WO2011038682A1 - 触摸屏、触摸系统以及在触摸系统中对触摸物定位的方法 - Google Patents

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刘建军
刘新斌
吴振宇
张海兵
王宇辉
郝海东
唐海波
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北京汇冠新技术股份有限公司
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Definitions

  • Touch screen touch system, method of positioning touch object in touch system
  • the present invention relates to the field of photodetection technology, and in particular to a touch and touch system for positioning a touch object in an L touch system. Background technique
  • FIG. 1 shows a schematic structural view of an optical touch screen in the prior art.
  • the optical touch screen includes a bezel 1100, a touch panel 1200, a retroreflective strip 1300, two cameras 1400 as image sensors, and two light sources 1500.
  • the bezel 1100 includes a first edge 1101, a second edge 1102, a third edge 1103, and a fourth edge 1104.
  • the touch panel 1200 is surrounded by a bezel 1100.
  • the retroreflective strip 1300 is attached to the second edge 1102, the third edge 1103, and the fourth edge 1104 of the bezel 1100.
  • Two cameras 1400 are respectively fixed at an angle between the first edge 1101 and the second edge 1102 of the frame 1100 and at an angle between the first edge 1101 and the fourth edge 1104, and the two light sources 1500 are respectively fixed in two Like the top of the head 1400.
  • the optical touch screen shown in Figure 1 has the following drawbacks:
  • FIG. 2 is a schematic diagram of an invalid touch area in the touch screen shown in FIG. 1.
  • the touch object moves from P1 to P2
  • the moving distance of the touch object in the horizontal direction is large, the moving distance of the shadow formed by the touch object on the retroreflective strip 1300 is small. Therefore, the positions of P1 and P2 cannot be accurately determined based on the position of the shadow.
  • FIG. 3 shows the touch screen shown in Figure 1.
  • T1 and ⁇ 2 are the real touch points of the two touch objects, but according to the triangulation method, four touch points T1, ⁇ 2, G1 and G2 of the two touch objects are obtained, wherein, G1 and G2 False touch point. In this case, the actual touch position of multiple touches will not be determined.
  • the present invention has been made in view of the above technical problems, and an object thereof is to provide a novel touch screen, a touch system, and a method for positioning a touch object in a touch system, so that the touch screen does not have an invalid touch area, and the virtual image is solved. Touch the problem.
  • a touch screen comprising: an infrared pair tube array disposed on an edge of the touch screen.
  • a touch system comprising: the above touch screen; an image processing module, coupled to an image sensor in the touch screen, for processing the image information from the image sensor, Determining a coordinate value of a center of an image formed by the touch object on the retroreflective strip of the touch screen on the image sensor; and a signal processing module connected to the infrared pair tube array in the touch screen for determining Describe the number information of the infrared pair tube in the infrared array that does not receive the infrared light in the tube array, and determine, according to the determined number information of the infrared pair tube that does not receive the infrared light, that the touch object is along the setting Coordinate information in the direction of the edge of the infrared pair tube array; and a main controller coupled to the image processing module and the signal processing module for processing from coordinate values from the image processing module and from the signal processing The coordinate information of the module determines the touch position of the touch object.
  • a method for locating a touch object in a touch system comprising: acquiring image information of a retroreflective strip of a touch screen in the touch system and receiving state information of an infrared pair tube array; Determining real position information of the touch object according to image information of the retroreflective strip and receiving state information of the infrared pair tube array.
  • a touch system comprising: a main touch positioning system, configured to position a touch object to obtain preliminary position information of the touch object; and an infrared pair tube array, configured to determine the One-dimensional position information of the touch object; and a processing unit, and the main touch a touch positioning system and the infrared pair tube array connection for initial position information of the touch object from the main touch positioning system and one-dimensional position information of the touch object from the infrared pair tube array, Determining location information of the touch object.
  • a method for multi-point positioning in a touch system includes: locating the plurality of touch objects with a main touch positioning system in the touch system to obtain the plurality of Preliminary position information of the touch object; determining one-dimensional position information of the plurality of touch objects by using an infrared pair tube array in the touch system; and the preliminary position information and the one according to the plurality of touch objects The dimension position information determines location information of the plurality of touch objects.
  • FIG. 1 is a schematic structural view of a conventional touch screen
  • FIG. 2 is a schematic diagram of an invalid touch area in the touch screen shown in FIG. 1;
  • FIG. 3 is a schematic diagram of generating a false touch point on the touch screen shown in FIG. 1;
  • FIG. 4 is a schematic structural diagram of a touch screen according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 5 is a schematic view showing the installation of the infrared pair tube array in the touch screen shown in FIG. 4;
  • FIG. 6 is a cross-sectional view of an infrared pair tube and a light limiting hole in an infrared pair tube array
  • Figure 7 is a schematic view showing the structure of an infrared pair tube
  • Figure 8 is a schematic view showing an arrangement of infrared pair tubes in an infrared pair tube array
  • FIG. 9 is a schematic view showing another arrangement of the infrared pair tube in the infrared pair tube array;
  • FIG. 10 is a schematic view showing the arrangement of the camera and the light source in the touch exhibition shown in FIG. 4;
  • FIG. 11 is a schematic structural diagram of a touch system according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 12 is a schematic diagram of eliminating an invalid touch area in the touch system shown in FIG. 11;
  • FIG. 13 is a schematic diagram of eliminating a virtual touch point when a plurality of touch objects perform a touch operation in the touch system shown in FIG.
  • FIG. 14 is a flow diagram of a method of locating a touch object in a touch system, in accordance with one embodiment of the present invention.
  • FIG. 17 is a schematic diagram of determining position information of respective touch objects in a case where a touch operation is performed by a plurality of touch objects using the method illustrated in FIG. 14;
  • FIG. 18 is a schematic structural view of another touch system according to an embodiment of the present invention
  • FIG. 19 is a schematic view showing a modification of the touch system shown in FIG. 18;
  • Figure 20 is a diagram of a method of locating multiple points in a touch system, in accordance with one embodiment of the present invention. detailed description
  • the touch screen includes an array of infrared pair tubes, wherein the array of infrared pair tubes is disposed on an edge of the touch screen.
  • the touch screen may be, for example, an electronic whiteboard, a resistive touch display, a surface capacitive touch rhino, a projected capacitive touch screen, an optical touch screen, a surface acoustic wave touch screen, a curved wave touch screen, etc., but the touch screen does not include infrared Touch screen.
  • the touch screen is an optical touch screen.
  • 4 is a schematic structural view of a touch device according to an embodiment of the present invention. The present embodiment will be described in detail below with reference to the accompanying drawings.
  • the optical touch screen of this embodiment includes: a touch panel 1200, a bezel 1100, a retroreflective strip 1300, two 4 image heads 1400 as image sensors, two light sources 1500, and an infrared pair tube array 2600.
  • the bezel 1100 has a first edge 1101, a second edge 1102, a third edge 1103, and a fourth edge 1104, and surrounds the touch panel 1200.
  • Retroreflective strips 1300 are attached to the three edges of the bezel 1100, such as a second edge 1102, a third edge 1103, and a fourth edge 1104.
  • the two cameras 1400 are respectively disposed on the first edge 1101 of the frame 1100, that is, the two cameras 1400 are respectively disposed at an angle between the first edge 1101 and the adjacent two edges (ie, the second edge 1102 and the fourth edge 1104).
  • Two light sources 1500 are respectively fixed in the vicinity of the two cameras 1400, for example, on top of the camera 1400.
  • Infrared tube array 2600 is set on the side The edge of the block 1100 without the fixed retroreflective strip 1300 (ie, the first edge 1101), ie, the infrared pair tube array 2600, is disposed on the same edge of the bezel 1100. It can be seen from the embodiment that when the infrared pair tube array is disposed on the same edge of the frame, a retroreflective strip is disposed on the edge of the frame opposite to the infrared pair tube array. Alternatively, the infrared pair tube array 2600 can also be disposed on the second edge 1102 or the fourth edge 1104 of the bezel 1100.
  • the touch screen may not include the bezel 1100.
  • the retroreflective strip 1300 is disposed on the three edges of the touch panel 1200, and the two cameras 1400 are respectively fixed on the touch panel 1200 without setting regression.
  • the two light sources 1500 are respectively fixed in the vicinity of the two cameras 1400, and the infrared pair tube array 2600 is disposed in the same manner as the embodiment shown in FIG. 4, such as infrared.
  • the tube array 2600 is disposed on the edge of the touch panel 1200 where the retroreflective strip 1300 is not disposed.
  • the edge provided with the infrared pair tube array 2600 is the edge of the frame 1100 or the touch panel 1200 in the long direction.
  • FIG. 5 is a schematic view showing the installation of the infrared pair tube array 2600 in the touch screen shown in FIG.
