基于光学原理的多点触摸技术导论

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1、概述    多点触摸指的是允许计算机用户同时通过多个手指或触点来控制计算机的一种操作模式，而多点触摸设备是由可触摸显示或影幕设备（如计算机显示器、桌面、墙壁），也可由触摸板组成，之后通过软件识别同时发生触摸行为的点并进行处理。这与市场上常见的触摸显示屏（如计算机触摸板、银行的ATM柜员机）不同，市场上常见的触摸显示屏只能够识别单点。    通过全球爱好者的不断探索和创新，到目前为止，已经有五种可以帮助爱好者搭建稳定的多点触摸平台的技术，它们分别是：由JeffHan教授开创的受抑全内反射多点触摸技术（FTIR）；微软Surface采用的背面散射光多点触摸技术（Rear-DI）；由Ale

2、xPopovich提出的激光平面多点触摸技术（LLP）；由NimaMotamedi提出发光二极管平面多点触摸技术（LED-LP）；由TimRoth提出的散射光平面多点触摸技术（DSI）。    这五项技术主要基于光学原理和计算机视觉识别，除了这五种主流技术之外，，还有一些其它的技术同样可以搭建多点触摸设备，包括声波器、电容、电阻、动作捕捉器、定位器、压力感应条等。通常情况下，这各种感应器结合起来，就可以搭建一个特别的多点触摸设备。在这里，我们将和大家探索这五种多点触摸技术。基于光学原理的多点触摸技术    基于光学原理（如摄像头）的多点触摸技术搭建的设备体积相对较大，但它的可拓展性较

3、强、成本较低以及容易搭建。受抑全内反射多点触摸技术（FTIR），正面和背面散射光多点触摸技术（FrontandRearDI），激光平面多点触摸技术（LLP），发光二极管平面多点触摸技术（LED-LP），散射光平面多点触摸技术（DSI），这些都是基于光学原理多点触摸技术。    每个基于光学原理的多点触摸技术都包含光学感应器（通常为摄像头或摄像机）、红外光源以及通过投影仪或者显示面板显示的屏幕。因为有这三个相通点，所以在系统探讨各项技术前，需要对这三点有个清晰认识和了解。    红外光源    红外线（英文简称：IR）是不可见光的一种，位于人眼可以看到的可见光的红光外侧，在光谱中波长自

4、0.76μm（微米）至400μm，“近红外”（英文简称：NIR）处于红外光谱上的最低处，一般被认可的波长为700nm（纳米）到1000nm。大多数数码摄像头的传感器对红外线很敏感，所以我们通常看到的摄像头都加装一块可以滤去红外线的镜头，以便于摄像头只捕捉可见光。但这与我们所需要的相反，我们需要捕捉红外光，因此我们需要将一块可以滤除其它波长光只接收相对应红外线波长光的镜头，替换原先的过滤镜片就可以达到我们的目的。    在多点触摸技术中，红外光源主要作用是区别触摸表面的可视界面和手指或物体痕迹。鉴于很多系统都以投影仪或者显示器作为显示的设备，因此如何让摄像头仅读取手指或物体反馈的触摸点

5、是我们需要关注的，通过改装摄像头，让它仅读取我们在触摸表面上所需要反馈的触摸点即可。    大多数亚克力(Acrylic)生产商在生产亚克力时已经加强了削弱900nm以上红外线的能力，这样可以帮助在作为窗户使用时是减少对太阳热的吸收。很多摄像头在这方面上也做了修正，减小对940nm以上红外线敏感度和降低太阳光的干扰。    我们需要的红外光是通过红外发光二极管得到的。在多数基于光学原理多点触摸技术中（特别是LED-LP以及FTIR），红外发光二极管可以作为有效的红外光源从而提高我们所需要的红外光。散射光多点触摸技术(DI)不一定需要红外发光二极管，但是也可以安装具有红外发光二极管的红

6、外光源组。激光平面多点触摸技术(LLP)利用红外激光器作为红外光源。    通常情况下，可以购买单红外发光二极管或者直接购买红外发光二极管带：    单红外发光二极管：单红外发光二极管价格相对便宜，可以很容易利用FTIR、DSI以及LED-LP技术，为设备制作发光二极管框，但是需要我们了解如何去焊接我们所需要的电路。目前最常用的型号是欧司朗的SFH485P，如果你想利用LCD面板作为显示设备的话，那么你需要亮度更大的红外发光二极管。    红外发光二极管带：这是用柔性扁平电缆结合红外发光贴片制作的条带，十分便利，购买的时候已经组装好，只需要我们贴在亚克力四边则可，公认质量最好的是美国

7、的environmentallights.com提供的红外发光二极管带。    红外发射器：用于散射光多点触摸装置，这种方式的装置更为简易，只需要我们通过红外发射器将箱子内部照亮即可，但需要我们注意的是如何消除因为红外发射器引起的区域过亮问题。    在购买红外发光二极管之前，需要十分注意发光二极管的参数表、波长、角度、功率等，这些都是技术的重点。    波长：780-940nm，红外发光二极管在这个范围内最容易被摄像头读取。波长越低，敏感度就越高，更容易