专利名称：一种红外线触摸屏多点识别方法
技术领域：
本发明涉及一种红外线触摸屏坐标检测技术，尤其是检测多个触摸点坐标 的技术。
背景技术：
现有的红外线触摸屏系统中，通常采用垂直扫描方式， 一般只能做到单点 触摸识别，当遭遇多于一个触摸物体接触到屏幕表面的状况时，因为物体的相
互遮挡，导致某些触摸物体的X或Y坐标完全或部分重叠，而无法实现触摸賴， 测及判断，例如，以下列举两种非常典型的多点识别情况
第一种如图1所示，为单轴重叠的情况，红外线发射管1和红外线接收管2 分别相对设置，当物体A或B在阴影部分5区域内移动时，因为物体A与B在Y 轴上的坐标相互之间的距离靠的太近，导致A与B的Y轴坐标有全部或部分重 叠现象，按照现有的红外触摸垂直检测技术，因为红外线发射与接收的方向是 以垂直方向进行的，所以在坐标检测时，当X或Y轴上发生两个或多个坐标重 叠时，系统只能检测到一个坐标，即如图(1)中所示系统在Y轴上只能获得一 个尺寸为R的物体的Y坐标，由于坐标重叠的原因导致在5区域内的所有活动， 包括A或B点击、移动或者是第三、四个或更多物体切入5区时，系统无法判 断是物体A的还是物体B的X坐标或Y坐标或是第三者或第四者还是其它物体 的，由此可见，在垂直扫描系统中，当触摸物体的其中一个坐标X或Y与另一 个物体的坐标X或Y相互之间距离太近导致重叠时，系统将无法实现有效识别 判断的。
第二种如图2中所示，为单轴不重叠的情况下，当有触摸物体C移动到由 坐标Cl(A,r!) — C2(X2J2)形成的四边形范围内或直接触摸该范围内的任何点 时，由于A与B的同时存在，且因物体A与B分别将坐标区域C1(A,&) —C2(Z2，;r2) 的Y轴及X轴坐标全部或部分遮挡，导致系统在垂直方向扫描时是无法检测到
该区域内的任何触摸物体的，同样在区域di(Z3，;k3)■> z)2(z4，y4)上也会出现这种 现象，因此物体c与d所在区域即ci(^,&) —C2(^2,;f2)与￡)i(z3,y3)4"2(i4，y4)
的区域内的任何物体的坐标都是无法利用现有的垂直扫描技术4全测到的，该区
域是盲点区域或盲点。
由上述两种情况可以看出，利用现有红外线坐标的垂直检测技术实现多点 触摸是行不通的。
为了解决该类问题，专利申请号为200710028616. X， 200710031082. 6及申 请号200810025705. 3的公开文献中公开了 一种将红外发射、接收对管按某个倾 斜角度摆放，斜发斜收——对应的点对点扫描方式，扫描的范围是固定的，发 射、接收管的配对关系也是固定的，配对比例是1: 1，因此扫描的角度也是固 定的，这种扫描技术的目的是能始终保持在垂直或倾斜扫描时都可以获得相同 份量的红外接收信号量，利用了这种斜对、斜射逐一扫描方式可以避开直线遮 挡的问题，但所涉及的技术全部是以 一种固定角度发射及固定角度接收的方案， 当有多个触摸物体按照发射、接收的角度摆放时，原来在直线上存在的重叠问 题又会再次出现在这种斜射的方向上；而且由于扫描角度固定，每个周期(帧) 的扫描均从第一对发射接收管扫描至最后一对，其每个周期的扫描是没有特定 目标的，相应扫描所需时间较长，当重叠物体少时，使用该方案还可以及时枱r 测出各点位置，但若是有几个比较靠近的，或者物体大小不一时，使用该技术 检测速度较慢，很难完成大尺寸触摸屏高分辨率的扫描任务的。
此外专利申请号为200710117751. 1的乂〉开文献中又/〉开了一种识别红外线 触摸屏上多个触摸点的方法，它是利用非同轴单发多收的扫描方式，这种扫描 方法与美国专利US6429857B1文献公开的一种用于提高检测分辨率的方法相同， 同样可以应用于实现多点触摸，但使用这种方法时，由于在接收到的信号中， 有些光线阻断的信号可能不是由需要进行检测的物体造成的，而是被遮挡物造 成的，此时系统将无法区分，所以在多点检测时产生误判的机会可能比较多， 精确度差。而且虽然该技术中扫描角度可以改变，但是该角度是以单发射多接 收的扇形区域内进行的逐行扫描变化的，发射与接收管的配对关系是1: n，即 每扫描一个发射管就需要扫描n个接收管，而且每个周期的扫描范围也是没有 目标的，同样每个周期需要由第一个发射管开始，扫描n个接收管后，再扫描 下一个发射管，至完成最后一个发射管。由此可以看出，该技术中完成一个周 期所需时间是前述三个专利中的n倍。
由此可以看出，在以上几种公开的现有技术中，都同样存在着一个缺点 系统的扫描刷新频率太慢，这是因为系统扫描是在没有目标的情况下的盲目扫
描，为了增加捕捉多点被遮挡坐标的捕获率，在没有多点触摸的情况下系统也 必须要对整个触摸屏进行无谓的多点扫描工作，或者在有多点触摸的情况下， 而多点坐标并没有发生重叠时，系统也必须对整个触摸屏上的所有位置进行多 点触摸的无谓扫描工作，否则很可能会出现漏扫的现象，由此可见，采用这些 多点扫描方式时间太长，拖慢了整个系统的扫描刷新频率，当触摸屏尺寸不断 增加，或触摸物体较多，多点扫描的响应速度就会变得很慢，会导致无法跟踪 一个快速移动的物体。除此之外这些方法中扫描死角相对比较多，尤其是靠近 触摸屏边框的位置就无法实现多点触摸了，而且这些方法可能会在多点定位的 精确度上也有一定的缺陷。
发明内容
