CN105426022B - 一种红外触摸屏及基于红外触摸屏的多点定位方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种红外触摸屏，包括液晶屏、外框、红外发射单元及红外接收单元，所述外框包括依次首尾相连的顶边、右侧边、底边及左侧边，其中，所述红外发射单元等距排列于外框任意相邻的两边上，所述红外接收单元等距排列于外框的另外两边上，所述红外发射单元与红外接收单元相向设置；一个红外发射单元对应多个连续设置的红外接收单元，所述红外发射单元向对应的红外接收单元发射红外线。本发明还公开了一种基于红外触摸屏的多点定位方法。采用本发明，红外发射单元及红外接收单元采用超大间距排列，可以有效节省生产成本；采用一发多收的多光路机制，利用多条光路快速、准确地对多个触摸点坐标进行定位。
Description
技术领域
本发明涉及触控技术领域，尤其涉及一种红外触摸屏及一种红外触摸屏的多点定位方法。
背景技术
红外线技术触摸屏（Infrared Touch Screen Technology），由装在触摸屏外框上的红外发射单元与红外接收单元构成，在屏幕表面上，形成横竖交叉的红外线探测网，任何触摸物体可改变触点上的红外线而实现触摸屏操作。
目前，触摸屏外框上的红外发射单元与红外接收单元都是由红外发射灯和红外接收灯无缝隙排布组成的，判断触摸点时需要依次打开所有红外发射灯及其对应的红外接收灯，并采集所有红外接收灯的信号作为计算触摸点坐标的依据，但是，上述方案成本高，且判别触摸点速度慢，识别的触摸点坐标精确度较低。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于，提供一种结构简单的外触摸屏，使外发射单元及红外接收单元采用超大间距排列，可以有效节省生产成本。
本发明所要解决的技术问题还在于，提供一种红外触摸屏的多点定位方法，采用一发多收的多光路机制，可利用多条光路快速、准确地对多个触摸点坐标进行定位。
为了解决上述技术问题，本发明提供了一种红外触摸屏，包括液晶屏、外框、红外发射单元及红外接收单元，所述外框包括依次首尾相连的顶边、右侧边、底边及左侧边，其中，所述红外发射单元等距排列于外框任意相邻的两边上，所述红外接收单元等距排列于外框的另外两边上，所述红外发射单元与红外接收单元相向设置；一个红外发射单元对应多个连续设置的红外接收单元，所述红外发射单元向对应的红外接收单元发射红外线。
作为上述方案的改进，各红外发射单元之间的距离为3~6mm，各红外接收单元之间的距离为3~6mm。
作为上述方案的改进，一个红外发射单元对应至少九个连续设置的红外接收单元。
相应地，本发明还提供了一种红外触摸屏的多点定位方法，所述红外触摸屏包括液晶屏、外框、红外发射单元及红外接收单元，所述外框包括依次首尾相连的顶边、右侧边、底边及左侧边，具体地，所述基于红外触摸屏的多点定位方法包括：S1、采集红外接收单元的阈值，所述红外发射单元等距排列于外框任意相邻的两边上，所述红外接收单元等距排列于外框的另外两边上，所述红外发射单元与红外接收单元相向设置，一个红外发射单元对应多个连续设置的红外接收单元，所述红外发射单元向对应的红外接收单元发射红外线；S2、采集外框内所有区域的光线基值，所述光线基值为区域上所能经过的光路数量；S3、开启所有红外发射单元并进行垂直扫描，根据所述阈值提取初步遮挡点；S4、提取所述初步遮挡点所对应区域的遮挡值，所述遮挡值为区域上被遮挡的光路数量；S5、开启初步遮挡点所处区域所对应的红外发射单元及红外接收单元，使红外发射单元进行斜向扫描，根据所述阈值、光线基值及遮挡值提取真实遮挡点；S6，计算所述真实遮挡点的质心坐标，所述质心坐标为触摸点坐标。
作为上述方案的改进，所述步骤S1包括：在没有任何遮挡的情况下，关闭所有红外发射单元，分别获取每一红外接收单元的第一信号值；在没有任何遮挡的情况下，分别开启所有红外发射单元并进行垂直扫描及斜向扫描，分别获取每一红外接收单元的第二信号值；根据所述第一信号值及第二信号值，分别计算每一红外接收单元的阈值，其中，阈值 =(第二信号值-第一信号值) ×阈值参数 +第一信号值。
