CN102520859A - 一种面向教学的多点触控方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种面向教学的多点触控方法及系统，该方法具体为：计算机将总屏或总屏分屏后传送给各触控屏，各触控屏接收用户的触控，将各自的单屏触控指令传送给同步整合器，同步整合器将多路单屏触控指令整合为一个多点触控指令后传送给计算机，计算机执行多点触控指令。本发明还提供了多点触控系统，包括计算机、同步整合器、分屏器组和多个触控屏，各触控屏分别通过分屏器与计算机相接，各触控屏还分别通过同步整合器与计算机相接。应用本发明多个用户既可共享系统的屏幕内容，又可同时对屏幕进行触控操作，适用于协作学习、竞争学习和同步学习等教学模式。

Description

一种面向教学的多点触控方法及系统

技术领域

本发明属于人机交互领域，具体涉及一种多点触控方法及系统，特别适用于协作学习、竞争学习和同步学习等教学模式。

背景技术

自从在苹果手机上应用成功以来，多点触控技术获得了广泛的发展。微软公司从操作系统Windows 7版本开始内置了对多点触控技术的支持。从应用场景来划分，多点触控应用可以分为：以苹果手机、平板电脑等为代表的个人数码便携产品应用；以博物馆、会展、查询系统、展览屏幕等应用为主的商用显示和触摸市场；以及多点触控电子白板、触控屏等教育教学领域。

传统面向教学的智能交互式触控屏最大的缺陷在于，其操作(例如板书)仅仅限于一个人，即单点触控。而在传统黑板模式下，老师和学生、或者学生之间多人可以同时操作。两者形成了明显反差。对于逐步取代传统黑板的教学模式，这个缺陷将非常不利。如今，多点触控技术解决了触控屏上多人同时操作演示的难题。采用先进的智能多点触控技术后，触控屏产品能够同时识别更多的触控点，以及这些触控点之间的关系。

在实际教学活动中，学生在大尺寸触控屏(例如电子白板)上操作，存在一些缺陷，一是身高限制，学生无法自由的操作；二是学生操作时会遮挡触控屏，会影响班上其余学生观看，即不便于同步学习。解决这个问题的一个办法就是采用多套小尺寸触控装置供学生板书，操作过程实时投影在大屏幕显示屏上，较好实现协作学习、竞争学习和同步学习等教学模式。实现这个方法，若将多套现有触控装置连接到主机，主机只能接收和识别到一套触控装置的触控信号，而无法同时接收和识别所有触控装置的触控信号，而且接收到的触控信号定位也出现混乱。

发明内容

本发明的目的在于公开一种面向教学的多点触控方法及系统，多个用户既可共享系统的视频信号，又可同时对屏幕进行触控操作。

一种多点触控方法，具体为：计算机将总屏传送给各触控屏，各触控屏接收用户的触控，将各自的单屏触控指令传送给同步整合器，同步整合器将多路单屏触控指令整合为一个多点触控指令后传送给计算机，计算机执行多点触控指令。

一种多点触控方法，具体为：计算机将总屏分屏后一对一传送给各触控屏，各触控屏接收用户的触控，将各自的单屏触控指令传送给同步整合器，同步整合器将多路单屏触控指令整合为一个多点触控指令后传送给计算机，计算机执行多点触控指令。

所述单屏触控指令包含信息有触控点序号和触控点坐标，所述指令整合的具体实现方式为：将各路单屏触控指令顺序相接形成一个多点触控指令，其中各路单屏触控指令中的触控点坐标从其所处分屏坐标系转换到总屏坐标系，各路单屏触控信号中的触控点序号按照其在多点触控指令的位置重新编号。

一种多点触控系统，包括具有多视频独立输出显卡的计算机、同步整合器和多个触控屏，各触控屏分别与计算机相接，各触控屏还分别通过同步整合器与计算机相接；计算机将总屏传送给各触控屏或者将总屏分屏后一对一传送给各触控屏，各触控屏接收用户的触控，将各自的单屏触控指令传送给同步整合器，同步整合器将多路单屏触控指令整合为一个多点触控指令后传送给计算机，计算机执行多点触控指令。进一步地，还包括连接计算机的投影仪。

