CN105975119B - 多目标追踪方法、触摸屏控制方法及系统 - Google Patents

Abstract

公开了一种多目标追踪方法、触摸屏控制方法及系统。该多目标追踪方法包括：根据各个目标在前n帧中的位置分别获得其在第n+1帧中的预测位置点，n≥2；检测目标在第n+1帧中的实际位置点；将预测位置点对应目标的ID分配给第n+1帧中与该预测位置点相对应的实际位置点。本发明提供的多目标追踪方法首先获得各个目标的预测位置点，然后将预测位置点对应目标的ID分配给与其相对应的实际位置点，分配方法简单，分配速度快且占用系统资源小。

Description

多目标追踪方法、触摸屏控制方法及系统

技术领域

本发明涉及触摸屏领域，具体涉及一种多目标追踪方法、触摸屏控制方法及系统。

背景技术

近年来，触控技术已经逐渐被广泛应用于一般的消费性电子设备上，例如：智能型手机、平板计算机、个人数字助理、卫星导航等。相比传统以鼠标或键盘等方式进行输入，触控技术以人体当中的手指取代鼠标或键盘等硬设备，具有更为人性化且直觉化的操作方式及操作界面，因此，越来越多使用者喜欢利用触控技术来操控各种电子设备，而多点触控(multi-touch)技术更为触控技术带来革命性的发展。

多点触控是采用人机交互技术与硬件设备共同实现的技术，能够实现在没有传统输入设备条件下进行计算机的人机交互操作。

多点触控屏在识别到触摸点后，如图1所示，需要为各个触摸点分配ID(即给每一个触摸点分配一个身份识别编码)并跟踪触摸点每一帧的位置以得到各个触摸点的轨迹，从而根据各个触摸点的轨迹判断输入的指令。现有的ID分配方法非常复杂，需要进行大量的计算，占用系统资源，响应速度慢。

发明内容

有鉴于此，本发明提供一种能够简单快速的实现多目标ID分配的多目标追踪方法。

一种多目标追踪方法，所述方法包括：

根据各个目标在前n帧中的位置分别获得其在第n+1帧中的预测位置点，n为自然数，n≥2；

检测目标在第n+1帧中的实际位置点；

将预测位置点对应目标的ID分配给第n+1帧中与该预测位置点相对应的实际位置点。

优选的，所述根据各个目标在前n帧中的位置分别获得其在第n+1 帧中的预测位置点包括：

至少根据目标在第n-1帧和第n帧的位置获得该目标的轨迹函数；

根据获得的轨迹函数计算得到该目标在第n+1帧的预测位置点。

优选的，当n为2时，所述轨迹函数包括一次函数；和/或，

当n大于2时，所述轨迹函数包括二次函数或高次函数。

优选的，当n为2时，根据目标在第1帧和第2帧的位置获得该目标的一次轨迹函数；和/或，

当n大于2时，根据目标在第n-2帧、第n-1帧以及第n帧的位置获得该目标的二次轨迹函数。

优选的，所述将预测位置点对应目标的ID分配给第n+1帧中与该预测位置点相对应的实际位置点包括：

取第n+1帧中检测到的任一实际位置点，计算该实际位置点分别与所有预测位置点之间的距离，将与其距离最短的预测位置点对应目标的 ID分配给该实际位置点。

优选的，所述将预测位置点对应目标的ID分配给第n+1帧中与该预测位置点相对应的实际位置点还包括：

当第n+1帧中的多个实际位置点分配到相同的ID时，将所述多个实际位置点中距离该ID对应预测位置点最近的实际位置点判定为ID分配正确，对其余实际位置点重新分配ID。

优选的，所述对其余实际位置点重新分配ID包括：

取其余实际位置点中的任一个，计算该实际位置点分别与所有未分配ID的预测位置点之间的距离，将与其距离最短的预测位置点对应目标的ID分配给该实际位置点。

优选的，将实际位置点和与其相对应的预测位置点的连接线段定义为该实际位置点的纠错线段，ID分配完成后，判断两实际位置点的纠错线段是否交叉，若是，则将两实际位置点分配到的ID互换。

