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多点触控系统触摸指令智能解析算法的研究与实现

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多点触控系统触摸指令智能解析算法的研究与实现

作者：王晓庆中国海洋大学

学位级别：硕士

目前多点触控技术的发展主要受限于两方面：一是硬件方面，主要涉及系统采用何种硬件技术、硬件的构成、使用环境限制、运行流畅度以及运行流畅前提下可接受的触摸点数等;二是软件方面，涉及多点触控的实现方式、触摸点的追踪识别、建... 详细信息

目前多点触控技术的发展主要受限于两方面：一是硬件方面，主要涉及系统采用何种硬件技术、硬件的构成、使用环境限制、运行流畅度以及运行流畅前提下可接受的触摸点数等;二是软件方面，涉及多点触控的实现方式、触摸点的追踪识别、建立通用合理的多点触摸手势库、建立系统容错机制保证在硬件环境不稳定和用户误操作情况下正常识别手势指令。多点触控硬件设备形态愈来愈多样化，多点触摸软件也愈发丰富，能否通过软件和应用给用户更好的体验是决定触控技术发展的重要因素。目前支持多点触摸的系统，缺乏对触摸手势含义的理想描述和解析，多点操作指令解析大都是在程序代码内部加以判断，这就带来一系列问题：如各个程序对于多点指令判断思路混乱;运行不同的多点程序时需要运行不同的轨迹诠释驱动软件;同时运行多个多点程序时容易产生指令误判断;多点触控操作的精确性、防抖、防误判断效果不理想。针对以上问题，本论文以“青岛市交通银行多点触控多媒体展示系统”、“中国海洋大学海洋技术实验室多点触控展台”、“中国海洋大学学术交流中心多点触控多媒体展示系统”和“青岛市中共党史纪念馆多点触控多媒体展示系统”等项目为依托，综合分析，阐述了光学触控环境中基于FTIR原理和基于LLP原理搭建的多点触控系统环境的搭建、多点触控环境下手势识别算法的研究以及多点触控系统下GIS展示系统的应用程序开发。本文主要研究工作及成果如下：本文对基于触摸手势元动作的多点触摸手势特性进行分析，对18个常用的多点触摸手势进行规范化的描述，手势特征明确，并根据其特点提出静态手势识别和动态手势识别方法。本文提出了一种设置触点位移和时间函数双阈值的方法来提高触点识别的精确性，防止突增杂点的误判断，减缓过快操作产生的抖动。本文采用RBF神经网络模型解决动态手势识别的问题，并引入基于欧氏距离函数的聚类统计量作为网络的特征参数，大大提高了多点触摸手势识别的效率和精确度。本文开发出“光学触控系统下基于ArcGIS Engine的二维展示系统”和“Windows7系统下基于WPF的多点触控三维GIS展示系统”。将这两款软件对比分析，用于多点触摸手势指令的研究，结合实际应用验证本文提出算法的可行性和有效性。

关键词：多点触控触摸手势 RBF神经网络 GIS展示系统

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多点触控触点个数对交互性能影响的研究

多点触控触点个数对交互性能影响的研究

作者：游鹏飞昆明理工大学

学位级别：硕士

多点触控技术是一种友好、自然的人机交互技术,它与传统的触摸屏只能单个指头操作不同,允许用户多个手指同时操作,甚至可以让多个用户同时操作。这种操作模式完全颠覆了传统的单指点击概念,多个手指同时操作意味着允许处理更加复杂的任... 详细信息

多点触控技术是一种友好、自然的人机交互技术,它与传统的触摸屏只能单个指头操作不同,允许用户多个手指同时操作,甚至可以让多个用户同时操作。这种操作模式完全颠覆了传统的单指点击概念,多个手指同时操作意味着允许处理更加复杂的任务。多点触控技术迅速发展,从支持2点到4点,甚至几十上百个点,支持的触点越多,输入通道就越多,可以提供的输入参数也就越多。Gesture的研究也随之成为一个热点,完成各种任务的手势设计大量涌现。然而本文发现并非单单使用更多的手指就可以帮助设计出更加复杂、灵活的手势。本文通过调研、总结,加深了对多点触控技术发展和应用的了解和认知,并在熟悉多点触控主流开发框架的基础上实现了一个人机界面快速开发库。同时,在对人机交互领域的人机界面设计交互技术以及单指和多指操作相关理论进行总结和研究的基础上,使用多点触控主流开发框架以及在其之上实现的人机界面快速开发库进一步设计并实现了配合Widget的单指操作图片手势,以及主流的使用双指操作图片的手势。接着,本文探讨了单指匹配操作和双指匹配操作在拖拽、缩放以及旋转匹配任务中的精度以及效率问题。实验结果表明,单指操作在手指拖拽匹配任务以及手指缩放匹配任务上具有略高的精度,而双指操作在手指旋转匹配任务上具有略高的精度。同时,确定了手指拖拽、缩放以及旋转匹配任务的精度分别大约在2个像素(0.06cm)、2个像素(0.06cm)以及1度。最后,本文就图片匹配任务,分别使用单指设计的Gesture与双指设计的Gesture进行操作比较。实验结果表明通过设计良好的Widget的配合,使用单指设计出来的Gesture比使用双指设计出来的Gesture表现的还要好(或者基本相当),最后得出结论设计Gesture的时候,要依据任务的复杂性适当增加手指,但是不能过度使用,同时应当考虑使用设计良好的Widget进行辅助,从而尽可能的减少对需要更多手指的依赖,从一定程度上这一结论可以对多点触控技术中Gesture的设计起到一定的指导作用。

