CN107122084A - 红外触摸屏上触控操作的识别方法、装置及终端设备 - Google Patents

Abstract

本申请提供一种红外触摸屏上触控操作的识别方法、装置及终端设备。本申请根据光的干涉原理，将红外触摸屏上一个红外接收器和相对应的至少两个红外发射管分别设置为干涉光的接收端和发射端，发射端和接收端同时开启，可形成一条干涉光路。本申请根据干涉光路形成的干涉图像的位置确定触控操作。当存在触控时，触控装置能够改变发射端发射的红外线的光程，从而使得干涉图像的位置发生变化。根据光的干涉原理，干涉图像的位置仅与干涉光的传播方向有关，与干涉光的强度无关，因此，本申请无需设置响应阈值以消除干扰物体的遮挡对干涉光强度的影响，只要存在透光的触控装置与干涉光接触即可改变干涉光的传播方向，从而大大提高触控操作的分辨率。

Description

红外触摸屏上触控操作的识别方法、装置及终端设备

技术领域

本申请涉及红外触控领域，尤其涉及一种红外触摸屏上触控操作的识别方法、装置及终端设备。

背景技术

红外触摸屏作为一种友好的人机交互部件，被广泛应用在各类电子设备中。红外触摸屏结构简单，通常是在屏幕外周安装一个红外触控框，红外触控框四周包含红外发射管和红外接收管。

图1是终端设备中红外触控框的结构示意图。如图1所示，红外触控中的红外发射管101均匀分布在终端设备屏幕的两个相邻的侧边，红外接收管102均匀分布在终端设备屏幕的另外两个相邻的侧边。红外发射管101和红外接收管102一一对应设置，当红外发射管向对应的红外接收管发送红外线时，二者之间形成一条红外检测光路。红外触控框工作时，MCU(英文全称：Microcontroller Unit，微控制单元)按照预设的扫描顺序轮流开启各个红外检测光路，各个红外检测光路依次扫描，在红外触控框内形成横竖交叉的红外检测光网。当触控体触碰终端设备的屏幕时，对相应位置的红外检测光路形成遮挡，MCU根据接收到的红外线的强度变化对触控体的触摸操作进行识别。

通常情况下，为了防止外界环境中的某些干扰因素(如附着在终端设备屏幕上的粉尘)影响识别红外触控操作的准确性，MCU对接收到的红外线的强弱变化设有一个响应阈值，只有当红外线的强弱变化程度大于该响应阈值时，MCU才确认终端设备的屏幕上有触控操作，并对触摸位置进行定位。由于红外发射管发射的红外光线具有一定的宽度，因此，在现有的红外触控方式中，如果某一触控操作仅遮挡部分宽度的红外检测光路，则该触控操作引起的红外线的强弱变化很有可能达不到MCU的响应阈值，从而被误判为没有触控操作，因此，如何提高触控操作的分辨率是有待解决的技术问题。

发明内容

本申请提供了一种红外触摸屏上触控操作的识别方法、装置及终端设备，以解决红外触摸屏上触控操作的分辨率较低的问题。

本申请提供了一种红外触摸屏上触控操作的识别方法，所述方法包括：

按照预设的扫描顺序，开启红外触摸屏上的各个干涉光路，所述干涉光路包括一个红外接收器及与所述红外接收器相对应的至少两个红外发射管，所述红外接收器用于接收所述红外发射管所发射的红外线形成的干涉图像；

