一种红外触摸屏多点识别方法及系统 技术领域 本发明涉及一种红外触摸屏多点识别方法及系统， 尤其涉及一种基于密度聚类的 红外多点识别方法及系统。
背景技术 随着触摸技术的发展， 触摸屏作为一种简单方便的人机交互设备得到广泛应用。 目前， 触摸屏的种类主要包括电阻式触摸屏、 电容式触摸屏、 表面声波触摸屏、 光学触摸屏 和红外触摸屏等。其中， 红外触摸屏是利用 X、 Y 方向上密布的红外线矩阵来检测并定位用 户的触摸操作。红外触摸屏在显示器的前面安装一个电路板外框， 电路板在屏幕四边排布 红外发射管和红外接收管， 一一对应形成横竖交叉的红外线矩阵。 用户在触摸屏幕时， 手指 等触摸物会挡住经过该位置的横竖两条红外线， 因而可以判断出触摸点在屏幕上的位置。 由于红外触摸屏具有不受电流、 电压和静电干扰， 适宜恶劣的环境条件等优点， 因此红外触 摸屏的应用范围较广。
红外触摸屏上触摸点的识别方法经历了从识别一点到识别两点， 再到识别更多点 的发展历程。多点 ( 超过两点 ) 识别必然会成为红外触摸屏的发展趋势， 因为多点触摸不 仅可以显示出更炫丽的显示效果， 而且可以实现更多的触摸功能。
红外触摸屏的两点识别方法目前已基本成熟， 识别过程中的关键步骤是去除鬼 点， 所述鬼点是指在红外触摸屏上识别出的非真实触摸点。去除鬼点可以采用逻辑判断方 法， 例如， 根据两个 ( 或更多 ) 逻辑屏中， 各个对应准触摸点集之间的距离关系， 直接筛选真 实的触摸点。其理论基础是 ： 真实点在各个逻辑屏的扫描结果中距离偏差小， 而鬼点偏差 较大。这种去除鬼点方法简单易实现， 计算量小， 去鬼点能力强。但是， 当触摸点多于两点 时， 不同逻辑屏上特定触摸点的对应关系不易确定， 因为当不同逻辑屏上点数相同时， 容易 排序， 但是点数不同时， 如边角处某一逻辑屏上点丢失， 则较难排序对齐， 而且点数自动判 定较难。在点数增加时， 由于排序不成功而导致的错误识别发生几率也迅速增加。因此， 这 种方法不适合于红外触摸屏上超过两点的多点识别。
目前市场上已经有部分厂家推出了具有多点 (10 点 ) 识别功能的红外触摸屏， 但 是在效果上存在诸多弊端。例如， 鬼点多、 精度低， 而且要求触摸物的面积较大。
发明内容 针对现有技术中存在的缺陷， 本发明所要解决的技术问题是提供一种能够提高精 度的红外触摸屏多点识别方法及系统。
为解决上述技术问题， 本发明采用的技术方案如下 ：
一种红外触摸屏多点识别方法， 包括以下步骤 ：
采集在一次识别过程中的光路数据 ；
生成与所述红外触摸屏尺寸成预设比例的图像 ；
建立所述图像的像素与所述红外触摸屏上的光路相关联的属性 ；
根据所述像素与所述光路相关联的属性以及所述光路数据提取触摸点信息。
如上所述的红外触摸屏多点识别方法， 所述建立所述图像的像素与所述光路相关 联的属性具体为 ：
根据所述预设比例和所述光路的走向确定经过每一个像素的光路 ；
记录经过每一个像素的光路的数量以及经过该像素的光路的位置或序号。
如上所述的红外触摸屏多点识别方法， 所述提取触摸点信息的具体步骤可以为 ：
根据所述像素与所述光路之间相关联的属性以及所述光路数据查找目标点 ；
设定密度阈值， 依次遍历每一个目标点， 按照聚类条件对目标点进行聚类， 得到至 少一个聚类集合 ；
计算各个聚类集合内目标点的中心坐标和目标点所覆盖的面积， 将所述中心坐标 作为触摸点的坐标， 所述目标点所覆盖的面积作为触摸点的面积。
如上所述的红外触摸屏多点识别方法， 所述提取触摸点信息的具体步骤也可以 为：
根据所述像素与所述光路之间相关联的属性以及所述光路数据查找目标点 ；
设定密度阈值， 依次遍历每一个目标点， 按照聚类条件对目标点进行聚类， 得到至 少一个聚类集合 ； 设定面积阈值， 依次判断每一个聚类集合所覆盖的面积是否大于所述面积阈值， 如果大于， 则将该聚类集合作为一个触摸点， 否则， 舍弃该聚类集合， 判断下一个聚类集合， 直到判断完所有聚类集合为止 ；
计算没被舍弃的各个聚类集合内目标点的中心坐标和目标点所覆盖的面积， 将所 述中心坐标作为触摸点的坐标， 所述目标点所覆盖的面积作为触摸点的面积。
如上所述的红外触摸屏多点识别方法， 所述查找目标点的方法可以为 ：
①遍历一个未遍历过的像素 ；
②遍历一个经过当前像素的未遍历过的光路 ；
③判断当前光路是否被遮挡， 若是， 则与当前像素相关联的光路的数量减 1， 并进 入步骤④ ； 否则， 直接进入步骤④ ；
