[发明专利]红外三维扫描结构及其在空中触摸屏和空中按键中的应用

权利要求书

1.一种红外空中非接触触摸屏的触控点精确定位方法，所述红外空中非接触触摸屏是将红外三维扫描结构平行设置在显示屏幕的正前方，使得长方体红外扫描区的底面、顶面、左右两侧面能在所述显示屏幕的四周围成所述红外空中非接触触摸屏，令所述显示屏幕的长度为Lengh，高度为Hight，令所述显示屏幕与空中非接触触控之间的距离最大值为Depth，令红外发光管和红外接收管的直径均为d；则L＝[Lengh/d]，H＝[Hight/d]，D＝[Depth/d]；其中，[x]表示取不小于x的最大整数；

所述红外三维扫描结构是设置一长方体红外扫描区，所述长方体红外扫描区的底面和顶面分别布置有L×D个红外发射管和L×D个红外接收管；所述长方体红外扫描区的左右两侧面分别布置有H×D个红外发射管和H×D个红接收外管；以第c层的底边L个红外发射管和顶边L个红外发射管形成第c层的纵向红外扫描层；以第c层的左边H个红外发射管和右边H个红外接收管形成第c层的横向红外扫描层；c＝1,2,…,D；所述第c层的底边第i个红外发射管与顶边第i个红外接收管之间形成纵向第i束扫描线；所述第c层的左边第j个红外发射管与右边第j个红外接收管之间形成横向第j束扫描线；以所述纵向第i束扫描线和横向第j束扫描线之间交点(i,j)为第c层上的第i行第j列的扫描交叉点；i＝1,2,…,L；j＝1,2,…,H；其特征是：

通过红外三维扫描获取触控物靠近显示屏的最前端遮挡情况，再使用触控物遮挡红外对管的比例计算触控点的三维精确定位坐标；令触控物的直径不小于2d；令所述红外空中非接触触摸屏的触控精度为横向h个点、纵向v个点，且h远大于H，v远大于L；对所述红外空中非接触触摸屏中所有的红外接收管的强度值做归一化处理，使得红外接收管全遮挡时为0，红外接收管无遮挡时为100；在每个扫描周期p下，所述触控点精确定位是按如下步骤进行：

步骤A、按照纵向和横向逐层扫描所述红外空中非接触触摸屏；

步骤B、令第1层为最靠近所述显示屏幕的红外扫描层，获得所述触控物所在最靠近所述显示屏幕的纵向红外扫描层，记为第w层；

步骤C、如果第w层的纵向红外扫描层中仅存在一个部分遮挡的红外接收管，则记为第一种遮挡情况；如果第w层的纵向红外扫描层中存在多个部分遮挡的红外接收管，则记为第二种遮挡情况；如果第w层的纵向红外扫描层中存在全遮挡的红外接收管，则记为第三种遮挡情况；

步骤D、若为第一种遮挡情况，则w赋值w+1，将第一种遮挡情况转换为第二种或第三种遮挡情况；

步骤E、若为第二种或第三种遮挡情况，则记在第w层所遮挡的红外接收管的序号依次为q,q+1,…q+m；第q个红外接收管到第q+m个红外接收管的信号强度值为v_q,v_q+1,…,v_q+m；从所述第q个红接收管的信号强度值v_q到第q+m个红外接收管的信号强度值v_q+m中获取信号强度最小值，记为v_min，利用式(1)和式(2)分别得到触控点的深度坐标z和横向坐标x：

z＝d×(w－1)+d×(v_min/100) (1)

x＝v/L×(q－1)+(v/L×(100－v_q)/(100－v_min)+v/L×(m－1)+v/L×(100－v_q+m)/(100－v_min))/2+v/L×(1－(100－v_q)/(100－v_min)) (2)

步骤F、按照步骤B-步骤E的过程对横向红外扫描层进行处理，其中，式(2)中的v、L依次替换为h、H，从而得到触控点的纵向坐标y，以所述触控点的横向坐标x、纵向坐标y和深度坐标z作为所述触控物的触控点的精确定位位置(x,y,z)。