本发明的目的是为了克服现有红外线触摸技术中无法对多点触摸快速而有 效的识别，同时在不增加硬件的条件下，利用现有红外线触摸屏的硬件结构实 现的一种可以快速识别和检测的红外线触摸屏多点识别方法。
本发明的技术解决方案是 一种红外线触摸屏多点识别方法，它包括以下步
骤
a、 系统进行垂直扫描，判断是否有物体坐标被捕获；若无，返回；若有， 进入下一步骤；
b、 以步骤a中获得的X及Y轴上有信号发生异常变化的接收管序列号范 围分别为每个物体建立X及Y轴上的重叠区，并进入步骤c;
c、 分别以每两个物体为一组进行X及Y轴上的重叠区坐标比较，确定X 轴和/或Y轴上的重叠区的交叉区域，对该交叉区域进行不垂直的逐行 扫描，并进入下一步；
d、 根据接收管信号变化量输出物体实际X， Y坐标值，进入下一步；
e、 判断是否完成全部物体的重叠区坐标比较，若无，返回步骤c,若是， 程序结束。
系统首先进行垂直扫描，同时在垂直扫描中可以获取信号发生异常变化的 接收管序列号，由于发射管和接收管的坐标是已知的，相应重叠区的范围也是 已知的，每个物体会分别在X轴Y轴上产生两个重叠区，每两个物体之间的重 叠区会分别交叉，相应的交叉区域也就是物体可能出现的位置，因此，对交叉
区域可以有目的的进行倾斜角度的扫描，即可快速获取触摸物体的坐标，实现 多点识别。由于能够通过系统计算出所需扫描的遮挡区域，无需进行漫无目的 的扫描动作，所以能够大大节省扫描时间。
作为一种优化方案，在步骤a和b之间设有步骤bl，即判断是否有多过一 个物体的坐标值存在，若否，返回步骤a,若是，进入下一步骤。通过这个步骤 可以筛选出单独物体的识别，避免随时启动多点扫描程序，节约扫描时间，提 高系统反应速率。
在步骤a和bl之间设有步骤al,即为捕获的物体建立身份编号，并记录物 体的坐标值。这样可以利用现有的快速扫描方法，在尽可能短的时间内迅速捕 获先后切入屏幕表面物体并分离，为物体建立的身份编号中可以包含时间信息， 系统可以不断查询及能够对各个物体的坐标值更新，实现对每个触摸物体身份 的锁定和识别，可以快速重建物体移动轨迹，减少后续识别工作量。
步骤c中，分别以每两个物体为一组进行X及Y轴上的重叠区坐标比较， 若存在重叠区重叠的情况，则确定所述交叉区域的各顶点坐标，选取角度P， 以交叉区域相对的两个顶点为起点和终点确定对应的发射、接收管序列范围， 并根据发射接收管序列范围进行逐行扫描，该角度P的选取为任意角度。可以 快速识别单轴重叠情况下的物体坐标。
步骤c中，分别以每两个物体为一组进行X及Y轴上的重叠区坐标比较， 若存在重叠区不重叠的情况，则确定各个所述交叉区域的各顶点坐标，选取角 度P,以交叉区域相对的两个顶点为起点和终点确定对应的发射、接收管序列 范围，并根据发射接收管序列范围进行逐行扫描，该角度P的选取条件是tan P大于或等于相邻两个交叉区域之间的重叠区的对角线的斜率。即可以快速识 别物体坐标，同时可以避免同时扫描到两个交叉区域的情况发生。
执行步骤a前，先初始化发射接收管配对角度，获得各个发射接收管的配 对角度值，并建立角度与发射接收管配对表，所述角度P通过查表方式选取。 选取方便。
所述角度P在步骤c中即时计算选取，可以减少系统前期预算时间，有利 于提高识别速度。
每个所述的发射管与任何一个接收管配对，每个所述的接收管与任何一个 发射管配对，可以充分利用现有技术的硬件条件，减少识别区域死角，提高识
别的精确度。
本发明的优点在于能以多角度，自动选择目标区域进行扫描，大大缩短了多 点扫描时所需要的时间，以及提高了扫描的精确度，并且能够实现红外线触摸 屏对多点移动目标快速识别，例如识别图片或窗口的放大缩小、移动、旋转、 抛出、拖戈等间单的两点手势操作，及典型的三点手势触摸使用，不但如此， 只要触摸点的距离不是太靠近，利用本发明的所提供技术足以能够实现5个手 指同时触摸，甚至两人以上同时进行的多点触摸。
附图1为单轴重叠情况下的多点触摸状态示意图； 附图2为单轴不重叠情况下的多点触摸状态示意图； 附图3为图2中物体移动后的多点触摸状态示意附图4为本发明中由发射管与接收管进行各种角度配对的扫描线11连接示 意附图5为本发明中又一种由发射管与接收管进行各种角度配对的扫描线11 连接示意附图6为两个物体A与B在不同位置上所形成的扫描线11的变化关系演示 附图7为根据图6设置扫描线11的演示图； 附图8为两个物体之间仅有Y轴的重叠区发生重叠时扫描示意图； 附图9为两个物体之间仅有Y轴的重叠区发生重叠的又一种扫描示意图； 附图10为两个物体之间仅有X轴的重叠区发生重叠时扫描示意图； 附图11为两个物体之间有X和Y轴的重叠区没有发生重叠时扫描示意图； 附图12为两个物体之间有X和Y轴的重叠区没有发生重叠时又一种扫描示 意附图13为图11中扫描线角度增加90度时的扫描示意图； 附图14为图12中扫描线角度增加90度时的扫描示意图； 附图15为相邻发射接收管配对时的扫描示意图； 1、发射管，2、接收管，5、重叠区，11、扫描线。
具体实施例方式
