專利名稱：一種觸摸屏的多點檢測計算方法
技術(shù)領域：
本發(fā)明涉及計算機視覺領域，特別涉及基于攝像頭定位的觸摸屏的多點檢測計 算方法。
背景技術(shù)：
近年來，大屏幕觸摸技術(shù)有了較大的發(fā)展，出現(xiàn)了紅外LED掃描觸摸屏，超聲 波觸摸屏，攝像頭后定位觸摸屏，采用兩個攝像頭安裝于觸摸屏邊角的觸摸屏等，其中 以攝像頭后定位觸摸屏可方便靈活的實現(xiàn)多點觸摸，較容易實現(xiàn)多于兩個以上觸摸點的 監(jiān)測及跟蹤，因此在多點觸摸領域得到了廣泛的應用。
所述攝像頭后定位觸摸屏，一般將攝像頭采集到的圖像進行二值化處理，即是 設定一個預定值，將攝像頭采集到的像素的亮度信息與此預定值比較，高于此預定值的 像素被認為是有效的觸摸點像素，存儲模塊將拍攝到的一幀圖像的有效觸摸點像素對應 的攝像頭坐標進行存儲，后端處理模塊將所存儲的有效觸摸點像素坐標進行按觸摸點分 類并計算觸摸點的重心坐標，得到觸摸點重心坐標后再進行圖形校正可得到觸摸屏的邏 輯坐標。
所述的有效觸摸點像素坐標分類是通過眾多有效觸摸點橫坐標χ及縱坐標y之間 的關(guān)系進行分類的，通過判定前后讀出有效像素橫坐標χ及縱坐標y之間的距離的關(guān)系來 決定是否屬于同一個觸摸點。這是很直觀的判別不同觸摸點的方法，由于攝像頭采集后 的圖像進行了二值化處理，經(jīng)過處理后得到的觸摸點像素，相同的觸摸點包含的有效像 素的坐標并不是嚴格連續(xù)分布的，個別有效像素坐標之間會存在幾個像素的距離，但是 屬于同一個觸摸點的，這樣，采用這種直觀的根據(jù)像素坐標間的距離來判定觸摸點，為 了提高判定的準確度，往往會將判定距離邊界設置為幾個像素，如兩個有效像素之間的 距離小于設定的幾個像素則認為是同一個觸摸點，相反則認為是不同的觸摸點，如果兩 個手指分開的距離比較大，這種判定的方法是可以接受的，但是如果兩個手指距離比較 小，甚至兩個手指挨在一起，這種判定方法就會產(chǎn)生錯誤的觸摸點坐標了，因為兩個手 指靠近到這種判定設定的像素間距離時，這種算法認為兩個手指觸摸點為一個觸摸點， 造成了判斷錯誤，在多點操作時產(chǎn)生了不可靠的坐標，造成了手勢操作、手指近距離畫 線等錯誤。發(fā)明內(nèi)容
為克服現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，本發(fā)明的目的提供了一種觸摸屏的多點檢測計算方 法，其正是為了提高手指間距離很小，甚至緊挨在一起觸摸時，多觸摸點檢測算法的準 確度提出的。利用本發(fā)明的方法可以有效的提高攝像頭后定位多點觸摸的檢測準確性， 提高多點觸摸屏的使用性能。
為了實現(xiàn)攝像頭定位中多個觸摸點靠近情形下能準確識別多個觸摸點，本發(fā)明 采用如下技術(shù)方案一種觸摸屏的多點檢測計算方法，其包括以下步驟1)啟動攝像頭，采集觸摸圖像；2)對觸摸圖像進行二值化處理，得到觸摸圖像的像素值；3)將采集的像素值與預定的像素值大小進行比較，大于預定值就儲存觸摸圖像對應 的像素坐標；4)后端處理模塊讀出已儲存的像素坐標，采用靠近觸摸點像素族重心算法對每個像 素坐標進行分類并重新計算觸摸點像素族的重心，最終識別一個或多個觸摸點。
步驟1)中攝像頭按照行順序，每個像素時鐘采集一個像素值。
步驟4)中的坐標分類方法及靠近觸摸點像素族重心算法計算過程如下步驟51初始化各觸摸點像素族各變量值為零；52讀出一個像素坐標；S3判斷當前像素坐標是否為第一個讀出坐標，是則進入步驟S7;否則進入步驟S4 ；S4計算當前像素坐標與已保存各觸摸點族重心的距離，選擇最小的距離；55判斷最小距離是否小于預定值，是則進入步驟S6 ；否則進入步驟S7 ；56將當前像素坐標加入距離最近的觸摸點族，重新計算該觸摸點族的重心，返回 步驟S2 ；S7新增一個觸摸點族，將當前像素坐標加入該靠近觸摸點像素族并計算重心坐 標，返回步驟S2。