获取处于开启状态的干涉光路对应的干涉图像；

将所述干涉图像与预先存储的标准图像进行比较；

如果存在至少一个所述干涉图像相对于预先存储的标准图像产生位移，则确定红外触摸屏上存在触控操作。

本申请还提供一种红外触摸屏上触控操作的识别装置，包括：处理器、存储器和通信接口，所述处理器、所述存储器和所述通信接口通信总线相连；

所述通信接口，用于接收和发送信号；

所述存储器，用于存储程序代码；

所述处理器，用于读取所述存储器中存储的程序代码，并执行上述方法。

本申请还提供一种终端设备，包括：上述识别装置，还包括：红外触控框和触控装置，其中，

所述红外触控框两个相邻的侧边上均匀设置有多个红外发射管，所述红外发射管可在所述处理器的控制下按照预设角度发射红外线；

所述红外触控框另外的两个相邻的侧边上均匀设置有多个红外接收器，所述红外接收器可在所述处理器的控制下接收所述红外线形成的干涉图像；

所述触控装置用于改变至少两个所述红外发射管和对应的所述红外接收器所形成的干涉光路。

本申请的有益效果如下：

本申请提供一种红外触摸屏上触控操作的识别方法、装置及终端设备。本申请根据光的干涉原理，将红外触摸屏上一个红外接收器和相对应的至少两个红外发射管分别设置为干涉光的接收端和发射端，发射端和接收端同时开启，即可形成一条干涉光路。本申请根据干涉光路形成的干涉图像的位置确定红外触摸屏上是否存在触控操作。当存在触控时，触控装置能够改变发射端发射的红外线的传播方向，从而使得干涉图像的位置发生变化。根据光的干涉原理，干涉图像的位置仅与干涉光的传播方向有关，与干涉光的强度无关，因此，本申请无需设置响应阈值以消除干扰物体的遮挡对干涉光强度的影响，只要存在透光的触控装置与干涉光路接触即可改变干涉光的传播方向，从而大大提高触控操作的分辨率。

附图说明

为了更清楚地说明本申请的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为终端设备中红外触控框的结构示意图；

图2为本申请提供的一种红外触控框的结构示意图；

图3为本申请提供的另一种红外触控框的结构示意图；

图4为本申请提供的红外触摸屏上触控操作的识别方法的方法原理图；

图5为本申请实施例一提供的一种红外触摸屏上触控操作的识别方法的方法流程图；

图6为红外触控屏上存在触控操作时，干涉图像与标准图像的对比图；

图7为本申请实施例二提供的一种红外触摸屏上触控操作的识别方法的方法流程图；

图8为本触控装置同时穿过两束红外线时，红外线传播方向的变化示意图；

图9为本申请实施例三提供的一种红外触摸屏上触控操作的识别方法的方法流程图；

图10为红外触摸屏上触控操作的识别装置的一种结构示意图。

具体实施方式

参见图2，为本申请提供的一种红外触控框的结构示意图，由图2可见，在红外触控框两个相邻的侧边上均匀设置有多个红外发射管201，红外触控框另外的两个相邻的侧边上均匀设置有多个红外接收器202。

红外发射管根据型号的不同，通常具有5-90度不等的发射角度，使得红外发射管发射的红外线具有一定的覆盖范围(图2中将此覆盖范围简化为一条直线)。红外发射管201可在处理器的控制下按照发射角度发射红外线，相邻的或者间隔的至少两个红外发射管201发射的红外线可在对应的红外接收器202上相遇，并发生干涉现象，产生明暗交替的干涉条纹，红外接收器202可在处理器的控制下接收所述具有干涉条纹的干涉图像，并将接收到的干涉图像发送至处理器，以便处理器将此干涉图像与对应的标准图像作比对，从而识别触控操作。

参见图3，为本申请提供的另一种红外触控框的结构示意图。由于两条以上的红外线产生的干涉图像较为复杂，影响因素也相对较多，不可避免的增加了处理器识别触控操作的难度，因而，为了降低干涉图像的复杂程度，以进一步提高识别触控操作的精度，本申请的某些优选实施例中，红外触控框一侧边上的两个红外发射管201与相对侧边上的一个红外接收器202对应设置，且所述两个红外发射管201发射的红外线相交于所述红外接收器202接收面的中点。红外线相交于所述红外接收器202接收面的中点，容易获得标准对称的干涉图像，使得干涉图像的位置变化更易于检测，提高处理器的处理效率和识别精度。

为了解决红外触控屏上触控操作分辨率低的问题，本申请实施例提供了一种红外触摸屏上触控操作的识别方法，该方法的核心是：通过红外触控屏上干涉光路形成的干涉图像的位置变化来识别触控操作。由于干涉图像的位置与干涉光的强度无关，避免了由于设置响应阈值而降低触控操作分辨率的问题。

