CN103809889A - 一种单点触控的拉曼光谱谱图放大缩小方法 - Google Patents

Abstract

一种单点触控的拉曼光谱谱图放大缩小方法，适用于拉曼光谱仪的人机交互界面，所述单点触控的拉曼光谱谱图放大缩小方法为通过微控制器确定触控装置触摸屏上的圈选轨迹的起点触点坐标位置(x0,y0)和终点触点坐标位置(x1,y1)并由微控制器中程序判断连续触点的起点触点坐标位置(x0,y0)、终点触点坐标位置(x1,y1)、运动方向和运圈选范围之后，调用放大程序或缩小程序实现以起点触点坐标位置(x0,y0)和终点触点坐标位置(x1,y1)为对角线所形成的矩形范围内拉曼光谱谱图放大或缩小，判断连续触点的起点、终点、及其运动方向、运动范围，在单点触控屏上实现了拉曼光谱谱图的放大、缩小，为单点触控屏在拉曼光谱仪的使用，解决了谱图放大、缩小的难题。

Description

一种单点触控的拉曼光谱谱图放大缩小方法

技术领域

本发明涉及到一种拉曼光谱仪的人机交互界面，尤其涉及到一种采用电阻屏、红外屏等单点触控屏的拉曼光谱仪人机交互界面的拉曼光谱谱图查看方法。

背景技术

随着科技的发展，拉曼光谱仪向着小型、智能化的方向发展，越来越多的便携式、手持式拉曼光谱仪在市面上出现。这种便携式、手持式拉曼光谱仪，自带嵌入式操作系统与人机交互界面，可以脱离计算机而独立工作，通过按键、触摸屏、液晶等部件，进行人机交互作业。由于脱离了计算机而单独作业，因此，需要进行大量的人机交互操作，比如，参数设置、信号采集、信号处理、信号后处理等，其中谱图的放大、缩小，便是不可缺少而且经常使用的动作。谱图的放大、缩小，对于电容屏等多点触控屏来说，由于可以同时监测多个触点，通过判断多个触点的相对运动趋势，来实现拉曼谱图的放大缩小，实现起来比较简便。但是对于电阻屏来说，由于只有单个触点，则无法判断、实现拉曼谱图的放大、缩小。但是电容屏，抗干扰性非常差，对使用环境和操作者的体征，非常敏感。由于轻量化、便携化，这种小型拉曼光谱仪越来越多地应用在野外、现场测试作业，在野外、现场使用环境，由于操作员的手指很难保持干燥、干净，而且经常需要带手套，无法操作电容屏等多点触控屏。因此，这种野外、现场使用的拉曼光谱仪，往往采用电阻屏等单点触控屏。电阻屏，由于只有单个触点，则无法通过判断触点的相对运动，从而很难实现拉曼谱图的放大、缩小。

发明内容

本发明的目的在于提供一种可以适合在单点触控屏上实现灵活的拉曼谱图放大、缩小功能的拉曼光谱谱图放大缩小方法，通过判断连续触控点的起点、终点、及其运动方向、运动范围，从而实现谱图放大、缩小、放大倍数等。

为了实现上述目的，本发明如下技术方案：

单点触控的拉曼光谱谱图放大缩小方法，适用于拉曼光谱仪的人机交互界面，所述单点触控的拉曼光谱谱图放大缩小方法为通过微控制器确定触控装置触摸屏上的圈选轨迹的起点触点坐标位置(x0, y0)和终点触点坐标位置(x1, y1)并由微控制器中程序判断连续触点的起点触点坐标位置(x0, y0)、终点触点坐标位置(x1, y1)、运动方向和运圈选范围之后，调用放大程序或缩小程序实现以起点触点坐标位置(x0, y0)和终点触点坐标位置(x1, y1)为对角线所形成的矩形范围内拉曼光谱谱图放大或缩小；

所述触控装置包括：触摸屏、模拟多路选择开关、模数转换器、微控制器和液晶显示器，所述触摸屏、模拟多路选择开关、模数转换器、微控制器和液晶显示器依次电性连接，所述触摸屏为电阻屏或红外屏单点触摸屏；所述微控制器内存储有软件运行控制程序，并根据触点的圈选轨迹调用放大或缩小程序实现图谱的放大或缩小；

