一種顯示屏可調觸控方法
2023-08-07 07:34:56 2
一種顯示屏可調觸控方法
【專利摘要】本發明公開了一種顯示屏可調觸控方法，其包括：步驟一、在顯示屏的四個角位置分別設置信號接收器；步驟二、選擇顯示屏上方的多個觸控筆位置處作為標定點，並選擇一個距離各標定點最近的接收器，通過各接收器接收到觸控筆信號的時間差得到各標定點到各接收器的距離差；步驟三、建立顯示平面坐標系，並通過步驟二中得到的距離差得到各標定點在顯示屏幕的投影點的投影坐標，建立投影點坐標與顯示屏幕對應角點坐標之間的仿射變換矩陣；步驟四、標定範圍內的觸控筆位置通過先投影，再根據仿射變換矩陣仿射定位到顯示屏幕的指示位置。本發明的顯示屏可調觸控方法信號單向傳輸，無需反饋系統；觸控範圍和位置可任意調節，並且適用於任何尺寸的屏幕。
【專利說明】-種顯示屏可調觸控方法
【技術領域】
[0001] 本發明有關一種顯示屏觸控技術，特別是指一種能實現觸控距離、觸控位置及觸 控範圍均可調的顯示屏可調觸控方法。
【背景技術】
[0002] 目前顯示設備多採用平面接觸式觸控技術，但移動定位精度通常受觸控螢幕解析度 的限制，另外操作範圍和操作距離都受到很大限制，無法實現對顯示屏靈活自由的觸控。
[0003] 目前主要有兩種觸控方式W解決上述問題，其一是基於觸控裝置和接收裝置之間 的信號反饋，實現對顯示屏的靈活自由觸控，觸控裝置包含移動定位裝置，將相對移動的位 置信息通過無線通信技術反饋給顯示裝置，通過相應的位置信息處理，對應到顯示屏的相 應位置，不過該種觸控技術只能實現滑動定位；其二是基於圖像採集技術的人機互動系統， 目前已經有較為成熟的產品，如Leap Motion和Kinect等體感控制器，不過該些交互系統 的運算量通常很大，操作速度慢，應用受到一定限制。
【發明內容】
[0004] 有鑑於此，本發明的主要目的在於提供一種利用觸控筆=點標定算法實現觸控距 離、觸控位置及觸控範圍均可調的、且操作簡單的顯示屏可調觸控方法。
[0005] 為達到上述目的，本發明提供一種顯示屏可調觸控方法，該方法包括如下步驟：
[0006] 步驟一、在顯示屏的四個角位置分別設置信號接收器；
[0007] 步驟二、選擇顯示屏上方的多個觸控筆位置處作為標定點，並選擇一個距離各標 定點最近的接收器，使觸控筆在多個標定點處向接收器發射信號脈衝，通過各接收器接收 到信號的時間差得到各標定點到各接收器與到最近接收器的距離差；
[000引步驟顯示屏幕為基準面建立顯示平面坐標系，並通過步驟二中得到的距離 差，結合各接收器的相對位置信息計算得到各標定點在顯示屏幕的投影點的投影坐標，建 立投影點坐標與顯示屏幕對應角點坐標之間的仿射變換矩陣；
[0009] 步驟四、標定範圍內的觸控筆位置通過先投影，再根據仿射變換矩陣仿射定位到 顯示屏幕的指示位置。
[0010] 所述步驟二中計算各標定點到各接收器與到最近接收器的距離差的步驟為：
[0011] (2. 1)四個接收器記錄接收到每個信號脈衝的時間；
[0012] (2. 2)對接收到的脈衝進行計數，然後比較四個接收器接收到的計數相同的脈衝 的時間；
[0013] (2.3)計算四個接收器接收到計數相同的脈衝信號的時間差ATi，其中i = 1, 2, 3, 4,表不f曰號接收器編號；
[0014] (2. 4)結合信號的傳播速度V即可計算出標定點到最近接收器與其他=個接收器 的距離差；A中二V ? AT 1。
