CN102306067A - 基于光学传感分布式多系统并行检测多点测控系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于光学传感分布式多系统并行检测多点测控系统及方法，包括触控面板、多个光学传感器、中央处理系统、区域判别单元和区域信息处理单元，多个光学传感器安置在触控面板的屏幕背后，触控面板分为多个区域，每个区域对应一个光学传感器，区域判别单元判断触摸发生时的所在区域，对应区域的光学传感器采集触摸信息，区域信息处理单元进行处理后发送到中央处理系统。中央处理系统将来自各个模块的触摸信息进行综合处理，各模块的触控点信息将统一到同一屏幕坐标系，经由一定协议格式封装发送，供应用系统使用。该分布式协同工作检测方法可真正有效检测并定位任意多个触摸点，检测精度高，且可无限扩展触摸表面面积，不受单一光学传感器控制面积的限制。

Description

基于光学传感分布式多系统并行检测多点测控系统及方法

技术领域

本发明涉及一种基于多路光学传感分布式协同工作的和多点触摸定位的新技术，是一种基于分布式的利用光学传感器成像辅助虚拟多点触摸定位技术，属于现今蓬勃发展的人机交互触摸控制系统领域。

背景技术

电子信息技术的高速发展，使人们的生活、学习、工作也越来越离不开各种电子产品的应用。每一个电子产品都需要提供一个人机互动的用户界面，如按钮、开关、键盘、鼠标等。在各种用户界面的相关技术中，触摸感应显示器(也称“触摸屏”或“触摸面板”)提供了一种以用户为中心的自然、高效的人机交互方式，在个人便携式电子产品、信息查询、教育、游戏、展览、指挥决策等领域具有广阔的应用前景。

作为一个用户人机交互界面，触摸系统侦测到用户的触摸并将其转换为电子信号，经过信号分析，处理装置确定用户触摸的位置，然后显示并执行相应的动作。传统的单点触摸只能同时响应一个触点，没有从本质上改变传统的人机交互方式，只是用手指点击代替鼠标、键盘操作，缺乏智能性，无法多元化。多重触控(或多点触控)技术让双手与机器自由交互成为可能。借助光学、材料学等技术，构建能同时检测多个触点的触控平台，使用户能够运用多个手指同时操作，实现基于手势的交互，甚至可以让多个用户同时操作实现基于协同手势的交互，是人机交互发展的方向。

触摸系统一般由触摸检测部件和触摸屏控制器组成：触摸检测部件检测用户触摸信息，接收后送触摸屏控制器；触摸屏控制器接收触摸信息，将其转换成触点坐标并送给CPU，供应用系统使用。

目前普遍采用的多重触控技术主要有电容式、红外式、基于受抑内全反射式和摄像头协同式等。电容式多重触控平台在表面布满电极，当手指触摸在电极表面时，人体电场和触控屏表面形成一个耦合电流，利用这个电流进行触点的定位。电容式多重触控平台是目前应用最为成熟的多重触控平台，但是该平台在原理上把人体当做电容器元件的一个电极使用，容易出现误检漏检，而且环境温度、湿度的改变会引起漂移，定位不准，特别是电容屏尺寸越大，单位成本越高。红外触摸屏是通过集成红外发射元件和接收元件的电路板实现多重触控技术。当有触点时，红外元件发出的红外信号将被触点反射从而被接收元件接收，获得触点位置。该装置可直接安装于笔记本电脑屏幕前，安装方便，但定位精度不高，可识别的点数取决于发射元件密度。微软公司2007年5月推出的表面计算机则是基于受抑内全反射式。其主要原理是将一个红外线发射器放置在屏幕后方，当有手指碰触到屏幕时会把发射器射出来的红外线反射回去，放置于屏幕后方的四个红外线接受器就可依据反射的位置来判断手指的位置。这种装置成本低、实现技术简单，但由于基于背投技术，需要对现有电脑进行改造，需要短距广角投影仪、背投软幕等特殊装置和材料。国外有人提出一种基于两路摄像头协同检测的多重触控装置，一路摄像头置于交互区正上方，另一路摄像头置于交互区任意侧面。上方的摄像头主要用于触摸事件的检测，然后通过两路摄像头之间坐标变换得到触点在交互区平面的坐标。但是通过上方摄像头得到的深度信息检测触摸事件精度不高，而且存在延迟，安装的顶摄像头占用较大的空间，且对用户的交互行为存在限制，如交互时手不能被身体其他部位(如头)遮挡等，另外仅用一个侧摄像头无法解决触点间大量的遮挡问题。

发明内容

针对各种现有技术的不足，提出了一种基于分布式协同工作的光学传感多点定位触摸监测控制系统。本系统由一整套的硬件和软件构成，硬件包括表面计算平台(多路光学传感成像设备)、显示屏幕，以及检测计算服务器，软件系统包括光学成像检测算法及多触点的检测算法和中央处理系统软件。