作为上述方案的改进，所述阈值处于所述第一信号值与第二信号值之间。
作为上述方案的改进，所述步骤S3包括：开启所有红外发射单元并进行垂直扫描，分别获取每一红外发射单元所对应的红外接收单元的垂直有效信号值；依次比对所述垂直有效信号值及阈值，若垂直有效信号值小于阈值，则小于阈值的垂直有效信号值所对应光路存在初步遮挡点；提取所述初步遮挡点。
作为上述方案的改进，所述步骤S5包括：开启初步遮挡点所处区域所对应的红外发射单元及红外接收单元，使红外发射单元进行斜向扫描，分别获取初步遮挡点所处区域所对应的红外接收单元的斜向有效信号值； 比对所述斜向有效信号值及阈值，若所述斜向有效信号值小于阈值，则更新初步遮挡点所处区域的遮挡值；比对所述遮挡值及光线基值，若所述遮挡值接近光线基值，则所述初步遮挡点为真实遮挡点。
作为上述方案的改进，所述基于红外触摸屏的多点定位方法还包括：将所述触摸点坐标发送至计算机。
作为上述方案的改进，各红外发射单元之间的距离为3~6mm，各红外接收单元之间的距离为3~6mm；一个红外发射单元对应至少九个连续设置的红外接收单元。
实施本发明，具有如下有益效果：
本发明的红外触摸屏中红外发射单元及红外接收单元不是无缝隙排列，而是采用超大间距排列，使红外发射单元及红外接收单元的数量明显减少，可以有效节省生产成本。
相应地，结合本发明的红外触摸屏的独特结构，形成基于红外触摸屏的多点定位方法，采用一发多收的多光路机制，利用多条光路快速、准确地对多个触摸点坐标进行定位，使用户在使用的过程中能更好的体验多点触摸所带来的便利，同时能方便、快捷地实现各种触摸的应用操作。
附图说明
图1是本发明红外触摸屏的结构示意图；
图2是本发明基于红外触摸屏的多点定位方法中进行垂直扫描的光路示意图；
图3是本发明基于红外触摸屏的多点定位方法中进行斜向扫描的光路示意图；
图4是本发明基于红外触摸屏的多点定位方法中垂直、斜向扫描的光路示意图；
图5是本发明基于红外触摸屏的多点定位方法中存在遮挡点时，垂直扫描的光路示意图；
图6是本发明基于红外触摸屏的多点定位方法的流程图；
图7是本发明基于红外触摸屏的多点定位方法的实施例流程图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作进一步地详细描述。仅此声明，本发明在文中出现或即将出现的上、下、左、右、前、后、内、外等方位用词，仅以本发明的附图为基准，其并不是对本发明的具体限定。
参见图1，图1是本发明红外触摸屏的结构示意图，包括液晶屏、外框、红外发射单元及红外接收单元，所述外框包括依次首尾相连的顶边、右侧边、底边及左侧边，其中，所述红外发射单元等距排列于外框任意相邻的两边上，所述红外接收单元等距排列于外框的另外两边上，所述红外发射单元与红外接收单元相向设置；一个红外发射单元对应多个连续设置的红外接收单元，所述红外发射单元向对应的红外接收单元发射红外线，一个红外接收单元可接收多个红外发射单元发射的红外线。具体地，红外发射单元可以为红外发射管，红外接收单元可以为红外接收管。
例如，红外发射单元等距排列于左侧边和顶边上，红外接收单元等距排列于右侧边和底边上；或者，红外发射单元等距排列于右侧边和顶边上，红外接收单元等距排列于左侧边和底边上；或者，红外发射单元等距排列于右侧边和底边上，红外接收单元等距排列于左侧边和顶边上；或者，红外发射单元等距排列于左侧边和底边上，红外接收单元等距排列于右侧边和顶边上。
参见图1，图1中白色代表红外发射单元，黑色代表红外接收单元。与现有技术相比，本发明的红外触摸屏中，红外发射单元及红外接收单元不是无缝隙排列，而是采用超大间距排列，使红外发射单元及红外接收单元的数量明显减少，可以有效节省生产成本。
进一步，各红外发射单元之间的距离为3~6mm，各红外接收单元之间的距离为3~6mm，但不以此为限制。常规情况下，触摸物体的直径为5~10mm，因此设定灯的间距为3~6mm，可确保能识别到触摸物体。各红外发射单元之间的距离优选为5mm，各红外接收单元之间的距离优选为5mm。
