基于图像处理的光学触控综述 余坦秀

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1、基于图像处理的光学触控综述余坦秀（西安电子科技大学，陕西西安710071）摘要：以图像处理技术为基础的光学触控是指利用摄影机扑捉用户触控动作的图像，然后经过图像处理软件进行处理，识别用户的手势或者确定用户手势触控的位置，进而实行触控动作。关键字：摄影机；图像处理；触控屏Abstract:theopticaltouchthatisbasedonimageprocessingtechnology,itgetstheimageofuser'stouchbycamera,thentheimageisanalysed

2、bytheimageprocessingsoftware,afterwordsthegestureofuserisdistinguishedandthetouchpositionisconfirmed,thenthetouchcanpractiseonpanel.Keywords:camera;imageprocessing;touchpanel一．引言光学触控技术是最近几年发展比较快的触控技术，它主要由触控模块、图像采集和处理模块、控制模块、触摸模块四部分组成。它与传统的触摸技术比如电阻式触摸技术和电容式

3、触摸技术相比，有着易于搭建，造价成本低，操作平台灵活等优点，使得这项技术的研究和实践得到了广泛的发展。同时，与传统的光学触控相比，基于图像处理的光学触控更依赖于图像处理软件的支持，特别是现在matlab、opencv等软件处理图像的能力日益强大，使得这项技术有了迅速的发展。二．光学触控技术原理1.受抑全内反射多点触摸技术(FTIR)受抑全内反射多点触摸技术[1-3]是由纽约大学的JeffHan教授于2005年发明的，这项技术的原理主要是基于光学的全反射（又名为全内反射）原理，当光从光密介质射向光疏介质时，当

4、入射角超过某一角度C（临界角C=arcsin(),其中n2为光疏介质的折射率，n1为光密介质的折射率）时，折射光完全消失，只剩下反射光线的现象叫做全反射。JeffHan教授通过这个原理，将红外线发射器从一块一定厚度的亚克力板侧面向板内发射，通过控制发射角使得红外线只能在板内进行全反射，当用户在亚克力板表面触摸时，这时，由于外界的介质改变，使得原本的全反射现像消失，光线被用户的接触部位反射或折射，在触摸的地方就会将原本反射在内部的红外线折射到我们在亚克力板外面架设的红外摄像头，通过红外摄像头扑捉到的图像，用相

5、应的软件进行分析就可以侦测到相对应的触点。图1受抑全内反射多点触摸技术原理图受抑全内反射多点触摸技术实行效果好坏的关键是对亚克力板内的全反射破坏的效果。可以在亚克力板表面加上一层兼容层，兼容层可以用硅胶材料制作，它能够提高手指的对比度和完整度，同时用户在进行触控动作时，尽量使手指光亮一些，这样触摸效果会更好。1.散射光照明多点触摸技术（DI）散射光照明多点触摸技术[4]分为正面散射光照明多点触摸技术和背面散射光照明多点触摸技术。两种形式的原理相同：红外线发射器将红外光透射至整个屏幕，当用户用手指触碰屏幕时，

6、触碰位置的红外光会反射入红外线摄像机内形成亮点，然后通过扑捉到的图像和相关的图像处理软件就可以侦测出触控点的坐标位置。2.1正面散射光照明多点触摸技术可见光照射在触摸屏幕的正面上，将漫反射幕放置在触摸屏幕的上方或者底部，当物体触摸屏幕时会产生阴影，而摄像头摄取这些阴影来读取触摸信息点。2.2背面散射光照明多点触摸技术这种方式的红外光从屏幕背面照射在触摸屏上，将漫反射材料放在触摸屏上面或者下面，当用户手指触摸屏幕的时候，在漫反射材料的作用下，会有更多的红外光反射，使得红外摄像头扑捉，进而通过处理分析读取屏幕的

7、触摸位置。图2背面散射光照明多点触摸技术原理图1.激光平面多点触摸技术（LLP）激光平面多点触摸技术[5]是通过IR激光在屏幕表面平行发射的线激光束，在屏幕表面形成约0.2mm厚的红外激光层，当用户手指按压屏幕时，会将导致激光产生折射，由此把IR摄像机中产生的影像信息，送入后端软件基础平台进行分析，从而得到用户相应手势信息，送入应用软件端进行处理。图3激光平面多点触摸技术原理图4.散射光平面照明多点触摸技术（DSI）散射光平面照明多点触摸技术[6]是利一种特殊的压克力板即导光板来使红外线照亮整个屏幕的。导光

8、板能使光从导光板正面均匀射出。这种技术的原理如下：红外光发射器从亚克力板侧面射入红外光，由于导光板的作用光会从触摸屏射出，当用户手指触摸到屏幕时，触摸点的光线会进行反射，这样摄像机扑捉到的触摸点会更亮，从而通过扑捉到的图像处理分析触摸点的坐标位置。图4散射光平面多点触摸技术原理图5.NextWindow触摸屏技术NextWindow的光学触摸屏技术[7]采用了两个放置在显示器相邻边角上的线扫描相机。照相机根据红外