所述单点触控的拉曼光谱谱图放大缩小方法包括以下步骤：

以连续运动的方式在触摸屏上圈选欲放大或缩小的拉曼光谱谱图，圈选轨迹的起点触点坐标位置定义为(x0, y0)，终点触点坐标位置定义为(x1, y1)；

微控制器实时监测触点的状态，将触点产生的电信号经模拟多路选择开关输入到模数转换器中；

模数转换器将所述触摸屏上触点产生的电信号转换成数字信号输出到微控制器，所述微控制器记录触点的实时位置；

微控制器根据所述模数转换器输入的数字信号进行触点位置计算，确定起点触点坐标位置(x0, y0)和终点触点坐标位置(x1, y1)；

微控制器根据所述微控制器计算得到的起点触点坐标位置(x0, y0)和终点触点坐标位置(x1, y1)，确定圈选轨迹的运动方向和圈选范围；

微控制器根据圈选轨迹的运动方向和圈选范围，确定拉曼光谱谱图放大或缩小及放大或缩小的倍数；

微控制器调用放大或缩小程序，实现圈选范围内拉曼光谱谱图的放大或缩小。

所述微控制器为单片机、数字信号处理或现场可编程门阵列。

所述软件实时监测触点的状态，具体为：

微控制器记录起点触点坐标位置(x0, y0)称为起始坐标位置(x0, y0)，当监测到触点有连续移动时，更新触点坐标位置为(x1, y1)，直至触点消失；当触点消失时，保存触点的最后坐标位置(x1, y1)，称为终点坐标位置(x1, y1)。

所述判断触点的运动方向，具体为：

根据微控制器计算得到的起点触点坐标位置(x0, y0)和终点触点坐标位置(x1, y1)，可确定圈选轨迹的运动方向和圈选范围；

当 y1- y0<0时 即终点在起点下方，圈选范围是(x0, y0)、(x0, y1)、(x1, y0)与(x1, y1)四点构成的矩形框，则调用放大程序，圈选范围内的拉曼光谱谱图放大到整个触摸屏并通过液晶显示器输出放大后的拉曼光谱谱图。

当 y1- y0>0时 即终点在起点上方，圈选范围是(x0, y0)、(x0, y1)、(x1, y0)与(x1, y1)四点构成的矩形框，则调用缩小程序，整个触摸屏上的拉曼光谱谱图缩小到圈选范围内并通过液晶显示器输出缩小后的拉曼光谱谱图；

当 y1- y0=0时（即终点与起点重合或终点与起点的连线与X轴平行），则不进行处理。

所述的调用放大程序，具体为：

第一步，获取起始点的绘图区域坐标、终点的绘图区域坐标 ；

第二步，根据起始点坐标获取起始点的对应数据值，根据终点获取终点的对应数据值；

第三步，如获取数据范围内数据点数≤5时，则弹出提示窗“圈选范围过小”；如获取数据范围内数据点数＞5时，则重新建立数据点到像素的映射；

第四步，映射过程建立如下：

把选取范围内的数据映射到整个触摸屏，选定区域内数据的最小值映射到触摸屏的图像显示区域的最左端，最大值映射到触摸屏图像显示区域的最右端，中间点按比例缩放；

第五步，输出放大后的拉曼光谱谱图。

所述的调用缩小程序，具体为：

第一步，获取当前视图起始点对应数据值和终点的对应数据值；

第二步，获取圈选范围的起始点和终止点绘图区域坐标；

第三步，根据圈选范围起始点坐标获取起始点和终止点的对应数据值；

第四步，计算圈选范围的中点数据值; 

第五步，计算横轴缩小比例和纵轴缩小比例 ；

第六步，计算缩小后显示范围的对应数据值的起始点、终止点;

第七步，将计算得到的数据映射到整个触摸屏，起始点的x轴数值映射到触摸屏的图像显示区域的最左端，起始点的y轴数值映射到触摸屏图像显示区域的最右端，终止点的x轴数值映射到最下端，终止点的y轴数值映射到最上端，中间点按比例缩放；

