概述

多點觸摸指是許可計算機用戶同時經(jīng)過多個手指或觸點來控制計算機一個操作模式,而多點觸摸設(shè)備是由可觸摸顯示或影幕設(shè)備（如計算機顯示器、桌面、墻壁）,也可由觸摸板組成,以后經(jīng)過軟件識別同時發(fā)生觸摸行為點并進行處理。這與市場上常見觸摸顯示器（如計算機觸摸板、銀行ATM柜員機）不一樣,市場上常見觸摸顯示器只能夠識別單點。

經(jīng)過全球愛好者不停探索和創(chuàng)新,到現(xiàn)在為止,已經(jīng)有五種能夠幫助愛好者搭建穩(wěn)定多點觸摸平臺技術(shù),它們分別是:由JeffHan教授開創(chuàng)受抑全內(nèi)反射多點觸摸技術(shù)（FTIR）;微軟Surface采取后面散射光多點觸摸技術(shù)（Rear-DI）;由AlexPopovich提出激光平面多點觸摸技術(shù)（LLP）;由NimaMotamedi提出發(fā)光二極管平面多點觸摸技術(shù)（LED-LP）;由TimRoth提出散射光平面多點觸摸技術(shù)（DSI）。

這五項技術(shù)關(guān)鍵基于光學(xué)原理和計算機視覺識別,除了這五種主流技術(shù)之外,,還有部分其它技術(shù)一樣能夠搭建多點觸摸設(shè)備,包含聲波器、電容、電阻、動作捕捉器、定位器、壓力感應(yīng)條等。通常情況下,這多種感應(yīng)器結(jié)合起來,就能夠搭建一個尤其多點觸摸設(shè)備。在這里,我們將和大家探索這五種多點觸摸技術(shù)。

基于光學(xué)原理多點觸摸技術(shù)

基于光學(xué)原理（如攝像頭）多點觸摸技術(shù)搭建設(shè)備體積相對較大,但它可拓展性較強、成本較低以及輕易搭建。受抑全內(nèi)反射多點觸摸技術(shù)（FTIR）,正面和后面散射光多點觸摸技術(shù)（FrontandRearDI）,激光平面多點觸摸技術(shù)（LLP）,發(fā)光二極管平面多點觸摸技術(shù)（LED-LP）,散射光平面多點觸摸技術(shù)（DSI）,這些都是基于光學(xué)原理多點觸摸技術(shù)。

每個基于光學(xué)原理多點觸摸技術(shù)都包含光學(xué)感應(yīng)器（通常為攝像頭或攝像機）、紅外光源以及經(jīng)過投影儀或者顯示面板顯示器幕。因為有這三個相通點,所以在系統(tǒng)探討各項技術(shù)前,需要對這三點有個清楚認識和了解。

紅外光源

紅外線（英文簡稱:IR）是不可見光一個,位于人眼能夠看到可見光紅光外側(cè),在光譜中波長自0.76μm（微米）至400μm,“近紅外”（英文簡稱:NIR）處于紅外光譜上最低處,通常被認可波長為700nm（納米）到1000nm。大多數(shù)數(shù)碼攝像頭傳感器對紅外線很敏感,所以我們通?？吹綌z像頭都加裝一塊能夠濾去紅外線鏡頭,方便于攝像頭只捕捉可見光。但這與我們所需要相反,我們需要捕捉紅外光,所以我們需要將一塊能夠濾除其它波長光只接收相對應(yīng)紅外線波長光鏡頭,替換原先過濾鏡片就能夠達成我們目。

在多點觸摸技術(shù)中,紅外光源關(guān)鍵作用是區(qū)分觸摸表面可視界面和手指或物體痕跡。鑒于很多系統(tǒng)都以投影儀或者顯示器作為顯示設(shè)備,所以怎樣讓攝像頭僅讀取手指或物體反饋觸摸點是我們需要關(guān)注,經(jīng)過改裝攝像頭,讓它僅讀取我們在觸摸表面上所需要反饋觸摸點即可。