参见图4，为本申请提供的红外触摸屏上触控操作的识别方法的方法原理图。

图4中，r1’和r2’分别为发生触控操作时，两个红外发射管到对应的红外接收器的光路，其光程差为：δ'＝r2'-r1'；r1和r2分别为未发生触控操作时，上述两个红外发射管到对应的红外接收器的光路，其光程差为：δ＝r2-r1；O’和O分别为发生触控操作时两列相干光的交点以及未发生触控操作时两列相干光的交点。

当红外触摸屏上发生触控操作时，触控装置与r1光路发生接触，r1光路对应的红外发射管发射的红外线经过空气进入触控装置，再穿过触控装置进入空气，红外线的传播介质发生变化，导致r1光路的传播方向发生变化，由r1光路变化为r1’光路。由于红外发射管发射的红外线具有一定的角度和覆盖范围，r1’光路与相邻的红外发射管发射的r2’光路交汇于O’，使得红外发射管发出的干涉光的光程差发生变化(显然的，δ'≠δ)，直接影响干涉光路的成像位置(显然的，O'≠O)。因此，如果处于开启状态的干涉光路所形成的干涉图像中，存在至少一个干涉图像相对于预先存储的标准图像产生位移，则MCU将判定此时红外触摸屏上存在触控操作。

以下将结合附图对本发明实施例的红外触摸屏上触控操作的识别方法进行详细说明。

参见图5，为本申请实施例一提供的一种红外触摸屏上触控操作的识别方法的方法流程图，该方法应用于图2所示的红外触控框，更为具体的，所述方法的执行主体可以为红外触摸屏上的MCU，主要处理步骤包括：

步骤S101：按照预设的扫描顺序，开启红外触摸屏上的各个干涉光路。

所述干涉光路包括一个红外接收器及与所述红外接收器相对应的至少两个红外发射管，所述红外接收器用于接收所述红外发射管所发射的红外线形成的干涉图像。本实施例中，预设的扫描顺序可以是MCU预先设置的多种扫描方式，其中的一种扫描方式可以是：首先轮流开启第一方向(沿红外触摸屏上某一个侧边的方向)上的各个干涉光路进行红外线扫描，第一方向扫描结束后，再轮流开启第二方向(沿红外触摸屏相对侧边的方向，第一方向与第二方向相互垂直)上的各个干涉光路进行红外线扫描，第二方向上的干涉光路扫描结束后，则完成了MCU设定的一个扫描周期。其中，轮流开启各个干涉光路，即开启至少一个干涉光路进行红外检测，预设的检测时间结束后，将上述至少一个干涉光路关闭，并开启与上述至少一个干涉光路相邻的其他干涉光路进行红外检测，并以此类推。当然，预设的扫描顺序并不仅限于上述方式，只要能够实现红外扫描，并根据扫描结果识别触控操作即可。

步骤S102：获取处于开启状态的干涉光路对应的干涉图像。

红外触摸屏上至少两个红外发射管发射的红外线可在对应的红外接收器上发生干涉，并形成干涉图像，红外接收器将形成的干涉图像发送至MCU，以便MCU根据所获的干涉图像的位置识别是否存在触控操作。

步骤S103：将所述干涉图像与预先存储的标准图像进行比较。

标准图像为红外触控屏上没有发生触控操作时，干涉光路形成的干涉图像。存在产生位移的干涉图像，说明触控装置与红外触控屏发生接触，改变了红外发射管发射的红外线的传播方向。

步骤S104：如果所述干涉图像相对于预先存储的标准图像产生位移，则确定红外触摸屏上存在触控操作。

参见图6，为红外触控屏上存在触控操作时，干涉图像与标准图像的对比图。由图6可见，当红外触控屏上存在触控操作时，干涉图像与标准图像产生位移。MCU通过相关算法能够识别该位移，进而识别红外触摸屏上的触控操作。