④判断是否遍历完经过当前像素的所有光路， 若是， 则进入步骤⑤ ； 否则， 转至步 骤② ；
⑤判断与当前像素相关联的光路的数量是否变为 0， 若是， 则将该像素标记为一个 目标点， 进入步骤⑥ ； 否则， 直接进入步骤⑥ ；
⑥判断所有像素是否处理完毕， 若是， 则结束 ； 否则， 转至步骤①。
如上所述的红外触摸屏多点识别方法， 所述查找目标点的方法也可以为 ：
①根据所述光路数据， 遍历每一个被遮挡的光路， 将与每一个被遮挡的光路所经 过的像素相关联的光路数量减 1 ；
②再次遍历被遮挡的光路经过的一个像素， 判断经过该像素的光路的数量是否变 为 0， 若是， 则将该像素标记为一个目标点， 进入步骤③ ； 否则， 直接进入步骤③ ；
③判断是否处理完被遮挡的光路经过的所有像素， 若是， 则结束， 否则， 则转至步 骤②。
如上所述的红外触摸屏多点识别方法， 所述对目标点进行聚类的方法如下 ：
①遍历一个未遍历过的目标点 ；
②判断当前目标点的邻域内的目标点密度是否大于设定的密度阈值， 若是， 则将 该目标点作为一个聚类集合中的一个元素， 进入步骤③ ； 否则， 舍弃该目标点， 该聚类集合 完毕， 进入步骤③ ；
③判断目标点是否遍历完毕， 若是， 则结束 ； 否则， 转至步骤①。
如上所述的红外触摸屏多点识别方法， 所述方法还包括
根据前一时刻的触摸点的位置与当前时刻触摸点的位置之间的距离跟踪触摸点 运动的步骤。
一种红外触摸屏多点识别方法， 包括以下步骤 ：
采集在一次识别过程中的光路数据 ；
生成与所述红外触摸屏尺寸成预设比例的具有二维矩阵排列性质的数据结构 ；
建立所述数据结构的数据元素与所述红外触摸屏上的光路相关联的属性 ；
根据所述数据元素与所述光路相关联的属性以及所述光路数据提取触摸点信息。
如上所述的红外触摸屏多点识别方法， 所述数据结构为二维数组， 所述数据元素 为数组元素。
如上所述的红外触摸屏多点识别方法， 所述建立所述数据元素与所述光路相关联 的属性具体为 ：
根据所述预设比例和所述光路的走向确定经过每一个数据元素的光路 ；
记录经过每一个数据元素的光路的数量以及经过该数据元素的光路的位置或序 号。
如上所述的红外触摸屏多点识别方法， 所述提取触摸点信息的具体步骤可以为 ：
根据所述数据元素与所述光路之间相关联的属性以及所述光路数据查找目标 点；
设定密度阈值， 依次遍历每一个目标点， 按照聚类条件对目标点进行聚类， 得到至 少一个聚类集合 ；
计算各个聚类集合内目标点的中心坐标和目标点所覆盖的面积， 将所述中心坐标 作为触摸点的坐标， 所述目标点所覆盖的面积作为触摸点的面积。
如上所述的红外触摸屏多点识别方法， 所述提取触摸点信息的具体步骤也可以 为：
根据所述数据元素与所述光路之间相关联的属性以及所述光路数据查找目标 点；
设定密度阈值， 依次遍历每一个目标点， 按照聚类条件对目标点进行聚类， 得到至 少一个聚类集合 ；
设定面积阈值， 依次判断每一个聚类集合所覆盖的面积是否大于所述面积阈值， 如果大于， 则将该聚类集合作为一个触摸点， 否则， 舍弃该聚类集合， 判断下一个聚类集合， 直到判断完所有聚类集合为止 ；
计算没有被舍弃的各个聚类集合内目标点的中心坐标和目标点所覆盖的面积， 将 所述中心坐标作为触摸点的坐标， 所述目标点所覆盖的面积作为触摸点的面积。
如上所述的红外触摸屏多点识别方法， 所述查找目标点的方法可以为 ：①遍历一个未遍历过的数据元素 ；
②遍历一个经过当前数据元素的未遍历过的光路 ；
③判断当前光路是否被遮挡， 若是， 则与当前数据元素相关联的光路的数量减 1， 并进入步骤④ ； 否则， 直接进入步骤④ ；
④判断是否遍历完经过当前数据元素的所有光路， 若是， 则进入步骤⑤ ； 否则， 转 至步骤② ；
⑤判断与当前数据元素相关联的光路的数量是否变为 0， 若是， 则将该数据元素标 记为一个目标点， 进入步骤⑥ ； 否则， 直接进入步骤⑥ ；
⑥判断所有数据元素是否处理完毕， 若是， 则结束 ； 否则， 转至步骤①。
如上所述的红外触摸屏多点识别方法， 所述查找目标点的方法也可以为 ：
①根据所述光路数据， 遍历每一个被遮挡的光路， 将与每一个被遮挡的光路所经 过的数据元素相关联的光路数量减 1 ；
