2024年8月19日发(作者：缪邃)
(19)中华人民共和国国家知识产权局
(12)发明专利说明书
(21)申请号 CN2.7
(22)申请日 2014.11.26
(71)申请人 昆山国显光电有限公司
地址 215300 江苏省苏州市昆山市开发区龙腾路1号4幢
(72)发明人 刘将 徐奎
(74)专利代理机构 北京汇泽知识产权代理有限公司
代理人 马廷昭
(51)
G06F3/0484
G06F3/0487
G06F3/0488
(10)申请公布号 CN 104461286 A
(43)申请公布日 2015.03.25
权利要求说明书 说明书 幅图
(54)发明名称
一种显示屏悬浮触控方法
(57)摘要
本发明公开了一种显示屏悬浮触控
方法，其包括如下步骤：步骤一、在显示
屏的四个角位置分别设置信号接收器；步
骤二、在显示屏上方，对应四个信号接收
器位置选择多个触控笔位置处作为标定
点，得到标定点在显示平面投影点的坐
标；步骤三、将上述四个投影点组成的四
边形规则化为矩形，以矩形的一个顶点为
原点建立坐标系x′o′y′，与以显示平面为基
准面对应建立的显示平面坐标系xoy形成
简单的平移关系和在x、y方向的缩放关
系；步骤四、根据步骤三中两个坐标系之
间的平移关系及缩放比，得到在标定范围
内的任一触控笔位置在显示屏幕中的指示
位置。本发明的显示屏触控方法可以实现
悬浮触控，且触控笔悬浮距离和触控范围
可调。
法律状态
法律状态公告日
法律状态信息
法律状态
权 利 要 求 说 明 书
1.一种显示屏悬浮触控方法，其特征在于，其包括如下步骤：
步骤一、在显示屏的四个角位置分别设置信号接收器；
步骤二、在显示屏上方，对应四个信号接收器位置选择多个触控笔位置处作为标定
点，要求每个标定点与对应接收器的距离比该标定点与其他接收器的距离相对更近，
通过各接收器接收到触控笔信号的时间差和接收器的坐标位置信息计算出触控笔到
四个接收器的距离，并由此计算出触控笔在以显示屏幕为基准面的显示平面坐标系
内的空间坐标，再向显示平面进行投影，得到投影点坐标；
步骤三、将上述四个投影点组成的四边形规则化为矩形，以矩形的一个顶点为原点
建立投影点坐标系x′o′y′，与以显示平面为基准面对应建立的显示平面坐标系xoy
形成简单的平移关系和在x、y方向的缩放关系；
步骤四、根据步骤三中两个坐标系之间的平移关系及缩放比，得到在标定范围内的
任一触控笔位置在显示屏幕中的指示位置。
2.如权利要求1所述的显示屏悬浮触控方法，其特征在于，所述步骤二具体包括：
(2.1)在显示屏上方，对应四个信号接收器位置选择多个触控笔位置处作为标定点，
要求每个标定点与对应接收器的距离较近，与其他接收器的距离相对较远，使触控
笔向各接收器发射信号，并计算各接收器与最近接收器的接收到信号的时间差；
(2.2)根据上述时间差计算出标定点到达其他较远接收器和最近接收器的距离差；
(2.3)通过上述步骤(2.2)中的距离差，结合接收器的坐标位置信息计算出标定点到达
最近接收器的距离L；
(2.4)由步骤(2.2)中得到的距离差与步骤(2.3)中的距离L计算标定点到达各接收器的
距离；
(2.5)将标定点向显示平面进行投影得到触控笔投影点，由标定点到达各接收器的距
离和屏幕尺寸计算出该投影点在显示平面的投影坐标；
(2.6)重复步骤(2.1)至(2.5)，得到四个标定点在显示平面的投影点的投影坐标。
3.如权利要求1所述的显示屏悬浮触控方法，其特征在于，在所述步骤三中，将各
标定点在显示平面上的投影点形成的四边形规则化为矩形，要求矩形的每条边通过
对应四边形边的中点，并且平行于对应显示屏幕的边，然后以矩形的一个顶点为原
点建立投影点坐标系，根据此坐标系的原点在显示平面坐标系中的坐标得到显示平
面坐标系与投影点坐标系之间的平移关系，并根据显示平面与规则化矩形的长宽比
得出显示平面与规则化矩形的缩放比。