  • the infrared pair tube array 2600 includes a plurality of identical infrared pair tubes 2601, and each of the infrared pair tubes 2601 is evenly disposed inside the first edge 1101 of the bezel 1100.
  • a finite aperture 2602 is provided for limiting the range of radiation for each of the infrared pair tubes 2601.
  • Figure 6 shows a cross-sectional view of the infrared pair tube 2601 and the light limiting aperture 2602.
  • the infrared radiation tube 2601 When there is no light-limiting hole 2602, the infrared radiation tube 2601 has a radiation angle range of ⁇ 1 (shown by a broken line in the figure). When the light-limiting aperture 2602 is set, the range of the radiation angle of the infrared pair tube 2601 becomes ⁇ 2 (shown by the solid line in the figure). The radiation angle range can be adjusted by adjusting the distance between the infrared pair tube 2601 and the light limiting hole 2602. In addition, the use of the light confinement aperture 2602 can reduce the interference of the light reflected by the retroreflective strip 1300 with the infrared receiver tube in the infrared pair tube 2601.
  • FIG. 7 is a schematic structural view of an infrared pair tube 2601.
  • the infrared pair tube 2601 may include an infrared transmitting tube ⁇ and an infrared receiving tube R.
  • Figures 8 and 9 show two arrangements of the infrared pair tube 2601 in the infrared pair tube array 2600, respectively.
  • the infrared transmitting tube E and the infrared receiving tube R of each infrared pair tube 2601 are arranged in parallel, and A light shielding plate S is disposed on both sides of the infrared emission tube E of each of the infrared pair tubes 2601.
  • FIG. 8 shows two arrangements of the infrared pair tube 2601 in the infrared pair tube array 2600, respectively.
  • the infrared transmitting tube E and the infrared receiving tube R of each infrared pair tube 2601 are arranged in parallel, and A light shielding plate S is disposed on both sides of the infrared emission tube E of each of the infrared
  • the infrared transmitting tube E and the infrared receiving tube R of each infrared pair tube 2601 are stacked, and a light shielding plate is disposed between the infrared transmitting tube E and the infrared receiving tube R.
  • Slpit By setting the visor S1, it is possible to prevent the infrared ray emitted from the infrared emission tube E from interfering with the infrared receiving tube R.
  • Fig. 10 is a schematic view showing the arrangement of the camera 1400 and the light source 1500 in the touch panel shown in Fig. 4.
  • the light source 1500 is fixed on the upper surface of the camera 1400, and a light blocking plate S2 is disposed between the camera 1400 and the light source 1500, and the light blocking plate S2 extends in the lens direction of the camera 1400.
  • the visor S2 may be provided separately or integrally with the upper surface of the camera 1400 or integrally with the lower surface of the light source 1500. Through the visor S2, the angle of the radiation range of the light emitted from the light source 1500 can be reduced from ⁇ ⁇ to ⁇ 2 (shown by a solid line in the figure).
  • the touch object When the touch object approaches the camera 1400, since the light shielding plate S2 blocks the light of the light source 1500 from being irradiated to the vicinity of the camera 1400, the touch object does not reflect the light emitted by the light source 1500, thereby avoiding the interference of the reflected light on the positioning of the camera 1400. .
  • the retroreflective strips in the optical touch rhinoceros shown in Figure 4 can also be replaced with a light source.
  • the light source can be disposed on more than one edge of the touch panel or bezel.
  • the infrared pair tube array may be configured to include an infrared transmitting tube group and an infrared receiving tube group, which are respectively disposed on two opposite edges of the touch panel or the frame, that is, the edge of the touch panel or the frame where the infrared transmitting tube group is located. It is opposite to the edge of the touch panel or frame where the infrared receiving tube group is located.
  • FIG 11 is a block diagram showing the structure of a touch system in accordance with one embodiment of the present invention.
  • the present embodiment will be described in detail below with reference to the accompanying drawings, wherein the same reference numerals are given to the same parts as the previous embodiment, and the description thereof is omitted as appropriate.
  • the touch system of this embodiment includes: an image processing module 2700 connected to each camera 1400 of the touch screen as shown in FIG. 4; and a signal processing module connected to the infrared pair tube array 2600 of the touch screen. 2800; and a main controller 2900 connected to the image processing module 2700 and the signal processing module 2800.
  • the main controller 2900 can also be connected to the host 2000.
  • the image processing module 2700 controls the respective camera 1400 to collect image information of the touch object on the touch screen, and after the camera 1400 collects one frame of image information, receives and processes the frame image information to determine the image.
  • the coordinate formed by the touch object on the retroreflective strip on the center of the image formed on the charge coupled device CCD of the camera 1400 transmits the coordinate information to the main controller 2900.
  • the signal processing module 2800 determines the number information of the infrared pair tube in the infrared pair tube array 2600 that does not receive the infrared light, such as the serial number of the infrared receiving tube, to determine the direction of the touch object along the edge where the infrared pair tube array is disposed.
  • the upper coordinate information is transmitted to the main controller 2900.
  • the main controller 2900 determines the touch position of the touch object based on the coordinate values from the image processing module 2700 and the coordinate information from the signal processing module 2800.
  • the main controller 2900 transmits the touch position of the touch object to the host 2000, and the host 2000 performs a corresponding task according to the touch position.
  • the host computer 2000 can be a personal computer PC, a television, a printer, a scanner, a GPS navigator, a mobile phone, and the like.
  • Fig. 12 is a diagram showing the elimination of an invalid touch area in the touch system shown in Fig. 11.
  • the touch system shown in FIG. 12 it is assumed that the upper left corner of the touch screen is the origin, the direction along the edge 1101 where the infrared pair tube array 2600 is disposed is the X-axis direction, and the direction along the edge 1102 is the Y-axis direction.
  • the touch system determines the touch object by the image information collected by the two cameras 1400.
  • FIG. 13 is a view showing that in the touch system shown in FIG. 11, when a plurality of touch objects perform a touch operation, the virtual memory is erased?
  • a schematic diagram of the touch point in the touch system shown in FIG. 13, it is assumed that the upper left corner of the touch screen is the origin, the direction along the edge 1101 where the infrared pair tube array 2600 is disposed is the X-axis direction, and the direction along the edge 1102 is Y. Axis direction.
  • four T3, T4, G3, and G4 can be obtained by triangulation according to the image information collected by the two cameras 1400. The coordinates of the point.
  • the abscissa of T3 and T4 can be determined by the infrared pair tube array 2600, and then excluded Two false touch points of G3 and G4, and then determining the final abscissa of the two touch objects T3 and T4 based on the obtained two abscissas of the touched objects T3 and T4, thereby accurately determining the true position coordinates of the touch object .
  • the touch screen and touch system of the above embodiment solve the problem of the invalid touch area and the false touch point of the existing touch screen by introducing the infrared pair tube array 2600.
  • FIG. 14 is a flow chart of a method of locating at least one touch object in a touch system, in accordance with one embodiment of the present invention.
  • the present embodiment will be described in detail below with reference to the accompanying drawings, wherein the same portions as those of the previous embodiment are appropriately omitted.
  • the touch system employs a touch system as shown in FIG.
  • step 4100 the image information of the retroreflective strip 1300 touched in the touch system and the receiving state information of the infrared pair tube array 2600 are acquired.
  • the image information of the retroreflective strip 1300 is the coordinate value of the center of the image formed by the touches on the retroreflective strip 1300 on the two cameras 1400.
  • the touch object obscures the light emitted by the infrared emitting tube E of the infrared pair tube 2601 in the pair of infrared pair tube arrays 2600, or blocks the infrared reflected by the retroreflective strip 1300 to the touch object.
  • the reception status information of the infrared pair tube array 2600 is the number information of the infrared pair tube 2601 that has not received the light.
  • step 4200 the real position information of the touch object is determined based on the image information of the retroreflective strip 1300 and the received state information of the infrared pair tube array 2600.
  • Figure 15 shows the steps Flowchart of the 4200.
  • step 5100 position information of the touch object is determined based on the image information of the retroreflective strip 1300. This step will be described in detail below with reference to FIG.
  • the angles of the two heads can cover the entire touch panel 12 00.
  • the touch object T on the touch panel 1200 it forms two shadows on the retroreflective strip 1400, the center points of which are Shi and Sh2, respectively.
  • the centers of the two shadows formed on the CCDs of the two photographic heads 1400 are Shi, and Sh2.
  • the AB direction is the positive direction of the X axis
  • the AC direction is the positive direction coordinate system of the y axis. If the length of the AB segment is w, then the coordinates (x, y ) of the touch object T can pass the following formula. Calculation:
  • the calculation methods of the angles ⁇ 1 and ⁇ 2 are the same, and the calculation method of ⁇ 1 will be described as an example. Assume that the effective area of the CCD of the camera 1400 is V*20 pixels, and the pixel value of the point Shi is Nl.