步驟Sl中初始化各觸摸點像素族各變量值為零，其中變量包含各觸摸點像素族 橫坐標和ΣΧη=0，縱坐標和ΣΥη=0，觸摸點像素族包含像素個數(shù)ΣΟι=0，當前像素族重 心Α’η=0，下標η表示支持的觸摸點數(shù)，各觸摸點族的序號為0,1》··η-1。
步驟S5中，所述預定值是根據(jù)實際應用環(huán)境而設定的，根據(jù)觸摸點包含像素的 多少而定，觸摸點包含像素大于一預定值，則設為大于等于8個像素的值，若觸摸點包 含像素小于一預定值，則取小于等于8個像素的值。在現(xiàn)有大屏幕顯示屏中，顯示像素 尺寸為1.3毫米，一個手指的正常觸摸動作所得到的有效像素為一個半徑接近5個像素左 右的近似圓斑，可根據(jù)具體的實驗環(huán)境所得的手指觸摸點面積的大小調(diào)整預定值，通常 的觸摸點像素半徑不大于5個像素，大于8個像素的比較少。
上述重心算法如下橫坐標和累加ΣΧη=ΣΧη+Χ，縱坐標和ΣΥη=ΣΥη+Υ ； 觸摸點族包含像素個數(shù)ΣΟι=ΣΟι+ 1 ； 重心坐標 A，Xn=EXn/ECn , A，Yn =EYn/ECn ；其中，X為讀出的觸摸點像素的橫坐標，Y為讀出的觸摸點像素縱坐標下標η表示支 持的觸摸點數(shù)，各觸摸點族的序號為0,1,2···η-1。本發(fā)明方法能快速準確的識別兩個靠 近甚至邊界連通的兩個觸摸點，可靠性高。


圖1為本發(fā)明坐標分類及重心計算流程圖；圖2為本發(fā)明中包含多個像素的兩個觸摸點示意圖。
具體實施方式
下面對本發(fā)明加以詳細說明，應指出的是，所描述的實施例旨在便于對本發(fā)明 的理解，而對其不起任何限定作用。
攝像頭拍攝觸摸屏表面圖像并經(jīng)過二值化處理得到了如圖2所示的圖像，后端 處理模塊按照存儲順序讀出各像素坐標。如圖2所示，像素D的坐標是為第一讀到的坐 標，E為第二個讀到的坐標，后端處理模塊讀完一行，Y方向增加一行并接著從左到右繼 續(xù)讀出像素坐標。其中E,F之間有兩個像素的距離，D、E、F、G、H屬于同一行的像 素坐標。D、E、F屬于觸摸點A，G、H屬于觸摸點B。
本發(fā)明坐標分類及重心計算方法通過如下步驟實現(xiàn)步驟Si:初始化各觸摸點像素族各變量值為零，其中變量包含各觸摸點像素族橫坐 標和ΣΧη=0，縱坐標和ΣΥη=0，觸摸點像素族包含像素個數(shù)ΣΟι=0，當前像素族重心 A’ η=0,下標η表示支持的觸摸點數(shù)，各觸摸點族的序號為(0,1》··η-1)； 步驟S2:讀出一個像素坐標；步驟S3:判斷當前坐標為第一個讀出坐標，是則進入步驟S7;不是則進入步驟S4；步驟S4:計算當前坐標與已保存各觸摸點族重心的距離，選擇最小的距離； 步驟S5 判斷最小距離是否小于8，是則進入步驟S6 ；不是則進入步驟S7 ； 步驟S6:將當前坐標加入距離最近的觸摸點族，重新計算該觸摸點族的重心，返回 步驟S2 ；步驟S7:新增一個觸摸點族，將當前坐標加入該觸摸點族并計算重心坐標， 返回步驟S2 ；通過上述步驟，下邊對圖2表示的像素判斷過程進行詳細描述 坐標D 坐標D為第一個讀出坐標，直接進入步驟S7，執(zhí)行橫坐標和累加ΣΧ0=ΣΧ0+ XD,縱坐標禾ΠΣΥ0=ΣΥ0+Υ ，觸摸點族包含像素個數(shù)ZCO=ZCO+1，重心坐標Α， x0=EX0/EC0，A，y0=EY0/EC0 ； 坐標E 坐標E不是第一個讀出坐標，進入步驟S4，執(zhí)行與當前保存的觸摸點族重心距離 的運算，其中只保存了序號為0的重心為(A’ x0, A’ y0)，他們的距離為1;進 入步驟S5，執(zhí)行到重心距離判斷，滿足距離小于8;進入步驟S6，執(zhí)行橫坐標和累加 ΣΧ0=ΣΧ0+ XE,縱坐標和ΣΥ0=ΣΥ0+YV，觸摸點族包含像素個數(shù)ZCO=ZCO+1，重心 坐標 A，x0=EX0/EC0，A，y0=EY0/EC0 ； 坐標F 坐標F執(zhí)行跟坐標E —樣的過程。