一种多点触控系统，包括计算机、同步整合器、分屏器组和多个触控屏，各触控屏通过分屏器组与计算机相接，各触控屏还通过同步整合器与计算机相接；计算机将总屏传送给分屏器，分屏器组将总屏复制后传送给各触控屏，各触控屏接收用户的触控，将各自的单屏触控指令传送给同步整合器，同步整合器将多路单屏触控指令整合为一个多点触控指令后传送给计算机，计算机执行多点触控指令。进一步地，还包括连接分屏器组的投影仪。

一种多点触控系统，包括计算机、同步整合器、多个分屏器、多个触控屏和多个投影仪，每个触控屏分别通过一个分屏器与计算机相接，每个触控屏还均通过同步整合器与计算机相接，每个分屏器连接一个投影仪；计算机的总屏分屏后分别一对一传送给各分屏器，各分屏器将接收的分屏复制后传送给与其相接的投影仪和触控屏，各触控屏接收用户的触控指令，将各自的单屏触控指令传送给同步整合器，同步整合器将多路单屏触控指令整合为一个多点触控指令后传送给计算机，计算机执行多点触控指令。

所述同步整合器包括信号输入模块、信号处理模块、信号输出模块和电源模块，信号输入模块用于接收多点触控屏的单屏触控指令，信号处理模块用于将多个单屏触控指令整合为一个多点触控指令，信号输出模块用于将整合得到的多点触控指令传送给计算机，电源模块用于为其它三个模块提供电源；

所述单屏触控指令包含信息有触控点序号和触控点坐标，所述信号处理模块按照如下方式进行指令整合：将各路单屏触控指令顺序相接形成一个多点触控指令，其中各路单屏触控指令中的触控点坐标从其所处分屏坐标系转换到总屏坐标系，各路单屏触控信号中的触控点序号按照其在多点触控指令的位置重新编号。

本发明的优点和特点体现在以下几个方面：

(1)多个触控屏共存。现有多个触控屏直接连接计算机，计算机的操作系统无法识别多个触控信号，本发明通过多点触控整合器解决了这个问题。

(2)容易实现竞争学习、协作学习和同步学习等教学模式。学生在多个触控屏上板书，物理上互不干扰，但操作均在一个视频场景中，利于实现竞争学习和协作学习，多个触控屏的内容可以通过大尺寸显示屏投影出来，便于其他学生同步学习。

(3)无需驱动程序。在本发明中，多点触控整合器为即插即用设备，其输出的多点触控信号遵循操作系统标准，使用时在计算机主机上无需安装驱动程序，使用方便。

本发明具有高可靠性，实时性强等特点。另外，触控屏数量可以扩充，在计算机主机操作系统触控点数量限制下，能够满足普通教学中全班同学同时使用触控屏。

附图说明

图1为本发明的第一种多点触控装置具体实施方式图；

图2为本发明的第二种多点触控装置具体实施方式图；

图3为本发明的第三种实施方式的实例图；

图4为本发明的第三种多点触控装置具体实施方式图；

图5为本发明的第三种实施方式的实例图；

图6为本发明同步整合器结构图；

图7为本发明同步整合器的实例结构图；

图8为本发明镜像模式下的多路单屏触控信号整合图；

图9为本发明跨度模式下的多路单屏触控信号整合图；

具体实施方式

下面通过借助实施例更加详细地说明本发明，但以下实施例仅是说明性的，本发明的保护范围并不受这些实施例的限制。

本发明多点触控有两种模式：镜像模式和跨度模式。

在镜像模式下，各触控屏显示完整的总屏。具体为：计算机将总屏同时传送给各触控屏，各触控屏接收用户的触控，将各自的单屏触控指令传送给同步整合器，同步整合器将多路单屏触控指令整合为一个多点触控指令后传送给计算机，计算机执行多点触控指令。

在跨度模式下，各触控屏的屏幕内容不同，但组合后为一个完整的总屏。具体为：计算机将总屏分屏后一对一传送给各触控屏，各触控屏接收用户的触控，将各自的单屏触控指令传送给同步整合器，同步整合器将多路单屏触控指令整合为一个多点触控指令后传送给计算机，计算机执行多点触控指令。