以下是发明人提出的一个实施例，目的是为了证明实现本发明专利所述的 方法是切实可行的，但实现所述的多点识别方法所需的算法可以远远不只限于 这一种，任何算法只要其目的是为了推算扫描角度、扫描位置以及范围的方法 都应属于本专利保护范围，其中包括如何选择及推算发射、接收管进行扫描配 对及在导通后且具备了能够检测交叉区域内受遮挡物体的坐标等，由于专利申 请的时间与文字叙述的有限性，所以只能做如下简单的例子予以说明实现本专 利的可行性，当然还有更好、更优秀的算法可以;故采用，在此不作骜述。
红外线多点触摸技术看上去很复杂，其实只要通过仔细分析，便可将看似 复杂的多点触摸，分解为两种简单的坐标重叠情况进行判断处理，将复杂的多 点触摸问题通过简单的方法予以解决。第一种情况正如上说明图1中所示情况
一样，即有一个物体的X或Y轴坐标与另一个物体的X或Y轴坐标相互之间出 现重叠现象，这种重叠在专利中也称为单轴重叠。第二种情况是两个物体的X 或Y坐标没有发生重叠现象，但会出现两盲点区域，如同上述图2中所示的情 况一样。若是有多个物体之间的X或Y轴坐标相互之间同时发生以上两种情况 时又该如何处理呢？根据图2中，假若将物体C由区域C1(^，") —C2(X2,;T2)移
动到c'i(x、 ， n) — c'2(义'2, :r'2)，将物体D由区域"i(义3 ， &)卄。2(义4, y4)移动到 m(z'3，r3) —￡ '2(义'4,4)时，其结果正如图3所示，由图中可以清楚看到物体D
的坐标与物体A、 B之间又形成了新的盲点区域，同时A与C， C与D发生坐标 重叠，由此可见，无论是多么复杂的多点触摸，只需要将触摸屏上的物体，两 个为 一组进行比较，然后将所遇到的情况分解成以上两种情况了进行处理即可， 因此本专利对这两种情况进行针对性研究，并获得解决如上所述的两种情况中 的坐标问题方法，于是提出了一种有效的多点识别扫描方法，并利用该扫描方 法作为解决多点触摸问题基础部分。
此外系统由静止状态开始做垂直扫描，在垂直扫描的开始时先利用各种高速 扫描方法，在尽可能短的时间内迅速捕获先后切入屏幕表面物体分离，分离的 方法是立即为该物体建立一个身份编号以及坐标及大小尺寸信息等记录在一个 数组内，物体的编号可以与其切入触摸屏表面时由系统所测定的时间关联，根 据该编号，系统能够不断查询及能够对各个物体的坐标值更新，并实现对各个 触摸物体的身份锁定、身份识别以及跟踪，甚至轨迹趋势分析方法，再加插值 计算等方法修补及重建该触摸物在重叠区域内的轨道。利用这种方法虽然不能 够完全彻底解决多点触摸，但至少可以减少很多后续的坐标扫描工作。
首先在说明本专利的识别方法之前，必须先了解一下触摸屏上的扫描角度是
如何由发射、接收管形成的，如图4及图5所示，为本发明中，几种由发射管l 与接收管2进行各种角度配对的扫描线11连接示意图。所示无论是由发射管选 择接收管，或是由接收管选择发射管进行角度配对其结果都是一样的，在此说 明配对关系的方向可变性，由图中可以看到，发射与接收管之间的X或Y轴方 向上相对位置每错开一个位时，都会产生一个新的角度，由于在触摸屏上的所 有发射、接收管的坐标是已知的，所以获得角度的计算方法也是斜率的计算方
法，即直线方程tan"zZ计算获得，由此证明分布在触摸屏上的任何一个发射管
与任何一个接收管之间形成的角度都是可以通过计算获得的，并且，若发射管 的坐标已知，同时扫描线11的角度也是已知，便可找到与其配对的接收管，同 样若接收管的坐标已知，同时扫描线11的角度已知，便可找到与其配对的发射 管。当利用计算机实现本专利所述的对象选择扫描法中所述的算法时，可利用
直线方程tan;9-Z计算出所有发射、接收管之间可以形成的配对角度，并将所有
配对角度值存入一个数据表中，通过查询数据表的角度，同时只要知道发射管 或接收管的坐标位置便可以实现发射、接收管的配对了。所述的发射、接收管 的角度配对方法是指，有已知扫描角度/ ,同时发射管坐标已知时，可以求得接
收管的坐标；或是有已知扫描角度A,同时接收管坐标已知时，可以求得发射管 的坐标，其中求得坐标的计算方法是利用直线方程计算获得，其中当利用计算 机实现时，获得发射、接收管配对角度A的方法可以通过即时计算荻得或者利用 查表方式获得。
如图6所示，演示有两个物体A与B在不同位置上所形成的扫描线11的变 化关系，在视图中，当两个物体相距距离越远时所形成的角度就越小，越近时 所形成的角度就越大，且扫描线11将物体A与B分开两部分，这种扫描线设置 方法的显然可以应用于扫描角度的设置，图6中两个物体距离越近扫描所需的 角度就越大，当物体之间的距离逼近极小值时，扫描角度就会变为*0° ，由此 可以推断在红外线触摸屏技术中，当物体之间距离太小时，只能将两个物体当
作一个物体处理了。
又如图7则是才艮据图6演示了设置扫描线11的方法，设置获得的物体A、 B 及交叉区域C、 D的扫描线ll，由此可以推定扫描线的设置方法是，首先建立好 物体各自的坐标重叠区范围，将一个由X、 Y重叠区相交所产生的交叉区域 (^卄4)与另一个同样由X、 Y重叠区相交所产生的交叉区域(C, ^q)之间所形 成的四边形(ji， C2， C4)，由该四边形的对角线^及形成的角度》作为扫 描的角度，交叉区域C4,—^)及(q—CJ则是扫描区域，同时也是在触摸屏上物 体所在区域或是盲点区域。以上详细说明了对扫描线的设置方法，以下则详细 说明应如何将以上的原理变成计算机可以实施的方案。
