專利名稱：兩路同頻率信號相位差的計算方法及采用該方法的可觸摸輸入的電子白板的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及信息輸入領(lǐng)域，具體而言涉及一種兩路同頻率信號相位差的計算方法及采用該方法的可觸摸輸入的電子白板。
背景技術(shù)：
電腦已經(jīng)成為人們?nèi)粘Ｉ钪斜夭豢扇钡囊徊糠?，由于科技的進步，現(xiàn)在電腦系統(tǒng)的操作系統(tǒng)(OS)已經(jīng)運行操作使用手指的觸控動作來的代替?zhèn)鹘y(tǒng)的鼠標(biāo)，進行對電腦的控制?，F(xiàn)有技術(shù)中已有采用紅外對管技術(shù)，通過在電子白板左右兩邊、上下兩邊分別安裝紅外光發(fā)射管和接收管，當(dāng)手指觸摸在白板上時，將擋住發(fā)射管射出的光，根據(jù)接收管的亮度變化，處理器可算出手指所觸摸的左右、上下位置，并據(jù)此形成手指輸入的鼠標(biāo)事件達到對電腦控制的目的。然而紅外對管技術(shù)需要使用很多的紅外發(fā)射管和接收管分布于白板兩偵牝安裝繁瑣，設(shè)備成本較高，而且激光反射技術(shù)，還存在安全性問題。

發(fā)明內(nèi)容

針對現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，本發(fā)明目的在于提供一種兩路同頻率信號相位差的計算方法及采用該方法的可觸摸輸入的電子白板，采用相位差檢測法得到手指在電子白板上的觸摸位置的變化量，并基于該變化量達到觸摸手勢控制電腦的目的。為達成上述目的，本發(fā)明提出一種兩路同頻率信號相位差的計算方法，該兩路同頻率信號記為A信號和B信號，其周期均為T，該方法包括以下步驟:I)采用相同的采樣頻率fs對A信號和B信號進行采樣，當(dāng)采集樣本數(shù)達到n+T-1時，開始進行內(nèi)積運算，其中η和T均為整數(shù)；2)在A信號中取最新的長度為n+T-1的序列，在B信號中取最新的長度為η的序列，按以下方式對兩路同頻率信號作內(nèi)積運算:取A信號的從第I個元素開始的η個元素，與B信號做內(nèi)積運算Sl=A[l，n]*B取A信號的從第2個元素開始的η個元素，與B信號做內(nèi)積運算S2=A[2, η+1]*Β以此類推，直到取A信號的從第T個元素開始的η個元素，與B信號做內(nèi)積運算ST=A [T, n+T-1] *Β將SI至ST的T個值進行儲存；3):重復(fù)步驟I)和2)，進行下一個樣本的采集，并進行內(nèi)積運算，這樣，每采集到一個新的樣本，就產(chǎn)生一組SI ST]；4)在每一組SI ST中，找到最大值St，則t/T即為A信號和B信號的相位差。本發(fā)明的另一方面，還提出一種可觸摸輸入的電子白板，電子白板的水平角和豎直角位置成對地安裝有用于感應(yīng)手指的觸摸輸入以輸出兩路觸摸信號的振動傳感器，每對振動傳感器輸出的兩路觸摸信號經(jīng)過放大和濾波后，傳輸至微處理器采用上述對兩路同頻率信號計算相位差的方法來獲取手指觸摸電子白板所產(chǎn)生兩路觸摸信號之間的相位差，微處理器基于該相位差計算手指觸摸位置的變化量并判斷出手指觸摸位置變化的實際方向。進一步，前述的處理器包括用于對兩路同頻率信號進行采樣的內(nèi)部ADC模塊、用于運算與控制的ARM處理器、用于通訊傳輸?shù)腢SB接口、以及存儲器。由以上本發(fā)明的技術(shù)方案可知，本發(fā)明的可觸摸手勢輸入的電子白板和電子白板中實現(xiàn)觸摸手勢輸入的方法，其振動傳感器安裝在白板主體內(nèi)部，而無需使用外部可見的結(jié)構(gòu)，安裝簡單方便，而且由于目前的微處理器價格較低，可省去很多外部結(jié)構(gòu)件，使得設(shè)備成本大幅度降低，而且基于相位差實現(xiàn)手指觸摸手勢的輸入，性能穩(wěn)定，提升了手勢操作體驗。


圖1為本發(fā)明較優(yōu)實施例的可觸摸手勢輸入的電子白板的結(jié)構(gòu)示意圖。圖2為本發(fā)明圖1實施例的模塊連接示意圖。圖3為本發(fā)明電子白板中實現(xiàn)觸摸手勢輸入的方法的流程示意圖。
