CN103885648A - 侧投双镜头触摸屏的真两点触摸检测方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种侧投双镜头触摸屏的真两点触摸检测方法，所述触摸屏包括底板及边框，所述边框的至少一侧边的两端部设有一摄像头和一红外管，在两摄像头之间添设一发光红外管，分别仅打开其中一摄像头处的红外管，并让对应的摄像头采集数据，得到两组两组角度偏移直线；再仅打开中间红外管，让两摄像头同时采集数据，得到第一摄像头角度偏移α1、α2、…αn和第二摄像头角度偏移β1、β2、…βn，然后计算中间红外管对应的触摸点角度偏移θ1、θ2、…βn，从而得到第三组角度偏移直线；将得到的三组角度偏移直线重叠起来，有三条直线相交的点为真实触摸点，只有两条直线相交的点则为鬼点。

Description

侧投双镜头触摸屏的真两点触摸检测方法

技术领域

本发明涉及一种侧投双镜头触摸屏的真两点触摸检测方法。

背景技术

如图1所示，面向两点触摸的光学触摸屏的总体结构包括底板3（即书写面板）、底板3的边缘设有一边框4，在边框上部的左右两端部（即底板的左右上角位置）设有两个线性摄像头，包括第一摄像头1和第二摄像头2，边框左、右部以及下部粘有定向反射条5（定向反射条能够使光线沿着与入射角平行但反向的路径反射回去），在摄像头旁边有两个红外的LED，即红外管。当没有触点在底板3表面时，从LED发出的红外光在定向反射条的作用下能够沿原路返回摄像头。当有触点在底板3表面时，该触点就会挡住某个角度的红外光，从而在摄像头里面形成一个暗斑。控制器可以检测两个摄像头里面的暗斑对应的图像坐标，进而根据摄像头与触点之间的三角关系或者其他方法，计算出触点在屏幕上对应的坐标。

如图2所示，第一摄像头1的角度偏移为α的确定过程如下：

对第一摄像头1采集回来的反光带数据进行处理，反光带图像数据如图3所示，其水平方向上有M个像素点，竖直方向上有N个像素点。检测到暗斑后使用重心算法计算出其重心点处的像素点位置P。

由于反光带对应摄像头视角为90°，则有角度偏移

α=(PM)*90

同理可求的第二摄像头2的角度偏移β。

触点A的坐标计算：

已知板的宽度为L，根据第一摄像头1采集回来的图像数据可以确定角度偏移为α，根据第二摄像头2采集回来的图像数据可以角度偏移为β，则有

$\tan \mathrm{\α}=\frac{Y}{X}$    (式1)

$\tan \mathrm{\β}=\frac{Y}{L-X}$    (式2)

由式1和式2可得

$X_A=\frac{\tan \mathrm{\β}*L}{\tan \mathrm{\α}+\tan \mathrm{\β}}$    (式3)

$Y_A=\tan \mathrm{\β}*(L-X)=\frac{\tan \mathrm{\α}*\tan \mathrm{\β}*L}{\tan \mathrm{\α}+\tan \mathrm{\β}}$    (式4)

在单点触摸的情况下，坐标检测是没问题的。如图4所示，其数据采集过程为：①首先打开第一摄像头1处的红外管，第二摄像头2处的红外管关闭，使用第一摄像头1采集数据，对采集回来的数据进行处理，计算出角度偏移α。②其次关闭第一摄像头1处的红外管，打开第二摄像头2处的红外管，使用第二摄像头2采集数据，对采集回来的数据进行处理，计算出角度偏移β。对于单点触摸，都只有一个角度偏移。根据式3和式4直接计算即可得到触点A坐标。

当有两个触点时，会计算出四个交点，如图5所示，其数据采集过程和单点触摸时是一样的，只不过摄像头会有两个角度偏移，摄像头1对应的角度偏移为α1、α2，摄像头2对应的角度偏移为β1、β2。根据角度偏移可以确定出四个交点A、B、C、D。其中A、B点是我们需要的触点，而C、D点是我们不需要的点(鬼点)。虽然当A、B两触点不同时触摸时，可以使用跟踪的方法确定触摸点，即A点先触摸，检测到A点后对其跟踪，当B点触摸时，因为A点已经确认，所以可以把C、D点剔除，只保留B点。所以能把A、B触摸点检测出来。但是A、B两触点同时触摸时就无能为力了。