[0015] 所述步驟=中，計算各標定點在顯示屏幕的投影點的投影坐標的步驟為：
[0016] (3. 1)選擇顯示屏幕上方的某一觸控筆位置作為一個標定點，並選擇一個距離該 標定點最近的接收器，得到該標定點到各接收器與到最近接收器的距離差；
[0017] (3. 2)通過上述距離差數據，結合各接收器的相對位置信息計算出該標定點到最 近接收器的距離L ;
[0018] (3. 3)由步驟化1)中得到的距離差與步驟化2)中的距離L計算該標定點到各 接收器的距離；
[0019] (3. 4)由步驟化3)該標定點到達各接收器的距離和各接收器的相對位置信息計 算出該標定點在W顯示平面為基準面空間坐標系內的坐標，該標定點再向顯示平面進行投 影，得到投影點在顯示平面的投影坐標；
[0020] (3.5)重複步驟化1)至（3. 4)，得到多個標定點在顯示平面的投影點的投影坐 標。
[002U 所述步驟化2)中四個接收器接收到計數相同的脈衝的時間分別為Ti、T2、 Ts、T4,所述步驟化扣中四個接收器接收到計數相同的脈衝信號的時間差為ATi = Ti-min化，T2, T3, TJ，A T衝至少有一個為0。
[002引各接收器與最接近的接收器的信號到達時間差為[0, AT2, ATs，ATs]，標定點 到各接收器的直線距離差為A中=V ? AT i= [0, Ada, Ads, A dj，標定點到最近接收 器的距離為L = (Ad22+Ad/-Ad32)/2(Ad3-Ad2-Ad4)，標定點到各接收器的距離為 山 L+ A 韋,L+ A 屯,L+ A dj。
[0023] 所述步驟二中標定點的個數為S個W上。
[0024] 本發明的顯示屏可調觸控方法信號單向傳輸，無需反饋系統；觸控範圍大小和位 置可用標定任意調節，並且適用於任何尺寸的屏幕；可W實現懸浮觸控，且觸控筆懸浮距離 可調；移動定位精度可根據信號選擇，可達到或超過像素級別。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0025] 圖1為本發明顯示屏可調觸控方法的實施狀態圖；
[0026] 圖2為本發明顯示屏可調觸控方法的步驟流程圖；
[0027] 圖3為本發明顯示屏可調觸控方法的實施原理圖。
【具體實施方式】
[002引為便於對本發明的方法及達到的效果有進一步的了解，現結合附圖並舉較佳實施 例詳細說明如下。
[0029] 如圖1所示，本發明的顯示屏可調觸控方法在實施過程中，首先在顯示屏的四個 角位置分別設置信號接收器，如圖1中A為接收器一、B為接收器二，C為接收器S，D為接 收器四，E為顯示屏，觸控筆F作為信號發生器，可發射特定波長（或特定頻率）的信號脈 衝，然後利用四個接收器接收到信號的時間差計算出觸控筆到各接收器的距離差。
[0030] 結合圖2與圖3所示，觸控筆到各接收器的距離差計算的實施方案為：讓觸控筆 W固定頻率發射信號脈衝（每個脈衝可W是多個波長如超聲波脈衝），四個接收器記錄接 收到每個信號脈衝的時間，並對接收到的脈衝進行計數，然後比較四個接收器接收到的計 數相同的脈衝的時間，四個接收器接收到計數相同的脈衝的時間分別為Ti、T2、Ts、T4,四 個接收器接收到計數相同的脈衝信號的時間差為ATi=Ti-min{Tl，T2，T3，T4}，其中i = 1，2, 3, 4,表示信號接收器編號，其中至少有一個時間差為0,即距離觸控筆最近的接收器與 其本身接收信號的時間差為0,則結合信號的傳播速度即可計算出觸發點到最近接收器與 其他S個接收器的距離差為：A中二V ? AT 1。計算出的該些距離差數據反映了觸控筆與顯 示屏四個角點的相對位置信息。令四個接收器保留的計數個數（包括脈衝記錄時間和脈衝 計數）需根據最大距離差（顯示屏對角距離）來計算，具體數值大於或等於最大距離差除 W脈衝長度的商，W保證四個接收器可W找到對應的脈衝，實現四個接收器的相對同步探 測。
