基于光學感應的大尺寸多點觸摸控制技術

　　引言

　　與傳統的鼠標、鍵盤的輸入方式相比，多點觸摸技術是一種更加自然和諧的人機交互方式。這種技術最突出的特點是用戶可以不借助任何外部設備直接在顯示屏幕上進行操作，是一種真正的所見即所得的非常自然的人機交互方式，多個用戶可以同時與計算機進行交互，而且各個用戶之間并不相互影響，系統甚至還可以識別用戶的觸摸姿態和手勢。然而，在傳統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的作用，即一般只考慮單點觸控的應用情況。另一方面，無論是目前常見的電阻式還是電容式觸摸屏方案，大都應用于面積較小的屏幕或者觸摸板上，對于40寸以上大尺寸觸摸控制設備上就鮮見傳統觸摸屏的應用了，這其中不乏制作成本和制作工藝上的考慮。

　　多點觸摸基本原理

　　傳統觸摸屏的本質是傳感器，它由觸摸檢測部件和觸摸屏控制器組成，常見的傳感器包括電阻式和電容式觸摸屏。而基于光學感應的多點觸摸系統是用戶通過觸摸投影屏幕表面，影響光學感應成像設備的輸入結果，成像設備將成像結果輸入軟件系統進行處理，一般經過3個步驟，首先是對原始輸入圖像進行包括矯正、濾波等預處理，然后通過光斑跟蹤引擎對觸點進行跟蹤，并將其解釋為各種輸入狀態，最后將輸入位置、狀態等信息發送給上層應用程序。應用程序處理結果最終被投射到顯示屏幕表面上，從而與用戶產生真正的所見即所得的交互效果。其實現框架如圖1所示。

　　根據不同的光學感應原理，目前常見的多點觸摸實現方式包括FTIR(受抑全內反射)、DI、LLP等技術。

　　基于FTIR的多點觸摸實現原理如圖2所示。

　　紅外LED(IR LED)發射紅外線進入諸如亞克力板(Acrylic)，當亞克力面板的厚度大于8mm時，光線會發生在亞克力內不停反射，產生全內反射現象，當手指(或者其他材質如硅膠等有一定韌性和反射性的材料)碰到亞克力表面時，全內反射被破壞，光線被手指反射出來，此時，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送到計算機進行處理，最終形成輸入點。