图1给出了第一种多点触控装置具体实施方式，该方式适用于两种工作模式。本实施方式包括具有多视频独立输出显卡的计算机、同步整合器和多个触控屏，各触控屏分别与计算机相接，各触控屏还分别通过同步整合器与计算机相接。计算机将总屏同时传送给各触控屏或者将总屏分屏后一对一传送给各触控屏，各触控屏接收用户的触控，将各自的单屏触控指令传送给同步整合器，同步整合器将多路单屏触控指令整合为一个多点触控指令后传送给计算机，计算机执行多点触控指令。特别地，在镜像模式下，为了让更多的用户参与到教学过程，还可将计算机连接投影仪，投影仪投射区域内放有电子白板、幕布或直接利用白色墙壁，其其他学生观看总屏的投影，实现同步学习。

图2给出第二种多点触控装置具体实施方式，该方式只能适用镜像模式。本实施方式包括计算机、同步整合器、分屏器组和多个触控屏，各触控屏通过分屏器组与计算机相接，各触控屏还通过同步整合器与计算机相接；计算机将总屏传送给分屏器，分屏器组将总屏复制后同时传送给各触控屏，各触控屏接收用户的触控，将各自的单屏触控指令传送给同步整合器，同步整合器将多路单屏触控指令整合为一个多点触控指令后传送给计算机，计算机执行多点触控指令。

分屏器组是指多个分屏器的组合。若触控屏数量较多，而一个分屏器的输出接口较少，则需要多个分屏器进行扩展。将一个分屏器输入接口连接到另外一个分屏器的输出接口，就可以扩展多个输出接口。

同样地，也可将分屏器组的一个输出接口连接投影仪，投影仪投射区域内放有电子白板、幕布或直接利用白色墙壁，其他学生观看总屏的投影，实现同步学习。

第二种具体实施方式的实例参见图3，学生使用的多点触控屏有两个：MT(1)和MT(2)，采用Acer公司的T231H型号，该触控屏为两点触控，触控信号为Windows7操作系统的标准信号。分屏器采用FJ3504，为4路VGA分配器，带宽350MHz。投影仪采用Vivitek D863，光通量3000流明。电子白板为印天公司生产的Easy-Board红外交电子白板。

触控屏Acer T231H与同步整合器相连，经同步整合器向计算机主机发送触控信号，将触控信号通过有线方式发送给，连接线均采用USB信号线(也可采用RS232)。计算机主机的总屏与分屏器FJ3504相连，经过分屏器FJ3504发送给投影Vivitek D863，连接线均采用VGA视频线。投影仪将桌面信号投影到电子白板上。

图4给出了本发明多点触控装置的第三种具体实施方式，该方式只适用于跨度模式。本实施方式包括计算机、同步整合器、多个分屏器、多个触控屏和多个投影仪，每个触控屏分别通过一个分屏器与计算机相接，每个触控屏还均通过同步整合器与计算机相接，每个分屏器连接一个投影仪；计算机的总屏分屏后分别一对一传送给各分屏器，各分屏器将接收的分屏复制后传送给与其相接的投影仪和触控屏，各触控屏接收用户的触控指令，将各自的单屏触控指令传送给同步整合器，同步整合器将多路单屏触控指令整合为一个多点触控指令后传送给计算机，计算机执行多点触控指令。

第三种具体实施方式的实例参见图5，学生使用的多点触控屏有两个：MT(1)和Mt(2)，采用Acer公司的T231H型号，对应的投影仪也是两个：PJ(1)和Pj(2)，投影仪采用Vivitek D863。电子白板有两块，均为印天公司生产的Easy-Board红外电子白板。分屏器采用FJ3502，为2路VGA分配器。

多点触控屏Acer T231H与同步整合器相连，经同步整合器向计算机主机发送触控信号，将触控信号通过有线方式发送给，连接线均采用USB信号线。计算机主机的桌面信号与分屏器FJ3502相连，经过分屏器FJ3502发送给投影Vivitek D863，连接线均采用VGA视频线。投影仪将桌面信号投影到Easy-Board电子白板上。两台多点触控屏Acer T231H和两台Easy-Board电子白板分别构成同一个总屏内容。

图6为同步整合器结构图。所述同步整合器包括信号输入模块1.1、信号处理模块1.2、信号输出模块1.3和电源模块1.4，信号输入模块1.1用于接收多个触控屏的单屏触控信号，并将其发送给信号处理模块1.2，信号处理模块1.2用于将多个触控信号整合为一个多点触控信号，并将其传送给信号输出模块1.3，信号输出模块1.3用于将整合得到的多点触控信号传送给计算机，电源模块1.4用于为其它三个模块提供电源。

