CN102339171A - 一种红外触摸系统及多点信号扫描计算方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种红外触摸系统及多点信号扫描计算方法，方法包括步骤：A、红外触摸系统的发射边框中有一个以上的红外发射管同时或逐个按顺序发射红外光时，其对面的接收边框中有一个红外接收管接收红外光，使触摸表面形成密集的二维感应光网；B、当至少一个触摸物接触触摸屏，遮挡所述感应光网，产生光强信号，根据此信号确定被遮挡红外光线，结合多条横向和纵向的被遮挡红外光线交叉形成的多个交叉点，判断多个交叉点的集合是否为实际触摸点，计算出实际触摸点的坐标；C、排除伪触摸点的数据，显示实际触摸点的轨迹。这样计算出的触摸点坐标精细度高，在识别多点同时触摸时，不存在误判的问题。

Description

一种红外触摸系统及多点信号扫描计算方法

技术领域

本发明涉及红外触摸技术领域。

背景技术

现有的红外触摸屏结构，如图1所示，基本由矩形的电路板框架围设形成，即在一侧边框是一排红外发射管102，相对的另一侧边框是一排红外接收管103，一底边框是一排红外发射管101，相对的另一底边框是一排红外接收管104，在电路板框架的X轴与Y轴内形成一个横竖交叉的红外线矩阵。当然实际应用中，一个红外发射管发射的光范围是一个扇形，可以被对面几个红外接收管接收到，当任何物体遮挡住红外线的传播，比如触摸点105遮挡住红外线，就会被对面的接收管检测出。

现有的红外触摸系统有如下缺点，触摸精细度不高，多点触摸容易造成误判：使用矩阵扫描方式时，触摸系统检测n点触摸时，会识别到n个X轴坐标和n个Y轴坐标，可以组成n*n种组合，存在（n-1）*n个误判点。如图2所示，现有技术的红外触摸屏系统，当有两个触摸点A和 B同时触摸时，会出现A1和 B1两个伪触摸点，系统不能区别出来，出现误判，导致定位不准。

已有的专利方案：

 CN200710028616.X：在触摸屏的至少一个检测方向上，有一套红外发射扫描电路对应两套红外接收扫描电路；一套红外发射扫描电路中的一个红外发射元件发出的光线被一套红外接收扫描电路中的一个红外接收元件接收检测的同时，在接收范围内还被另外一套红外接收扫描电路中的一个红外接收元件接收检测。

  CN201010224550.3：一种红外触摸屏多点触摸的识别方法，包括一个触摸屏幕，沿触摸屏幕周边的X方向和Y方向依次排列有两组红外发射和红外接收对管；首先，X方向和Y方向的两组密集排列的红外对管在屏幕表面依次扫描形成相互垂直的红外光栅扫描网，判断X方向和Y方向是否有红外线被阻断，如果有阻断，定位阻断点坐标，其特征在于，当在X方向或Y方向有两个或两个以上阻断点时，所述识别方法执行的步骤包括：a.在相互垂直的红外光栅扫描时，确定两个阻断点的两个阻断相邻边在触摸屏X边或者Y边的两个坐标点，确定该两个坐标点在X边或者Y边的红外发射管；b.从所述两个坐标点的红外发射管各自向阻断点宽度内移至少一位的红外发射管，定位该两个移位红外发射管令其发光；c.根据步骤b红外发射管发光时，重新确定所述两个相邻阻断点相邻边在触摸屏X边或者Y边的两个新坐标点；d.计算两个相邻边坐标点之间的距离，即在步骤a时相邻边在触摸屏X边或者Y边的坐标点与步骤c时相邻边在触摸屏X边或者Y边的新坐标点之间的距离；e.判定之间的距离大的阻断点一定在之间的距离小的阻断点的下方。

以上专利CN200710028616.X缺点是：使用2套红外接收电路，硬件成本比一般产品高，使用两套红外接收电路，产品尺寸比一般产品大。

专利CN201010224550.3缺点是：使用两点离边框距离的比较值为依据，只能用于两点识别，而不能用于三点以上的识别。该方案使用阻挡信号的宽度计算两点离边框距离的比较值，只能用于物理大小一致的两个触摸点，而不能用于物理大小不一致的两个触摸点。

