CN106293270A - 一种大屏幕触控系统的标定方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种大屏幕触控系统的标定方法，包括步骤：在屏幕上标定标识点并获得其坐标；利用全部标识点进行插值获得图像中对应屏幕的全部像素点的坐标并生成相应的坐标查找表；检测亚像素点并通过其四周最近的四个像素点的屏幕坐标求得所述亚像素点的屏幕坐标；通过本发明可以实现大屏幕的精准触控。

Description

一种大屏幕触控系统的标定方法

技术领域

本发明涉及触控领域，特别涉及一种大屏幕触控系统的标定方法。

背景技术

随着触控技术的不断发展，触控系统的标定方法层出不穷，对触控精度的要求也越来越高。

由于传感器捕捉的图像，分辨率远低于屏幕的分辨率，因此图像中一个像素在屏幕上将对应于一块区域，这一区域大小限制了触控精度。图1为图像坐标和屏幕坐标的对应关系示意图。如图1所示，Q₁、Q₂、Q₃、Q₄是图像坐标，q₁、q₂、q₃、q₄是屏幕坐标。

目前已有的标定方法是：制作标定板，从不同角度拍摄若干张标定图像序列；读取一副标定图像后，采用鼠标点选的手工交互方式，选择4个点，确定特征点检测区域；输入检测区域内每行、每列可能存在的特征点个数，采用图像处理的方式，检测出所有特征点；通过特征点的像素坐标，求出相机的各项参数。所述标定方法必须借助标定板，且对标定板的精度有一定要求，实际操作繁琐，难以实现精确标定，难以实现精准触控。

发明内容

本发明旨在提供一种大屏幕触控系统的标定方法，提高标定的精确度达到亚像素级，并且方法简单、计算量少、容易实现。

本发明提供的一种大屏幕触控系统的标定方法，包括：

S1：在屏幕上均匀显示用于标定的标识点，通过手触得出对应屏幕标识点的图像坐标，并建立标识点的图像坐标和标识点的屏幕坐标的对应点对；

S2：用步骤S1中得到的标识点的图像坐标，通过三角形内插法求出屏幕上任意点的屏幕坐标。

优选地、上述步骤S2包括：

S21：在步骤S1中得到的标识点的图像坐标中，找出可以构成三角形的三个点P₁、P₂、P₃，其对应在屏幕中的标识点为F₁、F₂、F₃；

S22：上述P₁、P₂、P₃构成的三角形内部有任意点P，其对应在屏幕中的点为F；

S23：通过面积比值法求出P₁、P₂、P₃对P点的权重关系；

S24：上述P₁、P₂、P₃对P点的权重即为屏幕中F₁、F₂、F₃对F点的权重，通过上述权重，求出对应图像像素点的屏幕上任一点的坐标。

优选地、上述步骤S2还包括：

S21＇：用标识点的图像坐标，通过三角形内插法求出对应于图像中像素点的屏幕坐标，并建立图像中所有像素点坐标和对应于图像中所有像素点的屏幕点坐标的对应查找表；

S22＇：根据上述步骤S21中建立的查找表，通过三角形内插法，求出对应于图像中亚像素点的屏幕坐标。

优选地、上述步骤S21＇包括：

S211＇：在标识点的图像坐标中找出可以构成三角形的三个点P₁、P₂、P₃，其对应在屏幕中的标识点为F₁、F₂、F₃；

S212＇：上述P₁、P₂、P₃构成的三角形内部有任意像素点P，其对应在屏幕中的标识点为F；

S213＇：P点坐标为P₁、P₂、P₃坐标的线性加权，通过面积比值法求出P₁、P₂、P₃对P点的权重；

S214＇：上述权重即为屏幕中F₁、F₂、F₃对F点的权重关系，通过上述权重，求出屏幕中对应图像像素点的屏幕坐标，并建立图像中所有像素点坐标和对应于图像中所有像素点的屏幕点坐标的对应查找表。

优选地、步骤S213＇包括：

S2131＇:P₁、P₂、P₃对P点的权重为1-u-v,u,v，下标x、y表示其为该点的横纵坐标，则：

P_x＝(1-u-v)*P_1x+u*P_2x+v*P_3x

P_y＝(1-u-v)*P_1y+u*P_2y+v*P_3y

求得P₁、P₂、P₃对P点的权重1-u-v,u,v。

优选地、步骤S213＇包括：

S2131″:三角形P₁PP₃的面积用表示，三角形P₁PP₂的面积用表示，三角形P₁P₂P₃的面积用表示，u和v的计算公式为：

$u=\frac{S_{P_1{\mathrm{PP}}_3}}{S_{P_1{P}_2{P}_3}}$

$v=\frac{S_{P_1{\mathrm{PP}}_2}}{S_{P_1{P}_2{P}_3}}$

S2132″:点P、P₁、P₂、P₃的坐标分别为P(x,y)、P₁(x₁,y₁)、P₂(x₂,y₂)、P₃(x₃,y₃)其中P、P₁、P₂、P₃已知，各边边长表示为：