关键词：多点触控触点数目精度 Widget

多点触控设备上适用于盲人和盲操作的文本输入方法研究

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多点触控设备上适用于盲人和盲操作的文本输入方法研究

作者：刘畅兰州大学

学位级别：硕士

随着计算机技术的发展,支持多点触控的触摸屏开始越来越多地出现在各个场合中,它们的尺寸不尽相同。针对智能手机或智能手表这样的带有小触摸屏的设备已经有了很多支持盲操作的文本输入方法,但在较大的屏幕上支持盲操作的文本输入方法... 详细信息

随着计算机技术的发展,支持多点触控的触摸屏开始越来越多地出现在各个场合中,它们的尺寸不尽相同。针对智能手机或智能手表这样的带有小触摸屏的设备已经有了很多支持盲操作的文本输入方法,但在较大的屏幕上支持盲操作的文本输入方法还是十分有限。当用物理键盘进行输入时,规范的输入指法中,每一个手指都有其固定的输入字符。受其启发,本文提出了一种将键盘上字符键的键面字符和手指进行映射,将字符“绑定到”对应手指上的输入思路。在这一思路下,进行文本输入时双手在触摸屏上的位置就可以突破固定区域的限制,用户可以根据个人习惯用最舒适的方式把双手摆放在屏幕上的任意区域。同时该方法支持在多点触摸屏上一般用户进行盲操作输入和盲人进行文本输入。在这一思路下,进行了三项实验。在第一项实验中,本文提出了一种多点触摸屏上的十指识别算法。实验结果显示算法的正确识别率可以达到99.3%。在第二项实验中,本文提出了4种支持盲操作的文本输入手势,分别是敲击(Tap),弹击(Flick),推击(Swipe),拇指免动推击(Swipe with Thumbs Free,STF)。将QWERTY物理键盘上字符键上的键面字符按照标准输入指法和双手十指对应“绑定”,然后结合这4种输入手势,提出了4种文本输入技术;并且在输入界面可见和不可见的情况下将这4种文本输入技术和软键盘进行了对比实验。在界面不可见即盲操作的情况下,本文提出的所有4种技术在速度和错误率上的表现均显著优于软键盘。在第三项实验中,本文对上一个实验所提出的手势进行了改进和优化,进一步提出了Tapping、Swiping和Flicking 3种输入手势。将3种手势分别结合字母表顺序(Alphabetical)布局和QWERTY布局提出了6种输入技术。由14名盲人参加的定量实验结果表明,6种技术的输入绩效在速度的方面显著高于盲人标准输入法(Talkback)。在2种布局中,QWERTY布局的交互绩效更优;而在3种手势中,Flicking速度最快,错误率最低。

关键词：人机交互文本输入多点触控多指手势

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多点触控电子墨水屏显示系统研究

实验技术与管理 2018年第8期35卷 73-78页

作者：杨光义郭宗昊徐博程翰琳武汉大学电子信息学院湖北武汉430072

以单片机STM32F407ZET6为核心,设计实现了一套电子墨水屏显示系统。该系统采用触控驱动芯片FT5206,可以准确读取多种触摸状态,实现多点触控和手势识别。采用Micro-SD卡作为系统存储外设,实现文本文档的读取,拓展方便。实验结果表明,系... 详细信息

以单片机STM32F407ZET6为核心,设计实现了一套电子墨水屏显示系统。该系统采用触控驱动芯片FT5206,可以准确读取多种触摸状态,实现多点触控和手势识别。采用Micro-SD卡作为系统存储外设,实现文本文档的读取,拓展方便。实验结果表明,系统对文字和图片显示均取得了良好的效果。屏幕刷新时,系统最快可实现1.2帧/s的刷新速率,肉眼未观察到明显图像残影,用户体验良好。