优选的，当实际位置点的数量大于预测位置点的数量时，ID分配完成后，为未分配到ID的实际位置点分配新的ID。

优选的，目标在第n-1帧中的位置与在第n帧中的位置之间的距离大于预设值时，按所述的目标ID分配方法进行ID分配。

优选的，目标在第n-1帧中的位置与在第n帧中的位置之间的距离小于等于预设值时，取第n+1帧中检测到的任一实际位置点，计算该实际位置点分别与第n帧中所有实际位置点之间的距离，将与其距离最短的第n帧中的实际位置点对应目标的ID分配给该实际位置点。

本发明还提供了一种多目标追踪系统，能够简单快速的实现多目标的ID分配。

为达此目的，本发明采用以下技术方案：

一种多目标追踪系统，包括：

预测模块，用于根据各个目标在前n帧中的位置分别获得其在第n+1 帧中的预测位置点；

检测模块，用于检测目标在第n+1帧中的实际位置点；

分配模块，用于将预测位置点对应目标的ID分配给第n+1帧中与该预测位置点相对应的实际位置点。

本发明还提供了一种触摸屏控制方法，采用上述的多目标追踪方法，能够简单快速的进行多个触摸点的追踪。

为达此目的，本发明采用以下技术方案：

一种触摸屏控制方法，采用如上所述的方法进行多个触摸点的追踪。

本发明还提供了一种触摸屏控制系统，能够简单快速的实现多个触摸点的ID分配。

一种触摸屏控制系统，包括：

预测模块，用于根据各个触摸点在前n帧中的位置分别获得其在第 n+1帧中的预测位置点；

检测模块，用于检测触摸点在第n+1帧中的实际位置点；

分配模块，用于将预测位置点对应触摸点的ID分配给第n+1帧中与该预测位置点相对应的实际位置点。

优选的，还包括：

处理模块，用于根据各个触摸点的轨迹判断输入的指令，并控制触摸屏按输入的指令运行。

本发明的有益效果是：

本发明提供的多目标追踪方法首先获得各个目标的预测位置点，然后将预测位置点对应目标的ID分配给与其相对应的实际位置点，分配方法简单，分配速度快且占用系统资源小。

本发明提供的多目标追踪系统首先通过处理单元获得各个目标的预测位置点，再通过分配单元将预测位置点对应目标的ID分配给与其相对应的实际位置点，分配方法简单，分配速度快且占用系统资源小。

本发明提供的触摸屏控制方法采用如上所述的多目标追踪方法对触摸点进行追踪，方法简单，速度快且占用系统资源小。

本发明提供的触摸屏控制系统首先通过处理单元获得各个触摸点的预测位置点，再通过分配单元将预测位置点对应触摸点的ID分配给与其相对应的实际位置点，分配方法简单，分配速度快且占用系统资源小。

附图说明

通过以下参照附图对本发明实施例的描述，本发明的上述以及其它目的、特征和优点将更为清楚，在附图中：

图1是多点触控技术中跟踪触摸点每一帧的位置以得到触摸点轨迹的示意图；

图2是本发明具体实施例提供的触摸屏控制方法的流程图之一；

图3是本发明具体实施例提供的触摸屏控制方法中当n为2时获得第3帧预测位置点的示意图；

图4是本发明具体实施例提供的触摸屏控制方法中当n大于2时获得第n+1帧预测位置点的示意图；

图5是本发明具体实施例提供的触摸屏控制方法中一次ID分配的示意图；

图6是本发明具体实施例提供的触摸屏控制方法的流程图之二；

图7是本发明具体实施例提供的触摸屏控制系统的结构示意图。

具体实施方式

以下基于实施例对本发明进行描述，但是本发明并不仅仅限于这些实施例。在下文对本发明的细节描述中，详尽描述了一些特定的细节部分。对本领域技术人员来说没有这些细节部分的描述也可以完全理解本发明。为了避免混淆本发明的实质，公知的方法、过程、流程、元件并没有详细叙述。