${\mathrm{PP}}_1=a=\sqrt{(x^2-{x_1}^2)+\left(y^2-{y_1}^2\right)}$

${\mathrm{PP}}_2=b=\sqrt{(x^2-{x_2}^2)+(y^2-{y_2}^2)}$

${\mathrm{PP}}_3=c=\sqrt{(x^2-{x_3}^2)+(y^2-{y_3}^2)}$

$P_1{P}_2=d=\sqrt{({x_2}^2-x_1)+({y_2}^2-{y_1}^2)}$

$P_2{P}_3=e=\sqrt{({x_2}^2-{x_3}^2)+({y_2}^2-{y_3}^2)}$

$P_1{P}_3=f=\sqrt{({x_3}^2-{x_1}^2)+({y_3}^2-{y_1}^2)}$

S2133″:根据海伦公式，三角形的面积表示为：

K₁＝(a+b+d)/2

K₂＝(b+c+f)/2

K₃＝(d+e+f)/2

S2134″:建立方程式：

$u=\frac{S_{P1PP3}}{S_{P1P2P3}}$

$v=\frac{S_{P1PP2}}{S_{P1P2P3}}$

P_x＝(1-u-v)*P_1x+u*P_2x+v*P_3x

P_y＝(1-u-v)*P_1y+u*P_2y+v*P_3y

求得P₁、P₂、P₃对P点的权重1-u-v,u,v。

优选地、上述求出屏幕中对应图像像素点的屏幕坐标，包括：

已知屏幕上的标识点F₁、F₂、F₃对F点的权重关系为1-u-v,u,v，下标x、y表示其为该点的横纵坐标，则：

F_x＝(1-u-v)*F_1x+u*F_2x+v*F_3x

F_y＝(1-u-v)*F_1y+u*F_2y+v*F_3y

求得F点的坐标，重复上述步骤求得全部屏幕中对应图像像素点的屏幕坐标。

优选地、上述步骤S22＇包括：

S221＇：手触屏幕后，检测到图像中的手指触控的亚像素点Q，其对应在屏幕坐标上的点为q；

S222＇:在图像像素点中找到上述亚像素点周边最近的四个像素点Q₁、Q₂、Q₃、Q₄，通过坐标查找表找到Q₁、Q₂、Q₃、Q₄对应在屏幕上的点q₁、q₂、q₃、q₄的坐标；

S223＇：通过求出距离的权重，判断Q点所在的三角形；

S224＇：根据所在三角形的三个顶点的坐标，按照面积比值法求出三个顶点对Q点坐标的权重；

S225＇：上述权重即为屏幕中对应的三个顶点对q点坐标的权重，进而求出亚像素点Q的屏幕坐标q。

优选地、上述步骤S223＇，包括：Q点距点Q₁的距离小于其距Q₃的距离时，Q点在三角形Q₁Q₂Q₄中；Q点距点Q₃的距离小于其距Q₁的距离时，Q点在三角形Q₂Q₃Q₄中。

优选地、上述步骤S223＇，包括：Q点距点Q₂的距离小于其距Q₄的距离时，Q点在三角形Q₁Q₂Q₃中；Q点距点Q₂的距离小于其距Q₄的距离时，Q点在三角形Q₁Q₃Q₄中。

优选地、上述步骤S22＇，包括：

S221″：手触屏幕后，检测到图像中的手指触控的亚像素点Q，其对应在屏幕坐标上的点为q；

S222″：在图像像素点中找到其周边最近的四个像素点Q₁、Q₂、Q₃、Q₄，通过坐标查找表找到Q₁、Q₂、Q₃、Q₄对应在屏幕上的点q₁、q₂、q₃、q₄的坐标；

S223″：通过面积的权重，判断Q所在的三角形；

S224″：根据所在三角形的三个顶点的坐标，按照面积比值法求出三个顶点对Q点坐标的权重；

S225″：上述权重即为屏幕中对应的三个顶点对q点坐标的权重，进而求出亚像素点Q的屏幕坐标q。

优选地、上述S223″，包括：Q点与Q₁、Q₂、Q₃构成的四边形的面积小于Q点与Q₁、Q₃、Q₄构成的四边形的面积则Q点在三角形Q₁Q₂Q₃中；Q点与Q₁、Q₃、Q₄构成的四边形的面积小于Q点与Q₁、Q₂、Q₃构成的四边形的面积则Q点在三角形Q₁Q₃Q₄中。

优选地、上述S223″，包括：Q点与Q₁、Q₂、Q₄构成的四边形的面积小于Q点与Q₂、Q₃、Q₄构成的四边形的面积则Q点在三角形Q₁Q₂Q₄中；：Q点与Q₁、Q₂、Q₄构成的四边形的面积大于Q点与Q₂、Q₃、Q₄构成的四边形的面积则Q点在三角形Q₂Q₃Q₄中。

优选地、上述按照面积比值法求出三个顶点对Q点坐标的权重，包括：Q点在Q′、Q″、Q″′三点所组成的三角形中，对应q点在屏幕上q′、q″、q″′组成的三角形中，Q′、Q″、Q″′对Q点的权重为1-s-t,s,t，则：

Q_x＝(1-s-t)*Q′_x+s*Q″_x+t*Q″′_x

Q_y＝m(1-s-t)*Q′_y+s*Q″_y+t*Q″_y

求得Q′、Q″、Q″′对Q权重s、t。

优选地、上述按照面积比值法求出三个顶点对Q点坐标的权重，包括：

三角形Q′QQ″′的面积用S_Q′QQ″′表示，三角形Q′QQ″的面积用S_Q′QQ″表示，三角形Q′Q″Q″′的面积用S_{Q′Q″Q″′}表示，s和t的计算公式为：

