[发明专利]一种实现力度识别的触控设备及方法

说明书

技术领域

本发明属于多点触控领域，具体涉及一种实现力度识别的触控设备及方法。

背景技术

现有的多点触控技术包括电阻式、电容式、表面声波、光学边框等，其中电阻式要求压力大于一定值才能感知到触控物体，而电容式、表面声波都要求触控物体必须触碰到屏幕，光学边框式只能感知5mm之内的触控物体。也就是说，目前这些技术只能够感知手指或其他触控物和触控表面接触点的信息，信息非常贫瘠。

力度识别是指系统能够识别用户手指或者其他触控物体触控接触面时候的力度大小的变化，例如毛笔笔触的识别，而且力度识别能够让用户在屏幕上的书写具有粗细的变化，写出的字更自然，可与真实世界的书法效果相媲美。力度识别能够更加丰富多点触控领域的手势，通过力度大小，识别用户的真正意图。但是现有的电容屏与边框屏等等只能够识别用户触控的位置，没有力度的相关信息。

发明内容

本发明的目的在于解决上述现有技术中存在的难题，提供一种实现力度识别的触控设备及方法，可以感知手指和毛笔等等在悬浮时、接触后的各种原始信息，包括：接触前的移动轨迹、和触控表面的距离变化、接触时的力度大小、接触物的形状、接触物的影像信息等。可以为进一步拓展人机交互，提供流畅自然的用户体验提供硬件基础。

本发明是通过以下技术方案实现的：

一种实现力度识别的触控设备，包括前面板和设置在其后方的后面板，所述前面板从上至下依次包括保护屏、LCD前面板和扩散片，所述扩散片平贴在LCD前面板的下表面，LCD前面板平贴在保护屏的下表面，三者形成大于或等于70％的雾度；

所述后面板包括背光光源、红外光源和摄像头阵列，所述背光光源均匀排布，用以提供显示画面所需光线；所述红外光源均匀排布，用以照明触控物体，以供摄像头捕捉；所述摄像头阵列包括一组均匀排布的摄像头，用以捕捉触控物体的画面；

所述保护屏上任一位置均处于至少1个摄像头的视野之内。

所述保护屏、LCD前面板和扩散片中的任意相邻两层粘接到一起，或者三层依次粘接到一起，粘接采用的是折射率为1.3-1.55的透明的胶。

所述后面板包括散光板，其设置在背光光源、红外光源和摄像头阵列的上方，在所述散光板上对应各个摄像头的位置均开有孔。

所述实现力度识别的触控设备包括反光板，其设置在前面板和后面板之间形成的空间的各个侧面，用以反射来自背光光源和红外光源的光线。

所述保护屏选用防眩光钢化玻璃。

所述实现力度识别的触控设备包括显示驱动系统、图像识别系统和电源系统：

所述显示驱动系统用以接收来自计算机的显示信号，驱动所述LCD前面板在背光光源的配合下，显示用户界面；

所述图像识别系统用以接收摄像头所捕捉的画面，经过分析，进行接触识别，力度识别，接触面形状大小识别，最终将一个或多个用户的操作，转换为多个接触物体的信息，包括其位置、力度、接触面形状，提供给计算机；

所述电源系统用以给该实现力度识别的触控设备供电。

一种实现力度识别的方法，所述方法包括：

步骤1：拍照

在同步信号的触发下，所有摄像头同时进行拍照；

步骤2.1：畸变矫正

根据预先获取的矫正数据，对各个摄像头拍摄到的图像进行畸变矫正得到处理后的图像；

步骤2.2：动态背景及背景去除

将处理后的图像减去动态背景，获得触控物体的图像；

步骤2.3：接触面识别

对步骤2.2生成的图像进行亮度空间分析得到接触面的形状和面积；

对步骤2.2生成的图像进行亮度差空间分析得到接触面的形状和面积；

综合亮度空间分析和亮度差空间分析得到的两个接触面的形状和面积，得到与实际接触面误差更小的接触面及其形状和面积；

步骤3：触控信息传递

将步骤2.3得到的接触面的形状和面积作为力度信息，传递给计算机。

所述步骤1中，各个摄像头的拍照行为的时间差应小于或等于1毫秒；

各个摄像头每秒钟进行至少30次拍摄。

所述步骤2.2是这样实现的：

将步骤2.1得到的处理后的图像与当前的动态背景进行比较，将大范围、小幅度、缓慢的变化定义为实际背景变化，将小范围、大幅度、突然的变化定义为前景变化；

将所述实际背景变化记入到保存的动态背景中得到新的动态背景，将该新的动态背景作为当前的动态背景；

将图像减去当前的动态背景得到处理结果；