本发明提供了一种多目标追踪方法，该方法包括：

根据各个目标在前n帧中的位置分别获得其在第n+1帧中的预测位置点，n为自然数，n≥2；

检测目标在第n+1帧中的实际位置点；

将预测位置点对应目标的ID分配给第n+1帧中与该预测位置点相对应的实际位置点。

该方法能够简单快速的对多个目标进行ID分配，从而实现多目标追踪，广泛适用于需要进行多目标追踪的场景，例如多人追踪、多导弹追踪、触摸屏的多个触摸点追踪等。

进一步的，本发明还提供了一种多目标追踪系统，包括：

预测模块，用于根据各个目标在前n帧中的位置分别获得其在第n+1 帧中的预测位置点；

检测模块，用于检测目标在第n+1帧中的实际位置点；

分配模块，用于将预测位置点对应目标的ID分配给第n+1帧中与该预测位置点相对应的实际位置点。

下面以触摸屏中多个触摸点的追踪为例，具体说明本发明提供的多目标追踪方法。

参照图2至图7说明本发明的触摸屏控制方法及系统的实施例。

方法实施例：

本发明提供了一种触摸屏控制方法，如图2所示，该方法包括：

位置点预测：根据各个触摸点在前n帧中的位置分别获得其在第n+1 帧中的预测位置点，n≥2；

实际位置点检测：触摸点在第n+1帧中的实际位置点；

ID分配：将预测位置点对应触摸点的ID分配给第n+1帧中与该预测位置点相对应的实际位置点。

该方法能够简单快速的进行触摸点ID的分配，并且时间复杂度和空间复杂度低，占用系统资源少，广泛适用于具有多点触控功能的触摸屏。

进一步的，位置点预测的方法包括：

至少根据一触摸点在第n-1帧和第n帧的位置获得该触摸点的轨迹函数；

根据获得的轨迹函数计算得到该触摸点在第n+1帧的预测位置点。

轨迹函数具体采用何种函数在此不做限制，例如可以包括一次函数、二次函数、高次函数等。此处的高次函数指的是三次及三次以上的函数。

在一个优选实施例中，当n为2时，由于触摸点的历史位置点只有两个，因此轨迹函数采用一次函数，而当n大于2时，触摸点的历史位置点可以有多个，因此轨迹函数可以采用二次函数或高次函数，例如可以但不局限于是二次函数、三次函数、五次函数等。轨迹函数可以但不局限于是通过取点列方程计算、曲线拟合等方式获得。

为减小运算量，进一步优选的，当n为2时，即该触摸点累计出现两次时，根据触摸点在第1帧和第2帧的位置获得该触摸点的一次轨迹函数。具体的，如图3中所示，该触摸点在第1帧的位置点为A点，位置坐标为(X₁，Y₁)，在第2帧的位置点为B点，位置坐标为(X₂，Y₂)，在第3帧的预测位置点为C点，位置坐标为(X₃，Y₃)，假设该触摸点在做匀速线性运动，即d₁＝d₂，Φ₁＝Φ₂，其中，d₁为A点与B点之间的距离， d₂为B点与C点之间的距离，Φ₁为A点与B点的连线和水平轴之间的夹角，Φ₂为B点与C点的连线和水平轴之间的夹角，将该触摸点的轨迹函数设为：Y＝a×X+b，则根据A点坐标和B点坐标可计算得到C点坐标，计算公式如下：

X₃＝2×X₂-X₁；

Y₃＝2×Y₂-Y₁。

当n大于2时，即该触摸点累计出现两次以上时，根据触摸点在第 n-2帧、第n-1帧以及第n帧的位置获得该触摸点的二次轨迹函数。具体的，如图4中所示，该触摸点在第n-2帧的位置点为D点，位置坐标为(X_n-2，Y_n-2)，在第n-1帧的位置点为E点，位置坐标为(X_n-1，Y_n-1)，在第n帧的预测位置点为F点，位置坐标为(X_n，Y_n)，将该触摸点的轨迹函数设为：Y＝aX²+bX+c，则根据D点坐标、E点坐标以及F点坐标可计算得到系数a，b，c，由轨迹函数可计算出第n+1帧的预测位置点G的坐标(X_n+1，Y_n+1)。