  • ⁇ 1 can be calculated by the following formula,
  • A is a set of known constants.
  • the value of A is determined by the calibration method as described below.
  • Equation (10) is about the linear equations.
  • the coefficient matrix of the system is a symmetric positive definite matrix. Therefore, there is a unique solution for the system, so that the values of ⁇ , ⁇ , A m can be determined. .
  • the value of the angle ⁇ 1 can be calculated by the pixel value N1 of the image on the camera 1400 of the shadow formed by the touch object on the retroreflective strip 1130.
  • the value of angle ⁇ 2 is also available. Then, using the formula (1) and the formula (2), the coordinates (x, y) of the touch object T can be determined.
  • step 5200 according to the reception state information of the infrared pair tube array 2600, the coordinate information of the touch object in the direction along the edge where the infrared tube array 2600 is disposed, that is, the abscissa information is determined.
  • the receive status information of the infrared pair tube array 2600 is the number information of the infrared pair tube 2601 in the infrared pair tube array 2600 that does not receive light. Based on the number information, another abscissa x1 of the touch object T can be determined. In the case where a plurality of touch objects are touched, the false touch point of the touch object can be excluded by the abscissa.
  • step 5300 based on the position information of the touch object determined in step 5100 and the other abscissa of the touch object determined in step 5200, the true position letter of the touch object is determined. Interest.
  • the final position of the touch object T is determined by the following formula:
  • the final ordinate of the touch object is the ordinate determined in step 5100, and the final abscissa of the touch object will be determined based on the abscissa determined in step 5100 and the other abscissa determined in step 5200.
  • r in equation (11) is the weight value, which is a function of y:
  • FIG. 17 is a schematic diagram of determining position information of each touch object in a case where a touch operation is performed by a plurality of touch objects using the method illustrated in FIG. 14.
  • FIG. 17 when two touch objects T5 and ⁇ 6 are touched in the touch panel 1120, first, through steps 4100 and 5100, two touch objects 5 are obtained using equations (1) and (2). The four position information of ⁇ 6, namely ⁇ 5, ⁇ 6, ⁇ 5, and ⁇ 6,. Next, through step 5200, another abscissa of the touch object 5 and the cymbal 6 is obtained.
  • ⁇ 5, and ⁇ 6 are false touch points, they cannot block the light emitted by the infrared pair tube array 2600, and therefore, by comparing the abscissas of ⁇ 5, ⁇ 6, ⁇ 5, and ⁇ 6, through step 5200 The other abscissa obtained can exclude false touch points. Then, through step 5300, the true position information of each touch object is determined using equations (11) and (12).
  • step 5100 may be performed after step 5200, or step 5100 and step 5200 may be performed in parallel.
  • FIG. 18 is a block diagram showing another structure of a touch system in accordance with one embodiment of the present invention.
  • the present embodiment will be described in detail below with reference to the drawings, and the description of the same portions as those of the previous embodiment will be appropriately omitted.
  • the touch system of this embodiment includes: a main touch positioning system for positioning a touch object to obtain preliminary position information of the touch object; and an infrared pair tube array for determining one-dimensional position information of the touch object And a processing unit 107, connected to the main touch positioning system and the infrared tube array, for determining the touch according to the preliminary position information of the touch object from the main touch positioning system and the one-dimensional position information of the touch object from the infrared pair tube array Location information of the object.
  • the main touch positioning system may be, for example, an electronic whiteboard, a resistive touch, a surface capacitive touch screen, a projected capacitive touch screen, an optical touch screen, a surface acoustic wave touch screen, a curved wave touch screen, or the like.
  • the optical touch screen will be described below as an example.
  • the optical touch screen includes a touch panel 101, retroreflective strips 102, two light sources 103, two infrared cameras 104, and a processor (not shown).
  • the touch panel 101 has a first edge 110, a second edge 111, a third edge 108, and a fourth edge 109.
  • the retroreflective strips 102 are mounted on the three edges of the touch panel 101, for example, the second edge 111, the third edge 108, and the fourth edge 109 for reflecting light emitted by the light source 103 back to the vicinity of the light source 103 for the infrared camera 104.
  • the infrared cameras 104 are respectively mounted on two adjacent corners of the touch panel 101.
  • the infrared camera 104 is mounted at an angle between the first edge 110 and the second edge 111, and the angle between the first edge 110 and the fourth edge 109.
  • the light sources 103 are respectively mounted in the vicinity of the two infrared imaging heads 104.
  • the light source 103 is an infrared light source.
  • the processor is configured to calculate the preliminary position information of the touch object by triangulation based on the image information from the infrared camera.
  • the processor can be located in processing unit 107.
  • the infrared pair tube array includes an infrared transmitting tube group 105 and an infrared receiving tube group 106 for obtaining One-dimensional position information of the touch object.
  • the infrared transmitting tube group 105 and the infrared receiving tube group 106 are respectively disposed on two opposite edges of the touch panel.
  • the infrared emission tube group 105 is mounted on the third edge 108 of the touch panel 101
  • the infrared receiving tube group 106 is mounted on the first edge 110 of the touch panel 101.
  • the retroreflective strips 102 are located above the infrared emission tube set 105.
  • the processing unit 107 determines the location information of the touch object based on the preliminary location information of the touch object and the one-dimensional location information.
  • the processing unit 107 is provided separately from the touch panel 101, but it is known to those skilled in the art that the processing unit 107 can also be integrated with the touch panel 101.
  • processing unit 107 may further include a control unit for controlling all of the infrared transmitting tubes in the infrared transmitting tube group 105 to simultaneously emit light.
  • the retroreflective strip 102 can also be replaced with a light source.
  • the light source can be placed on more than one edge of the touch panel or bezel.
  • Fig. 19 shows a modification of the touch system shown in Fig. 18.
  • the primary touch location system is a surface acoustic wave touch screen.
  • the surface acoustic wave touch screen includes a touch panel 101, two ultrasonic transmitting transducers 201a, 203a, two ultrasonic receiving transducers 201b, 203b, four reflective arrays 202a, 202b, 204a, 204b and a processor. (not shown).
  • Two ultrasonic transducers 201a, 203a and two ultrasonic receiving transducers 201b, 203b are mounted on the three corners of the touch panel 101, for example, at the first edge 110 and the fourth edge 109 of the touch panel 101.
  • the second edge 111 and the third edge 108, the third edge 108 and the fourth edge 109 are at an angle.
  • the reflection arrays 202a, 202b, 204a, 204b and the touch panel 101 can both propagate sound waves.
  • the infrared pair tube array includes an infrared transmitting tube group 105 and an infrared receiving tube group 106, wherein the infrared emitting tube group 105 is mounted on the third edge 108 of the touch panel 101, and the infrared receiving tube group 106 is mounted on the first edge of the touch panel 101. 110 on. On the first edge 110 of the touch panel 101, the infrared receiving tube set 106 is located above the reflective array 202a. Third in the touch panel 101 On edge 108, infrared emitter tube set 105 is located above reflective array 202b.
  • the processor determines preliminary position information of the touch object based on the sound wave information received by the receiving transducers 201b, 203b.
  • the processing unit 107 is respectively connected to the two ultrasonic receiving transducers 201b, 203b and the infrared pair tube array, and determines the position information of the touch object based on the preliminary position information of the touch object and the one-dimensional position information.
  • FIG. 20 is a flow diagram of a method of multipoint positioning in a touch system, in accordance with one embodiment of the present invention.
  • the present embodiment will be described in detail below with reference to the accompanying drawings, wherein the same portions as those of the previous embodiment are appropriately omitted.
  • a plurality of touch objects are positioned by using a main touch positioning system in the touch system to acquire preliminary position information of the plurality of touch objects.
  • the preliminary position information of the touch object may be a coordinate value of the touch object, and other information indicating the position of the touch object may also be employed.
  • step 300 is performed to determine that the preliminary position information of the touch object has four, that is, A (Xl, Yl), B (X2, Y2). , C ( X3, Y3 ) and D ( X4, Y4 ).
  • the preliminary position information of the touch object obtained after performing step 300 is ⁇ ( ⁇ 5, ⁇ 5), F (X6, Y6). ), G (X7, Y7) and H (X8, Y8).
  • step 301 one-dimensional position information of the plurality of touch objects is determined using the infrared pair tube array in the touch system.
  • the one-dimensional position information of the touch object refers to the position information of the touch object in the same direction.
  • the one-dimensional position information of the touch object may be coordinate information of the touch object, or may be information indicating one-dimensional position information of the touch object.
  • the one-dimensional position information of the touch object should use the same information as the preliminary position information of the touch object. If the preliminary position information of the touch object uses the coordinates of the touch object, the one-dimensional position information of the touch object is the abscissa or the ordinate of the touch object.
  • the one-dimensional position information of the touch object obtained by step 301 is XI and X2, respectively.