第八步，输出缩小后的拉曼光谱谱图。

本发明的有益效果为：

本发明通过微控制器确定触控装置触摸屏上的圈选轨迹的起点触点坐标位置(x0, y0)和终点触点坐标位置(x1, y1)并由微控制器中程序判断连续触点的起点触点坐标位置(x0, y0)、终点触点坐标位置(x1, y1)、运动方向和运圈选范围之后，调用放大程序或缩小程序实现以起点触点坐标位置(x0, y0)和终点触点坐标位置(x1, y1)为对角线所形成的矩形范围内拉曼光谱谱图放大或缩小；判断连续触点的起点、终点、及其运动方向、运动范围，从而判断拉曼光谱谱图放大、缩小、放大倍数等。实现了在单点触控屏上实现了拉曼光谱谱图的放大、缩小，为单点触控屏在拉曼光谱仪的使用，解决了谱图放大、缩小的难题。

附图说明

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：

图1是本发明的硬件结构示意图；

图1A是触点位置计算电路结构示意图；

图2是本专利拉曼谱图放大、缩小实例的算法处理流程；

图3是拉曼谱图放大子程序实例的算法处理流程图；

图4是本专利的拉曼谱图放大应用实例；

图5是拉曼谱图缩小子程序实例的算法处理流程图。

图6是本专利的拉曼谱图缩小应用实例；

具体实施方式

请同时参照图1—图6，将结合附图对本发明的各种实施方式进一步说明。但应理解，本发明结合具体实施方式进行说明，仅仅出于解释目的，并不是限制本专利的权利范围。

一种单点触控的拉曼光谱谱图放大缩小方法，适用于拉曼光谱仪的人机交互界面，所述单点触控的拉曼光谱谱图放大缩小方法为通过微控制器105确定触控装置触摸屏102上的圈选轨迹的起点触点坐标位置(x0, y0)和终点触点坐标位置(x1, y1)并由微控制器105中程序判断连续触点的起点触点坐标位置(x0, y0)、终点触点坐标位置(x1, y1)、运动方向和运圈选范围之后，调用放大程序或缩小程序实现以起点触点坐标位置(x0, y0)和终点触点坐标位置(x1, y1)为对角线所形成的矩形范围内拉曼光谱谱图放大或缩小；

图1是本发明的硬件实施案例。其中101为手指按压的触点，虚线框102为触摸屏的示意图，103为模拟多路选择开关，104为模数转换器，用于将触摸屏102输出的电压信号转换成数字信号，105为微控制器，单片机、数字信号处理或现场可编程门阵列等处理器，106为液晶显示器，用于显示拉曼谱图，虚线框102内的4个电阻，表示按压触点101在触摸屏102形成的4个等效电阻，其电阻值与触点101离边线距离成比例关系。触摸屏102工作时，对其电极加电压Vmin、Vmax，当有触点101时，X轴上的两个电阻，对电压（Vmin、Vmax）产生分压Vsen，Vmax、Vmin、Vsen分别经过模数转换器104转换成数字信号后，在微控制器105内进行触点101位置计算。

Y = H×(Vsen-Vmin)/(Vmax-Vmin)