进一步的，ID分配包括一次ID分配，一次ID分配的方法包括：

取第n+1帧中检测到的任一实际位置点，计算该实际位置点分别与所有预测位置点之间的距离，将与其距离最短的预测位置点对应触摸点的ID分配给该实际位置点。

具体的，如图5所示，假设在第n帧有M个触摸点，触摸点的ID分别为0,1，…，M-1，经位置点预测，获得M个触摸点分别在第n+1帧的 M个预测位置点，经过实际点位置检测可获得N个触摸点在第n+1帧的N 个实际位置点。分别计算实际位置点与所有预测位置点之间的距离，以图5中最上方的实际位置点为例，分别计算该实际位置点与M个预测位置点之间的距离，依次为D₀，D₁，…，D_M-1，将这M个距离进行比较，结果D₀最小，即该实际位置点与ID为0的预测位置点之间的距离最小，因此，可将0这个ID分配给该实际位置点。其他实际位置点的一次ID 分配与上述方法类似，在此不再赘述。

进一步的，一次ID分配可能会出现在第n+1帧中的多个实际位置点分配到相同的ID的情况，即同一预测位置点为多个实际位置点的距离最近点，导致ID分配有误，因此，ID分配还包括一次ID分配后进行的二次ID分配，二次ID分配包括：

将分配到相同ID的多个实际位置点中距离该ID对应预测位置点最近的实际位置点判定为ID分配正确，对其余实际位置点重新分配ID。

具体的，二次ID分配过程为：

找出分配到相同ID的多个实际位置点；

对比多个实际位置点与该ID对应预测位置点之间的距离；

将距离预测位置点最近的实际位置点判定为ID分配正确，即该实际位置点保留其ID；

其余实际位置点则重新分配ID，分配方法与一次ID分配方法类似，取其余实际位置点中的任一个，计算该实际位置点分别与所有未分配ID 的预测位置点之间的距离，将与其距离最短的预测位置点对应触摸点的 ID分配给该实际位置点。

按照上述方法进行二次ID分配，直至将ID全部分配出去。

进一步的，若当第n+1帧的实际位置点数量大于预测位置点的数量时，二次ID分配完成后，进行三次ID分配，三次ID分配包括：为未分配到ID的实际位置点分配新的ID。在一个优选实施例中，在第n+1帧中具有N个实际位置点，M个预测位置点，并且N>M，当M个ID分配出去后，从(0～N-1)中找到没有使用的ID，按数字越小越优先分配的原则将ID分配给未分配到ID的实际位置点。

进一步优选的，考虑到触摸屏内电路等噪声的影响，触摸点的位置坐标会有一定的误差，因此当运行距离很小的时候，按照已有轨迹预测出的位置坐标非常不可靠，同时在运行距离很小的时候ID分配会出错的概率极低，因此，首先判断触摸点在前两帧即第n-1帧中的位置与在第 n帧中的位置之间的距离是否大于预设值，若是，则采用本发明提供的方法首先进行位置点的预测然后进行ID分配，否则直接按前述的一次 ID分配方法通过距离最小原则进行ID分配，即，取第n+1帧中检测到的任一实际位置点，计算该实际位置点分别与第n帧中所有实际位置点之间的距离，将与其距离最短的第n帧中的实际位置点对应触摸点的ID 分配给该实际位置点。

为进一步提高ID分配的准确性，在完成ID分配步骤后，还要进行纠错步骤，将实际位置点和与其相对应的预测位置点的连接线段定义为该实际位置点的纠错线段，纠错步骤包括：

判断两实际位置点的纠错线段是否交叉，由于手指划线是不会出现交叉的，若是，则将两实际位置点分配到的ID互换。

由于纠错线段交叉一般存在于相邻的实际位置点之间，因此，检测时，只需判断相邻位置点之间是否存在纠错线段交叉情况即可。

判断纠错线段是否交叉的具体方法不限，可以但不局限于是采用向量积的方法、变换坐标系的方法、根据两线段所在直线的交点与线段端点坐标比较的方法等等。这些方法均为现有，在此不再赘述。

