【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于红外触摸屏多点触摸识别，特别涉及一种基于聚类算法的红外触摸屏多点触摸识别方法。
技术介绍
1、随着技术发展和用户需求的增长，单点触摸已经无法满足现代应用的要求，多点触摸技术成为新的发展趋势。触摸屏的应用场景不断扩展，对触摸屏的性能要求，包括计算精度、识别准确率和响应速度等，也随之提升。红外触摸屏的精度受到红外扫描线疏密度和算法性能的制约。扫描线越密集，触摸点的检测就越精细，从而提高了触摸精度。然而，增加扫描线数量可能会导致系统成本上升和硬件复杂度增加。此外，红外触摸屏因其硬件结构和传感器布局的特点，在屏幕四周边角区域通常会存在触摸盲区，这些区域的触摸信号较弱或无法被准确识别，影响了识别准确率，从而影响了整体的用户体验。
2、同时，触摸屏的响应速度不仅受到扫描时间的影响，还受到识别算法效率的制约。随着触摸屏尺寸的增大，传感器扫描所需的时间增加，坐标识别解算的时间也会相应延长，这些因素共同影响了红外触摸屏的应用范围。
技术实现思路
1、针对上述现有技术的不足，本专利技术提出了一种高准确性、高精度和低延迟的基于聚类算法的红外触摸屏多点触摸识别方法。本专利技术通过采集传感器发射的红外扫描线，结合模式识别和计算几何方法对其进行分析和计算，实现对触摸点的快速精确识别。本专利技术方法能提升红外触摸屏的识别准确率、精确度和响应速度，有助于提升红外触摸屏的产品性能并提升用户体验。
2、本专利技术的目的可以通过以下技术方案实现。
3、一种基于聚算法的红
4、步骤一：扫描线采集和凹坑处理
5、采集在x轴方向和y轴方向被触摸点遮挡的扫描线的编号（即红外发射器的编号）和偏移角度，根据因触摸点遮挡在扫描线上形成的凹坑判断触摸点的数量和触摸直径；
6、步骤二：扫描线预处理和计算交点
7、对各触摸点在x轴方向和y轴方向记录的被遮挡扫描线进行处理，若存在平行扫描线，利用排序算法对多条平行扫描线进行取中线处理，直到每个凹坑内的所有的平行扫描线被处理完毕，并计算x轴方向和y轴方向上所有中线扫描线和非平行扫描线的交点；
8、步骤三：模式识别
9、利用交点集分类划分聚类算法对交点进行聚类，聚类得到的类簇中心为候选实际触摸点；若类簇中心的数量等于触摸点数量，则计算所有类簇的中心，即为实际触摸点的坐标，否则进入步骤四；
10、步骤四：剔除鬼点
11、对每一个候选实际触摸点，以其中心坐标为圆心，以步骤一中预估的触摸直径画圆，假设该触摸点为真实触摸点，记录其被遮挡的扫描线的编号和偏移角度，并对其中的平行扫描线进行取中线操作，得到该候选实际触摸点的预期扫描线，与步骤二中实际被遮挡的扫描线进行比对，若x轴方向和y轴方向的预期扫描线和实际扫描线基本一致，则判断该候选实际触摸点为实际触摸点，输出其坐标，否则判定为鬼点，将该候选实际触摸点排除。
12、本专利技术中，步骤二中，对被遮挡的扫描线取中线和计算交点的具体方法为：
13、步骤2.1：在x轴方向上，从凹坑范围内第一颗发射灯的第一个偏移角度扫描线开始依次增大发射灯编号寻找平行扫描线，接着，处理第二个偏移角度的扫描线，依次处理完所有偏移角度的扫描线，直到所有x轴方向上，每个凹坑的平行扫描线都被寻找完毕；
14、步骤2.2：在y轴方向上，采取和步骤2.1中同样的方式处理；
15、步骤2.3：对x轴方向和y轴方向上每个凹坑中的平行扫描线进行取中线操作，取得的中线与处理前的扫描线具有相同的偏移角度；
16、步骤2.4：将x轴方向上所有凹坑处理后的中线扫描线和非平行扫描线、以及y轴方向上所有凹坑处理后的中线扫描线和非平行扫描线求交点，获得交点集。
17、本专利技术中，步骤三中，利用交点集分类划分聚类算法对凹坑扫描线交点进行聚类并输出候选实际触摸点，其具体方法为：
18、步骤3.1：对二维交点数据进行预处理，使用k-d树优化数据在空间中的组织方式，从而加快邻近点查找的速度；
19、步骤3.2：识别中心区域、过渡区域和外围区域；
20、步骤3.3：对于任意两个中心区域，只要它们彼此距离可达，则将它们合并到同一个簇中；对于过渡区域中的每个点，如果存在距离可达的中心点，则将过渡区域的该点分配给相应的簇；对于外围区域，则将该区域直接排除；
21、步骤3.4：将最终合并分配后的各中心区域的中心坐标输出，即计算出实际触摸点的坐标位置。