所述触摸屏102为电阻屏或红外屏单点触摸屏；所述微控制器105内存储有软件运行控制程序，并根据触点101的圈选轨迹调用放大或缩小程序实现图谱的放大或缩小；

所述单点触控的拉曼光谱谱图放大缩小方法包括以下步骤：

以连续运动的方式在触摸屏102上圈选欲放大或缩小的拉曼光谱谱图，圈选轨迹的起点触点坐标位置定义为(x0, y0)，终点触点坐标位置定义为(x1, y1)；

微控制器105实时监测触点的状态，将触点101产生的电信号经模拟多路选择开关103输入到模数转换器104中；

模数转换器104将所述触摸屏102上触点101产生的电信号转换成数字信号输出到微控制器105，所述微控制器105记录触点101的实时位置；

微控制器105根据所述模数转换器104输入的数字信号进行触点101位置计算，确定起点触点坐标位置(x0, y0)和终点触点坐标位置(x1, y1)；

微控制器105根据所述微控制器105计算得到的起点触点坐标位置(x0, y0)和终点触点坐标位置(x1, y1)，确定圈选轨迹的运动方向和圈选范围；

微控制器105根据圈选轨迹的运动方向和圈选范围，确定拉曼光谱谱图放大或缩小及放大或缩小的倍数；

微控制器105调用放大或缩小程序，实现圈选范围内拉曼光谱谱图的放大或缩小。

图1A是触点位置计算电路结构示意图

图1A中，Q1、Q2、Q3、Q4均为N型MOSFET管，S1、S2为主控制器输出的控制信号，用于控制Q1、Q2、Q3、Q4的开断状态。当S1为高电平时，Q1、Q3导通，当S1为低电平时，Q1、Q3断开；同样，当S2为高电平时，Q2、Q4导通，反之S2为低电平时，Q2、Q4断开。当需要测量触点的X轴位置时，S1输出低电平，S2输出高电平，通过ADC读出V2、V3、V4的电压值，并在主控制器计算触点的X轴位置：

X = L×(V3-V4)/(V2-V4)

需要测量触点的Y轴位置时，S1输出高电平，S2输出低电平，通过ADC读出V1、V2、V3的电压值，并在主控制器计算触点的Y轴位置：

Y = H×(V2-V3)/(V1-V3)

图2是本专利拉曼光谱谱图放大、缩小实施案例；

第一步，微控制器105中软件实时监测触点101的状态记录起点触点坐标位置(x0, y0)称为起始坐标位置(x0, y0)，当监测到触点101有连续移动时，更新触点坐标位置为(x1, y1)，直至触点101消失；当触点101消失时，保存触点101的最后坐标位置(x1, y1)，称为终点坐标位置(x1, y1)。

第二步，判断触点101的运动方向和圈选范围：

根据微控制器105计算得到的起点触点坐标位置(x0, y0)和终点触点坐标位置(x1, y1)，可确定圈选轨迹的运动方向和圈选范围，采用终点触点坐标位置(x1, y1)减去起点触点坐标位置(x0, y0)判断；

当 y1- y0<0时 即终点在起点下方，圈选范围是(x0, y0)、(x0, y1)、(x1, y0)与(x1, y1)四点构成的矩形框，则调用放大程序，圈选范围内的拉曼光谱谱图放大到整个屏幕并通过液晶显示器106输出放大后的拉曼光谱谱图。

当 y1- y0>0时 即终点在起点上方，圈选范围是(x0, y0)、(x0, y1)、(x1, y0)与(x1, y1)四点构成的矩形框，则调用缩小程序，整个屏幕上的拉曼光谱谱图缩小到圈选范围内并通过液晶显示器106输出缩小后的拉曼光谱谱图；

当 y1- y0=0时（即终点与起点重合或终点与起点的连线与X轴平行），则不进行处理。

通过上述方法可判断连续触点101的起点、终点、及其运动方向、运动范围，从而判断拉曼光谱谱图放大或缩小及放大或缩小的倍数等。

图3是拉曼光谱谱图放大子程序实施案例；

每当需要进行拉曼光谱谱图放大时，便调用该算法，进行拉曼光谱谱图放大计算。进入到该子程序后，

第一步，获取起始点的绘图区域坐标（Pstart）和终止点的绘图区域坐标（Pstop），

第二步，根据起始点坐标获取起始点的对应数据值（Dstart），根据终止点获取终止点的对应数据值（Dstop），

第三步，如获取数据范围内数据点数≤5时，则弹出提示窗“圈选范围过小”；如获取数据范围内数据点数＞5时，则重新建立数据点到像素的映射；

第四步，映射过程建立如下：

把选取范围内的数据映射到整个屏幕，选定区域内数据的最小值映射到屏幕的图像显示区域的最左端，最大值映射到屏幕图像显示区域的最右端，中间点按比例缩放；

调用上述拉曼谱图放大子程序可实现将圈选范围内的拉曼光谱谱图放大到整个触摸屏102并通过液晶显示器106输出放大后的拉曼光谱谱图

图4是本专利的拉曼谱图放大应用实例；

其中虚线框102为触摸屏上的拉曼谱图显示区域，图中曲线405为拉曼光谱谱图，实线框402为触点101的圈选范围，长条形图像403为手指示意图，带箭头的虚线104为圈选动作轨迹。图中，触点101往右下移动，系统判断出这种运动趋势404，将对圈选范围402内的拉曼谱图405，进行拉曼谱图放大操作，使得圈选范围402内的拉曼谱图充满整个拉曼谱图显示区域。

