基于光學(xué)感應(yīng)的大尺寸多點(diǎn)觸摸控制技術(shù)

　　引言

　　與傳統(tǒng)的鼠標(biāo)、鍵盤的輸入方式相比，多點(diǎn)觸摸技術(shù)是一種更加自然和諧的人機(jī)交互方式。這種技術(shù)最突出的特點(diǎn)是用戶可以不借助任何外部設(shè)備直接在顯示屏幕上進(jìn)行操作，是一種真正的所見(jiàn)即所得的非常自然的人機(jī)交互方式，多個(gè)用戶可以同時(shí)與計(jì)算機(jī)進(jìn)行交互，而且各個(gè)用戶之間并不相互影響，系統(tǒng)甚至還可以識(shí)別用戶的觸摸姿態(tài)和手勢(shì)。然而，在傳統(tǒng)的基于觸摸屏的觸摸控制解決方案中，大多都只是考慮用手指取代鼠標(biāo)的作用，即一般只考慮單點(diǎn)觸控的應(yīng)用情況。另一方面，無(wú)論是目前常見(jiàn)的電阻式還是電容式觸摸屏方案，大都應(yīng)用于面積較小的屏幕或者觸摸板上，對(duì)于40寸以上大尺寸觸摸控制設(shè)備上就鮮見(jiàn)傳統(tǒng)觸摸屏的應(yīng)用了，這其中不乏制作成本和制作工藝上的考慮。

　　多點(diǎn)觸摸基本原理

　　傳統(tǒng)觸摸屏的本質(zhì)是傳感器，它由觸摸檢測(cè)部件和觸摸屏控制器組成，常見(jiàn)的傳感器包括電阻式和電容式觸摸屏。而基于光學(xué)感應(yīng)的多點(diǎn)觸摸系統(tǒng)是用戶通過(guò)觸摸投影屏幕表面，影響光學(xué)感應(yīng)成像設(shè)備的輸入結(jié)果，成像設(shè)備將成像結(jié)果輸入軟件系統(tǒng)進(jìn)行處理，一般經(jīng)過(guò)3個(gè)步驟，首先是對(duì)原始輸入圖像進(jìn)行包括矯正、濾波等預(yù)處理，然后通過(guò)光斑跟蹤引擎對(duì)觸點(diǎn)進(jìn)行跟蹤，并將其解釋為各種輸入狀態(tài)，最后將輸入位置、狀態(tài)等信息發(fā)送給上層應(yīng)用程序。應(yīng)用程序處理結(jié)果最終被投射到顯示屏幕表面上，從而與用戶產(chǎn)生真正的所見(jiàn)即所得的交互效果。其實(shí)現(xiàn)框架如圖1所示。

　　根據(jù)不同的光學(xué)感應(yīng)原理，目前常見(jiàn)的多點(diǎn)觸摸實(shí)現(xiàn)方式包括FTIR(受抑全內(nèi)反射)、DI、LLP等技術(shù)。

　　基于FTIR的多點(diǎn)觸摸實(shí)現(xiàn)原理如圖2所示。

　　紅外LED(IR LED)發(fā)射紅外線進(jìn)入諸如亞克力板(Acrylic)，當(dāng)亞克力面板的厚度大于8mm時(shí)，光線會(huì)發(fā)生在亞克力內(nèi)不停反射，產(chǎn)生全內(nèi)反射現(xiàn)象，當(dāng)手指(或者其他材質(zhì)如硅膠等有一定韌性和反射性的材料)碰到亞克力表面時(shí)，全內(nèi)反射被破壞，光線被手指反射出來(lái)，此時(shí)，亞克力下方的紅外攝像頭(IR Camera)捕捉到手指反射的光斑，攝像頭捕捉到的光斑會(huì)送到計(jì)算機(jī)進(jìn)行處理，最終形成輸入點(diǎn)。