$s=\frac{S_{Q^{\′}{\mathrm{QQ}}^{\′\′\′}}}{S_{Q^{\′}{Q}^{\′\′}{Q}^{\′\′\′}}}$

$t=\frac{S_{Q^{\′}{\mathrm{QQ}}^{\′\′}}}{S_{Q^{\′}{Q}^{\′\′}{Q}^{\′\′\′}}}$

点Q、Q′、Q″、Q″′的坐标分别为Q(m,n)、Q′(m₁,n₁)、Q″、(m₂,n₂)、Q″′(m₃,n₃)其中Q未知，Q′、Q″、Q″′已知，各边边长表示为：

${\mathrm{QQ}}^{\′}=g=\sqrt{(m^2-m_1^2)+(n^2-n_1^2)}$

${\mathrm{QQ}}^{\′\′}=h=\sqrt{(m^2-m_2^2)+(n^2-n_2^2)}$

${\mathrm{QQ}}^{\′\′}=i=\sqrt{(m-m_3^2)+(n^2-n_3^2)}$

$Q^{\′}{Q}^{\′\′}=j=\sqrt{(m_2^2-m_1^2)+\left(n_2^2-n_1^2\right)}$

$Q^{\′\′}{Q}^{\′\′\′}=k=\sqrt{(m_3^2-m_2^2)+(m_3^2-m_2^2)}$

$Q^{\′}{Q}^{\′\′\′}=l=\sqrt{(m_3^2-m_1^2)+(n_3^2-n_1^2)}$

根据海伦公式，三角形的面积表示为：

K′₁＝(g+h+j)/2

K′₂＝(g+i+l)/2

K′₃＝(j+k+l)/2

建立四元四次方程式：

$s=\frac{S_{Q^{\′}{\mathrm{QQ}}^{\′\′\′}}}{S_{Q^{\′}{Q}^{\′\′}{Q}^{\′\′\′}}}$

$t=\frac{S_{Q^{\′}{\mathrm{QQ}}^{\′\′}}}{S_{Q^{\′}{Q}^{\′\′}{Q}^{\′\′\′}}}$

Q_m＝(1-s-t)*Q′_x+s*Q″_x+t*Q″′_x

Q_n＝m(1-s-t)*Q′_y+s*Q″_y+t*Q″_y

求得Q′、Q″、Q″′对Q权重s、t。

优选地、上述求出亚像素点Q的屏幕坐标q，包括：

已知亚像素点Q在屏幕上的对应点为q，q在q′、q″、q″′组成的三角形中，q′、q″、q″′对q点的权重为1-s-t,s,t，下标x、y表示其为该点的横纵坐标，则：

q_x＝(1-s-t)*q′_x+s*q″_x+t*q″′_x

q_y＝m(1-s-t)*q′_y+s*q″_y+t*q″_y

求得亚像素点在屏幕上的坐标q。

本发明通过建立图像中对应屏幕的像素点的屏幕坐标查找表，利用上述坐标查找表再一次应用三角形内插法进行插值，从而能够准确求出实际触点的精确位置，达到精准触控的目的。

附图说明

图1为图像坐标和屏幕坐标的对应关系示意图；

图2是本发明方法实施例中用于标定的标识点的在屏幕上的示意图；

图3是本发明方法实施例中用于标定的标识点的在图像上的示意图；

图4是本发明方法实施例实现精确标定的流程图；

图5是本发明方法实施例用三角形内插法插值的原理图；

图6是本发明方法实施例通过距离的权重判断亚像素点所在三角形的原理图；

图7是本发明方法实施例通过距离的权重判断亚像素点所在三角形的原理图；

图8是本发明方法实施例用通过面积的权重判断亚像素点所在三角形的原理图；

图9是本发明方法实施例通过面积的权重判断亚像素点所在三角形的原理图。

具体实施方式

以下结合具体实施方式进一步详细说明本发明的技术方案。应当理解，此处描述的具体实施方式仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

为使本发明实施例的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明实施例作进一步详细的说明。

触控系统目前已被应用于诸多领域，例如，智能屏幕使用户通过手触直接在屏幕上进行操作，其手指的触点被屏幕上方的摄像头捕捉，设备端对捕捉到的图像进行计算和分析，求得触点对应于图像的坐标，进而执行用户的操作。

图2为本发明方法实施例中用于标定的标识点的在屏幕上的示意图。如图2所示，在本实施例中，屏幕上用于标定的标识点为96个，分布为12*8矩阵。图3是本发明方法实施例中用于标定的标识点的在图像上的示意图，如图3所示，所述标识点在图像上的分布。

图4是本发明方法实施例实现精确标定的流程图。如图4所示，本发明方法实现精确标定的流程包括：

(1)在屏幕上均匀显示96个标识点，通过手动标定生成所述96个标识点找到图像坐标和屏幕坐标的对应关系；

(2)用所述96个标识点的坐标求出屏幕上任意点的坐标，包括：

S3：用所述96个标识点的坐标采用三角形内插法进行插值；

S4：求出图像中对应屏幕的像素点的屏幕坐标，并建立坐标查找表；

S5：用手指再次进行触控并检测触点四周最接近的四个像素点；

S6：根据所述像素坐标查找表，判断亚像素点所在的屏幕中的位置；

S7：根据所在三角形三个顶点的坐标，计算亚像素点的屏幕坐标。

图5是本发明方法实施例用三角形内插法插值的原理图；图6是本发明方法实施例通过距离的权重判断亚像素点所在三角形的原理图；图7是本发明方法实施例通过距离的权重判断亚像素点所在三角形的原理图；图8是本发明方法实施例用通过面积的权重判断亚像素点所在三角形的原理图；图9是本发明方法实施例通过面积的权重判断亚像素点所在三角形的原理图。下面结合附图5-9详细说明本发明的技术思想。