②再次遍历被遮挡的光路经过的一个数据元素， 判断经过该数据元素的光路的数 量是否变为 0， 若是， 则将该数据元素标记为一个目标点， 进入步骤③ ； 否则， 直接进入步骤 ③； ③判断是否处理完被遮挡的光路经过的所有数据元素， 若是， 则结束， 否则， 则转 至步骤②。
如上所述的红外触摸屏多点识别方法， 所述对目标点进行聚类的方法如下 ：
①遍历一个未遍历过的目标点 ；
②判断当前目标点的邻域内的目标点密度是否大于设定的密度阈值， 若是， 则将 该目标点作为一个聚类集合中的一个元素， 进入步骤③ ； 否则， 舍弃该目标点， 该聚类集合 完毕， 进入步骤③ ；
③判断目标点是否遍历完毕， 若是， 则结束 ； 否则， 转至步骤①。
如上所述的红外触摸屏多点识别方法， 所述方法还包括
根据前一时刻的触摸点的位置与当前时刻触摸点的位置之间的距离跟踪触摸点 运动的步骤。
一种红外触摸屏的多点识别系统， 包括 ：
用于采集在一次识别过程中的光路数据的数据采集装置 ；
用于生成与所述红外触摸屏尺寸成预设比例的图像的图像生成装置 ；
用于建立所述图像的像素与所述红外触摸屏上的光路相关联的属性的属性建立 装置 ；
用于根据所述像素与所述光路相关联的属性以及所述光路数据提取触摸点信息 的触摸点信息提取装置。
如上所述的红外触摸屏多点识别系统， 所述属性建立装置包括 ：
用于根据所述预设比例和所述光路的走向确定经过每一个像素的光路的光路确 定单元 ；
用于记录经过每一个像素的光路的数量以及经过该像素的光路的位置或序号属 性记录单元。
如上所述的红外触摸屏多点识别系统， 所述触摸点信息提取装置包括 ：
用于根据所述像素与所述光路之间相关联的属性以及所述光路数据查找目标点 的目标点查找单元 ；
用于按照聚类条件对目标点进行聚类的聚类单元， 所述聚类单元设定密度阈值， 依次遍历每一个目标点， 按照聚类条件对目标点进行聚类， 得到至少一个聚类集合 ；
用于计算触摸点的坐标及触摸点的面积的触摸点计算单元， 所述触摸点计算单元 计算各个聚类集合内目标点的中心坐标和目标点所覆盖的面积， 将所述中心坐标作为触摸 点的坐标， 所述目标点所覆盖的面积作为触摸点的面积。
如上所述的红外触摸屏多点识别系统， 所述触摸点信息提取装置包括 ：
用于根据所述像素与所述光路之间相关联的属性以及所述光路数据查找目标点 的目标点查找单元 ；
用于按照聚类条件对目标点进行聚类的聚类单元 ；
用于依次判断每一个聚类集合所覆盖的面积是否大于所述面积阈值的面积判断 单元， 所述面积判断单元设定面积阈值， 依次判断每一个聚类集合所覆盖的面积是否大于 所述面积阈值的面积判断单元， 如果大于， 则将该聚类集合作为一个触摸点， 否则， 舍弃该 聚类集合， 判断下一个聚类集合， 直到判断完所有聚类集合为止 ； 用于计算触摸点的坐标及触摸点的面积的触摸点计算单元， 所述触摸点计算单元 计算没有被舍弃的各个聚类集合内目标点的中心坐标和目标点所覆盖的面积， 将所述中心 坐标作为触摸点的坐标， 所述目标点所覆盖的面积作为触摸点的面积。
如上所述的红外触摸屏多点识别系统， 所述系统还包括根据用于根据前一时刻的 触摸点的位置与当前时刻触摸点的位置之间的距离跟踪触摸点运动的运动跟踪装置。
一种红外触摸屏的多点识别系统， 包括
用于采集在一次识别过程中的光路数据的数据采集装置 ；
用于生成与所述红外触摸屏尺寸成预设比例的具有二维矩阵排列性质的数据结 构的数据结构生成装置 ；
用于建立所述数据结构的数据元素与所述红外触摸屏上的光路相关联的属性的 属性建立装置 ；
用于根据所述数据元素与所述光路相关联的属性以及所述光路数据提取触摸点 信息的触摸点信息提取装置。
如上所述的红外触摸屏多点识别系统， 所述属性建立装置包括 ：
用于根据所述预设比例和所述光路的走向确定经过每一个数据元素的光路的光 路确定单元 ；
用于记录经过每一个数据元素的光路的数量以及经过该数据元素的光路的位置 或序号属性记录单元。
如上所述的红外触摸屏多点识别系统， 所述触摸点信息提取装置包括 ：
用于根据所述数据元素与所述光路之间相关联的属性以及所述光路数据查找目 标点的目标点查找单元 ；
用于按照聚类条件对目标点进行聚类的聚类单元， 所述聚类单元设定密度阈值， 依次遍历每一个目标点， 按照聚类条件对目标点进行聚类， 得到至少一个聚类集合 ；
用于计算触摸点的坐标及触摸点的面积的触摸点计算单元， 所述触摸点计算单元
计算各个聚类集合内目标点的中心坐标和目标点所覆盖的面积， 将所述中心坐标作为触摸 点的坐标， 所述目标点所覆盖的面积作为触摸点的面积。