本申请提供一种红外触摸屏上触控操作的识别方法、装置及终端设备。本申请根据光的干涉原理，将红外触摸屏上一个红外接收器和相对应的至少两个红外发射管分别设置为干涉光的接收端和发射端，发射端和接收端同时开启，即可形成一条干涉光路。本申请根据干涉光路形成的干涉图像的位置确定红外触摸屏上是否存在触控操作。当存在触控时，触控装置能够改变发射端发射的红外线的传播方向，从而使得干涉图像的位置发生变化。根据光的干涉原理，干涉图像的位置仅与干涉光的传播方向有关，与干涉光的强度无关，因此，本申请无需设置响应阈值以消除干扰物体的遮挡对干涉光强度的影响，只要存在透光的触控装置与干涉光路接触即可改变干涉光的传播方向，从而大大提高触控操作的分辨率。

参见图7，为本申请实施例二提供的一种红外触摸屏上触控操作的识别方法的方法流程图，主要处理步骤包括：

步骤S201：按照预设的扫描顺序，开启红外触摸屏上的各个干涉光路。

步骤S202：获取处于开启状态的干涉光路对应的干涉图像。

步骤S203：将所述干涉图像与预先存储的标准图像进行比较。

步骤S204：如果在第一方向上的红外接收器所接收到干涉图像相对于预先存储的标准图像产生位移，则判断是否至少存在一个第二方向上的红外接收器所接收到干涉图像相对于预先存储的标准图像产生位移。

所述第一方向与所述第二方向相互垂直，其中，第一方向为沿红外触摸屏上某一个侧边的方向，当红外触摸屏放置在水平面上时，第一方向可以是水平方向或者竖直方向。

步骤S205：如果至少存在一个第二方向上的干涉图像相对于预先存储的标准图像产生位移，则确定红外触摸屏上存在触控操作。

在对红外触摸屏上触控操作的识别过程中，有可能出现某些意外情况，比如，利用三条干涉光路产生的干涉图像识别触控操作时，如果其中一条干涉光路上的红外发射管出现故障，无法形成对应的干涉光路，则剩余的两条干涉光路所形成的干涉图像相对于标准图像，依然会产生位移，MCU会对上述情况产生误判，误认为红外触摸屏上存在触控操作。本实施例通过第一方向和第二方向两个方向上的扫描结果共同确定红外触摸屏上是否存在触控操作，能够避免由于上述极端情况而出现误判的问题，从而提高触控操作识别的准确性。

针对以上极端情况，本申请的某些实施例将干涉光路设置为仅包括两个红外发射管和一个与所述两个红外发射管对应的红外接收器。当至少存在两列相干光源时，相干光之间才会发生光的干涉现象，因此，如果干涉光路仅包括两个红外发射管和一个对应的红外接收器，当其中一个红外发射管出现故障时，则无法产生干涉现象，相应的，也就无法在红外接收器上形成干涉图像。当MCU无法获取到对应的干涉图像时，MCU将会反馈报错信息，从而能够避免由于上述极端情况而出现误判的问题。

另外，相干光源的数量越多，则各个相干光源发生干涉现象时产生的干涉图像越复杂，增加了MCU进行图像比较的计算量和复杂度；另外，干涉图像越复杂，抗外界干扰能力越差，MCU容易由于外界干扰因素而出现误判的情况。因此，将干涉光路设置为仅包括两个红外发射管和一个对应的红外接收器，有利于提高MCU识别触控操作的响应时间以及响应精度。

参见图8，为触控装置同时穿过两束红外线时，红外线传播方向的变化示意图。由图8可见，干涉光路由两个红外发射管和对应的红外接收器组成。当触控装置同时穿过两个红外发射管发射的红外线时，两束红外线光程差的变化较小，使得干涉图像相对于标准图像的位移较小，增加了MCU识别触控操作的难度。

为了能够在一定程度上避免触控装置同时穿过两束红外线，本申请的某些优选实施例中，相邻的两个干涉光路对应的红外发射管交错分布于所述红外触摸屏的同一个侧边上。比如，预设的扫描顺序中，第一条干涉管路对应的红外发射管分别为1号红外发射管和3号红外发射管；第二条干涉管路对应的红外发射管则分别为2号红外发射管和4号红外发射管，其中，1号红外发射管、2号红外发射管、3号红外发射管和4号红外发射管为依次排布于红外触控框同一个侧边上的红外发射管。