一个红外发射单元对应九个连续设置的红外接收单元，但不以此为限制。由于红外发射单元的能量随着角度的增加而逐渐减弱，故本发明中采用一个红外发射单元对应九个红外接收单元的方式，保证每个红外接收单元都能接收到有效的能量值。
基于图1中的红外触摸屏结构，本发明基于红外触摸屏的多点定位方法中采用控制一发多收的机制，即采用一个红外发射单元发光，多个红外接收单元分别接收信号的机制。
需要说明的是，本发明基于红外触摸屏的多点定位方法中，红外发射单元可采用垂直扫描及斜向扫描的方式发射信号。
垂直扫描：如图2所示，开启所有红外发射单元及红外接收单元，每一红外发射单元进行垂直扫描，即一个红外发射单元发光，其正对面的红外接收单元接收信号。
斜向扫描：如图3所示，开启所有红外发射单元及红外接收单元，每一红外发射单元进行斜向扫描，即一个红外发射单元发光，其对面偏离一定数量（数量根据红外发射单元及红外接收单元的性能决定）的红外接收单元接收信号。
由于红外发射单元的能量随着角度的增加而逐渐减弱，故本发明中采用图4所示的一个发射，九个接收的方式（即一个红外发射单元对应九个连续设置的红外接收单元），可保证每个红外接收单元都能接收到有效的能量值。图3所示的斜向扫描只为其中一组，具体的，类似的斜向扫描方式在X轴上和Y轴上各有八组。如图4所示，本发明中的九个接收包括图2中的垂直接收，以及其他八组的斜向接收。
图6是本发明基于红外触摸屏的多点定位方法的实施例流程示意图，包括：
S1、采集红外接收单元的阈值。
在红外触摸屏开始检测前，需对红外触摸屏进行初始化，以采集红外接收单元的阈值。其中红外接收单元对应不同的红外发射单元均具有不同的阈值，若本实施例采用一个发射，九个接收的方式，即一个红外接收单元可以接收九个红外发射单元的信号，则每一红外接收单元具有九个阈值。
具体地，所述步骤S1包括：
步骤一、在没有任何遮挡的情况下，关闭所有红外发射单元，分别获取每一红外接收单元的第一信号值；
步骤二、在没有任何遮挡的情况下，分别开启所有红外发射单元并依次进行垂直扫描及斜向扫描，分别获取每一红外接收单元的第二信号值；
步骤三、根据所述第一信号值及第二信号值，分别计算每一红外接收单元的阈值，并保存所述阈值，其中，阈值 = (第二信号值-第一信号值) ×阈值参数 +第一信号值。
本实施例采用一个发射，九个接收的方式，因此，每一红外接收单元可以接收九个红外发射单元的信号，并形成九条光路，产生九个第二信号值，其中，所述第二信号值与阈值一一对应。
阈值是判断外框内是否有遮挡点的重要依据，如果红外接收单元的有效信号值低于阈值则说明有遮挡物体遮挡了该红外接收单元所对应光路。
进一步，所述阈值处于所述第一信号值与第二信号值之间，所述阈值优选为2/3，但不以此为限制，即阈值 = (第二信号值-第一信号值) ×2/3 +第一信号值。
S2、采集外框内所有区域的光线基值。所述光线基值为区域上所能经过的光路数量。
采集红外接收单元的阈值之后，还需要计算出外框内所有区域的光线基值，即每个区域上所能经过的光路数量。其中，所述区域可以为矩形区域，所述矩形区域可以由横向垂直光路及纵向垂直光路进行划分。
S3、开启所有红外发射单元并进行垂直扫描，根据所述阈值提取初步遮挡点。
具体地，所述步骤S3包括：
步骤一、开启所有红外发射单元并进行垂直扫描，分别获取每一红外发射单元所对应的红外接收单元的垂直有效信号值；
步骤二、依次比对所述垂直有效信号值及阈值，若垂直有效信号值小于阈值，则小于阈值的垂直有效信号值所对应光路存在初步遮挡点；
步骤三、提取所述初步遮挡点。
垂直扫描，即一个红外发射单元发光，其正对面的红外接收单元接收信号。如果红外接收单元的有效信号值低于阈值则说明有遮挡物体遮挡了该红外接收单元所对应的垂直光路。如图5所示，通过垂直扫描，即可得到初步遮挡点为a、b、c及d。
S4、提取所述初步遮挡点所对应区域的遮挡值。所述遮挡值为区域上被遮挡的光路数量。