具體實施例方式為了更了解本發(fā)明的技術(shù)內(nèi)容，特舉具體實施例并配合所附圖式說明如下。如圖1和圖2所示，根據(jù)本發(fā)明的較優(yōu)實施例，可觸摸手勢輸入的電子白板包括白板主體I和安裝在白板主體I內(nèi)的振動傳感器2、放大電路3、濾波電路4和微處理器5。其中，振動傳感器2成對地安裝在白板主體I內(nèi)并用以感應(yīng)手指的觸摸輸入所產(chǎn)生的振動以輸出振動信號(即觸摸信號)；每對振動傳感器2的輸出連接至放大電路3以對振動信號進行信號放大處理；濾波電路4連接至放大電路3用以對振動信號進行濾波處理；微處理器5適于對每對振動傳感器2輸出的兩路振動信號進行采樣和運算，并基于兩路振動信號之間的相位差計算手指觸摸位置的變化量以實現(xiàn)手指觸摸手勢輸入。圖1示范性地繪示了可觸摸手勢輸入的電子白板的結(jié)構(gòu)，白板主體I為長方形，振動傳感器2分別成對地安裝在白板主體I的水平角位置(la、lb)和豎直角位置(la、lc)，每一對振動傳感器2可檢測手指在白板主體I上觸摸輸入所產(chǎn)生的振動并輸出振動信號。手指觸摸白板主體I所產(chǎn)生的振動，到達不同振動傳感器2的時間取決于觸摸位置與振動傳感器2之間的距離，因此不同位置的手指觸摸所產(chǎn)生的振動到達一對振動傳感器2時，其所產(chǎn)生的振動信號的相位亦不同。手指觸摸在白板主體I上所產(chǎn)生的振動，經(jīng)振動傳感器2感應(yīng)而輸出振動信號，其幅度一般較小，本實施例中設(shè)置了放大電路3用以對振動信號進行放大處理，其增益為40dB。手指觸摸在白板主體I上產(chǎn)生的振動信號，其能量一般集中在音頻低頻段，一般為ΙΟΗζ-ΙΟΟΟΗζ。本實施例中設(shè)置了濾波電路4對振動信號進行濾波處理，濾波電路的性能參數(shù)如下:帶寬為ΙΟΗζ-ΙΟΟΟΗζ，帶內(nèi)平坦度為< ldB，帶外衰減為20dB/倍頻程左右或更聞。水平方向和豎直方向的振動傳感器2所輸出的每兩路振動信號，經(jīng)過放大和濾波處理后，微處理器5對兩路振動信號進行采樣和運算，并基于兩路振動信號的相位差計算手指觸摸位置的變化量以實現(xiàn)手指觸摸手勢輸入。微處理器5優(yōu)選核心速度達到IOOMHz以上的微處理器。本實施例中，微處理器5包括用于對每對振動傳感器2輸出的兩路振動信號進行采樣的內(nèi)部ADC模塊，用于運算與控制的ARM處理器，用于通訊傳輸?shù)腢SB接口，以及存儲器。內(nèi)部ADC模塊對每對振動傳感器2輸出的兩路振動信號同時進行采樣，其采樣率均為fs，該兩路振動信號記錄為A信號和B信號，周期均為T。參考圖3所示，下面將詳細說明本實施例中微處理器5基于振動信號相位差判斷手指觸摸位置的變化以實現(xiàn)手指觸摸手勢輸入。當(dāng)手指在電子白板的白板主體I上觸摸輸入時，每對振動傳感器2感應(yīng)觸摸產(chǎn)生的振動并輸出兩路振動信號，兩路振動信號經(jīng)過放大處理和濾波處理后，傳輸至微處理器5，微處理器5對每對振動傳感器2輸出的兩路振動信號進行采樣和運算，獲取兩路振動信號的相位差。微處理器的采樣和運算處理過程如下:步驟1:采用相同的采樣頻率fs同時對兩路振動信號進行采樣，該兩路振動信號記為A信號和B信號，其頻率相同，周期均為T，當(dāng)采集樣本數(shù)達到n+T-1時，微處理器5開始進行內(nèi)積運算，其中η和T均為整數(shù)；步驟2:在A信號中取最新的長度為n+T-1的序列，在B信號中取最新的長度為η的序列，微處理器以以下方式對兩路振動信號進行內(nèi)積運算:取A信號的從第I個元素開始的η個元素，與B信號做內(nèi)積運算Sl=A[l，n]*B取A信號的從第2個元素開始的η個元素，與B信號做內(nèi)積運算S2=A[2, η+1]*Β以此類推，直到取A信號的從第T個元素開始的η個元素，與B信號做內(nèi)積運算ST=A [T, n+T-1] *Β將SI至ST的T個值儲存在微處理器5的存儲器內(nèi)；3):重復(fù)步驟I)和2)，進行下一個樣本的采集，并進行內(nèi)積運算，這樣，每采集到一個新的樣本，就產(chǎn)生一組SI ST]；4)在每一組SI ST中，找到最大值St，則t/T即為A信號和B信號的相位差。微處理器5根據(jù)一組SI ST]中某個峰值Si在一段時間內(nèi)的移動現(xiàn)象判斷兩路振動信號的相位差發(fā)生了變化，即表明手指觸摸的位置發(fā)生了變化。