  • the one-dimensional position information of the touch object obtained by step 301 is K11 and K21, respectively, where K11 is the position where the broken line 205 is located, and K21 is the position where the broken line 206 is located.
  • step 302 position information of the plurality of touch objects is determined based on the preliminary position information of the plurality of touch objects determined in step 300 and the one-dimensional position information of the plurality of touch objects determined in step 301.
  • the preliminary position information of the two touch objects is A (Xl, Yl), B (X2, Y2), C (X3, Y3), and D (X4, Y4)
  • the one-dimensional position information of the two touch objects is XI and X2, and therefore, the positional information of the two touch objects is determined as A (XI, Yl) and B (X2, Y2), and C (X3, Y3) and D ( X4, Y4) is the location information of the fake touch point.
  • the preliminary position information of the two touch objects is E (X5, Y5), F (X6, Y6), G (X7, Y7), and H (X8, Y8), and
  • the one-dimensional position information of the two touch objects is K11 and K21. Since ⁇ ( ⁇ 5, ⁇ 5) is on the dotted line 206 and F ( ⁇ 6, ⁇ 6) is on the broken line 205, the positional information of the two touch objects is determined as ⁇ ( ⁇ 5,
  • step 301 is performed after the step 300 is performed first
  • step 300 may be performed after the step 301 is performed first, or the step 300 and the step 301 may be performed in parallel.
  • the method of the embodiment can determine the position of the touch object by considering the one-dimensional position information acquired by the infrared pair tube array on the basis of the preliminary position information of the touch object, thereby effectively eliminating the false touch point.

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Description

触摸屏、 触摸系统以 ^触摸系统中对触摸物定位的方法 技术领域
本发明涉及光电检测技术领域， 具体地， 涉及一种触 、 触摸系统 以 L触摸系统中对触摸物定位的方法。 背景技术
随着多媒体信息技术的发展， 基于光学技术的触摸屏得到了越来越广 泛的应用。 图 1示出了现有技术中的一种光学触摸屏的示意性结构图。 如 图 1所示，该光学触摸屏包括边框 1100、触摸面板 1200、回归反射条 1300、 作为图像传感器的两个摄像头 1400和两个光源 1500。 边框 1100包括第一 边缘 1101、第二边缘 1102、第三边缘 1103和第四边缘 1104。触摸面板 1200 被边框 1100围绕。回归反射条 1300固定在边框 1100的第二边缘 1102、第 三边缘 1103和第四边缘 1104上。 两个摄像头 1400分别固定在边框 1100 的第一边缘 1101与第二边缘 1102的夹角处以及第一边缘 1101与第四边缘 1104的夹角处， 而两个光源 1500分别固定在两个才聂像头 1400的上面。
图 1所示的光学触摸屏存在以下的缺陷：
第一，在固定有两个摄像头 1400的两个夹角的公共边缘（即边缘 1101 ) 的附近存在无效触摸区域。 图 2是图 1所示的触摸屏中的无效触摸区域的 示意图。 如图 2所示， 当触摸物从 P1处移动到 P2处时， 虽然触摸物在水 平方向上的移动距离较大，但该触摸物在回归反射条 1300上形成的阴影的 移动距离很小， 因此， 无法根据阴影的位置准确地确定 P1和 P2的位置。 另外， 如果在光学触摸屏上有两个触摸物 P1和 P2, 即发生多点触摸时， 则虽然这两个触摸物 P1和 P2在触摸面板上的距离较大， 但其在回归反射 条 1300上分别形成的阴影之间的距离很小， 因此，也无法根据阴影的位置 准确地确定 P1和 P2的位置。
第二， 当在触摸屏上发生两个或两个以上的触摸物进行触摸操作时， 会产生虛假触摸点（也称为 "鬼点" )。 图 3示出了在图 1所示的触摸屏上 发生虚 ¼ϋ摸点的示意图。 如图 3所示， T1和 Τ2是两个触摸物的真实触 摸点， 但是， 根据三角测量法会得到这两个触摸物的四个触摸点 Tl、 Τ2、 G1和 G2， 其中， G1和 G2 假触摸点。 在这种情况下， 将无法确定多 个触摸物的真实触摸位置。 发明内容
本发明正是鉴于上述技术问题而提出的， 其目的在于提供一种新型的 触摸屏、 触摸系统以及在触摸系统中对触摸物定位的方法， 以使触摸屏不 存在无效触摸区域， 并且解决虚 «4摸点的问题。
根据本发明的第一个方面， 提供一种触摸屏， 包括： 红外对管阵列， 设置在所述触摸屏的边缘上。
根据本发明的第二个方面， 提供一种触摸系统， 包括： 上述的触摸屏; 图像处理模块， 与所述触摸屏中的图像传感器连接， 用于处理来自所述图 像传感器的所述图像信息， 以确定触摸物在所述触摸屏的回归反射条上形 成的阴影在所述图像传感器上形成的像的中心的坐标值； 信号处理模块， 与所述触摸屏中的红外对管阵列连接， 用于确定所述红外对管阵列中没有 接收到红外光线的红外对管的编号信息， 并根据所确定的所述没有接收到 红外光线的红外对管的编号信息， 确定所述触摸物在沿着设置所述红外对 管阵列的边缘的方向上的坐标信息； 以及主控制器， 与所述图像处理模块 和所述信号处理模块连接， 用于根据来自所述图像处理模块的坐标值和来 自所述信号处理模块的坐标信息， 确定所述触摸物的触摸位置。
根据本发明的第三个方面， 提供一种在触摸系统中对触摸物定位的方 法， 包括： 获取所述触摸系统中触摸屏的回归反射条的图像信息和红外对 管阵列的接收状态信息； 以及根据所述回归反射条的图像信息和所述红外 对管阵列的接收状态信息， 确定所述触摸物的真实位置信息。
根据本发明的第四个方面， 提供一种触摸系统， 包括： 主触摸定位系 统， 用于对触摸物进行定位以获得所述触摸物的初步位置信息； 红外对管 阵列， 用于确定所述触摸物的一维位置信息； 以及处理单元， 与所述主触 摸定位系统和所述红外对管阵列连接， 用于根据来自所述主触摸定位系统 的所述触摸物的初步位置信息和来自所述红外对管阵列的所述触摸物的一 维位置信息， 确定所述触摸物的位置信息。
根据本发明的第五个方面， 提供一种在触摸系统中多点定位的方法， 包括：利用所述触摸系统中的主触摸定位系统对所述多个触摸物进行定位， 以获取所述多个触摸物的初步位置信息； 利用所述触摸系统中的红外对管 阵列确定所述多个触摸物的一维位置信息； 以及根据所述多个触摸物的所 述初步位置信息和所述一维位置信息确定所述多个触摸物的位置信息。 附图说明