当利用计算机实现所述的算法时，必须为该物体建立一个属于自己的包括 X、 Y轴坐标重叠区，所述的重叠区是根据垂直扫描检测时获得的X及Y轴上的 有信号发生异常变化的接收管序列号范围大小建立的，X及Y轴上信号发生变化 的接收管序列号范围同时也是物体遮挡接收管的大小范围，在实际算法中重叠 区的范围可以根据信号发生变化的接收管序列号范围向两旁扩展1个或若干个 发射或接收管，或者不做扩展，直接将被遮挡接收管的序号范围作为重叠区范 围亦可。如图1中所示，在触摸屏上有物体A,在垂直扫描时，在物体A的X轴 所在区域有序列号为53, 54, 55的接收管信号发生变化，所以在X轴上建立物 体A重叠区范围是53-〉55或52->56 (当扩展1个接收管时)，同时物体A在Y 轴上所在区域有序列号为182， 183, 184, 185的接收管信号发生变化，所以在 Y轴上建立物体A重叠区范围是182-〉185或181-186 (当扩展l个接收管时)。
当利用计算机实现建立所述的重叠区时，在垂直扫描时，若系统的判读结 果是，在X或Y轴上只有一组接收管坐标区域发生变化，同时在另外一个坐标 轴却发现存在有若干组接收管坐标区域的发生变化时，这意味着触摸屏上存在 有两个或两个以上的物体，且物体之间有其中一个坐标发生重叠，此时，建立 该轴重叠区时，物体可以使用相同的重叠区坐标值。如图l所示，有物体A与B 同时存在，当垂直扫描时，在X轴上由两组区域的接收管发生变化，分别是物 体A的所在区域有序列号22, 23, 24及物体B所在区域有53， 54, 55接收管 信号发生变化，所以在X轴上建立物体B重叠区范围是22->24,及物体A的重 叠区范围53->55，同时在Y轴上有182， 183， 184， 185号接收管信号发生变化， 物体A在Y轴上建立重叠区范围是182->185,及物体B在Y轴上建立重叠区范 围是182->185。
当完成物体各自的坐标重叠区建立后，每个物体移动时，系统需根据以上所 述的方法不断为所有的移动物体建立其新的X、 Y重叠区。在垂直扫描中，任何 物体的坐标落入重叠区内后，都会产生坐标重叠问题，每个物体都有两个坐标 重叠区， 一个是X轴坐标重叠区， 一个是Y轴坐标重叠区，不同的物体可以共 用相同的坐标重叠区。多个物体之间的坐标重叠区可以发生交叉，产生交叉区 域。由于每个发射、接收管坐标是已知的，所以每个交叉区域范围的起始点与
终点坐标值是可以计算获得，如图l中有ai(a,")点及A2(z2，:k2),其中x!,Z2
的值是物体A在X轴上交叉区域的起点及终点坐标，获得a =(M-l)x『，其中 M二交叉区域起点的接收管序列号，『=接收管的尺寸大小，X2-(vV-l)Xr,其 中A^交叉区域终点的接收管序列号。根据以上所述方法，同样可以获得物体在 Y轴上的交叉区域的起始点与终点的坐标^i。由此可见，通过重叠区坐标可以获 得交叉区的顶点坐标。
当获得交叉范围坐标值后 > 便可以开始推算所需要扫描的区域以及选择扫 描角度了，在进行推算时，无论触摸屏上有多少个触摸物体，系统在每次判读 时，只需将两个物体为一组进行重叠区对比，假设若有"个物体分别需要以两个
为一组进行重叠区对比时，所需对比的最少次数是2!(""2)！或是￡(义—i)即是
系统进行对比时所需的循环次数，其中打是物体的数量，x是自变量，每次对比 时都要将对比物体的X, Y两个坐标轴的重叠区坐标数据进行对比。
其对比结果只能有两种，第一种情况，两个物体之间有X或Y轴的重叠区发 生重叠(注两者的X、 Y坐标同时发生重叠时不计数，因为两个物体的触摸点 根本不可能完全发生重叠的)，第二种情况，两个物体之间没有重叠区坐标发生 重叠，以下对两种情况进行进一步的详细分析和处理。
当第一种情况发生时，如图8所示，没有盲点产生，但会产生一个单轴坐标 重叠区5,在重叠区5内因为物体相互遮挡的原因，物体A与B只有一个轴坐标 ;r。， ；^是可以通过垂直扫描判读获得的，而另一个轴坐标&, ^是在重叠区内且 没法准确判读，为此系统必须将扫描线由90度改为小于或大于90度进行扫描， 然后利用直线方程计算出遮挡物体的真正坐标^， A，在开始角度扫描前，建立 物体A的X轴重叠区的范围X！ —12, Y轴重叠区范围是^ —6，此时，由于没
有物体遮挡，无需选择角度，所以此时算法可以任意选择扫描角度，只要这个
角度存在且接收范围容许即可，由图8所示，有已知点Al(《,。及A2(X2,F2), 根据图4、 5中每对发射、接收管之间形成的角度是可以计算获得的，在X轴上 的发射、接收管配对数据中，假设系统选择一个已知扫描角度是p,设接收管fccl 为扫描的起始点，7M，rx2可冲艮据本专利所述的发射、接收管角度配对方法获得， hl的坐才示=X, -a , " = tan/ ， 6是已知#史，扫描的终点是&2 , 且 化2 = 12-A+7M，所以求得该算法的扫描范围是^t妄收管由itcl4^2,发射管 是由7M47^2,在图8的坐标上可以清楚看出扫描是由交叉区的Al点(义,^)开 始扫描到A2点(义2,72)结束的，因此位于Al点与A2点所构成的长方形区域内的 任何物体都可以获得扫描，坐标点A1、 A2的坐标是交叉区域的边界坐标，同时 也是系统设定的扫描区域的边界坐标，当扫描&1一&2时，记录有信号变化的 接收管的序列号，并通过直线方程便可获得物体A的&值了，利用同样方法可 以获得物体B的^值，在图9中所示的计算方法与图8相同，但扫描线的角度 增加了 90度，所以扫描时发射、接收管配对发生了变化，红外线发射、接收管 的序列号范围也随之变化，这样一个物体可以由两个方向扫描，可以增加精确 度，而且当一个角度方向有拦截物遮挡扫描路线时还可以使用另一个角度方向 进行扫描。
