CN116841415B - 一种防跳点触摸屏控制系统及触摸屏 - Google Patents

一种防跳点触摸屏控制系统及触摸屏 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种防跳点触摸屏控制系统及触摸屏，属于触摸屏控制技术领域，该控制系统通过第二摄像单元获取点击物的坐标位置，并根据点击物的坐标位置对响应的发射管进行确定，相较于传统技术中所有红外对管按照时序进行循环响应的方式，能够显著提升响应区域的红外对管响应密度，从而提升红外触摸屏在使用时的触点的准确性，并缓解甚至解决红外触摸屏在使用过程中的拖动跳动问题；另外本发明通过存在一定误差的摄像头定位系统进行辅助，在红外光矩阵单元中存在损坏的发射对管时，能够及时的发现并进行处理，相较于隔一段时间进行巡查的方式，发现异常的速度更快，效率更高，从而降低维护难度，提升操作人的操作体验。

Description

一种防跳点触摸屏控制系统及触摸屏
技术领域
本发明属于触摸屏控制技术领域，具体地，涉及一种防跳点触摸屏控制系统及触摸屏。
背景技术
触摸屏技术的出现大幅地提升了人机交互效率，降低了交互难度，因此在出现后迅速在各领域得到了扩展应用，其中红外触摸屏是在屏幕的四周安装红外对管，从而在触摸屏的表面形成红外光矩阵，当操作者通过手指等点击屏幕时，会对部分红外光的传播路径造成阻断，根据被阻断红外光传播的红外对管的位置坐标来确定操作者点击屏幕的位置坐标，从而实现定位，但是由于红外触摸屏在工作时是通过循环开启红外发射管的方式来实现的，在屏幕较大时，会出现操作人点击对应区域时反应较慢，还会存在比较严重的拖动跳动的情况，非常影响操作人的操作体验，为了解决上述问题，提供一种能够降低红外触摸屏在使用时的跳点影响的触摸屏以及触摸屏控制系统，本发明提供了以下技术方案。
发明内容
本发明的目的在于提供一种防跳点触摸屏控制系统及触摸屏，解决现有技术中红外触摸屏在工作过程中容易出现拖动跳动的问题，且触摸点击时准确度较差，存在跳点的问题。
本发明的目的可以通过以下技术方案实现：
一种防跳点触摸屏控制系统，包括：
红外光矩阵单元，包括设置在触摸屏的触摸检测区域四周的红外对管阵列，所述红外对管包括发射管与接收管，发射管用于发出红外光束，接收管用于接收红外光束；
第二摄像单元，用于拍摄获取屏幕点击物的图像信息；
控制器，对红外矩阵单元中各发射管的工作状态进行控制，还用于识别红外矩阵单元中的异常发射管；
所述控制器对红外矩阵单元中各发射管的工作状态进行控制的方法包括如下步骤：
S1、红外光矩阵单元，按照第一工作策略进行工作；
所述第一工作策略为：对各发射管进行标号，通过控制器控制各发射管按照标号顺序循环依次发射红外光束，保证在同一时间内，红外光矩阵单元中始终最多只有一个发射管发射红外光束；
S2、通过第二摄像单元对屏幕点击物的图像信息进行采集；
将屏幕点击物上与触摸屏最接近的区域标记为点击点，获取更新屏幕点击物上与触摸屏最接近的区域的坐标位置(a，b)；
将以触摸屏的可交互区域为底面，高度为预设值h1的空间区域标记为预响应空间；
点击点进入预响应空间时，将横坐标为a±a1的发射管以及纵坐标为b±b1的发射管均标记为响应发射管；a1与b1均为预设值；
控制器控制停止未被标记为响应发射管的工作，对于响应发射管，通过控制器控制各发射管按照标号顺序循环依次发射红外光束。
作为本发明的进一步方案，上述的一种防跳点触摸屏控制系统还包括第三摄像单元，第三摄像单元用于采集触摸屏对应操作区域内的图像信息；
