CN103677447A - 一种用于实现虚拟触摸屏的系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种用于实现虚拟触摸屏的系统及方法，其中，系统包括一智能设备及用于定位的定位装置，所述定位装置包括一红外同步信号发射头及一个超声波发射头，在所述智能设备其中三个侧边分别设置有与超声波发射头对应的超声波接收头，在所述智能设备上还设置有一与红外同步信号发射头对应的红外同步信号接收头，通过红外同步信号发射头与超声波发射头同步发射信号，并由对应的红外同步信号接收头及三个超声波接收头接收信号，智能设备中还设置有计算模块及响应模块，所述计算模块用于根据发射信号的时间与接收信号的时间计算出定位装置的运动轨迹，所述响应模块用于根据所述运动轨迹响应用户的操作。

Description

一种用于实现虚拟触摸屏的系统及方法

技术领域

本发明涉及虚拟触摸屏技术领域，尤其涉一种用于实现虚拟触摸屏的系统及方法。

背景技术

目前，触摸屏技术已发展的相当成熟，触摸屏技术也应用在各式各样的智能终端上，例如手机、平板电脑等等，但现有的触摸屏技术只能应用在体积较小的便携式终端设备上，对于一些大型设备，例如智能电视，则不宜采用现有的触摸屏技术，这不仅使因为大屏幕触摸设备的成本较高，而且用户在智能电视的屏幕上进行触摸操作也非常不方便，所以智能电视的操作只能依靠遥控器来进行控制，这使得智能电视的操作显得非常不方便，不快捷，操作较繁琐。

因此，现有技术还有待于改进和发展。

发明内容

鉴于上述现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种用于实现虚拟触摸屏的系统及方法，使得大屏幕智能设备能够实现类似真实触摸屏的虚拟触摸屏功能。

本发明的技术方案如下：

一种用于实现虚拟触摸屏的系统，其中，其包括一智能设备及用于定位的定位装置，所述定位装置包括一红外同步信号发射头及一个超声波发射头，在所述智能设备其中三个侧边分别设置有与超声波发射头对应的超声波接收头，在所述智能设备上还设置有一与红外同步信号发射头对应的红外同步信号接收头，通过红外同步信号发射头与超声波发射头同步发射信号，并由对应的红外同步信号接收头及三个超声波接收头接收信号，智能设备中还设置有计算模块及响应模块，所述计算模块用于根据发射信号的时间与接收信号的时间计算出定位装置的运动轨迹，所述响应模块用于根据所述运动轨迹响应用户的操作。

所述的用于实现虚拟触摸屏的系统，其中，所述红外同步信号接收头设置在所述智能设备的三个侧边之外的另一侧边上。

所述的用于实现虚拟触摸屏的系统，其中，所述智能设备以60Hz的采样频率采集定位装置的运动轨迹。

所述的用于实现虚拟触摸屏的系统，其中，所述智能设备中定义了两种光标状态：普通状态和触摸状态，在普通状态下光标随着定位装置的运动轨迹移动，在触摸状态下，智能设备的显示画面根据定位装置的运动轨迹响应用户的操作。

所述的用于实现虚拟触摸屏的系统，其中，当定位装置沿着智能设备屏幕垂直的方向靠近智能设备时，若当前光标状态处于普通状态，则将光标状态从普通状态切换至触摸状态，若当前光标状态处于触摸状态，则响应用户的点击事件。

一种如上所述的用于实现虚拟触摸屏的系统的方法，其中，包括步骤：

通过红外同步信号发射头与超声波发射头同步发射信号；

由对应的红外同步信号接收头及三个超声波接收头接收信号；

计算模块用于根据发射信号的时间与接收信号的时间计算出定位装置的运动轨迹；

响应模块用于根据所述运动轨迹响应用户的操作。

所述的用于实现虚拟触摸屏的方法，其中，还包括步骤：

预先在智能设备中定义两种光标状态：普通状态和触摸状态，在普通状态下光标随着定位装置的运动轨迹移动，在触摸状态下，智能设备的显示画面根据定位装置的运动轨迹响应用户的操作。