为了清楚理解触点101的运动方向，手指采用了侧向移动。实际上，手指一般均为正向移动，而本发明，并不区分手指是正向还是侧向运动，只关注触点101的起始点位置和终止点位置。

图5是拉曼谱图缩小子程序实施案例。

每当需要进行拉曼谱图缩小时，便调用该算法，进行拉曼谱图缩小计算。拉曼谱图的缩小是将当前视图按比例进行缩小,进入到该子程序后，

第一步，首先获取当前视图起始点的对应数据值Vstart(x0, y0)和终止点的对应数据值Vstop(x1, y1)；

第二步，获取圈选范围的起始点的绘图区域坐标Pstart(x2, y2)和终止点的绘图区域坐标Pstop(x3, y3)；

第三步，根据圈选范围起始点坐标获取起始点的对应数据值Dstart(x2, y2)和终止点的对应数据值Dstop(x3, y3)；

第四步，计算圈选范围的中点数据值：Dcenter(a, b); 其中a = (x2+x3)/2;  b = (y2+y3)/2;

第五步，计算横轴缩小比例px=(x1-x0)/(x3-x2)和纵轴缩小比例py=(y1-y0)/(y3-y2)；

第六步，计算缩小后显示范围的对应数据值的起始点Vstart(xstart, ystart)和终止点Vstop(xstop, ystop);

xstart = a - px×(x1-x0);

ystart = b - py×(y1-y0);

xstop = a + px×(x1-x0);

ystop = b + py×(y1-y0);

第七步，映射过程建立如下：

将计算得到的数据映射到整个屏幕，xstart映射到屏幕的图像显示区域的最左端，xstop 映射到屏幕图像显示区域的最右端，ystart映射到最下端，ystop 映射到最上端，中间点按比例缩放。

调用上述拉曼谱图缩小子程序可实现将整个触摸屏102上的拉曼光谱谱图缩小到圈选范围内并通过液晶显示器106输出缩小后的拉曼光谱谱图。

图6是本专利的拉曼谱图缩小应用实例

其中虚线框102为触控屏上的拉曼谱图显示区域，图中曲线605为拉曼光谱谱图，实线框602为触控的圈选范围，长条形图像603为手指示意图，带箭头的虚线604为圈选动作轨迹。图6中，触点往左上移动，系统判断出这种运动趋势604，将对显示区域的拉曼谱图605，进行拉曼谱图缩小操作。

由以上实施方式的详述，希望能更加清楚描述本发明的特征，倘若本领域的技术人员对本发明进行各种改动和变形属于本发明权利要求及其等同技术范围的，则本发明也包括这些改动和变形在内。

Claims (6)

1.一种单点触控的拉曼光谱谱图放大缩小方法，适用于拉曼光谱仪的人机交互界面，其特征在于：所述单点触控的拉曼光谱谱图放大缩小方法为通过微控制器确定触控装置触摸屏上的圈选轨迹的起点触点坐标位置(x0, y0)和终点触点坐标位置(x1, y1)并由微控制器中程序判断连续触点的起点触点坐标位置(x0, y0)、终点触点坐标位置(x1, y1)、运动方向和圈选范围之后，调用放大程序或缩小程序实现以起点触点坐标位置(x0, y0)和终点触点坐标位置(x1, y1)为对角线所形成的矩形范围内拉曼光谱谱图放大或缩小；

所述触控装置包括：触摸屏、模拟多路选择开关、模数转换器、微控制器和液晶显示器，所述触摸屏、模拟多路选择开关、模数转换器、微控制器和液晶显示器依次电性连接，所述触摸屏为电阻屏或红外屏单点触摸屏；所述微控制器内存储有软件运行控制程序，并根据触点的圈选轨迹调用放大或缩小程序实现图谱的放大或缩小；