所述单屏触控指令包含信息有触控点序号和触控点坐标，所述信号处理模块按照如下方式进行指令整合：将各路单屏触控指令顺序相接形成一个多点触控指令，其中各路单屏触控指令中的触控点坐标从其所处分屏坐标系转换到总屏坐标系，各路单屏触控信号中的触控点序号按照其在多点触控指令的位置重新编号。

图7为本发明同步整合器的实例结构图。信号处理模块7.2采用ARM9处理芯片Samsung S3C2440A，主频400MHz，最高533Mhz，性能优异，价格便宜。SDRAM容量为64M，时钟频率高达100MHz。存储器Flash分为64M Nand Flash和2M Nor Flash，掉电非易失，其中Nor Flash中已经安装BIOS。信号输入模块7.1为两个USB Host接口，用于收集触控屏的触控信号，此时，同步整合器为USB Host设备，触控屏作为USB Slave设备。信号输出模块7.3为USB Slave接口，用于向计算机主机发送触控信号，此时，同步整合器为USB Slave设备，计算机主机作为USB Slave设备。其他的外围接口电路7.5包括蜂鸣器、串口、指示灯、按键。其中，蜂鸣器是用于系统提示音，例如未连接到触控屏，蜂鸣器会发出滴滴音，通过PWM控制，接口GPB0通过软件设置为PWM输出。串口用于系统调试。指示灯为LED指示灯，用于系统状态提示，例如电源通电指示灯常亮指示、触控信号转发指示灯闪烁提示等。按键包括复位按键和其他一些保留按键，从CPU中断引脚直接引出，属于低电平触发，这些引脚也可以复用为GPIO和特殊功能口。

图8、图9分别为本发明镜像模式和跨度模式下的多路单屏触控信号整合图。在镜像模式下，整合时，只需要修改信号包的索引值。在跨度模式下，整合时，除了修改信号包的索引值外，还需要更改触控信号点的X坐标值，图中S值为单个多点触控屏的X方向像素总值。图8、图9是以两点触控屏说明，多点触控屏则依次类推。

对于人机接口设备HID，Windows7定义了三种呈现方式：Serial Mode、Parallel Mode、Hybrid Mode。目前市场上销售的多点触控屏幕皆采用ParallelMode，例如本发明实例使用的T231H，为两点触控屏。Parallel Mode下的触控信号格式如表1所示：

表1Parallel Mode下的触控信号格式

动作

索引

X坐标

Y坐标

动作

索引

X坐标

Y坐标

总点数

例如：若为单点触摸，其坐标为(100，100)，则触控信号包如表2所示：

表2Parallel Mode下的触控信号包实例1

触摸

0

100

100

NULL

NULL

NULL

NULL

1

若两点触摸，其坐标分别为(100，100)和(200，200)，则触控信号包如表3所示：

表3Parallel Mode下的触控信号包实例2

触摸

0

100

100

触摸

1

200

200

2

若4点触摸，其坐标分别为(100，100)、(200，200)、(300，300)、(400，400)，则触控信号包如表4所示：

表4Parallel Mode下的触控信号包实例3

触摸	0	100	100	触摸	1	200	200	2
									触摸	2	300	300	触摸	3	400	400	2

本发明实例中，两个触控屏T231H，假设记为触控屏A和触控屏B，其触控信号均接入同步整合器，整合后的信号发送给装有Windows 7操作系统的计算机主机。

触控屏A的两点触控信号包如表5所示：

表5触控屏A的两点触控信号包实例

触摸

0

X(A1)

Y(A1)

触摸

1

X(A2)

Y(A2)

2

触控屏B的触控信号包如表6所示：

表6触控屏B的两点触控信号包实例

触摸

0

X(B1)

Y(B1)

触摸

1

X(B2)

Y(B2)

2

在镜像模式下，同步整合器整合触控信号时，只需修改信号包的索引值。整合后，即为4点触控，其触控信号包如表7所示：

表7镜像模式下整合后的4点触控信号包

触摸

0

X(A1)

Y(A1)

