CN102722296B - 一种交互式触摸屏的无源板擦识别方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种交互式触摸屏的无源板擦识别方法，通过建立对于三个摄像头与触摸物之间的关系模型，基于各个摄像头拍摄到光斑的大小、光源与光斑大小的线性关系、触摸点到摄像头的距离和触摸点到触摸屏上边框的距离进行建模，计算出各个摄像头的识别因子，通过预设的阈值分析所有识别因子，从而有效的识别出板擦操作。

Description

一种交互式触摸屏的无源板擦识别方法

技术领域

本发明属于触摸屏识别技术领域，特别是涉及一种交互式触摸屏的无源板擦识别方法。

背景技术    

现有技术中，触摸屏在输入信息上是通过识别触摸物在触摸屏上所形成的轨迹，从而识别输入的信息。对于交互式触摸屏幕，传统方法使用书写笔和手指等较小的物体作为书写工具，使用手掌、拳头等较大的物体作为板擦。这样的板擦识别方法会带来不少的书写干扰：例如书写者在屏幕上书写完后，手掌不小心往屏幕上一按，就会把有用的资料擦掉，而且衣袖也可能会无意识的触碰到屏幕上，被识别成板擦，造成了错误的擦除动作。使用软板擦可以解决这样的问题，但是，软板擦只适用于单点书写，在多点书写的时候，系统无法识别出是哪位使用者在使用板擦的功能。这样的问题极大的影响了交互式触摸屏幕的应用与推广。

发明内容

本发明的一个发明目的在于克服现有技术的缺点与不足， 提供一种用于触摸屏的针对现有板擦识别等技术存在的上述缺陷，有效提高书板擦识别的交互式触摸屏的无源板擦识别方法。

为了实现上述发明目的，本发明采用的技术方案如下：

一种交互式触摸屏的无源板擦识别方法，所述方法具体为：

采用三个摄像头获取触摸屏上的光斑数据和触摸点坐标数据；

根据各个摄像头拍摄到光斑的大小、光源与光斑大小的线性关系、触摸点到摄像头的距离和触摸点到触摸屏上边框的距离进行建模，计算出各个摄像头的识别因子；

根据各个摄像头的识别因子采用预设的判断规则，判断拍摄到的物体的大小是否在设置的范围内，以及拍摄到的物体是否圆形，所述的判断规则为将识别因子与预设的阈值进行比较，若在预设的阈值范围内，则判定输入物体为板擦，输出板擦信号，否则，判定为非板擦。

优选地，所述三个摄像头分别设置在触摸屏上端的左端、中间、右端三处，其中左、右摄像头拍摄范围为90度，中间摄像头拍摄范围为180度。

优选地，所述识别因子的计算方法为：

Ti = wi / (1+s1*(exp(-Y^2/(s2))))  *  di^(1-s3)

其中，Ti 为识别因子，wi为光斑大小，di为触摸点到摄像头的距离，Y为触摸点到屏幕上边框的距离，1+s1*(exp(-Y^2/s2)) 为光源最强处使得光斑增大的倍数，s1取值范围是 0<s1<1;S2根据光源的衰减度预先设置，s2取值范围是-∞<s2<∞；s3取值范围是0.8<s3<1。

优选地，所述触摸点到摄像头的距离与触摸点到触摸屏上边框的距离成线性关系，di=                                               ，Y = y，其中di为触摸点到摄像头的距离，Y为触摸点到触摸屏上边框的距离，x、y为触摸点的坐标，、为各个摄像头的坐标参数。

优选地，所述的判断规则为：预设阈值THSj和THLj，其中i = 0,1,2,3,4，THSj为识别因子Ti 的下限，THLj为Ti的上限，其中i=0、1、2分别指代左、中、右的摄像头：

i：T0是否大于THS0且小于THL0

ii：T1是否大于THS1且小于THL1

：T2是否大于THS2且小于THL2

：(T2/T0) 是否大于THS3且小于THL3 或者(T2/T1) 是否大于THS4且小于THL4

其中THLj，THSj为与板擦大小相关的阈值，并且THSj< THLj，在本系统中，所述的THLj，THSj值都为经验值。THLj，THSj 是通过多次实验得出效果比较好的值。

若四个条件都为真，判定触摸物体为板擦，输出板擦信号，否则，判定为非板擦。

优选地，THLj，THSj取值为200<THS0 < 220，400<THL0 < 450，90<THS1<120，200<THL1 <220，200<THS2<220，400<THL2<450，0.5<THS3 <0.7，0.9<THL3<1.4，1.5<THS4<1.7，1.9<THL4<2.5