发明内容

本发明的目的在要解决以下问题：1、红外对管触摸产品触摸精细度不高的问题；2、红外对管触摸产品在识别多点同时触摸时，会存在误判的问题。

本发明实施例提供一种红外触摸系统的多点信号扫描计算方法，包括步骤：

A、红外触摸系统的发射边框中有一个以上的红外发射管同时或逐个按顺序发射红外光时，其对面的接收边框中有一个红外接收管接收红外光，使触摸表面形成密集的二维感应光网；

B、当至少一个触摸物接触触摸屏，遮挡所述感应光网，产生光强信号，根据所述光强信号确定被遮挡红外光线，结合多条横向和纵向的被遮挡红外光线交叉形成的多个交叉点，判断多个交叉点的集合是实际触摸点还是伪触摸点，计算出实际触摸点的坐标;

C、排除伪触摸点的数据，输出实际触摸点的数据。

进一步，所述步骤A中，所述红外触摸系统包括对应的垂直发射边框和垂直接收边框，以及对应的水平发射边框和水平接收边框；所述垂直发射边框的一个以上的红外发射管同时或逐个按顺序发射红外光时，形成多个扇形的光照范围，被对面的垂直接收边框中一个红外接收管接收红外光；所述水平发射边框的一个以上的红外发射管同时或逐个按顺序发射红外光时，形成多个扇形的光照范围，被对面的水平接收边框中一个红外接收管接收红外光，这样发射的红外光形成一个X轴、Y轴定位的二维感应光网。

进一步，所述步骤B中，包括步骤:

B1、当有至少一个触摸物接触触摸屏，遮挡所述感应光网，产生遮挡红外光线的光强信号，将所述光强信号按照光照强弱划分为多个信号等级；

B2、根据信号等级，可得到当a号红外发射管发射时的b个X轴或Y轴信号数据组成的数据组，b为接收红外光光强信号弱的接收管数量，建立一个方程组，计算得到由一条横向和一条纵向红外光线交叉形成的交叉点的坐标；通过这样的方式可得到多个交叉点坐标；

B3、设置符合条件的交叉点数目阀值和相邻两个交叉点之间的相对距离阀值，判断光强信号弱的多个交叉点的相邻距离是否超过相对距离阀值，如果没超过相对距离阀值则为符合条件的交叉点，如果符合条件的交叉点数超过所述交叉点数目阀值，则确定光强信号弱的多个交叉点的集合是实际触摸点；

B4、对组成实际触摸点的光强信号弱的多个交叉点的集合进行平均坐标计算，得到实际触摸点的坐标。

本发明实施例还提供一种红外触摸系统，具有红外发射边框和接收边框的矩形触摸屏，包括控制电路，用于控制发射边框中有一个以上的红外发射管同时或逐个按顺序发射红外光时，其对面的接收边框中有一个红外接收管接收红外光，使触摸表面形成密集的二维感应光网；

红外触摸系统还包括存储有信号扫描计算程序的芯片，用于当至少一个触摸物接触触摸屏，遮挡所述感应光网，产生光强信号，根据所述光强信号确定被遮挡红外光线，结合多条横向和纵向的被遮挡红外光线交叉形成的多个交叉点，判断多个交叉点的集合是实际触摸点还是伪触摸点，计算出实际触摸点的坐标，并排除伪触摸点的数据，输出实际触摸点的数据。

进一步，所述存储有信号扫描计算程序的芯片包括：

光强信号等级划分模块，用于当有至少一个触摸物接触触摸屏，遮挡所述感应光网，产生遮挡红外光线的光强信号，将所述光强信号按照光照强弱划分为多个信号等级；

交叉点坐标计算模块，用于根据信号等级，可得到当a号红外发射管发射时的b个X轴或Y轴信号数据组成的数据组，b为接收红外光光强信号弱的接收管数量，建立一个方程组，计算得到由一条横向和一条纵向红外光线交叉形成的交叉点的坐标；通过这样的方式可得到多个交叉点坐标；

比较模块，用于设置符合条件的交叉点数目阀值和相邻两个交叉点之间的相对距离阀值，判断光强信号弱的多个交叉点的相邻距离是否超过相对距离阀值，如果没超过相对距离阀值则为符合条件的交叉点，若果符合条件的交叉点数超过所述交叉点数目阀值，则确定光强信号弱的多个交叉点的集合是实际触摸点；

触摸点坐标计算模块，用于对没超过阀值的所述光强信号弱的多个交叉点的集合进行平均坐标计算，得到实际触摸点的坐标。

本发明的优点如下：

1、每个红外发射管发射时，对面的接收框会有多个红外接收管同时或逐个接收，这样采集的信号更多，用于计算的数据多，保证了计算坐标的精度。现有技术是每个红外发射管发射时，对面的接收框只有1个红外接收管接收。

