基于TUIO协议的红外多点触摸屏驱动研究与实现

发布时间：2017-05-24 15:34

  本文关键词：基于TUIO协议的红外多点触摸屏驱动研究与实现，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：随着电脑功能的多样化,能够接入其中的外设也是多种多样的,触摸屏便是其中之一。作为一种使用非常方便的外设,触摸屏得到了广泛的使用。由于用户需求不断增多,操作复杂度也同时加大,多点触摸技术便应运而生。根据制作材料的不同,触摸屏分为电阻触摸屏、电容触摸屏、声波触摸屏和红外触摸屏等。红外触摸屏是可以支持多点触摸的仅有的几种触摸屏之一,因此,红外触摸屏成为了多点触摸技术的重要载体。使红外触摸屏能够在各类操作系统上使用具有十分重要的应用价值。作为连接硬件设备和软件的桥梁,驱动的作用是十分重要的,它决定着一套触摸设备能否正常地工作。对于多点触摸的研究已经有了一些先驱工作,并取得了一些的成功的经验。Windows操作系统主流版本已经可以通过HID协议支持多点触摸,因此,本文对驱动的主要研究平台是使用Linux内核的操作系统。研究工作分为两个阶段。首先,通过研究Linux内核中的触摸设备管理框架,找出Linux操作系统(Android除外)无法支持多点触摸的原因。通过在Linux内核通用的触摸屏驱动框架基础上添加TUIO驱动模块的方法,来实现Linux操作系统的多点触摸坐标传输功能,并且编写应用程序,实现对多点触摸屏的效果的模拟。其次,针对红外触摸屏在坐标传输过程中产生的“漂移”的现象,即触摸点和显示点坐标有较大偏移,需要设计一种能够有效控制误差的校准算法。本文尝试采用在仿射变换算法的基础上,对现有校准中获取采样点的方法进行改进。在校准过程中,Windows 8操作系统对触摸误差的要求是±1mm,并且,采样点通过率必须达到4%。因此,单纯使用打点法采集样本点并利用仿射变换算法进行校准已经不能满足精度要求。本文尝试提出两种坐标点采样改进方法,一种是将取值的方法由打点改进为划线,另一种是将屏幕分为多个区域进行多重校准,并通过实验验证改进后的方法可有效提高校准精度,并从操作性、复杂度和精度等方面对打点校准法、分区域多重校准法和划线法进行对比。本文针对坐标传输和校准两方面内容,对红外多点触摸屏驱动做出改进,达到了在Linux平台下实现红外触摸屏多点触摸操作的目的,并取得了良好的实验效果。
【关键词】：红外触摸屏 多点触摸 校准算法改进 TUIO协议
【学位授予单位】：北京邮电大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TP334.3
【目录】：

• 摘要4-6
• ABSTRACT6-10
• 第一章 绪论10-16
• 1.1 课题背景及意义10-12
• 1.1.1 多点触摸10
• 1.1.2 触摸屏分类及红外触摸屏的优势10-11
• 1.1.3 红外多点触摸屏驱动11-12
• 1.2 红外触摸屏多点触摸驱动数据传输架构研究现状12-13
• 1.3 红外触摸屏多点触摸驱动校准算法研究现状13
• 1.4 论文研究内容及主要贡献13-15
• 1.5 论文的组织和构成15-16
• 第二章 基于TUIO协议的红外多点触摸屏驱动架构相关技术背景16-28
• 2.1 通用触摸屏驱动架构16-17
• 2.2 TUIO协议工作原理17-19
• 2.3 TUIO协议概述19-24
• 2.3.1 TUIO协议的定义及现状19
• 2.3.2 Open Sound Control简介19-20
• 2.3.3 TUIO协议的实现细节20
• 2.3.4 TUIO协驱动模块的效率和可靠性20-21
• 2.3.5 TUIO协议规定的数据格式21-22
• 2.3.6 TUIO协议中常用参数的计算方法22-23
• 2.3.7 TUIO协议中常用参数的总结23-24
• 2.4 仿射变换算法在触摸屏校准领域的应用24-27
• 2.5 本章小结27-28
• 第三章 基于TUIO协议的红外多点驱动模块的设计与实现28-42
• 3.1 基于TUIO协议的数据传输模块的需求分析28-30
• 3.1.1 驱动框架需求分析28-30
• 3.1.2 软件环境需求分析30
• 3.1.3 功能需求分析30
• 3.2 TUIO驱动模块的实现30-35
• 3.3 TUIO驱动模块可行性实验验证35-37
• 3.4 相关扩展研究37-39
• 3.5 本章小结39-42
• 第四章 基于仿射变换的改进校准方法的设计与实现42-52
• 4.1 红外触摸屏校准的必要性分析42-43
• 4.2 仿射变换在非线性误差校准中的改进43-45
• 4.2.1 方案一：分区域多重校准法43-44
• 4.2.2 方案二：划线校准法44-45
• 4.3 校准算法实验验证45-49
• 4.3.1 仿射变换校准的实验原理45-46
• 4.3.2 分区域多重校准算法实验验证46-47
• 4.3.3 划线校准算法实验验证47-49
• 4.3.4 实验结论49
• 4.4 本章小结49-52
• 第五章 研究工作总结与展望52-56
• 5.1 研究工作总结52-53
• 5.2 前景展望和技术发展方向53-56
• 参考文献56-58
• 致谢58-60
• 攻读学位期间发表的学术论文60

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