参见图9，为本申请实施例三提供的一种红外触摸屏上触控操作的识别方法的方法流程图，主要处理步骤包括：

步骤S301：按照预设的扫描顺序，开启红外触摸屏上的各个干涉光路。

步骤S302：获取处于开启状态的干涉光路对应的干涉图像。

步骤S303：将所述干涉图像和预先存储的标准图像分别转换为对应的图像矩阵。

将干涉图像和标准图像转换为对应的图像矩阵具有多种方式。本实施例使用scipy包中的imread函数将所述干涉图像和预先存储的标准图像分别转换为对应的图像矩阵。imread函数将接收到的图像的完整路径或文件指针作为参数，返回numpy.ndarray类型的矩阵。

步骤S304：计算与所述干涉图像和所述标准图像分别对应的图像矩阵的相似度。

计算两个图像矩阵的相似度可以有很多种方式。本实施例使用matlab中的corr2函数计算与所述干涉图像和所述标准图像分别对应的图像矩阵的相似度。corr2函数的具体公式为：r＝corr2(A,B)，其中，A和B是大小相同的两个图像矩阵(大小相同的两幅图像)，r是计算得到以上两个图像矩阵的相关系数。如果r越接近于1则表示A与B的相似度越大，如果r越接近于0，则表示A与B相似度越小。

步骤S305：根据所述相似度判断所述干涉图像相对于所述标准图像是否产生位移。

本实施例中，如果corr2函数的计算结果为1，则表明干涉图像相对于标准图像没有产生位移；如果corr2函数的计算结果不为1，则表明干涉图像相对于标准图像产生了位移。

步骤S306：如果所述干涉图像相对于所述标准图像产生位移，则确定红外触摸屏上存在触控操作。

对应于上述红外触摸屏上触控操作的识别方法，本发明实施例还提供了一种红外触摸屏上触控操作的识别装置。图10是红外触摸屏上触控操作的识别装置的一种结构示意图，如图10所示，该识别装置1000，其结构可包括：至少一个处理器(processor)1001、内存(memory)1002、外围设备接口(peripheralinterface)1003、输入/输出子系统(I/Osubsystem)1004、电力线路1005和通信线路1006。

在图10中，箭头表示能进行计算机系统的构成要素间的通信和数据传送，且其可利用高速串行总线(high-speed serial bus)、并行总线(parallelbus)、存储区域网络(SAN，Storage Area Network)和/或其他适当的通信技术而实现。

内存1002可包括操作系统1012和节目录制控制例程1022。例如，内存1002可包括高速随机存取存储器(high-speed random access memory)、磁盘、静态随机存取存储器(SPAM)、动态随机存取存储器(DRAM)、只读存储器(ROM)、闪存或非挥发性内存。内存1002可存储用于操作系统1012和节目录制控制例程1022的程序编码，也就是说可包括识别装置1000的动作所需的软件模块、指令集架构或其之外的多种数据。此时，处理器1001或外围设备接口1006等其他控制器与内存1002的存取可通过处理器1001进行控制。

外围设备接口1003可将识别装置1000的输入和/或输出外围设备与处理器1001和内存1002相结合。并且，输入/输出子系统1004可将多种输入/输出外围设备与外围设备接口1006相结合。例如，输入/输出子系统1004可包括显示器、打印机或根据需要用于将照相机、各种传感器等外围设备与外围设备接口1003相结合的控制器。根据另一侧面，输入/输出外围也可不经过输入/输出子系统1004而与外围设备接口1003相结合。

电力线路1005可向电视终端的电路元件的全部或部分供给电力。例如，电力线路1005可包括如电力管理系统、电池或交流(AC)之一个以上的电源、充电系统、电源故障检测电路(power failuredetection circuit)、电力变换器或逆变器、电力状态标记符或用于电力生成、管理、分配的任意其他电路元件。

通信线路1006可利用至少一个接口与其他计算机系统进行通信，如与其它的电视终端进行通信。

处理器1001通过施行存储在内存1002中的软件模块或指令集架构可执行识别装置1000的多种功能且处理数据。也就是说，处理器1001通过执行基本的算术、逻辑以及计算机系统的输入/输出演算，可构成为处理计算机程序的命令。