所述操作区域为触摸屏正对空间内的预设区域；
当第三摄像单元检测到对应触摸屏的操作区域内存在操作人时，对应触摸屏的红外光矩阵单元以第一工作策略开启工作。
作为本发明的进一步方案，在点击物撤离预响应空间时，红外光矩阵单元则继续按照第一工作策略进行工作。
作为本发明的进一步方案，所述控制器识别红外矩阵单元中的异常发射管的方法为：
当通过红外光矩阵单元获取点击点在触摸屏上的点击坐标(c，d)时，通过第二图像采集单元获取点击点在触摸屏上的点击坐标(c1，d1)；
根据计算得到(c，d)与(c1，d1)之间距离r；
当r＜r1时，则控制器将点击坐标(c，d)作为实际触摸点坐标；
当r≥r1时，则控制器将点击坐标(c1，d1)作为实际触摸点坐标，并认为横坐标为c1±cy1的发射管以及纵坐标为d1±dy1的发射管为疑似异常发射管；
当在连续的预设时间t1内，同一发射管被标记为疑似异常发射管的次数大于预设值α时，则将对应的发射管标记为异常发射管；
其中r1、cy1、dy1与α均为预设值。
作为本发明的进一步方案，所述控制系统还包括第一摄像单元，第一摄像单元用于对操作人的面部图像进行采集；所述控制器还用于进行漂移消除，漂移消除的方法为：
通过第一摄像单元获取操作人的眼部坐标，通过控制器获取操作人对触摸屏的实际触摸点坐标；
根据触摸屏的不同位置上，眼部位置坐标与漂移量之间的关系，得到操作人点击实际触摸点坐标位置时，对应的漂移量；
根据漂移量与操作人对触摸屏的实际触摸点坐标获取操作人的期望响应点坐标；
控制器根据期望响应点坐标做出响应。
作为本发明的进一步方案，所述触摸屏的不同位置上，眼部位置坐标与漂移量之间的关系的获取方法为：
在触摸屏上随机分散若干个实验点；
对于同一实验点，获取实验人员在点击该实验点时对应的实际点击位置的坐标，然后根据该实验点的坐标以及实验人员在点击该实验点时对应实际点击位置坐标获取一个漂移量；
通过第一摄像单元获取实验人员在点击该实验点时的眼部位置坐标，从而获取一组眼部坐标与漂移量之间的对应关系；
改变实验人员的头部位置，获取若干组眼部位置坐标与漂移量之间的对应关系，形成眼部位置坐标与漂移量之间的对应关系集；
依次获取各实验点对应的眼部位置坐标与漂移量之间的对应关系集；
对各实验点对应的眼部位置坐标与漂移量之间的对应关系集进行训练得到在触摸屏的不同位置上，眼部位置坐标与漂移量之间的关系。
本发明还公开有一种防跳点触摸屏，该触摸屏上运行上述的一种防跳点触摸屏控制系统。
本发明的有益效果：
1、本发明通过第二摄像单元获取点击物的坐标位置，并根据点击物的坐标位置对响应的发射管进行确定，相较于传统技术中所有红外对管按照时序进行循环响应的方式，能够显著提升响应区域的红外对管响应密度，从而提升红外触摸屏在使用时的触点的准确性，并缓解甚至解决红外触摸屏在使用过程中的拖动跳动问题；
2、本发明通过存在一定误差的摄像头定位系统进行辅助，对红外光矩阵单元所采集的触摸点的位置坐标的准确性进行分析，从而在红外光矩阵单元中存在损坏的发射对管时，能够及时的发现并进行处理，相较于隔一段时间进行巡查的方式，发现异常的速度更快，效率更高，从而降低维护难度，提升操作人的操作体验；