如上所述的红外触摸屏多点识别系统， 所述触摸点信息提取装置包括 ：
用于根据所述数据元素与所述光路之间相关联的属性以及所述光路数据查找目 标点的目标点查找单元 ；
用于按照聚类条件对目标点进行聚类的聚类单元 ；
用于依次判断每一个聚类集合所覆盖的面积是否大于所述面积阈值的面积判断 单元， 所述面积判断单元设定面积阈值， 依次判断每一个聚类集合所覆盖的面积是否大于 所述面积阈值的面积判断单元， 如果大于， 则将该聚类集合作为一个触摸点， 否则， 舍弃该 聚类集合， 判断下一个聚类集合， 直到判断完所有聚类集合为止 ；
用于计算触摸点的坐标及触摸点的面积的触摸点计算单元， 所述触摸点计算单元 计算没有被舍弃的各个聚类集合内目标点的中心坐标和目标点所覆盖的面积， 将所述中心 坐标作为触摸点的坐标， 所述目标点所覆盖的面积作为触摸点的面积。
如上所述的红外触摸屏多点识别系统， 所述系统还包括用于根据前一时刻的触摸 点的位置与当前时刻触摸点的位置之间的距离跟踪触摸点运动的运动跟踪装置。 本发明提供了一种基于密度聚类的红外触摸屏多点识别方法和系统， 通过建立图 像的像素 / 数据结构的数据元素与光路之间的关联， 通过光路数据， 改变与图像的像素 / 数 据结构的数据元素相关联的光路的数量， 当与某一个图像的像素 / 数据结构的数据元素相 关联的光路数量变为零时， 将该图像的像素 / 数据结构的数据元素标记为目标点， 在根据 标记的目标点的密度， 设定密度阈值， 将目标点聚类， 聚为一类的目标点即为一个触摸点， 将没有聚类的目标点设置为背景， 这种从图像像素或数组元素的数量级上判断目标点， 能 够有效去除鬼点及噪声点， 识别精度高， 适合于任意多个触摸点的识别。
附图说明 图 1 是实施例 1 中红外触摸屏的多点识别系统的结构框图 ；
图 2 是实施例 1 中红外触摸屏的多点识别方法的流程图 ；
图 3 是实施例 1 中属性建立装置建立图像的像素与所述红外触摸屏上的光路相关 联的属性的方法的流程图 ；
图 4 是实施例 1 中一个像素与经过该像素的光路之间相关联的属性的一种方式 ；
图 5 是实施例 1 中触摸点信息提取装置提取触摸点信息的方法的流程图 ；
图 6 是实施例 1 中目标点查找单元查找目标点的方法的流程图 ；
图 7 是实施例 1 中目标点查找单元查找出的目标点在图像上的分布情况的示意 图；
图 8 是实施例 1 中聚类单元对目标点进行聚类的方法的流程图 ；
图 9 是实施例 2 中目标点查找单元查找目标点的方法的流程图 ；
图 10 是实施例 3 中触摸点信息提取装置的结构框图 ；
图 11 是实施例 3 中触摸点信息提取装置提取触摸点信息的方法的流程图 ；
图 12 是实施例 4 中红外触摸屏的多点识别系统的结构框图。
具体实施方式
下面结合实施例和附图对本发明进行清楚完整地描述。
实施例 1
本实施例提供一种红外触摸屏的多点识别系统及多点识别方法， 如图 1 所示， 该 多点识别系统包括数据采集装置 1、 图像生成装置 2、 属性建立装置 3、 触摸点信息提取装置 4 和运动跟踪装置 5， 其中属性建立装置 3 包括光路确定单元 31 和属性记录单元 32 ； 触摸 点信息提取装置 4 包括目标点查找单元 41、 聚类单元 42、 触摸点计算单元 44。
数据采集装置 1 用于采集在一次识别过程中的光路数据。
图像生成装置 2 用于生成与所述红外触摸屏尺寸成预设比例的图像。
属性建立装置 3 用于建立所述图像的像素与所述红外触摸屏上的光路相关联的 属性。其中光路确定单元 31 用于根据所述预设比例和光路的走向确定经过每一个像素的 光路 ； 属性记录单元 32 用于记录经过每一个像素的光路的数量以及经过该像素的光路的 位置或序号。
触摸点信息提取装置 4 用于根据所述像素与所述红外触摸屏上的光路相关联的 属性以及所述光路数据提取触摸点信息。其中目标点查找单元 41 用于根据像素与光路之 间相关联的属性以及光路数据查找目标点 ； 聚类单元 42 用于按照聚类条件对目标点进行 聚类， 所述聚类单元设定密度阈值， 依次遍历每一个目标点， 按照聚类条件对目标点进行聚 类， 得到至少一个聚类集合 ； 触摸点计算单元 44 用于将每一个聚类集合都作为一个触摸点 并计算触摸点的坐标及触摸点的面积 ； 触摸点计算单元 44 可以计算各个聚类集合内目标 点的中心坐标和目标点所覆盖的面积， 将中心坐标作为触摸点的坐标， 目标点所覆盖的面 积作为触摸点的面积。