如图6所示，在一个优选实施例中，本发明提供的触摸屏控制方法包括如下步骤：

a、当触摸点在前两帧的位置之间的距离大于预设值时，进行位置点预测和实际位置点检测；

b、一次ID分配；

c、判断是否第n+1帧中的多个实际位置点分配到相同的ID，若是，进行步骤d，否则进行步骤e；

d、二次ID分配，然后返回步骤c；

e、判断是否第n+1帧的实际位置点数量大于预测位置点的数量，若是，则进行步骤f，否则进行步骤g；

f、三次ID分配，然后返回步骤e；

g、进行纠错步骤，完成触摸点ID分配。

装置实施例：

本发明还提供了一种触摸屏控制系统，用于进行触摸点ID分配。其包括：

预测模块1，用于根据各个触摸点在前n帧中的位置分别获得其在第 n+1帧中的预测位置点；

检测模块2，用于检测触摸点在第n+1帧中的实际位置点；

分配模块3，用于将预测位置点对应触摸点的ID分配给第n+1帧中与该预测位置点相对应的实际位置点。

触摸屏通过该控制系统获得多个触摸点的轨迹。进一步的，该控制系统还包括有处理模块4，通过处理模块4根据各个触摸点的轨迹判断输入的指令，并控制触摸屏按输入的指令运行。

本发明提供的触摸屏控制系统首先通过处理单元获得各个触摸点的预测位置点，再通过分配单元将预测位置点对应触摸点的ID分配给与其相对应的实际位置点，分配方法简单，分配速度快且占用系统资源小。

此外，本领域普通技术人员应当理解，在此提供的附图都是为了说明的目的，并且附图不一定是按比例绘制的。

同时，应当理解，示例实施例被提供，以使本公开是全面的，并将其范围充分传达给本领域技术人员。很多特定细节(例如特定部件、设备和方法的示例)被给出以提供对本公开的全面理解。本领域技术人员将明白，不需要采用特定细节，示例实施例可以以很多不同的形式被实施，并且示例实施例不应被理解为限制本公开的范围。在一些示例实施例中，众所周知的设备结构以及众所周知的技术没有详细描述。

当一元件或层被提及为在另一元件或层“上”、“被接合到”、“被连接到”或“被联接到”另一元件或层时，其可直接在另一元件或层上、被直接接合、连接或联接到另一元件或层，或者可存在中间元件或层。相比之下，当一元件被提及为“直接”在另一元件或层“上”、“直接被接合到”、“直接被连接到”或“直接被联接到”另一元件或层时，可不存在中间元件或层。用于描述元件之间关系的其它词语应该以相似方式被解释(例如，“之间”与“直接在之间”，“邻近”与“直接邻近”等)。如在此使用的，术语“和/或”包括一个或更多关联的所列项目中的任一或全部组合。

虽然术语第一、第二、第三等在此可被用于描述各个元件、部件、区域、层和/或区段，但是这些元件、部件、区域、层和/或区段不应该被这些术语限制。这些术语可仅用于将一个元件、部件、区域、层或区段与另一元件、区域、层或区段区分开。诸如“第一”、“第二”的术语和其它数值术语当在此使用时不意味着次序或顺序，除非上下文明确指出。因而，下面讨论的第一元件、部件、区域、层或区段可被称为第二元件、部件、区域、层或区段，而不背离示例实施例的教导。此外，在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

以上所述仅为本发明的优选实施例，并不用于限制本发明，对于本领域技术人员而言，本发明可以有各种改动和变化。凡在本发明的精神和原理之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (14)