微處理器5基于同時對電子白板的水平和豎直方向的兩對振動傳感器2輸出的振動信號的相位差分析，計算手指觸摸位置的變化量并判斷出手指觸摸位置變化的實際方向。微處理器5經(jīng)USB接口將該手指觸摸位置的變化量傳輸至操作對象設(shè)備，如膝上型電腦、桌上型電腦、平板電腦等，以形成鼠標(biāo)事件，從而達到通過觸摸手勢來控制操作對象設(shè)備的目的。綜上所述，本發(fā)明的可觸摸手勢輸入的電子白板和電子白板中實現(xiàn)觸摸手勢輸入的方法，其振動傳感器可以安裝在白板主體內(nèi)部，而不需要使用外部可見的結(jié)構(gòu)，安裝簡單方便，而且由于目前的微處理器 價格較低，可省去很多外部結(jié)構(gòu)件，使得設(shè)備成本大幅度降低，而且基于相位差實現(xiàn)手指觸摸手勢的輸入，性能穩(wěn)定，提升了手勢操作體驗。雖然本發(fā)明已以較佳實施例揭露如上，然其并非用以限定本發(fā)明。本發(fā)明所屬技術(shù)領(lǐng)域中具有通常知識者，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，當(dāng)可作各種的更動與潤飾。因此，本發(fā)明的保護范圍當(dāng)視權(quán)利要求書所界定者為準(zhǔn)。
權(quán)利要求
1.一種兩路同頻率信號相位差的計算方法，該兩路同頻率信號記為A信號和B信號，其周期均為T，其特征在于，包括以下步驟: 1)采用相同的采樣頻率fs對A信號和B信號進行采樣，當(dāng)采集樣本數(shù)達到n+T-1時，開始進行內(nèi)積運算，其中η和T均為整數(shù)； 2)在A信號中取最新的長度為n+T-1的序列，在B信號中取最新的長度為η的序列，按以下方式對兩路同頻率信號作內(nèi)積運算: 取A信號的從第I個元素開始的η個元素，與B信號做內(nèi)積運算S1=A[1, n]*B 取A信號的從第2個元素開始的η個元素，與B信號做內(nèi)積運算S2=A[2，n+l]*B 以此類推，直到取A信 號的從第T個元素開始的η個元素，與B信號做內(nèi)積運算ST=A[T, n+T-1]*Β 將SI至ST的T個值進行儲存； 3)重復(fù)步驟I)和2)，進行下一個樣本的采集，并進行內(nèi)積運算，這樣，每采集到一個新的樣本，就產(chǎn)生一組SlST； 4)在每一組S1ST中，找到最大值St，則t/T即為A信號和B信號的相位差。
2.一種可觸摸輸入的電子白板，其特征在于，電子白板的水平角和豎直角位置成對地安裝有用于感應(yīng)手指的觸摸輸入以輸出兩路觸摸信號的振動傳感器，每對振動傳感器輸出的兩路觸摸信號經(jīng)過放大和濾波后，傳輸至微處理器并采用權(quán)利要求1所述的兩路同頻率信號相位差的計算方法來獲取手指觸摸電子白板所產(chǎn)生兩路觸摸信號之間的相位差，微處理器基于該相位差計算手指觸摸位置的變化量并判斷出手指觸摸位置變化的實際方向。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的可觸摸輸入的電子白板，其特征在于，前述的微處理器包括用于對兩路同頻率信號進行采樣的內(nèi)部ADC模塊、用于運算與控制的ARM處理器、用于通訊傳輸?shù)腢SB接口、以及存儲器。
全文摘要
本發(fā)明提供一種兩路同頻率信號相位差的計算方法和采用該方法的電子白板，兩路同頻率信號記為A信號和B信號，周期均為T，該方法包括以下步驟用相同的采樣頻率fs對A信號和B信號進行采樣，當(dāng)采集樣本數(shù)達到n+T-1時，開始進行內(nèi)積運算，其中n和T為整數(shù)；在A信號中取最新的長度為n+T-1的序列，在B信號中取最新的長度為n的序列，對兩路同頻率信號作內(nèi)積運算，得到S1 ST并將S1至ST的T個值進行儲存；重復(fù)采樣和運算，每采集到一個新的樣本，就產(chǎn)生一組S1 ST；在每一組S1 ST中，找到最大值St，則t/T即為A信號和B信號的相位差。本發(fā)明提供的采用該計算方法的電子白板，性能穩(wěn)定、成本較低，且提高觸摸輸入的體驗。
文檔編號G06F3/041GK103076921SQ201310004718
公開日2013年5月1日 申請日期2013年1月7日 優(yōu)先權(quán)日2013年1月7日
發(fā)明者戚海峰, 莊建軍, 高健, 張麗敏, 張志儉, 葛中芹 申請人:南京大學(xué)