图 1是现有的触摸屏的结构示意图；
图 2是图 1所示的触摸屏中的无效触摸区域的示意图；
图 3是在图 1所示的触摸屏上产生虚假触摸点的示意图；
图 4是根据本发明的一个实施例的触摸屏的结构示意图；
图 5是图 4所示的触摸屏中红外对管阵列的安装示意图；
图 6是红外对管阵列中红外对管与限光孔的截面图；
图 7是红外对管的结构示意图；
图 8是红外对管阵列中红外对管的一种排列方式的示意图；
图 9是红外对管阵列中红外对管的另一种排列方式的示意图； 图 10是图 4所示的触摸展中摄像头和光源的设置示意图；
图 11是根据本发明的一个实施例的触摸系统的结构示意图；
图 12是在图 11所示的触摸系统中消除无效触摸区域的示意图； 图 13是在图 11所示的触摸系统中当多个触摸物进行触摸操作时消除 虚 摸点的示意图；
图 14是根据本发明的一个实施例的在触摸系统中对触摸物定位的方 法的流程图；
图 15是图 14所示的方法中根据回归反射条的图像信息和红外对管阵 列的接收状态信息确定触摸物的真实位置信息的步骤的流程图； 图 16是图 15所示的方法中根据回归反射条的图像信息确定触摸物的 位置信息的示意图；
图 17是使用图 14所示的方法在多个触摸物进行触摸操作的情况下确 定各个触摸物的位置信息的示意图；
图 18是根据本发明的一个实施例的另一种触摸系统的结构示意图； 图 19是图 18所示的触摸系统的变形例的示意图；
图 20是根据本发明的一个实施例的在触摸系统中对多点定位的方法 的¾½图。 具体实施方式
相信通过以下结合附图对本发明的具体实施例的详细描述， 本发明的 上述和其它目的、 特征和优点将更加明显。
在本发明的实施例中， 触摸屏包括红外对管阵列， 其中， 红外对管阵 列设置在触摸屏的边缘上。 在本发明的实施例中， 触摸屏可以是例如电子 白板、 电阻式触摸展、 表面电容式触摸犀、 投射电容式触摸屏、 光学触摸 屏、 表面声波触摸屏、 弯曲波式触摸屏等， 但该触摸屏不包括红外式触摸 屏。
下面以触摸屏是光学触摸屏为例进行说明。 图 4是才艮据本发明的一个 实施例的触 ^^的结构示意图。下面结合附图，对本实施例进行详细描述。 如图 4所示， 本实施例的光学触摸屏包括： 触摸面板 1200、 边框 1100、 回 归反射条 1300、 两个作为图像传感器的 4聂像头 1400、 两个光源 1500和红 外对管阵列 2600。 边框 1100具有第一边缘 1101、 第二边缘 1102、 第三边 缘 1103和第四边缘 1104,并围绕触摸面板 1200。回归反射条 1300固定在 边框 1100的三个边缘上， 例如第二边缘 1102、 第三边缘 1103和第四边缘 1104。 两个摄像头 1400分别设置在边框 1100的第一边缘 1101上， 即两个 摄像头 1400分别设置在第一边缘 1101 与相邻的两个边缘（即第二边缘 1102和第四边缘 1104 )的夹角处。 两个光源 1500分别固定在两个摄像头 1400的附近， 例如， 在摄像头 1400的上面。 红外对管阵列 2600设置在边 框 1100的没有固定回归反射条 1300的边缘 (即第一边缘 1101 )上， 即红 外对管阵列 2600设置在边框 1100同一边缘上。 从本实施例中可以看出， 当红外对管阵列设置在边框同一边缘上时， 与红外对管阵列相对的边框的 边缘上需设置有回归反射条。可选地， 红外对管阵列 2600还可设置在边框 1100的第二边缘 1102或第四边缘 1104上。
在另一个实施例中， 触摸屏也可以不包括边框 1100， 在这种情况下， 回归反射条 1300设置在触摸面板 1200的三个边缘上， 两个摄像头 1400 分别固定在触摸面板 1200的没有设置回归反射条 1300的边缘与相邻的两 个边缘的夹角处， 两个光源 1500分别固定在两个摄像头 1400的附近， 红 外对管阵列 2600设置方法与图 4所示的实施例一样，如红外对管阵列 2600 设置在触摸面板 1200的没有设置回归反射条 1300的边缘上。
在本实施例中， 设置有红外对管阵列 2600的边缘是边框 1100或触摸 面板 1200的长方向上的边缘。
图 5是图 4所示的触摸屏中红外对管阵列 2600的安装示意图。如图 5 所示， 红外对管阵列 2600包括多个完全相同的红外对管 2601， 并且每一 个红外对管 2601均匀地设置在边框 1100的第一边缘 1101的内部。在每一 个红外对管 2601的前方， 即在边框 1100的第一边缘 1101的前表面上，设 置有限光孔 2602, 用于限制每个红外对管 2601的辐射范围。 图 6示出了 红外对管 2601和限光孔 2602的截面图。 当没有限光孔 2602时， 红外对管 2601的辐射角度范围为 Θ 1 (如图中虚线所示）。 当设置了限光孔 2602之 后，红外对管 2601的辐射角度范围变为 Θ 2 (如图中实线所示）。通过调整 红外对管 2601与限光孔 2602之间的距离，可以调整辐射角度范围。另外， 使用限光孔 2602 可以减少由回归反射条 1300反射的光线对于红外对管 2601中的红外接收管的干扰。
图 7是红外对管 2601的结构示意图。 如图 7所示， 红外对管 2601可 包括一个红外发射管 Ε和一个红外接收管 R。 图 8和图 9分别给出了红外 对管阵列 2600中红外对管 2601的两种排列方式。 在图 8所示的排列方式 中， 每个红外对管 2601的红外发射管 E和红外接收管 R并行排列， 并且 在每个红外对管 2601的红外发射管 E的两侧设置有遮光板 S。在图 9所示 的另一种排列方式中，每个红外对管 2601的红外发射管 E和红外接收管 R 叠层排列， 并且在红外发射管 E和红外接收管 R之间设置有遮光板 Sl„ 通过设置遮光板 S1,能够避免红外发射管 E发出的红外线对红外接收管 R 的干扰。
图 10是图 4所示的触^ *中摄像头 1400和光源 1500的设置示意图。 如图 10所示， 光源 1500固定在摄像头 1400的上表面上， 并且在摄像头 1400与光源 1500之间设置有遮光板 S2, 该遮光板 S2沿着摄像头 1400的 镜头方向延伸。 遮光板 S2可以单独设置， 也可以与摄像头 1400的上表面 一体地设置， 或者与光源 1500的下表面一体地设置。 通过遮光板 S2, 从 光源 1500发出的光的辐射范围的角度可以从 αΐ缩小到 α2 (如图中实线所 示）。 当触摸物靠近摄像头 1400时， 由于遮光板 S2遮挡了光源 1500照射 到摄像头 1400附近的光线， 因此， 触摸物不会反射光源 1500所发出的光 线， 从而避免了反射光线对摄像头 1400进行定位的干扰。
在另一个实施例中， 图 4中所示的光学触摸犀中的回归反射条也可以 用光源代替。 在该实施例中， 光源可以被设置在触摸面板或边框的一条以 上的边缘上。 这时， 红外对管阵列可被构成为包括红外发射管组和红外接 收管组， 其分别设置在触摸面板或边框的两条相对的边缘上， 即红外发射 管组所在触摸面板或边框的边缘与红外接收管组所在触摸面板或边框的边 缘是相对的。
图 11是根据本发明的一个实施例的触摸系统的结构示意图。下面结合 附图， 对本实施例进行详细描述， 其中对于与前面实施例相同的部分， 采 用相同的附图标记， 并适当省略其说明。
如图 11所示， 本实施例的触摸系统包括： 如图 4所示的触^ 与触 摸屏的每个摄像头 1400分别连接的图像处理模块 2700； 与触摸屏的红外 对管阵列 2600连接的信号处理模块 2800; 以及与图像处理模块 2700和信 号处理模块 2800连接的主控制器 2900。 另外， 主控制器 2900还可以连接 到主机 2000。 在本实施例的触摸系统中， 图像处理模块 2700控制各个摄像头 1400 以采集触摸屏上触摸物的图像信息，并在摄像头 1400采集到一帧图像信息 之后， 接收并处理该帧图像信息， 以确定该触摸物在回归反射条上形成的 阴影在摄像头 1400的电荷耦合器件 CCD上形成的像的中心的坐标值， 并 将该坐标信息传输给主控制器 2900。 同时， 信号处理模块 2800确定红外 对管阵列 2600中没有接收到红外光线的红外对管的编号信息，例如红外接 收管的序号， 以确定触摸物在沿着设置有红外对管阵列的边缘的方向上的 坐标信息， 并将该坐标信息传输给主控制器 2900。 主控制器 2900根据来 自图像处理模块 2700的坐标值和来自信号处理模块 2800的坐标信息， 确 定触摸物的触摸位置。进一步地，主控制器 2900将触摸物的触摸位置传输 给主机 2000, 由主机 2000根据该触摸位置执行相应的任务。 主机 2000可 以是个人计算机 PC、 电视机、 打印机、 扫描仪、 GPS导航仪、 移动电话 等设备。