本发明提供的一种大屏幕触控系统的标定方法，包括：

S1：在屏幕上均匀显示用于标定的标识点，通过手触得出对应屏幕标识点的图像坐标，并建立标识点的图像坐标和标识点的屏幕坐标的对应点对；

S2：用步骤S1中得到的标识点的图像坐标，通过三角形内插法求出屏幕上任意点的屏幕坐标。

优选地、上述步骤S2包括：

S21：在步骤S1中得到的标识点的图像坐标中，找出可以构成三角形的三个点P₁、P₂、P₃，其对应在屏幕中的标识点为F₁、F₂、F₃；

S22：上述P₁、P₂、P₃构成的三角形内部有任意点P，其对应在屏幕中的点为F；

S23：通过面积比值法求出P₁、P₂、P₃对P点的权重关系；

S24：上述P₁、P₂、P₃对P点的权重即为屏幕中F₁、F₂、F₃对F点的权重，通过上述权重，求出对应图像像素点的屏幕上任一点的坐标。

优选地、上述步骤S2还包括：

S21＇：用标识点的图像坐标，通过三角形内插法求出对应于图像中像素点的屏幕坐标，并建立图像中所有像素点坐标和对应于图像中所有像素点的屏幕点坐标的对应查找表；

S22＇：根据上述步骤S21中建立的查找表，通过三角形内插法，求出对应于图像中亚像素点的屏幕坐标。

优选地、上述步骤S21＇包括：

S211＇：在标识点的图像坐标中找出可以构成三角形的三个点P₁、P₂、P₃，其对应在屏幕中的标识点为F₁、F₂、F₃；

S212＇：上述P₁、P₂、P₃构成的三角形内部有任意像素点P，其对应在屏幕中的标识点为F；

S213＇：P点坐标为P₁、P₂、P₃坐标的线性加权，通过面积比值法求出P₁、P₂、P₃对P点的权重；

S214＇：上述权重即为屏幕中F₁、F₂、F₃对F点的权重关系，通过上述权重，求出屏幕中对应图像像素点的屏幕坐标，并建立图像中所有像素点坐标和对应于图像中所有像素点的屏幕点坐标的对应查找表。

优选地、步骤S213＇包括：

S2131＇:P₁、P₂、P₃对P点的权重为1-u-v,u,v，下标x、y表示其为该点的横纵坐标，则：

P_x＝(1-u-v)*P_1x+u*P_2x+v*P_3x

P_y＝(1-u-v)*P_1y+u*P_2y+v*P_3y

求得P₁、P₂、P₃对P点的权重1-u-v,u,v。

优选地、步骤S213＇包括：

S2131″:三角形P₁PP₃的面积用表示，三角形P₁PP₂的面积用表示，三角形P₁P₂P₃的面积用表示，u和v的计算公式为：

$u=\frac{S_{P_1{\mathrm{PP}}_3}}{S_{P_1{P}_2{P}_3}}$

$v=\frac{S_{P_1{\mathrm{PP}}_2}}{S_{P_1{P}_2{P}_3}}$

S2132″:点P、P₁、P₂、P₃的坐标分别为P(x,y)、P₁(x₁,y₁)、P₂(x₂,y₂)、P₃(x₃,y₃)其中P、P₁、P₂、P₃已知，各边边长表示为：

${\mathrm{PP}}_1=a=\sqrt{(x^2-{x_1}^2)+(y^2-{y_1}^2)}$

${\mathrm{PP}}_2=b=\sqrt{(x^2-{x_2}^2)+(y^2-{y_2}^2)}$

${\mathrm{PP}}_3=c=\sqrt{(x^2-{x_3}^2)+(y^2-{y_3}^2)}$

$P_1{P}_2=d=\sqrt{({x_2}^2-x_1)+({y_2}^2-{y_1}^2)}$

$P_2{P}_3=e=\sqrt{({x_2}^2-{x_3}^2)+({y_2}^2-{y_3}^2)}$

$P_1{P}_3=f=\sqrt{({x_3}^2-{x_1}^2)+({y_3}^2-{y_1}^2)}$

S2133″:根据海伦公式，三角形的面积表示为：

K₁＝(a+b+d)/2

K₂＝(b+c+f)/2

K₃＝(d+e+f)/2

S2134″:建立方程式：

$u=\frac{S_{P1PP3}}{S_{P1P2P3}}$

$v=\frac{S_{P1PP2}}{S_{P1P2P3}}$

P_x＝(1-u-v)*P_1x+u*P_2x+v*P_3x

P_y＝(1-u-v)*P_1y+u*P_2y+v*P_3y

求得P₁、P₂、P₃对P点的权重1-u-v,u,v。

优选地、上述求出屏幕中对应图像像素点的屏幕坐标，包括：

已知屏幕上的标识点F₁、F₂、F₃对F点的权重关系为1-u-v,u,v，下标x、y表示其为该点的横纵坐标，则：

F_x＝(1-u-v)*F_1x+u*F_2x+v*F_3x

F_y＝(1-u-v)*F_1y+u*F_2y+v*F_3y

求得F点的坐标，重复上述步骤求得全部屏幕中对应图像像素点的屏幕坐标。

优选地、上述步骤S22＇包括：

S221＇：手触屏幕后，检测到图像中的手指触控的亚像素点Q，其对应在屏幕坐标上的点为q；

S222＇:在图像像素点中找到上述亚像素点周边最近的四个像素点Q₁、Q₂、Q₃、Q₄，通过坐标查找表找到Q₁、Q₂、Q₃、Q₄对应在屏幕上的点q₁、q₂、q₃、q₄的坐标；