基于图10所示的识别装置1000，本发明实施例还提供了一种电视终端，该电视终端中包括图10所示的节目录制处理装置，还包括：图2或者图3所示的红外触控框以及触控装置，其中，所述触控装置用于改变红外发射管和对应的红外接收器所形成的干涉光路。

本申请实施例中触控装置可以为触控笔。本申请对触控笔的形状不做限制，在触控笔的材质方面，仅需要将触控笔的笔尖设置为能够透过红外线的材质即可(如聚甲基丙烯酸甲酯、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物等)，本实施例对触控笔的手握部分的材质不做限制。

具体实现中，本发明还提供一种计算机存储介质，其中，该计算机存储介质可存储有程序，该程序执行时可包括本发明提供的呼叫方法的各实施例中的部分或全部步骤。所述的存储介质可为磁碟、光盘、只读存储记忆体(英文：read-only memory，简称：ROM)或随机存储记忆体(英文：random access memory，简称：RAM)等。

本领域的技术人员可以清楚地了解到本发明实施例中的技术可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现。基于这样的理解，本发明实施例中的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品可以存储在存储介质中，如ROM/RAM、磁碟、光盘等，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例或者实施例的某些部分所述的方法。

本说明书中各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可。以上所述的本发明实施方式并不构成对本发明保护范围的限定。

Claims (8)

1.一种红外触摸屏上触控操作的识别方法，其特征在于，所述方法包括：

按照预设的扫描顺序，开启红外触摸屏上的各个干涉光路，所述干涉光路包括一个红外接收器及与所述红外接收器相对应的至少两个红外发射管，所述红外接收器用于接收所述红外发射管所发射的红外线形成的干涉图像；

获取处于开启状态的干涉光路对应的干涉图像；

将所述干涉图像与预先存储的标准图像进行比较；

如果所述干涉图像相对于预先存储的标准图像产生位移，则确定红外触摸屏上存在触控操作。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，如果所述干涉图像相对于预先存储的标准图像产生位移，则确定红外触摸屏上存在触控操作包括：

如果在第一方向上的红外接收器所接收到干涉图像相对于预先存储的标准图像产生位移，则判断是否至少存在一个第二方向上的红外接收器所接收到干涉图像相对于预先存储的标准图像产生位移，所述第一方向与所述第二方向相互垂直；

如果至少存在一个第二方向上的干涉图像相对于预先存储的标准图像产生位移，则确定红外触摸屏上存在触控操作。

3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，将所述干涉图像与预先存储的标准图像进行比较包括：

将所述干涉图像和预先存储的标准图像分别转换为对应的图像矩阵；

计算与所述干涉图像和所述标准图像分别对应的图像矩阵的相似度；

根据所述相似度判断所述干涉图像相对于所述标准图像是否产生位移。

4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述干涉光路包括两个红外发射管和一个与所述两个红外发射管对应的红外接收器。

5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，相邻的两个所述干涉光路对应的红外发射管交错分布于所述红外触摸屏的同一个侧边上。

6.一种红外触摸屏上触控操作的识别装置，其特征在于，包括：处理器、存储器和通信接口，所述处理器、所述存储器和所述通信接口通信总线相连；

所述通信接口，用于接收和发送信号；

所述存储器，用于存储程序代码；

所述处理器，用于读取所述存储器中存储的程序代码，并执行如权利要求1至5中任一项所述的方法。

7.一种终端设备，其特征在于，包括：如权利要求6所述的装置，还包括：红外触控框和触控装置，其中，

所述红外触控框两个相邻的侧边上均匀设置有多个红外发射管，所述红外发射管可在所述处理器的控制下按照预设角度发射红外线；

所述红外触控框另外的两个相邻的侧边上均匀设置有多个红外接收器，所述红外接收器可在所述处理器的控制下接收所述红外线形成的干涉图像；

所述触控装置用于改变至少两个所述红外发射管和对应的所述红外接收器所形成的干涉光路。

8.根据权利要求7所述的终端设备，其特征在于，红外触控框一侧边上的两个红外发射管与相对侧边上的一个红外接收器对应设置，所述两个所述红外发射管按照所述预设角度发射的红外线相交于所述红外接收器接收面的中点。