CN100590579C - 一种多点触摸定位方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种用于触摸屏***的多点触摸定位方法，包括以下步骤：a、测量触摸信号，判断信号变化情况，计算触摸事件发生的位置坐标和/或触摸点的形状大小；b、根据位置坐标数量的变化情况，判断触摸信息是单点触摸还是多点触摸，若为单点触摸，则触摸屏***相应地执行单点触摸的各项操作，若为多点触摸，则进入步骤c；c、比较本计算周期和上一个计算周期检测到的位置坐标数量的变化和/或坐标数值的变化，判断是否有新的触摸点加入或者有触摸点离开，如果有新的触摸点加入，注册新触摸点信息，记录新触摸点的位置坐标，如果有触摸点离开，则注销已离开的触摸点信息。本发明应用范围更广泛，成本低，可实现多点触摸定位。

Description

一种多点触摸定位方法

技术领域

本发明涉及一种用于交互显示***的触摸定位方法，特别涉及一种可以区分多个触摸点同时操作的多点触摸定位方法。

背景技术

目前，触摸屏作为一种代替或补充普通键盘和鼠标的输入设备已经在许多场合和领域得到了广泛使用。在现有的触摸屏中，检测触摸地点的定位检测技术可以基于不同的技术，包括红外、摄像头、表面声波等。用户通常不需要经过特别的操作训练，只需要在有关图符标出的地点按触摸屏，就能实施一连串复杂的指令。

为了计算触摸事件发生的位置，触摸屏***一般通过测量触摸***检测元件或单元输出信号的变化情况来确定触摸地点，算出触摸点的位置坐标。在目前的触摸***中，在给定的时段内，触摸屏检测***只接收唯一一组位置坐标数据，因此在经过校准的触摸屏***中能准确确定触摸点发生的位置，不会发生报告错误触摸位置的情况。如果在给定时段内把两个或两个以上的触摸地点都按下，则多个触摸信号就会在该时段重叠起来，如果不加选别直接用这些信号计算触摸地点，则会使检测***报告的触摸地点不是实际触摸的地点。如图1所示，101是现有的使用正交矩阵检测方式的触摸屏***，该触摸屏***可能采用红外定位技术或其它技术，检测***检测到触摸屏上第一个地点102发生的触摸事件，生成第一组定位坐标数据，测定出第一个触摸事件发生的实际地点。当用户离开第一个触摸地点102而触摸第二个地点103时，就生成第二组触摸信号，可以测定出第二个触摸事件发生的实际地点。如果在给定时段内把第一个触摸地点102和第二个触摸地点103都按下，则第一组信号和第二组信号就会在该时段重叠起来，检测***会算出多个位置坐标数据，由此得出的触摸地点可能是102、103、104、105其中的一个，这样，触摸屏***将报告错误的触摸位置，不能正确地响应用户的操作。

这样的情形不仅发生在采用正交检测定位技术触摸屏中，在使用其它原理的触摸屏***中同样存在。如图2所示，201是通过计算角度来确定触摸点位置坐标的触摸屏***，该触摸屏***可能采用多个摄像头定位技术或其它技术，触摸屏***检测到第一个触摸地点202的触摸事件时，可以根据角度关系计算出该触摸事件发生的实际地点，当用户离开第一个触摸地点202而触摸第二个地点203时，触摸屏***同样可以计算出该触摸事件发生的实际地点。如果在给定时段内把第一个触摸地点202和第二个触摸地点203都按下，检测***会算出多个位置坐标数据，由此得出的可能触摸地点为202、203、204、205其中的一个，由于现有的触摸屏检测***只接收唯一一组位置坐标数据，这样，触摸屏***就会报告错误的触摸位置，直接导致错误的用户输入指令。

由于上述原因，现有的触摸屏技术在某些场合就会失效。例如，对于普通键盘来说的一些常用功能在目前的触摸屏***中一般见不到，如同时按两个或更多按键就能进入专用键盘功能执行特定的操作。又例如在两个或更多游戏者玩的电子游戏中，游戏者希望可以用单一触摸屏同时输入信息。虽然每个人在游戏时可以使用独立预定的触摸屏部分，但是在各人操作其触摸屏部分时，会出现许多重叠的触摸现象，这样会造成游戏响应不符合一个或多个游戏者的意愿。尽管这种情况可以通过一些方法来改善，比如让每个人使用独立的专用触摸屏，但是考虑到成本、空间限制、功能等因素，这种方法并不能理想地解决问题。在以上和其它许多实例与应用中，基于单点触摸响应的触摸算法是无法完成对多个同时的触摸正确响应的，因此在这类场合中极大地限制了触摸屏的应用。