图 12示出了在图 11所示的触摸系统中消除无效触摸区域的示意图。 在图 12所示的触摸系统中，假设以触摸屏的左上角为原点， 以沿着设置有 红外对管阵列 2600的边缘 1101的方向为 X轴方向， 以沿着边缘 1102的 方向为 Y轴方向。 如图 12所示， 当在固定有两个摄像头 1400的两个夹角 的公共边缘 (即边缘 1101 )附近有一个触摸物 P时， 触摸系统通过两个摄 像头 1400所采集的图像信息确定触摸物 P的横坐标和纵坐标， 并通过红 外对管阵列 2600确定触摸物 P的另一个横坐标， 然后基于这两个横坐标 的加权和， 确定触摸物 P的真实横坐标， 从而能够消除无效触摸区域。
图 13示出了在图 11所示的触摸系统中当多个触摸物进行触摸操作时 消除虚 ^？摸点的示意图。 同样， 在图 13所示的触摸系统中，假设以触摸 屏的左上角为原点， 以沿着设置有红外对管阵列 2600的边缘 1101的方向 为 X轴方向， 以沿着边缘 1102的方向为 Y轴方向。 如图 13所示， 当触摸 屏上有两个触摸物 T3和 T4进行触摸操作时， 根据两个摄像头 1400所采 集的图 4象信息， 利用三角测量法能够得到 T3、 T4、 G3、 G4四个点的坐标。 同时， 通过红外对管阵列 2600可以确定 T3和 T4的横坐标， 并进而排除 G3和 G4两个虚假触摸点， 然后， 基于所获得的触摸物 T3和 T4的两个 横坐标， 确定这两个触摸物 T3和 T4的最终横坐标， 从而准确地确定触摸 物的真实位置坐标。
通过以上描述可以看出， 上述实施例的触摸屏和触摸系统通过引入红 外对管阵列 2600， 解决了现有的触摸屏的无效触摸区域和虚假触摸点的问 题。
图 14是根据本发明的一个实施例的在触摸系统中对至少一个触摸物 定位的方法的流程图。 下面结合附图， 对本实施例进行详细描述， 其中对 于与前面实施例相同的部分， 适当省略其说明。
在本实施例中， 触摸系统采用如图 11所示的触摸系统。
如图 14所示，在步骤 4100,获取触摸系统中触^^的回归反射条 1300 的图像信息和红外对管阵列 2600的接收状态信息。
当在触摸屏的触摸面板 1200上有触摸物时， 由于触摸物遮挡了光源 1500所发出的光线， 因此， 在回归反射条 1300上将形成一个阴影区域。 该阴影区域在摄像头 1400的 CCD上成像后，形成一个黑色的区域，那么， 回归反射条 1300上没有阴影的区域就形成白色的背景。在本实施例中， 回 归反射条 1300的图像信息是触摸物在回归反射条 1300上形成的阴影在两 个摄像头 1400上形成的像的中心的坐标值。另夕卜， 由于该触摸物体遮挡了 其正对的红外对管阵列 2600中红外对管 2601的红外发射管 E所发出的光 线，或者遮挡了由回归反射条 1300反射到触摸物正对的红外对管阵列 2600 中红外对管 2601的红外接收管 R的光线， 或者同时遮挡了红外发射管 E 所发出的光线和由回归反射条 1300反射到红外接收管 R的光线， 因此， 红外对管阵列 2600中红外对管 2601的接收管 R都不能接收到光线。此时， 只需记录没有接收到红外光线的红外对管 2601 的编号就可以确定触摸物 的横坐标。在本实施例中， 红外对管阵列 2600的接收状态信息是没有接收 到光线的红外对管 2601的编号信息。
接着， 在步骤 4200， 根据回归反射条 1300的图像信息和红外对管阵 列 2600 的接收状态信息确定触摸物的真实位置信息。 图 15给出了步骤 4200的流程图。
如图 15所示， 在步骤 5100， 根据回归反射条 1300的图像信息， 确定 触摸物的位置信息。 下面结合图 16详细说明该步骤。
如图 16所示， 假设两个才聂像头 1400的光心为 A和 B， 两个才聂像头的 视角能够各自覆盖整个触摸面板 1200。 当在触摸面板 1200上有触摸物 T 时， 其在回归反射条 1400 上形成两个阴影， 这两个阴影的中心点分别为 Shi和 Sh2。 这两个阴影在两个才聂像头 1400的 CCD上形成的像的中心为 Shi，和 Sh2，。 假设点 Shi和 Shi，的连线与连线 AB的夹角为 Θ 1， 点 Shi 和 Shi，的连线与连线 BA的延长线的夹角为 Θ 3， 则 Θ 1= Θ 3。 假设点 Sh2 和 Sh2，的连线与连线 AB的夹角为 Θ 2, 点 Sh2和 Sh2，的连线与连线 AB 的延长线的夹角为 Θ 4, 则 Θ 2= Θ 4。 以 Α点为原点， AB方向为 X轴正方 向， AC方向为 y轴正方向建立平面直角坐标系， 假设 AB段的长度为 w， 那么触摸物 T的坐标（x， y )可通过以下公式计算：
x = (w tan Θ2) /(tan ΘΙ + tan Θ2) ( 1 )
y = (w tan θ\ tan Θ2) /(tan θ\ + tan 2) ( 2 )
夹角 θ 1和 θ 2的计算方法相同，在此以 θ 1的计算方法为例进行说明。 假设摄像头 1400的 CCD的有效利用面积为 V*20像素， 点 Shi，的像素值 为 Nl，
Figure imgf000011_0001
则 Θ 1可以用下式来计算，
+ 0.25π,ί = (0,1,L , m) ( 4 )
Figure imgf000011_0002
其中， A,是一组已知的常数。
在本实施例中， 通过如下所述的标定方法确定 A的值。
具体地， 在触摸系统中执行 n次触摸操作， 其中 m<n， 并记录每一次 触摸操作时点 Shi，的像素值 及其对应角度 ， 其中 k=l，2，3，…，！ 1， 这样 每一次触摸操作就产生一个数对 , ) ο
令Α = (nk - 0.5V)/(0.5V), tk e [-1,1]， （ 5 ) 从而得到数对 ( ， 然后根据公式（4)计算出 的计算值^:
6ik = +0.25^-4= (0,1,L，m) ( 6 )
i=0 为了 ^与 之间的误差最小， 使公式（7)具有最小值：
Figure imgf000012_0001
即： , =∑(ΐ ί+。·25 τ- )2 (8) 公式（8)是 Α,Λ^ ,Am的多元函数，因此，上述问题即为求 / = /(A，A2，L，AJ 的极值问题， 则
Figure imgf000012_0002
β ∑ (∑ j ) A =∑ (θ - 0.25π)ίί ,j = 0,l,L ,n
即： ο (10) 公式（10)是关于 的线性方程组， 该方程组的系数矩阵是对 称正定矩阵， 因此，该方程组存在唯一解，这样 Α,Λ^ ,Am的值可以被确定。
因此， 通过触摸物在回归反射条 1130上形成的阴影的在摄像头 1400 上的像的像素值 Nl， 能够计算角度 Θ1的值。 同样， 角度 Θ2的值也可以 得到。 那么， 利用公式（1)和公式（2)就能够确定触摸物 T的坐标（x， y)。
然后， 在步骤 5200， 根据红外对管阵列 2600的接收状态信息， 确定 触摸物在沿着设置有红外对管阵列 2600的边缘的方向上的坐标信息，即横 坐标信息。
如前所述， 红外对管阵列 2600的接收状态信息是红外对管阵列 2600 中没有接收到光线的红外对管 2601的编号信息。基于该编号信息，可以确 定触摸物 T的另一个横坐标 xl。在多个触摸物进行触摸操作的情况下，通 过这个横坐标， 可以排除触摸物的虚假触摸点。
然后， 在步骤 5300， 根据在步骤 5100中确定的触摸物的位置信息和 在步骤 5200 中确定的触摸物的另一个横坐标， 确定触摸物的真实位置信 息。 在本实施例中， 通过下列公式确定触摸物 T的最终位置:
=xr + xl(l-r) ( )
Figure imgf000013_0001
即，触摸物的最终纵坐标就是在步骤 5100中确定的纵坐标，触摸物的最终 横坐标将基于在步骤 5100中确定的横坐标和在步骤 5200中确定的另一个 横坐标确定。
公式（11) 中的 r是权重值， 是关于 y的函数：
r=f(y) ( 13 )
且芋≥0， f(0) = 0， 当 y ^时， f(y)=l。
dy 2 当 0≤y< 时， r = i(y) = k arctan(^) (14)
2 x ky 其中 ^和 是常数。
进一步地， 当 ^=1时，
Figure imgf000013_0002
W
然后， 将 (ϊ) = 1代入公式（15) 中， 则 y 2tanl (16) 因此， r=arCtan(^i¾ (17)