3、本发明通过对原始实验数据进行训练，获取眼部位置与点击点位置对漂移量的影响，并根据在实际使用过程中操作人的实际点击位置坐标以及操作人的眼部位置对漂移量进行获取，并根据漂移量对操作人实际想要点击的位置进行计算，这种方法考虑到了操作人的眼部位置与屏幕位置之间的角度造成的视觉错位对期望响应点坐标的影响，能够准确定位操作人期望点击的位置，提升红外触摸屏定位的准确性，降低了红外触摸屏在使用过程中跳点的影响。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例仅仅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作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
一种防跳点触摸屏控制系统，包括：
红外光矩阵单元，包括设置在触摸屏的触摸检测区域四周的红外对管阵列，所述红外对管包括发射管与接收管，发射管用于发出红外光束，接收管用于接收红外光束；
第一摄像单元，用于对操作人的面部图像进行采集；
第二摄像单元，用于拍摄获取屏幕点击物的图像信息；
第三摄像单元，用于采集触摸屏正对的预设的一定区域内的图像信息，该区域根据操作人在与屏幕进行交互时活动的位置进行设定；
控制器，对红外矩阵单元中各发射管的工作状态进行控制，还用于识别红外矩阵单元中的异常发射管；所述控制器还用于进行漂移消除；
报警单元，用于发出报警信息；
S1、将触摸屏正对的预设区域标记为操作区域，通过第三摄像采集单元对对应触摸屏的操作区域内的图像信息进行采集，当第三摄像单元检测到对应触摸屏的操作区域内存在操作人时，对应触摸屏的红外光矩阵单元以第一工作策略开启工作；
所述第一工作策略为：
对各发射管进行标号，通过控制器控制各发射管按照标号顺序循环依次发射红外光束，保证在同一时间内，红外光矩阵单元中始终最多只有一个发射管发射红外光束；
S2、通过第二摄像单元对屏幕点击物的图像信息进行采集；
将屏幕点击物上与触摸屏最接近的区域标记为点击点，并始终获取更新屏幕点击物上与触摸屏最接近的区域的坐标位置(a，b)；
将以触摸屏的可交互区域为底面，高度为预设值h1的空间区域标记为预响应空间；
当点击点进入预响应空间时，将横坐标为a±a1的发射管以及纵坐标为b±b1的发射管均标记为响应发射管；
其中a1与b1均为预设值；
控制器控制停止未被标记为响应发射管的工作，对于响应发射管，通过控制器控制各发射管按照标号顺序循环依次发射红外光束，保证在同一时间内，红外光矩阵单元中始终最多只有一个发射管发射红外光束；
所述屏幕点击物包括人的手部以及与触摸屏配套的笔状物等；
需要注意的是，在点击物撤离预响应空间时，红外光矩阵单元则继续按照第一工作策略进行工作；
该步骤通过第二摄像单元获取点击物的坐标位置，并根据点击物的坐标位置对响应的发射管进行确定，相较于传统技术中所有红外对管按照时序进行循环响应的方式，能够显著提升响应区域的红外对管响应密度，从而提升红外触摸屏在使用时的触点的准确性，并缓解甚至解决红外触摸屏在使用过程中的拖动跳动问题；
S3、当通过红外光矩阵单元获取点击点在触摸屏上的点击坐标(c，d)时，通过第二图像采集单元获取点击点在触摸屏上的点击坐标(c1，d1)；
根据公式计算得到(c，d)与(c1，d1)之间的距离r；
当r＜r1时，则控制器将点击坐标(c，d)作为实际触摸点坐标；
当r≥r1时，则控制器将点击坐标(c1，d1)作为实际触摸点坐标，并认为横坐标为c1±cy1的发射管以及纵坐标为d1±dy1的发射管为疑似异常发射管；
当在连续的预设时间t1内，同一发射管被标记为疑似异常发射管的次数大于预设值α时，则将对应的发射管标记为异常发射管；
其中r1、cy1、dy1与α均为预设值；
具体地，r1根据第二摄像单元在使用过程中的误差来进行预设；
在本发明的一个实施例中，α取值为2，t1取值为5min；
