CN104317461A - 高分辨率红外触摸屏触摸响应模型 - Google Patents

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李泰国
胡向宇
李文新
董义鹏
马文
曹靓姝
王栋
金田
夏加高
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    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
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    • G06F3/01—Input arrangements or combined input and output arrangements for interaction between user and computer
    • G06F3/03—Arrangements for converting the position or the displacement of a member into a coded form
    • G06F3/041—Digitisers, e.g. for touch screens or touch pads, characterised by the transducing means
    • G06F3/042—Digitisers, e.g. for touch screens or touch pads, characterised by the transducing means by opto-electronic means

Abstract

本发明公开了一种高分辨率红外触摸屏触摸响应模型，包括依次连接的红外触摸屏、模拟数字采集器、现场可编程门阵列模块、数据缓存模块、数字信号处理器、红外触摸运算器和图形用户界面。本发明是基于现场可编程门阵列（FPGA）和数字信号处理（DSP）架构的红外触摸屏，配合多点触摸判断及拉格朗日插值算法的红外触摸处理，不但可以极大地提高触摸事件的响应速度，而且可以获得很高的屏幕分辨率。

Description

高分辨率红外触摸屏触摸响应模型
技术领域
本发明涉及航天仪表技术领域，尤其是一种高分辨率红外触摸屏触摸响应模型。
背景技术
红外触摸屏技术是在屏幕四周安装红外发射管和红外接收管，形成红外光矩阵，然后分别在横、竖两个方向上不断的扫描并探测，当触摸物阻挡红外光时进行位置判断的坐标定位技术。红外线触摸屏安装简单，只需在显示器上加上光点距架框，无需在屏幕表面加上涂层；特别是红外触摸屏不受电流、电压和静电干扰，适宜恶劣的环境条件。
由于太空环境是一个微重力、高真空、超高或超低温、强辐射和等离子体的环境，作为航天电子产品不但要适应苛刻的太空环境，还要经过严格的冲击、振动、热真空及高低温试验的考核，因此与现有的电容触摸屏、电阻触摸屏等其它触摸屏相比较，红外触摸屏更适合应用到航天仪表产品中。但现有还没有相应的技术报道。
发明内容
本发明针对现有技术的不足，提出一种高分辨率红外触摸屏触摸响应模型，以极大地提高触摸事件的响应速度，获得很高的屏幕分辨率。
为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：一种高分辨率红外触摸屏触摸响应模型，包括依次连接的红外触摸屏、模拟数字采集器、现场可编程门阵列模块、数据缓存模块、数字信号处理器、红外触摸运算器和图形用户界面，由现场可编程门阵列模块通过模拟数字采集器周期性地采集红外触摸屏红外发射管在开关两种状态下的电压值，现场可编程门阵列模块将采集到的电压值分组保存到数据缓存模块中，数字信号处理器通过响应中断读出数据缓存模块中的电压值；红外触摸运算器根据数据缓存模块中的电压值确定本次触摸事件的触摸区间，并判断是单点触摸或多点触摸；
当判断为多点触摸时，视为本次操作无效；
当判断为单点触摸时，由红外触摸运算器根据触摸区间电压数据做拉格朗日插值运算，由插值运算后的极值确定本次触摸的触摸物理坐标，将触摸的物理坐标转换为屏幕坐标后传递给图形用户界面，图形用户界面根据坐标信息进行相关的触摸事件响应。
进一步地，红外触摸屏四周的红外发射管中心距大于5cm。
进一步地，现场可编程门阵列模块的频率为480MHz。
进一步地，现场可编程门阵列模块通过中断方式向数字信号处理器传递采集数据。
进一步地，红外触摸屏的屏幕最小分辨率为1个像素。
与现有技术相比，本发明具有以下优点：基于现场可编程门阵列（FPGA）和数字信号处理（DSP）架构的红外触摸屏，配合多点触摸判断及拉格朗日插值算法的红外触摸处理，不但可以极大地提高触摸事件的响应速度，而且可以获得很高的屏幕分辨率。
附图说明
图1 是本发明高分辨率红外触摸屏触摸响应模型的结构示意图。
图中：1－红外触摸屏、2－模拟数字采集器（AD采集）、3－现场可编程门阵列模块（FPGA）、4－数据缓存模块、5－数字信号处理器（DSP）、6－红外触摸运算器、7－图形用户界面（GUI）。
具体实施方式
下面结合附图对本发明进行详细描述，本部分的描述仅是示范性和解释性，不应对本发明的保护范围有任何的限制作用。
如图1所示的一种高分辨率红外触摸屏触摸响应模型，由依次连接的红外触摸屏1、AD采集2、FPGA 3、数据缓存模块4、DSP 5、红外触摸运算器6、GUI 7组成。
其工作过程包括如下步骤：
（1）由FPGA 3控制红外触摸屏1红外发射管的打开与关闭，通过AD采集2周期性地采集红外触摸屏1上红外发射管在打开、关闭状态下的电压值；其中优选使用中心距大于5cm的红外发射管，红外触摸屏1的屏幕最小分辨率为1个像素。
（2）FPGA 3将采集到的电压值分组保存至数据缓存模块4中；优选采用频率为480MHz的现场可编程门阵列模块。
（3）DSP 5通过响应中断从数据缓存模块4中读出电压值。
（4）红外触摸运算器6可以通过数据缓存模块4的电压值确定本次触摸事件的屏幕坐标，通过以下步骤实现：
（a）利用阈值法判断是否为单点触摸，若不是单线触摸，则视为本次操作无效；
（b）当为单点触摸时，确定触摸位置区间；
（c）在触摸位置区间采用拉格朗日插值法找出区间内的极值；
（d）将纵横坐标的极值对作为本次触摸事件的物理坐标；
（e）通过线性变换校准，将物理坐标转换为红外触摸屏的屏幕坐标。
（5）将屏幕坐标传递给GUI 7响应触摸操作。
本发明使用FPGA作为触摸屏坐标数据的采集器件，可以提高数据采集的效率；FPGA通过中断方式向DSP传递采集数据，可以提高DSP的效率且提高触摸事件的响应速度；红外触摸运算器作为单独的封装模型，可以完成触摸区间的判断及单点或多点触摸判断。在红外触摸运算器中采用拉格朗日插值法计算触摸坐标，可以简化运算模型并提高触摸坐标的分辨率。
本发明高分辨率红外触摸屏触摸响应模型，不受电流、电压和静电干扰，适宜恶劣的环境条件，可以将该种高分辨率快速响应的红外触摸响应模型及方法应用到航天仪表研发领域。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (5)

