CN110764652A - 红外触摸屏及其触摸点预测方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种红外触摸屏及其触摸点预测方法。该触摸点预测方法包括：采集连续多帧触摸点的位置信息；确定相邻两帧或以上触摸点之间的位置变化量；根据所述位置变化量，预测下一帧触摸点的位置信息。该触摸点预测方法，运算过程简单，不需要进行浮点运算，实现的硬件成本低廉的同时可以保证对触摸点的预测准确性，可以很好的应用于红外触摸屏中，解决在多点触摸跟踪过程中的触摸点预测问题。

Description

红外触摸屏及其触摸点预测方法
技术领域
本发明涉及触摸控制技术领域，特别涉及一种红外触摸屏及其触摸点预测方法。
背景技术
用户通过手指、手写笔等触摸物在红外触摸屏等大型显示设备的表面滑动是一种常用的触摸操作。
在这种情况下，设备需要分析触摸物在触摸屏上的移动轨迹来判断用户预执行的操作。因此，对触摸物的运动轨迹进行有效的预测并据此捕捉、跟踪到触摸物的轨迹是触摸控制技术中非常重要的部分。
图1为现有触摸点预测方法的基本原理示意图。如图1所示，以已知的多个触摸点A的轨迹为基础，可以推算得到预测触摸点B的位置。然后，以预测触摸点B为中心，逐步扩大搜索范围，直至在搜索范围内找到与当前帧对应的触摸点C为止。
由图1可以看到，在进行多点跟踪时，预测点的准确性是算法使用效果的重要影响因素。如果预测点不准确或者偏离太多，很容易出现跟踪错误，以致于用户在红外触摸屏内书写画线时出现交叉、断线等情况。
但在实际触摸控制过程中，受电子元器件内部的噪声、环境因素和非故意偶然操作等因素的影响，容易导致触摸点预测不准确的问题。为了解决排除这些影响因素的干扰，在预测触摸点的过程中，通常会利用基于向量、速度以及加速度的触摸点预测以及结合卡尔曼滤波、隐马尔可夫链等方法来提升预测结果的可靠性。
这些方法的运算过程复杂，会占用大量的MCU资源，从而导致红外触摸屏的性能和成本受到影响。而且，有许多种类的芯片或者电子计算平台不能支持浮点运算或者相对复杂的计算变换过程。
因此，迫切需要提供一种简便的触摸点预测方法。
发明内容
本发明的目的是提供一种红外触摸屏及其触摸点预测方法，能够解决现有技术中触摸点预测方法的运算过程复杂，占用系统资源较多的问题。
第一方面，本发明实施例提供了一种应用于红外触摸屏的触摸点预测方法。该触摸点预测方法包括如下步骤：
采集连续多帧触摸点的位置信息；确定相邻两帧或以上触摸点之间的位置变化量；根据所述位置变化量，预测下一帧触摸点的位置信息。
进一步，所述连续多帧触摸点为属于同一条轨迹的触摸点。
进一步，所述确定相邻两帧或以上触摸点之间的位置变化量，具体包括：
获取相邻两帧触摸点的第一位置坐标和第二位置坐标；计算所述第二位置坐标与所述第一位置坐标之间的坐标变化量。
进一步，第N+1帧触摸点为同一条轨迹内最后一帧采集的触摸点，第N+2帧触摸点为预测的触摸点；N为正整数；
其中，第一位置坐标为第N帧触摸点的位置信息，第二位置坐标为第N+1帧触摸点的位置信息。
进一步，所述根据所述位置变化量，预测下一帧触摸点的位置信息，具体包括：叠加所述坐标变化量与所述第二位置坐标，预测第N+2帧触摸点的位置信息。
进一步，所述位置信息为每一帧触摸点在所述红外触摸屏的x轴和y轴上的坐标信息。
进一步，通过如下算式预测所述第N+2帧触摸点的位置信息：
yn+2＝yn+1+yn+1-yn
xn+2＝xn+1+xn+1-xn
其中，xn+1为第N+1帧触摸点在x轴的坐标，xn为第N帧触摸点在x轴的坐标，xn+2为第N+2帧触摸点在x轴的坐标；
yn+1为第N+1帧触摸点在y轴的坐标，yn为第N帧触摸点在y轴的坐标，yn+2为第N+2帧触摸点在y轴的坐标。
进一步，所述每一帧触摸点的位置信息的误差小于等于2mm。
第二方面，本发明实施例提供了一种计算机非易失性存储介质。其中，所述计算机非易失性存储介质存储有计算机程序指令；所述计算机程序指令在被处理器调用时，以使所述处理器执行如上所述的触摸点预测方法。
第三方面，本发明实施例提供了一种红外触摸屏。其中，所述红外触摸屏包括：存储器、处理器以及红外触摸框，所述存储器、处理器以及红外触摸框之间通信连接；
所述存储器内存储有计算机程序指令，所述计算机程序指令可被所述处理调用以使所述处理器通过所述红外触摸框，以设定周期采集触摸点的位置信息以执行如上所述的触摸点预测方法。
