具有触摸定位功能的二维点显器及其二维触点驱动方法技术

本发明专利技术涉及具有触摸定位功能的二维点显器及其二维触点驱动方法，在触点模组外的边界设置距离传感器获取距离变化数据，计算用户阅读位置的坐标，辅以摄像头采集图像，计算获得用户双手指尖的具体位置，以主控制模块中预设的声音信息对用户做出提示，辅助用户进行触摸阅读，有效改善目前普遍存在的各种问题，用户体验大幅提高。本发明专利技术可精确定位用户双手触摸阅读位置、方向、速率，采取不同的触点刷新策略，节约硬件资源，有效避免因用户双手阻挡造成的触点升降异常，准确性高，可在相对廉价、性能较差的设备上快速实现阅读定位，语音提示引导用户，提高识别率，使得用户体验得到巨大提升，可拓宽使用场景。

Two dimensional point display with touch location function and its two dimensional contact driving method

The invention relates to a two-dimensional point display with touch positioning function and a two-dimensional contact driving method thereof. A distance sensor is set at the boundary outside the contact module to obtain the distance change data, calculate the coordinates of the user's reading position, assist the camera to collect images, calculate the specific position of the user's fingertips, prompt the user with the preset sound information in the main control module, assist Help users to read by touch, effectively improve the existing problems, and greatly improve the user experience. The invention can precisely locate the reading position, direction and speed of the user's two hand touch, adopt different contact refresh strategies, save hardware resources, effectively avoid the abnormal contact rising and falling caused by the user's two hand block, and has high accuracy. It can quickly realize the reading positioning on relatively cheap and poor performance equipment, guide the user with voice prompt, improve the recognition rate, and make the user experience To a great improvement, the use scenarios can be broadened.

