發(fā)布時間：2020-03-18 05:23

【摘要】：交互式電子白板是一種互動性很強電子產(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),支持用戶通過觸摸進行書寫和完成對計算機的操控。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大,電子白板技術(shù)也從傳統(tǒng)的單點觸摸開始朝著多點觸摸的方向不斷發(fā)展。在大尺寸電子白板領(lǐng)域中,紅外電子白板以價格低廉、壽命長、安裝方便、易于維護、可識別觸摸點數(shù)更多等優(yōu)勢迅速占領(lǐng)了大尺寸電子白板市場。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。本論文對大尺寸紅外多點觸摸技術(shù)進行了深入的研究,特別是對定位算法。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”和坐標(biāo)解算算法不夠精確,在實現(xiàn)算法精確度的前提下未做響應(yīng)時間的的優(yōu)化以及基于串口通信等諸多問題導(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。為了解決這些問題,本文主要進行了(1)和(2)兩項創(chuàng)新以及第(3)項工作:(1)設(shè)計提出了一種基于多角度掃描的方式下的定位算法,當(dāng)對紅外電子白板系統(tǒng)進行四點觸摸識別時,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”和獲取真實觸摸點的坐標(biāo),在保證定位精度后,并對新型算法的相關(guān)步驟的響應(yīng)時間進行了優(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)針對多角度掃描所存在的邊界紅外光線少,和在全局掃描上存在的浪費等系統(tǒng)誤差,在新型的定位算法的基礎(chǔ)上,設(shè)計提出了對邊界盲區(qū)進行光線補償和采用重點區(qū)域進行掃描的改進方法,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)議開發(fā),將得到的坐標(biāo)信息及指令信息經(jīng)過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)下實現(xiàn)人機間接交互功能。
【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]在這個角度范圍之內(nèi)的每個紅外發(fā)射管發(fā)射出的紅外光線可以被（2R+1）個紅外接收管所接收到。這其中，R 的數(shù)值可以通過角度、直徑以及高度計算獲得，其計算公式如 2.1 所示：tan /2R h Dθ= × （2.1）在該公式當(dāng)中，θ代表的是發(fā)射管進行光束發(fā)射，可以實現(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。在觸摸點探測過程中，控制器可以以極快的速度逐個控制發(fā)射管發(fā)射光線，進而獲取每次接受信號的變化情況，并計算紅外接收管的位置以及遮擋光線的方程。當(dāng)采用多角度掃描過程中

Figure 3.9 Determination of the maximum value of real touch point步驟四：真實觸摸點的坐標(biāo)計算① 調(diào)用步驟一所存儲的真實觸摸點連通區(qū)域的起始、結(jié)束坐標(biāo)、斜率和域?qū)挾�，求取中間線所對應(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坐標(biāo)點被遮擋連通區(qū)域的中程，組成方程組。③ 簡化方程組獲得 AX=b 的形式，求解 ATAx=ATb，該解即為連通區(qū)域線方程組的最小二乘解。[31]例如存在一個觸摸點，觸摸點遮擋住了 10 個方向的光線，反饋 10 個連，假設(shè)連續(xù)區(qū)域的坐標(biāo)（連通區(qū)域方向的起始燈號和結(jié)束燈號）有（Y1，Y1Y2，Y2'）…(Y5，Y5' ）,（X1,X1' ）、（X2，X2' ）…(X5，X5' )。中間直線 燈 號 是 X 1 + ( X 1 + X1')/ 2， 則 該 中 間 直 線 對 應(yīng) 的 其 中 一 個 點 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），從中間線的方程。一共得到 10 個方程。將得到的 10 個方程排列成方程組，
【學(xué)位授予單位】：重慶大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：TN27;TN21

【參考文獻】

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本文編號：2588281