2、使用信号强弱分级算法，使坐标值更精细。现有技术使用单一的阀值，坐标值不精细。

3、使用点阵逼近算法，是建立于大量的一条横向和一条纵向红外光线交叉形成的交叉点分布密度的多点算法。现有技术是使用建立在垂直、水平坐标轴相交原理上的多点算法。

4、使用点阵逼近算法，使单个触摸点结果坐标值来源于多条光线交叉点坐标的集合的运算结果，精细度十分高。现有技术是使用排除法去除伪点后，直接用原始点作为结果坐标，精细度不高。

附图说明

图1是现有技术的红外触摸屏结构示意图。

图2是现有技术的红外触摸屏出现误判的情况演示图。

图3是本发明实施例提供的红外触摸系统结构示意图。

图4是本发明实施例提供的红外触摸系统发射红外光的演示图。

图5是本发明实施例提供的红外触摸系统进行信号扫描计算的演示图。

图6是本发明实施例提供中由光强信号弱的多个交叉点1-9号的集合组成的实际触摸点A放大图。

具体实施方式

为使本发明更加容易理解，下面结合附图对本发明作进一步阐述，但附图中的实施例不构成对本发明的任何限制。

如图3，本发明实施例提供一种红外触摸系统，具有红外发射边框10、20和接收边框的矩形触摸屏11、21，包括控制电路30，用于控制发射边框中有一个以上的红外发射管同时或逐个按顺序发射红外光时，其对面的接收边框中有一个红外接收管接收红外光，使触摸表面形成密集的二维感应光网；

红外触摸系统还包括存储有信号扫描计算程序的芯片，用于当至少一个触摸物接触触摸屏，遮挡所述感应光网，产生光强信号，根据所述光强信号确定被遮挡红外光线，结合多条横向和纵向的被遮挡红外光线交叉形成的多个交叉点，判断多个交叉点的集合是实际触摸点还是伪触摸点，计算出实际触摸点的坐标，并排除伪触摸点的数据，输出实际触摸点的数据。

进一步，所述存储有信号扫描计算程序的芯片包括：

光强信号等级划分模块，用于当有至少一个触摸物接触触摸屏，遮挡所述感应光网，产生遮挡红外光线的光强信号，将所述光强信号按照光照强弱划分为多个信号等级；

交叉点坐标计算模块，用于根据信号等级，可得到当a号红外发射管发射时的b个X轴或Y轴信号数据组成的数据组，b为接收红外光光强信号弱的接收管数量，建立一个方程组，计算得到由一条横向和一条纵向红外光线交叉形成的交叉点的坐标；通过这样的方式可得到多个交叉点坐标；

比较模块，用于设置符合条件的交叉点数目阀值和相邻两个交叉点之间的相对距离阀值，判断光强信号弱的多个交叉点的相邻距离是否超过相对距离阀值，如果没超过相对距离阀值则为符合条件的交叉点，若果符合条件的交叉点数超过所述交叉点数目阀值，则确定光强信号弱的多个交叉点的集合是实际触摸点；

触摸点坐标计算模块，用于对没超过阀值的所述光强信号弱的多个交叉点的集合进行平均坐标计算，得到实际触摸点的坐标。

本发明实施例提供一种红外触摸系统的多点信号扫描计算方法，包括步骤：

A、红外触摸系统的发射边框中有一个以上的红外发射管同时或逐个按顺序发射红外光时，其对面的接收边框中有一个红外接收管接收红外光，使触摸表面形成密集的二维感应光网；

B、当至少一个触摸物接触触摸屏，遮挡所述感应光网，产生光强信号，根据所述光强信号确定被遮挡红外光线，结合多条横向和纵向的被遮挡红外光线交叉形成的多个交叉点，判断多个交叉点的集合是实际触摸点还是伪触摸点，计算出实际触摸点的坐标;

C、排除伪触摸点的数据，输出实际触摸点的数据。

进一步，所述步骤A中，所述红外触摸系统包括对应的垂直发射边框和垂直接收边框，以及对应的水平发射边框和水平接收边框；所述垂直发射边框20的一个以上的红外发射管200同时或逐个按顺序发射红外光时，形成多个扇形的光照范围，被对面的垂直接收边框21中一个红外接收管210接收红外光；所述水平发射边框的一个以上的红外发射管同时或逐个按顺序发射红外光时，形成多个扇形的光照范围，被对面的水平接收边框中一个红外接收管接收红外光，比如第1-6号红外发射管同时或逐个按顺序发射红外光时，被对面第4号红外接收管接收到信号，这都可以通过控制电路来控制，这样发射的红外光形成一个X轴、Y轴定位的二维感应光网。

进一步，所述步骤B中，包括步骤:

