一种光学多点触摸定位方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及光学触摸控制技术与人机交互技术领域，尤其涉及多点触摸交互技 术。
【背景技术】
[0002] 歼击机触摸控制技术作为一种新型的计算机输入技术，使人机交互更为直观，由 于给用户带来极大的便利性，除了应用于个人便携式信息产品外，应用领域已遍及信息家 电、公共信息、电子游戏、办公自动化设备等各个领域。常见的触摸控制技术包括电容式触 摸技术、电阻式触摸技术、红外触摸技术或者光学触摸技术等，其中光学成像多点触摸交互 技术一直是大尺寸交互行业热点技术，但该技术受到多点触摸组合计算复杂度高、"鬼点" 问题及定位精度的限制，计算复杂度直接影响到设备的实时响应，"鬼点"导致触摸时产生 虚假的移动轨迹，定位精度直接影响到触摸效果，正是这些原因限制了光学成像多点触摸 交互技术的广泛应用。然而基于光学的多点触摸技术具有结构、安装调试简单，成本低，触 摸尺寸无限制等优势，具有巨大的潜在市场，所以解决多点触摸组合计算复杂度高、消除 "鬼点"及精确定位真实触摸点极具意义。
【发明内容】
[0003] 发明目的：本发明主要解决多点触摸组合计算复杂度高、"鬼点"消除及真实触摸 点精确定位问题。
[0004] 发明方案：本发明采用三个光学摄像头进行定位，三光学摄像头分别置于触摸区 域的左上角（A)，右上角（C)及顶部中央（B)，见图2,各光学摄像头以120帧/秒速度进行 同步拍摄，各触摸点在三光学摄像头A，B，C所述光斑是指触摸点在光学摄像头中的成像； 所述遮挡是指至少一个触摸点的光斑在同一光学摄像头成像中被另一个触摸点的光斑遮 挡；所述"鬼点"是指由三个光学摄像头中相关光斑信息错误组合计算而得到的伪触摸点， 非真实触摸点；所述光斑三角形面积是指通过计算每一个触摸点在三个光学摄像头中光斑 信息，得到三组两两相交的直线，则产生三个交点，光斑三角形面积就是指该三个交点所形 成三角形的面积；在理想情况下这三个交点坐标相同，则退化为一个点。
[0005] 发明主要步骤： 步骤1 :触摸交互区域分区：按光学镜头物理特性，将镜头所拍摄的角度范围进行均等 划分；位于左上角、右上角的鱼眼镜头A、C成像范围均为90度，位于顶部中央的鱼眼镜头B 成像范围为180度，所以将A、C等分为3等份，将B等分为6等份，各区域均占30度，分区 后的触摸交互区域如图3,各区域的角度范围如下： 区域 0 : ( π/3，π/2， 5π/6，π，5π/6，π); |K±j^ I : ( π/6， π/3， 5 η /6, π ,5 η /Q, jt)； 区域 2:(0，π/6，5π/6，π，5π/6，π); 区域 3:(0，π/6,0，π/6，5π/6，π); 区域 4: (0, Ji/6,0, Ji/6，2 Ji/3，5 Ji/6); 区域 5 : (0，π/6,0，π/6，π/2， 2 π /3)； 区域 6 : ( π/3，π/2，2 π /3? 5π/6，5π/6，π); 区域 7 : ( π/6，π/3，2π/3，5π/6，5 π /6? π )； 区域 8: (0，π/6，2 π/3，5 π/6，5 π/6，π); 区域 9: (0，π/6，π/2，2 π/3，5 π/6，π); 区域 10: (0，π/6，π/3，π/2，5 π/6，π); 区域 11 : (0，π/6，π/6，π/3，5 π/6，π ); |Κ±|^ 12 : (0，π/6， π/6，π/3， 2 π /3? 5 π /6)； |Χ±|!(13：(0? ji/6? ji/6? ji/3? ji/2? 2 π /3)； 区域 14 :( π/3，π/2，2 π/3，5 π/6，2 π/3，5 π/6); 区域 15: (π/6，π/3，π/2，2 π/3，5 π/6，π); 区域 16: (0，π/6，π/3，π/2，2 π/3，5 π/6); IK±|!^ 17 π/6，π/3， π/6，π/3，π/2， 2 π /3)； IK±|!^ 18 :( π/3，π/2， π/2， 2 π /3? 2 π /3? 5 π /6)； IK 域 19 :( π/6，π/3，π/2，2π/3，2π/3，5 π /6)； 区域 20: (π/6，π/3，π/3，π/2，2 π/3，5 π/6); IK±|!^ 21 π/6，π/3， π/3，π/2，π/2， 2 π /3)〇