【技术实现步骤摘要】
具有触摸定位功能的二维点显器及其二维触点驱动方法
本专利技术涉及教授盲人、聋人或哑人或与盲人、聋人或哑人通信的
，特别涉及一种针对视障人群的具有触摸定位功能的二维点显器及其二维触点驱动方法。
技术介绍
目前，全世界有超过两亿人视力受损，其中全盲人数超过三千万，数量庞大的视障人群需要社会各界的关爱，而现在针对视障人群的阅读设备少之又少，智能化程度极其有限，急需升级优化。作为盲人最重要的获取信息的设备，二维点显器作为盲文阅读器的一种，在盲人的生活中扮演着越来越重要的作用。现阶段的盲文阅读器主要有压电陶瓷驱动、电磁式驱动、电机驱动、记忆合金等等解决方案，然而，这些解决方案存在着以下弊端：（1）往往存在触点行程不够而导致的阅读体验不好的问题；（2）当用户双手没有及时离开触点表面，即对触点保持压力时，容易造成触点升降异常，严重时可能造成升降机构损坏；（3）设备无法向用户提供准确合适的交互信息，无法帮助用户对触点信息进行识别；国内在这方面比较有代表性的产品包括由清华大学开发的盲文点显器v80，其需要配合电脑和读屏软件使用，和用户交互较少，停留在最基本的提供触点信息的阶段；而北京交通大学开发的基于记忆合金的盲文点显器，其机械结构复杂，可靠性低，可交互性同样较差；现有的国际上比较著名的盲文点显器厂商有Humanware、DOT等，同样存在类似问题。进一步来说，现有的二维点显器还缺少对用户阅读位置的精确定位，因而无法提供更进一步的交互和扩展功能。随着技术的发展，市场开始出现一些带有触点信息阅读引导功能的二维点显器，例如公开号为CN101576788A的专利中提出，通过用户手指插入引导环，来引导用户进行触点信息的阅读，但是这种方法大大束缚了用户的双手，对用户体验有较大影响，不能精确定位用户双手阅读位置，效果一般；而且设备结构复杂，量产难度大，后期维护复杂。
技术实现思路
本专利技术解决了现有技术中，无法在用户触摸阅读的同时提供有效交互、无法消除因障碍阻拦而造成的触点升降异常或触点升降机构损坏、无法定位用户阅读进度的问题，提供了一种优化的具有触摸定位功能的二维点显器及其二维触点驱动方法。本专利技术所采用的技术方案是，一种具有触摸定位功能的二维触点驱动方法，所述二维触点包括以A行B列排列的N个触点模组，N个触点模组外设有边界；所述方法包括以下步骤：步骤1：对应N个触点模组在边界上设置距离传感器；步骤2：主控制模块控制触点升降，预设待触摸阅读内容区域；步骤3：初始化距离传感器，获得初始值M0，设定距离传感器读数触发范围为（M0-C，M0-D），C＞D＞0；步骤4：读取距离传感器的数据，当读数处于（M0-C，M0-D）内时，由单片机获得距离传感器的位置信息并转化为I/O口高低电平信息、输入I/O扩展芯片，进行下一步，否则，重复步骤4；步骤5：I/O扩展芯片将I/O口高低电平信息传输至主控制模块，判断用户触摸位置，将触摸位置标记为L；步骤6：启动摄像头，采集二维触点显示区域的用户的双手图像；步骤7：主控制模块对双手图像进行处理，识别用户的指尖位置，对步骤5得到的触摸位置L进行修正，得出用户当前双手阅读区域范围；步骤8：主控制模块将步骤7得到的用户当前双手阅读区域范围和步骤2的待触摸阅读内容区域进行比对，若匹配程度大于X%，则调取语音提示信息并播放，否则，返回步骤4；步骤9：判断主控制模块是否接收到结束信号，若是，进行下一步；否则返回步骤4；步骤10：显示结束。优选地，所述步骤1中，任一触点模组包括m行n列排列的m*n个触点，相邻2个触点的中心对应的边界上设有距离传感器。优选地，所述步骤2包括以下步骤：步骤2.1：基于待触摸阅读内容，主控制模块获取已存储的触点升降信息；步骤2.2：主控制模块通过I/O口控制译码器的输入端，译码器根据输入的信息改变任一输出引脚电平，使能待触摸阅读内容区域的触点模组的电源芯片；步骤2.3：主控制模块通过I/O口控制电机驱动芯片，驱动触点模组的触点进行升降；步骤2.4：主控制模块通过I/O口控制译码器关闭当前区域的触点电源，控制锁存器固定当前区域的I/O口电平信息；步骤2.5：主控制模块通过I/O口控制译码器的输入端，译码器根据输入的信息输出停止使能当前区域的触点模组；步骤2.6：完成待触摸阅读内容区域的预设。优选地，所述步骤3中，获得初始值M0包括以下步骤：步骤3.1：主控制模块通过I/O口使能单片机供电芯片使能脚，单片机上电；步骤3.2：单片机初始化，配置距离传感器；步骤3.3：获得距离传感器初始值M0。优选地，所述步骤4包括以下步骤：步骤4.1：单片机设定一用于通知主控制模块做好数据接收准备的读数触发I/O口，设定n个用于确定数据发生变化的距离传感器位置的片选I/O口；步骤4.2：单片机根据触点模组排列方式确定c个位置信息输出I/O口，用以输出2c个位置信息；步骤4.3：将二维触点显示区域分割成（m*A*n*B）个区域；步骤4.4：设定任一距离传感器的读数与步骤4.3中任一分割区域的对应关系；步骤4.5：任一距离传感器的输出端发送数据，记录时间戳Ta1；当前距离传感器的输入端接收数据，记录时间戳Tb1；步骤4.6：计时间延迟Td，当前距离传感器的输出端发送数据，记录时间戳Ta2；当前距离传感器的输入端接收数据，记录时间戳Tb2；步骤4.7：基于时间戳Ta1、Tb1、Ta2、Tb2计算得到距离传感器实际读数；步骤4.8：单片机获取距离传感器读数，当读数处于（M0-C，M0-D）内时，通过步骤4.4设定的对应关系确定用户手指所在区域；步骤4.9：单片机将用户手指所在区域的位置信息转为I/O口高低电平信息、输入I/O扩展芯片，进行下一步，否则，重复步骤4.5。优选地，所述步骤7包括以下步骤：步骤7.1：主控制模块对摄像头采集的双手图像进行预处理；步骤7.2：基于预处理后的图像获取用户的双手指尖位置信息；步骤7.3：根据所述用户双手轮廓信息对距离传感器所得到的位置L进行修正，得出用户当前双手阅读区域范围。优选地，所述步骤7.1中，预处理包括几何矫正、降噪、对比度增强、滤波。优选地，所述步骤8包括以下步骤：步骤8.1：主控制模块对待触摸阅读内容区域和用户当前双手阅读区域范围进行比对；步骤8.2：若重叠百分比大于X%，则判断匹配成功，进行下一步；反之判断匹配失败，跳转至步骤4；步骤8.3：主控制模块使能功放芯片，播放已存储的语音提示信息。一种采用二维触点驱动方法的具有触摸定位功能的智能二维点显器，所述二维点显器包括连接至主控制模块的二维触点显示区域、声音和震动提示模块；所述二维触点显示区域的四周分布设有距离传感器，所述距离传感器通过单片本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种具有触摸定位功能的二维触点驱动方法，其特征在于：所述二维触点包括以