本发明实施例提供的触摸点预测方法，运算过程简单，不需要进行浮点运算，实现的硬件成本低廉的同时可以保证对触摸点的预测准确性，可以很好的应用于红外触摸屏中，解决在多点触摸跟踪过程中的触摸点预测问题。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为典型的触摸点预测方法的示意图。
图2为本发明实施例提供的红外触摸框的结构示意图。
图3为本发明实施例提供的触摸点预测方法的方法流程图。
图4为本发明实施例提供的触摸点预测方法的示意图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
应当理解，在此本发明说明书中所使用的术语仅仅是出于描述特定实施例的目的而并不意在限制本发明。如在本发明说明书和所附权利要求书中所使用的那样，除非上下文清楚地指明其它情况，否则单数形式的“一”、“一个”及“该”意在包括复数形式。
还应当进一步理解，在本发明说明书和所附权利要求书中使用的术语“和/或”是指相关联列出的项中的一个或多个的任何组合以及所有可能组合，并且包括这些组合。
请参阅图2，图2为典型的红外触摸屏的示意图。该红外触摸屏由一个四边形的触摸屏框10围成。所述触摸屏框10内部的形成红外触摸屏的检测空间，可以检测用户手指等的触摸点位置。
其中，触摸屏框10的底边上设置有多个红外发射管11。相对应地，触摸屏框10的顶边上设置有红外接收管12。相对的两侧边也设置有多个红外发射管11和红外接收管12。其中，每一个红外发射管11发射的信号均可以被对应的红外接收管11接收。
当检测空间内有触摸动作发生时，会对其中一部分的红外光路造成遮挡，导致相应的红外接收管12无法接收到红外信号。红外触摸屏内置的处理器可以接收红外接收管12的红外信号变化情况，通过调用存储器预先存储有的计算机程序指令，对其执行相应的计算分析步骤以确定触摸点的位置信息。
存储器中还可以存储有用于执行触摸点预测方法的计算机程序指令。处理器可以调用这些计算机程序指令，在用户连续触摸(例如在红外触摸屏上进行划线操作)时，预测触摸点的位置以实现多点跟踪，捕捉触摸物的运动轨迹。
图3为本发明实施例提供的触摸点预测方法的示意图。如图3所示，该触摸点预测方法可以包括如下步骤：
步骤310、采集连续多帧触摸点的位置信息。
在本实施例中，红外触摸屏以设定的周期采集红外信息，每一个周期采集的结果以“帧”表示。由此，在一段时间内可以采集到连续的多帧红外信号。每一帧红外信号可以解析计算出在该时刻的触摸点的位置信息。
具体的，通过步骤310可以获得一个按照时间变化而形成的触摸点序列。该触摸点序列是一系列触摸点位置信息的集合，其中的每一个触摸点都按照采集时间的次序进行排列。
应当理解的是，在红外触摸屏上存在多条轨迹的情况下，在同一个触摸点序列中的触摸点均属于同一条轨迹的触摸点。亦即，一个触摸点序列或者触摸点集合对应于一条轨迹。
步骤320、确定相邻两帧或以上触摸点之间的位置变化量。
在实际计算过程中，可以取触摸点序列中最后的两个或者以上的触摸点，计算这些触摸点之间的位置变化量。具体的位置变化量可以通过任何类型的数据来表示，取决于触摸点在红外触摸屏中的位置表示方式。
在一些实施例中，该触摸点的位置信息可以由坐标系中的坐标来表示。该坐标系的原点和坐标轴均可以根据实际情况的需要进行设置。
步骤330、根据所述位置变化量，预测下一帧触摸点的位置信息。
由于用户进行触摸操作时都是有一定的连续性的，轨迹会符合特定的趋势。因此，基于已知触摸点之间的位置变化量，可以相应的推断预测下一帧触摸点的位置信息，以作为多点跟踪算法的基础。
在一些实施例中，具体可以使用“两点预测法”来实现对未来一帧触摸点位置的预测。该两点预测法的原理是利用触摸点序列中连续两帧的触摸点之间的位置变化量来预测后一帧触摸点的位置信息。
在本实施例中，可以令第N+1帧触摸点为触摸点序列中的最后一个触摸点，第N帧触摸点为倒数第二个触摸点，两者的位置信息分别标记为第一位置坐标和第二位置坐标。
在实际计算过程中，可以获取所述第一位置坐标和第二位置坐标。然后将两者相减从而获得所述第二位置坐标与所述第一位置坐标之间的坐标变化量。最后，将所述坐标变化量与所述第二位置坐标叠加，得到第N+2帧触摸点的位置信息预测值。
通过上述两点预测法进行下一帧触摸点位置信息的预测，实现方法简单，占用的运算量小，具有良好的应用前景。
