基于點(diǎn)斜式變換的紅外觸摸屏的單觸點(diǎn)識(shí)別方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及紅外觸摸屏（Infrared Touch Screen)觸控識(shí)別技術(shù)，尤其涉及一種 基于點(diǎn)斜式變換的紅外觸摸屏的單觸點(diǎn)識(shí)別方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 紅外觸摸屏幕是利用X、Y方向上密布的紅外線矩陣來(lái)檢測(cè)并定位用戶的觸點(diǎn)的。 紅外觸摸屏是在顯示器的前面安裝一個(gè)電路板外框，電路板在屏幕四邊排布紅外線發(fā)射管 和紅外接收管，一一對(duì)應(yīng)成橫堅(jiān)交叉的紅外矩陣。用戶在觸摸屏幕時(shí)，手指就會(huì)擋住經(jīng)過該 位置的橫堅(jiān)兩條紅外線，因而可以判斷出觸點(diǎn)在屏幕上的位置。
[0003] 現(xiàn)有紅外觸摸屏的觸點(diǎn)識(shí)別方法大多基于圖像處理技術(shù)，如，公開號(hào)為 CN102033658A，名稱為"一種觸摸屏、觸摸系統(tǒng)及其定位方法"的發(fā)明申請(qǐng)；公開號(hào)為 CN102419663A，名稱為"一種紅外觸摸屏多點(diǎn)識(shí)別方法及系統(tǒng)"的發(fā)明申請(qǐng)；以及公開號(hào) 為 W02013016996A1，名稱為 "Multipoint recognition method and system of infrared touch screen"的發(fā)明申請(qǐng)。紅外觸摸屏在進(jìn)行單觸點(diǎn)識(shí)別時(shí)，上述的基于圖像處理的技術(shù) 均存在如下問題：
[0004] 1)抗干擾性差。由于圖像算法識(shí)別觸摸點(diǎn)僅僅依賴于觸摸邊界處的信息，導(dǎo)致任 何影響觸摸邊界的干擾，如某些不真實(shí)光線，均會(huì)對(duì)計(jì)算結(jié)果有嚴(yán)重影響。
[0005] 2)落筆抖動(dòng)嚴(yán)重。在落筆的過程中，由于紅外光線高度的不一致性，會(huì)導(dǎo)致落筆過 程中識(shí)別的觸點(diǎn)抖動(dòng)很嚴(yán)重。
[0006] 3)計(jì)算代價(jià)高。由于圖像算法必須構(gòu)建較大的圖像，因此不論是在內(nèi)存空間還是 計(jì)算效率上，計(jì)算代價(jià)都相對(duì)較高。
[0007] 目前，紅外觸摸屏已經(jīng)發(fā)展到了第五、第六代，由于紅外觸摸屏具有高度的穩(wěn)定性 (不因時(shí)間、環(huán)境的變化產(chǎn)生漂移）、高度的適應(yīng)性（不受電流、電壓和靜電干擾，適宜某些 諸如防爆、防塵等惡劣的環(huán)境條件）、高透光性（無(wú)中間介質(zhì)）、使用壽命長(zhǎng)以及使用特性好 (觸摸無(wú)須力度，對(duì)觸摸體無(wú)特殊要求）等優(yōu)點(diǎn)，不僅比現(xiàn)有的電容屏具有更優(yōu)良的使用特 性，而且還可以以一個(gè)單一的設(shè)備作為完整的人機(jī)界面平臺(tái)取代鼠標(biāo)、書寫板甚至鍵盤，足 以將現(xiàn)有觸摸屏的應(yīng)用推向新的水平。因此，針對(duì)現(xiàn)有紅外觸摸屏觸控識(shí)別技術(shù)中存在的 上述缺陷，開發(fā)一種新的觸點(diǎn)識(shí)別方法具有重要的意義。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008] 有鑒于此，本發(fā)明的主要目的在于提供一種基于點(diǎn)斜式變換的紅外觸摸屏單觸點(diǎn) 識(shí)別方法，通過利用點(diǎn)斜式變換空間進(jìn)行運(yùn)算，以提高抗干擾性、消除落筆抖動(dòng)和降低計(jì)算 代價(jià)。
