專利名稱：一種多重觸控交互裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型屬于控制技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種多重觸控交互裝置。
背景技術(shù)：
目前有許多類型的與計(jì)算機(jī)交互的輸入設(shè)備，如，鼠標(biāo)、鍵盤、觸摸板、 遙控器、觸摸屏。而觸摸屏因其操作簡(jiǎn)單、自然，已經(jīng)越來越普及了。觸摸 屏允許用戶使用手指或觸摸筆通過簡(jiǎn)單觸摸顯示屏來進(jìn)行選擇和移動(dòng)光標(biāo)。
觸摸屏現(xiàn)己廣泛應(yīng)用于公共信息查詢、工業(yè)控制、銀行、娛樂、醫(yī)療等 領(lǐng)域。人們已經(jīng)體會(huì)到觸摸技術(shù)帶來的便利，政府也看到觸摸行業(yè)將成為我 國(guó)信息產(chǎn)業(yè)一個(gè)新的增長(zhǎng)點(diǎn)，開始給予關(guān)注和支持。隨著城市向信息化方向 發(fā)展和電腦網(wǎng)絡(luò)在國(guó)民生活中的滲透，各企事業(yè)單位都大量使用多媒體信息 查詢系統(tǒng)，以提高單位的整體形象和服務(wù)水準(zhǔn)，幫助走上信息化服務(wù)的道路。
觸摸屏一般包括一個(gè)觸摸面板、 一個(gè)控制器、 一個(gè)事件響應(yīng)軟件。觸摸 面板是位于顯示器正面的帶有觸摸敏感表面的透明面板，用于記錄觸摸事件， 并把信號(hào)發(fā)送給控制器?？刂破鲗?duì)這些信號(hào)進(jìn)行處理并發(fā)送給計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。 事件響應(yīng)軟件把觸摸事件翻譯成計(jì)算機(jī)指令，然后進(jìn)行相應(yīng)的操作。
市場(chǎng)上的觸摸屏主要三大種類電阻技術(shù)觸摸屏、表面聲波技術(shù)觸摸屏、 電容技術(shù)觸摸屏。電阻觸摸屏的主要部分是一塊與顯示器表面非常配合的電 阻薄膜屏，這是一種多層的復(fù)合薄膜，它以一層玻璃或硬塑料平板作為基層， 表面圖有一層透明氧化金屬(IT0氧化銦，透明的導(dǎo)電電阻)導(dǎo)電層，上面 在蓋有一層外表面硬化處理、光滑防擦的塑料層、它的內(nèi)表面也涂有一層IT0
涂層、在他們之間有許多細(xì)小的(小于1/1000英寸)的透明隔離點(diǎn)把兩層 導(dǎo)電層隔開絕緣。當(dāng)手指觸摸屏幕時(shí)，兩層導(dǎo)電層在觸摸點(diǎn)位置就有了接觸， 控制器偵測(cè)到這一接觸并計(jì)算出(X， Y )的位置，再根據(jù)模擬鼠標(biāo)的方式運(yùn) 作。表面聲波技術(shù)觸摸屏主要是利用聲波在物體的表面進(jìn)行傳輸，當(dāng)有物體 觸摸到表面時(shí)，阻礙聲波的傳輸，換能器偵測(cè)到這個(gè)變化，反映給計(jì)算機(jī)，進(jìn)而進(jìn)行鼠標(biāo)的模擬。電容技術(shù)觸摸屏則利用人體的電流感應(yīng)進(jìn)行工作。用 戶觸摸屏幕時(shí)，由于人體電場(chǎng)，用戶和觸摸屏表面形成以一個(gè)耦合電容，對(duì) 于高頻電流來說，電容是直接導(dǎo)體，于是手指從接觸點(diǎn)吸走一個(gè)很小的電流。 這個(gè)電流分從觸摸屏的四角上的電極中流出，并且流經(jīng)這四個(gè)電極的電流與 手指到四角的距離成正比，控制器通過對(duì)這四個(gè)電流比例的精確計(jì)算，得出 觸摸點(diǎn)的位置。
這些觸摸屏技術(shù)普遍存在的問題是，即使當(dāng)傳感表面有多個(gè)目標(biāo)時(shí)，也 只能報(bào)告一個(gè)觸摸點(diǎn)，它們無法同時(shí)追蹤多個(gè)觸摸點(diǎn)。