运动跟踪装置 5 用于根据前一时刻的触摸点的位置与当前时刻触摸点的位置之 间的距离跟踪触摸点运动。
如图 2 所示， 为本实施例所述的系统识别多个触摸点的方法的流程图， 该方法包 括以下步骤 ：
201、 数据采集装置 1 采集在一次识别过程中的光路数据。
该光路数据包含经过扫描后采集到的红外发射元件和红外接收元件之间遮挡与 不遮挡的光路， 如遮挡数据可以用 1 表示， 没被遮挡的数据可以用 0 表示， 那么这些光路数 据就是 “0” 和 “1” 的一系列组合。
202、 图像生成装置 2 生成与所述红外触摸屏尺寸成预设比例的图像， 也即生成一 幅与红外触摸屏尺寸成一定比例的图像， 图像大小和红外触摸屏的比例优选为 1 ∶ 1， 该图 像可以是一幅背景为单一颜色的图像， 优选地图像的背景颜色为黑色。
203、 属性建立装置 3 用于建立所述图像上的像素与所述红外触摸屏上的光路相 关联的属性。
即记录每一个像素， 并将经过当前像素的光路作为该像素的属性记录下来， 将像 素与光路相关联， 一个像素可以对应多条光路。如图 3， 具体建立像素与光路相关联的属性 的方法包括如下步骤 ：
2031、 光路确定单元 31 根据预设比例和光路的走向确定经过每一个像素的光路。
经过每个像素的光路是根据光路的走向确定的， 并不一定是实际穿过该像素的光路， 因为有些光路可能会由于触摸物的遮挡而不能穿过该像素， 只要光路的走向经过该像 素即可， 所以所述的光路应该包括红外发射元件和红外接收元件之间扫描的所有光路， 既 包括被触摸物遮挡的光路， 也包括没被触摸物遮挡的光路。
2032、 属性记录单元 32 记录经过每一个像素的光路的数量以及经过该像素的光 路的位置或序号。
同样， 经过每一个像素的光路包括被遮挡的和没有被遮挡的光路， 通过记录经过 每一个像素的光路的数量以及光路的位置或序号建立像素和光路之间的关联， 例如， 对于 像素 (50， 50)， 如果有 3 条光路经过该像素， 这 3 条光路的序号分别为 ： 第 8 条、 第 10 条、 第 12 条， 那么该像素的属性可以记为图 4 所示的形式， 当然也可以记为其他形式。
204、 触摸点提取装置根据所述图像上的像素与所述红外触摸屏上的光路相关联 的属性以及所述光路数据提取触摸点信息。
如图 5 所示， 提取触摸点信息的方法可以包括以下步骤 ：
2041、 目标点查找单元 41 根据所述像素与所述光路之间相关联的属性以及所述 光路数据查找目标点。
该目标点查找单元 41 根据在一次识别过程中的光路数据的遮挡情况， 改变像素 与光路之间相关联的属性， 优选地， 改变与像素相关联的光路的数量， 当与像素相关联的光 路的数量满足一定条件时， 将该像素标记为目标点。
如图 6， 查找目标点具体可以采用如下方法 ：
①遍历一个未遍历过的像素， 实际上是， 依次处理图像上的每一个像素 ；
②遍历一个经过当前像素的未遍历过的光路。
如果经过当前像素的第一条光路没被遍历过， 则遍历第一条光路， 否则， 遍历第二 条， 如果第二条也被遍历过， 则遍历第三条， 依次类推。
③判断当前光路是否被遮挡， 若是， 则与当前像素相关联的光路的数量减 1， 并进 入步骤④， 例如， 与当前像素相关联的光路为 5 条， 若果当前一条光路被遮挡， 那么将与当 前像素相关联的光路数减 1， 也即与当前像素相关联的光路变为 4 条 ； 否则， 直接进入步骤 ④， 也即如果当前光路没被遮挡， 则不做处理， 直接进入下一步。
④判断是否遍历完经过当前像素的所有光路， 若是， 则进入步骤⑤ ； 否则， 转至步 骤②。
即， 如果经过一个像素的所有光路的遮挡情况都判断完毕， 则进入下一步， 否则， 按照同样的方法判断下一个像素。
⑤判断与当前像素相关联的光路的数量是否变为 0， 若是， 则将该像素标记为一个 目标点， 为了便于区分背景颜色和目标点， 可以将目标点的颜色标记为与图像的背景颜色 不同的颜色， 例如可以标记为白色， 进入步骤⑥ ； 否则， 直接进入步骤⑥。
⑥判断所有像素是否处理完毕， 若是， 则结束 ； 否则， 转至步骤①。
为了更清楚地说明上述查找目标点的方法， 可以对上述方法进行更具体的描述 ：