所述单点触控的拉曼光谱谱图放大缩小方法包括以下步骤：

以连续运动的方式在触摸屏上圈选欲放大或缩小的拉曼光谱谱图，圈选轨迹的起点触点坐标位置定义为(x0, y0)，终点触点坐标位置定义为(x1, y1)；

微控制器实时监测触点的状态，将触点产生的电信号经模拟多路选择开关输入到模数转换器中；

模数转换器将所述触摸屏上触点产生的电信号转换成数字信号输出到微控制器，所述微控制器记录触点的实时位置；

微控制器根据所述模数转换器输入的数字信号进行触点位置计算，确定起点触点坐标位置(x0, y0)和终点触点坐标位置(x1, y1)；

微控制器根据所述微控制器计算得到的起点触点坐标位置(x0, y0)和终点触点坐标位置(x1, y1)，确定圈选轨迹的运动方向和圈选范围；

微控制器根据圈选轨迹的运动方向和圈选范围，确定拉曼光谱谱图放大或缩小及放大或缩小的倍数；

微控制器调用放大或缩小程序，实现圈选范围内拉曼光谱谱图的放大或缩小。

2.根据权利要求1所述的单点触控的拉曼光谱谱图放大缩小方法，其特征在于：所述微控制器为单片机、数字信号处理或现场可编程门阵列。

3.根据权利要求1所述的单点触控的拉曼光谱谱图放大缩小方法，其特征在于: 所述软件实时监测触点的状态，具体为：

微控制器记录起点触点坐标位置(x0, y0)称为起始坐标位置(x0, y0)，当监测到触点有连续移动时，更新触点坐标位置为(x1, y1)，直至触点消失；当触点消失时，保存触点的最后坐标位置(x1, y1)，称为终点坐标位置(x1, y1)。

4.根据权利要求1所述的单点触控的拉曼光谱谱图放大缩小方法，其特征在于: 所述判断触点的运动方向，具体为：

根据微控制器计算得到的起点触点坐标位置(x0, y0)和终点触点坐标位置(x1, y1)，可确定圈选轨迹的运动方向和圈选范围；

当 y1- y0<0时 即终点在起点下方，圈选范围是(x0, y0)、(x0, y1)、(x1, y0)与(x1, y1)四点构成的矩形框，则调用放大程序，圈选范围内的拉曼光谱谱图放大到整个触摸屏并通过液晶显示器输出放大后的拉曼光谱谱图；

当 y1- y0>0时 即终点在起点上方，圈选范围是(x0, y0)、(x0, y1)、(x1, y0)与(x1, y1)四点构成的矩形框，则调用缩小程序，整个触摸屏上的拉曼光谱谱图缩小到圈选范围内并通过液晶显示器输出缩小后的拉曼光谱谱图；

当 y1- y0=0时（即终点与起点重合或终点与起点的连线与X轴平行），则不进行处理。

5.根据权利要求1或4所述的单点触控的拉曼光谱谱图放大缩小方法，其特征在于: 所述的调用放大程序，具体为：

第一步，获取起始点的绘图区域坐标、终止点的绘图区域坐标 ；

第二步，根据起始点坐标获取起始点的对应数据值，根据终止点获取终止点的对应数据值；

第三步，如获取数据范围内数据点数≤5时，则弹出提示窗“圈选范围过小”；如获取数据范围内数据点数＞5时，则重新建立数据点到像素的映射；

第四步，映射过程建立如下：

把选取范围内的数据映射到整个触摸屏，选定区域内数据的最小值映射到触摸屏的图像显示区域的最左端，最大值映射到触摸屏图像显示区域的最右端，中间点按比例缩放；

第五步，输出放大后的拉曼光谱谱图。

6.根据权利要求1或4所述的单点触控的拉曼光谱谱图放大缩小方法，其特征在于: 所述的调用缩小程序，具体为：

第一步，获取当前视图起始点对应数据值和终点的对应数据值；

第二步，获取圈选范围的起始点和终止点绘图区域坐标；

第三步，根据圈选范围起始点坐标获取起始点和终止点的对应数据值；

第四步，计算圈选范围的中点数据值; 

第五步，计算横轴缩小比例和纵轴缩小比例 ；

第六步，计算缩小后显示范围的对应数据值的起始点、终止点;

第七步，将计算得到的数据映射到整个触摸屏，起始点的x轴数值映射到触摸屏的图像显示区域的最左端，起始点的y轴数值映射到触摸屏图像显示区域的最右端，终止点的x轴数值映射到最下端，终止点的y轴数值映射到最上端，中间点按比例缩放；

第八步，输出缩小后的拉曼光谱谱图。

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