触摸

1

X(A2)

Y(A2)

2

触摸

2

X(B1)

Y(B1)

触摸

3

X(B2)

Y(B2)

2

在跨度模式下，同步整合器整合触控信号时，既要修改信号包的索引值，又要修改坐标值。整合后，即为4点触控，其触控信号包如表8所示：

表8跨度模式下整合后的4点触控信号包

触摸

0

X(A1)

Y(A1)

触摸

1

X(A2)

Y(A2)

2

触摸

2

X(B1)+1600

Y(B1)

触摸

3

X(B2)+1600

Y(B2)

2

Claims (9)

1.一种面向教学的多点触控方法，具体为：计算机将总屏传送给各触控屏，各触控屏接收用户的触控，将各自的单屏触控指令传送给同步整合器，同步整合器将多路单屏触控指令整合为一个多点触控指令后传送给计算机，计算机执行多点触控指令。

2.一种面向教学的多点触控方法，具体为：计算机将总屏分屏后一对一传送给各触控屏，各触控屏接收用户的触控，将各自的单屏触控指令传送给同步整合器，同步整合器将多路单屏触控指令整合为一个多点触控指令后传送给计算机，计算机执行多点触控指令。

3.根据权利要求1或2所述的多点触控方法，其特征在于，所述单屏触控指令包含信息有触控点序号和触控点坐标，所述指令整合的具体实现方式为：将各路单屏触控指令顺序相接形成一个多点触控指令，其中各路单屏触控指令中的触控点坐标从其所处分屏坐标系转换到总屏坐标系，各路单屏触控信号中的触控点序号按照其在多点触控指令的位置重新编号。

4.一种面向教学的多点触控系统，包括具有多视频独立输出显卡的计算机、同步整合器和多个触控屏，各触控屏分别与计算机相接，各触控屏还分别通过同步整合器与计算机相接；计算机将总屏传送给各触控屏或者将总屏分屏后一对一传送给各触控屏，各触控屏接收用户的触控，将各自的单屏触控指令传送给同步整合器，同步整合器将多路单屏触控指令整合为一个多点触控指令后传送给计算机，计算机执行多点触控指令。

5.根据权利要求4所述的多点触控系统，其特征在于，还包括连接计算机的投影仪。

6.一种面向教学的多点触控系统，包括计算机、同步整合器、分屏器组和多个触控屏，各触控屏通过分屏器组与计算机相接，各触控屏还通过同步整合器与计算机相接；计算机将总屏传送给分屏器，分屏器组将总屏复制后传送给各触控屏，各触控屏接收用户的触控，将各自的单屏触控指令传送给同步整合器，同步整合器将多路单屏触控指令整合为一个多点触控指令后传送给计算机，计算机执行多点触控指令。

7.根据权利要求6所述的多点触控系统，其特征在于，还包括连接分屏器组的投影仪。

8.一种面向教学的多点触控系统，包括计算机、同步整合器、多个分屏器、多个触控屏和多个投影仪，每个触控屏分别通过一个分屏器与计算机相接，每个触控屏还均通过同步整合器与计算机相接，每个分屏器连接一个投影仪；计算机的总屏分屏后分别一对一传送给各分屏器，各分屏器将接收的分屏复制后传送给与其相接的投影仪和触控屏，各触控屏接收用户的触控指令，将各自的单屏触控指令传送给同步整合器，同步整合器将多路单屏触控指令整合为一个多点触控指令后传送给计算机，计算机执行多点触控指令。

9.根据权利要求4到8任意一项所述的多点触控系统，其特征在于，所述同步整合器包括信号输入模块、信号处理模块、信号输出模块和电源模块，信号输入模块用于接收多点触控屏的单屏触控指令，信号处理模块用于将多个单屏触控指令整合为一个多点触控指令，信号输出模块用于将整合得到的多点触控指令传送给计算机，电源模块用于为其它三个模块提供电源；

所述单屏触控指令包含信息有触控点序号和触控点坐标，所述信号处理模块按照如下方式进行指令整合：将各路单屏触控指令顺序相接形成一个多点触控指令，其中各路单屏触控指令中的触控点坐标从其所处分屏坐标系转换到总屏坐标系，各路单屏触控信号中的触控点序号按照其在多点触控指令的位置重新编号。

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