以上所述的单轴坐标重叠发生在Y轴上，当单轴重叠发生在X轴上时，要选 择有效的发射、接收管角度配对时，除了可以考虑利用X轴上的发射、接收管 进行配对，也可考虑利用在Y轴上发射、接收管进行配对，只要角度以及接收 范围许可就行，如图IO所示，有物体A的坐标为(x。,&)， r。的值在垂直扫描时 可以获得，由于A与B的X轴坐标发生重叠，所以J^只能通过角度扫描求得， 在Y轴上发射、接收管配对数据中，假设系统选择一个已知扫描角度是/ ,设发 射管7M为扫描的起始点，7M二巧-a, a = Z>xtan^， 6是已知数，扫描的终点是 73c2，且7^2 = 72-1^+7^,所以求得该算法的扫描范围是发射管由7M — 7^2 ,接
收管是由ifcc1 —/ xl，i^2的坐标是在选择扫描角度"后，根据本专利所述的 发射、接收管角度配对方法获得，当扫描Txl —R2时，记录有信号变化的发射 管的序列号，并通过直线方程便可获得物体A的X。值了，利用同样方法可以获 得物体B的J^值。
当第二种情况发生时，如图11所示，在触摸屏上，假设有两个真实物体A
与B分别处在不同的坐标(Xa,Ya)与(Xb，Yb)上，但在垂直扫描系统中，因为有 盲点区域存在，所以系统并不知道物体A、 B的确切坐标，在垂直扫描时，系统 只能在X轴上读得两个不同坐标区域的接收管信号发生变化，同时在Y轴上也 有两个坐标区域的接收管信号发生变化，此时该算法所使用的方法是，根据X， Y轴各自坐标上的信号变化范围，在X、 Y轴建立坐标重叠区，如图11中所示 & ~>Z2，X3 — %4,巧—y2,;r3 — r4 ，虽然在物体A与B相互之间并没有发生坐标
重叠，但是可以由图11中可以清楚看见，有两个盲点区域，即由 Cl(Z!, &) — C2(Z2, y4)形成的长方形区i或及由A (义3,") — ￡)2 (义4, y2)形成的长方 形区域，由于系统在扫描开始时，并不知道物体A与B实际所在的区域，所以
系统必须对四个区域，其中包括有A点所在的区域4(^,:rh ~>^2(z2,:r2)， B点 所在区域^("3，}^)卄s2(jr4,;r4),以及两个盲点区域ci(z!，;t3) — C2(z2,r4)， A(;^，w —1)2(14，;^2)分别进行角度扫描，找出物体实际坐标位置，在角度扫描
开始时，假设先扫描物体A所在区域為4 考虑到需要避开盲点区域内可能 有物体存在，同时可能带来的遮挡问题，所以在选4斧扫描角度时，在X轴上发
射、接收管配对数据中，所选角度必须满足tan/^^,且满足<formula>formula see original document page 14</formula>
否则在扫描物体A所在区域时，扫描线是无法避开盲点区域
ci(j^，6)4C2(;^,r4)的，当扫描物体A时，扫描范围的起点是化i,其坐标是
<formula>formula see original document page 14</formula>， <formula>formula see original document page 14</formula> ,其中h,Xi，X2,巧，F4都是已知数，
终点是ifcc2 ， li x2《％2-X1+iM，所以求得该算法的扫描范围是发射管由 Tx2，接收管是由/M4i^2, m,r;c2的坐标是在选择扫描角度P后，根据本 专利所述的发射、接收管角度配对方法获得。由以上公式可以看出，系统选择 大于或等于"的角度进行扫描时是能够避开盲点区域的，是符合角度选择要求 的。当完成扫描物体A后，紧接着需要扫描的是位于其下方的盲点区域
a(j^，^) — c2(j^,1^),其原因是扫描角度可以与扫描物体A时相同，所以扫描
起点不需要另行计算，扫描范围大小也相同，但扫描的方向与扫描物体A时刚 好相反，请看图12所示，扫描范围的起点坐标iM, iM《A-al，终点坐标i6c2，
i x2《- x2 - & ，发射管是由— rx2,且rxi,&2的坐标是在选择扫描角度/
后，根据本专利所述的发射、接收管角度配对方法获得。在图12的坐标上可以 清楚看出扫描区域是由C2点(12,74)开始扫描到Cl点C^，&)结束的，因此位于 C2点与Cl点所构成的长方形区域内的任何物体都可以获得扫描，同样当扫描 7M4&2时，记录有信号变化的接收管的序列号再利用直线方程便可荻得盲点 区域Cl — C2内任何物体的X， Y坐标值了 ，利用扫描4 — ^,d — C2区域的方法， 继续将剩下的两个区i或包4舌&(jr3,y3) — 52(x4,:r4)及A(X3 ，A) — Z)2 (Z4,y2)，直至 完成所有的需要扫描区域为止，系统便可获得正确的两个物体A与B的真实坐 标(Z。,&)与(X6，&)所在位置了。坐标点(A1， A2)， (B1，B2), (C1，C2), (D1，D2) 的坐标是交叉区域的边界的顶点坐标，同时也是系统设定扫描区域的边界坐标。 图13， 14中所示的计算方法与图11， 12相同，但扫描线的角度增加了 90度， 所以扫描时，发射接收管配对发生了变化，红外线发射、接收管的序列号范围 也随之变化，这样一个物体可以由两个方向扫描，可以增加精确度，而且当一 个角度方向有拦截物遮挡扫描路线时还可以使用另一个角度方向进行扫描。