S223＇：通过求出距离的权重，判断Q点所在的三角形；

S224＇：根据所在三角形的三个顶点的坐标，按照面积比值法求出三个顶点对Q点坐标的权重；

S225＇：上述权重即为屏幕中对应的三个顶点对q点坐标的权重，进而求出亚像素点Q的屏幕坐标q。

优选地、上述步骤S223＇，包括：Q点距点Q₁的距离小于其距Q₃的距离时，Q点在三角形Q₁Q₂Q₄中；Q点距点Q₃的距离小于其距Q₁的距离时，Q点在三角形Q₂Q₃Q₄中。

优选地、上述步骤S223＇，包括：Q点距点Q₂的距离小于其距Q₄的距离时，Q点在三角形Q₁Q₂Q₃中；Q点距点Q₂的距离小于其距Q₄的距离时，Q点在三角形Q₁Q₃Q₄中。

优选地、上述步骤S22＇，包括：

S221″：手触屏幕后，检测到图像中的手指触控的亚像素点Q，其对应在屏幕坐标上的点为q；

S222″：在图像像素点中找到其周边最近的四个像素点Q₁、Q₂、Q₃、Q₄，通过坐标查找表找到Q₁、Q₂、Q₃、Q₄对应在屏幕上的点q₁、q₂、q₃、q₄的坐标；

S223″：通过面积的权重，判断Q所在的三角形；

S224″：根据所在三角形的三个顶点的坐标，按照面积比值法求出三个顶点对Q点坐标的权重；

S225″：上述权重即为屏幕中对应的三个顶点对q点坐标的权重，进而求出亚像素点Q的屏幕坐标q。

优选地、上述S223″，包括：Q点与Q₁、Q₂、Q₃构成的四边形的面积小于Q点与Q₁、Q₃、Q₄构成的四边形的面积则Q点在三角形Q₁Q₂Q₃中；Q点与Q₁、Q₃、Q₄构成的四边形的面积小于Q点与Q₁、Q₂、Q₃构成的四边形的面积则Q点在三角形Q₁Q₃Q₄中。

优选地、上述S223″，包括：Q点与Q₁、Q₂、Q₄构成的四边形的面积小于Q点与Q₂、Q₃、Q₄构成的四边形的面积则Q点在三角形Q₁Q₂Q₄中；：Q点与Q₁、Q₂、Q₄构成的四边形的面积大于Q点与Q₂、Q₃、Q₄构成的四边形的面积则Q点在三角形Q₂Q₃Q₄中。

优选地、上述按照面积比值法求出三个顶点对Q点坐标的权重，包括：

Q点在Q′、Q″、Q″′三点所组成的三角形中，对应q点在屏幕上q′、q″、q″′组成的三角形中，Q′、Q″、Q″′对Q点的权重为1-s-t,s,t，则：

Q_x＝(1-s-t)*Q′_x+s*Q″_x+t*Q″′_x

Q_y＝m(1-s-t)*Q′_y+s*Q″_y+t*Q″_y

求得Q′、Q″、Q″′对Q权重s、t。

优选地、上述按照面积比值法求出三个顶点对Q点坐标的权重，包括：

三角形Q′QQ″′的面积用S_Q′QQ″′表示，三角形Q′QQ″的面积用S_Q′QQ″表示，三角形Q′Q″Q″′的面积用S_{Q′Q″Q″′}表示，s和t的计算公式为：

$s=\frac{S_{Q^{\′}{\mathrm{QQ}}^{\′\′\′}}}{S_{Q^{\′}{Q}^{\′\′}{Q}^{\′\′\′}}}$

$t=\frac{S_{Q^{\′}{\mathrm{QQ}}^{\′\′}}}{S_{Q^{\′}{Q}^{\′\′}{Q}^{\′\′\′}}}$

点Q、Q′、Q″、Q″′的坐标分别为Q(m,n)、Q′(m₁,n₁)、Q″、(m₂,n₂)、Q″′(m₃,n₃)其中Q未知，Q′、Q″、Q″′已知，各边边长表示为：