w 图 17是使用图 14所示的方法在多个触摸物进行触摸操作的情况下确 定各个触摸物的位置信息的示意图。 如图 17所示， 当在触摸面板 1120中 有两个触摸物 T5、 Τ6进行触摸操作时， 首先， 通过步骤 4100和 5100， 使 用公式（ 1 )和公式（ 2 )得到两个触摸物 Τ5、 Τ6的四个位置信息， 即 Τ5、 Τ6、 Τ5，和 Τ6，。 接着， 通过步骤 5200， 获得触摸物 Τ5和 Τ6的另一个横 坐标。 由于 Τ5，和 Τ6，是虚假触摸点， 其不能遮挡红外对管阵列 2600所发 出的光线， 因此， 通过比较 Τ5、 Τ6、 Τ5，和 Τ6，的横坐标与通过步骤 5200 获得的另一个横坐标， 可以排除虛假触摸点。 然后， 通过步骤 5300， 使用 公式（11 )和公式（12 )确定各个触摸物的真实位置信息。
虽然在本实施例中， 按照先执行步骤 5100后执行步骤 5200的顺序进 行了描述， 但也可以先执行步驟 5200后执行步骤 5100, 或者并行执行步 骤 5100和步骤 5200。
图 18是根据本发明的一个实施例的另一种触摸系统的结构示意图。下 面结合附图， 对本实施例进行详细描述， 其中对于与前面实施例相同的部 分， 适当省略其说明。
如图 18所示， 本实施例的触摸系统包括： 主触摸定位系统， 用于对触 摸物进行定位以获得触摸物的初步位置信息； 红外对管阵列， 用于确定触 摸物的一维位置信息； 以及处理单元 107, 与主触摸定位系统和红外对管 阵列连接， 用于根据来自主触摸定位系统的触摸物的初步位置信息和来自 红外对管阵列的触摸物的一维位置信息， 确定触摸物的位置信息。
在本实施例中，主触摸定位系统可以是例如电子白板、 电阻式触^^、 表面电容式触摸屏、 投射电容式触摸屏、 光学触摸屏、 表面声波触摸屏、 弯曲波式触摸屏等。 下面以光学触摸屏为例进行说明。 如图 18所示， 光学 触摸屏包括触摸面板 101、 回归反射条 102、 两个光源 103、 两个红外摄像 头 104和处理器（未示出） 。 触摸面板 101具有第一边缘 110、 第二边缘 111、 第三边缘 108和第四边缘 109。 回归反射条 102安装在触摸面板 101 的三条边缘上， 例如， 第二边缘 111、 第三边缘 108和第四边缘 109， 用于 将光源 103发出的光反射回光源 103附近， 以便向红外摄像头 104提供捕 获触摸物的图像信息所需的光照。红外摄像头 104分别安装在触摸面板 101 的相邻的两个角上， 如红外摄像头 104分别安装第一边缘 110与第二边缘 111的夹角处、 第一边缘 110与第四边缘 109的夹角处。 光源 103则分别 安装在两个红外才聂像头 104的附近，在本实施例中，光源 103是红外光源。 处理器用于根据来自红外摄像头的图像信息， 利用三角测量法计算触摸物 的初步位置信息。 可选地， 处理器可位于处理单元 107中。
红外对管阵列包括红外发射管组 105和红外接收管组 106, 用于获取 触摸物的一维位置信息。 红外发射管组 105和红外接收管组 106分别设置 在触摸面板的两条相对的边缘上。在图 18中， 红外发射管组 105安装在触 摸面板 101的第三边缘 108， 红外接收管组 106安装在触摸面板 101的第 一边缘 110。 在触摸面板 101的第三边缘 108上， 回归反射条 102位于红 外发射管组 105上面。
处理单元 107根据触摸物的初步位置信息和一维位置信息， 确定触摸 物的位置信息。在图 18中， 处理单元 107与触摸面板 101分开地设置， 但 本领域的普通技术人员知道， 也可以将处理单元 107与触摸面板 101集成 为一体。
此夕卜，处理单元 107还可以包括控制单元，用于控制红外发射管组 105 中所有红外发射管同时发光。
此外， 回归反射条 102也可以用光源代替。 在这种情况下， 光源可以 被设置在触摸面板或边框的一条以上的边缘上。
图 19示出了图 18所示的触摸系统的一个变形例。 在该变形例中， 主 触摸定位系统是表面声波触摸屏。
如图 19所示， 表面声波触摸屏包括触摸面板 101、 两个超声波发射换 能器 201a、 203a,两个超声波接收换能器 201b、 203b,四个反射阵列 202a、 202b, 204a, 204b和处理器（未示出） 。 两个超声^ L射换能器 201a、 203a和两个超声波接收换能器 201b、 203b安装在触摸面板 101的三个角 上， 例如， 在触摸面板 101的第一边缘 110和第四边缘 109、 第二边缘 111 和第三边缘 108、 第三边缘 108和第四边缘 109的夹角处。 四个反射阵列 202a, 202b, 204a, 204b分别安装在触摸面板 101的四个边缘上。 在本变 形例中， 反射阵列 202a、 202b, 204a, 204b和触摸面板 101都能传播声 波。
红外对管阵列包括红外发射管组 105和红外接收管组 106， 其中， 红 外发射管组 105安装在触摸面板 101的第三边缘 108上，红外接收管组 106 安装在触摸面板 101的第一边缘 110上。 在触摸面板 101的第一边缘 110 上， 红外接收管组 106位于反射阵列 202a的上面。在触摸面板 101的第三 边缘 108上， 红外发射管组 105位于反射阵列 202b的上面。
处理器根据接收换能器 201b、 203b 所接收的声波信息， 确定触摸物 的初步位置信息。
处理单元 107分别与两个超声波接收换能器 201b、 203b和红外对管 阵列相连， 根据触摸物的初步位置信息和一维位置信息确定触摸物的位置 信息。
图 20是根据本发明的一个实施例的在触摸系统中多点定位的方法的 流程图。 下面结合附图， 对本实施例进行详细说明， 其中与前面实施例相 同的部分， 适当省略其说明。
如图 20所示， 在步骤 300, 利用触摸系统中的主触摸定位系统对多个 触摸物进行定位， 以获取多个触摸物的初步位置信息。
在本实施例中， 触摸物的初步位置信息可以是触摸物的坐标值， 也可 以采用表示触摸物的位置的其它信息。
例如， 在图 18所示的触摸系统中， 有两个触摸物进行触摸操作， 执行 步骤 300， 确定触摸物的初步位置信息有四个， 即 A ( Xl， Yl )、 B ( X2, Y2 ) , C ( X3, Y3 )和 D ( X4, Y4 ) 。
例如， 在图 19所示的触摸系统中， 如果也有两个触摸物进行了触摸操 作， 那么，执行步骤 300后得到的触摸物的初步位置信息是 Ε ( Χ5， Υ5 )、 F ( X6, Y6 ) 、 G ( X7, Y7 )和 H ( X8， Y8 ) 。
接着， 在步骤 301， 利用触摸系统中的红外对管阵列确定多个触摸物 的一维位置信息。
在本实施例中， 触摸物的一维位置信息是指触摸物在同一个方向上的 位置信息。 触摸物的一维位置信息可以是触摸物的坐标信息， 也可以是其 它表示触摸物的一维位置信息的信息。 但是， 触摸物的一维位置信息应当 与触摸物的初步位置信息采用相同的信息。 如果触摸物的初步位置信息采 用触摸物的坐标， 则触摸物的一维位置信息是触摸物的横坐标或纵坐标。
例如， 在图 18所示的触摸系统中， 通过步骤 301得到的触摸物的一维 位置信息分别是 XI和 X2。 例如， 在图 19所示的触摸系统中， 通过步骤 301得到的触摸物的一维 位置信息分别是 K11和 K21, 其中 K11是虚线 205所在的位置， K21是 虛线 206所在的位置。
然后， 在步骤 302, 根据在步骤 300 中确定的多个触摸物的初步位置 信息和在步骤 301中确定的多个触摸物的一维位置信息， 确定多个触摸物 的位置信息。
例如， 在图 18 所示的触摸系统中， 两个触摸物的初步位置信息是 A (Xl， Yl) 、 B (X2， Y2) 、 C (X3, Y3 )和 D (X4, Y4 )， 而两个 触摸物的一维位置信息是 XI和 X2， 因此， 两个触摸物的位置信息被确定 为 A (XI, Yl)和 B (X2, Y2) , 而 C (X3, Y3 )和 D (X4, Y4 )是 虛假触摸点的位置信息。
例如， 在图 19 所示的触摸系统中， 两个触摸物的初步位置信息是 E (X5, Y5) 、 F (X6, Y6) 、 G (X7, Y7)和 H (X8, Y8 )， 而两个触 摸物的一维位置信息是 K11和 K21。 由于 Ε (Χ5， Υ5)在虚线 206上， F (Χ6, Υ6)在虛线 205上， 因此， 两个触摸物的位置信息被确定为 Ε(Χ5，
Υ5 )和 F ( Χ6, Υ6) , 而 G ( Χ7, Υ7 )和 Η ( Χ8, Υ8 ) 假触摸点的 位置信息。
应当注意， 虽然在本实施例中， 按照先执行步骤 300后执行步骤 301 的顺序进行了描述， 但也可以先执行步骤 301后执行步骤 300， 或者并行 执行步骤 300和步骤 301。
