【正文】 交互筆的顏色信息就是通過 接不同的跳線來設置 ， 四支交互筆只需要四個不同的數(shù)據(jù) ， 通過 JP3 設置可以滿 足設計要求。 發(fā)送的數(shù) 據(jù)由圖中的 JP3 決定。 圖 33 中 的 RF2 是高頻發(fā)送器，只要把 PT2262 編碼后的信號接到發(fā)送器的 第 24 頁 清華大學綜合論文訓練 TXD 引腳 ， 然后將 PT2262 的 TE 置成低電平 ， 就可以實現(xiàn)無線電發(fā)送 ， 無線電 的頻率由高頻發(fā)送器決定，這里是 315MHz。而發(fā)送速度也需要匹配才可能正確收發(fā)無線電信號， PT2262 和 PT2272 的發(fā)送速度是由所接的振蕩電阻決定 ， PT2262 的振蕩電阻就是 33 圖中 的 R2，振蕩電阻可以進行適當?shù)恼{(diào)節(jié)，阻值越大振蕩頻率越慢，編碼的寬度越 大，發(fā)碼一幀的時間越長。使用編解碼器時，需要匹配發(fā)送地址和發(fā)送速度。 我們這里使用的地 址是 A0A7 八位地址，并且都處于懸空狀態(tài)；數(shù)據(jù)位使用的是 D8D11 四位數(shù) 據(jù)，用 0、 1 狀態(tài)表示各位數(shù)據(jù)，一共可以發(fā)送 16 種不同的數(shù)據(jù)。 PT2262 采用了 COMS 電路 ， 功耗非常小 ， 工作 電壓范圍較 寬 （ 315V） 。 圖 32 為 MAX1674EUA 的電路連接圖，圖中 JP1 為堿性電池，通過供電電 路轉(zhuǎn)換以后，輸出即為系統(tǒng)的 5V 供電。 而 常用的邏輯電路一般要求使用 5V 供電 ， 所以需要把電源電壓從 升壓到 5V。 信號接收端的功能是接收交互筆發(fā)送的無線電信號 ， 通過一定的轉(zhuǎn)換 ， 發(fā)送 給計算機，供上層的應用程序調(diào)用。 硬件設計 交互筆硬件電路要完成的工作是檢測交互筆是否接觸交互板面 ， 如果接觸就 用 315MHz 的無線電把自身的顏色信息發(fā)送給信號接收器。為了防止兩支交互筆同時書寫時同頻無線電信號的相互干擾，交互筆僅僅 在接觸板面的一瞬間通過硬件電路發(fā)送顏色信息，接下的書寫過程中不再發(fā)送 信息。 基本原理描述 SMART board 發(fā) 送 交 互 筆接 軟件 交互筆硬件 接 收 信 息，同 交互筆接觸板面 交互筆移動過程 觸 板 面 的 信息 和 當 前 筆 的坐 標 發(fā) 送 當 前 筆的 坐標 步 坐 標 信息和 顏 色 信息 坐 標 數(shù) 據(jù)分 類 ，將 同 一軌 跡 上 的 點歸為 一類 循環(huán)體 發(fā)送 交 互 筆 的 顏色 信 息 繪 制 當 前交 互 筆 的 軌跡 交互筆離開板面 發(fā) 送 交 互 筆離 開 板 面 的 信息 和 當 前 筆 的坐 標 停 止 繪 制離 開 的 交 互 筆的 軌 跡 圖 31 雙 筆 軌跡區(qū)分方案流程圖 要實現(xiàn)兩支筆軌跡的區(qū)分 ， 最重要的是要在交互筆接觸交互板面時得到交互 第 21 頁 清華大學綜合論文訓練 筆的顏色信息，有了顏色信息以后，就能夠?qū)Φ玫降倪\動坐標進行分類，達到 軌跡區(qū)分的目的。 第 20 頁 清華大學綜合論文訓練 第三章 基于 SMART Board 雙筆軌跡區(qū)分 基于 SMART Board 雙筆軌跡區(qū)分的應用背景是智能空間中基于交互白板的 多人同時交互 。而隨著人們對人機交互的要求越 來越高，多用戶同時交互的需求也越來越大。 傳統(tǒng)的觸摸技術(shù)一般都只支持單用戶書寫使用 ； DViT 技術(shù)目 前雖然支持兩支交互筆同時書寫，但是只能提供雙筆的定位坐標，不能將交互 筆和相應的坐標關(guān)聯(lián)起來，就是缺少了用戶識別的功能，不能算是真正多用戶 輸入系統(tǒng)； DiamondTouch 技術(shù)能夠同時定位兩個物體，也能夠識別兩個用戶， 是真正的多用戶同時輸入的系統(tǒng) ， 但是 DiamondTouch 還是有很多比較嚴重的缺 陷，使用 效果不理想。由于交互 板 面下面有特制天線和處理電路，因 而交互板面很難制作成透明的，不能用于背投或者等離子顯示器 上。 另一方面是因為用戶需要坐在特制的坐墊上，用戶不可能觸及很遠的區(qū)域，所 以即使工藝上允許制作大的交互板面也會受到用戶臂長的限制。 3． 