一种基于触摸屏的信息交互设备的制作方法

本实用新型涉及增强现实技术领域，更具体地，涉及一种基于触摸屏的信息交互设备。

背景技术：

目前，增强现实技术将真实世界信息和虚拟世界信息无缝集成，把原本在现实世界的一定时间空间范围内很难体验到的实体信息通过电脑等科学技术，模拟仿真后再进行叠加，将虚拟的信息应用到真实世界，被人类感官所感知，从而达到超越现实的感官体验。真实的环境和虚拟的物体实时地叠加到了同一个画面或空间同时存在。增强现实技术，不仅展现了真实世界的信息，而且将虚拟的信息同时显示出来，两种信息相互补充、叠加。当下，随着信息的爆炸性增长，人们希望借助快速的信息展示与交流方式实现人与人之间的交流。由此，人们对于增强现实设备的需求愈发强烈。

近年来触摸屏技术的快速发展，人们越来越习惯于这种直观高效的人机交互方式。目前，无论是个人电子消费产品，还是工业控制领域，电容屏幕已经替代了传统的键盘、鼠标等输入设备，成为最为主流的人机交互硬件方式。随着多点触控功能在电容屏检测技术上的成熟，电容屏幕开始支持越来越丰富的交互体验。这为开发基于电容屏的增强现实设备提供了可能。但如何解决在二维场景下人机交互时动态直观的捕获到操作人员的输入信息的问题，对于满足人们对增强现实技术的需求至关重要。

技术实现要素：

为克服上述问题或者至少部分地解决上述问题，本实用新型提供了一种基于触摸屏的信息交互设备。

具体地，本实用新型提供了一种基于触摸屏的信息交互设备，包括：信息处理单元，触摸屏单元、显示单元和至少一个交互单元。

其中，所述信息处理单元分别与所述触摸屏单元、所述显示单元电连接，所述显示单元的显示表面与所述触摸屏单元下表面平行且相互贴合。所述交互单元放置在所述触摸屏单元的上方，所述交互单元与所述触摸屏单元接触的表面具有一组触点；所述触摸屏单元同时检测所述交互单元上所述触点的坐标，并将其传输至所述信息处理单元。

所述信息处理单元根据所述触摸屏单元检测的所述交互单元上所述触点的坐标，提取交互信息；根据所述交互信息和预定规则更新所述显示单元上的显示内容。

优选的，所述触摸屏单元为水平放置，所述交互单元可移动的放置在所述触摸屏单元的上方。

优选的，所述信息处理单元根据所述触摸屏单元检测的所述交互单元上所述触点的坐标，识别所述交互单元的模式信息，根据所述模式信息提取交互信息，所述交互信息包括：所述交互单元在所述触摸屏单元上方的位置信息和姿态信息。

优选的，所述信息处理单元还用于存储更新后的显示内容，并将其传输至所述显示单元。

优选的，所述显示单元包括至少一个贴合在所述触摸屏单元下的液晶显示器。

优选的，所述交互单元表面具有的一组触点包括：一个模式触点和三个定位触点。

优选的，所述模式触点与所述定位触点之间、所述定位触点之间的物理距离至少为设定距离。

优选的，所述显示单元还包括至少一个外部显示设备。

优选的，所述信息处理单元具有至少一个外部接口，用于连接所述外部显示设备。

优选的，信息交互设备还包括：封装单元，用于对提取出的所述交互单元的交互信息进行标准化封装，从而与外部应用设备进行交互。

本实用新型提供的一种基于触摸屏的信息交互设备，根据触摸屏单元检测交互单元的模式触点坐标和位置触点坐标，由信息处理单元识别交互单元的模式信息，提取交互单元的交互信息，对显示内容进行更新，并将更新后的显示内容通过显示单元显示出来。可以动态直观的捕获到操作人员输入信息，且显示内容位于交互单元下方的显示单元上，使交互过程更加直观，操作人员的体验更加贴近现实。此外，基于触摸屏单元的信息交互方式能够定制不同类别、不同外观与不同模式的交互单元，使得交互方式以及内容得到极大的丰富。

附图说明

图1为本实用新型实施例1提供的信息交互设备的结构侧视图；

图2为图1中交互单元的触点分布模式图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本实用新型的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本实用新型，但不用来限制本实用新型的范围。

本实用新型的实施例1，如图1和图2所示，提供了一种基于触摸屏的信息交互设备，包括：信息处理单元14，触摸屏单元12、显示单元13和至少一个交互单元11。在图中，以具有一个交互单元为例。

其中，信息处理单元14分别与触摸屏单元12、显示单元13电连接，显示单元13的显示表面与触摸屏单元12下表面平行且相互贴合。信息处理单元14内存储有显示内容，并将存储的显示内容传输至显示单元13以供显示单元13的显示表面显示。这里，显示单元13的显示表面即为交互面，显示内容即为交互内容，可以为图片、数字、三维动画或其他内容。

触摸屏单元12水平放置，触摸屏单元12包括至少一块电容屏。当触摸屏单元12包括两块或两块以上的电容屏时，在每个电容屏之间要保证无缝连接。交互单元11可移动的放置在触摸屏单元12的上方，这里的交互单元11是操作人员根据显示内容进行设置的，可以根据需要设置一个或多个，代表着操作人员的输入信息。交互单元11的类型不受限制，每一个交互单元11能针对投影内容中的一个元素进行控制和更新，不同类型的交互单元11控制不同的元素。交互单元11的外观也不受限制，可以是圆柱形，也可以是长方体、正方体或其他，但要保证交互单元11与触摸屏单元12无缝隙接触。