鉴于目前触摸屏***存在的上述不足，提供一种可以实现多点触摸定位的方法实为必要。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术中所存在的问题提供一种用于触摸屏***、可以识别两个或两个以上的触摸操作、实现多点同时触摸时也能报告有效触摸位置的多点触摸定位方法。

为达到上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种用于触摸屏***的多点触摸定位方法，用于判别两个或两个以上的点的同时触摸事件，包括以下步骤：

a、测量触摸信号，判断信号变化情况，计算触摸事件发生的位置坐标和/或触摸点的形状大小；

b、根据位置坐标数量的变化情况，判断触摸信息是单点触摸还是多点触摸，若为单点触摸，则触摸屏***相应地执行单点触摸的各项操作，若为多点触摸，则进入步骤c；

c、比较本计算周期和上一个计算周期检测到的位置坐标数量的变化和/或坐标数值的变化，判断是否有新的触摸点加入或者有触摸点离开，如果有新的触摸点加入，注册新触摸点信息，记录新触摸点的位置坐标，如果有触摸点离开，则注销已离开的触摸点信息；

d、比较本计算周期与上一个计算周期检测到的坐标数值(X，Y)的变化情况，将坐标值(X，Y)与已经注册的触摸点的当前位置坐标进行比较，判断各触摸点的运动情况；

e、计算并判断出位置发生变化的触摸点，并将最新的坐标值赋予该触摸点。

在上述的步骤中，根据实际的应用场合，可以只选择其中的几个步骤，而不是使用所有步骤，例如在只需要判断多个触摸点不需要判断各点移动情况时，可以只使用其中的步骤a到步骤c，在需要判断多个点的移动情况，而不需要再现各点运动轨迹时，可以只使用步骤a到步骤d。应用本发明中的多点触摸定位方法，触摸屏***在判别两个点或两个以上的点的同时触摸事件时，在检测速度足够快的情况下，可以分辨出“同时”发生的触摸事件在时间上的差别，根据触摸事件的先后顺序，先确定一个触摸点的坐标值，将其注册并保存起来，当下一个触摸事件发生时，根据触摸屏***计算的位置坐标值，结合已注册的触摸点位置坐标，分析并从中分离出新的触摸事件发生的位置坐标，这样就可以完成新触摸点的坐标识别。在正确识别各个触摸点之后，再根据触摸屏***检测到的触摸位置坐标变化情况对多个同时操作的触摸点进行跟踪识别，从而实现对各个触摸点移动之后位置坐标的有效识别。

更进一步，所述步骤b中判断触摸信息是单点触摸还是多点触摸的方法为：如果在一段时间内，只有一组位置坐标值，则判断为单点触摸，若在一段时间内，检测到的位置坐标值有两组或者两组以上，则认为存在多个触摸点。

为更好的区分多个触摸点，可以采取的一种方法为：在确定触摸点位置坐标的同时，依据触摸点在触摸时引起的在不同坐标方向(X，Y方向)的检测单元数量和/或数值变化规律，检测出触摸点的形状大小，根据形状大小标记并进一步识别不同的触摸点。触摸点形状大小的检测方法随着具体检测技术的不同而有差别。对于使用多个摄像头或镜头定位技术的触摸屏，通过检测触摸点相距各个摄像头的距离远近，结合摄像头拍摄到的触摸点的形状，也可以计算出各触摸点的形状大小。

在步骤c中，由于触摸点的增减变化是随机的，情况比较复杂，可能会发生有触摸点离开的同时又有新的触摸点加入，对于新触摸点的判别、注册以及注销需要根据使用场合或使用领域的不同制定有针对性的方案，通常需要经过反复实验来确定一个较符合实际使用情况的定义方法或机制。但无论怎样，看似同时发生的事件，只要检测速度足够快，通过细分，总可以分辨出事件发生的先后次序。

所述步骤e中计算并判断出位置变化的触摸点的方法包括以下步骤：

i、根据测量信号，计算触摸位置的坐标位置(X，Y)；

ii、计算坐标值(X，Y)与上一计算周期中相邻的各个触摸点当前坐标之间的距离，其中与第一个点T₁之间的距离为D₁，与第二个点T₂之间的距离为D₂，……，与第n个点T_n之间的距离为D_n，则