遍历第一个像素， 依次遍历与该像素相关联的光路， 也即遍历经过该像素的光路， 例如与该像素相关联的光路数为 3， 判断第一条光路是否被遮挡， 如果被遮挡， 则与该像素 相关联的光路数减 1， 即与该像素相关联的光路数变为 2 ； 继续判断第二条光路是否被遮 挡， 如果被遮挡， 则与该像素相关联的光路数再减 1， 即与该像素相关联的光路数变为 1 ； 继续判断第三条光路是否被遮挡， 如果被遮挡， 则与该像素相关联的光路数再减 1， 即与该像 素相关联的光路数变为 0， 这时， 将该像素标记为一个目标点， 可以标记为白色， 然后处理下 一个像素。
如果该像素相关联的 3 条光路判断完毕后， 与该像素相关联的光路数不为 0， 则用 同样的方法继续处理第二像素， 第三个像素， ......， 依次类推， 直到处理完所有像素为止。
由于触摸物都有一定的面积， 一个触摸物可能覆盖多个像素， 因此， 标记的目标点 基本上都聚集在几个不同的区域内， 由于噪声的存在， 也会有些孤立的目标点分布再图像 上， 如图 7 所示， 示出了查找出的目标点在图像上的分布情况的示意图， 图中白色的点即为 目标点， 从图中可以看出， 除了少数孤立的目标点外， 查找出的目标点分别聚集在不同的小 区域内。需要说明的是图 6 只是示意图， 实际的目标点的分布情况可能不同。
2042、 聚类单元 42 按照聚类条件对目标点进行聚类， 从而得到至少一个聚类集 合， 该聚类条件优选为目标点的邻域内的密度是否大于设定的阈值， 也即设定一个密度阈 值， 通过目标点的邻域内的目标点密度与密度阈值的比较进行聚类， 得到至少一个聚类集 合。
如图 8， 具体聚类方法如下 ： ①遍历一个未遍历过的目标点， 也即如果第一次遍历的是第一个目标点， 那么第 二次遍历除第一次遍历的目标点之外的其他目标点， 每次遍历的目标点都不重复。
②判断当前遍历的目标点的邻域内的目标点密度是否大于预先设定的密度阈值， 若是， 则将该目标点作为一个聚类集合中的一个元素， 进入步骤③ ； 否则， 舍弃该目标点， 该 聚类集合完毕， 进入步骤③。
③判断目标点是否遍历完毕， 若是， 则结束 ； 否则， 转至步骤①。
对上述目标点的邻域不做具体限定， 可以根据实际情况来确定， 可以为当前目标 点的 4 邻域、 8 邻域、 16 邻域等， 也可以为以该目标点为圆心的一个圆， 半径可以为 2 个或者 3 个像素， 还可以为以该目标点为中心的正方形或者矩形， 其边长也根据实际需要来定。
上述所述的聚类集合完毕是指该聚类集合建立完毕， 也即不再往该聚类集合中添 加新元素， 如果后面步骤中还有满足邻域内的目标点密度大于设定的密度阈值的目标点， 则将该目标点放入另一个聚类集合。
为了更清楚的说明本实施例的聚类方法， 下面做更具体的描述 ：
首先遍历第一个目标点， 设定一个密度阈值， 判断该目标点是否满足聚类条件， 如 果满足， 则将该目标点作为第一个聚类集合 C1 中的一个元素 ；
继续判断第二个目标点， 如果该目标点还满足聚类条件， 则将该目标点作为 C1 中 的第二个元素， 然后判断第 3 个、 第 4 个、 ......、 第 n 个目标点， n 为正整数， 直到遍历到一 个不满足聚类集合的目标点， 则舍弃该目标点 ；
继续遍历下一个没被遍历过的目标点， 如果不满足聚类条件， 则继续遍历， 如果遍 历到一个目标点满足聚类条件， 则将该目标点作为第二个聚类集合中的第一个元素， 继续 遍历， 建立第二个聚类集合， 当再次遍历到一个不满足聚类集合的目标点时， 第二个聚类集 合结束 ；
继续遍历， 查找第三个聚类集合中的元素， ......， 直到遍历完所有的目标点。
实际上， 每一个聚类集合都是连续满足聚类条件的至少一个目标点的集合， 不满
足聚类条件的目标点是两个聚类集合的分界点， 例如， 假设一个共查找到 50 个目标点， 如 果前 10 个都满足聚类条件， 则这 10 个目标点为一个聚类集合中的元素， 第 11 个、 12 个目标 点都不满足聚类条件， 第 13 至 25 个目标点满足， 则第 13 至 25 个目标点为第二个聚类集合 中的元素， 第 26 个不满足， 第 27 至第 50 个目标点满足， 则第 27 至第 50 个目标点为第三个 聚类集合中的元素。
需要说明的是， 上述聚类集合可以只有一个， 这时对应的是单点触摸， 只有一个触 摸点。
2043、 触摸点计算单元 44 将每一个所述聚类集合都作为一个触摸点， 并计算触摸 点的坐标及触摸点的面积。