[0006] 通过分区，便能将触摸交互区域完备组合起来，并且每个区域均通过三对 角度范围进行限定；如区域9中存在触摸点ρ，则该触摸点对应光斑在光学镜头Α、 B、C中分别存在于以下范围中：（0，π/6)、（ π/2，2 π/3)、（5 π/6，π )，将其进 行组合便是区域9的角度控制范围；进一步触摸点ρ可以通过如下组合限定ρ ( SSiUoo^ UOs )，其中20为P与A所成角度，趙#为P与B所成角度，1?栌为P与c所成 角度。
[0007] 步骤2 "鬼点"消除技术 经步骤1之后，触摸区域上的任意触摸点，都有其对应的角度控制范围，我们通过以下 三种技术消除"鬼点"： 1. 对每一触摸点的角度控制组合，判断是否在有效的区域角度范围中，如果是，则保 留；否则判为"鬼点"，并剔除； 2. 对每一区域设置面积阈值，对剩余的每一触摸点计算其光斑三角形面积，若其面积 值小于给定区域面积阈值，则保留；否则判为"鬼点"，并剔除； 3. 对剩余的每一触摸点，分别搜索三光学摄像头中与之对应的角度值，检测是否能找 到相同值，若在三光学摄像头中均能找到相同角度值，则判为"鬼点"；否则判为真实触摸 点。
[0008] 步骤3 :真实触摸点定位技术 判断该触摸点是否存在遮挡，若未发生遮挡则采用A、C摄像头进行三角定位；若发生 遮挡，则先判断有几个光学镜头被遮挡：若只有一个光学镜头被遮挡，则采用剩下的两个光 学镜头进行三角定位；若两个光学镜头被遮挡，则进一步判断B光学镜头是否被遮挡，若B 未被遮挡，则采用B与A、C任一组合来计算三角定位；若B被遮挡，在采用A、C光学镜头进 行三角定位。
[0009] 发明效果： 目前的基于光学成像的多点触摸技术多采用三个摄像头实现，采用四个光学成像设备 的多点触摸技术目前也存在，但成本价格较高，处理算法更为复杂，虽然在部分情况能解决 "鬼点"及遮挡问题，但也不能完全解决。基于三光学成像设备的多点触摸技术，目前主要采 用跟踪消除"鬼点"方法，但该方法存在计算复杂度高，"鬼点"消除效果差及真实触摸定位 精度低等问题，本发明正是基于这些问题而提出新的解决方法。本发明首先将触摸交互区 域依光学成像设备特性进行分区，将各有效触摸区域以角度控制范围进行限定，从而可以 有效降低多点触摸中组合计算，有效剔除不可能存在的组合数；再次采用三步骤"鬼点"消 除方法，有效剔除因组合计算而得到的"鬼点"，进而提高了系统稳定性；最后判断光学镜头 被遮挡情况，根据各光学镜头被遮挡的具体情况，采用不同的三角定位方法，从而提高了真 实触摸点定位精度。本发明的实测效果表明：开发的算法能有效降低组合计算复杂度，提高 系统响应实时性；能有效消除组合计算"鬼点"，保证系统运行稳定性；对光学成像镜头遮 挡的判断，能明显提高触摸定位精度。
[0010]
【附图说明】： 下面结合附图对本发明进一步说明： 图1是系统执行流程图； 图2是触摸交互装置结构图； 图3是触摸点光斑示意图； 图4是触摸交互区域分区示意图； 图5是"鬼点"示意图； 图6是右摄像头被遮挡示意图； 图7是二触摸点同时触摸光路不意图； 图8是图7中触摸点在光学镜头中对应光斑图像示意图。
【具体实施方式】
[0011] 下面结合附图对本发明的一个实施例作进一步说明： 本发明的实施例在以下硬件设备上实施，本实施例仅是该发明的一个实例，对本发明 不产生任何限定作用，任何无本质修改的硬件结构及软件算法都在本发明的保护范围内。 本实例采用三个光学摄像头进行定位，三光学摄像头分别置于触摸区域的左上角（A)，右上 角（C)及顶部中央（B)，见图2,各光学摄像头以120帧/秒速度进行同步拍