[0009] 為達(dá)到上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案是這樣實(shí)現(xiàn)的：
[0010] -種基于點(diǎn)斜式變換的紅外觸摸屏的單觸點(diǎn)識(shí)別方法，該方法包括：
[0011] A、將紅外觸摸屏在物理空間的光線信息轉(zhuǎn)換到變換空間，得到變換點(diǎn)的信息；
[0012] B、將所述變換點(diǎn)的信息在變換空間進(jìn)行計(jì)算得到變換直線；
[0013] C、通過變換直線計(jì)算得到真實(shí)的物理空間的觸點(diǎn)位置信息。
[0014] 其中，所述將紅外觸摸屏在物理空間的光線信息轉(zhuǎn)換到變換空間得到變換點(diǎn)的信 息的過程為：
[0015] A1、以紅外觸摸屏左下角為原點(diǎn)0,長(zhǎng)邊為X軸,短邊為y軸建立坐標(biāo)系Ο-xy,分別 取縱或橫光線與X軸或y軸相交處為截距，記為S 1或S2 ;取縱或橫光線與堅(jiān)直或水平方向 夾角的正切值為斜率，記為h或t2 ;利用所述參數(shù)即截距S1或S2和斜率h或t2建立雙點(diǎn) 斜變換空間的坐標(biāo)系Ο-s山和0-s 2t2，將上述兩個(gè)坐標(biāo)系放在一起就形成了雙點(diǎn)斜變換空 間；
[0016] A2、在所述雙點(diǎn)斜坐標(biāo)系的基礎(chǔ)上，以坐標(biāo)系原點(diǎn)0逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)45度,得到新的坐 標(biāo)系O-XY ;再取任意光線與X軸相交處為截距，記為S ;取任意光線與Y軸方向夾角的正切 值為斜率，記為T ;得到單點(diǎn)斜變換空間的坐標(biāo)系O-ST ;
[0017] A3、利用物理空間到變換空間的轉(zhuǎn)換方法，將紅外觸摸屏的所有光線寫成X-S = T ·Υ的形式，這樣，所述的光線就由參數(shù)（S，T)唯一確定，變換成單點(diǎn)斜變換空間的離散點(diǎn) 即得到變換點(diǎn)的信息。
[0018] 其中，步驟Al所述雙點(diǎn)斜變換空間的坐標(biāo)系，其轉(zhuǎn)換公式分別為：
[0019] X-S1 = · y，
[0020] y-s2 = t2 · x ；
[0021] 其中：X，y分別為坐標(biāo)系Ο-xy的縱坐標(biāo)和橫坐標(biāo)；Sl，S 2分別為縱光線、橫光線分 別與X軸或y軸相交處的截距；ti，t2分別為縱光線、橫光線分別與堅(jiān)直或水平方向夾角的 正切值即斜率。
[0022] 其中，步驟A2所述單點(diǎn)斜變換空間的坐標(biāo)系0-ST，其轉(zhuǎn)換公式為：
[0023] X-S = T · Y ;
[0024] 其中：X，Y分別為坐標(biāo)系O-XY的橫軸和縱軸；S為任意光線與X軸相交處的截距； T為任意光線與Y軸方向夾角的正切值即斜率。
[0025] 其中，將所述變換點(diǎn)的信息在變換空間進(jìn)行計(jì)算得到變換直線的過程為：
[0026] 在變換空間中，將對(duì)應(yīng)于物理空間中被遮蓋的直線即值為1的點(diǎn)作為一組點(diǎn)（S1, T1),其中i = 1，2,3,…，η;利用最小二乘法對(duì)這組點(diǎn)線性擬合，得到變換直線參數(shù)A和b。
[0027] 其中，所述利用最小二乘法對(duì)這組點(diǎn)線性擬合得到變換直線參數(shù)A和b的過程 為：
[0028] 設(shè)（X，Y)為中心觸點(diǎn)的坐標(biāo)，則有X-S = T · Y ;得到（X，Y)使得（S1, T1)到由參 數(shù)（X，Y)確定的直線x-s = T · Y的距離之和最短，即
[0029]
[0030]
[0031] 步驟C所述通過變換直線計(jì)算得到真實(shí)的物理空間的觸點(diǎn)位置信息的過程為：