【技术特征摘要】
1.一种具有触摸定位功能的二维触点驱动方法，其特征在于：所述二维触点包括以A行B列排列的N个触点模组，N个触点模组外设有边界；
所述方法包括以下步骤：
步骤1：对应N个触点模组在边界上设置距离传感器；
步骤2：主控制模块控制触点升降，预设待触摸阅读内容区域；
步骤3：初始化距离传感器，获得初始值M0，设定距离传感器读数触发范围为（M0-C，M0-D），C＞D＞0；
步骤4：读取距离传感器的数据，当读数处于（M0-C，M0-D）内时，由单片机获得距离传感器的位置信息并转化为I/O口高低电平信息、输入I/O扩展芯片，进行下一步，否则，重复步骤4；
步骤5：I/O扩展芯片将I/O口高低电平信息传输至主控制模块，判断用户触摸位置，将触摸位置标记为L；
步骤6：启动摄像头，采集二维触点显示区域的用户的双手图像；
步骤7：主控制模块对双手图像进行处理，识别用户的指尖位置，对步骤5得到的触摸位置L进行修正，得出用户当前双手阅读区域范围；
步骤8：主控制模块将步骤7得到的用户当前双手阅读区域范围和步骤2的待触摸阅读内容区域进行比对，若匹配程度大于X%，则调取语音提示信息并播放，否则，返回步骤4；
步骤9：判断主控制模块是否接收到结束信号，若是，进行下一步；否则返回步骤4；
步骤10：显示结束。


2.根据权利要求1所述的一种具有触摸定位功能的二维触点驱动方法，其特征在于：所述步骤1中，任一触点模组包括m行n列排列的m*n个触点，相邻2个触点的中心对应的边界上设有距离传感器。


3.根据权利要求1所述的一种具有触摸定位功能的二维触点驱动方法，其特征在于：所述步骤2包括以下步骤：
步骤2.1：基于待触摸阅读内容，主控制模块获取已存储的触点升降信息；
步骤2.2：主控制模块通过I/O口控制译码器的输入端，译码器根据输入的信息改变任一输出引脚电平，使能待触摸阅读内容区域的触点模组的电源芯片；
步骤2.3：主控制模块通过I/O口控制电机驱动芯片，驱动触点模组的触点进行升降；
步骤2.4：主控制模块通过I/O口控制译码器关闭当前区域的触点电源，控制锁存器固定当前区域的I/O口电平信息；
步骤2.5：主控制模块通过I/O口控制译码器的输入端，译码器根据输入的信息输出停止使能当前区域的触点模组；
步骤2.6：完成待触摸阅读内容区域的预设。


4.根据权利要求1所述的一种具有触摸定位功能的二维触点驱动方法，其特征在于：所述步骤3中，获得初始值M0包括以下步骤：
步骤3.1：主控制模块通过I/O口使能单片机供电芯片使能脚，单片机上电；
步骤3.2：单片机初始化，配置距离传感器；
步骤3.3：获得距离传感器初始值M0。


5.根据权利要求1所述的一种具有触摸定位功能的二维触点驱动方法，其特征在于：所述步骤4包括以下步骤：
步骤4.1：单片机设定一用于通知主控制模块做好数据接收准备的读数触发I/O口，设定n个用于确定数据发生变化的距离传感器位置的片选I/O口；
步骤4.2：单片机根据触点模组排列方式确定c个位置信息输出I/O口，用以输出2c个位置信息；
步...

【专利技术属性】
技术研发人员：郑雅羽，谢燕鹏，
申请(专利权)人：浙江工业大学，
类型：发明
国别省市：浙江;33