所述的用于实现虚拟触摸屏的方法，其中，还包括步骤：

当定位装置沿着智能设备屏幕垂直的方向靠近智能设备时，若当前光标状态处于普通状态，则将光标状态从普通状态切换至触摸状态，若当前光标状态处于触摸状态，则响应用户的点击事件。

所述的用于实现虚拟触摸屏的方法，其中，还包括步骤：

在智能设备屏幕上定义若个功能区域，当光标移到至所述功能区域时，分别响应用户的点击去除光标、显示光标、主页键、菜单键、返回键的功能。

所述的用于实现虚拟触摸屏的方法，其中，还包括步骤：

当光标处于触摸状态时，检测定位装置是否超过预定时间未移动，当是时，控制智能设备的光标状态从触摸状态转变为普通状态。

有益效果：本发明通过在定位装置上设置一红外同步信号发射头及三个超声波发射头，同时在智能设备上设置三个对应的超声波接收头，以及一红外同步信号接收头，智能设备可以获得定位装置的运动轨迹，并根据运动轨迹来响应用户的操作，从而实现虚拟触摸屏操作的目的，本发明的实现成本低，可直接与安卓系统对接，无需大的改动，并且实现了远距离操作，以及节省了大屏幕触摸屏的成本。

附图说明

图1为本发明的用于实现虚拟触摸屏的方法的原理示意图。

图2为本发明的智能设备的屏幕的功能示意图。

具体实施方式

本发明提供一种用于实现虚拟触摸屏的方法及系统，为使本发明的目的、技术方案及效果更加清楚、明确，以下对本发明进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

本发明一种用于实现虚拟触摸屏，其包括一智能设备及用于定位的定位装置。该定位装置的形状可以设置成指环形状，如图1所示，定位装置为指环，这样用户就可以将定位装置戴在手指上，模拟触摸屏的操作。本实施例中，以智能设备为智能电视为例进行说明，显然其他智能设备均可采用本发明的方式实现虚拟触摸屏技术。

在定位装置中包括一红外同步信号发射头及一个超声波发射头，红外同步信号发射头用来发射红外同步信号，超声波发射头则用来发射超声波信号。对应的，如图1所示，在所述智能设备其中三个侧边分别设置有与超声波发射头对应的超声波接收头，三个超声波发射头用来接收来自超声波发射头的信号，同时，在所述智能设备上还设置有一与红外同步信号发射头对应的红外同步信号接收头，用来接收来自红外同步信号发射头发出的信号。智能设备上的超声波接收头可以分别设置在其中三个侧边上，本实施例中，如图1所示，超声波接收头分别设置在智能设备的上、左、右三个边框上，而红外同步信号接收头设置在智能设备的下边框上。

在具体实施时，通过红外同步信号发射头（红外同步信号发射头的发射频率为60Hz）与一个超声波发射头同步发射信号，信号发射时间可记为T0，并由对应的红外同步信号接收头及三个超声波接收头接收信号，由于红外同步信号发射头发射的红外同步信号，其速度等于光速，所以红外同步信号接收头接收到信号的时间约等于发射时间T0，而由于超声波发射头发射的超声波信号，其速度V=340m/s，所以根据距离“距离”=（“接收时间点”减去“发射时间点”）乘以“速度”：     

L1=（T1-T0）*V，L2=（T2-T0）*V，L3=（T3-T0）*V;

其中，T1、T2、T3分别指三个超声波接收头接收到超声波信号的时间，L1、L2、L3分别指超声波发射头与三个超声波接收头之间的距离，但由于超声波发射头集成在一个较小的定位装置中，所以L1、L2、L3可指定位装置与三个超声波接收头之间的距离，这样就可以计算出L1、L2、L3。

