專利名稱：一種高分辨率紅外線觸摸裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明所涉及的技術(shù)領(lǐng)域是紅外線觸摸捕捉技術(shù)，更具體地說是一種利用紅外線對電腦顯示屏或一個書寫平面作為輸入終端的移動目標(biāo)的軌跡捕捉及重現(xiàn)的技術(shù)。
本發(fā)明的主要技術(shù)方案是一種高分辨率紅外線觸摸捕捉裝置，其中橫向、縱向排列在捕捉平面邊緣的紅外線發(fā)射陣列及同樣橫向、縱向排列在捕捉平面邊緣的與發(fā)射陣列對應(yīng)的紅外線接收陣列分別通過行驅(qū)動器、列驅(qū)動器與微處理器相連；紅外線發(fā)射陣列的列驅(qū)動器的輸出端口與高頻調(diào)制信號產(chǎn)生器相連；紅外線接收陣列的列驅(qū)動器的輸出端口通過依次連接的信號放大器、調(diào)制解調(diào)器、A/D模/數(shù)轉(zhuǎn)換器與微處理器相連，所述的信號放大器是包含有一個或一個以上的運算放大器和電感、電容、電阻配置而成的跨阻抗放大器，紅外線發(fā)射陣列分別通過發(fā)射行驅(qū)動線、列驅(qū)動線分別與發(fā)射行驅(qū)動器、列驅(qū)動器相連；紅外線接收陣列分別通過接收行驅(qū)動線、列驅(qū)動線分別與接收行驅(qū)動器、列驅(qū)動器相連；發(fā)射行驅(qū)動器、接收行驅(qū)動器通過行地址總線連接微處理器，發(fā)射列驅(qū)動器、接收列驅(qū)動器通過列地址總線連接微處理器，微處理器通過控制RS232串行口或USB接口的芯片與電腦相連。
本發(fā)明采用兩個完整統(tǒng)一的發(fā)射、接收陣列，它們由各自的陣列驅(qū)動電路驅(qū)動，有利于線路板布線，也節(jié)省驅(qū)動電路。為了制造大型紅外線觸摸捕捉裝置，本發(fā)明還將紅外線發(fā)射、接收陣列設(shè)計成模塊陣列，可以使生產(chǎn)簡單化、標(biāo)準(zhǔn)化，而且可以根據(jù)需要使用大小、數(shù)量不同的模塊就可以靈活的生產(chǎn)出大小不同的紅外線觸摸捕捉裝置。
為了提高紅外線觸摸捕捉裝置的分辨率，本發(fā)明人在申請的中國專利02149761.3通過建立一個以光軸通道光粒子分布密度為模型，以及利用光軸通道受攔截物遮擋導(dǎo)致光粒子密度減少與接收管輸出電壓變化的關(guān)系，建立了一個遮擋距離為自變量x，接收管輸出電壓變化為函數(shù)的含有tan(x)函數(shù)的標(biāo)準(zhǔn)曲線方程或是一個多次函數(shù)的標(biāo)準(zhǔn)曲線方程，并通過利用該標(biāo)準(zhǔn)方程式計算出攔截物在光軸通道中的攔截寬度di，再利用該寬度di計算出攔截物的大小尺寸W，而后再利用該W值，通過坐標(biāo)計算公式取得精確的移動目標(biāo)軌跡坐標(biāo)，上述方法適用于移動目標(biāo)的尺寸小于發(fā)射、接收管的尺寸的情況。若是移動目標(biāo)的尺寸小于發(fā)射、接收管的尺寸時，以上求W值計算攔截物坐標(biāo)的方法就不再適用了，為此本發(fā)明又根據(jù)該類移動目標(biāo)通過光軸通道時所產(chǎn)生的電壓變化建立了一個二次函數(shù)曲線，或是指數(shù)、對數(shù)曲線方程，并通過已知電壓求解移動目標(biāo)在光軸通道中攔截的具體位置或坐標(biāo)λ。通過應(yīng)用以上方法，可極大的提高紅外線捕捉的分辨率，能夠精確、平滑的實現(xiàn)了紅外線捕捉手寫筆跡的技術(shù)。
圖1是紅外線觸摸捕捉裝置發(fā)射、接收管位置分布圖2是紅外線發(fā)射、接收模塊電路原理圖實列；圖3是紅外線發(fā)射、接收管的模塊線路板圖實例；圖4是紅外線發(fā)射、接收管模塊之間連接原理圖；圖5是紅外線觸摸捕捉裝置系統(tǒng)控制電路框架圖；圖6是移動目標(biāo)捕捉流程框圖；圖7是單一移動目標(biāo)識別與重現(xiàn)流程框圖；圖8是模數(shù)轉(zhuǎn)換器A/D轉(zhuǎn)換子流程框圖；圖9是交互式指令操作模式流程框圖；圖10A是紅外線光軸通道示意圖；圖10B是紅外線光軸通道截面示意圖；圖11是光軸光粒子分布模型與模數(shù)轉(zhuǎn)換器A/D電壓變化圖；圖12是移動目標(biāo)大小尺寸、坐標(biāo)圖；圖13是同一攔截物移動經(jīng)過不同尺寸光軸通道的接收管電壓輸出曲線圖；圖14是不同尺寸攔截物移動經(jīng)過同一光軸通道的接收管電壓輸出曲線圖；圖15是美國專利6429857的結(jié)構(gòu)示意圖；圖16是中國專利申請00121462.4中的電壓與接收管序號的關(guān)系圖。
根據(jù)光學(xué)理論的反平方定律(Inverse Square Law)；即光粒子(光束)的密度與靠近光軸中心的距離的平方成反比，于是建立了如圖11所示的以發(fā)射光照切面為模型的光粒子密度分布圖S，和以光通道中光粒子密度分布曲線圖I。圖中Y軸是光軸通道中光粒子密度或接收管輸出電壓值，X軸為光軸通道直徑尺寸。曲線I中，D點是光粒子密度最高點，也是通道的中心，C、E點的光粒子密度最低，也是通道的邊緣。
光軸通道被遮擋的部分呈弓形，而被遮擋的過程，是該弓形慢慢變大的過程，也是該弓形的高度變大的過程。將目標(biāo)沿X軸移動時光通道切面有效面積的變化(即，光通道的有效面積(無遮擋部分弓形的面積)＝光通道切面總面積-受遮擋部分弓形面積)分成無數(shù)個段，由大到小，再根據(jù)，光粒子通道密度分布的模型S，通過微積分計算，推導(dǎo)出一個標(biāo)準(zhǔn)的、目標(biāo)沿X軸方向移動時光軸通道中的光粒子(光束)量的變化曲線H，該標(biāo)準(zhǔn)曲線是以遮擋距離為自變量x，接收管輸出電壓變化為函數(shù)的含有tan(x)函數(shù)的標(biāo)準(zhǔn)曲線方程或是一個多次函數(shù)的標(biāo)準(zhǔn)曲線方程，其中A點是光粒子數(shù)量最多，因為通道沒有被遮擋；B點是分水嶺，即只有一半光粒子通過；E點是最低點，因為通道被全部遮擋，沒有光粒子通過。
由于光軸通道中光粒子(光束)數(shù)量＝接收管接收到的光粒子(光束)數(shù)量，而光粒子(光束)數(shù)量的變化與接收管輸出電壓呈線性正比的關(guān)系，即上述光軸通道受遮擋時光粒子變化的標(biāo)準(zhǔn)曲線亦等于紅外線接收管在接收紅外線時輸出電壓的變化曲線。
本發(fā)明使用了一個A/D數(shù)模轉(zhuǎn)換器來將接收管輸出電壓變化曲線轉(zhuǎn)換成移動距離，它可以將紅外線接收管輸出的模擬電壓幅值分成若干分，再量化為離散的數(shù)值表現(xiàn)，若使用的是8位A/D轉(zhuǎn)換器，即可輸出量化為28＝256個不同的電壓數(shù)值，在此可將A/D轉(zhuǎn)換器的滿格電壓調(diào)為標(biāo)準(zhǔn)曲線H中A點的電壓值，最高為255，最低為0，再擬合于標(biāo)準(zhǔn)曲線H上，在相對應(yīng)的X軸上，即可找到與其相應(yīng)的256個X坐標(biāo)。因此，將A/D輸出的電壓值代入到該標(biāo)準(zhǔn)曲線方程式，即可求得目標(biāo)移動光軸通道中攔截部分的具體寬度(即遮擋部分弓形的高度)，并通過利用該標(biāo)準(zhǔn)方程式計算出攔截物在光軸通道中的攔截寬度di，在將連續(xù)幾個遭攔截的接收管受遮擋部分的寬度di累加計算出攔截物的大小尺寸W，而后再利用該W值，通過以下坐標(biāo)計算方程式取得精確的移動目標(biāo)軌跡坐標(biāo)，根據(jù)圖12所示，設(shè)發(fā)射、接收管尺寸為L；Wx，Wy為攔截物的直徑；d為目標(biāo)在光軸通道中攔截部分的寬度，即攔截部分弓形的高度；j為X軸上第一個遭受攔截的接收管的排列序號；k為Y軸上第一個遭受攔截的接收管的排列序號。圖中，移動目標(biāo)M1的直徑(即遭受攔截的接收管受遮擋部分的寬度)Wx＝d7+d8+d9可推導(dǎo)出移動目標(biāo)的在X、Y軸直徑數(shù)學(xué)表達式為Wx=Σi=jNdi=dj+dj+1+···dj+n,N=j+n]]>Wy=Σi=kNdi=dk+dk+1+···dk+n,N=k+n]]>X、Y坐標(biāo)為的數(shù)學(xué)表達式為X=j×L-dj+(Σi=jNdj)÷2]]>Y=k×L-dk+(Σi=kNdi)÷2]]>將已知數(shù)j、k、L、d代入上公式，便可獲得任何攔截目標(biāo)的大小尺寸，及其精確坐標(biāo)。