根据上述说明，可以推导得出，在垂直扫描中，若有"个物体相互之间没有 发生坐标重叠时会产生的盲点区数量是"("-1),即由5个触摸物体所产生的盲点 数目是5x4=20个，也就是说会有20个盲点坐标在利用垂直扫描时是无法识别 的，在角度扫描中，当"个物体是分别切入触摸屏表面，系统可利用时间差分别 捕获"个物体的坐标，此时只需要扫描盲点区域，并检测在这些盲点区域内有哪 些位置有物体真实存在即可，扫描循环次数是盲点的次数即"("-1),若"个物体 是同时切入触摸屏表面，而系统此时又无法利用快速扫描方法利用时间差将不 同时间切入触摸屏表面的物体坐标分离并捕获时，此时系统除了需要对已知数 量的盲点区域进行扫描外，还需要扫描物体实际坐标所在的区域，此时扫描的循 环的次数是"2。图11、 12、 13、 14所示的是单轴不重叠的情况发生时，在X轴 上获得选择发射、接收管之间角度配对的方法，但也同样适用于Y轴上的发射、 接收管角度配对，因为遮挡或是信号强度差的原因，当在X轴上无法选择到有 效的发射、接收管角度配对时，可考虑在Y轴上进行发射、接收管配对，只要 角度以及接收范围许可就行，除此之外，若选择发射接收管配对角度无法在Y 轴上实现时，可利用相邻的发射、接收电路单元上的发射与接收管进行有效配 对，例如以下范例iJL明。
如图15中所示，有物体B,因B所处位置是无法利用X或Y轴上的角度扫描 取得发射、接收管的有效配对，所以在图15中扫描物体B的方法改用了相邻的
发射电路板单元和接收板单元之间进行，在相邻两个发射、接收轴上的发射、 接收管配对数据中，选择一个已知角度;5进行扫描，设发射管7M为扫描的起始
点，7M = 1 d + 6 ,6 = ! ,a是已知数，扫描的终点是，且
<formula>formula see original document page 16</formula>所以7^2 = 1 + %4,求得该算法的扫描范围是发射管由 7^2 - X4 tan 〃
—Tx2，接收管是由iM —i2x2， /M,h2的坐标是在选择扫描角度p后，根据 本专利所述的发射、接收管角度配对方法获得，当扫描Txl —7^2时，记录有信 号变化的发射管的序列号，并通过直线方程便可获得物体B的J^值了。当扫描 物体A时，考虑到需要避开物体B所在区域带来的遮挡问题，所以在Y轴上发
射、接收管配对数据中选择扫描角度时，所选角度必须2〃， tan-2兰，且满足 ^ = ^ = J^^_,否则在扫描物体A所在区域时，扫描线是无法避开物体B所
在区域51(义3,&) —52(义4,74)的，扫描范围的起点是7M，其坐标是7M2^十al, "12Wxtan>9=>fll2Wx^^~,其中^,ZbZ4，;r3,:F4都是已知数，终点是rx2，且
rx227M-("-6)，所以求得该算法的扫描范围是发射管由7M —rx2,接收管是 由/M4&2，/M，仏2的坐标是在选择扫描角度y9后，根据本专利所述的方法，
利用已知角度对发射、接收管进行配对获得。
由以上分析可以清楚说明，在该算法中选择扫描区域范围及角度的基本推算
方法是
(1) 建立物体各自的X,Y轴坐标重叠区
(2) 将物体按两个为一组对物体的重叠区坐标进行比较
(3) 若在比较后，结果为单轴发生重叠时，若选择X轴上的发射接收管配对时， 在X轴的配对数据中，随意选则一个已知角度)8，利用直线方程选择扫描 起始点iM的坐才示，且7ixl-^-a， a = 6xtan;0, 6是已4口H扫描的纟冬点 是化2, i x2 = X2-JT1+7M ,所以求得该算法的扫描范围是接收管由 ifccl —h2,发射管是由7H —7x2,其中rxl,rx2是由发射、接收管角度p后 配对荻得。若在Y轴上选择发射、接收管配对时，在Y轴的配对数据中，
随意选则一个已知角度y9 ,扫描的起始点可选择rxl ,且Txl-巧-a, a = 6xtany9, 6是已知凄t，扫描的终点是r工2，且Fx2 = F2 -巧+ 7M ，此时与
发射管7M,7M配对的接收管/M,i^2可根据本专利所述的方法，利用已知角
度对发射、接收管进行配对获得。
(4) 若比较后，结果发现重叠区没有发生重叠，若选择X轴上的发射、接收管
进行配对时，在根据条件选择扫描角度的，且满足 ^ =生尤2-^ 扫描的起点即是的坐标，iM^i广al,且
^該an/ "lx义2—义1 ，其中 J^,X2，11,F4都是已知数，扫描范围的终
点是&2，且/^2 = 12-Z+iM， 7M,7^2的坐标在选择角度时直线方程计算 获得。若选择Y轴上的发射、接收管配对进行配对时，所选角度的tan/ 2^ ,
且满足^_ = ^= & -&否则在扫描物体A所在区域时，扫描线是无法避
开物体B所在区域别(％3，&)~^2(14,74)的，扫描范围的起点是rxi，其坐
义4 -X!