S4、当出现异常发射管时，报警单元对维护工作人员发出报警信息，并将各异常发射管的标号发送至维护工作人员的终端设备上；
该步骤通过存在一定误差的摄像头定位系统进行辅助，对红外光矩阵单元所采集的触摸点的位置坐标的准确性进行分析，从而在红外光矩阵单元中存在损坏的发射对管时，能够及时的发现并进行处理，相较于隔一段时间进行巡查的方式，发现异常的速度更快，效率更高，从而降低维护难度，提升操作人的操作体验；
S5、通过第一摄像单元获取操作人的眼部坐标，通过控制器获取操作人对触摸屏的实际触摸点坐标；
根据触摸屏的不同位置上，眼部位置坐标与漂移量之间的关系，得到操作人点击实际触摸点坐标位置时，对应的漂移量；
根据漂移量与操作人对触摸屏的实际触摸点坐标获取操作人的期望响应点坐标；
控制器根据期望响应点坐标对操作人与触摸屏之间的交互做出响应；
所述触摸屏的不同位置上，眼部位置坐标与漂移量之间的关系的获取方法为：
在触摸屏上随机分散若干个实验点；
对于同一实验点，获取实验人员在点击该实验点时对应的实际点击位置的坐标，然后根据该实验点的坐标以及实验人员在点击该实验点时对应实际点击位置坐标获取一个漂移量；
所述漂移量为向量；
通过第一摄像单元获取实验人员在点击该实验点时的眼部位置坐标，从而获取一组眼部坐标与漂移量之间的对应关系；
通过改变实验人员的头部位置，获取若干组眼部位置坐标与漂移量之间的对应关系，形成眼部位置坐标与漂移量之间的对应关系集；
按照上述方法依次获取各实验点对应的眼部位置坐标与漂移量之间的对应关系集；
对各实验点对应的眼部位置坐标与漂移量之间的对应关系集进行训练得到在触摸屏的不同位置上，眼部位置坐标与漂移量之间的关系；
本发明通过对原始实验数据进行训练，获取眼部位置与点击点位置对漂移量的影响，并根据在实际使用过程中操作人的实际点击位置坐标以及操作人的眼部位置对漂移量进行获取，并根据漂移量对操作人实际想要点击的位置进行计算，这种方法考虑到了操作人的眼部位置与屏幕位置之间的角度造成的视觉错位对期望响应点坐标的影响，能够准确定位操作人期望点击的位置，提升红外触摸屏定位的准确性，降低了红外触摸屏在使用过程中跳点的影响。
本发明还公开有一种防跳点触摸屏，该防跳点触摸屏运行上述的一种防跳点触摸屏控制系统。
在说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“示例”、“具体示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
以上内容仅仅是对本发明所作的举例和说明，所属本技术领域的技术人员对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，只要不偏离发明或者超越本权利要求书所定义的范围，均应属于本发明的保护范围。

Claims (6)

1.一种防跳点触摸屏控制系统，其特征在于，包括：
红外光矩阵单元，包括设置在触摸屏的触摸检测区域四周的红外对管阵列，所述红外对管包括发射管与接收管，发射管用于发出红外光束，接收管用于接收红外光束；
第二摄像单元，用于拍摄获取屏幕点击物的图像信息；
控制器，对红外矩阵单元中各发射管的工作状态进行控制，还用于识别红外矩阵单元中的异常发射管；
所述控制器对红外矩阵单元中各发射管的工作状态进行控制的方法包括如下步骤：
S1、红外光矩阵单元，按照第一工作策略进行工作；
所述第一工作策略为：对各发射管进行标号，通过控制器控制各发射管按照标号顺序循环依次发射红外光束，保证在同一时间内，红外光矩阵单元中始终最多只有一个发射管发射红外光束；