為了進一步提高精確度，本發(fā)明還在微處理器或電腦中建立一個電壓與遮擋寬度轉(zhuǎn)換的標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)表，該表是經(jīng)過實驗所得，它結(jié)合不同發(fā)射、接收管的直徑尺寸，將目標(biāo)攔截物在光軸通道中移動時，紅外線接收管所產(chǎn)生的電壓值與目標(biāo)攔截物遮擋紅外線光軸通道寬度di的一一對應(yīng)關(guān)系排列而成，微處理器或電腦可以根據(jù)信號接收電路中A/D轉(zhuǎn)換器所獲得的接收管產(chǎn)生的電壓值直接在該表中對應(yīng)取得目標(biāo)攔截物遮擋紅外線光軸通道寬度di的值，再將通過tan(x)函數(shù)的曲線方程或是一個二次或者二次方以上曲線方程獲得的目標(biāo)攔截物遮擋紅外線光軸通道寬度di值與該查表所的的數(shù)值進行擬合，以獲得更加精確的數(shù)值，從而，實現(xiàn)當(dāng)攔截物尺寸大于發(fā)射、接收管尺寸時，對紅外線觸摸裝置上的移動目標(biāo)運動軌跡的坐標(biāo)捕捉、識別、軌跡重現(xiàn)及儲存?；蛘咭部芍苯油ㄟ^將接收管輸出電壓與所建立的電壓與遮擋寬度轉(zhuǎn)換的標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)表進行查表取值后取得寬度di值，從而進行，當(dāng)攔截物尺寸大于發(fā)射、接收管尺寸時，對紅外線觸摸捕捉裝置上的移動目標(biāo)運動軌跡的坐標(biāo)捕捉、識別、軌跡重現(xiàn)及儲存；根據(jù)上述的方法可實現(xiàn)，當(dāng)移動目標(biāo)攔截物的尺寸大于或等于接收管的尺寸時，對移動目標(biāo)軌跡的捕捉、重現(xiàn)及大小識別。若是目標(biāo)攔截物尺寸小于發(fā)射、接收管尺寸，即所述的光軸通道尺寸時，上述的方法就不再適用了，為此，本發(fā)明根據(jù)實驗結(jié)果，發(fā)現(xiàn)當(dāng)一個直徑小于接收管直徑的攔截物體移動經(jīng)過光軸通道時，接收管的輸出電壓變化是一個如圖13所示的二次函數(shù)曲線，或是一個對數(shù)、指數(shù)曲線，圖中Y軸是被遮擋的接收管的輸出電壓，X軸是攔截物移動經(jīng)過光軸通道時的坐標(biāo)或位置變化值λ，其中A1、A2、A3是表示直徑為5mm接收管的電壓變化曲線，B1、B2、B3、是表示直徑為3mm接收管的電壓變化曲線，C1、C2、C3是表示直徑為2mm接收管的電壓變化曲線，P1是光軸通道的中心，也是接受管的中心位置，當(dāng)攔截物移動經(jīng)過接收管的中心位置時A2，B2，C2點相對應(yīng)的電壓值都沒有達到0或接近0，這說明了是因為攔截物體沒能將整個光軸通道攔截遮蓋，導(dǎo)致一部分紅外線依然通過以至接收管仍有一定的電壓輸出，A2點電壓比B2點高，B2點電壓比C2點高，這是因為當(dāng)同樣尺寸大小的攔截物體移動經(jīng)過光軸通道時，光軸通道的大小即接收管的尺寸決定了曲線的電壓跌落趨勢快慢，又通過實驗，根據(jù)圖14，曲線(A1、A2、A3)，(A1、B2、A3)，(A1、C2、A3)是依次由小到大的目標(biāo)攔截物移動經(jīng)過光軸通道時接收管輸出電壓變化曲線，其中A1、A2、A3代表最小目標(biāo)攔截物的曲線，A1、C2、A3代表最大目標(biāo)攔截物的曲線，P2是光軸通道，即接收管的中心位置，當(dāng)目標(biāo)攔截物移動經(jīng)過該中心位置時A2、B2、C2相對應(yīng)的電壓值是其曲線上的最低點電壓，也是用于決定目標(biāo)攔截物尺寸大小的主要參數(shù)，由此可見，當(dāng)接收管大小尺寸保持不變，當(dāng)不同大小尺寸的攔截物體經(jīng)過光軸通道時，攔截物體的大小尺寸決定了曲線的電壓跌落趨勢快慢，根據(jù)上述的實驗結(jié)果于是建立了一個電壓與移動坐標(biāo)關(guān)系的曲線方程，根據(jù)該二次函數(shù)曲線方程，或?qū)?shù)、指數(shù)曲線方程中的已知電壓求解攔截物體在光軸通道中移動的具體位置或坐標(biāo)λ，或者可將通過實驗取得的數(shù)據(jù)建立一個包含有接收管輸出電壓值與攔截物移動坐標(biāo)值λ一一對應(yīng)排列而成的數(shù)據(jù)表，其坐標(biāo)值λ可直接通過查表方式求得，因此，對于攔截物體小于發(fā)射、接收管尺寸時，移動目標(biāo)X、Y坐標(biāo)的數(shù)學(xué)表達式如下X＝(j-1)×L+λxY＝(k-1)×L+λy其中j、k是第一個遭受攔截的、分別在X、Y軸上的接收管的排列序號，L是接收管直徑尺寸，λx、λy可通過上述方法求得，將已知數(shù)j、k、L、λ代入上公式，便可獲得小于接收管尺寸的移動目標(biāo)的精確坐標(biāo)。在實驗中還發(fā)現(xiàn)，當(dāng)攔截物體經(jīng)過光軸通道中心位置P2時，電壓A2＞B2＞C2，可見攔截物體尺寸的大小Wλ決定了接收管的最低電壓輸出值，要取得攔截物體的尺寸大小，可通過建立一個包含有接收管的最低點電壓值，即曲線中A2、B2、C2點電壓值與已知攔截物尺寸Wλ值一一對應(yīng)排列而成的數(shù)據(jù)表，通過查表方式，可求得攔截物體的大小尺寸Wλ值。利用該方法即可解決實現(xiàn)，當(dāng)目標(biāo)攔截物直徑小于發(fā)射、接收管尺寸時，移動目標(biāo)軌跡的捕捉、重現(xiàn)及攔截物大小識別的難題。根據(jù)以上的方法，如使用2mm直徑的紅外線發(fā)射、接收管，可將紅外線觸摸捕捉裝置的分辨率提高至約3251dpi(理論值)，若使用5mm直徑的接收管其分辨率是1300dpi(理論值)。
文字的書寫包了含斷筆和續(xù)筆，為了解決在手寫輸入中斷筆和續(xù)筆的問題，要準(zhǔn)確的實現(xiàn)軌跡重現(xiàn)，就必需能夠?qū)喙P或續(xù)筆進行準(zhǔn)確的判斷，本發(fā)明是通過應(yīng)用軟件將上個周期捕獲的坐標(biāo)，與該周期內(nèi)捕獲的坐標(biāo)，進行距離差值運算求得D值，然后利用該值的大小判斷坐標(biāo)是一個點或是另一條線的開端，還是一條線軌跡的延續(xù)，若是一條線軌跡的延續(xù)，則將相鄰的兩個坐標(biāo)利用線條連接在一起，若否，則在坐標(biāo)上畫輸出一個點，同時顯示在電腦屏幕上，即可實現(xiàn)對移動目標(biāo)軌跡的捕捉、重現(xiàn)等目的。求D值的方法可根據(jù)圖12中移動目標(biāo)M1(X1，Y1)與M2(X2，Y2)的距離可由以下公式得出 在同一個目標(biāo)，在周期n與周期n-1捕獲的坐標(biāo)之間的距離的數(shù)學(xué)表達式如下 在同一周期n內(nèi)有多個目標(biāo)捕獲時，兩個不同移動目標(biāo)m、m-1之間距離的數(shù)學(xué)表達式如下D(m)=(X(m)n-X(m-1)n)2+(Y(m)n-Y(m-1)n)2]]>若在相鄰的兩個周期n、n-1內(nèi)有捕獲目標(biāo)m時，該目標(biāo)m在不同周期內(nèi)的捕獲的坐標(biāo)距離的數(shù)學(xué)表達式如下D(m)n=(X(m)n-X(m)n-1)2+(Y(m)n-Y(m)n-1)2]]>這種利用目標(biāo)距離差值來判斷和連接相鄰的兩個坐標(biāo)的方法的好處是，利用這種方法可以同時將多個捕獲的坐標(biāo)的軌跡再次重現(xiàn)，這種方法是有別于現(xiàn)有紅外線觸摸屏和一些手寫電腦書寫板的軌跡重現(xiàn)的方法?，F(xiàn)有軌跡重現(xiàn)方法只是單一的依靠判斷目標(biāo)是否離開捕捉范圍或平面來確定所捕獲的坐標(biāo)是一條線的開端還是一條線的軌跡的延續(xù)，如有多個用戶同時在捕捉平面上書寫的話，若利用這種方法判斷哪一個目標(biāo)在什么時間離開捕捉范圍是非常復(fù)雜和困難的，因此利用現(xiàn)有軌跡重現(xiàn)方法實現(xiàn)多用戶同時在紅外線觸摸捕捉裝置上書寫也是非常困難的。而本發(fā)明的方法正好克服了這一多用戶同時使用的障礙。
在目標(biāo)捕捉時，要得到目標(biāo)在紅外線觸摸捕捉裝置上移動的軌跡，就必須快速的由第一對發(fā)射、接收管開始，重復(fù)不斷地進行每對發(fā)射、接收單元的掃描直至完成最后一個單元為止，隨即完成一個掃描周期。然后持續(xù)不斷的快速重復(fù)以上掃描周期捕捉移動目標(biāo)的坐標(biāo)，隨即將每周期內(nèi)所捕獲的坐標(biāo)上傳到電腦。
對擦除裝置進行自動識別是根據(jù)其大小尺寸W值來判斷的，在經(jīng)過一個周期的掃描后，只要能判斷出移動目標(biāo)尺寸大于筆劃(筆頭)尺寸(可由用戶通過軟件所定義)，便可以確認(rèn)在紅外線觸摸捕捉裝置上移動的物體是擦除裝置。一般情況下，被識別的裝置應(yīng)該是接近圓形的。該擦除裝置可以是手指或是與其它物體，因為手指于平面上移動時，其接觸面積是一個接近圓的橢圓型，亦可視為圓型來進行處理。在此，只說明一下圓型擦除裝置是如何被捕捉、處理及實現(xiàn)的。實現(xiàn)捕獲擦除裝置的移動軌跡，及屏幕擦除效果重現(xiàn)的基本原理與捕獲筆是一樣的。由前文中知道，移動目標(biāo)大小是可以通過，接收管攔截長度計算出來的，同樣，通過如下公式可得出擦除裝置的直徑大小是Wx=Σi=jNdi=dj+dj+1+···dj+n,N=j+n]]>或者使用Wy或Wλ值。
擦除效果的重現(xiàn)是通過，當(dāng)電腦接收到這個坐標(biāo)，和物體的直徑W后，應(yīng)用軟件利用直徑W，在目標(biāo)移動的坐標(biāo)(X，Y)上畫出一個白色實體圓，隨后根據(jù)的目標(biāo)移動，重復(fù)不斷地在接收到的(Xn，Yn)坐標(biāo)上畫出以直徑為W的實體圓，即可實現(xiàn)擦除裝置的應(yīng)用了。當(dāng)然，這種判斷的目標(biāo)只能是規(guī)則圓形。如果目標(biāo)是正方形、長方形，用戶在使用前，就必需將擦除裝置垂直放在紅外線觸摸捕捉裝置上，然后系統(tǒng)先進行一次掃描識別，目的是通過掃描捕捉長方形或正方形的長和寬度，然后計算出對角線的長度，再通過幾何原理計算出長方形或方形的旋轉(zhuǎn)角度，便可以得出擦除裝置的擦除面積和軌跡。
在解釋過本發(fā)明工作原理之后，下面結(jié)合