关键词：电子墨水屏多点触控 STM32

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多点触控设备上适用于视障者和盲操作的菜单导航方法研究

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多点触控设备上适用于视障者和盲操作的菜单导航方法研究

作者：廖歆恺兰州大学

学位级别：硕士

随着科技的进步,尤其是智能手机的普及,多点触控设备已经得到了广泛的应用。我国有数量巨大的视障人口,此外视力正常的人在使用手机等触控设备时在某些场景中需要“盲操作”。本文提出了一种适用于多点触控设备的手指识别算法;基于该算... 详细信息

随着科技的进步,尤其是智能手机的普及,多点触控设备已经得到了广泛的应用。我国有数量巨大的视障人口,此外视力正常的人在使用手机等触控设备时在某些场景中需要“盲操作”。本文提出了一种适用于多点触控设备的手指识别算法;基于该算法进而提出了一种名为手指菜单的菜单导航模式:和传统的用手指点触目标的操作模式(操作逻辑为手指“找”目标)相反,手指菜单将不同的项目预设到不同的手指上(操作逻辑为项目“找”手指)——通过本体感觉和触觉,用户在没有视觉参与的情况下即可完成对目标项的选择。本文共完成了三部分相关的研究。第一部分的研究用以验证手指识别算法的准确率和健壮性。共有5位受试者在平板电脑和智能手机上在不同的手形和设备握持情况下进行了测试,结果显示平板电脑上的识别正确率为99.76%,智能手机上的识别正确率为99.79%。这一结果证明了手指识别算法的可靠性和健壮性。第二部分的研究是要验证本文提出的菜单导航方法对于现有的适用于视障人士的菜单导航方法是否具有优势。本文选取TalkBack模式下的菜单导航方法与手指菜单作比较,实验对比了TalkBack模式、手指菜单的新手模式和专家模式3种导航模式在交互绩效方面的差异。实验结果显示在实验任务完成的速度上,手指菜单新手模式和专家模式分别是TalkBack模式的1.8倍和2.9倍;在任务完成的准确率上,3种导航模式的准确率都不低于96.89%。第三部分的研究是手指菜单的优化配置方案,共有5个对比实验。第一个实验是菜单项目播报触发方式及反馈模式的交互绩效研究,分别用来研究被指向的菜单项目内容的语音播报触发方式和项目选中情况的反馈方式。第二个实验是超多项菜单绑定方式的交互绩效研究,用于研究当同一层菜单项目超过可用于交互的手指个数时,需要翻页时的操作方法。第三个实验是菜单命令确认方式和叶结点提示方式的交互绩效研究,即用户如何选中菜单项目,系统如何提醒用户某一菜单项目无子菜单。第四个实验是返回上一层方式的交互绩效研究,即从当前所在的菜单层级返回到上一层级的方法。最后一个实验研究在较大多点触控屏上的不同操作模式的交互绩效。通过上述5个实验,本文提出了一套较为完整的手指菜单的优化设计方案。

关键词：多点触控菜单导航盲操作视障人士手指识别

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多点触控式半自动跟踪系统

兵器装备工程学报 2020年第7期41卷 112-116页

作者：付强刘丽燕俊陆军工程大学石家庄校区石家庄050003 陆军步兵学院石家庄校区石家庄050083 北方自动控制技术研究所太原030006

针对目前半自动跟踪装置功能单一、灵活性不足、人机交互效率低、自动跟踪切换不平稳等问题,分析了多点触控技术特点,设计了一套多点触控式半自动跟踪系统,给出了5种触控手势数学模型和实现方法。实验表明,多点触控操作直观快捷,系统运... 详细信息

针对目前半自动跟踪装置功能单一、灵活性不足、人机交互效率低、自动跟踪切换不平稳等问题,分析了多点触控技术特点,设计了一套多点触控式半自动跟踪系统,给出了5种触控手势数学模型和实现方法。实验表明,多点触控操作直观快捷,系统运行高效可靠,有助于增强人机交互效率,提升整体跟踪性能。

关键词：多点触控半自动跟踪目标探测红外跟踪电视跟踪

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多点触控手势识别技术发展综述

电视技术 2013年第S2期37卷 454-456,465页

作者：柴华王梦思龙明涛王从雷国家知识产权局专利局专利审查协作北京中心北京100190

从专利的角度探究了多点触控手势识别技术在移动终端领域的发展趋势,通过一些典型的专利文献介绍了专利中的技术发展情况,并分析了多点触控手势技术在移动终端领域的技术特点,由此对今后的专利发展趋势进行了展望。

关键词：多点触控手势识别专利

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多点触控手势识别算法的研究与设计

多点触控手势识别算法的研究与设计

作者：赵杰阳北京工业大学

学位级别：硕士

多点触控技术是新一代的交互技术，它支持一个或多个手指同时进行操作。通过触摸屏进行双手交互操作也被证明是一种具有很高自由度的交互方式。同时随着3G等无线通信技术的发展，移动互联时代已经到来，MID（Mobile InternetDevices）... 详细信息