$D_1=\sqrt{{[T_1\left(x\right)-X]}^2+{[T_1\left(y\right)-Y]}^2},$

$D_2=\sqrt{{[T_2\left(x\right)-X]}^2+{[T_2\left(y\right)-Y]}^2},$

……

$D_n=\sqrt{{[T_n\left(x\right)-X]}^2+{[T_n\left(y\right)-Y]}^2},$

iii、比较计算所得得距离值D₁，D₂，……，D_n，找出最小值D_m，其中D_m＝Min(D₁，D₂，……D_n)，确定与D_m对应的位置发生变化的触摸点T_m；

iv、用目前计算周期内检测到的位置坐标(X，Y)代替距离值最小的触摸点T_m的现有位置坐标。

所述步骤ii中的与坐标值(X，Y)相邻的触摸点T_n(x，y)的判断方法通过采用检测坐标值变化的范围、检测坐标值变化的速率或者检测坐标值变化的方向趋势的方法来判定。

本发明中所采用的触摸定位检测技术为红外线技术、摄像头技术或者其它技术。

本发明的多点触摸定位方法与现有的单点触摸技术相比，具有以下优点：

一、不需要增加硬件成本即可实现多点触摸定位。

二、可以用于各种检测原理的触摸屏，尤其是使用红外定位、摄像头定位技术的触摸屏。

三、应用范围更广泛。既能实现单点触摸，又可以实现多点触摸，完成现有触摸屏无法完成的多人同时操作功能，可以应用于更多的领域和场合。

附图说明

图1是现有技术中的一种触摸屏工作示意图；

图2是现有技术中的另一种触摸屏工作示意图；

图3是本发明实施例有两个点在触摸的示意图；

图4是本发明实施例流程示意图；

图5是本发明判断触摸点移动的流程图。

具体实施方式

根据本发明的多点触摸定位方法，对于图1所示的触摸屏***，当102和103同时发生触摸事件时，首先根据触摸事件102和103在发生时间上的先后差别，记录第一个触摸事件发生地点的坐标为(x1，y1)，注册并保存这个触摸点。当第二个触摸事件叠加到第一个触摸事件上时，***会检测到多组位置坐标(x1，x2，y1，y2)，从而判断出有新的触摸点加入，通过比较现有的注册点位置坐标(x1，y1)，排除其它坐标(x1，y2)、(x2，y1)的可能，由此确定新加入的触摸点坐标为(x2，y2)，这样就可以区分出两个触摸点102、103。

同样地，对图2所示的触摸屏***，应用本发明的方法，也可以较容易区分出两个触摸点202、203。方法与步骤如前所述，此处不予赘述。

图3是本发明的方法应用有两个点同时触摸场合的一个具体实施例，这种情况多发生在多人同时书写或多人游戏等场合。参见图3所示，301是触摸屏设备，该触摸屏设备所采用的定位检测技术可以是红外技术也可以是摄像头定位技术或其他技术。302是一个触摸点，其触摸操作的轨迹为303。在另一位置，另外一个触摸点304也在同一触摸屏上操作，该触摸点304可能来自同一个用户也可能来自不同的用户，306是某一时刻触摸点304的一个触摸位置，其操作的轨迹是305。在现有技术中的触摸屏中，由于只能够响应单点触摸，因此，当只有一个触摸点302或者304在触摸屏上操作时，触摸屏可以正常的工作。而对于图示中所示出的两个触摸点同时触摸的情况，触摸屏将无法报告正确的触摸地点，从而出现错误的响应。

下面结合图3说明触摸事件被判断和识别的过程。

参见图3，触摸点302和304同时在触摸屏上操作，在识别触摸点302和触摸点304时，检测***根据触摸事件发生的先后，可以先确定一个触摸点的触摸事件，将其坐标位置注册并保存起来；在下一个计算周期内，根据计算的触摸坐标值，与已经注册保存的触摸坐标值相比较，从计算得到的触摸坐标中分离出另外一个触摸点的触摸位置坐标值，同样将其注册并保存。这样触摸屏***就完成了两个触摸点的区分与识别，接下来就可以根据触摸位置坐标的变化情况对多个同时操作的触摸点的运动趋势进行跟踪识别。