本發(fā)明的結(jié)構(gòu)及應(yīng)用程序圖1是該發(fā)明所使用的紅外線發(fā)射、接收管的位置分布圖。其中，有一紅外線發(fā)射陣列，分為兩部分，一部分102位于紅外線觸摸捕捉裝置左側(cè)的邊沿位置上，按序號排列，是用于Y軸發(fā)射掃描的；另一部分101位于紅外線觸摸捕捉裝置上邊沿位置，按序號排列，是用于X軸發(fā)射掃描的。另有一紅外線接收陣列，分為兩部分，一部分103位于102對面邊沿上，按序號排列，是用于Y軸接收掃描的；另一部分104位于在101對面邊沿上，按序號排列，是用于X軸接收掃描的。101，102，103，104都是以模塊形式，通過連接器連接形成，而每個模塊是由發(fā)射、接收管單元構(gòu)成。
其中，在X軸上的，每對發(fā)射、接收管都是一一對應(yīng)的，且具有相同的X軸序號。當(dāng)沒有物體在發(fā)射管和接收管之間移動時，接收管是可以正常接收到發(fā)射管所發(fā)出的高頻脈沖信號，但如有物體開始在X軸方向移動時，X軸的某個或某些發(fā)射管所發(fā)出的紅外線信號會被物體105截斷，導(dǎo)致相對應(yīng)的單個或數(shù)個接收管所接收到的信號根據(jù)受遮擋的寬度相對衰減，根據(jù)這個接收管或發(fā)射管所在位置的序號，通過應(yīng)用A/D轉(zhuǎn)換程序，計算出攔截物在光軸通道中遮擋部分的寬度，再利用所述的坐標(biāo)公式，便可以知道物體105在X軸上移動的坐標(biāo)值X了。同樣，在Y軸上，每對發(fā)射、接收管也都是一一對應(yīng)的，而且也具有相同的Y軸序號。當(dāng)物體在發(fā)射管和接收管之間移動時，有某個或某些Y軸上的接收管無法接收到發(fā)射管所發(fā)出的脈沖信號時，根據(jù)當(dāng)時接收或發(fā)射管的Y軸序號，通過如上方法，便可以得到物體105在Y軸上移動的坐標(biāo)Y值了。通過周而復(fù)始的對X、Y軸上的每個紅外發(fā)射管輪流輸出脈沖信號，進行掃描，同時也對位于其對面相應(yīng)的每個接收管進行信號讀取，物體105在X軸和Y軸的移動坐標(biāo)軌跡便隨即可得。
圖2是本發(fā)明的紅外線發(fā)射、接收模塊電路原理圖，在發(fā)射模塊上的每個紅外管是以陣列方式連接，為了配合不同的產(chǎn)品大小應(yīng)用及空間、走線等要求，陣列的具體排列方法和大小可根據(jù)紅外線觸摸捕捉范圍的具體尺寸大小情況而定，如下是本發(fā)明所包含的其中一種具體的陣列連接方式，但本發(fā)明所涉及的技術(shù)并不只限于這種方式的連接。在圖中所示是一個32×2的陣列，其中有行驅(qū)動線305共32條，其一端分別與兩個連接器301，302相連接，另一端與每個紅外線發(fā)射管或紅外線接收管304的正極相連接。有列驅(qū)動線306共2條，其一端與連接器303相連接，另一端與每個紅外線發(fā)射管或接收管304的負(fù)極相連接。也可將發(fā)射、接收模塊的陣列連接方式由32×2更改為8×8或其它有利于產(chǎn)品布線的任意組合。
圖3是本發(fā)明上的紅外線發(fā)射管、接收管的模塊線路板(PCB)零件分布圖。其中位于線路板407的兩端有兩個行驅(qū)動線連接器401和406(即圖2中的301和302)與32條行驅(qū)動線相連接，其目的是用于模塊與模塊之間行驅(qū)動線連接的。連接器403(即圖2中的303)是與列驅(qū)動線連接的共2條。402是紅外線發(fā)射管單元或接收管單元，是直接焊接在線路板上的，共有64個。其中每個發(fā)射或接收管的正極與連接器401和406相連接，負(fù)極與列驅(qū)動線連接，形成一個32×2的陣列。404是一個螺絲孔，用于固定該模塊。
圖4是每個紅外線發(fā)射管、接收管模塊之間連接原理圖。根據(jù)圖中所示，觸摸平面501是由多個紅外線模塊圍繞在中間的。其中，紅外線模塊的使用數(shù)量是根據(jù)觸摸平面的大小而定的。如圖中所示，發(fā)射陣列，共有21個發(fā)射模塊，其中有10個模塊是用于對觸摸平面501左側(cè)，用于Y軸紅外線發(fā)射掃描的，11個模塊位于501的上邊緣，是用于X軸發(fā)射掃描的。同樣，在發(fā)射模塊的對面有著相同數(shù)目的接收模塊。若該發(fā)明所使用的紅外管的大小尺寸為2mm，根據(jù)如下方法可以計算出觸摸平面書寫面積的有效尺寸。模塊尺寸為64×2mm＝128mm，X軸掃描范圍是128×11(發(fā)射模塊)＝1408mm，以同樣方法可計算出Y軸掃描范圍是1280mm，即應(yīng)用于紅外線觸摸捕捉裝置有效捕捉面積為1408×1280平方毫米，適用于利用背投電視作為電腦顯示終端的應(yīng)用領(lǐng)域。如將模塊設(shè)計為38×2mm＝76mm，X軸掃描范圍是76×4(發(fā)射模塊)＝304mm，Y軸掃描范圍是76×3＝228，適用于15寸的電腦觸摸屏。想增加或縮小捕捉范圍的大小尺寸，可相應(yīng)的調(diào)整模塊使用的數(shù)量，或使用不同大小的紅外管即可，若想減少使用紅外線發(fā)射、接收管的數(shù)量，可使用5mm或更大尺寸的發(fā)射、接收管，這樣一來，至少可以減少一半以上的發(fā)射、接收管數(shù)量。
在前文中所述，模塊與模塊之間是靠連接器連接的。在圖4所示，發(fā)射模塊502頭尾相接串連在一起構(gòu)成一個32×42的紅外發(fā)射陣列。其中發(fā)射管模塊的行驅(qū)動線504共32條連接于模塊之間，再連接至發(fā)射陣列的行驅(qū)動器接口506。發(fā)射模塊的列驅(qū)動線503有21個，每個2條，共42條與控制板的發(fā)射陣列的列驅(qū)動器接口505連接。同樣接收模塊的連接方式如同上述。接收模塊507頭尾相接，行驅(qū)動線509與接收陣列的行驅(qū)動器接口511連接，共32條。列驅(qū)動線508與接收陣列的列驅(qū)動器的接口510連接，共42條，構(gòu)成一個32×42的紅外接收陣列。
有紅外管發(fā)射陣列32×42共1344個發(fā)射管，有接收陣列32×42共1344個接收管用于捕捉屏幕上移動物體。掃描是由第一對發(fā)射、接收管開始，按排列序號，直至將1344對發(fā)射、接收管全部輪流掃描一次，即完成一個掃描周期。如要捕捉一個平滑連續(xù)的移動坐標(biāo)，掃描的周期應(yīng)越快越好，每秒內(nèi)掃描的次數(shù)應(yīng)越多越好。
圖5是該發(fā)明的核心部分的控制電路結(jié)構(gòu)框架圖，其中包括四大部分第一部份是微處理器控制部分其中包括有微處理器637，主要是用于按照存儲在ROM中的程序指令，輸出掃描發(fā)射、接收管的地址信號，控制某一對發(fā)射、接收管導(dǎo)通，及記錄目標(biāo)的移動位置，和上傳坐標(biāo)數(shù)據(jù)給電腦等。電源633提供電源給微處理器，632是一個晶體是微處理器所需的振蕩頻率。
第二部分是紅外線發(fā)射控制電路其中，發(fā)射陣列的行驅(qū)動器606的一輸入端經(jīng)過一個限流電阻608與電源638正極相連，提供電壓給發(fā)射管，輸出端是32個行驅(qū)動線609與發(fā)射陣列611上的每個發(fā)射管正極相連；同時，列驅(qū)動器607的輸入端口是42個列驅(qū)動線610與發(fā)射陣列上的每個發(fā)射管的負(fù)極相連，輸出端口與一個高頻調(diào)制信號產(chǎn)生器640相連，可產(chǎn)生高頻脈沖信號，當(dāng)微處理器637按程序指令導(dǎo)通某對發(fā)射、接收管時，可使該發(fā)射管輸出帶有高頻調(diào)制的紅外線信號。
其中，行驅(qū)動器606是根據(jù)微處理器發(fā)出的“行”地址碼，將其輸入端口與其輸出端，即該地址碼所指向的行驅(qū)動線609中的某一行導(dǎo)通；列驅(qū)動器607是根據(jù)微處理器發(fā)出的“列”地址碼，將其輸出端口與其輸入端，即該地址碼所指向的列驅(qū)動線610中的某一列導(dǎo)通；電路611是由21個發(fā)射模塊串連在一起的發(fā)射管陣列，單元601是所示的611中的其中一個被導(dǎo)通的發(fā)射管；高頻調(diào)制信號產(chǎn)生器可給導(dǎo)通的發(fā)射管611提供一個300kHz左右的高頻調(diào)制。
第三部分是紅外線接收控制電路，接收列陣的行驅(qū)動器616的一輸入端口與電源正極相連，可提供電壓給接收管，輸出端是32個行驅(qū)動線619與接收陣列621上的每個接收管的正極相連，列驅(qū)動器617的輸入端口是42個列驅(qū)動線與接收陣列621上每個接收管的負(fù)極相連，輸出端口與一個或一個以上的運算放大器和電感、電容、電阻配置而成的跨阻抗放大器641連接，跨阻抗放大器可將無用干擾信號過濾掉并放大有用的脈沖信號，調(diào)制解調(diào)642將高頻信號解調(diào)成電壓信號再輸入到一個模數(shù)轉(zhuǎn)換器A/D643中，信號通過A/D轉(zhuǎn)換后輸出8位二進制的數(shù)字信號給微處理器，然后通過A/D電壓與移動坐標(biāo)的轉(zhuǎn)換子程序求得移動目標(biāo)X，Y坐標(biāo)位置。
其中，行驅(qū)動器616是根據(jù)微處理器發(fā)出的“行”地址碼，將其輸入端口與其輸出端，即該地址碼所指向的行驅(qū)動線619中的某一行導(dǎo)通；列驅(qū)動器617是根據(jù)微處理器發(fā)出的“列”地址碼，將其輸出端口與其輸入端，即該地址碼所指向的列驅(qū)動線620中的某一列導(dǎo)通；同樣，電路621是21個接收模塊串連在一起的紅外線接收管陣列，單元622所示的是接收陣列621之中的一個被導(dǎo)通的紅外線接收管；以上發(fā)射、接收陣列的行驅(qū)動器606、616是通過行地址總線602與微處理器相連，而發(fā)射、接收陣列的列驅(qū)動器607、617是通過列地址總線604與微處理器相連。其中微處理器對驅(qū)動器606，607的控制是通過地址總線602，共5條線，即為25組合選擇，能提供32個行驅(qū)動線的不同選址；對驅(qū)動器616，617的控制是通過地址總線604，共5條線，提供32個列驅(qū)動線的不同選址。
