基于光学感应的大尺寸多点触摸控制技术

　　引言

　　与传统的鼠标、键盘的输入方式相比，多点触摸技术是一种更加自然和谐的人机交互方式。这种技术最突出的特点是用户可以不借助任何外部设备直接在显示屏幕上进行操作，是一种真正的所见即所得的非常自然的人机交互方式，多个用户可以同时与计算机进行交互，而且各个用户之间并不相互影响，系统甚至还可以识别用户的触摸姿态和手势。然而，在传统的基于触摸屏的触摸控制解决方案中，大多都只是考虑用手指取代鼠标的作用，即一般只考虑单点触控的应用情况。另一方面，无论是目前常见的电阻式还是电容式触摸屏方案，大都应用于面积较小的屏幕或者触摸板上，对于40寸以上大尺寸触摸控制设备上就鲜见传统触摸屏的应用了，这其中不乏制作成本和制作工艺上的考虑。

　　多点触摸基本原理

　　传统触摸屏的本质是传感器，它由触摸检测部件和触摸屏控制器组成，常见的传感器包括电阻式和电容式触摸屏。而基于光学感应的多点触摸系统是用户通过触摸投影屏幕表面，影响光学感应成像设备的输入结果，成像设备将成像结果输入软件系统进行处理，一般经过3个步骤，首先是对原始输入图像进行包括矫正、滤波等预处理，然后通过光斑跟踪引擎对触点进行跟踪，并将其解释为各种输入状态，最后将输入位置、状态等信息发送给上层应用程序。应用程序处理结果最终被投射到显示屏幕表面上，从而与用户产生真正的所见即所得的交互效果。其实现框架如图1所示。

　　根据不同的光学感应原理，目前常见的多点触摸实现方式包括FTIR(受抑全内反射)、DI、LLP等技术。

　　基于FTIR的多点触摸实现原理如图2所示。

　　红外LED(IR LED)发射红外线进入诸如亚克力板(Acrylic)，当亚克力面板的厚度大于8mm时，光线会发生在亚克力内不停反射，产生全内反射现象，当手指(或者其他材质如硅胶等有一定韧性和反射性的材料)碰到亚克力表面时，全内反射被破坏，光线被手指反射出来，此时，亚克力下方的红外摄像头(IR Camera)捕捉到手指反射的光斑，摄像头捕捉到的光斑会送到计算机进行处理，最终形成输入点。