觸摸板面尺寸受到限制 。 信 號傳遞的通路包含了用戶與特制坐 墊之間的耦合電容，如果用戶離開坐墊，信號通路就被切斷，系統(tǒng)就無法產(chǎn)生 定位信 息。另外用戶也不能接觸電氣設備，如電腦、投影儀。如果兩個用戶（或 第 19 頁 清華大學綜合論文訓練 是他們的椅子）相互接觸，或是物理上非常相近的時候，系統(tǒng)的定位就會出現(xiàn) 問題。當然 DiamondTouch 技術(shù)也有缺陷： 1．用戶電氣隔離要求太高。 DViT 正是因為這個缺陷而不能進行軌 跡區(qū)分。由于不同用戶使用不同的接收器，系統(tǒng)就可以完成 用戶識別的問題，定位產(chǎn)生的坐標 可以和用戶綁定起來，從而實現(xiàn)多用戶軌跡 的區(qū)分。用戶觸摸板面時，一條電容耦合的電路就可 以形成，電流從發(fā)射機流出，經(jīng)過板面上的觸點和用戶到達接收機，最后回到 發(fā)射機。 每個天線控制板面上的一定面積，系統(tǒng)能夠檢測到用戶點擊了天線，但無法確 定點擊的位置。 DiamondTouch 的交互板面由一系列的內(nèi)置天線構(gòu)成，天線由一些相互絕緣 的導電薄片組成，可以制成任意形狀任意大小。 DiamondTouch 的基本原理 DiamondTouch 的工作原理是傳輸不同的電子信號到交互板面的不同部分， 當用戶接觸板面的時候，信號通過觸點的耦合電容，經(jīng)過人體到達與用戶相接 接收器，接收器就能夠定位觸點。 4．耐用性：經(jīng)久耐用，不需要進行定期的檢修和重新標定。 2．識別：能夠識別不同用戶的觸摸位置。 DiamondTouch 是一種 支持多用戶同時交互的正投式觸摸顯示屏。實際的應 用中非常需 要多用戶的同時交互，因此多用戶交互的識別問題受到了廣泛的關(guān) 注。 下面我們用圖表的方式比較一下 DViT 技術(shù)和傳統(tǒng)的觸摸技術(shù)的優(yōu)劣。此 外 ， 它還能夠滿足各種尺寸的應用要求 ， 也能夠支持懸移操作 。 DViT 技術(shù)綜合了被動式觸摸系統(tǒng)的直觀性、靈活性和主動式觸摸系統(tǒng)的精確性。 DViT 技術(shù)如果再 技術(shù)上繼續(xù)改進，可以實現(xiàn)支持三支或三支以上的交互筆同時書寫，到那時， 人機交互將變得更加自然直觀。而傳統(tǒng) 的觸摸技術(shù)由于受到交互板面材 料的限制，很難制造大尺寸的觸摸屏。 DViT 還是一種非常有發(fā)展?jié)摿Φ募夹g(shù)。 DViT 技術(shù)不需要特殊 的交互板面，也就不會影響到等離子顯示器或背投顯示屏的圖像質(zhì)量。傳統(tǒng)的觸摸屏 大多數(shù)需要使用特殊的交互板面，長時間的 使用或破壞交互板面的結(jié)構(gòu)，從而 影響定位的精度 。由于采用了特殊定制的高速攝像頭（ 100 幀每秒）及高效的圖像處理技術(shù)， 第 16 頁 清華大學綜合論文訓練 DViT 具有非常高的定位精度，而且有很高的定位速度。 DViT 技術(shù)與其他觸摸技術(shù)的比較 DViT 技術(shù)的優(yōu)勢在于它非?？煽慷曳浅ｌ`活。 因為攝像頭 能夠掃描到一個區(qū)域內(nèi)的圖像，如果物體進入這個圖像區(qū)域，不管物體是否接 觸到板面 ， 攝像頭都能夠記錄物體的活動 ， 所以 DViT 技術(shù)支持的觸摸屏能夠模 擬鼠標拖動（鼠標左鍵按下）和鼠標懸移（鼠標左鍵不按下）兩種動作。 第 15 頁 清華大學綜合論文訓練 圖 22 DViT 定位原理 DViT 技術(shù)除了能準確定位交互筆外，還有兩個額外的功能。如果 使用四個攝像頭，那么每兩個攝像頭可以作為一組，共分成四組，每組攝像頭 各自確定物體的坐標，然后把所得的所有坐標進行平均，提高定位的精度。 當然僅僅使用一個攝像頭獲取的角度是無法定位出物體的準確位置 ， 別的攝 像頭也需要各自檢測物體獲取角 度，兩個攝像頭就可以準確地定位一個物體。 DViT 的基本原理 DViT 系統(tǒng)是基于數(shù)字攝像頭和圖像處理的觸摸系統(tǒng)。 DViT 技術(shù) SMART Board 實現(xiàn)交互筆定位功能使用了 DViT 技術(shù)。 