多点触控技术是新一代的交互技术，它支持一个或多个手指同时进行操作。通过触摸屏进行双手交互操作也被证明是一种具有很高自由度的交互方式。同时随着3G等无线通信技术的发展，移动互联时代已经到来，MID（Mobile InternetDevices）设备的流行成为一种必然趋势，而触摸屏，尤其是多点触摸屏，更将成为主流输入设备。多点触控技术在硬件方面已经比较成熟，但是对于多点触控操控方式的研究在国内外都处于尝试阶段，多点触控手势交互方案也是筵席了传统windows平台下的WIMP范式，并没有针对触摸屏的特性对交互模型进行优化。同时，针对移动设备触摸屏的多点触控手势识别算法十分匮乏，这一点严重的限制了多点操作的进一步应用。因此对于多点触控手势定义的界定以及其识别算法的优化和改进就更加具有重要的现实意义。本文将针对以上提到的这些问题，做出以下的研究：首先，通过对用户习惯进行调查分析，根据人机交互理论，提出具有最为优化用户体验的手势轨迹和对应的手势命令，最终综合提出一套高效、简洁的多点触控手势设计方案。同时针对多点触控操控手势的特点，提出一套正确有效的收视数据提取方案，为下一步的识别算法模型做好充分的准备。其次，根据设计的多点触控手势方案，提出与之相适应的多点手势识别算法模型，针对多点手势的特点，将BP网络与多点手势相结合，进行数学建模和流程分析，提出完备的多点手势的神经元和神经网络的模型，并给出多点手势的训练算法流程，和手势识别算法流程，最终完成整套的算法模型，并实现一套多点触控手势识别的算法原型程序。最后，分析研究BP神经网络的缺陷和不足，找出缺陷存在的原因，然后总结并提出行之有效的解决方案，同时结合原型程序，搭建并实现一套实验平台，对算法进行实验统计以及验证，用实验数据证明算法的有效性和识别的准确率。让多点触控操作的优势进一步得以发挥。

关键词：多点触控人机交互手势识别 BP神经网络

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多点触控设备上基于域光标应用技术的研究

多点触控设备上基于域光标应用技术的研究

作者：张佳丽兰州大学

学位级别：硕士

随着多点触控设备的普及和应用,指向技术在多点触控设备上也面临着一些新的问题。首先,当我们与墙壁大小(wall-sized)的多点触控设备交互时,有时会有一些我们手臂不易触及的目标。除此之外,多点触控设备上还存在视觉阻挡、指向精度低、... 详细信息

随着多点触控设备的普及和应用,指向技术在多点触控设备上也面临着一些新的问题。首先,当我们与墙壁大小(wall-sized)的多点触控设备交互时,有时会有一些我们手臂不易触及的目标。除此之外,多点触控设备上还存在视觉阻挡、指向精度低、多选效率低下等问题。为了解决以上所有问题,我们提出了一项多点触控设备上可自主控制的扩展光标技术(Stick Cursor,SC)。SC在操作过程中支持单选和多选的无缝切换。我们邀请了12名被试者,对其在单/多选目标任务、对象排列、对象大小、SC全状态版及预设版等不同条件下开展了可用性验证实验。实验结果表明,在最后一个block中,在有或没有光标尺寸预设的情况下,单选任务每次试验的平均选择时间分别约为1或2.5秒;多选任务每次试验的平均选择时间分别约为为1.3或3.2秒。在最后一个block中的多选任务中每个目标的平均选择时间分别减少到大约0.2秒或0.5秒。在最后一个block中,对于有无预设SC,平均总错误率分别减少到0.8%和1.1%。总之,预设版本SC在速度、准确性和主观偏好方面均优于全状态版本SC。SC的操作简单自然,被试者容易掌握其方法技巧。人机交互领域中的选择-行为(selection-action)操作模式一直是一个重要的研究课题,然而现有的选择-行为模式中存在支持的操作命令数量及对命令参数设置的支持比较有限的问题,且大量对于选择-行为(selection-action)的研究是基于笔操作系统的。为此,我们提出了另一项多点触控设备上的无缝式“选择-行为”交互工具技术(Magical Tool,MT),并在具体的应用场景中说明了该工具的使用。在该场景下,演示并实现了以下交互模式:(1)以无缝切换的方式选择单个或者多个目标;(2)通过触控操作“本地化”弹出菜单,提供了对命令的快速访问,而无需在工作区域和命令区域之间重复往返,避免了使用者注意力焦点的转移并可提高交互绩效;(3)结合了命令选择和直接操作,使选择-行为操作模式连续地、流畅地、无缝地执行。

关键词：多点触控选择技术域光标选择-行为