规定的人机互动操作。

2.根据权利要求1所述的可自定义显示界面范围的多点触控展示方法，其特征在于：所述的应用表面为各类投影展示载体。

3.根据权利要求2所述的可自定义显示界面范围的多点触控展示方法，其特征在于：所述的应用表面为墙壁，地板或桌面。

4.根据权利要求1所述的可自定义显示界面范围的多点触控展示方法，其特征在于：所述的压电陶瓷片为圆盘状。

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