坐標G:坐標G不是第一個讀出坐標，進入步驟S4，執(zhí)行與當前保存的觸摸點族重心距離的 運算，其中只保存了序號為0的重心為(A’ x0, A，y0)，他們的距離大于8;進入步 驟S5，執(zhí)行到重心距離判斷，距離大于8;進入步驟S7，新增一個觸摸點族，即觸摸點族序號加1，執(zhí)行橫坐標和累加XG，縱坐標和ΣΥΙ=ΣΥΙ+ΥΕ，觸摸點族包 含像素個數(shù) ZCl=ZCl+1，重心坐標 A，xl=EX0/ECl , A，yl=EYl/ECl ；坐標H 坐標H不是第一個讀出坐標，進入步驟S4，執(zhí)行與當前保存的觸摸點族重心距 離的運算，其中保存了序號為0，1的重心為(A，x0, A，y0)、 (A，xl, A， yl)，取較的距離，即到(A，xl, A，yl)的距離；進入步驟S5，執(zhí)行到重心距離 判斷，滿足距離小于8;進入步驟S6，執(zhí)行橫坐標和累加ΣΧ1=ΣΧ1+ΧΟ，縱坐標和 ΣΥ1=ΣΥ1+ΥΕ，觸摸點族包含像素個數(shù)ZCl=ZCl+1，重心坐標A，xl=EX0/ECl , A，yl=EYl/ECl ；坐標C 坐標C不是第一個讀出坐標，進入步驟S4，執(zhí)行與當前保存的觸摸點族重心 距離的運算，其中保存了序號為0，1的重心為(A，x0, A，y0)、 (A，xl, A， yl)，取較的距離，即到(A，xl, A，yl)的距離；進入步驟S5，執(zhí)行到重心距離 判斷，滿足距離小于8;進入步驟S6，執(zhí)行橫坐標和累加ΣΧ1=ΣΧ1+ΧΟ，縱坐標和 ΣΥ1=ΣΥ1+ΥΕ，觸摸點族包含像素個數(shù)ZCl=ZCl+1，重心坐標A，xl=EX0/ECl , A，yl=EYl/ECl ；以上過程直到讀出了所有存儲的像素坐標，執(zhí)行完坐標分類過程后即可得到觸摸點 A的重心坐標A，= (A，x0, A，y0)，觸摸點B的重心坐標B，= (A，xl, A， yl)。
在以上坐標分類及重心計算過程中，當前坐標與像素族重心距離設定為8是可 以根據(jù)實際應用環(huán)境而變更的。在坐標分類的過程中，各像素族重心隨著新的坐標的加 入而重新計算。
采用以上坐標分類方法及重心計算過程可以解決兩個觸摸點邊界靠近甚至是邊 界連接在一起時造成的坐標分類錯誤，采用傳統(tǒng)的坐標分類方法無法正確的區(qū)分為兩個 觸摸點，是因為傳統(tǒng)的坐標分類方法是通過坐標之間的距離來判定是否屬于同一個觸摸 點族，如圖2所示觸摸點A和B包含多個像素，觸摸點之間邊界是聯(lián)通的，觸摸點像 素坐標按照X方向從左到右被讀出，讀完一行，Y方向增加一行，繼續(xù)從左到右讀出。 如果按照前后兩次讀出坐標間距離來分類觸摸點，顯然在兩個觸摸點中間的C處，兩個 觸摸點的邊界是連通的，按照前后讀出坐標間的距離無法正確判定C處的像素是屬于觸 摸點A還是觸摸點B的。
本發(fā)明方法是通過像素坐標到重心的距離來判定判定C處像素是屬于觸摸點A 還是觸摸點B的。如圖2所示A，是A觸摸點的重心坐標，B，是B觸摸點的重心坐 標，將C處的坐標與A’、B’的坐標進行距離運算，找出距離較短的，同時這個較短的 距離滿足小于設定的8個像素，這個設定的8個像素是可以根據(jù)實際應用環(huán)境而設定的， 根據(jù)觸摸點包含像素的多少而定，觸摸點包含像素多，則8應該設為更大的值，如果觸 摸點包含像素較少，則8可以取更小的值。通過算出了 C處到A，、B，的距離可以很 容易的決定C處坐標屬于哪一個觸摸點。
權(quán)利要求