与现有技术相比，本发明具有以下优点：

本发明提供的技术方案使到在使用板擦功能时，能够自然、方便，识别稳定，并且在使用的过程中可以去除衣袖等的干扰，并且可以不用改动原有的设备结构和材料，成本便宜，不需要额外电源。

附图说明

图1 为本发明触摸屏的结构示意图；

图2为本发明触摸屏的无源板擦识别方法的流程图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，并不用于限定本发明。

如图1～2所示，在一具体实施例中，本发明的技术方案应用在一种于大尺寸触摸屏上，所提到的大尺寸触摸屏的触摸定位装置如图1所示，板擦为无源板擦，板擦是一个圆柱体，擦拭表面为圆形，擦拭表面的大小为3.5～4.5cm。101、102、103分别是三个定位摄像头，用于拍摄红外图像，分别安装在屏幕的左上角，中间，右上角，左、右摄像头拍摄范围为90度，中间摄像头拍摄范围为180度。

在本文中，所指光斑指触摸物体在光学摄像头中的成像，所指距离指屏幕上触摸物体到摄像头的距离。

本发明提供一种交互式触摸屏的无源板擦识别方法，所述方法具体为：

步骤（1）采用三个摄像头获取触摸屏上的触摸物的信息，具体包括触摸物在摄像机上形成的光斑数据和触摸点在触摸屏上的坐标数据；

步骤（2）根据各个摄像头拍摄到光斑的大小、光源与光斑大小的线性关系、触摸点到摄像头的距离和触摸点到触摸屏上边框的距离进行建模，计算出各个摄像头的识别因子，具体为：

S1分别计算触摸物体在三个摄像头的光斑大小w0,w1,w2，触摸点到屏幕上边框的距离Y，以及触摸点到三个摄像头的距离d0,d1,d2。其中，w0,w1,w2和d0,d1,d2的0、1、2分别表示左、中、右摄像头；

S2分别计算每一个摄像头对应的识别因子Ti，Ti的主要输入参数为光斑大小wi和触摸点到摄像头的距离di，在实验中发现wi和di呈现一定的线性关系，优化后得到：

Ti = wi / (1+s1*(exp(-Y^2/(s2))))  *  di^(1-s3)

公式中wi后面，乘号前面部分(1+s1*(exp(-Y^2/(s2))))是对光源的建模，由于光源在屏幕上边缘，所以越靠近上边缘的地方光线越强，光斑也就越大，1+s1*(exp(-Y^2/s2)) 为光源最强处使得光斑增大的倍数，s1取值范围是 0<s1<1;S2与光源的衰减有关，s2取值范围是-∞<s2<∞；s3取值范围是0.8<s3<1，其值为经验值，根据现场实际情况取值，能够获得最好的效果；乘号后面部分是对摄像头建模，一般来说，物体距离摄像头越远光斑越小，并呈现一定的关系，简化后是 T = W *D，摄像头模型还受景深等个因数影响，通过实际参数仿真修正D = D^(1-s3)。

其中，在一个具体的实施例中，s1的最佳值为s1=0.5，s2的最佳值为28800.

光斑大小表示触摸物体距离摄像头的远近，光斑越大，表示触摸物体距离摄像头越近；光斑越小，表示触摸物体距离摄像头越远；且光斑大小与光源系统和拍摄系统有关，即Ti = wi / (1+s1*(exp(-Y^2/(s2))))  * di^(1-s3)，对于触摸物体来说，基本是一个比较稳定的值。

其中，如上的步骤（2）中，根据步骤（1）的光斑数据，得到触摸物体在三个摄像头的光斑大小w0,w1,w2；据触摸点坐标（x,y）和三个定位摄像头的位置参数(X0,Y0) ,(X1,Y1) ,(X2,Y2)( 0、1、2分别表示左、中、右摄像头)，计算出触摸物体在屏幕上的触摸点到三个摄像头的距离d0,d1,d2和触摸物体距离上边框的距离，且di=，Y = y，i=0,1,2。

步骤（3）根据各个摄像头的识别因子采用预设的判断规则，判断拍摄到的物体的大小是否在设置的范围内，以及拍摄到的物体是否圆形，所述的判断规则为将识别因子与预设的阈值进行比较，若在预设的阈值范围内，则判定输入物体为板擦，输出板擦信号，否则，判定为非板擦。