再根据智能设备的屏幕所在屏幕定义X轴、Y轴，根据屏幕垂直的方向为Z轴建立三维坐标系，根据空间几何关系，已知三个超声波接收头的坐标P1 (X₁，Y₁，Z₁），P2 (X₂，Y₂，Z₂），P3 (X₃，Y₃，Z₃），同时求解出了L1、L2、L3，则通过以下方程组计算出定位装置（指环）在T0时刻点的三维坐标点P（X₀，Y₀，Z₀）：

上述计算过程在智能设备的计算模块中完成，这样通过计算模块采集定位装置在三维坐标系的运动轨迹，具体可以60Hz的采样率采集，然后通过智能设备中的响应模块根据所述运动轨迹响应用户的操作。

在本发明的智能设备中定义了两种光标状态：普通状态和触摸状态，在普通状态下光标随着定位装置的运动轨迹移动，定位装置可在以智能设备屏幕平行的平面上移动，光标也以相同的运动轨迹移动，在此状态下，可将光标设置成半透明颜色进行显示，如图2所示；在触摸状态下，智能设备的显示画面根据定位装置的运动轨迹响应用户的操作，此时就像人的手指在触摸屏上操作一样，在此状态下，可将光标设置成红色。在普通状态下，用户可通过将定位装置沿着智能设备屏幕垂直的方向靠近智能设备，即可将光标状态切换至触摸状态，光标也从半透明色填充至红色，同时也产生点击事件。而当定位装置沿着智能设备屏幕垂直的方向靠近智能设备时，若当前光标状态已经处于触摸状态，则响应用户的点击事件，靠近的操作代表点击操作。

另外，在触摸状态下，当用户利用所述定位装置在屏幕平行的平面上进行上下左右各方向的滑动时，就会产生相应方向的滑动事件，用来实现操作翻页的功能。

当光标处于触摸状态时，检测定位装置是否超过预定时间未移动，当是时，控制智能设备的光标状态从触摸状态转变为普通状态，光标从红色变回至半透明色。如果光标处于触摸状态下，定位装置在沿着智能设备屏幕垂直的方向远离智能设备时，也可控制光标从触摸状态转变为普通状态，即当定位装置从垂直屏幕的方向远离智能设备屏幕时，光标状态从触摸状态返回至普通状态。

另外，在智能设备屏幕上定义若个功能区域，当光标移到至所述功能区域时，分别响应用户的点击去除光标、显示光标、主页键、菜单键、返回键的功能。如图2所示，具体可在智能设备屏幕的左上角设置恢复光标区域，在右上角设置去除光标区域，在左下角设置返回键区域(return键区域)，在右下角设置菜单键区域（menu键区域），在屏幕底部的中间位置设置主页键区域（home键区域），当光标移到到这些功能区域上时，并且用户做点击动作，即可实现相应的功能。

基于上述系统，本发明还提供一种如上所述的用于实现虚拟触摸屏的系统的方法，其包括步骤：

通过红外同步信号发射头与超声波发射头同步发射信号；

由对应的红外同步信号接收头及三个超声波接收头接收信号；

计算模块用于根据发射信号的时间与接收信号的时间计算出定位装置的运动轨迹；

响应模块用于根据所述运动轨迹响应用户的操作。

进一步，所述的用于实现虚拟触摸屏的方法，其还包括步骤：

预先在智能设备中定义两种光标状态：普通状态和触摸状态，在普通状态下光标随着定位装置的运动轨迹移动，在触摸状态下，智能设备的显示画面根据定位装置的运动轨迹响应用户的操作。

进一步，其还包括步骤：

当定位装置沿着智能设备屏幕垂直的方向靠近智能设备时，若当前光标状态处于普通状态，则将光标状态从普通状态切换至触摸状态，若当前光标状态处于触摸状态，则响应用户的点击事件。

进一步，其还包括步骤：

在智能设备屏幕上定义若个功能区域，当光标移到至所述功能区域时，分别响应用户的点击去除光标、显示光标、主页键、菜单键、返回键的功能。

进一步，其还包括步骤：

当光标处于触摸状态时，检测定位装置是否超过预定时间未移动，当是时，控制智能设备的光标状态从触摸状态转变为普通状态。关于上述步骤的技术细节在前面的系统中已有详述，故不再赘述。