1.一種觸摸屏的多點檢測計算方法，其特征在于，包括以下步驟1)啟動攝像頭，采集觸摸圖像；2)對觸摸圖像進行二值化處理，得到觸摸圖像的像素值；3)將采集的像素值與預定的像素值大小進行比較，大于預定值就儲存觸摸圖像對應 的像素坐標；4)后端處理模塊讀出已儲存的像素坐標，采用靠近觸摸點像素族重心算法對每個像 素坐標進行分類并重新計算觸摸點像素族的重心，最終識別一個或多個觸摸點。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的觸摸屏的多點檢測計算方法，其特征在于，步驟1)中攝像 頭按照行順序，每個像素時鐘采集一個像素值。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所訴的觸摸屏的多點檢測計算方法，其特征在于，步驟4)中的坐 標分類方法及靠近觸摸點像素族重心算法計算過程如下步驟Sl 初始化各觸摸點像素族各變量值為零； S2讀出一個像素坐標；S3判斷當前像素坐標是否為第一個讀出坐標，是則進入步驟S7;否則進入步驟S4；S4計算當前像素坐標與已保存各觸摸點族重心的距離，選擇最小的距離；55判斷最小距離是否小于預定值，是則進入步驟S6 ；否則進入步驟S7 ；56將當前像素坐標加入距離最近的觸摸點族，重新計算該觸摸點族的重心，返回 步驟S2 ；S7新增一個觸摸點族，將當前像素坐標加入該靠近觸摸點像素族并計算重心坐 標，返回步驟S2。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的觸摸屏的多點檢測計算方法，其特征在于，步驟Sl中初始 化各觸摸點像素族各變量值為零，其中變量包含各觸摸點像素族橫坐標和ΣΧη=0，縱坐 標和ΣΥη=0，觸摸點像素族包含像素個數(shù)ΣΟι=0，當前像素族重心Α’η=0，下標η表示支 持的觸摸點數(shù)，各觸摸點族的序號為0,1,2丨11-1。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的觸摸屏的多點檢測計算方法，其特征在于，步驟S5中，所 述預定值是根據(jù)實際應用環(huán)境而設定的，根據(jù)觸摸點包含像素的多少而定，觸摸點包含 像素大于一預定值，則設為大于等于8個像素的值，若觸摸點包含像素小于一預定值， 則取小于等于8個像素的值。
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的觸摸屏的多點檢測計算方法，其特征在于，重心算法如下橫坐標和累加ΣΧη=ΣΧη+Χ，縱坐標和ΣΥη=ΣΥη+Υ ； 觸摸點族包含像素個數(shù)ΣΟι=ΣΟι+ 1 ； 重心坐標 A，Xn=EXn/ECn , A，Yn =EYn/ECn ；其中，X為讀出的觸摸點像素的橫坐標，Y為讀出的觸摸點像素縱坐標下標η表示支 持的觸摸點數(shù)，各觸摸點族的序號為0,1》··η-1。
全文摘要
本發(fā)明公開一種觸摸屏的多點檢測計算方法，其包括以下步驟1)啟動攝像頭，采集觸摸圖像；2)對觸摸圖像進行二值化處理，得到觸摸圖像的像素值；3)將采集的像素值與預定的像素值大小進行比較，大于預定值就儲存觸摸圖像對應的像素坐標；4)后端處理模塊讀出已儲存的像素坐標，采用靠近觸摸點像素族重心算法對每個像素坐標進行分類并重新計算觸摸點像素族的重心，最終識別一個或多個觸摸點。本發(fā)明方法能快速準確的識別兩個靠近甚至邊界連通的兩個觸摸點，可靠性高。
文檔編號G06F3/042GK102023761SQ20101057463
公開日2011年4月20日 申請日期2010年12月6日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月6日
發(fā)明者鄭金發(fā) 申請人:廣東威創(chuàng)視訊科技股份有限公司