B1、当有至少一个触摸物接触触摸屏，遮挡所述感应光网，产生遮挡红外光线的光强信号，将所述光强信号按照光照强弱划分为多个信号等级；

B2、根据信号等级，可得到当a号红外发射管发射时的b个X轴或Y轴信号数据组成的数据组，b为接收红外光光强信号弱的接收管数量，建立一个方程组，计算得到由一条横向和一条纵向红外光线交叉形成的交叉点的坐标，如图5、6所示，即由一条横向和一条纵向被遮挡住的红外光线交叉形成的交叉点的坐标，当然也包括两条斜线形成的交叉点，比如一条水平的被遮挡住的红外光线与一条稍微有点倾斜的纵向被遮挡住的红外光线形成的交叉点，图6中有9个形成的交叉点1~9号；通过这样的方式可得到多个交叉点坐标；

B3、如图6所示，设置符合条件的交叉点数目阀值和相邻两个交叉点之间的相对距离阀值，判断光强信号弱的多个交叉点的相邻距离是否超过相对距离阀值，如果没超过相对距离阀值则为符合条件的交叉点，若果符合条件的交叉点数超过所述交叉点数目阀值，则确定光强信号弱的多个交叉点的集合是实际触摸点；

B4、对组成实际触摸点的光强信号弱的多个交叉点的集合进行平均坐标计算，得到实际触摸点的坐标。

具体的，本发明红外触摸系统的多点信号扫描计算方法特点是当任一轴有一个红外发射管发射时，其对面的轴上有一个以上的红外接收管同时或逐个接收，使触摸表面形成密集的感应光网。触摸物对光网的影响所产生的信号，配合本设计的计算方法，实现对任意数量的触摸点的准确识别。

所述方法实现具体流程如下：

步骤1：发射边框某一坐标轴上第a号红外发射管发射。

步骤2：对面接收边框该轴上第a号及其两侧任意间距的红外接收管同时或逐个接收红外信号。

步骤3：当有至少一个触摸物接触触摸屏，遮挡所述感应光网，产生遮挡红外光线的光强信号，根据各接收灯管接收到光强信号的强弱，把信号在“完全没信号”到“信号饱满”之间划分为多个等级。

步骤4：根据信号等级，可得到当a号发射管发射时的b个该轴信号数据组成的数据组，b为接收红外光光强信号弱的接收管数量，比如可为没接收到红外光的接收管数量。

步骤5：重复步骤1~4，使该轴每个发射管均有发射，此时得到c个步骤4中所说的数据组，c为该轴发射管个数。 

步骤6：步骤1~5以任意次序用于X轴和Y轴，此时得到红外触摸系统每个发射管的数据组。

步骤7：选取任一x轴数据，再任选一y轴数据，解如下方程组，可得到一系列坐标

Y=Cyt/Cxd*(Xs-X)

X=Cxt/Cyd*(Ys-Y)

其中Y、X为所求交叉点坐标，Cyt为y轴灯管总数，Cxt为x轴灯管总数，Cxd为该x轴接收管与其所处组的正对接收管相隔的灯管数，Cyd为该y轴接收管与其所处组的正对接收管相隔的灯管数，Ys、Xs为该接收管在考虑信号等级后（比如完全没信号）的坐标值。

步骤8：重复步骤7，结合每个x轴数据与y轴数据均得出步骤7所述交叉点坐标值。

步骤9：设定符合条件的交叉点数目阀值（比如：等于步骤4中提及的数值b）和相邻两个交叉点之间的相对距离阀值(比如：1~10mm)，对此多个交叉点坐标进行整合，把符合所设定条件的交叉点坐标集合并为一个结果坐标（即真实触摸点A或B坐标），排除伪触摸点A1或B1，由此最终得到d个结果坐标，每个结果坐标对应一个坐标集，d为触摸点个数。

参见图6是真实触摸点A的放大图，比如设定了相邻两个交叉点之间相对距离阀值阀值为2mm，设定了没超过相对距离阀值2mm的交叉点数目最低阀值是6个，1~9号交叉点相邻距离都没超过2mm，所以确定光强信号弱的多个交叉点1~9号的集合是实际触摸点A。见图4，在A1区域的9个交叉点之间相邻距离都超过2mm，所以确定光强信号弱的多个交叉点的集合是伪触摸点A1。

步骤10：对没超过阀值的所述光强信号弱的多个交叉点的集合进行平均坐标计算，得到实际触摸点A的坐标。这样不存在误判且精细度高。

步骤11：重复步骤1~10，获取下一扫描周期的触摸情况。准确得到多个触摸点A和B的坐标。

本发明不需要增加额外电路，因此触摸产品不需要额外硬件成本。也不需要增加额外电路，因此触摸产品不需要增大产品体积。本发明能使触摸产品具备准确识别任意多个触摸点的能力。使触摸产品的触摸点识别准确度增加。