[0032] 根據(jù)點(diǎn)斜式變換公式，求得解：
[0033]
[0034]
[0035] 其中：X，Y分別為具買物理堃間的橫坐標(biāo)和縱坐標(biāo)位置點(diǎn)；η為被遮蓋的直線的數(shù) 目；f為η個(gè)T 1的平均值；左為η個(gè)S1的平均值J1為直線i在變換空間的坐標(biāo)右值；S1為 直線i在變換空間的坐標(biāo)左值；根據(jù)上式進(jìn)行計(jì)算即可得出觸點(diǎn)的位置坐標(biāo)（X，Y)。
[0036] 本發(fā)明所提供的基于點(diǎn)斜式變換的紅外觸摸屏單觸點(diǎn)識(shí)別方法，具有以下優(yōu)點(diǎn)：
[0037] 1)該紅外觸摸屏的單觸點(diǎn)識(shí)別方法基于變換空間的統(tǒng)計(jì)處理技術(shù)，由于不涉及物 理空間的圖像連通閾判斷，對(duì)干擾光線具有很好的抗干擾性能。
[0038] 2)使用本發(fā)明的識(shí)別方法的紅外觸摸屏具有抗干擾性作用，能夠在識(shí)別觸點(diǎn)時(shí)保 證準(zhǔn)確的觸摸位置輸出，能夠克服觸點(diǎn)抖動(dòng)問題。
[0039] 3)現(xiàn)有的紅外觸摸屏采用本發(fā)明方法進(jìn)行單觸點(diǎn)識(shí)別，具有空間代價(jià)和時(shí)間代價(jià) 占用小的特點(diǎn)，因此，能夠大幅提高單觸點(diǎn)識(shí)別的反應(yīng)速度和觸控操作的實(shí)時(shí)性。
【附圖說明】
[0040] 圖1為本發(fā)明的實(shí)施例對(duì)紅外觸摸屏進(jìn)行單觸點(diǎn)識(shí)別的過程示意圖；
[0041] 圖2為以觸摸屏左下角為原點(diǎn)0長(zhǎng)邊為X軸短邊為y軸建立坐標(biāo)系ο-xy示意圖；
[0042] 圖3為圖2所示坐標(biāo)系Ο-xy以原點(diǎn)0為中心逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)45度得到的坐標(biāo)系O-XY 示意圖；
[0043] 圖4為本發(fā)明實(shí)施例真實(shí)觸摸屏光線變換到變換空間的情況示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0044] 下面結(jié)合附圖及本發(fā)明的實(shí)施例對(duì)本發(fā)明的方法作進(jìn)一步詳細(xì)的說明。在描述本 發(fā)明的方法之前，有必要對(duì)下列名詞作一解釋。
[0045] 1)物理空間：指的是物理觸摸屏對(duì)應(yīng)的二維空間（X，Y)。
[0046] 2)變換空間：指的是物理空間通過點(diǎn)斜式變換而轉(zhuǎn)換成的二維空間，其兩個(gè)維度 分別是截距（橫軸）和斜率（縱軸）。物理空間和變換空間是對(duì)偶的關(guān)系，其中一個(gè)空間的 點(diǎn)在另一個(gè)空間中對(duì)應(yīng)為直線。另外，在物理空間的一個(gè)圓形觸摸點(diǎn)必定在變換空間對(duì)應(yīng) 為近似直線帶。
[0047] 3)橫光線：指的是從觸摸屏短邊到短邊的紅外光線。
[0048] 4)縱光線：指的是從觸摸屏長(zhǎng)邊到長(zhǎng)邊的紅外光線。
[0049] 5)變換點(diǎn)：指的是物理空間的一條光線在變換空間中所對(duì)應(yīng)的點(diǎn)。
[0050] 6)變換直線：指的是變換空間的一條直線，其在物理空間對(duì)應(yīng)于一個(gè)點(diǎn)。
[0051] 圖1為本發(fā)明的實(shí)施例對(duì)紅外觸摸屏進(jìn)行單觸點(diǎn)識(shí)別的過程示意圖。如圖1所示， 對(duì)紅外觸摸屏進(jìn)行單觸點(diǎn)識(shí)別的主要步驟如下：
[0052] 步驟11 :將紅外觸摸屏在物理空間的光線信息轉(zhuǎn)換到變換空間，得到變換點(diǎn)的信 肩