${\mathrm{QQ}}^{\′}=g=\sqrt{(m^2-m_1^2)+(n^2-n_1^2)}$

${\mathrm{QQ}}^{\′\′}=h-\sqrt{(m^2-m_2^2)+(n^2-n_2^2)}$

${\mathrm{QQ}}^{\′\′}=i=\sqrt{(m^2-m_3^2)+(n^2-n_3^2)}$

$Q^{\′}{Q}^{\′\′}=j=\sqrt{(m_2^2-m_1^2)+(n_2^2-n_1^2)}$

$Q^{\′\′}{Q}^{\′\′\′}=k=\sqrt{(m_3^2-m_2^2)+(m_3^2-m_2^2)}$

$Q^{\′}{Q}^{\′\′\′}=l=\sqrt{(m_3^2-m_1^2)+(n_3^2-n_1^2)}$

根据海伦公式，三角形的面积表示为：

K′₁＝(g+h+j)/2

K′₂＝(g+i+l)/2

K′₃＝(j+k+l)/2

建立四元四次方程式：

$s=\frac{S_{Q^{\′}{\mathrm{QQ}}^{\′\′\′}}}{S_{Q^{\′}{Q}^{\′\′}{Q}^{\′\′\′}}}$

$t=\frac{S_{Q^{\′}{\mathrm{QQ}}^{\′\′}}}{S_{Q^{\′}{Q}^{\′\′}{Q}^{\′\′\′}}}$

Q_m＝(1-s-t)*Q′_x+s*Q″_x+t*Q″′_x

Q_n＝m(1-s-t)*Q′_y+s*Q″_y+t*Q″_y

求得Q′、Q″、Q″′对Q权重s、t。

优选地、上述求出亚像素点Q的屏幕坐标q，包括：

已知亚像素点Q在屏幕上的对应点为q，q在q′、q″、q″′组成的三角形中，q′、q″、q″′对q点的权重为1-s-t,s,t，下标x、y表示其为该点的横纵坐标，则：

q_x＝(1-s-t)*q′_x+s*q″_x+t*q″′_x

q_y＝m(1-s-t)*q′_y+s*q″_y+t*q″_y

求得亚像素点在屏幕上的坐标q。

综上所述,本发明通过求得实际触点的亚像素精确坐标从而实现了精准触控。

以上的实施方式均为本发明的优选实施方式，并非因此限制本发明的专利保护范围。任何本发明所属的技术领域的技术人员，在不脱离本发明所公开的精神和范围的前提下，对本发明的内容所做的等效结构与等效步骤的变换均落入本发明要求保护的专利范围之内。

Claims (16)

1.一种大屏幕触控系统的标定方法，其特征在于，包括：

S1：在屏幕上均匀显示用于标定的标识点，通过手触得出对应屏幕标识点的图像坐标，并建立标识点的图像坐标和标识点的屏幕坐标的对应点对；

S2：用步骤S1中得到的标识点的图像坐标，通过三角形内插法求出屏幕上任意点的屏幕坐标。

2.根据权利要求1所述的一种大屏幕触控系统标定方法，其特征在于，所述步骤S2包括：

S21：在步骤S1中得到的标识点的图像坐标中，找出可以构成三角形的三个点P₁、P₂、P₃，其对应在屏幕中的标识点为F₁、F₂、F₃；

S22：所述P₁、P₂、P₃构成的三角形内部有任意点P，其对应在屏幕中的点为F；

S23：通过面积比值法求出P₁、P₂、P₃对P点的权重关系；

S24：所述P₁、P₂、P₃对P点的权重即为屏幕中F₁、F₂、F₃对F点的权重，通过所述权重，求出对应图像像素点的屏幕上任一点的坐标。

3.根据权利要求1所述的一种大屏幕触控系统标定方法，其特征在于，所述步骤S2还包括：

S21＇：用标识点的图像坐标，通过三角形内插法求出对应于图像中像素点的屏幕坐标，并建立图像中所有像素点坐标和对应于图像中所有像素点的屏幕点坐标的对应查找表；

S22＇：根据所述步骤S21中建立的查找表，通过三角形内插法，求出对应于图像中亚像素点的屏幕坐标。

4.根据权利要求3所述的一种大屏幕触控系统标定方法，其特征在于，所述步骤S21＇包括：

S211＇：在标识点的图像坐标中找出可以构成三角形的三个点P₁、P₂、P₃，其对应在屏幕中的标识点为F₁、F₂、F₃；

S212＇：所述P₁、P₂、P₃构成的三角形内部有任意像素点P，其对应在屏幕中的标识点为F；

S213＇：P点坐标为P₁、P₂、P₃坐标的线性加权，通过面积比值法求出P₁、P₂、P₃对P点的权重；

S214＇：所述权重即为屏幕中F₁、F₂、F₃对F点的权重关系，通过所述权重，求出屏幕中对应图像像素点的屏幕坐标，并建立图像中所有像素点坐标和对应于图像中所有像素点的屏幕点坐标的对应查找表。

5.根据权利要求4所述的一种大屏幕触控系统标定方法，其特征在于，步骤S213＇包括：

S2131＇:P₁、P₂、P₃对P点的权重为1-u-v,u,v，下标x、y表示其为该点的横纵坐标，则：

P_x＝(1-u-v)*P_1x+u*P_2x+v*P_3x

P_y＝(1-u-v)*P_1y+u*P_2y+v*P_3y

求得P₁、P₂、P₃对P点的权重1-u-v,u,v。

6.根据权利要求4所述的一种大屏幕触控系统标定方法，其特征在于，步骤S213＇包括：

S2131″:三角形P₁PP₃的面积用表示，三角形P₁PP₂的面积用表示，三角形P₁P₂P₃的面积用表示，u和v的计算公式为：

$u=\frac{S_{P_1{\mathrm{PP}}_3}}{S_{P_1{P}_2{P}_3}}$

$v=\frac{S_{P_1{\mathrm{PP}}_2}}{S_{P_1{P}_2{P}_3}}$

S2132″:点P、P₁、P₂、P₃的坐标分别为P(x,y)、P₁(x₁,y₁)、P₂(x₂,y₂)、P₃(x₃,y₃)其中P、P₁、P₂、P₃已知，各边边长表示为：