[0031] 如圖3所示，顯示屏幕上的接收器一的角點為r，接收器二的角點為2°，接 收器=的角點為3°，選定顯示屏幕上方的某一點1作為觸控筆的實際某一位置（即標 定點），如果選定角點1 °作為與觸控筆位置1最接近的位置，即接收器一作為與觸控 筆位置1最接近的最近接收器，獲取各接收器與最接近的接收器一的信號到達時間差： [0, A T2, A Ts，A Ts]，其中A T2為接收器二與接收器一的信號到達時間差，AT 3為接收器立 與接收器一的信號到達時間差，A T4為接收器四與接收器一的信號到達時間差，其他類似 情況W最近接收器位起始點按照順時針排列；利用該時間差計算出觸控筆位置1到各接收 器的直線距離差；A di=v. AT 1= [0, Ad 2, Ads, A dj，其中Ads為觸控筆位置1到接收 器二的距離與觸控筆位置1到接收器一的距離的差值，Ads為觸控筆位置1到接收器=的 距離與觸控筆位置1到接收器一的距離的差值，A d4為觸控筆位置1到接收器四的距離與 觸控筆位置1到接收器一的距離的差值。
[0032] W顯示屏幕所在的顯示平面坐標系（xoy)為基準面建立笛卡兒坐標系-如 圖3所示W接收器二的角點2°作為顯示平面坐標系原點，然後通過距離差數據和接 收器的坐標位置信息或屏幕尺寸信息計算出觸控筆位置1到最近接收器一的距離；L =(Ad2 2+Ad42-Ad32)/2(Ad3-Ad2-Ad4);則觸控筆位置1到達各接收器的距離為： 比，L+ A d2, L+ A ds，L+ A dj，並由此計算出觸控筆在笛卡爾空間坐標系內的-坐標；觸控筆 位置1再向顯示平面進行投影，得到投影點1'，由觸控筆位置1到各接收器的距離和接收 器的坐標位置信息或屏幕尺寸信息可-計算出觸控筆投影點1'在顯示平面的投影坐標 (Xi'，y/ )坐標。
[0033] 同上所述，如圖3所示，再選定顯示屏上方的某一點2作為觸控筆的實際某一位 置，同時選定接收器二（即角點2° )作為與觸控筆位置2最接近的接收器，選定接收器 =(即角點3° )作為與觸控筆位置3最接近的接收器，重複上述步驟，分別得到觸控筆位 置2在顯示平面的投影點2'的投影坐標（X2'，y2')及觸控筆位置3在顯示平面的投影 點3'的投影坐標（X3'，ys')，通過投影變換（PT)，=個標定點將會得到=個投影點的投 影坐標；此=個投影點（1'、2'、3')坐標與顯示平面坐標系xoy的=個對應角點（1。、 2°、3° )坐標建立對應的仿射變換（AT)，得到仿射變換矩陣，此後標定範圍內的觸控筆位 置S(x，y，z)可W通過先投影得到投影點S'在坐標系xoy的投影坐標（X,'，y,')，再根 據仿射變換矩陣仿射定位到顯示屏幕的指示位置S"。
[0034] 本發明在實際計算過程中將視標定點或觸控點的具體位置情況而定，一般均可W 採用公式1直接計算出標定點或觸控點空間坐標，然後進行投影和仿射變換，仿射變換可 參照公式2進行。
[003引