上述電路中，驅(qū)動器電路606，607，616，和617可以由一個單元或多個單元的驅(qū)動器芯片組成，當(dāng)驅(qū)動器的行驅(qū)動線或列驅(qū)動線不夠用時，就需要增加驅(qū)動芯片，通過使用選用線603，605便可選擇不同的驅(qū)動芯片進行對行、列驅(qū)動線的掃描每個驅(qū)動器需要一個選用線，若行驅(qū)動器電路606可驅(qū)動32個驅(qū)動線，那么，只需要一個驅(qū)動器和使用1條選用線即可。當(dāng)列驅(qū)動器電路607需要有42條線的驅(qū)動能力時，就需要使用2個驅(qū)動器，同時需要利用2個選用線對需要使用的驅(qū)動器芯片進行選擇。這樣一來，在不增加地址線的情況下，可將驅(qū)動器電路的驅(qū)動能力按驅(qū)動片的輸出能力增加而倍增，即利用2個32線驅(qū)動能力的驅(qū)動器，再通過利用2條選用線，即發(fā)射行驅(qū)動器606、接收行驅(qū)動器616還可以通過行選擇地址總線603連接微處理器637，發(fā)射列驅(qū)動器607、接收列驅(qū)動器617還可以通過列選擇地址總線605連接微處理器637，這樣就可以驅(qū)動具有64個行或列驅(qū)動線的陣列，而無需增加地址總線的數(shù)量。在該實例中，使用兩個驅(qū)動器芯片就足夠了驅(qū)動該裝置的42條列驅(qū)動線了。
第四部分是外接設(shè)備主要包括一個控制RS232串口通信集成電路626。由于電腦628的RS232串行口的接入電平與微處理器的輸出電平互不相同，所以該發(fā)明與電腦之間溝通是通過集成電路626進行的。626將來自微處理器637在掃描中捕捉到的目標(biāo)攔截物的移動坐標(biāo)值或等，通過電平信號轉(zhuǎn)換成電腦628串連口RS232串行口可識別的電平信號，然后由應(yīng)用程序讀入RS232端口中的信號即可。經(jīng)過處理后，微處理器將捕獲的數(shù)據(jù)，包括移動目標(biāo)的坐標(biāo)X、Y，或接收管輸出電壓值Vλx、Vλy，或Vj、Vj+1、…Vj+n，及Vk、Vk+1、…Vk+n，或目標(biāo)大小W值及掃描周期序號等通過RS232上傳給電腦。
以下根據(jù)實施例流程示圖6，將具體說明一下該發(fā)明對移動目標(biāo)坐標(biāo)的捕捉、及儲存的主要步驟設(shè)n為掃描周期序號，i為常數(shù)范圍是1…∞；W為移動目標(biāo)的直徑；L為接收管的物理尺寸；m為目標(biāo)身份序號X(m)為目標(biāo)m的X坐標(biāo)；Y(m)為目標(biāo)m的Y坐標(biāo)。
1.由微處理器將“行”、“列”地址碼寫入“00H”，通過地址線接口輸出到發(fā)射、接收管陣列的行、列驅(qū)動器地址總線602、604；2.發(fā)射陣列的行、列驅(qū)動器接通位于該行該列的發(fā)射管，該管開始發(fā)出紅外線高頻調(diào)制脈沖，同時接收陣列的行、列驅(qū)動器也接通位于該行該列的接收管，由于每個發(fā)射、接收管是位于同一光軸上，且是一一對應(yīng)，接收管開始輸出的模擬脈沖信號；3.繼續(xù)步驟2，隨后通過信號接收電路將接收到的模擬脈沖信號轉(zhuǎn)換成模擬電壓幅值變化信號，然后輸入到A/D模數(shù)轉(zhuǎn)換器643中，將模擬電壓幅值變化信號轉(zhuǎn)換為離散的數(shù)值表現(xiàn)；4.繼續(xù)步驟3，微處理器637讀取A/D信號接入端的A/D電壓數(shù)值，并進行判斷是否該數(shù)值接近A/D電壓曲線中的最高點，即A/D值為滿格時，若是，則判斷為無攔截事件發(fā)生，隨即進入下一步；若否，則判斷為有攔截事件發(fā)生，隨即將X或Y軸上該次遭受攔截的接收管的A/D電壓值Vj或Vk按序號j、k分別排列存儲到微處理器的寄存器內(nèi)，并將X或Y軸上的第一個遭受攔截的接收管排列序號j或k值，分別存入微處理器的寄存器內(nèi)，并同時將第一個在X或Y軸遭受攔截的接收管的A/D電壓數(shù)值Vλj或Vλk存入寄存器內(nèi)，進入下一步；5.繼續(xù)步驟4，判斷微處理器定時器是否溢出，若是，則進入步驟6，若否，則返回步驟2；6.掃描到此時，已完成了一個單元的掃描循環(huán)，即一對發(fā)射、接收管的掃描工作；隨即，微處理器判斷是否完成所有32個發(fā)射、接收陣列的行驅(qū)動線掃描；若是，則進入步驟8，若否，則進入下一步；7.微處理器將行地址碼加“01H”，并將該行地址碼輸出到行驅(qū)動器地址總線602上，隨即開始發(fā)射、接收陣列的下一行掃描工作，返回步驟2；8.判斷是否完成所有42個發(fā)射、接收陣列的列驅(qū)動線掃描，若是，則進入步驟10，若否，則進入下一步；9.微處理器將列地址碼加“01H”，將行地址碼清“00H”；隨即將該列地址碼輸出到列驅(qū)動地址總線604，行地址碼輸出到行驅(qū)動器地址總線602，掃描開始進入發(fā)射、接收陣列的下一列，隨即返回步驟2；10.掃描到此時，已完畢一個掃描周期，即全部發(fā)射、接收管的掃描工作，判斷是否有移動目標(biāo)捕獲，若否，則進入步驟12，若是，則進入A/D電壓值與移動坐標(biāo)的轉(zhuǎn)換子程序，將在該周期內(nèi)捕獲的電壓值Vj、Vj+1、…Vj+n，及Vk、Vk+1、…Vk+n或Vλj、Vλk轉(zhuǎn)化為坐標(biāo)值，取得一個或多個目標(biāo)攔截物Xn，Yn坐標(biāo)值，由子程序返回后隨即進入下一步；11.若捕獲單一目標(biāo)，則將該周期的內(nèi)捕捉到的移動目標(biāo)的坐標(biāo)(Xn，Yn)及W值，按掃描周期的序號n通過電平轉(zhuǎn)換626輸出到RS232端口上傳給電腦，隨即進入步驟13；若捕獲多個目標(biāo)，則將該周期的內(nèi)捕捉到的移動目標(biāo)的坐標(biāo)(X(m)n，Y(m)n)、(X(m+1)n，Y(m+1)n)、…(X(m+i)n，Y(m+i)n)及W(m)、W(m+1)、…W(m+i)值按掃描周期的序號n通過RS232端口上傳給電腦，隨即進入步驟13；12.判斷在上一個掃描周期里是否有坐標(biāo)(X(n-1)、Y(n-1))被捕獲，若是，則通過RS232上傳一個“終止”標(biāo)記給電腦，通知電腦應(yīng)用程序移動目標(biāo)已經(jīng)離開捕捉范圍，隨即進入下一步；若否，則進入下一步；13.判斷是否結(jié)束目標(biāo)捕捉，若是，則結(jié)束掃描程序，若否，則微處理器將行地址碼清“00H”，列地址碼清“00H”，“列”地址碼輸出到列驅(qū)動地址總線604，“行”地址碼輸出到行驅(qū)動器地址總線602，返回步驟2，繼續(xù)掃描下一個周期，開始新的循環(huán)。
通過周而復(fù)始地重復(fù)步驟1-13，微處理器將捕獲的移動目標(biāo)的坐標(biāo)，通過RS232上傳電腦應(yīng)用程序，再由電腦應(yīng)用程序?qū)⒉东@的坐標(biāo)相連，再重新顯示在電腦屏幕上，即可達到實現(xiàn)屏幕重現(xiàn)的目的。
以下根據(jù)實施例流程示圖8，具體說明該發(fā)明如何將A/D電壓值與移動坐標(biāo)的轉(zhuǎn)換程序主要步驟設(shè)di為目標(biāo)在光軸通道中攔截部分的寬度，i＝j(luò)或k，j為X軸上第一個遭受攔截的接收管的排列序號；k為Y軸上第一個遭受攔截的接收管的排列序號；1.微處理器或電腦判斷是否有一個接收管被完全遮擋，即該接收管輸出電壓值為0V或接近0V，或是有一個以上連續(xù)被遮擋的接收管，若否，則判斷為目標(biāo)攔截物尺寸小于發(fā)射、接收管尺寸，隨即進入步驟6，若是，則判斷為目標(biāo)攔截物尺寸大于發(fā)射、接收管尺寸，隨即進入下一步；2.將微處理器或電腦寄存器中的X、Y軸上相鄰的幾個接收管遭到攔截的電壓輸出值Vj、Vj+1、…Vj+n，及Vk、Vk+1、…Vk+n分別代入到含有tan(x)函數(shù)的曲線方程或是一個二次或二次以上的函數(shù)的曲線方程式，分別求得攔截目標(biāo)在X、Y軸上該接收管的光軸通道中攔截的具體寬度dj、dj+1、…dj+n，及dk、dk+1、…dk+n，隨即進入下一步；3.或者再將該值dj、dj+1、…dj+n，及dk、dk+1、…dk+n與實驗中采集建立的接收管輸出電壓變化曲線標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)表進行比較、擬合、取值后取得最后的精確的dj、dj+1、…dj+n，及dk、dk+1、…dk+n值，進入下一步；4.利用以下公式，求得目標(biāo)攔截物在X、Y軸上的大小Wx、Wy尺寸，即Wx=Σi=jNdi=dj+dj+1+···dj+n,N=j+n]]>Wy=Σi=kNdi=dk+dk+1+···dk+n,N=k+n]]>隨即進入下一步；5.利用以下公式，通過代入已知數(shù)，接收管序號j、k，接收管尺寸L，及目標(biāo)攔截物大小Wx、Wy值，進行坐標(biāo)計算，便可求得在掃描周期n內(nèi)，所捕獲的目標(biāo)，在X、Y軸上移動的最終的位置，即Xn＝j(luò)×L-dj+Wx÷2Yn＝k×L-dk+Wy÷2隨即進入步驟9；6.微處理器或電腦將Vλx、Vλy即將A/D輸出數(shù)據(jù)代入到一個，用于計算目標(biāo)攔截物尺寸小于接收管尺寸的，包含有二次曲線，或?qū)?shù)、指數(shù)曲線的函數(shù)方程式，求得，當(dāng)目標(biāo)攔截物小于接收管尺寸時，該目標(biāo)在X、Y軸接收管光軸通道的具體坐標(biāo)位置λx、λy，進入下一步；7.或再將該值λx、λy與查表所得，當(dāng)目標(biāo)攔截物尺寸小于光軸通道時，在光軸通道中坐標(biāo)位置的標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)表相對的數(shù)值進行比較、擬合、取得最后的精確位置λx、λy，進入下一步；
