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多点触控技术的核心—对象追踪

编辑:chinafpd 2009-12-24 15:08:40 浏览:1869  来源:

  自古以来,multi-touch的使用需求一直都在,人类天生就有两只手、十根手指头,打从石器时代开始,我们就习惯用两只手操作器具,用灵活的十根手指来完成细腻动作。弹奏钢琴就是一个很好的例子。钢琴有88个黑白琴键,如果只能用一根手指头来弹,不仅弹奏效率差,而且少掉了和弦,弹出来的音色跟旋律也会变得十分单调。因此,像是钢琴、Qwerty键盘等经典设计,全都隐含了multi-touch的概念,让十根手指头,能够尽情地发挥所长。也因此,多点触控技术 (multi-touch technology)这两年相当的火红,透过iPhone的持续畅销,这项用两根手指头就可以缩放影像的高科技触控技术,已经彻底深入人心。现在在商场里提到触控手机,或是触控相机,大家都会指名要跟iPhone一样,可以滑来滑去、放大缩小的新奇玩意儿。

  压电式多点触控技术

  作为一种新兴的人机互动方式,multi-touch触控技术必然要保持一种可持续发展势态,例如没有任何限制的触控点数,可以让任何更多的手指一同接触面板,来创造出各式不同的应用,或是要考虑触控给用户带来的真实体验,就像我们知道“触摸的感觉组成,它有很大部分是物理移动。如果我们要把这种触摸的感觉推向极致的话,物理移动是一定需要的”。根据这样简单的逻辑,我们会希望在按一个东西的时候,它真的可以侦测按下去力道的轻重。

  目前,电阻式与电容式触控是比较主流的两类触控技术。电阻式设计简单,成本最低,是目前最主要的触控技术。但电阻式触控较受制于其物理局限性,如透光率较低,高线数的大侦测面积造成处理器负担,其应用特性使之易老化从而影响使用寿命等问题。因此,在高阶一些的应用中,电容式触控技术成为首选。电容式触控支持多点触控功能,拥有更高的透光率、更低的整体功耗,其接触面硬度高,无需按压,使用寿命较长,所以Apple在推出iPhone时选择的是电容式触控。

  不过,电容式触控也有自身的问题需要克服:如在一体化模块中,液晶屏和铟锡氧化物范本(ITO)做在同一个真空堆栈中,为了达到触点侦测功效,ITO模板需不断地扫描像素,这会持续散发干扰信号,影响整个模块的操作,也因此在电容式的应用上,要真的做到没有任何触控限制的true multi-touch,还有许多技术待克服。另外,为了不让ITO的表面电流被隔绝,硬化镀层一般非常薄,若施加在触摸屏上的外力过大时,可能伤及ITO,因此降低使用寿命。此外,目前电容式触控面板的成本还比较高,在大尺寸化应用方面比较困难。

  矽创电子所开发的压电式多点触控技术,可说是介于电阻式与电容式之间,其感应原理与iPhone类似,最主要的不同之处在于其讯号为电压源而非电流源(如图1);当上板与下板接触所导通后形成回路造成电压值改变,再透过如同LCD驱动IC之扫描方式由Row发送讯号再由Column接收回来判定触摸点位置,由于其扫描频率最高可达200Hz,因此可以实时快速的获取触点信息,再通过其专用的MCU、DSP来准确计算出多点坐标,给出信号。此压电式技术在没有触摸动作时,触摸屏不会耗电,因此功耗远低于传统的电阻式多点触控技术。

  多点触控的核心—对象追踨

  在压电式的多点触控的技术中,透过扫描系统(scanning system)侦测触控点信息,透过滤波器得到有效触控面积并计算出重心位置后,经过DSP作运算处理判断是否合并成为坐标,再由MCU将多点移动动作转换成手势指令;将此指令传给主系统之CPU就可以控制面板显示内容以及执行一些应用程序软件了,但其中如何将触碰在屏幕上的每一点的动作完整的解析出来,是整个多点触控系统中最重要的核心,一旦处理的过程出现任何失误,对使用者而言就相当于手势辨识失败,或是多个触控点移动的轨迹出现混淆或错乱。

  在这篇文章中我们将针对压电式多点触控技术中的核心「对象追踪」(Object Tracking)的部分做简单的介绍。对象追踪是透过比对连续移动对象的相似度来完成,其中的议题涵盖要如何建立对象的特征,相似程度的判别,还有如何在整个对象数据库中快速寻找目标物,让系统能利用在高速扫描运作下所产生的大量信息来完成多点触控的功能。

  矽创电子所开发的压电式触控技术中所使用的对象追踨可再细分为三个处理程序:. 区域合并 (Region-Based combination)、主动式轮廓追踪(Active Contour-Based Tracking)、特征追踪 (Feature-Based Tracking)。

(详细文章请看《国际光电与显示》)

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