如图5所示，图中真实存在的遮挡点为a区域和b区域，但是通过垂直扫描会同时得到a区域、b区域、c区域及d区域，此时，分别累加四个区域的遮挡值，用于标记各区域上的被遮挡光路数量。
S5、开启初步遮挡点所处区域所对应的红外发射单元及红外接收单元，使红外发射单元进行斜向扫描，根据所述阈值、光线基值及遮挡值提取真实遮挡点。
需要说明的是，如果步骤S3中没有发现遮挡点，则重复步骤S3，如果发现遮挡点，则可提取所述初步遮挡点，其中所述初步遮挡点的大致坐标即为垂直扫描时被遮挡的光路的坐标值。
具体地，所述步骤S5包括：
步骤一、开启初步遮挡点所处区域所对应的红外发射单元及红外接收单元，使红外发射单元进行斜向扫描，分别获取初步遮挡点所处区域所对应的红外接收单元的斜向有效信号值；
根据所述坐标值选取遮挡点所处区域所对应的红外发射单元及红外接收单元，并进行斜向扫描。
步骤二、比对所述斜向有效信号值及阈值，若所述斜向有效信号值小于阈值，则更新初步遮挡点所处区域的遮挡值；
将斜向扫描过程中获得的斜向有效信号值与保存的阈值进行比较，若所述斜向有效信号值小于阈值，则说明该斜向有效信号值所对应的光路被遮挡，此时，累加该光路所处区域的遮挡值（即初步遮挡点所处区域的遮挡值），用于标记此区域上的被遮挡光路数量。直至判断完成所有经过此区域的光路，最后计算出每个遮挡点所处区域的遮挡值。
步骤三、比对所述遮挡值及光线基值，若所述遮挡值接近光线基值，则所述初步遮挡点为真实遮挡点。
比对各区域的所述遮挡值及光线基值，若遮挡值：光线基值≈1（即，所述遮挡值接近光线基值），则所述初步遮挡点为真实遮挡点，即图中的a、b两点。若遮挡值与光线基值的比值不接近1，则所述初步遮挡点为伪遮挡点，直接剔除，即图中的c、d两点。具体地，遮挡值：光线基值≥80%，即所述遮挡值接近光线基值，但不以此为限制，可根据实际情况进行调整。
S6，计算所述真实遮挡点的质心坐标。所述质心坐标为触摸点坐标。
需要说明的是，如果步骤S5中没有获得真实遮挡点，则返回步骤S3，如果获得真实遮挡点，则利用该真实遮挡点所处区域的坐标计算真实遮挡点的质心坐标。
进一步，将所述触摸点坐标发送至计算机。可通过USB发送触摸点坐标给计算机，从而实现真正的多点触摸。
由上可知，本发明的红外触摸屏中红外发射单元及红外接收单元不是无缝隙排列，而是采用超大间距排列，使红外发射单元及红外接收单元的数量明显减少，可以有效节省生产成本。相应地，结合本发明的红外触摸屏的独特结构，形成基于红外触摸屏的多点定位方法，采用一发多收的多光路机制，利用多条光路快速、准确地对多个触摸点坐标进行定位，使用户在使用的过程中能更好的体验多点触摸所带来的便利，同时能方便、快捷地实现各种触摸的应用操作。
下面将结合具体的实施例对本发明作进一步地详细描述。
参见图7，本发明基于红外触摸屏的多点定位方法如下：
A1、采集红外接收单元的阈值并采集外框内所有区域的光线基值。在没有任何遮挡的情况下，关闭所有红外发射单元，分别获取每一红外接收单元的第一信号值；在没有任何遮挡的情况下，分别开启所有红外发射单元并依次进行垂直扫描及斜向扫描，分别获取每一红外接收单元的第二信号值；根据公式：阈值 = (第二信号值-第一信号值) ×2/3+第一信号值，分别计算每一红外接收单元的阈值，并保存所述阈值。采集红外接收单元的阈值之后，计算出外框内所有区域的光线基值，即每个区域上所能经过的光路数量。
A2、开启所有红外发射单元并进行垂直扫描，分别获取每一红外发射单元所对应的红外接收单元的垂直有效信号值；依次比对所述垂直有效信号值及阈值，若垂直有效信号值小于阈值，则小于阈值的垂直有效信号值所对应光路存在初步遮挡点；提取所述初步遮挡点a、b、c及d（参见图5）；累加所述初步遮挡点所对应区域的遮挡值。
