教你認識多點觸控技術

    觸控技術我們並不陌生，早就有了。銀行的取款機大多是觸摸屏，很多醫院、圖書館等的大廳都有這種觸控技術的電腦。而支持觸摸屏的手機、 MP3、數碼相機也很多。觸控技術，用手指代替了鍵盤、鼠標，既顯示出了最大的人性化，又在特定的場合減少了鼠標、鍵盤的空間。但是這些已經存在的觸控屏 幕都是單點觸控，也可以說是電阻式觸控。他的缺點主要是只能識別和支持每次一個手指的觸控、點擊，若同時有兩個以上的點被觸碰，就不能做出正確反應。

    而多點觸控技術能把任務分解為兩個方面的工作，一是同時采集多點信號，二是對每路信號的意義進行判斷，也就是所謂的手勢識別，從而實現屏幕識別人的五個手指同時做的點擊、觸控動作。

    iPhone為什麼這麼熱銷，關鍵就是它的多點觸控屏技術，這個對於其他手機廠家來說是很致命的。蘋果公司已經為多點觸控技術申請了兩個專利。

    多點觸控技術並不是那麼容易實現的，它是從硬件到軟件的一個有機的整體，可以說是一個系統工程。多點觸控技術由硬件和軟件兩部分組成，如圖 1所示。硬件就是多點觸控平台，完成信號的采集;軟件部分是在硬件平台采集數據基礎上進行觸點的檢測定位、跟蹤、手勢定義與識別，最後將識別出的手勢映射 為面向具體應用的用戶指令。其中身份識別技術貫串整個軟件實現過程。

圖1 多點觸控技術的關鍵技術

    硬件平台

    目前，多點觸控的硬件平台有電容式、紅外式、受抑全內反射(frustrated total internal reflection，FTIR)式、散射照明(Diffused Illumination，DI)式、激光平面(Laser Light Plane，LLP)式、散射式表明照明(Diffused Surface Illumination，DSI)式、發光二極管平面多點觸摸技術(LED Light Plane，LED-LP)等技術。每種技術都有其優缺點，基於現有的多點觸控平台存在的各種優點和缺陷，有助於研制成本更加低廉、安裝移植更加方便、定 位更加精確的交互式平台，以及與此平台無關的其他交互式技術。

    遮擋分析

    現有多點觸控平台中，基於電容耦合電流或者基於紅外的多觸點檢測的精度取決於傳感器陣列的密度;而基於FTIR和多攝像頭等檢測方法都是基於計算機視覺技術的，如何完整地分割出觸點輪廓進而實現觸點的檢測和定位本身就是計算機視覺技術領域的難點。

    觸點檢測

    多點觸控平台在檢測和定位出多個觸點後，還需要對每個觸點進行跟蹤，記錄每個觸點的軌跡信息，再作基於軌跡的動態手勢識別，才能實現基於手 勢的自由交互。多重觸控平台所檢測出的目標大都沒有顏色和紋理特征，形狀特征也相似，因此傳統的基於圖像特征的多目標跟蹤方法不再適用。將主要根據觸點的 運動軌跡信息如用戶手指運動的先驗知識進行運動估計，此外還需充分利用多攝像頭的物理位置關系約束對多攝像頭進行一致性標記，從而實現多攝像頭多目標的跟 蹤。研究內容包括同一傳感器前後采樣時間檢測到的多目標之間的一致性標記，以及不同傳感器之間多目標之間的一致性標記。

    手勢定義

    多點觸控技術最大的優點就是能實現基於手勢的自由交互，手勢定義是其中的關鍵基礎。實際應用中用戶的手勢與應用背景是緊密相關的，所以在強 調通用性的同時也應重視應用的導向作用。手勢的定義過程應當首先提取用戶意圖，即在特定的應用環境下用戶想要完成何種語義功能，然後確定用戶要實現的功能 通過何種手勢來完成，並將手勢分解為多個原子手勢的組合，最終用戶的一個意圖被轉換為一系列原子手勢在特定關系下的組合。