图4是本发明实施例多点触摸实现方法的示意流程图，其主要包括如下步骤：

a、触摸屏检测***测量触摸信号，判断信号变化情况，计算触摸事件发生的位置坐标∑(X，Y)，它可能包含一组或多组坐标数据，是一个坐标数据的集合；有需要时，还可以计算出触摸点的形状大小；

b、根据位置坐标数量的变化情况，判断触摸信息是单点触摸还是多点触摸，如果在一段时间内，只有一组位置坐标值(X，Y)，则判断为单点触摸，触摸屏***相应地执行单点触摸的各项操作，如书写，点击等，若一段时间内，检测的位置坐标值多于一组，则可判断为存在多个触摸点，进入步骤c；

c、比较本计算周期和上一个计算周期检测到的位置坐标数量的变化和/或坐标数值的变化，判断是否有新的触摸点加入或有触摸点离开，如果有新的触摸点加入，注册新触摸点信息，记录新触摸点的位置坐标，若有触摸点离开则注销已离开触摸点的信息，为跟踪识别各个触摸点的位置，在第p个计算周期内，记录各个触摸点的位置坐标，第一个点记录为T₁(Xp，Yp)，第二个点记录为T₂(Xp，Yp)，……第N个点记录为T_n(Xp，Yp)；

d、比较本计算周期与上一个计算周期检测到的坐标数值(X，Y)的变化情况，将坐标值(X，Y)与已经注册的触摸点的当前位置坐标进行比较，判断各触摸点的运动情况；

e、计算并判断出位置发生变化的触摸点，并将最新的坐标值赋予该触摸点。

本实施例中，设定事先预知是两个触摸点操作，在步骤c中，对新触摸点的识别和注册就可以通过监测触摸坐标值数量的变化来实现，这个过程相对比较容易。但是，如果有两个以上的触摸点操作，由于触摸点的增减变化是随机的，情况比较复杂，在有触摸点离开的同时可能又有新的触摸点加入，对于新的触摸点的判别、注册以及注销就需要根据触摸屏使用的场合或者使用领域的不同而制定有针对性的方案，通常可通过反复试验来确定一个较符合实际情况的判断方法或机制。但从根本上来说，看似同时发生的事件，只要检测速度足够快，通过细分，总是可以分辨出事件发生的先后顺序。

参见图5所示，步骤e中判断触摸点的位置坐标变化的方法主要包括以下步骤：

i、根据测量信号，计算触摸位置坐标位置(X，Y)。

ii、计算坐标值(X，Y)与上一计算周期中相邻的各个触摸点当前坐标之间的距离，其中与第一个点T₁之间的距离为D₁，与第二个点T₂之间距离为D₂，……，与第n个点T_n之间的距离为D_n，则

$D_1=\sqrt{{[T_1\left(x\right)-X]}^2+{[T_1\left(y\right)-Y]}^2},$

$D_2=\sqrt{{[T_2\left(x\right)-X]}^2+{[T_2\left(y\right)-Y]}^2},$

……

$D_n=\sqrt{{[T_n\left(x\right)-X]}^2+{[T_n\left(y\right)-Y]}^2},$

在本实施例中，各个触摸点发生触摸事件是连续的，与坐标值(X，Y)相邻的触摸点T_n(x，y)的判断方法就可以采用检测坐标值变化的范围或检测坐标值变化的速率的方法，即预先设定每个计算周期内坐标值的变化范围，当(X，Y)数值落在某几个触摸点的坐标值变化范围内时，就可以认为这几个触摸点在坐标值(X，Y)的附近，可能是其中的一个触摸点位置发生移动。若各个触摸点发生的触摸事件是非连续的，判断坐标值(X，Y)相邻的触摸点T_n(x，y)的方法就要结合触摸屏实际使用场合来确定。

iii、比较计算所得的距离值D₁，D₂，……，D_n，找出最小值D_m，D_m＝Min(D₁，D₂，……D_n)，确定与D_m对应的位置发生变化的触摸点T_m。

iv、用目前计算周期内检测到位置坐标(X，Y)代替距离值最小的触摸点T_m现有的位置坐标。

经过上述的计算，可以正确找到位置发生变化的触摸点，该触摸坐标是由触摸点304移动产生的，表明触摸点304已经从上一个坐标位置移动到306所示的位置。正确识别各个触摸点的位置坐标之后，就可以依据各个点的运动趋势，定义各种不同的触摸操作功能。比如，在某个应用场合，两个触摸点反向运动，表示进行放大操作；两个触摸点相向运动，则表示进行缩小操作；而一个触摸点不动，另外一个触摸点作弧线运动，表示进行旋转操作等等。这些操作功能可以由相应的应用软件来灵活定义。