22、本专利技术中，步骤3.1中，优化数据在空间中的组织方式的k-d树的构建过程的具体步骤是：
23、步骤3.1.1：从根节点开始，选择第一个维度;
24、步骤3.1.2：在当前的维度上，对所有点进行排序，并选择中位数点作为节点的分割点；
25、步骤3.1.3：创建一个二叉树节点，其中包含中位数点的坐标；中位数点将当前的点集分割为两个子集：一个子集中所有点在当前维度上的值小于或等于中位数点，另一个子集中所有点的值大于中位数点；
26、步骤3.1.4：分割出的两个子集递归地重复上述过程；左子树包含小于或等于中位数点的点集，右子树包含大于中位数点的点集；如果子集中只剩下一个点或没有点，则该节点成为叶子节点；
27、步骤3.1.5：当每个子集中的点数少于一个给定的阈值，或者达到预定的最大深度时，递归停止，此时的节点作为叶子节点；
28、步骤3.1.6：最终返回的是根节点，它通过链接的子节点形式包含了整个 k-d 树的结构。
29、本专利技术中，步骤3.2中，识别中心区域、过渡区域和外围区域的具体步骤是：
30、步骤3.2.1：初始化定义k个最近邻居的标准数量m和标准距离s；
31、步骤3.2.2：对数据中每个未被访问的交点执行循环，对于其中某个点，找到其最近的k个邻居；
32、步骤3.2.3：计算该点到其第k个最近邻居的距离s，定义一个邻居集合；
33、步骤3.2.4：如果s ≤ s，将该点分配一个类簇，进行如下判断，如果s ≤ s/2，认为找到了一个中心区域，将该邻居集合加入到中心区域；否则，将该单个中心点加入到中心区域中；
34、步骤3.2.5：在邻居集合中找到已经确定的中心点，将这些点与已存在的类簇合并；
35、步骤3.2.6：如果s < s且s ≤ 2s ，将范围为s - s的邻居集合加入到过渡区域；如果s ≥ 2s，将范围为s - 2s的邻居集合标记为外围区域；
36、步骤3.2.7：提取各中心区域的中心，用该中心代表整个中心区域，为后续进行快速的距离比较和区域合并分配做准备。
37、本专利技术中，步骤3.3中，对各区域距离可达的判定标准，其具体步骤是：
38、步骤3.3.1：遍历每个中心区域，在一定的距离范围内查找各区域中心的邻居点集本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种基于聚算法的红外触摸屏多点触摸识别方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的基于聚算法的红外触摸屏多点触摸识别方法，其特征在于，步骤二中，对被遮挡的扫描线取中线和计算交点的具体方法为：
3.根据权利要求1所述的基于聚算法的红外触摸屏多点触摸识别方法，其特征在于，步骤三中，利用交点集分类划分聚类算法对凹坑扫描线交点进行聚类并输出候选实际触摸点，其具体方法为：步骤3.1：对二维交点数据进行预处理，使用K-d树优化数据在空间中的组织方式，从而加快邻近点查找的速度；
4.根据权利要求3所述的基于聚算法的红外触摸屏多点触摸识别方法，其特征在于，步骤3.1中，优化数据在空间中的组织方式的K-d树的构建过程的具体步骤是：
5.根据权利要求3所述的基于聚算法的红外触摸屏多点触摸识别方法，其特征在于，步骤3.2中，识别中心区域、过渡区域和外围区域的具体步骤是：
6.根据权利要求5所述的基于聚类算法的红外触摸屏多点触摸识别方法，其特征在于，步骤3.3中，对各区域距离可达的判定标准，其具体步骤是：
【技术特征摘要】
1.一种基于聚算法的红外触摸屏多点触摸识别方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的基于聚算法的红外触摸屏多点触摸识别方法，其特征在于，步骤二中，对被遮挡的扫描线取中线和计算交点的具体方法为：
3.根据权利要求1所述的基于聚算法的红外触摸屏多点触摸识别方法，其特征在于，步骤三中，利用交点集分类划分聚类算法对凹坑扫描线交点进行聚类并输出候选实际触摸点，其具体方法为：步骤3.1：对二维交点数据进行预处理，使用k-d树优化数据在空间中的组织方式，从...
【专利技术属性】
技术研发人员：左健存，季张源，孙晶国，李和威，王浩威，
申请(专利权)人：上海第二工业大学，
类型：发明
国别省市：
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