S2、通过第二摄像单元对屏幕点击物的图像信息进行采集；
将屏幕点击物上与触摸屏最接近的区域标记为点击点，获取更新屏幕点击物上与触摸屏最接近的区域的坐标位置(a，b)；
将以触摸屏的可交互区域为底面，高度为预设值h1的空间区域标记为预响应空间；
点击点进入预响应空间时，将横坐标为a±a1的发射管以及纵坐标为b±b1的发射管均标记为响应发射管；a1与b1均为预设值；
控制器控制停止未被标记为响应发射管的工作，对于响应发射管，通过控制器控制各发射管按照标号顺序循环依次发射红外光束；
控制系统还包括第一摄像单元，第一摄像单元用于对操作人的面部图像进行采集；所述控制器还用于进行漂移消除，漂移消除的方法为：
通过第一摄像单元获取操作人的眼部坐标，通过控制器获取操作人对触摸屏的实际触摸点坐标；
根据触摸屏的不同位置上，眼部位置坐标与漂移量之间的关系，得到操作人点击实际触摸点坐标位置时，对应的漂移量；
根据漂移量与操作人对触摸屏的实际触摸点坐标获取操作人的期望响应点坐标；
控制器根据期望响应点坐标做出响应。
2.根据权利要求1所述的一种防跳点触摸屏控制系统，其特征在于，还包括第三摄像单元，第三摄像单元用于采集触摸屏对应操作区域内的图像信息；
所述操作区域为触摸屏正对空间内的预设区域；
当第三摄像单元检测到对应触摸屏的操作区域内存在操作人时，对应触摸屏的红外光矩阵单元以第一工作策略开启工作。
3.根据权利要求2所述的一种防跳点触摸屏控制系统，其特征在于，所述控制器识别红外矩阵单元中的异常发射管的方法为：
当通过红外光矩阵单元获取点击点在触摸屏上的点击坐标(c，d)时，通过第二图像采集单元获取点击点在触摸屏上的点击坐标(c1，d1)；
根据计算得到(c，d)与(c1，d1)之间距离r；
当r＜r1时，则控制器将点击坐标(c，d)作为实际触摸点坐标；
当r≥r1时，则控制器将点击坐标(c1，d1)作为实际触摸点坐标，并认为横坐标为c1±cy1的发射管以及纵坐标为d1±dy1的发射管为疑似异常发射管；
当在连续的预设时间t1内，同一发射管被标记为疑似异常发射管的次数大于预设值α时，则将对应的发射管标记为异常发射管；
其中r1、cy1、dy1与α均为预设值。
4.根据权利要求3所述的一种防跳点触摸屏控制系统，其特征在于，在点击物撤离预响应空间时，红外光矩阵单元则继续按照第一工作策略进行工作。
5.根据权利要求1所述的一种防跳点触摸屏控制系统，其特征在于，所述触摸屏的不同位置上，眼部位置坐标与漂移量之间的关系的获取方法为：
在触摸屏上随机分散若干个实验点；
对于同一实验点，获取实验人员在点击该实验点时对应的实际点击位置的坐标，然后根据该实验点的坐标以及实验人员在点击该实验点时对应实际点击位置坐标获取一个漂移量；
通过第一摄像单元获取实验人员在点击该实验点时的眼部位置坐标，从而获取一组眼部坐标与漂移量之间的对应关系；
改变实验人员头部位置，获取若干组眼部位置坐标与漂移量之间的对应关系，形成眼部位置坐标与漂移量之间的对应关系集；
依次获取各实验点对应的眼部位置坐标与漂移量之间的对应关系集；
对各实验点对应的眼部位置坐标与漂移量之间的对应关系集进行训练得到在触摸屏的不同位置上，眼部位置坐标与漂移量之间的关系。
6.一种防跳点触摸屏，其特征在于，该触摸屏上运行有如权利要求1至5任一所述的一种防跳点触摸屏控制系统。
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