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多點觸摸的硬件

多點觸摸技術帶來了許多驚人的開創,這不僅僅局限在多點觸摸設備,還引發了更多相關的設備出現。到目前為止,已經有五項可以幫助愛好者搭建穩定的多點觸摸平臺的技術出現,它們分別是:由Jeff Han 教授開創的受抑全內反射多點觸摸技術(FTIR);微軟Surface采用的背面散射光多點觸摸技術(Rear-DI);由Alex Popovich 提出的激光平面多點觸摸技術(LLP); 由Nima Motamedi 提出發光二極管平面多點觸摸技術(LED-LP);由Tim Roth 提出的散射光平面多點觸摸技術(DSI)。這五項技術主要基於光學原理和計算機視覺識別,除了這五種主流技術之外,,還有壹些其它的技術同樣可以搭建多點觸摸設備,包括聲波器、電容、電阻、動作捕 捉器、定位器、壓力感應條等。通常情況下,這各種感應器結合起來,就可以搭建壹個特別的多點觸摸設備。在這裏,我們將和大家探索這五種多點觸摸技術。

基於光學的多點觸摸技術

基於光學原理(如攝像頭)的多點觸摸技術搭建的設備體積相對較大,但它的可拓展性較強、成本較低以及容易搭建。受抑全內反射多點觸摸技術(FTIR),正面和背面散射光多點觸摸技術(Front and Rear DI),激光平面多點觸摸技術(LLP),發光二極管平面多點觸摸技術(LED-LP),散射光平面多點觸摸技術(DSI),這些都是基於光學原理多點觸摸技術。

每個基於光學原理的多點觸摸技術都包含光學感應器(通常為攝像頭或攝像機)、紅外光源以及通過投影儀或者顯示面板顯示的屏幕。因為有這三個相通點,所以在系統探討各項技術前,需要對這三點有個清晰認識和了解。受抑全內反射多點觸摸技術

JeffHan教授(Han2005)。Han教授的?法是源?個光學的基本現象,叫全內反射(?稱全反射),它講述的是在?射?特許的?(Getty,KellerandSkove1989,p.799)?的情況下,光線經過兩個不同折射率的介質,這個特許的?(稱為臨界?)基於物質的折射率?得到的,可以通過Shell法則以數學?式計算出來。當上述情況發?時,在物質上就不會產?折射,?是所有的光線會反射在內部。Han教授通過這個原理把紅外線反射在?塊遵守全內反射規則的壓克?內部,當?戶在壓克?表?觸摸時,光線就會被?戶的接觸部位反/折射(通過?膚),在觸摸的地?就會將原本反射在內部的紅外線折射回我們在壓克?板?架設的紅外攝像頭(圖1),通過對應的軟件就可以偵測到我們相對應的信息點。這個原理在我們制作多點觸摸顯?設備的時候?常的有?,當光線的反射被我們破壞在對應的區域,然後折射出來時,架設在下?的紅外攝像頭便能夠清晰地讀取到相對的信息點。 對象追蹤壹直是計算機視覺基礎研究領域的?個?。它的創作是跟蹤包括能夠準確的反復識別包含特定對象的?系列視頻幀(估算)。壹般來說,這是?個?常困難的問題,因為首先要在所有的幀中發現對象(?且往往是在雜亂,封閉,或者是不斷變換的照明條件下),以及讓數據能夠和幀之間以某種方式聯系起來以便識別我們所需要的對象。現在很多的問題已經被解決,在追蹤這個問題上最普遍的模式就是“?成模式”(GenerativeModel),這是些諸如Kalman粒過濾器等流解決案的基礎。

在大多數的系統中,?個完善的背景相減算法需要對每幀進?預處理,這確保靜態或者背景圖像能夠被忽略掉。對於壹些光照不穩定的視頻流,像“?斯混合模型”(Gaussian Mixture Model)這樣的?適應模型已經能夠比較智能的識別出不均勻的動態背景。把背景過濾掉之後,剩下就是我們需要的前景對象了。我們往往確定這些對象的質?,而且這些點會被?幀?幀被追蹤。追蹤算法會根據這些萃取的質?估算在下?幀觸點的位置。 未來的人機交互將是?然?戶界?(Natural User Interface),當然這個界?還很模糊。隨著便宜並可靠的多點觸摸硬件的不斷發展,我們相信,在不久的未來,多點觸摸設備不僅僅是在實驗室裏了,而是遍布在學習室,繪圖室甚至是廚房裏,壹切皆有可能。

從?義上說,“?勢的概念涵蓋很廣泛,只要是為了讓交流的?的更明確,更引人矚目?采?的?切?體動作,都可以稱作?勢。”通過?勢交流是人類發展歷程中最古老的形式,當然,這超出了我們的討論範圍。這樣?個基於?勢的界?是社會化,任務協作,以及藝術性觸摸的最佳候選?案。這個界?是符合自然規律的、更直觀的用戶界面。然而,現在多點觸摸硬件上所使用的?勢是很少的,仍然存在很大的發展空間,當然也少不了繼續探尋?些?勢的可應?性。多點觸摸界?需要?個全新的?案,?不是?GUI或者WIMP的?法來實現它。?勢的類型決定了不管是多觸摸?戶還是單觸摸多?戶都能進?互動。我們將討論需要的新?勢,發展?勢識別模塊和?持框架能夠充分利?多點觸摸設備的潛?,?持可定制開發和易於使?的復雜的多點觸摸應?。 .NET也為編程界?(API)提供了新功能和開發?具。這些?新使得程序設計員可以同時進?Windows應?軟件和?絡應?軟件以及元件和服務(webservice)的開發。.NET提供了?個新的反射性的且?向對象程序設計編程界?。.NET設計得?夠通?化從?使許多不同?級語?都得以被匯集。

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