[發(fā)明專利]手部觸摸交互系統(tǒng)

有效

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• 申請日: 2014-12-31
• 公開（公告）號: CN104484073B
• 公開（公告）日: 2018-03-30
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 袁廷
• 申請（專利權(quán)）人: 北京維信諾光電技術(shù)有限公司
• 主分類號: G06F3/041
• 分類號: G06F3/041;G06F3/0488
• 代理公司: 北京匯澤知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司11228
• 代理人: 劉淑敏

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及人機交互輸入技術(shù)，尤其涉及一種手部觸摸交互系統(tǒng)。

背景技術(shù)

觸摸屏技術(shù)是一種新型的人機交互輸入方式，與傳統(tǒng)的鍵盤和鼠標(biāo)輸入方式相比，觸摸屏輸入更為直觀。隨著觸摸屏技術(shù)的完善，由于操控的便捷性，觸摸屏逐漸在許多場合替代了鼠標(biāo)和鍵盤。觸摸屏主要由觸摸檢測部件和觸摸屏控制器組成，觸摸檢測部件安裝在顯示器屏幕前，用于檢測觸摸位置，然后將相關(guān)信息傳送至觸摸屏控制器。觸摸屏控制器的主要作用為從觸摸點檢測裝置接收觸摸信息，并將其轉(zhuǎn)換為觸點坐標(biāo)傳送給CPU，同時接收CPU發(fā)來的指令并加以執(zhí)行。配合識別軟件，借助觸摸屏還能實現(xiàn)手寫輸入等功能，目前觸摸屏已由最初的單點觸屏發(fā)展到多點觸屏。

盡管觸摸屏比鍵盤和鼠標(biāo)具有更多的優(yōu)勢，但是，由于觸摸屏的三個特性致使其具有如下的缺點：

其一，透明。作為觸摸屏的第一特性，透明度直接影響觸摸屏的視覺效果。很多觸摸屏為多層的復(fù)合薄膜，僅用透明這一特點來概括它的視覺效果是不夠的，至少應(yīng)包括四個特性：透明度、色彩失真度、反光性和清晰度。由于透光性和波長曲線圖的存在，通過觸摸屏看到的圖像與原圖像相比不可避免的會產(chǎn)生色彩失真。透過觸摸屏觀察時，靜態(tài)的圖像感覺只是色彩失真，動態(tài)的多媒體圖像則會產(chǎn)生一定的模糊。反光性主要指由于鏡面反射造成圖像上重疊后的光影，如人影、窗戶、燈光等。反光性強的觸摸屏使用環(huán)境受到了極大的限制。經(jīng)過磨砂處理的觸摸屏反光性明顯下降，但其透明度和清晰度也大幅度降低。加裝觸摸屏后帶來的清晰度下降容易造成眼睛的疲勞，長期使用容易造成眼睛的傷害。

其二，絕對坐標(biāo)系統(tǒng)。觸摸屏采用絕對坐標(biāo)系統(tǒng)，要選哪里就點哪里。與鼠標(biāo)這類相對坐標(biāo)系統(tǒng)的本質(zhì)區(qū)別是絕對坐標(biāo)系統(tǒng)每一次定位坐標(biāo)與上一次定位坐標(biāo)沒有關(guān)系。這就要求觸摸屏不管在什么情況下，同一點的輸出數(shù)據(jù)應(yīng)是一致的和穩(wěn)定的。如果不穩(wěn)定，那么觸摸屏就不能保證絕對坐標(biāo)定位，即觸點漂移。隨著技術(shù)的發(fā)展，大屏幕平板顯示越來越流行，采用絕對坐標(biāo)系統(tǒng)的觸摸屏所面臨的問題將更為明顯，屏幕有多大，其所需觸摸的面積就有多大，為了觸摸到相應(yīng)位置，還需要人手進行更遠距離的運動，當(dāng)屏幕面積增大到一定程度后，則失去了觸摸屏本身所帶來的便捷性。

其三，檢測觸摸并定位。各種觸摸屏技術(shù)都是依靠各自的傳感器來工作的，甚至觸摸屏本身就是一套傳感器。各自的定位原理和所用的傳感器決定了觸摸屏的反應(yīng)速度、可靠性、穩(wěn)定性和壽命。

由目前觸摸屏現(xiàn)狀可知，采用紅外技術(shù)的觸摸屏價格較低，但其外框易損，容易產(chǎn)生光干擾，曲面情況下容易失真；采用電容技術(shù)的觸摸屏設(shè)計構(gòu)思合理，但采用復(fù)合膜后圖像失真問題很難得到根本解決；采用電阻技術(shù)的觸摸屏定位準(zhǔn)確，但價格偏高，且怕刮易損；而采用表面聲波技術(shù)的觸摸屏清晰度良好，但屏幕表面如果有水滴和灰塵等則會導(dǎo)致觸摸遲鈍甚至觸摸失靈。隨著大屏幕平板顯示屏的流行，觸摸屏在技術(shù)上會面臨更大的挑戰(zhàn)。

而采用其他技術(shù)的人機交互輸入技術(shù)。例如：

1）微軟公司的Kinnect，其集成了即時動態(tài)捕捉、影像識別等功能，改變了以往使用鍵盤、鼠標(biāo)、手柄等單一的操作方式，并具有手部識別和手勢支持功能，但Kinnect作為游戲外設(shè)，其識別精度較低、響應(yīng)速度較慢，基于動態(tài)捕捉、影像識別技術(shù)的手部交互方式容易受外界環(huán)境的影響，可靠性差，無法適應(yīng)于對實時、可靠性要求高的應(yīng)用場合。

2）Leap公司的Leap Motion手部交互控制技術(shù)，相比Kinnect技術(shù)，具有能夠快速而準(zhǔn)確地識別出用戶的手部位置和運動的特點，但由于Leap Motion采用紅外LED+雙攝像頭的技術(shù)，用戶的手部必須處于識別場內(nèi)，超出識別臨界區(qū)或部分手指被其他手指遮擋等情況下，系統(tǒng)則無法識別。識別區(qū)過小會限制其應(yīng)用范圍，而識別區(qū)過大則很難保證精度及抗干擾性，同樣無法應(yīng)用于可靠性要求高的場合。

3）Thalmic Labs公司的MYO腕帶技術(shù)，屬于一款控制終端設(shè)備，其基本原理是，利用臂袋上的感應(yīng)器捕捉用戶手臂肌肉運動時產(chǎn)生的生物電變化，判斷佩戴者的意圖，再將電腦處理的結(jié)果通過藍牙發(fā)送至受控設(shè)備。MYO采用內(nèi)部檢測，優(yōu)勢在于不受使用場合的限制，交互更加自然，但其識別精度和手勢豐富程度同樣受到使用條件的限制。

目前，國內(nèi)手部交互系統(tǒng)尚處于研制階段，大多采用與Kinnect相類似的攝像頭運動捕捉技術(shù)。由于手部交互技術(shù)的難度高，難以保證可靠的精度和響應(yīng)速度，市場上尚無可靠的手部交互系統(tǒng)產(chǎn)品。

發(fā)明內(nèi)容