还有另外一种情况如图6所示，对于摄像头2来说只检测到了一个点。当A、B点移动得到如图4所示的情况时，A、B两点是无法跟踪的，因为在图4中的四个交点是同时出现的。这种情况相当于两个触点同时触摸的情况。

2013-04-24公开的，公开号为103064560A的中国发明提示了一种多点触摸屏，包括触摸感应面、光源、图像传感器和运算处理单元，所述光源为至少三个点光源，设置于触摸感应面的至少一侧，至少三个点光源被设置为依次分别点亮；每个点光源被点亮时，所述图像传感器被设置为采集所述点光源与触摸体形成的明暗图像信号；所述运算处理单元根据所述图像传感器采集到的结果，计算并输出触摸点位置信息。该发明是通过图像传感器采集的至少三个明暗图像信号来识别多个触摸点，避免了将鬼点误识别为触摸点；但该发明只是提出多点触摸屏的结构，没有提供识别触摸点的具体算法。

发明内容

本发明要解决的技术问题，在于提供一种侧投双镜头触摸屏的真两点触摸检测方法，通过增加一个发光红外管进行数据采集，并提供具体的数据采集操作步骤和对数据的具体算法，以区分触点和鬼点，把真正的触摸点检测出来。

本发明是这样实现的：一种侧投双镜头触摸屏的真两点触摸检测方法，所述触摸屏包括底板及边框，所述边框的至少一侧边的两端部分别设有一摄像头和一红外管，其中：在两摄像头之间添设一中间红外管，所述方法包括：

步骤10、打开第一摄像头处的红外管，其它两个红外管关闭，并让第一摄像头采集数据，得到触摸点对应的角度偏移，计算得到一组角度偏移直线；

步骤20、打开第二摄像头处的红外管，其它的两个红外管关闭，并让第二摄像头采集数据，得到触摸点对应的角度偏移，计算得到另一组角度偏移直线；

步骤30、打开中间红外管，其它两个红外管关闭，让第一摄像头和第二摄像头同时采集数据，得到第一摄像头角度偏移α1、α2和第二摄像头角度偏移β1、β2，然后计算中间红外管对应的触摸点角度偏移θ1、θ2，从而得到第三组角度偏移直线；其θ1、θ2的计算方法是：

已知底板的触摸有效区域的长度为L，宽为D，中间红外点距左边镜头的距离为Lx，则θ1、θ2按以下两种情况计算：

第一种情况，两个摄像头的角度偏移都大于

则有

$\tan \mathrm{\α}1=\frac{D}{X}$    (式5)

$\tan \mathrm{\β}1=\frac{D}{L-X}$    (式6)

由式5可以计算出X：

X=D*cot(α1)   (式7)

又因为

$\tan \left(\mathrm{\θ}1\right)=\frac{D}{\mathrm{Lx}-X}$    (式8)

所以

$\mathrm{\θ}1=\arctan t\left(\frac{D}{\mathrm{Lx}-X}\right)$    (式9)

由式7和式9得

$\mathrm{\θ}2=\arctan t\left(\frac{D}{\mathrm{Lx}-D*\cot \left(\mathrm{\α}1\right)}\right)$    (式10)

同样的计算方法可以算出θ2；

第二种情况，当角度偏移有小于

时，则有：

$\tan \mathrm{\α}2=\frac{D1}{L}$    (式11)

$\tan (180-\mathrm{\θ}1)=\frac{D1}{\mathrm{Lx}}$    (式12)

其中D1是指镜头检测到侧边的宽度，其宽度为D1=tant(α2)*L；

由时11和式12可得:

θ1=180o-arctan(2*arctanα1)