8.利用以下公式，通過代入已知數(shù)，接收管序號j、k，接收管尺寸L及目標(biāo)攔截物在光軸通道中的位置坐標(biāo)λx、λy值，進行坐標(biāo)計算，便可求得在掃描周期n內(nèi)，所捕獲的目標(biāo)，在X、Y軸上移動的位置，即X＝(j-1)×L+λxY＝(k-1)×L+λy隨即進入下一步；9.返回主程序。
以下根據(jù)實施實例流程示圖7，將具體說明一下該發(fā)明如何對單一目標(biāo)移動的識別、軌跡重現(xiàn)及儲存的主要步驟設(shè)n為掃描周期序號，i為常數(shù)范圍是1…∞；W為移動目標(biāo)的直徑；L為接收管的物理尺寸。
1.電腦通過應(yīng)用程序?qū)S232端口進行掃描，并讀取由微處理器上傳的坐標(biāo)(Xn，Yn)、W值和掃描周期序號后，應(yīng)用程序開始判斷在上一個掃描周期里是否有(X(n-1)，Y(n-1))坐標(biāo)被捕獲。若否，則進入步驟3，若是，則進入下一步。
2.將上一個掃描周期有捕獲(X(n-1)，Y(n-1))與目前的坐標(biāo)值(Xn，Yn)，根據(jù)公式D=(Xn-Xn-1)2+(Yn-Yn-1)2]]>進行坐標(biāo)距離運算，求得D值，并將D與標(biāo)準(zhǔn)值比較，判斷D值大小(該條件可由用戶自己通過應(yīng)用軟件調(diào)整，但最小不得小于2W)，若D＜2W，則進入步驟4，若D≥2W，則進入下一步。
3.可確定這是另一條線的開端或是另一個點，隨即繼續(xù)判斷目標(biāo)的種類，若W≤2L(同樣該條件可以通過應(yīng)用程序有用戶自己調(diào)整)，則確認(rèn)移動目標(biāo)為筆，同時，應(yīng)用軟件開始在屏幕上相對應(yīng)的(Xn，Yn)坐標(biāo)位置畫一個直徑為W，顏色為黑色點，繼續(xù)進入步驟5；若W＞2L，則可確認(rèn)移動目標(biāo)為擦除裝置，同時，在相對應(yīng)的(Xn，Yn)坐標(biāo)位置畫一個直徑為W，顏色為白色的點，即擦除該點，繼續(xù)進入步驟5。
4.繼續(xù)判斷目標(biāo)的種類，若W≤2L(同樣該條件可以通過應(yīng)用程序有用戶自己調(diào)整)，則確認(rèn)移動目標(biāo)為筆，并將坐標(biāo)(X(n-1)，Y(n-1))與坐標(biāo)(Xn，Yn)用一條直徑為W，顏色為黑色的線連接，然后進入下一步；若W＞2L，則可確認(rèn)移動目標(biāo)為擦除裝置，并將坐標(biāo)(X(n-1)，Y(n-1))與坐標(biāo)(Xn，Yn)用一條直徑為W，顏色為白色的線連接，即擦除該線，然后進入下一步。
5.判斷是否結(jié)束單一目標(biāo)軌跡重現(xiàn)，若是，則結(jié)束程序，若否，則繼續(xù)掃描RS232端口，然后返回步驟1，開始新的循環(huán)。
通過周而復(fù)始重復(fù)步驟1至5，連續(xù)不斷的將坐標(biāo)(Xn+i，Yn+i)與(Xn+(i-1)，Yn+(i-1))相連。這樣一來，目標(biāo)移動的軌跡或者說字跡，隨即實時地在電腦屏幕上重現(xiàn)，并根據(jù)需要，用戶可隨時儲存、讀取該畫面。
以下是該發(fā)明如何實現(xiàn)多用戶同時書寫，即多目標(biāo)識別、軌跡重現(xiàn)及儲存的主要步驟設(shè)n為掃描周期序號；i為常數(shù)范圍是1…∞；m為目標(biāo)身份序號；X(m)為目標(biāo)m的X坐標(biāo)；Y(m)為目標(biāo)m的Y坐標(biāo)；D為不同目標(biāo)之間分隔距離；L發(fā)射、接收管尺寸；W為移動目標(biāo)的直徑。
1.電腦通過應(yīng)用程序?qū)S232端口進行掃描，并讀取由微處理器上傳的坐標(biāo)數(shù)值(X(m)n，Y(m)n)、(X(m+1)n，Y(m+1)n)、…(X(m+i)n，Y(m+i)n)，W(m)、W(m+1)、…W(m+i)值后及掃描周期序號后，隨即將該數(shù)據(jù)存入電腦記憶。并利用W值判斷目標(biāo)的類別，即是否W(m)或W(m+1)或W(m+i)≥2L(該條件可以由用戶調(diào)整，可以是W＞3L，或其它數(shù)值)，若是，則判斷為目標(biāo)是擦除裝置，隨即退出多目標(biāo)捕捉程序，并進入單一目標(biāo)捕捉應(yīng)用程序。若否，則判斷為目標(biāo)可能是多個移動攔截物，隨即進入下一步。
2.利用公式D(m+i)=(X(m+i)-X(m+(i-1)))2+(Y(m+i)-Y(m+(i-1)))2]]>，將(X(m)n，Y(m)n)、(X(m+1)n，Y(m+1)n)、…(X(m+i)n，Y(m+i)n)坐標(biāo)值代入，并對同一周期，不同目標(biāo)之間的距離進行運算，求得D(m+i)值后，判斷是否這些坐標(biāo)具有連續(xù)性特征，即是否D(m+i)＜2W，若是，則判斷為目標(biāo)是擦除裝置，進入單一目標(biāo)捕捉應(yīng)用程序，若否，則判斷為目標(biāo)是多個移動攔截物，隨即進入下一步。
3.應(yīng)用程序開始判斷在上一個掃描周期里是否有移動目標(biāo)(m)n-1、(m+1)n-1、…(m+i)n-1坐標(biāo)被捕獲。若目標(biāo)m是，則進入步驟4，若目標(biāo)m否，則在坐標(biāo)(X(m)n，Y(m)n)畫出一寬度為W(m)的點，隨后進入步驟7。若目標(biāo)(m+1)是，則進入步驟5，若(m+1)否，則在坐標(biāo)(X(m+1)n，Y(m+1)n)畫出一寬度為W(m+1)的點，隨后進入步驟7。若(m+i)是，則進入步驟6，若(m+i)否，則在坐標(biāo)(X(m+i)n，Y(m+i)n)畫出一寬度為W(m+i)的點，隨后進入步驟7。
4.利用公式D(m)n=(X(m)n-X(m)n-1)2+(Y(m)n-Y(m)n-1)2]]>，將上一個掃描周期捕獲的目標(biāo)m的坐標(biāo)(X(m)n-1，Y(m)n-1)與目前該目標(biāo)的坐標(biāo)值(X(m)n，Y(m)n)進行距離運算。若結(jié)果D(m)n≥2W，則判斷是目標(biāo)m畫的一條線的開端，或是一個點，并開始在屏幕上坐標(biāo)(X(m)n，Y(m)n)畫出一寬度為W(m)的點，隨后進入步驟7。若D(m)n＜2W，則將坐標(biāo)(X(m)n-1，Y(m)n-1)與坐標(biāo)(X(m)n，Y(m)n)以寬為W(m)的線相連接，隨后進入步驟7。
5.利用公式D(m+1)n=(X(m+1)n-X(m+1)n-1)2+(Y(m+1)n-Y(m+1)n-1)2]]>，將上一個掃描周期捕獲的目標(biāo)m+1的坐標(biāo)(X(m+1)n-1，Y(m+1)n-1)與目前該目標(biāo)的坐標(biāo)值(X(m+1)n，Y(m+1)n)進行距離運算。若結(jié)果D(m+1)n≥2W，則判斷是目標(biāo)m+1畫的一條線的開端，或是一個點，并在屏幕上坐標(biāo)(X(m+1)n，Y(m+1)n)畫一寬度為W(m+1)的點，隨后進入步驟7。若D(m+1)n＜2W，則將坐標(biāo)(X(m+1)n-1，Y(m+1)n-1)與坐標(biāo)(X(m+1)n，Y(m+1)n)以寬為W(m+1)的線相連接，隨后進入步驟7。
6.利用公式D(m+i)n=(X(m+i)n-X(m+i)n-1)2+(Y(m+i)n-Y(m+i)n-1)2]]>，將上一個掃描周期捕獲的目標(biāo)m+i的坐標(biāo)(X(m+i)n-1，Y(m+i)n-1)與目前該目標(biāo)的坐標(biāo)值(X(m+i)n，Y(m+i)n)進行距離差值運算。若結(jié)果D(m+i)n≥2W，則判斷是目標(biāo)m+i畫的一條線的開端，或是一個點，并在屏幕上坐標(biāo)(X(m+i)n，Y(m+i)n)畫一寬度為W(m+i)的點，隨后進入下一步。若D(m+i)n＜2W，則將坐標(biāo)(X(m+i)n-1，Y(m+i)n-1)與坐標(biāo)(X(m+i)n，Y(m+i)n)以寬為W(m+i)的線相連接。隨后，進入下一步。
7.判斷是否結(jié)束多目標(biāo)軌跡重現(xiàn)，若是，則結(jié)束程序，若否，則繼續(xù)掃描RS232端口，然后返回步驟1，開始新的循環(huán)。
通過周而復(fù)始重復(fù)步驟1至7，可連續(xù)不斷的將坐標(biāo)(X(m)n+i，Y(m)n+i)與(X(m)n+(i-1)，Y(m)n+(i-1)相連、將(X(m+1)n+i，Y(m+1)n+i)與(X(m+1)n+(i-1)，Y(m+1)n+(m-1))相連、…將(X(m+i)n+i，Y(m+i)n+i)與(X(m+i)n+(i-1)，Y(m+i)n+(i-1))相連。這樣一來，多個目標(biāo)移動的軌跡或字跡，隨即實時地在電腦屏幕上重顯.并根據(jù)需要，用戶可隨時儲存、讀取該畫面。
以下根據(jù)實施實例流程示圖9，將具體說明該發(fā)明在進入電腦交互操作模式后的主要步驟設(shè)n為掃描周期序號，i為常數(shù)范圍是1…∞；W為移動目標(biāo)的直徑；L為接收管的物理尺寸。