大多數(shù)亞克力(Acrylic)生產(chǎn)商在生產(chǎn)亞克力時已經(jīng)加強了減弱900nm以上紅外線能力,這么能夠幫助在作為窗戶使用時是降低對太陽熱吸收。很多攝像頭在這方面上也做了修正,減小對940nm以上紅外線敏感度和降低太陽光干擾。

我們需要紅外光是經(jīng)過紅外發(fā)光二極管得到。在多數(shù)基于光學(xué)原理多點觸摸技術(shù)中（尤其是LED-LP以及FTIR）,紅外發(fā)光二極管能夠作為有效紅外光源從而提升我們所需要紅外光。散射光多點觸摸技術(shù)(DI)不一定需要紅外發(fā)光二極管,不過也能夠安裝含有紅外發(fā)光二極管紅外光源組。激光平面多點觸摸技術(shù)(LLP)利用紅外激光器作為紅外光源。

通常情況下,能夠購置單紅外發(fā)光二極管或者直接購置紅外發(fā)光二極管帶:

單紅外發(fā)光二極管:單紅外發(fā)光二極管價格相對廉價,能夠很輕易利用FTIR、DSI以及LED-LP技術(shù),為設(shè)備制作發(fā)光二極管框,不過需要我們了解怎樣去焊接我們所需要電路?，F(xiàn)在最常見型號是歐司朗SFH485P,假如你想利用LCD面板作為顯示設(shè)備話,那么你需要亮度更大紅外發(fā)光二極管。

紅外發(fā)光二極管帶:這是用柔性扁平電纜結(jié)合紅外發(fā)光貼片制作條帶,十分便利,購置時候已經(jīng)組裝好,只需要我們貼在亞克力四邊則可,公認質(zhì)量最好是美國提供紅外發(fā)光二極管帶。

紅外發(fā)射器:用于散射光多點觸摸裝置,這種方法裝置更為簡易,只需要我們經(jīng)過紅外發(fā)射器將箱子內(nèi)部照亮即可,但需要我們注意是怎樣消除因為紅外發(fā)射器引發(fā)區(qū)域過亮問題。

在購置紅外發(fā)光二極管之前,需要十分注意發(fā)光二極管參數(shù)表、波長、角度、功率等,這些都是技術(shù)關(guān)鍵。

波長:780-940nm,紅外發(fā)光二極管在這個范圍內(nèi)最輕易被攝像頭讀取。波長越低,敏感度就越高,更輕易分析壓感。

功率:最低為80mw。

適用在FTIR角度:角度低于正負48度將不能產(chǎn)生全內(nèi)反射,而角度大于正負48度則會使紅外線溢出亞克力。為了確保范圍正常,能夠讓角度高于正負48度,但高于正負60度會造成浪費（60-48=+/-12度）,紅外線會溢出亞克力。

適用在DI角度:通常來講角度越廣越好,更大角度產(chǎn)生效果會更理想。對于DI裝置,很多人會碰到區(qū)域過亮問題。為了處理這個問題,我們提議將發(fā)光器反轉(zhuǎn)照射,避免直射顯示區(qū)域,同時我們需要為攝像頭加上過濾片,軟盤盤片能夠臨時充當(dāng),但效果不太好,我們提議用專業(yè)過濾鏡鏡片來處理問題。

紅外攝像頭

通常網(wǎng)絡(luò)攝像頭或者攝像機能夠用于多點觸摸設(shè)備上,不過會將紅外光過濾掉,只讓其讀取可見光,所以我們需要對其進行改裝成只有紅外光能夠被讀取。通常情況下,我們只需要打開攝像頭蓋?,然后將過濾紅外光線鏡片去掉,換上能夠過濾可見光鏡片即可。但有些價格比較貴攝像頭會將這個含有過濾紅外線功效過濾鏡片整合在攝像頭里面,我們無法去掉。

有些攝像頭能夠直接讀取紅外光線,但進行改裝攝像頭用起來效果會愈加好。

多點觸摸設(shè)備性能好壞取決于其采取部件,所以你需要十分謹慎地去選擇你所需要部件。在購置攝像頭之前,你需要明確是自己目是什么。假如你僅需要搭建一個小用來測試多點觸摸設(shè)備,那么一個簡單攝像頭就足夠了,但相反假如你需要搭建一個用來演示多點觸摸設(shè)備,那就需要考慮購置愈加好攝像頭了。