同样的计算方法可以算出θ2、…θn；

步骤40、将步骤10至步骤30计算得到的三组角度偏移直线重叠起来，有三条直线相交的点为真实触摸点，只有两条直线相交的点则为鬼点；

其中，所述步骤10、步骤20和步骤30不限顺序。

本发明具有如下优点：本发明通过增加一个发光红外管进行数据采集，并提供具体的数据采集操作步骤和对数据的具体算法，以区分触点和鬼点，把真正的触摸点检测出来。

附图说明

下面参照附图结合实施例对本发明作进一步的说明。

图1为现有技术中一侧投双镜头触摸屏的结构示意图。

图2为现有技术两点光学触摸系统原理示意图。

图3为现有技术反光带图像的示意图。

图4为现有技术单点触摸时的原理示意图。

图5为现有技术普通双点触摸时数据采集的原理示意图。

图6为现有技术特殊双点触摸时数据采集的原理示意图。

图7为本发明方法执行一步骤时第一摄像头采集数据的原理示意图。

图8为本发明方法执行另一步骤时第二摄像头采集数据的原理示意图。

图9为本发明方法执行再一步骤时第一、二摄像头采集数据的第一种情况原理示意图。

图10为本发明方法执行再一步骤时第一、二摄像头采集数据的第二种情况原理示意图。

图11为本发明方法一实施例将三次计算所得的角度偏移直线重叠后的状态示意图。

图12为本发明方法另一实施例将三次计算所得的角度偏移直线重叠后的状态示意图。

具体实施方式

侧投双镜头触摸屏一般包括底板及边框，所述边框的至少一侧边的两端部分别设有一摄像头和一红外管，本发明的侧投双镜头触摸屏的真两点触摸检测方法，是在两摄像头之间添设一发光红外管，即中间红外管HR3（中间红外管HR3不一定要处于两现有红外管的正中间，但放在中间可方便计算），现以中间红外管HR3置于两摄像头之间正中位置为例，然后按下述步骤进行检测：

步骤10、如图7所示，打开第一摄像头1处的红外管，其它两个红外管关闭，并让第一摄像头1采集数据，得到触摸点A、B对应的角度偏移αA、αB，通过现有技术的三角关系的计算方法即可由该角度偏移αA、αB计算得到一组角度偏移直线L1和L2；

步骤20、如图8所示，打开第二摄像头2处的红外管，其它的两个红外管关闭，并让第二摄像头2采集数据，得到触摸点A、B对应的角度偏移βA、βB，通过现有技术的三角关系的计算方法即可由该角度偏移βA、βB计算得到另一组角度偏移直线L3和L4；

步骤30、如图9所示，打开中间红外管HR3，其它两个红外管关闭，让第一摄像头1和第二摄像头2同时采集数据，得到第一摄像头1角度偏移α1、α2和第二摄像头2角度偏移β1、β2，然后计算中间红外管HR3对应的触摸点角度偏移θ1、θ2，从而得到第三组角度偏移直线L5和L6；其θ1、θ2的计算方法是：

已知底板的触摸有效区域的长度为L，宽为D，则θ1、θ2按以下两种情况计算：

第一种情况，如图9所示，两个摄像头的角度偏移都大于

则有

$\tan \mathrm{\α}1=\frac{D}{X}$    (式5)

$\tan \mathrm{\β}1=\frac{D}{L-X}$    (式6)

由式5可以计算出X：

X=D*cot(α1)   (式7)

又因为

$\tan \left(\mathrm{\θ}1\right)=\frac{D}{L/2-X}$    (式8)

所以

$\mathrm{\θ}1=\arctan t\left(\frac{D}{L/2-X}\right)$    (式9)

由式7和式9得

$\mathrm{\θ}2=\arctan t\left(\frac{D}{L/2-D*\cot \left(\mathrm{\α}1\right)}\right)$    (式10)

同样的计算方法可以算出θ2；

第二种情况，如图10所示，当角度偏移有小于

时，则有：

$\tan \mathrm{\α}2=\frac{D1}{L}$    (式11)

$\tan (180-\mathrm{\θ}1)=\frac{D1}{L/2}$    (式12)

其中D1是指镜头检测到侧边的宽度，其宽度为D1=tant(α2)*L；

由时11和式12可得:

θ1=180o-arctan(2*arctanα1)

同样的计算方法可以算出θ2；

步骤40、如图11所示，将步骤10至步骤30计算得到的三组角度偏移直线重叠起来，有三条直线相交的点为真实触摸点，只有两条直线相交的点则为鬼点；

其中，所述步骤10、步骤20和步骤30不限顺序。

对于特殊的两点触摸的情况，如图12中，用本发明方法进行检测时，对于第一摄像头1来说，检测到的就只有一个角度偏移，但是每个真实触点都有三条直线相交，而鬼点只有两条直线相交。当移动触点A、B从图12情况变到图11情况时，判断触点的条件不变，还是必须有三条直线相交。所以可以把触点检测出来，而不会出现计算坐标错误的情况。