通过以上描述可以看出， 本实施例的方法通过在触摸物的初步位置信 息的基础上考虑红外对管阵列所获取的一维位置信息，确定触摸物的位置， 从而能够有效地排除虚假触摸点„
本领域的普通技术人员应当理解， 本发明可以通过硬件实现， 也可以 通过在通用硬件平台上添加软件来实现。
虽然以上结合附图对本发明的具体实施例进行了详细描述， 但本发明 并不限于以上的实施例， 本领域的普通技术人员能够在本发明的精神和范 围内实现各种修改和变化。 本发明的范围仅有所附的权利要求限定。

Claims

权利要求
1. 一种触摸屏， 包括： 红外对管阵列， 设置在所述触摸屏的边缘上。
2.如权利要求 1所述的触 ， 其中所述触 是电阻式触摸屏、 表 面电容式触摸屏、 投射电容式触摸屏、 光学触摸屏、 表面声波触摸屏、 弯 曲波式触摸屏中的一种。
3.如权利要求 1所述的触 ， 其中所述触^ *是光学触 ， 其还 包括：
触摸面板；
两个图像传感器， 设置在所述触摸面板的边缘上， 用于获取触摸物的 图 4象信息； 以及
至少两个光源， 设置在所述触摸面板的边缘上， 用于向所述两个图像 传感器提供光照；
其中， 所述红外对管阵列设置在所述触摸面板的两条相对的边缘上。
4.如权利要求 1所述的触摸屏， 其中， 所述触 ^^是光学触摸屏， 其 还包括： 触摸面板、 边框、 两个图像传感器、 至少两个光源及回归反射条， 其中， 所述两个图像传感器安装在所述边框的相邻的两个角上， 并在每个 图 4象传感器附近安装有光源； 所述回归反射条安装在所述边框的三个边缘 上；所述红外对管阵列设置在所述边框的同一边缘上或两条相对的边缘上。
5.如权利要求 4所述的触摸屏， 其中所述红外对管阵列设置在所述边 框的同一边缘上， 所述红外对管阵列中的红外发射管和红外接收管被配置 为叠层排列，并且在所述红外发射管与所述红外接收管之间设置有遮光板。
6.如权利要求 4所述的触摸屏， 其中， 所述红外对管阵列设置在所述 边框的同一边缘上， 所述红外对管阵列中的红外发射管和红外接收管被配 置为并行排列， 并且在所述红外发射管的两侧设置有遮光板。
7.如权利要求 4所述的触摸屏， 其中， 所述红外对管阵列包括多个红 外对管，其中每一个所述红外对管包括一个红外发射管和一个红外接收管， 并在每一个所述红外对管的前方设置有 P艮光孔。
8.如权利要求 4至 7之一所述的触摸屏， 其中， 在所述图像传感器与 所述光源之间设置有遮光板， 所述遮光板沿着所述图像传感器的镜头方向 延伸。
9.如权利要求 4至 7之一所述的触摸屏， 其中， 所述两个图像传感器 和红外对管阵列设置在没有设置所述回归反射条的边缘上。
10.如权利要求 4所述的触摸屏， 其中， 所述红外对管阵列包括红外 发射管组和红外接收管组， 其中所述红外发射管组和所述红外接收管组分 别设置在没有设置所述回归反射条的边缘和与其相对的边缘上。
11. 一种触摸系统， 包括：
如权利要求 1至 10任意一项所述的触摸屏；
图像处理模块， 与所述触摸屏中的图像传感器连接， 用于处理来自所 述图像传感器的所述图像信息 , 以确定触摸物在所述触摸屏的回归反射条 上形成的阴影在所述图像传感器上形成的像的中心的坐标值；
信号处理模块， 与所述触摸屏中的红外对管阵列连接， 用于确定所述 红外对管阵列中没有接收到红外光线的红外对管的编号信息， 并根据所确 定的所述没有接收到红外光线的红外对管的编号信息， 确定所述触摸物在 沿着设置所述红外对管阵列的边缘的方向上的坐标信息； 以及
主控制器， 与所述图像处理模块和所述信号处理模块连接， 用于根据 来自所述图像处理模块的坐标值和来自所述信号处理模块的坐标信息， 确 定所述触摸物的触摸位置。
12. 一种在触摸系统中对触摸物定位的方法， 包括：
获取所述触摸系统中触摸屏的回归反射条的图像信息和红外对管阵列 的接收状态信息； 以及
根据所述回归反射条的图像信息和所述红外对管阵列的接收状态信 息， 确定所述触摸物的真实位置信息。
13.如权利要求 12所述的方法， 其中， 所述根据所述回归反射条的图 像信息和所述红外对管阵列的接收状态信息， 确定所述触摸物的真实位置 信息的步骤包括：
根据所述回归反射条的图像信息， 确定所述触摸物的位置信息； 根据所述红外对管阵列的接收状态信息， 确定所述触摸物在沿着设置 所述红外对管阵列的边缘的方向上的坐标信息； 以及
根据所确定的所述触摸物的位置信息和所述坐标信息， 确定所述触摸 物的真实位置信息。
14.如权利要求 13所述的方法， 其中， 所述回归反射条的图像信息包 括所述触摸物在所述回归反射条上形成的阴影在所述触摸屏的两个图像传 感器上形成的像的中心的坐标值 Nl、 N2„
15.如权利要求 14所述的方法， 其中， 所述红外对管阵列的接收状态 信息包括没有接收到红外光线的红外对管的编号信息。
16.如权利要求 15所述的方法， 其中， 所述根据所述回归反射条的图 像信息确定所述触摸物的位置信息的步骤包括：
根据所述坐标值 Nl、 N2, 使用 = ( N -ft5vy(ft5V), e [-u]以计算 tl、 t2的 值， 其中 V是所述两个图像传感器中的每一个图像传感器的电荷耦合器件 的任意一行的总像素值；
根据所计算的 tl、 t2的值， 使用 ^ = jA1t1 + 0.25^i = Wl,L，m)以计算所述
i=0
触摸物的位置和所述两个图像传感器的连线分别与设置有所述两个图像传 感器的公共边缘之间的夹角 和 2，其中 m是 t的最高次幂， ， 是 常数； 以及 根据所计算的夹角 W和 2 ， 使用 JC = (W tan 2) /(tan 1 + tan 2) 和 y = (w tan 1 tan 2) /(tan 1 + tan 2)以计算所述触摸物的位置信息（ X， y ),其中 W 是所述公共边缘的长度。
17.如权利要求 16所述的方法， 其中， 所述根据所述红外对管阵列的 接收状态信息， 确定所述触摸物在沿着设置所述红外对管阵列的边缘的方 向上的坐标信息的步骤包括：
根据所述没有接收到红外光线的红外对管的编号信息， 确定所述触摸 物的横坐标信息。
18.如权利要求 17所述的方法， 其中， 所述根据所确定的所述触摸物 的位置信息和所述横坐标信息， 确定所述触摸物的真实位置信息的步骤包 括：
基于所述横坐标信息， 排除所述触摸物的虚假触摸点；
根据所述触摸物的真实触摸点的位置信息（x， y ) 中的横坐标 X和所 述横坐标信息 xl， 使用¾。, = + ^(1 - )以计算所述触摸物的真实位置信息 中的横坐标 ,， 其中 r是关于 y的函数 r=f(y)， 且 ≥0
dy ， f(0) = 0 , 当 y≥^
2 时， f(y) = l \ 以及 根据所述触摸物的真实触摸点的位置信息（x， y ) 中的纵坐标 y， 使 用 = y以获得 ， 从而得到所述触摸物的真实位置信息( ， )。
19.如权利要求 18所述的方法，其中，当 0≤)< 时， r = f (y) = fc arctan(^) ,
2
其中 ^和 是常数。
20.如权利要求 19所述的方法， 其中， kx = l。
21. 一种触摸系统， 包括：
主触摸定位系统， 用于对触摸物进行定位以获得所述触摸物的初步位 置信息;
红外对管阵列， 用于确定所述触摸物的一维位置信息； 以及
处理单元， 与所述主触摸定位系统和所述红外对管阵列连接， 用于根 据来自所述主触摸定位系统的所述触摸物的初步位置信息和来自所述红外 对管阵列的所述触摸物的一维位置信息， 确定所述触摸物的位置信息。
22.如权利要求 21所述的触摸系统， 其中， 所述主触摸定位系统是电 阻式触摸屏、 表面电容式触摸屏、 投射电容式触摸屏、 光学触摸屏、 表面 声波触摸展、 弯曲波式触摸屏中的一种。
23.如权利要求 21所述的触摸系统， 其中， 所述红外对管阵列包括红 外发射管组和红外接收管组， 其中所述红外发射管组和所述红外接收管组 分别设置所述主触摸定位系统的两条相对的边缘上。
24.如权利要求 23所述的触摸系统， 其中， 所述处理单元还包括控制 单元， 用于控制所述红外发射管组中的红外发射管同时发光。
25. —种在触摸系统中多点定位的方法， 包括：
利用所述触摸系统中的主触摸定位系统对多个触摸物进行定位， 以获 取每个触摸物的初步位置信息；
利用所述触摸系统中的红外对管阵列确定每个触摸物的一维位置信 息； 以及
根据每个触摸物的所述初步位置信息和所述一维位置信息确定每个触 摸物的位置信息。
26.如权利要求 25所述的方法， 其中， 所述触摸物的一维位置信息是 指所述触摸物在同一个方向上的位置信息。
27.如权利要求 25所述的方法， 其中， 所述触摸物的初步位置信息和 位置信息用横坐标和纵坐标表示， 所述触摸物的一维位置信息用横坐标或 纵坐标表示。
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