触摸点计算单元 44 计算各个聚类集合内目标点的中心坐标和目标点所覆盖的面 积， 将各个聚类集合的中心坐标作为各个触摸点的坐标， 将目标点所覆盖的面积作为触摸 点的面积， 其中中心坐标可以为一个聚类集合中目标点的平均坐标。
205、 运动跟踪装置 5 根据前一时刻的触摸点的位置与当前时刻触摸点的位置之 间的距离跟踪触摸点运动。
如果前一时刻触摸点的位置与当前时刻触摸点的位置之间的距离小于一定的阈 值， 则这两个位置为同一个触摸点不同时刻的轨迹， 通过这种方法可以跟踪触摸点的运动。 假设在连续两次识别过程中， 第一次识别出 5 个触摸点， 分别为 T1、 T2、 T3、 T4、 T5， 第二次也识别 5 个触摸点， 分别为 T1′、 T2′、 T3′、 T4′、 T5′。分别计算 T1′与 T1、 T2、 T3、 T4、 T5 之间的距离， 将与 T1′距离最近的点与 T1′作为一个运动轨迹上的两个点， 即这两点 处在一个运动轨迹上， 属于同一个触摸物在不同时刻的两个不同位置。采用同样的方式判 断 T2′、 T3′、 T4′、 T5′。
本实施例提供一种红外触摸屏的多点识别系统， 该系统通过密度聚类的方法处理 像素与光路之间相关联的属性， 从像素的数量级上识别目标点， 然后通过对目标点进行聚 类来识别触摸点， 可以提高触摸识别的精度。
实施例 2
在实施例 1 中， 步骤 2041 中目标点查找单元 41 查找目标点的方法是依次遍历每 一个像素， 根据与该像素相关联的光路的遮挡情况来判断当前像素是否为目标点， 实际上， 经过触摸点的光路都是被遮挡的， 所以为了快速识别出触摸点， 可以只判断被遮挡的光路 通过的像素， 其他像素不需要判断， 如图 9， 具体查找目标点的方法如下 ：
①根据所述光路数据， 遍历每一个被遮挡的光路， 将与每一个被遮挡的光路所经 过的像素相关联的光路数量减 1。
遍历第一条被遮挡的光路， 如果该光路经过 m 个像素， 其中 m 为正整数， 将与该 m 个像素相关联的光路的数量减 1， 按照这样的方法， 处理所有被遮挡的光路及这些被遮挡的 光路所经过的像素， 将这些光路所经过的像素的光路数量减 1。
②再次遍历被遮挡的光路经过的像素， 判断经过当前像素的光路的数量是否变 为 0， 若是， 则将该像素标记为一个目标点， 为了便于区分背景颜色和目标点， 将目标点的颜 色标记为与背景颜色不同的颜色， 例如可以标记为白色， 进入步骤③ ； 否则， 直接进入步骤 ③；
经过步骤①的处理后， 与被遮挡的光路所经过的像素相关联的光路的数量已经发
生变化， 然后遍历步骤①中处理过的像素， 也即遍历被遮挡的光路所经过的像素， 如果与当 前像素相关联的光路数量变为 0， 也即经过该像素的光路数变为 0， 则将该像素标记为目标 点， 然后进入步骤③， 否则， 直接进入步骤③。
实际上， 如果当前像素为目标点， 则经过该像素的光路应该都被遮挡。
③判断是否处理完被遮挡的光路经过的所有像素， 若是， 则结束， 否则， 则转至步 骤②。
实施例 3
在实施例 1 和实施例 2 中， 触摸点信息提取装置 4 在提取触摸点信息时都是通过 对识别出的目标点进行聚类， 得到若干个聚类集合， 将每一个聚类集合作为一个触摸点， 在 实际应用过程中， 即使是根据密度聚类得到一系列聚类集合， 这些聚类集合也不一定全是 触摸点， 可能由于实际触摸点的遮挡， 有些面积较小的聚类集合是由于实际触摸点的遮挡 产生的， 为了进一步减少误判的几率， 如图 10 所示， 触摸点信息提取装置 4 还可以包括一个 面积判断单元 43， 用于依次判断每一个聚类集合所覆盖的面积是否大于设定的面积阈值， 该面积判断单元设定面积阈值， 依次判断每一个聚类集合所覆盖的面积是否大于所述面积 阈值的面积判断单元， 如果大于， 则将该聚类集合作为一个触摸点， 否则， 舍弃该聚类集合， 判断下一个聚类集合， 直到判断完所有聚类集合为止。
如图 11， 相应地， 触摸点信息提取装置 4 根据图像上的像素与红外触摸屏上的光 路相关联的属性以及所述光路数据提取触摸点信息用如下方法代替 ：
2041’ 、 目标点查找单元 41 根据所述像素与所述红外触摸屏上的光路之间相关联 的属性以及所述光路数据查找目标点， 具体目标点的查找方法可以与实施例 1 相同。
2042’ 、 聚类单元 42 设定密度阈值， 依次遍历每一个目标点， 按照聚类条件对目标 点进行聚类， 得到至少一个聚类集合， 具体聚类的方法与实施例 1 相同。