目前也有多點(diǎn)式觸摸屏技術(shù)，但由于面板的制作工藝難度和控制計(jì)算電 路的復(fù)雜程度很大，該技術(shù)只適用在尺寸較小的屏幕上，如果屏幕尺寸較大， 精度會(huì)比較低，而且成本會(huì)很高。因此，提供一種高精度，又不受尺寸大小 限制的多重觸控交互裝置非常重要。 發(fā)明內(nèi)容
本實(shí)用新型的目的就是針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種多重觸控交互裝 置，該裝置可以提高觸摸屏的精度與靈敏度，不受尺寸大小的限制，降低觸 摸屏的制造成本。
本實(shí)用新型包括圖像釆集盒、觸摸面板、投光裝置、圖像采集裝置、圖 像處理器。所述的圖像采集盒為等高的盒體，其頂面開放、側(cè)面和底面封閉。 觸摸面板為透明材料面板，形狀及大小與圖像采集盒的頂面匹配，觸摸面板 設(shè)置在圖像采集盒的頂面，圖像采集盒和觸摸面板圍合成圖像采集腔，圖像 采集裝置設(shè)置在圖像采集腔內(nèi)。圖像采集裝置的攝像頭朝向觸摸面板設(shè)置， 且觸摸面板位于圖像采集裝置的攝像頭的焦平面。圖像釆集裝置用于捕捉物 體接觸薄膜后的圖像，圖像采集腔可以有效減少外界環(huán)境對(duì)圖像采集設(shè)備的 干擾。觸摸面板可以采用普通玻璃或有機(jī)玻璃或壓克力板等透明材料。觸摸 面板上覆有不透明的薄膜，用于產(chǎn)生觸摸點(diǎn)和顯示投影設(shè)備投影出的圖像； 投光裝置設(shè)置在觸摸屏幕的正上方，可以將顯示圖像投影到薄膜上。圖像處 理器與圖像采集裝置信號(hào)連接，圖像處理器對(duì)圖像釆集設(shè)備采集到的圖像進(jìn) 行處理并分析，得到觸摸點(diǎn)坐標(biāo)以及觸摸動(dòng)作意圖，轉(zhuǎn)換成指令，調(diào)用程序 進(jìn)行事件響應(yīng)，控制投影設(shè)備顯示相應(yīng)圖像反饋給用戶。本實(shí)用新型的多點(diǎn)觸摸式人機(jī)交互裝置高靈敏度、高精度、不受尺寸大 小限制，能夠和用戶實(shí)時(shí)準(zhǔn)確的交互，而且用廉價(jià)的紅外圖像采集設(shè)備和投 影設(shè)備取代了傳統(tǒng)的昂貴觸摸屏硬件。本實(shí)用新型能識(shí)別同時(shí)發(fā)生在不同位 置的多個(gè)觸摸點(diǎn)；也能分析各觸摸點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)軌跡，得到用戶觸摸的正真意圖， 從而對(duì)用戶的觸摸進(jìn)行相應(yīng)的反饋。能通過手勢(shì)來指揮計(jì)算機(jī)進(jìn)行相應(yīng)的操 作，使人與計(jì)算機(jī)之間的交互更自然、方便。

圖1為本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施方式

如圖1所示， 一種多重觸控交互裝置包括圖像采集盒4、觸摸面板3、投 光裝置l、圖像采集裝置5、圖像處理器。
圖像采集盒4為長(zhǎng)方盒體，頂面開放、四個(gè)側(cè)面和底面封閉。觸摸面板3 為矩形的透明材料面板，設(shè)置在圖像采集盒4的頂面，圖像采集盒4和觸摸 面板3圍合成圖像采集腔，圖像釆集裝置5設(shè)置在圖像采集腔內(nèi)。圖像采集 裝置5的攝像頭朝向觸摸面板設(shè)置，且觸摸面板位于圖像采集裝置的攝像頭 的焦平面。觸摸面板3上覆有不透明的薄膜2，用于產(chǎn)生觸摸點(diǎn)和顯示投影設(shè) 備投影出的圖像。投光裝置1設(shè)置在觸摸屏幕的正上方，可以將顯示圖像投 影到薄膜上。圖像處理器與圖像采集裝置5信號(hào)連接，圖像處理器對(duì)圖像采 集設(shè)備采集到的圖像進(jìn)行處理并分析，得到觸摸點(diǎn)坐標(biāo)以及觸摸動(dòng)作意圖， 轉(zhuǎn)換成指令，調(diào)用程序進(jìn)行事件響應(yīng)，控制投影設(shè)備顯示相應(yīng)圖像反饋給用 戶。
該裝置的具體工作步驟是
(1) 開啟投光裝置，將白光照在白色薄膜表面；