分辨率:攝像頭分辨率十分關(guān)鍵,分辨率越高攝像頭能夠更輕易地讀取手指或者物體清楚圖像,這對于需要做正確度高設(shè)備來說很關(guān)鍵。對于一個小多點觸摸設(shè)備來說,一個低分辨率網(wǎng)絡(luò)攝像頭(320*240像素)就能夠勝任了,而比較大設(shè)備則需要一個分辨率高攝像頭(640*480像素以上)以提升正確度。

幀率:幀率是指攝像頭在一秒中內(nèi)讀取到幀數(shù)目,幀率越高意味著在單位時間內(nèi)影像越流暢。為了讓設(shè)備反應(yīng)愈加靈敏,愈加好地讀取手指或物體移動時產(chǎn)生觸點信息,我們少需要30幀每秒(FPS)攝像頭。

接口:通常情況下,我們能夠經(jīng)過兩種接口來連接攝像頭和電腦。依據(jù)項目不一樣,能夠選擇常見USB接口或者專業(yè)IEEE1394接口（常說“火口”、“火線”）。IEEE1394攝像頭對讀取信息衰減程度小,從而能夠愈加好地將信息傳送給計算機處理,衰減越少攝像頭,設(shè)備效率越高。

鏡頭類型:大多數(shù)網(wǎng)絡(luò)攝像頭都含有過濾紅外線濾鏡片,也含有避免圖像變形矯正單元。我們需要捕捉和利用紅外線,很多網(wǎng)絡(luò)攝像頭能夠很輕易去除濾除紅外鏡片,這個鏡片被放置在鏡頭后面,含有遇紅色反光特征。有些攝像頭無法拆除紅外濾鏡,需要將整個鏡頭進行更換。

網(wǎng)絡(luò)攝像頭通常都會用到M12型號底座,工業(yè)攝像頭系列(IEEE1394)通常需要另外購置鏡頭。不一樣型號攝像頭,底座也不盡相同,比如M12、C或者CS。

選擇一個好攝像頭并不是一件輕易事情,很多攝像頭生產(chǎn)商會提供一個在線鏡頭計算工具,這個工具經(jīng)過輸入多個參數(shù)便能夠幫我們測量出在鏡頭與顯示物體區(qū)域焦距。要注意選擇好相對應(yīng)型號。一個焦距比較低鏡頭往往會產(chǎn)生諸如圖像變形等不好效果,干擾觸點定位,使得工作難以進行。

攝像頭傳感器和紅外線過濾鏡:鑒于我們多點觸摸技術(shù)是基于紅外線,所以我們需要知道我們選擇攝像頭是否含有讀取紅外線功效。通常情況下,生產(chǎn)商都會提及所用攝像頭傳感器類型,經(jīng)過這個類型我們能夠找到相對應(yīng)參數(shù)表,這個參數(shù)表會告訴我們這個攝像頭傳感器在不一樣波長光下敏感度,比如:SONYICX098BQCCD傳感器參數(shù)表。

在利用攝像頭作為多點觸摸設(shè)備部件前,需要為攝像頭添加過濾干擾光濾鏡。盡管我們使用是已經(jīng)能夠感應(yīng)紅外線攝像頭,但它仍然會對其它光敏感。為了處理這個問題,我們需要在鏡頭前添加一個裁剪濾片(軟盤、三色膠片)或者鏡頭濾鏡。裁剪濾片能夠為我們消去部分可見光,但沒有特定范圍,而鏡頭濾鏡含有波長唯一性、只許可一個特定波長光線經(jīng)過特點。

假如是購置USB接口攝像頭,我們提議您購置以下一個:

PlayStation3(PS3eye)攝像頭,能夠比較輕易地除去紅外濾鏡片,含有比較高幀率(640*480@30FPS)。

PhilipsSPC900NC,不能除去紅外濾鏡片,需要更換鏡頭,含有比較高幀率(640*480@30FPS）。

假如是購置IEEE139