本发明提供了一种基于光学传感分布式多系统并行检测多点测控系统，包括触控面板、多个光学传感器、中央处理系统、区域判别单元和区域信息处理单元，多个光学传感器安置在触控面板的屏幕背后，触控面板分为多个区域，每个区域对应一个光学传感器，触控面板配设有区域判别单元，光学传感器配设有区域信息处理单元，区域信息处理单元处理与中央处理系统连接。

优选的，上述触控面板根据有效区域及光学传感器的控制面积划分适当个数的区域，上述光学传感器根据感应的范围和控制面积放置在屏幕背后适当的位置。

优选的，上述区域判别单元判断触摸发生时的所在区域，对应区域的光学传感器采集触摸信息，区域判别单元判断触摸发生所在区域并激活相应的区域信息处理单元，并将触摸信息通过区域信息处理单元进行处理，进一步将结果发送到中央处理系统。

优选的，上述中央处理系统将来自各个模块的触摸信息进行综合处理，并将重叠区部分来自不同模块的信息进行关联处理，以使其只保留其中的一个模块的触摸点信息；经中央处理系统处理后，各模块的触控点信息将统一到同一屏幕坐标系，经由一定协议格式封装发送，供应用系统使用。

本发明同时提供了一种基于光学传感分布式多系统并行检测多点测控方法，由硬件装置和处理模块两部分构成，其中，硬件装置包括触控面板和多个光学传感器，处理模块包括中央处理系统、区域判别单元和区域信息处理单元，触控面板根据有效区域及光学传感器的控制面积划分适当个数的区域，上述光学传感器根据感应的范围和控制面积放置在屏幕背后适当的位置，触控面板配设有区域判别单元，光学传感器配设有区域信息处理单元，区域信息处理单元处理与中央处理系统连接，其特征在于具体包括如下步骤：

步骤一、当触摸行为发生时，区域判别单元判断触摸发生所在区域并激活相应的区域信息处理单元；

步骤二、判断触摸发生所在区域所对应的光学传感器进行信息采集并传送到区域信息处理单元进行信息处理；

步骤三、区域信息处理单元将信息处理后的结果发送到中央处理系统，中央处理系统将来自各个模块的触摸信息进行综合处理，并将重叠区部分来自不同模块的信息进行关联处理，以使其只保留其中的一个模块的触摸点信息；

步骤四、经中央处理系统处理后，各模块的触控点信息将统一到同一屏幕坐标系，经由一定协议格式封装发送，供应用系统使用。

相对于现有技术来讲，本发明取得了以下有益效果：

1.有效解决了多点触摸系统中的硬件复杂度和成本问题，采用常见的光学传感设备，如光学成像仪等，且设备后置，不受任何外界环境变化和光照度变化的影响，扩展了本系统的应用范围和应用场景。

2.系统采用光学成像技术，采用专用的检测算法，对多个触摸目标进行判断。

3.本发明对触摸区域进行分区处理，每一区域由相应的光学传感装置采集触摸信息并单独进行处理，处理结果发送到中央处理系统进行二次处理。

4.本发明针对每个传感器进行参数标定，并采用非线性的方法对成像畸变进行校正，保证判断点的准确度在系统应用的范围内，提高了光学成像信息的精准度。

5.各区域的触摸点信息在发送到中央处理系统后，由中央处理系统将重叠区部分的触摸点信息进行合并、关联处理，并进行坐标系的换算，统一到屏幕坐标系输出。

6.当得到所有触摸点后，本系统采用一定的协议格式封装来传送触摸点的相关信息给上层应用程序，保证本系统的软件应用范围。

相比较于目前常用的多点触控系统，本发明通过使用分布式协同工作的机制，光学传感设备后置和中央处理系统多重触控二次处理算法，大大提高了多重触控检测的效率及精准性和实用性，使得触摸屏面积可以无限制扩展，有效减少设备的整体厚度，并有效降低了设备硬件成本。

附图说明

图1为本发明区域划分原理示意图；

图2为本发明提供的测控装置系统结构示意图；

图3为本发明中央处理系统处理流程示意图。

具体实施方式

为了便于本领域普通技术人员理解和实施本发明，下面结合附图及具体实施方式对本发明作进一步的详细描述。

本发明提供的基于光学传感分布式多系统并行检测多点测控系统，包括触控面板、多个光学传感器、中央处理系统、区域判别单元和区域信息处理单元，多个光学传感器安置在触控面板的屏幕背后，触控面板分为多个区域，每个区域对应一个光学传感器，触控面板配设有区域判别单元，光学传感器配设有区域信息处理单元，区域信息处理单元处理与中央处理系统连接。触控面板根据有效区域及光学传感器的控制面积划分适当个数的区域，光学传感器根据感应的范围和控制面积放置在屏幕背后适当的位置。如图1所示即为对屏幕进行区域划分的情况，本实施例中划分为1-6一共六个区域，分为上下两排并列分布，而在屏幕背后适当位置对应的就有光学传感器1、光学传感器2、……光学传感器6。

如图2所示，为本发明的工作示意图，其中区域判别单元判断触摸发生时的所在区域，区域判别单元判断触摸发生所在区域并激活相应的区域信息处理单元；对应区域的光学传感器采集触摸信息，并将触摸信息通过区域信息处理单元进行处理，进一步将结果发送到中央处理系统。