【權利要求】
1. 一種顯示屏可調觸控方法，其特徵在於，該方法包括如下步驟： 步驟一、在顯示屏的四個角位置分別設置信號接收器； 步驟二、選擇顯示屏上方的多個觸控筆位置處作為標定點，並選擇一個距離各標定點 最近的接收器，使觸控筆在多個標定點處向接收器發射信號脈衝，通過各接收器接收到信 號的時間差得到各標定點到各接收器與到最近接收器的距離差； 步驟三、以顯示屏幕為基準面建立顯示平面坐標系，並通過步驟二中得到的距離差，結 合各接收器的相對位置信息計算得到各標定點在顯示屏幕的投影點的投影坐標，建立投影 點坐標與顯示屏幕對應角點坐標之間的仿射變換矩陣； 步驟四、標定範圍內的觸控筆位置通過先投影，再根據仿射變換矩陣仿射定位到顯示 屏幕的指示位置。
2. 如權利要求1所述的顯示屏可調觸控方法，其特徵在於，所述步驟二中計算各標定 點到各接收器與到最近接收器的距離差的步驟為： (2. 1)四個接收器記錄接收到每個信號脈衝的時間； (2. 2)對接收到的脈衝進行計數，然後比較四個接收器接收到的計數相同的脈衝的時 間； (2.3) 計算四個接收器接收到計數相同的脈衝信號的時間差A凡，其中i = 1，2, 3, 4， 表不信號接收器編號； (2. 4)結合信號的傳播速度v即可計算出標定點到最近接收器與其他三個接收器的距 離差：A 屯=v ? A T it)
3. 如權利要求1所述的顯示屏可調觸控方法，其特徵在於，所述步驟三中，計算各標定 點在顯示屏幕的投影點的投影坐標的步驟為： (3. 1)選擇顯示屏幕上方的某一觸控筆位置作為一個標定點，並選擇一個距離該標定 點最近的接收器，得到該標定點到各接收器與到最近接收器的距離差； (3. 2)通過上述距離差數據，結合各接收器的相對位置信息計算出該標定點到最近接 收器的距離L ; (3.3) 由步驟（3. 1)中得到的距離差與步驟（3.2)中的距離L計算該標定點到各接收 器的距離； (3.4) 由步驟（3.3)該標定點到達各接收器的距離和各接收器的相對位置信息計算 出該標定點在以顯示平面為基準面的空間坐標系內的坐標，該標定點再向顯示平面進行投 影，得到投影點在顯示平面的投影坐標； (3.5) 重複步驟（3. 1)至（3. 4)，得到多個標定點在顯示平面的投影點的投影坐標。
4. 如權利要求2所述的顯示屏可調觸控方法，其特徵在於，所述步驟（2. 2)中四個接收 器接收到計數相同的脈衝的時間分別為^、'、'、^，所述步驟^^彡中四個接收器接收到 計數相同的脈衝信號的時間差為八凡中至少有一個為0。
5. 如權利要求4所述的顯示屏可調觸控方法，其特徵在於，各接收器與最 接近的接收器的信號到達時間差為[〇, AT2, AT3, AT3]，標定點到各接收器的直 線距離差為A屯=v ? A T i= [0, A d 2, A d3, A d4]，標定點到最近接收器的距 離為L = (Ad22+Ad42-Ad3 2)/2(Ad3-Ad2_Ad4)，標定點到各接收器的距離為 [L, L+ A d2, L+ A d3, L+ A d4] 〇
6.如權利要求1所述的顯示屏可調觸控方法，其特徵在於，所述步驟二中標定點的個 數為三個以上。
【文檔編號】G06F3/0484GK104503673SQ201410742639
【公開日】2015年4月8日 申請日期:2014年12月8日 優先權日:2014年12月8日
【發明者】劉將, 魏朝剛 申請人:崑山國顯光電有限公司