表 21 SMART board SDK 部分函數(shù)及功能描述 函數(shù) 描述 SBSDKAttach 連接應用程序和 SMART board 的驅(qū)動程序 SBSDKProcessData 處理所有 SMART board 消息，類似 Windows 系統(tǒng)消息 OnXYDown 交互筆接觸板面的消息響應函數(shù)，調(diào)用當前坐標 (x, y, z) 和工具代號 iPointerID，重寫該函數(shù)以實現(xiàn)所需功能 OnXYMove 交互筆移動的消息響應函數(shù) ， 調(diào)用當前坐標 (x, y, z)和工具 代號 iPointerID，重寫該函數(shù)以實現(xiàn)所需功能 OnXYUp 交互筆離開板面的消息響應函數(shù)，調(diào)用當前坐標 (x, y, z) 和工具代號 iPointerID，重寫該函數(shù)以實現(xiàn)所需功能 SBSDKGetToolType 獲取工具類型 SBSDKGetToolColor 獲取工具顏色 第 14 頁 清華大學綜合論文訓練 交互筆接觸板面時產(chǎn)生接觸 (OnXYDown)的消息 ， 交互筆離開板面時產(chǎn)生離 開 (OnXYUp)的消息 ， 在接觸到離開的過程中 ， 無論交互筆是否移動都會產(chǎn)生連 續(xù)的移動 (OnXYMove)的消息 。如果多支筆同時離開筆槽，系統(tǒng)就會以 最后離開的那支筆的顏色為準，這也就是 SMART board 在多筆交互的時候無法 區(qū)分各筆顏色的原因，此時如果要區(qū)分顏色就需要改進交互筆，在其中增加發(fā) 送顏色信息的裝置。當交互筆放在筆槽中，由于筆的阻擋作用，光電傳感器無法接 收到 LED 的光信號，此時不提供任何信息；當交互筆離開筆槽的時，光電傳感 第 13 頁 清華大學綜合論文訓練 器接收到 LED 的光信號，就會向系統(tǒng)發(fā)送筆槽對應的顏色信息。產(chǎn)生顏色信息的不是交互筆本身，而是放置交互筆的智能筆 架，智能筆架負責檢測當前正在使用的交互筆的顏色。 由于 DViT 技術(shù)能夠探測到所在區(qū)域內(nèi)的任何 物體，因此不需要任何特殊的筆工具。 利用 DViT 技術(shù)，用戶只需簡單地觸摸屏幕表面就可以控制計算機的應用程序，瀏覽網(wǎng)站 第 12 頁 清華大學綜合論文訓練 或者書寫注釋 。 SMART Board 使用了最 新開發(fā)的一種觸摸技術(shù) DViT（ digital vision touch） 。用戶能夠在所有應用程序上書寫，并保存，編輯和使用電子郵件發(fā)送批 注 。 使用 SMART 智能筆可以自由地作注釋 ， 并突出顯示重 要信息。 用于等離子顯示屏的 SMART Board 是一個交互式的觸摸屏，它能將等離子 顯示屏（ PDP）和計算機變成一個強有力的演示工 具和群體共享工具。 傳統(tǒng)的觸摸技術(shù)存在共同的缺陷 ， 無論是主動式的還是被動式的 ， 一般都無 法實現(xiàn)兩支或兩支以上交互筆的同時書寫。使用超聲波系統(tǒng)時，用戶還需要 采用特殊的握筆方式并且要施加足夠大的壓力才能使交互筆發(fā)送超聲波。另外交互筆一般需要電池供電，定期更換電池將會是一件很麻煩的 事情，而不更換電池又會影響到定位的準確性。另外由于需要使用特殊工藝的觸摸板面 來檢測物體的位置，被動式觸摸系統(tǒng)對顯 示的圖像影響很大，圖像質(zhì)量提高比 較困難。 各種觸摸技術(shù)的優(yōu)點和缺陷 被動式觸摸系統(tǒng)共同的優(yōu)勢是經(jīng)久耐用 ， 不需要特制的交互設備 ， 因此使用 方便快捷，非常適合于在公共場所中的使用。 3． 激光條碼式觸摸屏（ Laser/Bar Code） 這種系統(tǒng)中，采用激光掃描交互平面，傳感器接收反射的激光。 這里的主動式紅外線觸摸屏 與前面的被動式紅外線觸摸屏并不相同 ， 兩者在原理上有一定差異 。 電磁式系統(tǒng)對特制 交互筆的依賴會在交互筆丟失的時候帶了很大 的麻煩。 電磁式觸摸系統(tǒng)的交互過程只在交互筆和交互板面之間進行 ， 與 其他物體是否接觸板面無關(guān) ， 用戶完全可以把手放在交互板面上而不干擾交 互的進行。 電磁式觸摸系統(tǒng)可以得到很高的分辨率 ， 非常適合用于需要精確定位的 項目 ， 如繪圖板 。 通過檢測屏幕線圈內(nèi)的磁力線變化就可 以確定接觸點的坐標 。 主動型觸摸系統(tǒng) 主動式系統(tǒng)正好與被動式系統(tǒng)相反 ， 主動式系統(tǒng)不一定需要使用特殊的觸摸 板面，但是卻需要使