[发明专利]基于红外光扫描的组合式简化结构空中按键及其实现方法

权利要求书

1.一种基于红外光扫描的组合式简化结构空中按键，其特征是：所述组合式简化结构空中按键的所有空中按键设置在一操作面板上，所述组合式简化结构空中按键内设有一腔体，所述腔体的底面为红外收发对管的安装平面，且所述安装平面平行于所述组合式简化结构空中按键的操作面板；在每一个空中按键腔体内的中心位置，朝向操作面板的方向安装一个红外收发对管，从而形成一个红外扫描阵列。

2.一种权利要求1所述的基于红外光扫描的组合式简化结构空中按键的实现方法，其特征是，按如下方法获取红外收发对管遮挡距离：

首先对每一个红外收发对管进行标定处理，在操作面板表面进行遮挡标定，获得红外接收管的最大响应电压Vmax0，其表示最小遮挡距离；在距离操作面板表面L处进行遮挡标定，获得红外接收管的最小响应电压Vmin0，其表示最大遮挡距离，其中，L为最远触控距离；移走遮挡物，获得红外接收管的环境响应电压V0；空中按键启动时，获得红外接收管的工作环境响应电压Vb，从而计算得到环境补偿电压，并用于对最大响应电压Vmax0和最小响应电压Vmin0进行补偿后得到最大响应补偿电压Vmax和最小响应补偿电压Vmin；

空中按键工作时，实时获取每一个红外接收管电压，并利用最大响应补偿电压Vmax和最小响应补偿电压Vmin进行归一化处理，令最小值为0，最大值为100，从而得到归一化的电压V，利用电压和遮挡距离的对应关系，实时得到遮挡距离d，无遮挡时的遮挡距离d为无穷大，并用L+1表示。

3.根据权利要求2所述的基于红外光扫描的组合式简化结构空中按键的实现方法，其特征是，按如下步骤判别空中按键有无手指遮挡：

步骤1：记所有按键的集合为Keyset＝{k1,k2,…,kn},记按键对应的红外收发对管的集合为Tubeset＝{t1,t2,…,tn}，利用红外收发对管遮挡距离的获取方法，扫描得到每一个红外收发对管的遮挡距离d[i],若d[i]L,标记为有遮挡,i＝1,2,…,n；

步骤2：利用区域连通扫描算法，将有遮挡的红外收发对管划分为若干个连通集合；若不存在连通集合，则判定操作面板无手指遮挡，将L+1作为每个空中按键的手指遮挡距离D，并结束；

步骤3：假设所述操作面板垂直安装，则对于每一个连通集合，按下列方法计算连通集合中每一个空中按键的权重：

步骤A：令第i个空中按键ki的权重为Ri，且初始值为0：

步骤B：若第i个空中按键ki的水平方向左右两边相邻位置无遮挡的红外收发对管，Ri赋值Ri+2；

步骤C：若第i个空中按键ki的垂直方向上下两边相邻位置无遮挡的红外收发对管，Ri赋值Ri+2；

步骤D：若第i个空中按键ki的水平方向或垂直方向的两边相邻的位置上无遮挡的红外收发对管，而另一方向相邻处有且只有一个无遮挡的红外收发对管，则Ri加1；

步骤4：求权重最大的空中按键，将其作为候选遮挡按键；如果候选遮挡按键个数为1，则候选遮挡按键为连通集合的遮挡按键Kj,判定按键Kj有手指遮挡，并将遮挡按键Kj的遮挡距离d[Kj]作为按键Kj的手指遮挡距离D；

步骤5：若候选遮挡按键个数大于1，对于每一个候选遮挡按键，如果候选遮挡按键水平方向左右两边相邻的红外收发对管无遮挡，则计算候选遮挡按键在其垂直方向的相邻连续按键的个数；所述相邻连续按键为左右两边相邻的红外收发对管均无遮挡；如果候选遮挡按键垂直方向上下两边相邻的红外收发对管无遮挡，则计算候选遮挡按键在其水平方向的相邻连续按键的个数；所述相邻连续按键为上下两边相邻的红外收发对管均无遮挡；

对相邻连续按键的个数最大值所对应的候选按键唯一的连通集合，将所有候选遮挡按键中相邻连续按键的个数最大值所对应的候选遮挡按键Ka作为连通集合的遮挡按键，判定按键Ka有手指遮挡，并将按键遮挡距离d[Ka]作为按键Ka的手指遮挡距离D；

步骤6：若相邻连续按键的个数最大值所对应的候选按键不唯一，则将按键遮挡距离最小者kb作为相应连通集合的遮挡按键；判定按键kb有手指遮挡，并将按键遮挡距离d[kb]作为按键Kb手指遮挡距离D。

4.根据权利要求3所述的基于红外光扫描的组合式简化结构空中按键的实现方法，其特征是，按如下步骤识别空中按键的空中按击和空中点击方法：

令扫描频率为P，定义以T时间内快速进入距离Dq且以T时间内快速退出距离Dq操作为一个快速点击操作，定义以T时间内进入和退出距离小于Ds，且空中按键有手指遮挡时间达到T时为空中按键按下，且Ds＜Dq，T远大于扫描周期1/P；对每一个空中按键都定义一个整型数组、数组指针、状态变量，其中，空中按键k的整型数组记为k.Dt[m]、数组指针记为k.Point和状态变量记为k.State,数组长度m＝P×T+1；整型数组k.Dt[m]的元素初始值均为L+1,数组指针k.Point初值为0，状态变量k.State初值为0，k＝1,2,…,n；每一个扫描周期执行下列方法：

Step 1：利用空中按键有无手指遮挡的判别方法，得到遮挡按键集合HindKeySet＝{(ks1,ks2,…,ksj}和距离集合DisSet＝{Ds1,Ds2,…,Dsj}；

Step 2：对于遮挡按键集合中每一个遮挡按键ksi，i＝1,2,…,j，ksi.Point赋值(ksi.Point+1)mod m，其中mod为取模运算，并将手指距离Dsi放入ksi.Dt[Point]中,求出该按键ksi.Dt中所有元素与ksi.DT[Point]的差值，记差值最大值为ksi.Max，最小值为ksi.Min；

Step 3：若ksi.Max≤Ds且|ksi.Min|≤Ds，且遮挡按键ksi有手指遮挡时间超过T，则遮挡按键ksi按下；

Step 4：当ksi.State为0时，若ksi.Max≥Dq，则ksi.State赋值1，返回；

Step 5：当ksi.State为1时，若|ksi.Min|≥Dq，则ksi.State赋值0，且执行一次遮挡按键ksi的按键点击；

Step 6：记未遮挡按键的集合NoKeyset＝Keyset-HindKeyset＝{kp1,kp2,…,kpv},对NoKeyset集合中的每一个按键kpi,i＝1,2,…v，kpi.Point赋值(kpi.Point+1)mod m，其中mod为取模运算，将L+1赋值给kpi.Dt[Point]，并将按键kpi断开。