本实施例列举的是两个触摸点同时触摸的情形，两个以上的点的触摸操作识别，同样可以依据上面的方法来进行，先区分出各个触摸点，注册并保存位置坐标值，再根据位置坐标值变化情况判断出位置发生变化的触摸点。在有需要的情况下还可以检测出触摸点的形状大小，根据形状大小来标记并进一步识别各个触摸点。

本发明的方法适用于各种不同的触摸屏装置，包括其所使用的触摸定位检测技术为基于红外线、摄像头或者其它技术的各种触摸屏，虽然各触摸屏技术在检测触摸输入信息的原理上有所不同，但是本发明的技术理念和方法可应用于各种触摸屏***，而与触摸屏所采用的定位检测技术无关。

以上所述仅为本发明一个实施例，事实上用到多点触摸的场合远不止本实施例提到的几种；实施例中列举的触摸点只有两个，而依据本发明方法可以实现的触摸点可以是两个或者更多，因此本发明的保护范围并不局限于此，本领域中的技术人员任何基于本发明技术方案上非实质性变更均包括在本发明保护范围之内。

Claims (8)

1、一种用于触摸屏***的多点触摸定位方法，用于判别两个或两个以上的点的同时触摸事件，包括以下步骤：

a、测量触摸信号，判断信号变化情况，计算触摸事件发生的位置坐标；

b、根据位置坐标数量的变化情况，判断触摸信息是单点触摸还是多点触摸，若为单点触摸，则触摸屏***相应地执行单点触摸的各项操作，若为多点触摸，则进入步骤c；

c、比较本计算周期和上一个计算周期检测到的位置坐标数量的变化和/或坐标数值的变化，判断是否有新的触摸点加入或者有触摸点离开，如果有新的触摸点加入，注册新触摸点信息，记录新触摸点的位置坐标，如果有触摸点离开，则注销已离开的触摸点信息。

2、如权利要求1所述的多点触摸定位方法，其特征在于，其进一步包括步骤d：比较本计算周期与上一个计算周期检测到的坐标数值的变化情况，将本周期检测到的坐标值与已经注册的触摸点的当前位置坐标进行比较，判断各触摸点的运动情况。

3、如权利要求2所述的多点触摸定位方法，其特征在于，其进一步包括步骤e：计算并判断出位置发生变化的触摸点，并将最新的坐标值赋予该触摸点。

4、如权利要求1～3中任意一项所述的多点触摸定位方法，其特征在于：所述步骤b中判断触摸信息是单点触摸还是多点触摸的方法为：如果在一段时间内，只有一组位置坐标值，则判断为单点触摸，若在一段时间内，检测到的位置坐标值有两组或者两组以上，则认为存在多个触摸点。

5、如权利要求1～3中任意一项所述的多点触摸定位方法，其特征在于：在确定触摸点位置坐标的同时，依据触摸点在触摸时引起的在X，Y不同坐标方向的检测单元数量和/或数值变化规律，检测出触摸点的形状大小，根据形状大小标记并进一步识别不同的触摸点。

6、如权利要求3所述的多点触摸定位方法，其特征在于：所述步骤e中计算并判断出位置变化的触摸点的方法包括以下步骤：

i、根据测量信号，计算触摸位置的坐标位置；

ii、计算步骤i所述的触摸位置的坐标位置的坐标值与上一计算周期中相邻的各个触摸点T₁、T₂、……T_n当前坐标之间的距离D₁、D₂、……D_n；

iii、比较计算所得的距离值D₁，D₂，……，D_n，找出最小值D_m，确定与D_m对应的位置发生变化的触摸点T_m；

iv、用目前计算周期内检测到的位置坐标代替距离值最小的触摸点T_m的现有位置坐标。

7、如权利要求6所述的多点触摸定位方法，其特征在于：所述步骤ii中的，与步骤i所述的触摸位置的坐标位置的坐标值相邻的上一计算周期中各个触摸点T₁、T₂、……T_n的判断方法：通过采用检测坐标值变化的范围、检测坐标值变化的速率或者检测坐标值变化的方向趋势的方法来判定。

8、如权利要求1～3中任意一项所述的多点触摸定位方法，其特征在于：这些定位方法可以用在触摸定位技术为红外线技术、摄像头技术的触摸屏中。

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