同步脉冲光源抗环境红外的多点触摸系统设计

摘要

多点触摸技术已经广泛应用在生活中各个方面，正在深刻地改变人们的人机交互方式。在大尺寸的触摸屏中，一般的多点触摸技术有技术缺陷，限制了其大规模使用，而在多种新型的视觉多点触摸技术中，受抑全反射（FTIR: Frustrated Total Internal Reflection）技术是极具潜力的优势技术。本文以设计更稳定和更自然的人机交互的多点触摸平台为目标，对基于FTIR的多点触摸技术进行了分析，得出了相应的硬件和算法优化措施。
　　首先，分析了基于视觉的大尺寸多点触摸技术的系统结构，指出在显示及结构设计中使用通用的标准化设计流程对搭建便捷有效的硬件设备非常关键。因此本文给出了一种大尺寸触摸系统中的标准设计流程来处理结构设计，取得了良好效果。
　　其次，分析了FTIR技术中专有硬件结构设计，尤其是受抑全反射层及兼容层的设计，计算了LED光源入射角度与亚克力板倒角对入射强度的影响，给出亚克力采用部分倒角可以提升全反射效果的观点。进一步介绍了一种均匀硅胶膜的制作流程，获得了较好的兼容层，成像效果可行。
　　最后，针对FTIR技术中存在的环境红外噪声干扰的问题，给出了一种同步脉冲光源算法SPLA（SPLA:Synchronized Pulsed LED Algorithm）算法，这样新FTIR技术能去除环境中背景噪声干扰，在日光环境中能够有效地得到多触点信息。同时构建了嵌入了同步脉冲光源硬件同步电路的FTIR多点触摸系统，实现了用于预处理的SPLA算法。实验证明了SPLA算法对比与一般的背景帧差法对触点对比度有了近3.5倍的增强，准确地识别出了手指触摸点。鉴于视觉技术上硬件的实现通用性，还可以将SPLA算法扩展到其他几种多点触摸系统上去，所以SPLA算法可移植性强。

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1 绪论

1.1 课题研究背景

1.2 国内外研究概况

1.3 本文研究内容及组织结构

2 关键技术背景

2.1 多点触摸硬件

2.2 多点触摸软件

2.3 本章小结

3 大尺寸多点触摸系统设计

3.1 通用结构设计

3.2 FTIR技术专有硬件结构设计

3.3 软件应用

3.4 本章小结

4 同步脉冲光源抗环境红外设计

4.1 基于同步脉冲光源的改进型相邻帧差算法[54]

4.2 SPLA算法适用性分析及系统设计

4.3 基于SPLA算法的FTIR系统实现方案

4.4 本章小结

5 测试结果及分析

5.1 大尺寸平台触摸效果

5.2 同步率结果

5.3 帧差法实验结果及分析

5.4 本章小结

6 总结与展望

6.1 本文主要工作

6.2 展望

致谢

参考文献

附录1 攻读硕士学位期间发表的论文