1.電腦通過應(yīng)用程序?qū)S232端口進行掃描，并讀入由微處理器上傳的坐標(biāo)(Xn，Yn)或“終止”標(biāo)記。
2.繼續(xù)步驟1，判斷若收到的是坐標(biāo)“終止”標(biāo)記時，則進入步驟4；若收到的是坐標(biāo)(Xn，Yn)和W值，則將鼠標(biāo)移動到(Xn，Yn)對應(yīng)的屏幕位置上，隨即進入下一步。
3.判斷在上一個掃描周期里是否有目標(biāo)(Xn-1，Yn-1)被捕獲，若是，則判斷為觸摸正在進行中，隨即進入步驟6；若否，則判斷為觸摸開始切入，隨即打開計時器T，同時開計時，進入步驟6。
4.應(yīng)用程序判斷計時器是否T＜100ms(該值可由用戶通過應(yīng)用軟件設(shè)置調(diào)整)，若否，則判斷為一個無效觸摸行為，隨即進入步驟6，若是，則為有效觸摸，進入下一步。
5.判斷該觸摸(點擊)位置(Xn，Yn)是否在指令有效范圍內(nèi)，若是，則執(zhí)行微軟視窗系統(tǒng)的點擊命令或其它應(yīng)用軟件指令，同時將計時器T清“0”，進入下一步。若否，則將計時器T清“0”，進入下一步。
6.繼續(xù)掃描RS232端口，判斷是否結(jié)束交互式操作模式，若是，則終止執(zhí)行程序，若否，則返回步驟1，讀取由微處理器上傳的下一個周期捕獲的坐標(biāo)值，開始新的循環(huán)。
電腦應(yīng)用程序，通過不斷重復(fù)步驟1-6，即可實現(xiàn)如上所述的該發(fā)明的交互式指令操作模式的目的。
權(quán)利要求
1.一種紅外線觸摸捕捉裝置，其中橫向、縱向排列在顯示屏或捕捉平面邊緣的紅外線發(fā)射陣列(611)及同樣橫向、縱向排列在顯示屏或捕捉平面邊緣的與發(fā)射陣列對應(yīng)的紅外線接收陣列(621)分別通過行驅(qū)動器、列驅(qū)動器與微處理器(637)相連；紅外線發(fā)射陣列(611)的列驅(qū)動器(607)的輸出端口與高頻調(diào)制信號產(chǎn)生器(640)相連；紅外線接收陣列(621)的列驅(qū)動器(617)的輸出端口通過依次連接的信號放大器(641)、調(diào)制解調(diào)器(642)、A/D模/數(shù)轉(zhuǎn)換器(643)與微處理器(637)相連，紅外線發(fā)射陣列(611)分別通過發(fā)射行驅(qū)動線(609)、列驅(qū)動線(610)分別與發(fā)射行驅(qū)動器(606)、列驅(qū)動器(607)相連；紅外線接收陣列(621)分別通過接收行驅(qū)動線(619)、列驅(qū)動線(620)分別與接收行驅(qū)動器(616)、列驅(qū)動器(617)相連；發(fā)射行驅(qū)動器(606)、接收行驅(qū)動器(616)通過行地址總線(602)連接微處理器(637)，發(fā)射列驅(qū)動器(607)、接收列驅(qū)動器(617)通過列地址總線(604)連接微處理器(637)，微處理器(637)通過控制RS232串行口或USB接口的芯片(626)與電腦(628)相連，其特征在于所述的信號放大器是包含有一個或一個以上的運算放大器和電感、電容、電阻配置而成的跨阻抗放大器。
2.一種紅外線觸摸捕捉裝置，其中橫向、縱向排列在顯示屏或捕捉平面邊緣的紅外線發(fā)射陣列(611)及同樣橫向、縱向排列在顯示屏或捕捉平面邊緣的與發(fā)射陣列對應(yīng)的紅外線接收陣列(621)分別通過行驅(qū)動器、列驅(qū)動器與微處器(637)相連；紅外線發(fā)射陣列(611)的列驅(qū)動器(607)的輸出端口與高頻調(diào)制信號產(chǎn)生器(640)相連；紅外線接收陣列(621)的列驅(qū)動器(617)的輸出端口通過信號接收電路與微處理器(637)相連，其特征在于當(dāng)攔截物尺寸大于發(fā)射、接收管尺寸時，取得移動目標(biāo)攔截物大小及坐標(biāo)的計算方法是，通過一個包含有tan(x)函數(shù)的曲線方程或是一個二次或者二次方以上的曲線方程，建立紅外線接收管所產(chǎn)生的電壓值與目標(biāo)攔截物遮擋紅外線光軸通道寬度di的關(guān)系，然后得出所述的計算目標(biāo)大小Wx、Wy的公式是Wx=Σi=jNdj=dj+dj+1+···dj+n,N=j+n]]>Wy=Σi=kNdi=dk+dk+1+···dk+n,N=k+n]]>其中，jX軸上第一個遭受攔截的接收管的排列序號kY軸上第一個遭受攔截的接收管的排列序號d光軸通道中遮擋部分的寬度n常數(shù)自變量以及所述的計算移動目標(biāo)坐標(biāo)(X，Y)的方程式是X=j×L-dj+(Σi=jNdi)÷2]]>Y=k×L-dk+(Σi=kNdi)÷2]]>其中，jX軸上第一個遭受攔截的接收管排列序號kY軸上第一個遭受攔截的接收管排列序號d光軸通道中遮擋部分的寬度L發(fā)射、接收管的尺寸NN＝j(luò)+n，或N＝k+n，n為常數(shù)自變量在確定Wx、Wy以及X、Y的取值后，就可以實現(xiàn)，當(dāng)攔截物尺寸大于發(fā)射、接收管尺寸時的，對移動目標(biāo)運動軌跡的坐標(biāo)捕捉、識別、軌跡重現(xiàn)及儲存。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種紅外線觸摸捕捉裝置，其特征在于微處理器或電腦中有一個電壓與遮擋寬度轉(zhuǎn)換的標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)表，該表是經(jīng)過實驗所得，它結(jié)合不同發(fā)射、接收管的直徑尺寸，是用于當(dāng)攔截物尺寸大于發(fā)射、接收管尺寸時，將目標(biāo)在光軸通道中移動時，紅外線接收管所產(chǎn)生的電壓值與目標(biāo)攔截物遮擋紅外線光軸通道寬度di的一一對應(yīng)關(guān)系排列而成，微處理器或電腦可以根據(jù)由接收電路中所獲得的接收管所產(chǎn)生的電壓值直接在該表中對應(yīng)取得目標(biāo)攔截物遮擋紅外線光軸通道寬度di的值，從而進行，當(dāng)攔截物尺寸大于發(fā)射、接收管尺寸時，對紅外線觸摸捕捉裝置上的移動目標(biāo)運動軌跡的坐標(biāo)捕捉、識別、軌跡重現(xiàn)及儲存；或者將通過tan(x)函數(shù)的曲線方程或是一個二次或者二次方以上曲線方程獲得的目標(biāo)攔截物遮擋紅外線光軸通道寬度di值與該表中的寬度數(shù)據(jù)進行擬合，以獲得更加精確的目標(biāo)移動的坐標(biāo)數(shù)值。
4.一種紅外線觸摸捕捉裝置，其中橫向、縱向排列在顯示屏或捕捉平面邊緣的紅外線發(fā)射陣列(611)及同樣橫向、縱向排列在顯示屏或捕捉平面邊緣的與發(fā)射陣列對應(yīng)的紅外線接收陣列(621)分別通過行驅(qū)動器、列驅(qū)動器與微處理器(637)相連；紅外線發(fā)射陣列(611)的列驅(qū)動器(607)的輸出端口與高頻調(diào)制信號產(chǎn)生器(640)相連；紅外線接收陣列(621)的列驅(qū)動器(617)的輸出端口通過信號接收電路與微處理器(637)相連，其特征在于當(dāng)移動目標(biāo)的尺寸小于發(fā)射、接收管的尺寸時，取得目標(biāo)攔截物在光軸通道中移動的位置坐標(biāo)值λx、λy及目標(biāo)攔截物移動坐標(biāo)的計算方法是通過一個二次函數(shù)曲線方程或?qū)?shù)、指數(shù)曲線方程中的已知電壓求解攔截物體在光軸通道中移動的具體位置坐標(biāo)λx、λy，以及通過所述的，當(dāng)移動目標(biāo)的尺寸小于發(fā)射、接收管的尺寸時，計算移動目標(biāo)坐標(biāo)(X，Y)的方程式X＝(j-1)×L+λxY＝(k-1)×L+λy其中，jX軸上第一個遭受攔截的接收管排列序號；kY軸上第一個遭受攔截的接收管排列序號；L發(fā)射、接收管的尺寸確定λx、λy、X、Y的取值，實現(xiàn)當(dāng)攔截物尺寸小于發(fā)射、接收管尺寸時，對移動目標(biāo)運動軌跡的坐標(biāo)捕捉、識別、軌跡重現(xiàn)及儲存。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種紅外線觸摸捕捉裝置，其特征在于微處理器或電腦中有一個電壓與移動位置轉(zhuǎn)換的標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)表，該表是用于，當(dāng)攔截物尺寸小于發(fā)射、接收管尺寸時，查詢攔截物在光軸通道中坐標(biāo)位置的標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)表，該表是經(jīng)過實驗所得，它結(jié)合不同發(fā)射、接收管的直徑尺寸，將目標(biāo)攔截物在光軸通道中移動時，紅外線接收管所產(chǎn)生的電壓值與攔截物移動經(jīng)過光軸通道的坐標(biāo)值一一對應(yīng)關(guān)系排列而成，微處理器或電腦可以根據(jù)由接收電路中獲得的紅外線接收管所產(chǎn)生的電壓值直接在該表中對應(yīng)取得目標(biāo)的在光軸通道中的具體坐標(biāo)值λx、λy，從而進行，當(dāng)攔截物尺寸小于發(fā)射、接收管尺寸時，對紅外線觸摸捕捉裝置上的移動目標(biāo)運動軌跡的坐標(biāo)捕捉、識別、軌跡重現(xiàn)及儲存；或者將通過二次曲線方程或?qū)?shù)、指數(shù)曲線方程獲得的目標(biāo)在光軸通道中的坐標(biāo)值λx、λy與該表中的坐標(biāo)數(shù)據(jù)進行擬合，以獲得更加精確的目標(biāo)移動的坐標(biāo)數(shù)值。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種紅外線觸摸捕捉裝置，其特征在于微處理器或電腦中有一個電壓與攔截物尺寸轉(zhuǎn)換的標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)表，該表是用于，當(dāng)攔截物小于發(fā)射、接收管尺寸時，查詢目標(biāo)攔截物大小的的數(shù)據(jù)表，該表是經(jīng)過實驗所得，根據(jù)不同直徑尺寸的目標(biāo)攔截物在同一光軸通道中移動時，將紅外線接收管所產(chǎn)生的最低點電壓值與攔截物大小尺寸值一一對應(yīng)關(guān)系排列而成，微處理器或電腦可以根據(jù)由接收電路中獲得的接收管所產(chǎn)生的最低電壓值直接在該表中對應(yīng)取得移動目標(biāo)的大小尺寸Wλ值，從而實現(xiàn)，當(dāng)攔截物尺寸小于發(fā)射、接收管尺寸時，對紅外線觸摸捕捉裝置上的移動目標(biāo)進行識別及儲存。