${\mathrm{PP}}_1=a=\sqrt{(x^2-{x_1}^2)+(y^2-{y_1}^2)}$

${\mathrm{PP}}_2=b=\sqrt{(x^2-{x_2}^2)+(y^2-{y_2}^2)}$

${\mathrm{PP}}_3=c=\sqrt{(x^2-{x_3}^2)+(y^2-{y_3}^2)}$

$P_1{P}_2=d=\sqrt{({x_2}^2-x_1)+({y_2}^2-{y_1}^2)}$

$P_2{P}_3=e=\sqrt{({x_2}^2-{x_3}^2)+({y_2}^2-{y_3}^2)}$

$P_1{P}_3=f=\sqrt{({x_3}^2-{x_1}^2)+({y_3}^2-{y_1}^2)}$

S2133″:根据海伦公式，三角形的面积表示为：

$\begin{array}{cc}{K}_1=(a+b+d)/2& S_{P1PP2}=\sqrt{K_1(K_1-a)(K_1-b)(K_1-d)}\end{array}$

$\begin{array}{cc}{K}_2=(b+c+f)/2& S_{P1PP3}=\sqrt{K_2(K_2-b)(K_2-c)(K_2-f)}\end{array}$

$\begin{array}{cc}{K}_3=(d+e+f)/2& S_{P1P2P3}=\sqrt{K_3(K_3-d)(K_3-e)(K_3-f)}\end{array}$

S2134″:建立方程式：

$u=\frac{S_{P1PP3}}{S_{P1P2P3}}$

$v=\frac{S_{P1PP2}}{S_{P1P2P3}}$

P_x＝(1-u-v)*P_1x+u*P_2x+v*P_3x

P_y＝(1-u-v)*P_1y+u*P_2y+v*P_3y

求得P₁、P₂、P₃对P点的权重1-u-v,u,v。

7.根据权利要求2至4任一一项所述的一种大屏幕触控系统标定方法，其特征在于，所述求出屏幕中对应图像像素点的屏幕坐标，包括：

已知屏幕上的标识点F₁、F₂、F₃对F点的权重关系为1-u-v,u,v，下标x、y表示其为该点的横纵坐标，则：

F_x＝(1-u-v)*F_1x+u*F_2x+v*F_3x

F_y＝(1-u-v)*F_1y+u*F_2y+v*F_3y

求得F点的坐标，重复上述步骤求得全部屏幕中对应图像像素点的屏幕坐标。

8.根据权利要求3所述的一种大屏幕触控系统标定方法，其特征在于，所述步骤S22＇包括：

S221＇：手触屏幕后，检测到图像中的手指触控的亚像素点Q，其对应在屏幕坐标上的点为q；

S222＇:在图像像素点中找到所述亚像素点周边最近的四个像素点Q₁、Q₂、Q₃、Q₄，通过坐标查找表找到Q₁、Q₂、Q₃、Q₄对应在屏幕上的点q₁、q₂、q₃、q₄的坐标；

S223＇：通过求出距离的权重，判断Q点所在的三角形；

S224＇：根据所在三角形的三个顶点的坐标，按照面积比值法求出三个顶点对Q点坐标的权重；

S225＇：所述权重即为屏幕中对应的三个顶点对q点坐标的权重，进而求出亚像素点Q的屏幕坐标q。

9.根据权利要求8所述的一种大屏幕触控系统标定方法，其特征在于，所述步骤S223＇，包括：Q点距点Q₁的距离小于其距Q₃的距离时，Q点在三角形Q₁Q₂Q₄中；Q点距点Q₃的距离小于其距Q₁的距离时，Q点在三角形Q₂Q₃Q₄中。

10.根据权利要求8所述的一种大屏幕触控系统标定方法，其特征在于，所述步骤S223＇，包括：Q点距点Q₂的距离小于其距Q₄的距离时，Q点在三角形Q₁Q₂Q₃中；Q点距点Q₂的距离小于其距Q₄的距离时，Q点在三角形Q₁Q₃Q₄中。

11.根据权利要求3所述的一种大屏幕触控系统标定方法，其特征在于，所述步骤S22＇，包括：

S221″：手触屏幕后，检测到图像中的手指触控的亚像素点Q，其对应在屏幕坐标上的点为q；

S222″：在图像像素点中找到其周边最近的四个像素点Q₁、Q₂、Q₃、Q₄，通过坐标查找表找到Q₁、Q₂、Q₃、Q₄对应在屏幕上的点q₁、q₂、q₃、q₄的坐标；

S223″：通过面积的权重，判断Q所在的三角形；

S224″：根据所在三角形的三个顶点的坐标，按照面积比值法求出三个顶点对Q点坐标的权重；

S225″：所述权重即为屏幕中对应的三个顶点对q点坐标的权重，进而求出亚像素点Q的屏幕坐标q。

12.根据权利要求11所述的一种大屏幕触控系统标定方法，其特征在于，所述S223″，包括：Q点与Q₁、Q₂、Q₃构成的四边形的面积小于Q点与Q₁、Q₃、Q₄构成的四边形的面积则Q点在三角形Q₁Q₂Q₃中；Q点与Q₁、Q₃、Q₄构成的四边形的面积小于Q点与Q₁、Q₂、Q₃构成的四边形的面积则Q点在三角形Q₁Q₃Q₄中。

