[发明专利]一种四路摄像头协同工作的表面计算平台及多触点检测方法

说明书

技术领域：本发明涉及一种基于四路摄像头协同工作的表面计算平台及在该平台上对多个触点进行检测的方法。

背景技术：长久以来，人们一直习惯于用鼠标键盘来操控计算机画面，很多操作方式都依赖于经验，后来出现了基于触觉的交互方式，也就是单点触控技术，目前应用最广泛的就是触摸屏技术。触摸屏的主要四大种类是：电阻触摸屏、表面声波触摸屏、电容式触摸屏和红外触摸屏。

电阻触摸屏。电阻触摸屏的主要部分是一块与显示器表面非常配合的电阻薄膜屏，这是一种多层的复合薄膜，它以一层玻璃或硬塑料平板作为基层，表面涂有一层透明氧化金属(透明的导电电阻)导电层，上面再盖有一层外表面硬化处理、光滑防擦的塑料层，它的内表面也涂有一层透明氧化金属涂层，在他们之间有许多细小的(小于1/1000英寸)的透明隔离点把两层导电层隔开绝缘。当手指触摸屏幕时，两层导电层在触摸点位置就有了接触，控制器侦测到这一接触并计算出(X，Y)的位置，再根据模拟鼠标的方式运作。

表面声波触摸屏。表面声波触摸屏的触摸屏部分可以是一块平面、球面或是柱面的玻璃平板，安装在显示器屏幕的前面。玻璃屏的左上角和右下角各固定了竖直和水平方向的超声波发射换能器，右上角则固定了两个相应的超声波接收换能器。玻璃屏的四个周边则刻有45°角由疏到密间隔非常精密的反射条纹。表面声波技术是利用声波在物体的表面进行传输，当有物体触摸到表面时，阻碍声波的传输，换能器侦测到这个变化，反映给计算机，进而进行鼠标的模拟。

电容式触摸屏。电容式触摸屏是一块四层复合玻璃屏，玻璃屏的内表面和夹层各涂有一层ITO(氧化铟)，最外层是一薄层矽土玻璃保护层，夹层ITO涂层作为工作面，四个角上引出四个电极，内层ITO为屏蔽层以保证良好的工作环境。当手指触摸在金属层上时，由于人体电场，用户和触摸屏表面形成以一个耦合电容，对于高频电流来说，电容是直接导体，于是手指从接触点吸走一个很小的电流。这个电流分从触摸屏的四角上的电极中流出，并且流经这四个电极的电流与手指到四角的距离成正比，控制器通过对这四个电流比例的精确计算，得出触摸点的位置。

红外触摸屏是利用X、Y方向上密布的红外线矩阵来检测并定位用户的触摸。红外触摸屏在显示器的前面安装一个电路板外框，电路板在屏幕四边排布红外发射管和红外接收管，一一对应形成横竖交叉的红外线矩阵。用户在触摸屏幕时，手指就会挡住经过该位置的横竖两条红外线，因而可以判断出触摸点在屏幕的位置。

每一类触摸屏应用都很广泛，都有各自的优缺点，但是这些触摸屏技术都有一个统一的缺点，即同时只能有一个热区，只能响应一个触点，这样操作起来就仍然显得死板，并没有从本质上改变传统交互方式，只是用手指点击代替鼠标操作，缺乏智能性，缺少“以用户为中心”交互的自然性、高效性。

多点触控技术(Multi-Touch)的出现打破了这个僵局，让双手自由交互成为可能。多点触控技术是指借助光学、声学或者材料学技术，构建触控平台，且该平台能够在同一时间检测平台上的多个接触点，使得用户能够运用多个手指进行触控式的操控，就像演奏乐器或者是其它双手操作一样，充分释放了人手的控制潜力，不再像鼠标那样，一只手仅能够操作一个点，因此多点触控技术是一种具有高度自由性的交互方式；而且多点触控技术不只是点、写、按这么简单，还可以实现基于手势的交互，如用单指按压控制，或是用两只手指撑开、收拢画面，以便达到缩放的目的。除此之外，这项技术还允许多个用户之间的协同操作，实现基于协同手势的交互。

多点触控技术最早可追溯到1982年多伦多大学的Nimish Mehta利用毛玻璃构建了弹性交互接口，毛玻璃背后的摄像头拍摄到阴影的大小取决于指尖压力的大小，并利用投影仪构建交互环境，并发表了硕士论文《AFlexible Machine Interface，M.A.Sc.Thesis，Department of ElectricalEngineering，University of Toronto supervised by Professor K.C.Smith.》。

目前比较成熟且较为公开的技术方案有微软公司2007年5月推出的表面计算机和纽约大学的Jefferson Y.Han教授提出的多点触控系统。

微软公司推出的表面计算机是一个表面安装了30英寸显示器的工作台，内部驱动硬件包括Pentium 4.3GHz处理器、2GB内存、标准桌面独立显卡、电源、立体声扬声器、红外照明灯等，成像部分则是五个重叠的镜头和一个短焦广角投影仪，镜头距离桌面21英寸，如图1a)所示。