具体为：根据步骤（2）中计算得到的Ti值计算四个条件的判断结果THSj和THLj（i = 0,1,2,3，4）,THSj为识别因子Ti 的下限，THLj为Ti的上限：

i：T0是否大于THS0且小于THL0

ii：T1是否大于THS1且小于THL1

：T2是否大于THS2且小于THL2

：(T2/T0) 是否大于THS3且小于THL3 或者(T2/T1) 是否大于THS4且小于THL4

其中i=0,1,2,3,4；THLj，THSj为与板擦大小相关的预设的阈值，并且THSj< THLj；在本系统中，所述的THLj，THSj值都为预设的值，取值为200<THS0 < 220，400<THL0 < 450，90<THS1<120，200<THL1 <220，200<THS2<220，400<THL2<450，0.5<THS3 <0.7，0.9<THL3<1.4，1.5<THS4<1.7，1.9<THL4<2.5，THLj，THSj的取值为经验值，根据现场实际情况取值，能够获得最好的效果和最准确的结果。

步骤（4）根据步骤（3）计算得到结果判断，四个条件都为真，判定输入物体为板擦，输出板擦信号，否则，判定为非板擦。

具体地，上述的的四个条件同时为真时（这4个条件中，第1-3个条件用于判断拍摄到的物体的大小是否在设置的范围内；第4个条件判断拍摄到的物体是否圆形；若这4个条件符合，则认为拍摄到的物体是版擦），判定输入物体为板擦，输出板擦信号，否则，判定为非板擦。

Claims (6)

1.一种交互式触摸屏的无源板擦识别方法，其特征在于，所述方法具体为：

采用三个摄像头获取触摸屏上的光斑数据和触摸点坐标数据；

根据各个摄像头拍摄到光斑的大小、光源与光斑大小的线性关系、触摸点到摄像头的距离和触摸点到触摸屏上边框的距离进行建模，计算出各个摄像头的识别因子；

根据各个摄像头的识别因子采用预设的判断规则，判断拍摄到的物体的大小是否在设置的范围内，以及拍摄到的物体是否圆形，所述的判断规则为将识别因子与预设的阈值进行比较，若在预设的阈值范围内，则判定触摸物体为板擦，输出板擦信号，否则，判定为非板擦；

所述识别因子的计算方法为：

Ti＝wi/(1+s1*(exp(-Y^2/s2)))*di^(1-s3)

其中，Ti为识别因子，wi为光斑大小，di为触摸点到摄像头的距离，Y＝y，x、y为触摸点的坐标Y为触摸点到屏幕上边框的距离，光源在屏幕上边缘，1+s1*(exp(-Y^2/s2))为光源最强处使得光斑增大的倍数，s1取值范围是0<s1<1；S2与光源的衰减有关，s2取值范围是-∞<s2<∞；s3取值范围是0.8<s3<1。

2.根据权利要求1所述的交互式触摸屏的无源板擦识别方法，其特征在于，所述三个摄像头分别设置在触摸屏上端的左端、中间、右端三处。

3.根据权利要求2所述的交互式触摸屏的无源板擦识别方法，其特征在于，其中左、右摄像头拍摄范围为90度，中间摄像头拍摄范围为180度。

4.根据权利要求1所述的交互式触摸屏的无源板擦识别方法，其特征在于，所述触摸点到摄像头的距离与触摸点到触摸屏上边框的距离成线性关系，其中di为触摸点到摄像头的距离，Xi、Yi为各个摄像头的坐标参数。

5.根据权利要求2所述的交互式触摸屏的无源板擦识别方法，其特征在于，所述的判断规则为：预设阈值THSj和THLj，其中j＝0,1,2,3,4，THSj为识别因子Ti的下限，THLj为Ti的上限，其中i＝0、1、2分别指代左、中、右的摄像头：

i：T0是否大于THS0且小于THL0

ii：T1是否大于THS1且小于THL1

iii：T2是否大于THS2且小于THL2

iv：(T2/T0)是否大于THS3且小于THL3或者(T2/T1)是否大于THS4且小于THL4；

其中THLj，THSj为根据板擦大小预先设定的阈值，并且THSj<THLj；

若四个条件都为真，判定触摸物体为板擦，输出板擦信号，否则，判定为非板擦。

6.根据权利要求5所述的交互式触摸屏的无源板擦识别方法，其特征在于，所述THLj，THSj，其中j＝0,1,2,3,4，的取值范围为200<THS0<220，400<THL0<450，90<THS1<120，200<THL1<220，200<THS2<220，400<THL2<450，0.5<THS3<0.7，0.9<THL3<1.4，1.5<THS4<1.7，1.9<THL4<2.5。