图4为本发明实施例提供的采用两点预测法，对下一帧触摸点进行预测的示意图。如图4所示，可以在红外触摸屏上建立坐标系。例如，简单的将红外触摸屏的左下角作为坐标原点，左侧边作为y轴，底边作为x轴。
相对应地，第N帧触摸点的位置坐标可以在坐标轴中表示为(xn，yn)，第N+1帧触摸点的位置坐标可以在坐标轴中表示为(xn+1，yn+1)。预测的第N+2帧触摸点的位置坐标可以表示为(xn+2，yn+2)。
其中，预测结果(即第N+2帧的触摸点位置坐标)可以通过如下算式(1)和(2)计算获得：
yn+2＝yn+1+yn+1-yn (1)
xn+2＝xn+1+xn+1-xn (2)
在较佳的实施例中，采集获得的每一帧的触摸点的位置信息的误差控制在2mm之内时，可以确保上述两点预测法取得良好的预测效果。
该两点预测法应用在高精度红外触摸屏(最大识别误差小于2mm)时，可以有效的避免因识别的触摸点出现跳动(即噪声干扰)比较大的情况下而出现预测失效的问题。
综上所述，本发明实施例提供的触摸点预测方法在不改变多点跟踪效果的情况下，用更简单的实现方式来解决触摸多点触摸跟踪算法中的触摸点预测的问题。
说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。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，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。
还需要说明的是，在本说明书中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的状况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

Claims (10)

1.一种应用于红外触摸屏的触摸点预测方法，其特征在于，包括：
采集连续多帧触摸点的位置信息；
确定相邻两帧或以上触摸点之间的位置变化量；
根据所述位置变化量，预测下一帧触摸点的位置信息。
2.根据权利要求1所述的触摸点预测方法，其特征在于，所述连续多帧触摸点为属于同一条轨迹的触摸点。
3.根据权利要求2所述的触摸点预测方法，其特征在于，所述确定相邻两帧或以上触摸点之间的位置变化量，具体包括：
获取相邻两帧触摸点的第一位置坐标和第二位置坐标；
计算所述第二位置坐标与所述第一位置坐标之间的坐标变化量。
4.根据权利要求3所述的触摸点预测方法，其特征在于，第N+1帧触摸点为同一条轨迹内最后一帧采集的触摸点，第N+2帧触摸点为预测的触摸点；N为正整数；
其中，第一位置坐标为第N帧触摸点的位置信息，第二位置坐标为第N+1帧触摸点的位置信息。
5.根据权利要求4所述的触摸点预测方法，其特征在于，所述根据所述位置变化量，预测下一帧触摸点的位置信息，具体包括：
叠加所述坐标变化量与所述第二位置坐标，预测第N+2帧触摸点的位置信息。
6.根据权利要求5所述的触摸点预测方法，其特征在于，所述位置信息为每一帧触摸点在所述红外触摸屏的x轴和y轴上的坐标信息。
7.根据权利要求6所述的触摸点预测方法，其特征在于，通过如下算式预测所述第N+2帧触摸点的位置信息：
yn+2＝yn+1+yn+1-yn
xn+2＝xn+1+xn+1-xn
其中，xn+1为第N+1帧触摸点在x轴的坐标，xn为第N帧触摸点在x轴的坐标，xn+2为第N+2帧触摸点在x轴的坐标；
yn+1为第N+1帧触摸点在y轴的坐标，yn为第N帧触摸点在y轴的坐标，yn+2为第N+2帧触摸点在y轴的坐标。
8.根据权利要求1-7任一项所述的触摸点预测方法，其特征在于，所述每一帧触摸点的位置信息的误差小于等于2mm。
9.一种计算机非易失性存储介质，其特征在于，所述计算机非易失性存储介质存储有计算机程序指令；所述计算机程序指令在被处理器调用时，以使所述处理器执行如权利要求1-8任一项所述的触摸点预测方法。
10.一种红外触摸屏，其特征在于，所述红外触摸屏包括：存储器、处理器以及红外触摸框，所述存储器、处理器以及红外触摸框之间通信连接；
所述存储器内存储有计算机程序指令，所述计算机程序指令可被所述处理调用以使所述处理器通过所述红外触摸框，以设定周期采集触摸点的位置信息以执行如权利要求1-8任一项所述的触摸点预测方法。
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