1.一种高分辨率红外触摸屏触摸响应模型，其特征在于：包括依次连接的红外触摸屏、模拟数字采集器、现场可编程门阵列模块、数据缓存模块、数字信号处理器、红外触摸运算器和图形用户界面，由现场可编程门阵列模块通过模拟数字采集器周期性地采集红外触摸屏红外发射管在开关两种状态下的电压值，现场可编程门阵列模块将采集到的电压值分组保存到数据缓存模块中，数字信号处理器通过响应中断读出数据缓存模块中的电压值；红外触摸运算器根据数据缓存模块中的电压值确定本次触摸事件的触摸区间，并判断是单点触摸或多点触摸；
当判断为多点触摸时，视为本次操作无效；
当判断为单点触摸时，由红外触摸运算器根据触摸区间电压数据做拉格朗日插值运算，由插值运算后的极值确定本次触摸的触摸物理坐标，将触摸的物理坐标转换为屏幕坐标后传递给图形用户界面，图形用户界面根据坐标信息进行相关的触摸事件响应。
2.如权利要求1所述高分辨率红外触摸屏触摸响应模型，其特征在于：红外触摸屏四周的红外发射管中心距大于5cm。
3.如权利要求1所述高分辨率红外触摸屏触摸响应模型，其特征在于：现场可编程门阵列模块的频率为480MHz。
4.如权利要求1所述高分辨率红外触摸屏触摸响应模型，其特征在于：现场可编程门阵列模块通过中断方式向数字信号处理器传递采集数据。
5.如权利要求1所述高分辨率红外触摸屏触摸响应模型，其特征在于：红外触摸屏的屏幕最小分辨率为1个像素。
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