[发明专利]面向大幅面交互式桌面的多用户窗口系统

说明书

技术领域

本发明属于计算机系统领域，涉及人机交互技术，特别涉及大幅面交互式桌面上的多用户窗口系统。

背景技术

近年来，交互式桌面技术得到越来越广泛的关注，它允许一个或者多个用户在水平显示的表面上直接使用多点触摸进行输入，大幅面的交互桌面更是为多用户模式下的便捷人机交互提供了应用平台。

窗口系统位于用户和计算机系统之间，向用户提供了统一的桌面环境。在窗口系统下，应用程序的界面以窗口的形式展现给用户，多个窗口可以同时显示与隐藏。这一特性使得用户可以方便的调动系统下的各种资源，处理不同的任务。目前，几乎所有台式计算机上都配备窗口系统，如PC上的Microsoft Windows，Mac上的Mac OS X。可以说，正是窗口系统的出现，才使得计算机真正走入了每个人的生活。针对交互式桌面这一新型设备，拥有一个合适的窗口系统，将是交互桌面能够流畅工作的前提。

针对面向交互式桌面的窗口系统，现有的实现方法包括对已有窗口系统进行增强以及开发全新窗口系统这两类。其中第一类主要基于开源的XWindow系统进行开发，典型的工作包括MPX和Mettise；第二类是目前主流的研究方向，它能够突破传统窗口系统的限制，具有更强的灵活性，属于该类的工作包括基于C#的SurfaceSDK，基于Python的PyMT等，本发明提出的技术在窗口系统的实现中属于第二类。

MPX是一个基于X Window开发的新型窗口系统，它允许多个用户与传统的窗口程序以及新型的可接受多点输入的窗口程序进行并发交互。从实现上，MPX修改了X Server的输入子系统，将不同输入设备的输入事件发送到其焦点所在的窗口中。输入事件同时包含了X Window原有的核心事件，以及带有输入设备ID的扩展输入事件。基于MPX开发的窗口程序可以选择接受扩展输入事件，进而对并发的输入作出反应。然而他的局限是仍然过于依赖台式计算机的运行环境——垂直的显示屏幕和基于鼠标的非直接输入。这使得MPX无法很好的运行在交互式桌面上。

Mettise也是一个基于X Window开发的新型窗口系统。它使用了图像融合的技术来帮助研究人员探索窗口的各种变换效果。特别的，它允许窗口自由的旋转，从而能解决交互式桌面水平显示所带来的观察角度不一的问题。此外，Mettise还探索了面向交互式桌面的窗口管理技术，它将整个显示表面切分为上下两块，当窗口位于上半部分时，将自动旋转180度，而当窗口位于上下区域的分割线上时，将根据分割的位置调整窗口至适当角度。这种窗口自动旋转的方式使多人可以围绕桌子四周开展工作，而不受视角的影响。然而，与MPX类似，Mettise的输入方式仍然是基于鼠标的，因而不能支持多用户并发的直接交互。

SurfaceSDK是一款直接面向Microsoft Surface的应用程序开发工具包。基于该工具包开发人员可以开发支持多点输入的图形化应用程序。同时SurfaceSDK还提供了一个软件环境供用户在这些应用程序间切换。用户可以在一个浏览界面打开新的程序，而当进入了应用程序后，其四周拥有四个可以使用户返回到浏览界面的按钮。这样的软件系统为交互式桌面的连贯使用提供了便利，然而用户无法同时在桌面上启动两个已有应用程序，并进行并发交互，这极大的限制了它在幅面较大的桌面环境中的使用。

PyMT是基于Python和OpenGL的应用程序开发工具包，它提供了一个类似于窗口系统的软件环境，供用户启动应用程序。每个启动的应用程序会被置于一个矩形的窗口中，该窗口可以被旋转、缩放、关闭和最大化。同时，PyMT允许多个应用程序并行的显示和交互，这为桌面的可用性带来了极大的提升。然而与一个成熟的窗口系统相比，PyMT的软件环境还有许多明显的不足：1)从应用程序开发的角度，开发人员所面向的仍然是一个全屏的矩形区域，它无法与程序运行时周围的应用程序通讯，更无法以子窗口的形式容纳其他的应用程序。2)PyMT仅提供了最基本的窗口布局功能，用户无法对窗口进行分组管理等操作，也无法创建工作区。3)PyMT的窗口的外形过于简单，为了能在精度较低的多点触摸输入下工作，其边框不得不设计的很宽，这一方面影响了外观，在实际的操作中也显得不够灵活。

发明内容

为了克服上述现有技术的不足，本发明的目的在于提供大幅面交互式桌面上的多用户窗口系统，支持多用户的并发响应，解决了多用户同地协作时产生权限和冲突问题，使得传统面向台式计算机的窗口系统可以运用在交互式桌面上，用户无需根据自己的位置调整窗口的朝向，同时具有输入精度高的特点。