A3、步骤A 2中如果没有发现初步遮挡点，则重复步骤A2，如果有初次遮挡点，则提取所述初步遮挡点的大致坐标。开启初步遮挡点所处区域所对应的红外发射单元及红外接收单元，使红外发射单元进行斜向扫描，分别获取初步遮挡点所处区域所对应的红外接收单元的斜向有效信号值； 比对所述斜向有效信号值及阈值，若所述斜向有效信号值小于阈值，则累加初步遮挡点所处区域的遮挡值，直至判断完成所有经过此区域的光路，最后计算出每个初步遮挡点所处区域的遮挡值。
A4、比对所述遮挡值及光线基值，若所述遮挡值接近光线基值，则所述初步遮挡点为真实遮挡点，即图中的a、b两点（参见图5）。若遮挡值与光线基值的比值不接近1，则所述初步遮挡点为伪遮挡点，直接剔除，即图中的c、d两点。
A5，如果步骤A4中没有获得真实遮挡点，则返回步骤A2，如果获得真实遮挡点，则利用该真实遮挡点所处区域的坐标计算真实遮挡点的质心坐标，所述质心坐标为触摸点坐标。
A6、通过USB发送触摸点坐标给计算机，从而实现真正的多点触摸。
以上所述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，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围。
Claims (6)
1.一种基于红外触摸屏的多点定位方法，所述红外触摸屏包括液晶屏、外框、红外发射单元及红外接收单元，所述外框包括依次首尾相连的顶边、右侧边、底边及左侧边，其特征在于，所述基于红外触摸屏的多点定位方法包括：
S1、采集红外接收单元的阈值，所述红外发射单元等距排列于外框任意相邻的两边上，所述红外接收单元等距排列于外框的另外两边上，所述红外发射单元与红外接收单元相向设置，一个红外发射单元对应多个连续设置的红外接收单元，所述红外发射单元向对应的红外接收单元发射红外线；
S2、采集外框内所有区域的光线基值，所述光线基值为区域上所能经过的光路数量；
S3、开启所有红外发射单元并进行垂直扫描，根据所述阈值提取初步遮挡点；
S4、提取所述初步遮挡点所对应区域的遮挡值，所述遮挡值为区域上被遮挡的光路数量；
S5、开启初步遮挡点所处区域所对应的红外发射单元及红外接收单元，使红外发射单元进行斜向扫描，根据所述阈值、光线基值及遮挡值提取真实遮挡点；
S6，计算所述真实遮挡点的质心坐标，所述质心坐标为触摸点坐标；
所述步骤S1包括： 在没有任何遮挡的情况下，关闭所有红外发射单元，分别获取每一红外接收单元的第一信号值；在没有任何遮挡的情况下，分别开启所有红外发射单元并进行垂直扫描及斜向扫描，分别获取每一红外接收单元的第二信号值；根据所述第一信号值及第二信号值，分别计算每一红外接收单元的阈值，其中，阈值 = (第二信号值-第一信号值) ×阈值参数 +第一信号值；所述阈值处于所述第一信号值与第二信号值之间。
2.如权利要求1所述的基于红外触摸屏的多点定位方法，其特征在于，所述步骤S3包括：
开启所有红外发射单元并进行垂直扫描，分别获取每一红外发射单元所对应的红外接收单元的垂直有效信号值；
依次比对所述垂直有效信号值及阈值，若垂直有效信号值小于阈值，则小于阈值的垂直有效信号值所对应光路存在初步遮挡点；
提取所述初步遮挡点。
3.如权利要求1所述的基于红外触摸屏的多点定位方法，其特征在于，所述步骤S5包括：
开启初步遮挡点所处区域所对应的红外发射单元及红外接收单元，使红外发射单元进行斜向扫描，分别获取初步遮挡点所处区域所对应的红外接收单元的斜向有效信号值；
比对所述斜向有效信号值及阈值，若所述斜向有效信号值小于阈值，则更新初步遮挡点所处区域的遮挡值；
比对所述遮挡值及光线基值，若所述遮挡值接近光线基值，则所述初步遮挡点为真实遮挡点。
4.如权利要求1所述的基于红外触摸屏的多点定位方法，其特征在于，还包括：将所述触摸点坐标发送至计算机。
5.如权利要求1所述的基于红外触摸屏的多点定位方法，其特征在于，各红外发射单元之间的距离为3~6mm，各红外接收单元之间的距离为3~6mm；
一个红外发射单元对应至少九个连续设置的红外接收单元。
6.一种采用如权利要求1~5任一项所述的多点定位方法的红外触摸屏。
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