综上所述，本发明通过在定位装置上设置一红外同步信号发射头及一个超声波发射头，同时在智能设备上设置三个对应的超声波接收头，以及一红外同步信号接收头，智能设备可以获得定位装置的运动轨迹，并根据运动轨迹来响应用户的操作，从而实现虚拟触摸屏操作的目的，本发明的实现成本低，可直接与安卓系统对接，无需大的改动，并且实现了远距离操作，以及节省了大屏幕触摸屏的成本。

应当理解的是，本发明的应用不限于上述的举例，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。

Claims (10)

1.一种用于实现虚拟触摸屏的系统，其特征在于，其包括一智能设备及用于定位的定位装置，所述定位装置包括一红外同步信号发射头及一个超声波发射头，在所述智能设备其中三个侧边分别设置有与超声波发射头对应的超声波接收头，在所述智能设备上还设置有一与红外同步信号发射头对应的红外同步信号接收头，通过红外同步信号发射头与超声波发射头同步发射信号，并由对应的红外同步信号接收头及三个超声波接收头接收信号，智能设备中还设置有计算模块及响应模块，所述计算模块用于根据发射信号的时间与接收信号的时间计算出定位装置的运动轨迹，所述响应模块用于根据所述运动轨迹响应用户的操作。

2.根据权利要求1所述的用于实现虚拟触摸屏的系统，其特征在于，所述红外同步信号接收头设置在所述智能设备的三个侧边之外的另一侧边上。

3.根据权利要求1所述的用于实现虚拟触摸屏的系统，其特征在于，所述智能设备以60Hz的采样频率采集定位装置的运动轨迹。

4.根据权利要求1所述的用于实现虚拟触摸屏的系统，其特征在于，所述智能设备中定义了两种光标状态：普通状态和触摸状态，在普通状态下光标随着定位装置的运动轨迹移动，在触摸状态下，智能设备的显示画面根据定位装置的运动轨迹响应用户的操作。

5.根据权利要求4所述的用于实现虚拟触摸屏的系统，其特征在于，当定位装置沿着智能设备屏幕垂直的方向靠近智能设备时，若当前光标状态处于普通状态，则将光标状态从普通状态切换至触摸状态，若当前光标状态处于触摸状态，则响应用户的点击事件。

6.一种如权利要求1所述的用于实现虚拟触摸屏的系统的方法，其特征在于，包括步骤：

通过红外同步信号发射头与超声波发射头同步发射信号；

由对应的红外同步信号接收头及三个超声波接收头接收信号；

计算模块用于根据发射信号的时间与接收信号的时间计算出定位装置的运动轨迹；

响应模块用于根据所述运动轨迹响应用户的操作。

7.根据权利要求6所述的用于实现虚拟触摸屏的方法，其特征在于，还包括步骤：

预先在智能设备中定义两种光标状态：普通状态和触摸状态，在普通状态下光标随着定位装置的运动轨迹移动，在触摸状态下，智能设备的显示画面根据定位装置的运动轨迹响应用户的操作。

8.根据权利要求7所述的用于实现虚拟触摸屏的方法，其特征在于，还包括步骤：

当定位装置沿着智能设备屏幕垂直的方向靠近智能设备时，若当前光标状态处于普通状态，则将光标状态从普通状态切换至触摸状态，若当前光标状态处于触摸状态，则响应用户的点击事件。

9.根据权利要求7所述的用于实现虚拟触摸屏的方法，其特征在于，还包括步骤：

在智能设备屏幕上定义若个功能区域，当光标移到至所述功能区域时，分别响应用户的点击去除光标、显示光标、主页键、菜单键、返回键的功能。

10.根据权利要求7所述的用于实现虚拟触摸屏的方法，其特征在于，还包括步骤：

当光标处于触摸状态时，检测定位装置是否超过预定时间未移动，当是时，控制智能设备的光标状态从触摸状态转变为普通状态。

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