【摘要】：交互式電子白板是一種互動(dòng)性很強(qiáng)電子產(chǎn)品,其主要集成了寬頻顯示技術(shù)與電子白板控制技術(shù),支持用戶(hù)通過(guò)觸摸進(jìn)行書(shū)寫(xiě)和完成對(duì)計(jì)算機(jī)的操控。目前,交互式白板已經(jīng)被廣泛的應(yīng)用于多媒體教學(xué)、視頻會(huì)議和軍事演習(xí)等領(lǐng)域。隨著科技的發(fā)展,電子白板的尺寸不斷擴(kuò)大,電子白板技術(shù)也從傳統(tǒng)的單點(diǎn)觸摸開(kāi)始朝著多點(diǎn)觸摸的方向不斷發(fā)展。在大尺寸電子白板領(lǐng)域中,紅外電子白板以?xún)r(jià)格低廉、壽命長(zhǎng)、安裝方便、易于維護(hù)、可識(shí)別觸摸點(diǎn)數(shù)更多等優(yōu)勢(shì)迅速占領(lǐng)了大尺寸電子白板市場(chǎng)。當(dāng)前紅外電子白板的硬件技術(shù)已經(jīng)相當(dāng)成熟,制約著紅外電子白板性能發(fā)展的主要因素是軟件部分。本論文對(duì)大尺寸紅外多點(diǎn)觸摸技術(shù)進(jìn)行了深入的研究,特別是對(duì)定位算法。研究結(jié)果顯示,傳統(tǒng)的紅外電子白板由于掃描方式的單一,剔除“鬼點(diǎn)”和坐標(biāo)解算算法不夠精確,在實(shí)現(xiàn)算法精確度的前提下未做響應(yīng)時(shí)間的的優(yōu)化以及基于串口通信等諸多問(wèn)題導(dǎo)致了紅外電子白板存在響應(yīng)速率和通信速率緩慢、精確度低等弊端。為了解決這些問(wèn)題,本文主要進(jìn)行了(1)和(2)兩項(xiàng)創(chuàng)新以及第(3)項(xiàng)工作:(1)設(shè)計(jì)提出了一種基于多角度掃描的方式下的定位算法,當(dāng)對(duì)紅外電子白板系統(tǒng)進(jìn)行四點(diǎn)觸摸識(shí)別時(shí),該定位算法能在硬件資源有限的條件下,快速準(zhǔn)確的剔除“鬼點(diǎn)”和獲取真實(shí)觸摸點(diǎn)的坐標(biāo),在保證定位精度后,并對(duì)新型算法的相關(guān)步驟的響應(yīng)時(shí)間進(jìn)行了優(yōu)化,從而在傳統(tǒng)的定位算法的基礎(chǔ)上提高了系統(tǒng)的響應(yīng)速率。(2)針對(duì)多角度掃描所存在的邊界紅外光線(xiàn)少,和在全局掃描上存在的浪費(fèi)等系統(tǒng)誤差,在新型的定位算法的基礎(chǔ)上,設(shè)計(jì)提出了對(duì)邊界盲區(qū)進(jìn)行光線(xiàn)補(bǔ)償和采用重點(diǎn)區(qū)域進(jìn)行掃描的改進(jìn)方法,減少了系統(tǒng)所造成的誤差,再次提高了該算法的精確度和響應(yīng)速率。(3)采用基于ARM Cortex M3架構(gòu)的STM32F103ZET6芯片作為紅外電子白板的控制核心,基于USB HID協(xié)議開(kāi)發(fā),將得到的坐標(biāo)信息及指令信息經(jīng)過(guò)USB控制單元上傳到PC端,PC端在接收到信息后做出相應(yīng)的響應(yīng)操作,從而實(shí)現(xiàn)紅外電子白板設(shè)備與PC端通信速率快,即插即用,在WIN7系統(tǒng)下實(shí)現(xiàn)人機(jī)間接交互功能。
【圖文】：

重慶大學(xué)碩士學(xué)位論文 2 系統(tǒng)工作和掃描原理11圖2.3 多角度掃描示意圖Figure 2.3 multi-angle scanning schematic diagram紅外發(fā)射管發(fā)射的最大角度由其本身硬件性質(zhì)所決定，一般在-30°和 30°之間，[24]在這個(gè)角度范圍之內(nèi)的每個(gè)紅外發(fā)射管發(fā)射出的紅外光線(xiàn)可以被（2R+1）個(gè)紅外接收管所接收到。這其中，R 的數(shù)值可以通過(guò)角度、直徑以及高度計(jì)算獲得，其計(jì)算公式如 2.1 所示：tan /2R h Dθ= × （2.1）在該公式當(dāng)中，θ代表的是發(fā)射管進(jìn)行光束發(fā)射，可以實(shí)現(xiàn)的最大發(fā)射角度；而 D 則代表發(fā)射管所具有的直徑；h 則代表高度。在觸摸點(diǎn)探測(cè)過(guò)程中，控制器可以以極快的速度逐個(gè)控制發(fā)射管發(fā)射光線(xiàn)，進(jìn)而獲取每次接受信號(hào)的變化情況，并計(jì)算紅外接收管的位置以及遮擋光線(xiàn)的方程。當(dāng)采用多角度掃描過(guò)程中

Figure 3.9 Determination of the maximum value of real touch point步驟四：真實(shí)觸摸點(diǎn)的坐標(biāo)計(jì)算① 調(diào)用步驟一所存儲(chǔ)的真實(shí)觸摸點(diǎn)連通區(qū)域的起始、結(jié)束坐標(biāo)、斜率和域?qū)挾�，求取中間線(xiàn)所對(duì)應(yīng)的傳感器坐標(biāo)。② 根據(jù)起始燈或終止燈的原方程求得真實(shí)坐標(biāo)點(diǎn)被遮擋連通區(qū)域的中程，組成方程組。③ 簡(jiǎn)化方程組獲得 AX=b 的形式，求解 ATAx=ATb，該解即為連通區(qū)域線(xiàn)方程組的最小二乘解。[31]例如存在一個(gè)觸摸點(diǎn)，觸摸點(diǎn)遮擋住了 10 個(gè)方向的光線(xiàn)，反饋 10 個(gè)連，假設(shè)連續(xù)區(qū)域的坐標(biāo)（連通區(qū)域方向的起始燈號(hào)和結(jié)束燈號(hào)）有（Y1，Y1Y2，Y2'）…(Y5，Y5' ）,（X1,X1' ）、（X2，X2' ）…(X5，X5' )。中間直線(xiàn) 燈 號(hào) 是 X 1 + ( X 1 + X1')/ 2， 則 該 中 間 直 線(xiàn) 對(duì) 應(yīng) 的 其 中 一 個(gè) 點(diǎn) 的 坐 標(biāo) X 1 + ( X 1 + X1')/ 2，0），，即根據(jù)所列的原方程 y=kx+b（k 為已知的），從中間線(xiàn)的方程。一共得到 10 個(gè)方程。將得到的 10 個(gè)方程排列成方程組，
【學(xué)位授予單位】：重慶大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類(lèi)號(hào)】：TN27;TN21

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2588281