而如图3所示，为中央处理系统接收到处理的信息后的工作示意图，中央处理系统将来自各个模块的触摸信息进行综合处理，并将重叠区部分来自不同模块的信息进行关联处理，以使其只保留其中的一个模块的触摸点信息；经中央处理系统处理后，各模块的触控点信息将统一到同一屏幕坐标系，经由一定协议格式封装发送，供应用系统使用。

本实施例还提供了一种基于光学传感分布式多系统并行检测多点测控方法，由硬件装置和处理模块两部分构成，其中，硬件装置包括触控面板和多个光学传感器，处理模块包括中央处理系统、区域判别单元和区域信息处理单元，触控面板根据有效区域及光学传感器的控制面积划分适当个数的区域，所述光学传感器根据感应的范围和控制面积放置在屏幕背后适当的位置，触控面板配设有区域判别单元，光学传感器配设有区域信息处理单元，区域信息处理单元处理与中央处理系统连接，具体包括如下步骤：

步骤一、当触摸行为发生时，区域判别单元判断触摸发生所在区域并激活相应的区域信息处理单元；

步骤二、判断触摸发生所在区域所对应的光学传感器进行信息采集并传送到区域信息处理单元进行信息处理；

步骤三、区域信息处理单元将信息处理后的结果发送到中央处理系统，中央处理系统将来自各个模块的触摸信息进行综合处理，并对触摸点的位置进行判断，对于重叠区部分来自不同模块的信息进行关联处理，以使其只保留其中的一个模块的触摸点信息，对于非重叠区将点坐标转换到同一屏幕坐标系；

步骤四、经中央处理系统处理后，各模块的触控点信息将统一到同一屏幕坐标系，经由一定协议格式封装发送，供应用系统使用。

以上所述，仅是用以说明本发明的具体实施案例而已，并非用以限定本发明的可实施范围，举凡本领域熟练技术人员在未脱离本发明所指示的精神与原理下所完成的一切等效改变或修饰，仍应由本发明权利要求的范围所覆盖。

Claims (6)

1.一种基于光学传感分布式多系统并行检测多点测控系统，包括触控面板、多个光学传感器、中央处理系统、区域判别单元和区域信息处理单元，其特征在于：多个光学传感器安置在触控面板的屏幕背后，触控面板分为多个区域，每个区域对应一个光学传感器，触控面板配设有区域判别单元，光学传感器配设有区域信息处理单元，区域信息处理单元处理与中央处理系统连接。

2.根据权利要求1所述的基于光学传感分布式多系统并行检测多点测控系统，其特征在于：所述触控面板根据有效区域及光学传感器的控制面积划分适当个数的区域，所述光学传感器根据感应的范围和控制面积放置在屏幕背后适当的位置。

3.根据权利要求1或2所述的基于光学传感分布式多系统并行检测多点测控系统，其特征在于：所述区域判别单元判断触摸发生时的所在区域，区域判别单元判断触摸发生所在区域并激活相应的区域信息处理单元，对应区域的光学传感器采集触摸信息，并将触摸信息通过区域信息处理单元进行处理，进一步将结果发送到中央处理系统。

4.根据权利要求3所述的基于光学传感分布式多系统并行检测多点测控系统，其特征在于：所述中央处理系统将来自各个模块的触摸信息进行综合处理，并对触摸点的位置进行判断，对于重叠区部分来自不同模块的信息进行关联处理，以使其只保留其中的一个模块的触摸点信息，对于非重叠区将点坐标转换到同一屏幕坐标系。

5.根据权利要求4所述的基于光学传感分布式多系统并行检测多点测控系统，其特征在于：经中央处理系统处理后，各模块的触控点信息将统一到同一屏幕坐标系，经由一定协议格式封装发送，供应用系统使用。

6.一种基于光学传感分布式多系统并行检测多点测控方法，由硬件装置和处理模块两部分构成，其中，硬件装置包括触控面板和多个光学传感器，处理模块包括中央处理系统、区域判别单元和区域信息处理单元，触控面板根据有效区域及光学传感器的控制面积划分适当个数的区域，所述光学传感器根据感应的范围和控制面积放置在屏幕背后适当的位置，触控面板配设有区域判别单元，光学传感器配设有区域信息处理单元，区域信息处理单元处理与中央处理系统连接，其特征在于具体包括如下步骤：

步骤一、当触摸行为发生时，区域判别单元判断触摸发生所在区域并激活相应的区域信息处理单元；

步骤二、判断触摸发生所在区域所对应的光学传感器进行信息采集并传送到区域信息处理单元进行信息处理；

步骤三、区域信息处理单元将信息处理后的结果发送到中央处理系统，中央处理系统将来自各个模块的触摸信息进行综合处理，并对触摸点的位置进行判断，对于重叠区部分来自不同模块的信息进行关联处理，以使其只保留其中的一个模块的触摸点信息，对于非重叠区将点坐标转换到同一屏幕坐标系；

步骤四、经中央处理系统处理后，各模块的触控点信息将统一到同一屏幕坐标系，经由一定协议格式封装发送，供应用系统使用。

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