7.根據(jù)權(quán)利要求2或3或4或5或6所述的一種紅外線觸摸捕捉裝置，其特征在于其移動目標(biāo)坐標(biāo)捕捉、識別、軌跡重現(xiàn)及儲存方法如下，設(shè)n為掃描周期序號，j為X軸接收管序號，k為Y軸接收管序號，i為常數(shù)自變量1…∞，W為移動目標(biāo)的直徑W＝Wx或Wy或Wλ，L為紅外線發(fā)射、接收管的物理尺寸，m為目標(biāo)身份序號，X(m)為目標(biāo)m的X坐標(biāo)，Y(m)為目標(biāo)m的Y坐標(biāo)，移動目標(biāo)坐標(biāo)捕捉及儲存的步驟是1)由微處理器將“行”、“列”地址碼寫入“00H”，通過地址線接口輸出到發(fā)射、接收管陣列的行、列驅(qū)動器地址總線；2)發(fā)射陣列的行、列驅(qū)動器接通位于該行該列的發(fā)射管，該管開始發(fā)出紅外線高頻調(diào)制脈沖，同時接收陣列的行、列驅(qū)動器也接通位于相應(yīng)行列的接收管，由于每個發(fā)射、接收管是位于同一光軸上，且是一一對應(yīng)，接收管開始輸出模擬脈沖信號；3)繼續(xù)步驟2)，隨后通過信號接收電路將接收到的模擬脈沖信號轉(zhuǎn)換成模擬電壓幅值變化信號，然后輸入到A/D模數(shù)轉(zhuǎn)換器中，將模擬電壓幅值變化信號轉(zhuǎn)換為離散的數(shù)值表現(xiàn)；4)繼續(xù)步驟3)，微處理器讀取A/D信號接入端的A/D電壓數(shù)值，并判斷是否該數(shù)值接近A/D電壓曲線中的最高點，即A/D值為滿格時，若是，則判斷為無攔截事件發(fā)生，隨即進入下一步；若否，則判斷為有攔截事件發(fā)生，隨即將X或Y軸上該次遭受攔截的接收管的A/D電壓值Vj或Vk按序號j或k分別排列存儲到微處理器的寄存器內(nèi)，并將X或Y軸上的第一個遭受攔截的接收管排列序號j或k值，分別存入微處理器的寄存器內(nèi)，并同時將第一個在X或Y軸遭受攔截的接收管的A/D電壓數(shù)值Vλj或Vλk存入寄存器內(nèi)，進入下一步；5)繼續(xù)步驟4)，判斷微處理器定時器是否溢出，若是，則進入步驟6)；若否，則返回步驟2)；6)掃描到此時，已完成了一個單元的掃描循環(huán)，即一對發(fā)射、接收管的掃描工作；隨即，微處理器判斷是否完成所有發(fā)射、接收陣列的行驅(qū)動線掃描；若是，則進入步驟8)，若否，則進入下一步；7)微處理器將行地址碼加“01H”，將該行地址碼輸出到行驅(qū)動器地址總線上，隨即開始發(fā)射、接收陣列的下一行掃描工作，返回步驟2)；8)判斷是否完成所有發(fā)射、接收陣列的列驅(qū)動線掃描，若是，則進入步驟10)；若否，則進入下一步；9)微處理器將列地址碼加“01H”，將行地址碼清“00H”；隨即將該列地址碼輸出到列驅(qū)動地址總線，行地址碼輸出到行驅(qū)動地址總線，掃描開始進入發(fā)射、接收陣列的下一列，隨即返回步驟2)；10)掃描到此時，已完成一個掃描周期，即全部發(fā)射、接收管的掃描工作，判斷是否有移動目標(biāo)捕獲，若否，則進入步驟12)，若是，則進入A/D電壓值與移動坐標(biāo)的轉(zhuǎn)換子程序，將在該周期內(nèi)捕獲的電壓值Vj、Vj+1、…Vj+n，及Vk、Vk+1、…Vk+n或Vλj、Vλk轉(zhuǎn)化為坐標(biāo)值，取得一個或多個目標(biāo)攔截物Xn，Yn坐標(biāo)值，由子程序返回后隨即進入下一步；11)若捕獲單一目標(biāo)，則將該周期內(nèi)捕捉到的移動目標(biāo)的坐標(biāo)(Xn，Yn)及W值按掃描周期的序號n通過RS232端口上傳給電腦，隨即進入步驟13)；若捕獲多個目標(biāo)，則將該周期內(nèi)捕捉到的移動目標(biāo)的坐標(biāo)(X(m)n，Y(m)n)、(X(m+1)n，Y(m+1)n)、…(X(m+i)n，Y(m+i)n)及W(m)、W(m+1)、…W(m+i)值按掃描周期的序號n通過RS232端口上傳給電腦，隨即進入步驟13)；12)判斷在上一個掃描周期里是否有坐標(biāo)(X(n-1)，Y(n-1))被捕獲，若是，則通過RS232上傳一個“終止”標(biāo)記給電腦，通知電腦應(yīng)用程序移動目標(biāo)已經(jīng)離開捕捉范圍，隨即進入下一步；若否，則進入下一步；13)判斷是否結(jié)束目標(biāo)捕捉，若是，則終止程序，若否，則微處理器將行地址碼清“00H”，列地址碼清“00H”，列地址碼輸出到列驅(qū)動地址總線，行地址碼輸出到行驅(qū)動地址總線，返回步驟2，繼續(xù)掃描下一周期，開始新的循環(huán)；其中A/D電壓與移動坐標(biāo)的轉(zhuǎn)換子程序是設(shè)dj為目標(biāo)在光軸通道中攔截部分的寬度，i＝j(luò)或k，j為X軸上第一個遭受攔截的接收管的排列序號，k為Y軸上第一個遭受攔截的接收管的排列序號；1)微處理器或電腦判斷是否有一個接收管被完全遮擋，即該接收管輸出電壓值為0V或接近0V，或是有一個以上連續(xù)被遮擋的接收管，若否，則判斷為目標(biāo)攔截物尺寸小于發(fā)射、接收管尺寸，隨即進入步驟6)，若是，則判斷為目標(biāo)攔截物尺寸大于發(fā)射、接收管尺寸，隨即進入下一步；2)將微處理器或電腦寄存器中的X、Y軸上相鄰的幾個接收管遭到攔截的電壓輸出值Vj、Vj+1、…Vj+n，及Vk、Vk+1、…Vk+n分別代入到含有tan(x)函數(shù)的曲線方程或是一個二次或二次以上的函數(shù)的曲線方程式，分別求得攔截目標(biāo)在X、Y軸上該接收管的光軸通道中攔截的具體寬度dj、dj+1、…dj+n，及dk、dk+1、…dk+n，隨即進入下一步；3)或者再將該值dj、dj+1、…dj+n，及dk、dk+1、…dk+n與實驗中采集建立的接收管輸出電壓變化曲線標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)表進行比較、擬合、取值后取得最后精確的dj、dj+1、…dj+n，及dk、dk+1、…dk+n值，進入下一步；4)利用以下公式，求得目標(biāo)攔截物在X、Y軸上的大小Wx、Wy尺寸，即Wx=Σi=jNdi=dj+dj+1+···dj+n,N=j+n]]>Wy=Σi=kNdi=dk+dk+1+···dk+n,N=k+n]]>隨即進入下一步；5)利用以下公式，通過代入已知數(shù)，接收管序號j、k，接收管尺寸L，及目標(biāo)攔截物大小Wx、Wy值，進行坐標(biāo)計算，便可求得在掃描周期n內(nèi)，當(dāng)目標(biāo)攔截物尺寸大于發(fā)射、接收管尺寸時，所捕獲的目標(biāo)，在X、Y軸上移動的位置，即Xn＝j(luò)×L-dj+Wx÷2Yn＝k×L-dk+Wy÷2隨即進入步驟9)6)微處理器或電腦將Vλx、Vλy即將A/D輸出數(shù)據(jù)代入到一個，用于計算目標(biāo)攔截物尺寸小于接收管尺寸的，包含有二次曲線，或?qū)?shù)、指數(shù)曲線的函數(shù)方程式，求得，當(dāng)目標(biāo)攔截物小于接收管尺寸時，該目標(biāo)在X、Y軸接收管光軸通道的具體坐標(biāo)位置λx、λy，進入下一步；7)或再將該值λx、λy與查表所得，當(dāng)目標(biāo)攔截物尺寸小于光軸通道時，在光軸通道中坐標(biāo)位置的標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)表相對的數(shù)值進行比較、擬合、取得最后的精確位置λx、λy，進入下一步；8)利用以下公式，通過代入已知數(shù)，接收管序號j、k，接收管尺寸L及目標(biāo)攔截物在光軸通道中的位置坐標(biāo)λx、λy值，進行坐標(biāo)計算，便可求得在掃描周期n內(nèi)，當(dāng)目標(biāo)攔截物尺寸大于發(fā)射、接收管尺寸時，所捕獲的目標(biāo)，在X、Y軸上移動的位置，即X＝(j-1)×L+λxY＝(k-1)×L+λy隨即進入下一步；9)返回主程序；其中對單一移動目標(biāo)的識別、軌跡重現(xiàn)及儲存的方法如下1)電腦通過應(yīng)用程序?qū)S232端口進行掃描，并讀取由微處理器上傳的坐標(biāo)(Xn，Yn)、W值和掃描周期序號后，應(yīng)用程序開始判斷在上一個掃描周期里是否有(X(n-1)，Y(n-1))坐標(biāo)被捕獲；若否，則進入步驟3)；若是，則進入下一步；2)將上一個掃描周期捕獲的坐標(biāo)(X(n-1)，Y(n-1))及目前的坐標(biāo)值(Xn，Yn