13.根据权利要求11所述的一种大屏幕触控系统标定方法，其特征在于，所述S223″，包括：Q点与Q₁、Q₂、Q₄构成的四边形的面积小于Q点与Q₂、Q₃、Q₄构成的四边形的面积则Q点在三角形Q₁Q₂Q₄中；：Q点与Q₁、Q₂、Q₄构成的四边形的面积大于Q点与Q₂、Q₃、Q₄构成的四边形的面积则Q点在三角形Q₂Q₃Q₄中。

14.根据权利要求8或11所述的一种大屏幕触控系统标定方法，其特征在于，所述按照面积比值法求出三个顶点对Q点坐标的权重，包括：

Q点在Q′、Q″、Q″′三点所组成的三角形中，对应q点在屏幕上q′、q″、q″′组成的三角形中，Q′、Q″、Q″′对Q点的权重为1-s-t,s,t，则：

Q_x＝(1-s-t)*Q′_x+s*Q″_x+t*Q″′_x

Q_y＝m(1-s-t)*Q′_y+s*Q″_y+t*Q″_y

求得Q′、Q″、Q″′对Q权重s、t。

15.根据权利要求8或11所述的一种大屏幕触控系统标定方法，其特征在于，所述按照面积比值法求出三个顶点对Q点坐标的权重，包括：

三角形Q′QQ″′的面积用S_Q′QQ″′表示，三角形Q′QQ″的面积用S_Q′QQ″表示，三角形Q′Q″Q″′的面积用S_{Q′Q″Q″′}表示，s和t的计算公式为：

$s=\frac{S_{Q^{\′}{\mathrm{QQ}}^{\′\′\′}}}{S_{Q^{\′}{Q}^{\′\′}{Q}^{\′\′\′}}}$

$t=\frac{S_{Q^{\′}{\mathrm{QQ}}^{\′\′}}}{S_{Q^{\′}{Q}^{\′\′}{Q}^{\′\′\′}}}$

点Q、Q′、Q″、Q″′的坐标分别为Q(m,n)、Q′(m₁,n₁)、Q″、(m₂,n₂)、Q″′(m₃,n₃)其中Q未知，Q′、Q″、Q″′已知，各边边长表示为：

${\mathrm{QQ}}^{\′}=g=\sqrt{(m^2-m_1^2)+(n^2-n_1^2)}$

${\mathrm{QQ}}^{\′\′}=h=\sqrt{(m^2-m_2^2)+(n^2-n_2^2)}$

${\mathrm{QQ}}^{\′\′}=i=\sqrt{(m^2-m_3^2)+(n^2-n_3^2)}$

$Q^{\′}{Q}^{\′\′}=j=\sqrt{(m_2^2-m_1^2)+(n_2^2-n_1^2)}$

$Q^{\′\′}{Q}^{\′\′\′}=k=\sqrt{(m_3^2-m_2^2)+(m_3^2-m_2^2)}$

$Q^{\′}{Q}^{\′\′\′}=l=\sqrt{(m_3^2-m_1^2)+(n_3^2-n_1^2)}$

根据海伦公式，三角形的面积表示为：

$\begin{array}{cc}{K}_1^{\′}=(g+h+j)/2& S_{Q^{\′}{\mathrm{QQ}}^{\′\′}}=\sqrt{K_1^{\′}(K_1^{\′}-g)(K_1^{\′}-h)(K_1^{\′}-j)}\end{array}$

$\begin{array}{cc}{K}_2^{\′}=(g+i+l)/2& S_{Q^{\′}{\mathrm{QQ}}^{\′\′\′}}=\sqrt{K_2^{\′}(K_2^{\′}-g)(K_2^{\′}-i)(K_2^{\′}-l)}\end{array}$

$\begin{array}{cc}{K}_3^{\′}=(j+k+l)/2& S_{Q^{\′}{Q}^{\′\′}{Q}^{\′\′\′}}=\sqrt{K_3^{\′}(K_3^{\′}-j)(K_3^{\′}-k)(K_3^{\′}-l)}\end{array}$

建立四元四次方程式：

$s=\frac{S_{Q^{\′}{\mathrm{QQ}}^{\′\′\′}}}{S_{Q^{\′}{Q}^{\′\′}{Q}^{\′\′\′}}}$

$t=\frac{S_{Q^{\′}{\mathrm{QQ}}^{\′\′}}}{S_{Q^{\′}{Q}^{\′\′}{Q}^{\′\′\′}}}$

Q_m＝(1-s-t)*Q′_x+s*Q″_x+t*Q″′_x

Q_n＝m(1-s-t)*Q′_y+s*Q″_y+t*Q″_y

求得Q′、Q″、Q″′对Q权重s、t。

16.根据权利要求3或8或11所述的一种大屏幕触控系统标定方法，其特征在于，所述求出亚像素点Q的屏幕坐标q，包括：

已知亚像素点Q在屏幕上的对应点为q，q在q′、q″、q″′组成的三角形中，q′、q″、q″′对q点的权重为1-s-t,s,t，下标x、y表示其为该点的横纵坐标，则：

q_x＝(1-s-t)*q′_x+s*q″_x+t*q″′_x

q_y＝m(1-s-t)*q′_y+s*q″_y+t*q″_y

求得亚像素点在屏幕上的坐标q。