以上所述是本发明的实施方式而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进，这些改进和变动也视为本发明的保护范围。

Claims (5)

1.一种红外触摸系统的多点信号扫描计算方法，其特征在于，包括步骤：

A、红外触摸系统的发射边框中有一个以上的红外发射管同时或逐个按顺序发射红外光时，其对面的接收边框中有一个红外接收管接收红外光，使触摸表面形成密集的二维感应光网；

B、当至少一个触摸物接触触摸屏，遮挡所述感应光网，产生光强信号，根据所述光强信号确定被遮挡红外光线，结合多条横向和纵向的被遮挡红外光线交叉形成的多个交叉点，判断多个交叉点的集合是实际触摸点还是伪触摸点，计算出实际触摸点的坐标;

C、排除伪触摸点的数据，输出实际触摸点的数据。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述步骤A中，所述红外触摸系统包括对应的垂直发射边框和垂直接收边框，以及对应的水平发射边框和水平接收边框；所述垂直发射边框的一个以上的红外发射管同时或逐个按顺序发射红外光时，形成多个扇形的光照范围，被对面的垂直接收边框中一个红外接收管接收红外光；所述水平发射边框的一个以上的红外发射管同时或逐个按顺序发射红外光时，形成多个扇形的光照范围，被对面的水平接收边框中一个红外接收管接收红外光，这样发射的红外光形成一个X轴、Y轴定位的二维感应光网。

3.根据权利要求1所述的实现方法，其特征在于：所述步骤B中，包括子步骤:

B1、当有至少一个触摸物接触触摸屏，遮挡所述感应光网，产生遮挡红外光线的光强信号，将所述光强信号按照光照强弱划分为多个信号等级；

B2、根据信号等级，可得到当a号红外发射管发射时的b个X轴或Y轴信号数据组成的数据组，b为接收红外光光强信号弱的接收管数量，建立一个方程组，计算得到由一条横向和一条纵向红外光线交叉形成的交叉点的坐标；通过这样的方式可得到多个交叉点坐标；

B3、设置符合条件的交叉点数目阀值和相邻两个交叉点之间的相对距离阀值，判断光强信号弱的多个交叉点的相邻距离是否超过相对距离阀值，如果没超过相对距离阀值则为符合条件的交叉点，如果符合条件的交叉点数超过所述交叉点数目阀值，则确定光强信号弱的多个交叉点的集合是实际触摸点；

B4、对组成实际触摸点的光强信号弱的多个交叉点的集合进行平均坐标计算，得到实际触摸点的坐标。

4.一种红外触摸系统，具有红外发射边框和接收边框的矩形触摸屏，其特征在于：包括控制电路，用于控制发射边框中有一个以上的红外发射管同时或逐个按顺序发射红外光时，其对面的接收边框中有一个红外接收管接收红外光，使触摸表面形成密集的二维感应光网；

红外触摸系统还包括存储有信号扫描计算程序的芯片，用于当至少一个触摸物接触触摸屏，遮挡所述感应光网，产生光强信号，根据所述光强信号确定被遮挡红外光线，结合多条横向和纵向的被遮挡红外光线交叉形成的多个交叉点，判断多个交叉点的集合是实际触摸点还是伪触摸点，计算出实际触摸点的坐标，并排除伪触摸点的数据，输出实际触摸点的数据。

5.根据权利要求4所述的红外触摸系统，其特征在于：所述存储有信号扫描计算程序的芯片包括：

光强信号等级划分模块，用于当有至少一个触摸物接触触摸屏，遮挡所述感应光网，产生遮挡红外光线的光强信号，将所述光强信号按照光照强弱划分为多个信号等级；

交叉点坐标计算模块，用于根据信号等级，可得到当a号红外发射管发射时的b个X轴或Y轴信号数据组成的数据组，b为接收红外光光强信号弱的接收管数量，建立一个方程组，计算得到由一条横向和一条纵向红外光线交叉形成的交叉点的坐标；通过这样的方式可得到多个交叉点坐标；

比较模块，用于设置符合条件的交叉点数目阀值和相邻两个交叉点之间的相对距离阀值，判断光强信号弱的多个交叉点的相邻距离是否超过相对距离阀值，如果没超过相对距离阀值则为符合条件的交叉点，若果符合条件的交叉点数超过所述交叉点数目阀值，则确定光强信号弱的多个交叉点的集合是实际触摸点；

触摸点坐标计算模块，用于对没超过阀值的所述光强信号弱的多个交叉点的集合进行平均坐标计算，得到实际触摸点的坐标。

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