2043’ 、 面积判断单元 43 设定一个面积阈值， 依次判断每一个聚类集合所覆盖的 面积是否大于设定的面积阈值， 如果大于， 则将该聚类集合作为一个触摸点， 否则， 舍弃该 聚类集合， 判断下一个聚类集合， 直到判断完所有聚类集合为止。
通过设定一个面积阈值， 将每一个聚类集合中的目标点所覆盖的面积与面积阈值 进行比较， 如果聚类集合中目标点所覆盖的面积小于设定的面积阈值， 也即如果聚类集合 中的目标点满足聚类条件， 但是该聚类集合的面积很小， 这样的聚类集合不能作为一个触 摸点， 这可能是由于真实触摸点的相互遮挡造成的鬼点， 应该舍弃， 这样可以减少鬼点。
2044’ 、 触摸点计算单元 44 计算没有被舍弃的各个聚类集合内目标点的中心坐标 和目标点所覆盖的面积， 将该中心坐标作为触摸点的坐标， 该目标点所覆盖的面积作为触 摸点的面积。
本实施例通过设置一个聚类集合的面积阈值， 将覆盖面积较小的聚类集合作为鬼 点去除， 进一步提高了触摸精度。
实施例 4
本实施例基于实施例 1， 在实施例 1 中， 红外触摸屏多点识别系统执行多点识别的 方法时需要生成与红外触摸屏尺寸成比例的图像， 然后对图像中的像素进行操作， 涉及到 对图像像素的数值计算、 对图像的卷积等操作， 这些操作一般比较费时， 作为对实施例 1 和 实施例 2 的进一步改进， 本实施例提供另一种红外触摸屏多点识别系统， 如图 12 所示， 该多点识别系统包括数据采集装置 1’ 、 二维数组生成装置 2’ 、 属性建立装置 3’ 、 触摸点信息提 取装置 4’ 和运动跟踪装置 5’ ， 其中属性建立装置 3’ 包括光路确定单元 31’ 和属性记录单 元 32’ ； 触摸点信息提取装置 4’ 包括目标点查找单元 41’ 、 聚类单元 42’ 、 触摸点计算单元 44’ 。
数据采集装置 1’ 用于采集在一次识别过程中的光路数据。
二维数组生成装置 2’ 用于生成与所述红外触摸屏尺寸成预设比例的二维数组。
属性建立装置 3’ 用于建立所述二维数组的数组元素与所述红外触摸屏上的光路 相关联的属性。其中光路确定单元 31’ 用于根据所述预设比例和光路的走向确定经过每一 个数组元素的光路 ； 属性记录单元 32’ 用于记录经过每一个数组元素的光路的数量以及经 过该数组元素的光路的位置或序号。
触摸点信息提取装置 4’ 用于根据所述数组元素与所述红外触摸屏上的光路相关 联的属性以及所述光路数据提取触摸点信息。其中目标点查找单元 41’ 用于根据所述数组 元素与所述红外触摸屏上的光路之间相关联的属性以及所述光路数据查找目标点 ； 聚类单 元 42’ 用于按照聚类条件对目标点进行聚类 ； 触摸点计算单元 44’ 用于将每一个聚类集合 都作为一个触摸点并计算触摸点的坐标及触摸点的面积， 触摸点计算单元 44’ 计算各个聚 类集合内目标点的中心坐标和目标点所覆盖的面积， 将所述中心坐标作为触摸点的坐标， 所述目标点所覆盖的面积面积作为触摸点的面积。
运动跟踪装置 5’ 用于根据前一时刻的触摸点的位置与当前时刻触摸点的位置之 间的距离跟踪触摸点运动。
本实施例提供的多点识别系统执行识别多个触摸点的方法与实施例 1、 实施例 2 或实施例 3 的方法相同， 只是将其中的图像生成装置 2 替换为二维数组生成装置 2’ ， 将所有 对像素的处理都改为对数组元素的处理， 也即将实施例 1、 实施例 2 或实施例 3 中的像素统 一都替换为数组元素， 具体包括以下步骤 ：
数据采集装置 1’ 采集在一次识别过程中的光路数据 ；
二维数组生成装置 2’ 生成与所述红外触摸屏尺寸成预设比例的二维数组。
属性建立装置 3’ 用于建立所述二维数组的数组元素与所述红外触摸屏上的光路 相关联的属性。
触摸点信息提取装置 4’ 用于根据所述数组元素与所述红外触摸屏上的光路相关 联的属性以及所述光路数据提取触摸点信息。
显然， 本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精 神和范围， 例如， 实施例 4 中的二维数组也可以其他具有二维矩阵排列性质的数据结构， 如 二维向量。这样， 倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其同等技术的范围 之内， 则本发明也意图包含这些改动和变型在内。