以上实施例是以中间红外管HR3置于两摄像头之间正中位置为例，若如果不是放在中间，只需将计算公式修改下即可。

例如，当中间红外管HR3放在离第一摄像头Lx处时，则可将式9

$\mathrm{\θ}1=\arctan t\left(\frac{D}{L/2-X}\right),$

修改为：

$\mathrm{\θ}1=\arctan t\left(\frac{D}{\mathrm{Lx}-X}\right);$

将式10

$\mathrm{\θ}2=\arctan t\left(\frac{D}{L/2-D*\cot \left(\mathrm{\α}1\right)}\right),$

修改为：

$\mathrm{\θ}2=\arctan t\left(\frac{D}{(L-\mathrm{Lx})-D*\cot \left(\mathrm{\α}1\right)}\right);$ 其余计算仍按上述实施例，

综上所述，本发明通过增加一个发光红外管进行数据采集，并提供具体的数据采集操作步骤和对数据的具体算法，以区分触点和鬼点，把真正的触摸点检测出来。

虽然以上描述了本发明的具体实施方式，但是熟悉本技术领域的技术人员应当理解，我们所描述的具体的实施例只是说明性的，而不是用于对本发明的范围的限定，熟悉本领域的技术人员在依照本发明的精神所作的等效的修饰以及变化，都应当涵盖在本发明的权利要求所保护的范围内。

Claims (2)

1.一种侧投双镜头触摸屏的真两点触摸检测方法，所述触摸屏包括底板及边框，所述边框的至少一侧边的两端部分别设有一摄像头和一红外管，其特征在于：在两摄像头之间添设一中间红外管，所述方法包括：

步骤10、打开第一摄像头处的红外管，其它两个红外管关闭，并让第一摄像头采集数据，得到触摸点对应的角度偏移，计算得到一组角度偏移直线；

步骤20、打开第二摄像头处的红外管，其它的两个红外管关闭，并让第二摄像头采集数据，得到触摸点对应的角度偏移，计算得到另一组角度偏移直线；

步骤30、打开中间红外管，其它两个红外管关闭，让第一摄像头和第二摄像头同时采集数据，得到第一摄像头角度偏移α1、α2和第二摄像头角度偏移β1、β2，然后计算中间红外管对应的触摸点角度偏移θ1、θ2，从而得到第三组角度偏移直线；其θ1、θ2的计算方法是：

已知底板的触摸有效区域的长度为L，宽为D，中间红外管距左边镜头的距离为Lx，则θ1、θ2按以下两种情况计算：

第一种情况，两个摄像头的角度偏移都大于则有

$\tan \mathrm{\α}1=\frac{D}{X}$     (式5)

$\tan \mathrm{\β}1=\frac{D}{L-X}$    (式6)

由式5可以计算出X：

X=D*cot(α1)   (式7)

又因为

$\tan \left(\mathrm{\θ}1\right)=\frac{D}{\mathrm{Lx}-X}$ (式8)

所以

$\mathrm{\θ}1=\arctan t\left(\frac{D}{\mathrm{Lx}-X}\right)$    (式9)

由式7和式9得

$\mathrm{\θ}2=\arctan t\left(\frac{D}{\mathrm{Lx}-D*\cot \left(\mathrm{\α}1\right)}\right)$ (式10)

同样的计算方法可以算出θ2；

第二种情况，当角度偏移有小于

时，则有：

$\tan \mathrm{\α}2=\frac{D1}{L}$    (式11)

$\tan (180-\mathrm{\θ}1)=\frac{D1}{\mathrm{Lx}}$    (式12)

其中D1是指镜头检测到侧边的宽度，其宽度为D1=tant(α2)*L；

由时11和式12可得:

θ1=180o-arctan(2*arctanα1)

同样的计算方法可以算出θ2；

步骤40、将步骤10至步骤30计算得到的三组角度偏移直线重叠起来，有三条直线相交的点为真实触摸点，只有两条直线相交的点则为鬼点；

其中，所述步骤10、步骤20和步骤30不限顺序。

2.如权利要求1所述的侧投双镜头触摸屏的真两点触摸检测方法，其特征在于：当中间红外管处于两摄像头之间正中位置时(即Lx=L/2)，则上述公式相应变换为：

$\tan \left(\mathrm{\θ}1\right)=\frac{D}{L/2-X}$    (式8)

$\mathrm{\θ}1=\arctan t\left(\frac{D}{L/2-X}\right)$    (式9)

$\mathrm{\θ}2=\arctan t\left(\frac{D}{L/2-D*\cot \left(\mathrm{\α}1\right)}\right)$    (式10)

$\tan (180-\mathrm{\θ}1)=\frac{D1}{L-2}$    (式12)。

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