)代入公式D=(Xn-X(n-1))2+(Yn-Y(n-1))2]]>進行坐標(biāo)距離運算，求得D值，并將D值與標(biāo)準(zhǔn)值比較，標(biāo)準(zhǔn)值由用戶根據(jù)需要調(diào)整，但最小不得小于2W，若D＜2W，則進入步驟4)，若D≥2W，則進入下一步；3)可確定這是另一條線的開端或是另一個點，隨即繼續(xù)判斷目標(biāo)的種類，設(shè)定若W≤2L，這個條件也可以由用戶根據(jù)需要調(diào)整，則確認(rèn)移動目標(biāo)為筆，應(yīng)用軟件開始在屏幕上相應(yīng)的(Xn，Yn)坐標(biāo)位置畫一個直徑為W，顏色為黑色的點，繼續(xù)進入步驟5)，若W＞2L，則可確認(rèn)移動目標(biāo)為擦除裝置，于是在相對應(yīng)的(Xn，Yn)坐標(biāo)位置畫一個直徑為W，顏色為白色的點，即擦除該點，進入步驟5)；4)繼續(xù)判斷目標(biāo)的種類，設(shè)定若W≤2L，這個條件也可以由用戶根據(jù)需要調(diào)整，則確認(rèn)移動目標(biāo)為筆，將坐標(biāo)(X(n-1)，Y(n-1))與坐標(biāo)(Xn，Yn)用一條直徑為W，顏色為黑色的線連接，然后進入下一步，若W＞2L，則可確認(rèn)移動目標(biāo)為擦除裝置，并將坐標(biāo)(X(n-1)，Y(n-1))與坐標(biāo)(Xn，Yn)用一條直徑為W，顏色為白色的線連接，即擦除該線，然后進入下一步；5)判斷是否結(jié)束單一目標(biāo)軌跡重現(xiàn)，若是，則終止程序，若否，則繼續(xù)掃描RS232端口，然后返回步驟1)，開始新的循環(huán)。
8.根據(jù)權(quán)利要求2或3或4或5或6或7所述的一種紅外線觸摸捕捉裝置，其特征在于多移動目標(biāo)捕捉、識別、軌跡重現(xiàn)及儲存方法如下，設(shè)W＝Wx或Wy或Wλ1)電腦通過應(yīng)用程序?qū)S232端口進行掃描，并讀取由微處理器上傳的坐標(biāo)數(shù)值(X(m)n，Y(m)n)、(X(m+1)n，Y(m+1)n)、…(X(m+i)n，Y(m+i)n)，W(m)、W(m+1)、…W(m+i)值后及掃描周期序號后，隨即將該數(shù)據(jù)存入電腦記憶，并利用W值判斷目標(biāo)的類別，即是否W(m)或W(m+1)或W(m+i)≥2L，該條件可以由用戶調(diào)整，可以是W＞3L或其它數(shù)值，若是，則判斷為目標(biāo)是擦除裝置，隨即退出多目標(biāo)捕捉程序，并進入單一目標(biāo)捕捉應(yīng)用程序；若否，則判斷為目標(biāo)可能是多個移動攔截物，隨即進入下一步；2)利用公式D(m+i)=(X(m+i)-X(m+(i-1)))2+(Y(m+i)-Y(m+(i-1)))2]]>，將(X(m)n，Y(m)n)、(X(m+1)n，Y(m+1)n)、…(X(m+i)n，Y(m+i)n)坐標(biāo)值代入，并對同一周期，不同目標(biāo)之間的距離進行運算，求得D(m+i)值后，判斷是否這些坐標(biāo)具有連續(xù)性特征，即是否D(m+i)＜2W，若是，則判斷為目標(biāo)是擦除裝置，進入單一目標(biāo)捕捉應(yīng)用程序，若否，則判斷為目標(biāo)是多個移動攔截物，隨即進入下一步；3)應(yīng)用程序開始判斷在上一個掃描周期里是否有移動目標(biāo)(m)n-1、(m+1)n-1，…(m+i)n-1坐標(biāo)被捕獲，若目標(biāo)m是，則進入步驟4)；若目標(biāo)m否，則在坐標(biāo)(X(m)n，Y(m)n)畫出一寬度為W(m)的點，隨后進入步驟7)；若目標(biāo)(m+1)是，則進入步驟5)，若(m+1)否，則在坐標(biāo)(X(m+1)n，Y(m+1)n)畫出一寬度為W(m+1)的點，隨后進入步驟7)；若(m+i)是，則進入步驟6)，若(m+i)否，則在坐標(biāo)(X(m+i)n，Y(m+i)n)畫出一寬度為W(m+i)的點，隨后進入步驟7)；4)利用公式D(m)n=(X(m)n-X(m)n-1)2+(Y(m)n-Y(m)n-1)2]]>，將上一個掃描周期捕獲的目標(biāo)m的坐標(biāo)(X(m)n-1，Y(m)n-1)與目前該目標(biāo)的坐標(biāo)值(X(m)n，Y(m)n)進行距離運算，若結(jié)果D(m)n≥2W，則判斷是目標(biāo)m畫的一條線的開端，或是一個點，并開始在屏幕上坐標(biāo)(X(m)n，Y(m)n)畫出一寬度為W(m)的點，隨后進入步驟7)；若D(m)n＜2W，則將坐標(biāo)(X(m)n-1，Y(m)n-1)與坐標(biāo)(X(m)n，Y(m)n)以寬為W(m)的線相連接，隨后進入步驟7)；5)利用公式D(m+1)n=(X(m+1)n-X(m+1)n-1)2+(Y(m+1)n-Y(m+1)n-1)2]]>，將上一個掃描周期捕獲的目標(biāo)m+1的坐標(biāo)(X(m+1)n-1，Y(m+1)n-1)與目前該目標(biāo)的坐標(biāo)值(X(m+1)n，Y(m+1)n)進行距離運算，若結(jié)果D(m+1)n≥2W，則判斷是目標(biāo)m+1畫的一條線的開端，或是一個點，并在屏幕上坐標(biāo)(X(m+1)n，Y(m+1)n)畫一寬度為W(m+1)的點，隨后進入步驟7)；若D(m+1)n＜2W，則將坐標(biāo)(X(m+1)n-1，Y(m+1)n-1)與坐標(biāo)(X(m+1)n，Y(m+1)n)以寬為W(m+1)的線相連接，隨后進入步驟7)；6)利用公式D(m+i)n=(X(m+i)n-X(m+i)n-1)2+(Y(m+i)n-Y(m+i)n-1)2]]>，將上一個掃描周期捕獲的目標(biāo)m+i的坐標(biāo)(X(m+i)n-1，Y(m+i)n-1)與目前該目標(biāo)的坐標(biāo)值(X(m+i)n，Y(m+i)n)進行距離運算，若結(jié)果D(m+i)n≥2W，則判斷是目標(biāo)m+i畫的一條線的開端，或是一個點，并在屏幕上坐標(biāo)(X(m+i)n，Y(m+i)n)畫一寬度為W(m+i)的點，隨后進入下一步；若D(m+i)n＜2W，則將坐標(biāo)(X(m+i)n-1，Y(m+i)n-1)與坐標(biāo)(X(m+i)n，Y(m+i)n)以寬為W(m+i)的線相連接；隨后，進入下一步；7)判斷是否結(jié)束多目標(biāo)軌跡重現(xiàn)，若是，則結(jié)束程序，若否，則繼續(xù)掃描RS232端口，然后返回步驟1)，開始新的循環(huán)。
9.根據(jù)權(quán)利要求2或3或4或5或6或7或8所述的一種紅外線觸摸捕捉裝置，其特征在于紅外線捕捉裝置在交互式指令操作模式下的捕捉方法是1)電腦通過應(yīng)用程序?qū)S232端口進行掃描，并讀入由微處理器上傳的坐標(biāo)(Xn，Yn)或“終止”標(biāo)記；2)繼續(xù)步驟1)，判斷若收到的是坐標(biāo)“終止”標(biāo)記時，則進入步驟4)；若收到的是坐標(biāo)(Xn，Yn)和W值，則將鼠標(biāo)移動到(Xn，Yn)對應(yīng)的屏幕位置上，隨即進入下一步；3)判斷在上一個掃描周期里是否有目標(biāo)(Xn-1，Yn-1)被捕獲，若是，則判斷為觸摸正在進行中，隨即進入步驟6)；若否，則判斷為觸摸開始切入，隨即打開計時器T，同時開計時，進入步驟6)；4)應(yīng)用程序判斷計時器是否T＜100ms，該值可由用戶通過應(yīng)用軟件設(shè)置調(diào)整，若否，則判斷為一個無效觸摸行為，隨即進入步驟6)，若是，則為有效觸摸，進入下一步；5)判斷該觸摸或點擊位置(Xn，Yn)是否在指令有效范圍內(nèi)，若是，則執(zhí)行微軟視窗系統(tǒng)的點擊命令或其它應(yīng)用軟件指令，同時將計時器T清“0”，進入下一步；若否，則將計時器T清“0”，進入下一步；6)繼續(xù)掃描RS232端口，判斷是否結(jié)束交互式操作模式，若是，則終止執(zhí)行程序，若否，則返回步驟1)，讀取由微處理器上傳的下一個周期捕獲的坐標(biāo)值，開始新的循環(huán)。
10.根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種紅外線觸摸捕捉裝置，其特征在于在移動目標(biāo)坐標(biāo)捕捉及儲存的步驟中，將在掃描周期捕獲的X、Y軸接收管電壓值Vj、Vj+1、…Vj+n，及Vk、Vk+1、…Vk+n或Vλk、Vλk通過RS232端口上傳送給電腦，然后由電腦代替微處理器直接運行A/D電壓與移動坐標(biāo)的轉(zhuǎn)換子程序，取得一個或一個以上的目標(biāo)攔截物的坐標(biāo)值Xn、Yn。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種紅外線觸摸裝置，通過建立一個以光軸通道光粒子分布密度為模型，以及利用光軸通道受攔截物遮擋導(dǎo)致光粒子密度減少與接收管輸出電壓變化的關(guān)系，根據(jù)移動目標(biāo)通過光軸通道時所產(chǎn)生的電壓變化建立了一個二次函數(shù)曲線，或是指數(shù)、對數(shù)曲線方程，并通過已知電壓求解移動目標(biāo)在光軸通道中攔截的具體位置或坐標(biāo)λ。通過應(yīng)用以上方法，可極大的提高紅外線捕捉的分辨率，能夠精確、平滑的實現(xiàn)了紅外線捕捉手寫筆跡的技術(shù)。
文檔編號G06F9/40GK1431623SQ0311370
公開日2003年7月23日 申請日期2003年1月28日 優(yōu)先權(quán)日2003年1月28日
發(fā)明者賀偉 申請人:賀偉