交互单元11与触摸屏单元12接触的表面具有一组触点，具体包括一个模式触点21和至少一个定位触点22，模式触点21、定位触点22分别与触摸屏单元12上表面均匀接触，且每个触点的末端均位于一个平面内，以保证触摸屏单元12能同时检测到所有触点。

图2中以交互单元11与触摸屏单元12接触的表面具有一个模式触点21和三个定位触点22为例，三个定位触点22固定在交互单元11下表面的三个角上，模式触点21则可设置在交互单元11下表面中心正方形区域的不同位置。图中举出其中的九种情况，但不限于这九种情况。特别地，当有一个或两个定位触点22时，则定位触点可随便设置在交互单元11下表面的任何位置。

四个触点在物理实现上可以做到大小不一致，但是大小差距应控制在一定范围内。并且，由于电容屏具有检测分辨率的限制，各个触点之间的物理距离应至少为设定距离，避免触点漏检。其中，设定距离是避免触摸屏单元漏检触点的最小距离。

触摸屏单元12同时检测交互单元11上的模式触点21坐标和定位触点22坐标，并将其传输至信息处理单元14。信息处理单元14根据触摸屏单元12检测的交互单元11上的模式触点21和定位触点22的相对位置，识别交互单元11的唯一的模式信息，模式触点21相对于定位触点22的位置不同，对应的交互单元11的模式信息也不同，并根据模式信息提取交互信息；根据交互信息和预定规则更新显示内容并存储，并将更新后的显示内容通过显示单元13显示出来。这里的交互信息包括：信息处理单元14中存储的、与交互单元11对应的、用于更新显示内容的位置信息和姿态信息。模式信息是指与交互单元11对应的模式触点21相对于定位触点22的位置，用以区分不同的交互单元。

根据操作人员的需求而不同，可以针对显示内容中的不同元素设置不同的预定规则。操作人员也可以根据需要放置、移动、旋转和移开交互单元11。

本实施例中，通过触摸屏单元检测交互单元的模式触点坐标和位置触点坐标，由信息处理单元提取与交互单元对应的交互信息，根据交互信息和预定规则对显示内容进行更新，将更新后的显示内容存储并通过显示单元显示出来。可以动态直观的捕获到操作人员输入信息，且显示内容位于交互单元下方的显示单元上，使交互过程更加直观，操作人员的体验更加贴近现实。此外，基于触摸屏单元的信息交互方式能够定制不同类别、不同外观与不同模式的交互单元，使得交互方式以及内容得到极大的丰富。

本实用新型的实施例2，与实施例1的不同之处仅在于：显示单元具体包括至少一个贴合在所述触摸屏单元下的液晶显示器，具体的数量根据显示内容的多少进行增减。当显示内容较多时，要使交互面足够大以容纳由信息处理单元14更新后的显示内容，可以将显示单元13的面积进行扩展，也可以增加液晶显示器的数量。相应地，触摸屏单元12的面积也要相应扩大，并且与显示单元13表面相互平行、相互贴合。显示单元13还可设计成任意形状，既可以是平面也可以是曲面。

本实用新型的实施例3，与上述实施例的区别仅在于：显示单元还包括至少一个外部显示设备，信息处理单元具有至少一个外部接口，用于连接外部显示设备。当液晶显示器和外部显示设备均显示二维图像时，则可同时进行二维场景的交互，当外部显示设备可显示三维图像时，则可同时实现二维场景与三维场景的交互。

本实用新型的实施例4，与上述实施例的区别仅在于：信息交互设备还包括：封装单元，用于对提取出的交互单元的交互信息进行标准化封装，从而与外部应用设备进行交互。

具体的，封装单元对信息处理单元提取出的交互单元的交互信息整合在一起，进行标准化封装后，利用软件接口可直接与第三方虚拟现实(Virtual Reality，缩写为VR)引擎开发的三维场景进行交互。

本实用新型的实施例5，提供了一种基于触摸屏的信息交互设备的具体应用场景。

至少一位操作人员采用站立或者坐卧的方式位于信息交互设备侧面，手持一个或者多个交互单元，将交互单元带有模式触点和位置触点的一面无缝隙的贴近电容屏的上表面。此时，电容屏会采集模式触点和位置触点的坐标信息，并将坐标信息传输至信息处理单元。信息处理单元首先根据坐标信息识别交互单元的模式信息，并提取与交互单元对应的交互信息。根据交互信息和预定规则，更新显示内容，并将更新后的显示内容显示到显示单元上，完成显示内容与交互单元位置姿态变化的交互，操作人员在交互单元一侧的显示单元上即可看到更新后的显示内容。

操作人员的数量取决于交互单元的数量，一般情况下一位操作人员可以控制两个交互单元。

本实用新型的实施例中，通过触摸屏单元检测交互单元的模式触点坐标和位置触点坐标，由信息处理单元提取与交互单元对应的交互信息，根据交互信息和预定规则对显示内容进行更新，将更新后的显示内容存储并通过显示单元显示出来。可以动态直观的捕获到操作人员输入信息，且显示内容位于交互单元下方的显示单元上，使交互过程更加直观，操作人员的体验更加贴近现实。此外，基于触摸屏单元的信息交互方式能够定制不同类别、不同外观与不同模式的交互单元，以及定制或者扩展不同形状的交互面，使得交互方式以及内容得到极大的丰富。

最后，本实用新型的方法仅为较佳的实施方案，并非用于限定本实用新型的保护范围。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。