1.一种多目标追踪方法，其特征在于，所述方法包括：

根据各个目标在前n帧中的位置分别获得其在第n+1帧中的预测位置点，n为自然数，n≥2；

检测目标在第n+1帧中的实际位置点；

将预测位置点对应目标的ID分配给第n+1帧中与该预测位置点相对应的实际位置点，

其中，所述将预测位置点对应目标的ID分配给第n+1帧中与该预测位置点相对应的实际位置点包括：

取第n+1帧中检测到的任一实际位置点，计算该实际位置点分别与所有预测位置点之间的距离，将与其距离最短的预测位置点对应目标的ID分配给该实际位置点。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据各个目标在前n帧中的位置分别获得其在第n+1帧中的预测位置点包括：

至少根据目标在第n-1帧和第n帧的位置获得该目标的轨迹函数；

根据获得的轨迹函数计算得到该目标在第n+1帧的预测位置点。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，当n为2时，所述轨迹函数包括一次函数；

和/或，

当n大于2时，所述轨迹函数包括二次函数或高次函数。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，当n为2时，根据目标在第1帧和第2帧的位置获得该目标的一次轨迹函数；和/或，

当n大于2时，根据目标在第n-2帧、第n-1帧以及第n帧的位置获得该目标的二次轨迹函数。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述将预测位置点对应目标的ID分配给第n+1帧中与该预测位置点相对应的实际位置点还包括：

当第n+1帧中的多个实际位置点分配到相同的ID时，将所述多个实际位置点中距离该ID对应预测位置点最近的实际位置点判定为ID分配正确，对其余实际位置点重新分配ID。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述对其余实际位置点重新分配ID包括：

取其余实际位置点中的任一个，计算该实际位置点分别与所有未分配ID的预测位置点之间的距离，将与其距离最短的预测位置点对应目标的ID分配给该实际位置点。

7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，将实际位置点和与其相对应的预测位置点的连接线段定义为该实际位置点的纠错线段，ID分配完成后，判断两实际位置点的纠错线段是否交叉，若是，则将两实际位置点分配到的ID互换。

8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，当实际位置点的数量大于预测位置点的数量时，ID分配完成后，为未分配到ID的实际位置点分配新的ID。

9.根据权利要求1至8任一项所述的方法，其特征在于，目标在第n-1帧中的位置与在第n帧中的位置之间的距离大于预设值时，按所述的目标ID分配方法进行ID分配。

10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，目标在第n-1帧中的位置与在第n帧中的位置之间的距离小于等于预设值时，取第n+1帧中检测到的任一实际位置点，计算该实际位置点分别与第n帧中所有实际位置点之间的距离，将与其距离最短的第n帧中的实际位置点对应目标的ID分配给该实际位置点。

11.一种多目标追踪系统，其特征在于，包括：

预测模块，用于根据各个目标在前n帧中的位置分别获得其在第n+1帧中的预测位置点；

检测模块，用于检测目标在第n+1帧中的实际位置点；

分配模块，用于将预测位置点对应目标的ID分配给第n+1帧中与该预测位置点相对应的实际位置点，

对于第n+1帧中检测到的任一实际位置点，所述分配模块计算该实际位置点分别与所有预测位置点之间的距离，并将与该实际位置点距离最短的预测位置点对应目标的ID分配给该实际位置点。

12.一种触摸屏控制方法，其特征在于，采用如权利要求1至10任一项所述的方法进行多个触摸点的追踪。

13.一种触摸屏控制系统，其特征在于，包括：

预测模块，用于根据各个触摸点在前n帧中的位置分别获得其在第n+1帧中的预测位置点；

检测模块，用于检测触摸点在第n+1帧中的实际位置点；

分配模块，用于将预测位置点对应触摸点的ID分配给第n+1帧中与该预测位置点相对应的实际位置点，

对于第n+1帧中检测到的任一实际位置点，所述分配模块计算该实际位置点分别与所有预测位置点之间的距离，并将与该实际位置点距离最短的预测位置点对应触摸点的ID分配给该实际位置点。

14.根据权利要求13所述的系统，其特征在于，还包括：

处理模块，用于根据各个触摸点的轨迹判断输入的指令，并控制触摸屏按输入的指令运行。