(2) 圖像采集裝置采集觸摸板無觸點(diǎn)時(shí)的初始圖像(白色薄膜背面的圖 像)，由于光照的原因，初始圖像亮度比較亮，而且整幅圖像的亮度比較均勻；
(3) 用戶觸摸薄膜表面，接觸部分把上方照射下來的光線擋住，產(chǎn)生單個(gè) 或多個(gè)暗點(diǎn)；
(4) 圖像采集裝置對(duì)觸摸板實(shí)時(shí)采集圖像，并將觸摸圖像數(shù)據(jù)發(fā)送給圖像 處理器；(5) 圖像處理器把當(dāng)前觸摸圖像與初始圖像進(jìn)行相減剔除背景，得到產(chǎn) 生暗點(diǎn)的幾個(gè)區(qū)域，然后對(duì)這些區(qū)域進(jìn)行去噪點(diǎn)，增加對(duì)比度，腐蝕膨脹等 處理，最后根據(jù)特定的閾值得到幾個(gè)形狀規(guī)則的區(qū)域，這幾個(gè)區(qū)域就是觸摸 點(diǎn)在整幅圖像中的位置。通過這些區(qū)域在圖像中的像素坐標(biāo)與屏幕坐標(biāo)之間 的轉(zhuǎn)換得到觸摸點(diǎn)的屏幕坐標(biāo)。用戶單點(diǎn)觸摸時(shí)，可以對(duì)判斷該觸摸點(diǎn)移動(dòng) 方向，觸摸點(diǎn)的面積，以及觸摸點(diǎn)何時(shí)消失，可以據(jù)此分析出用戶的觸摸意
圖；用戶多點(diǎn)觸摸時(shí)，如果有新增觸摸點(diǎn)，則對(duì)該觸摸點(diǎn)進(jìn)行注冊(cè)、編號(hào)并 跟蹤，實(shí)時(shí)分析各個(gè)觸摸點(diǎn)之間的位置關(guān)系，如果有觸摸點(diǎn)消失，則注銷該 觸摸點(diǎn)，根據(jù)這些信息可以得出用戶的觸摸意圖，將觸摸意圖轉(zhuǎn)換成指令數(shù) 據(jù)發(fā)送給數(shù)據(jù)傳送程序；
(6) 數(shù)據(jù)傳送程序?qū)?shù)據(jù)進(jìn)行格式轉(zhuǎn)換、封裝以便適用不同類型接口的應(yīng) 用程序，然后發(fā)送給應(yīng)用程序；
(7) 應(yīng)用程序根據(jù)得到的數(shù)據(jù)進(jìn)行動(dòng)作，反饋給用戶。
權(quán)利要求1、一種多重觸控交互裝置，包括圖像采集盒、觸摸面板、投光裝置、圖像采集裝置、圖像處理器，其特征在于所述的圖像采集盒為等高的盒體，其頂面開放、側(cè)面和底面封閉；觸摸面板為透明材料面板，形狀及大小與圖像采集盒的頂面匹配，觸摸面板設(shè)置在圖像采集盒的頂面，圖像采集盒和觸摸面板圍合成圖像采集腔，圖像采集裝置設(shè)置在圖像采集腔內(nèi)；觸摸面板上覆有不透明的薄膜，投光裝置設(shè)置在觸摸屏幕的正上方，圖像處理器與圖像采集裝置信號(hào)連接。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種多重觸控交互裝置?，F(xiàn)有裝置無法同時(shí)追蹤多個(gè)觸摸點(diǎn)。本實(shí)用新型包括圖像采集盒、觸摸面板、投光裝置、圖像采集裝置、圖像處理器。觸摸面板設(shè)置在圖像采集盒的頂面，圖像采集盒和觸摸面板圍合成圖像采集腔，圖像采集裝置設(shè)置在圖像采集腔內(nèi)，圖像采集裝置的攝像頭朝向觸摸面板設(shè)置。觸摸面板上覆有不透明的薄膜，投光裝置設(shè)置在觸摸屏幕的正上方，圖像處理器與圖像采集裝置信號(hào)連接。本實(shí)用新型的多點(diǎn)觸摸式人機(jī)交互裝置高靈敏度、高精度、不受尺寸大小限制，能夠和用戶實(shí)時(shí)準(zhǔn)確的交互，能夠識(shí)別同時(shí)發(fā)生在不同位置的多個(gè)觸摸點(diǎn)，使人與計(jì)算機(jī)之間的交互更自然、方便。
文檔編號(hào)G06F3/042GK201383135SQ20092011768
公開日2010年1月13日 申請(qǐng)日期2009年4月13日 優(yōu)先權(quán)日2009年4月13日
發(fā)明者厲力華, 朱雋晨 申請(qǐng)人:杭州電子科技大學(xué)