已知数，终点是73c2，且rx22r:d-^-y2),所以求得该算法的扫描范围是 发射管由7M —&2，接收管是由/ixl —i xl,^2的坐标是在选择扫描 角度/9后，根据本专利所述的方法，利用已知角度对发射、接收管进行配 对获得。
(5) 在角度扫描时，若上述方法(3) (4)中无法获得发射、接收管的有效配 对时，可考虑利用相邻的发射电路板单元与接收电路板单元上的发射、接 收管进行配对，在相邻两个发射、接收轴上的发射、接收管配对数据中选 择 一 个已知角度P进行扫描，设发射管7M为扫描的起始点，
= X 3 + 6 ， 6 = 1 , fl是已知数，扫描的终点是&2 ，且 j tan/
tan/ = _^_，所以7^-l +义 求得该算法的扫描范围是发射管由 rx2 _ X4 tan /
7M4Tx2，接收管是由i x1 —J x2， JW,化2的坐标是在选4奪扫描角度-后， 根据本专利所述的方法，利用已知角度对发射、接收管进行配对获得。 以下进一步总结实现本发明方法的步骤是
(1) 触摸系统进行垂直扫描，继续下一步；
(2) 垂直扫描触摸屏，判断是否有物体坐标捕获，继续下一步；
(3) 当有坐标捕获后，为每个物体建立自己的身份编号，继续下一步；
(4) 为每个物体建立X、 Y轴重叠区，并自动更新每个物体的重叠区范围，继 续下一步；
(5) 判断是否有多过一个物体坐标存在，若是进入下一步，若否返回步骤(2);
(6) 建立算法，将发射与接收管配对角度与范围初始化，并获得各个发射、接 收管角度配对的初始值并建立角度配对数据表，继续下一步；
(7) 将物体分为两个一组进行重叠区坐标比较，判断两个物体之间是否有坐标 X或Y发生重叠，若是继续下一步，否则进入步骤(9);
(8) 当有重叠区坐标发生重叠时，可取X轴上的发射、接收管进行角度配对， 在X轴的配对数据中，随意选则一个已知角度"，根据/ 值利用直线方程 计算出的扫4笛起始点Rxl，且i jd-;^-a, " = 6xtan/0, 6是已知lt,扫描 的终点是&2， &2 = 12-X1+iM，所以求得该算法的扫描范围是接收管由
—i x2，发射管是由73d — r;c2，其中7M，r;c2是由角度/ 后配对获得。若 在Y轴上选择发射、接收管配对时，在Y轴的配对数据中，随意选则一个 已知角度"，扫描的起始点可选择7M,且2M-:r广"，"=Z)xtan", 6是已
知数，扫描的终点是rx2，且rx2-:^-A+r:d,此时与发射管rxi，rx2配对
的接收管iM,/ x2可才艮据本专利所述的方法，利用已知角度对发射、接收管 进行配对获得，进入步骤UO); (9 )当重叠区坐标没有发生重叠时，可取X轴上的发射、接收管进行角度配对，
在X轴的配对数据中，在根据条件选择扫描角度的tan"2丑，且满足 <formula>formula see original document page 18</formula>，扫描的起点坐标&1是<formula>formula see original document page 18</formula> , 且
。l2Wxtanyg=>fll^lx 2—Al,其中^,J^，X2,&,y4都是已知数，扫描范围
的终点是尨2 ，且= X2 - ^ + hi ， 7M， rx2的坐标是在选择扫描角/ 度后 利用发射、接收管配对获得。若选择Y轴上的发射、接收管配对进行配对
时，在Y轴的配对数据中，所选角度的tan"2豆，且满足兰=^- r4_A
否则在扫描物体A所在区域时，扫描线是无法避开物体B所在区域 51(义3,73) — 52(14，74)的，扫描范围的起点是rxl，其坐才示是rxl^X！+al ,
fll261xtan>g=>fll^x & ，其中^,^，义4，;K3,;F4都是已知数，终点是
X4 -^
rx2,且rx2 2 7M-(巧-6),此时与发射管7M,rx2配对的接收管iM,i x2可根 据本专利所述的方法，利用已知角度对发射、接收管进行配对获得。继续
下一步；
(10) 若在步骤(8)、 (9)中无法取得发射、接收管的有效配对，在角度扫
收管进行配对，在相邻连个发射、接收轴上的发射、接收管配对数据中选
择一 个已知角度/ 进行扫描，设发射管为扫描的起始点，
m = z 2 + 6 ， 6 = ! ， a是已知数，扫描的终点是rx2 ,且
tan"-^~—,所以7^2 = 1 +义4,求得该算法的扫描范围是发射管由 〃 nZ4 tan々 4
7M — T:c2,接收管是由iM — i x2 , iM,i Jc2的坐标是在选择扫描角度/ 后， 根据本专利所述的方法，利用已知角度对发射、接收管进行配对获得，继 续下一步；
(11) 根据设置好的扫描范围ifcd ——Tx2，将此范围内角度配对的 红外发射、接收管进行的逐行扫描，并同时读取每对管接收到的信号变化
量，根据信号变化量利用直线方程计算物体实际坐标位置，继续下一步；
(12) 判断是否完成所有物体的X， Y轴坐标重叠比较，若是则继续下一步，
若否则返回到步骤(7);
(13) 程序结束。
如上所述识别方法的优点是，通用性强，角度选择准确，角度可以随便调 整只要在扫描角度选择时能够避开遮挡物即可。
本方法中可利用直线方程tan"-Z计算出所有发射、接收管之间可以形成的
配对角度，并将所有配对角度值存入角度与发射接收管配对表中，通过查询数 据表的角度，同时只要知道发射管或接收管的坐标位置便可以对发射、接收管 进行配对了。所述的发射、接收管的角度配对方法是，有已知扫描角度〃，同时
发射管坐标已知时，可以利用直线方程求得接收管的坐标；或是有已知扫描角 度々，同时接收管坐标已知时，可以求得发射管的坐标，其中求得坐标的计算方 法是利用直线方程计算获得，其中当利用电脑实现算法时，获得发射、接收管 配对角度々的方法可以通过即时计算获得或者利用查表方式获得。
权利要求
1、一种红外线触摸屏多点识别方法，其特征在于:它包括以下步骤:a、系统进行垂直扫描，判断是否有物体坐标被捕获；若否，返回；若是，进入下一步骤；b、以步骤a中获得的X及Y轴上有信号发生异常变化的接收管序列号范围分别为每个物体建立X及Y轴上的重叠区，并进入下一步骤；c、分别以每两个物体为一组进行X及Y轴上的重叠区坐标比较，确定重叠区的交叉区域，对该交叉区域进行不垂直的逐行扫描，进入下一步；d、根据接收管信号变化量输出物体实际X，Y坐标值，并进入下一步；e、判断是否完成全部物体的重叠区坐标比较，若否，返回到步骤c，若是，程序结束。
2、 根据权利要求1所述的一种红外线触摸屏多点识别方法，其特征在于在 步骤a和b之间还有步骤bl,即判断是否有多过一个物体的坐标值存在， 若否，返回步骤a,若是，进入下一步骤。
3、 根据权利要求2所述的一种红外线触摸屏多点识别方法，其特征在于在 步骤a和bl之间还有步骤al:为捕获的物体建立身份编号，并记录物体 的坐标值。
4、 根据权利要求1或2或3所述的一种红外线触摸屏多点识别方法，其特征 在于步骤c中，分别以每两个物体为一组进行X及Y轴上的重叠区坐标 比较，若存在重叠区重叠的情况，则确定所述交叉区域的各顶点坐标，选 取角度P,以交叉区域相对的两个顶点为起点和终点确定对应的发射、接 收管序列范围，并根据发射接收管序列范围进行逐行扫描，该角度P的选 取为任意角度。
5、 根据权利要求1或2或3所述的一种红外线触摸屏多点识别方法，其特征 在于步骤c中，分别以每两个物体为一组进行X及Y轴上的重叠区坐标 比较，若存在重叠区不重叠的情况，则确定各个所述交叉区域的各顶点坐 标，选取角度P，以交叉区域相对的两个顶点为起点和终点确定对应的发 射、接收管序列号范围，并才艮据发射接收管序列范围进行逐行扫描，该角 度e的选取条件是tan^大于或等于相邻两个交叉区域之间的重叠区的 对角线的斜率。
6、 根据权利要求4所述的一种红外线触摸屏多点识别方法，其特征在于执行步骤a前，先初始化发射接收管配对角度，获得各个发射接收管的配对角度值，并建立角度与发射接收管配对表，所述角度p是通过查表方式选 取的。
7、 根据权利要求5所述的一种红外线触摸屏多点识别方法，其特征在于执 行步骤a前，先初始化发射接收管配对角度，获得各个发射接收管的配对 角度值，并建立角度与发射接收管配对表，所述角度P是通过查表方式选 取的。
8、 根据权利要求4所述的一种红外线触摸屏多点识别方法，其特征在于所 述角度P是在步骤c中即时计算选取的。
9、 根据权利要求5所述的一种红外线触摸屏多点识别方法，其特征在于所 述角度P是在步骤c中即时计算选取的。
10、 根据权利要求4所述的一种红外线触摸屏多点识别方法，其特征在于每 个所述的发射管与任何一个接收管配对，每个所述的接收管与任何一个发 射管配对。
11、 根据权利要求5所述的一种红外线触摸屏多点识别方法，其特征在于每 个所述的发射管与任何一个接收管配对，每个所述的接收管与任何一个发 射管配对。
全文摘要
本发明公开了一种红外线触摸屏多点识别方法，系统进行垂直扫描，判断是否有物体坐标被捕获；为捕获的物体建立身份编号，并记录物体的坐标值，判断是否有多过一个物体的坐标值存在，以获得的X及Y轴上有信号发生异常变化的接收管序列号范围分别为每个物体建立X及Y轴上的重叠区，分别以每两个物体为一组进行X及Y轴上的重叠区坐标比较，确定X轴和/或Y轴上的重叠区的交叉区域，对该交叉区域进行不垂直的逐行扫描；根据接收管信号变化量输出物体实际坐标值；直至完成全部物体的重叠区坐标比较。本发明的优点在于能以多角度，自动选择目标区域进行扫描，缩短了多点扫描时所需要的时间，提高了扫描的精确度，能够实现对多点移动目标的快速识别。
文档编号G06F3/042GK101387931SQ20081019914
公开日2009年3月18日 申请日期2008年10月14日 优先权日2008年10月14日
发明者伟 贺 申请人:伟 贺