4.如权利要求3所述的显示屏悬浮触控方法，其特征在于，所述步骤四具体包括：
在标定范围内的触控笔位置S通过先投影得到投影点S′在坐标系xoy的投影坐标
(xs,ys)，根据坐标系x′o′y′与xoy之间的平移关系得到投
影点S′在坐标系x′o′y′的坐标(x′s,y′s)，并根据规则化矩形
与显示平面尺寸的缩放比得到触控笔位置S在显示屏幕中的实际指示位置S″。
5.如权利要求1所述的显示屏悬浮触控方法，其特征在于，所述步骤二中标定点的
个数为至少三个，以便建立投影点坐标系和投影矩形范围。
6.如权利要求2所述的显示屏悬浮触控方法，其特征在于，在步骤(2.2)中，各接收
器与最近接收器的信号到达的距离差为d1、d2、d3，步骤(2.3)中所述标定点到达
最近接收器的距离L＝(d12+d32-d22)/2(d2-
d1-d3)，步骤(2.4)中所述标定点到达各接收器的距离为[L,L+d1,L+d2,L+d3]。
说 明 书
技术领域
本发明有关一种显示屏触控方法，特别是指一种利用触控笔标定实现触控位置和触
控范围可调的悬浮触控方法。
背景技术
目前显示设备多采用平面接触式触控技术，但移动定位精度通常受触摸屏分辨率的
限制，并且此种触控技术不适用于超大显示屏，操作范围和操作距离受到很大限制。
目前主要有两种触控方式以解决上述问题，其一，基于触控装置和接收装置之间的
信号反馈，实现对显示屏的灵活自由触控，触控装置包含移动定位装置，将相对移
动的位置信息通过无线通信技术反馈给显示装置，通过相应的位置信息处理，对应
到显示屏的相应位置，不过这种触控技术只能实现滑动定位；其二，基于图像采集
技术的人机交互系统，目前已经有较为成熟的产品，如LeapMotion和Kinect等体
感控制器，不过这些交互系统的运算量通常很大，操作速度慢，应用受到一定限制。
发明内容
有鉴于此，本发明的主要目的在于提供一种利用触控笔标定实现触控位置精确、且
触控范围任意可调的显示屏悬浮触控方法。
为达到上述目的，本发明提供一种显示屏悬浮触控方法，其包括如下步骤：
步骤一、在显示屏的四个角位置分别设置信号接收器；
步骤二、在显示屏上方，对应四个信号接收器位置选择多个触控笔位置处作为标定
点，要求每个标定点与对应接收器的距离比该标定点与其他接收器的距离相对更近，
通过各接收器接收到触控笔信号的时间差和接收器的坐标位置信息计算出触控笔到
四个接收器的距离，并由此计算出触控笔在以显示屏幕为基准面的显示平面坐标系
内的空间坐标，再向显示平面进行投影，得到投影点坐标；
步骤三、将上述四个投影点组成的四边形规则化为矩形，以矩形的一个顶点为原点
建立投影点坐标系x′o′y′，与以显示平面为基准面对应建立的显示平面坐标系xoy
形成简单的平移关系和在x、y方向的缩放关系；
步骤四、根据步骤三中两个坐标系之间的平移关系及缩放比，得到在标定范围内的
任一触控笔位置在显示屏幕中的指示位置。
所述步骤二具体包括：
(2.1)在显示屏上方，对应四个信号接收器位置选择多个触控笔位置处作为标定点，
要求每个标定点与对应接收器的距离较近，与其他接收器的距离相对较远，使触控
笔向各接收器发射信号，并计算各接收器与最近接收器的接收到信号的时间差；
(2.2)根据上述时间差计算出标定点到达其他较远接收器和最近接收器的距离差；
(2.3)通过上述步骤(2.2)中的距离差，结合接收器的坐标位置信息计算出标定点到达
最近接收器的距离L；
(2.4)由步骤(2.2)中得到的距离差与步骤(2.3)中的距离L计算标定点到达各接收器的
距离；
(2.5)将标定点向显示平面进行投影得到触控笔投影点，由标定点到达各接收器的距
离和屏幕尺寸计算出该投影点在显示平面的投影坐标；
(2.6)重复步骤(2.1)至(2.5)，得到四个标定点在显示平面的投影点的投影坐标。
在所述步骤三中，将各标定点在显示平面上的投影点形成的四边形规则化为矩形，
要求矩形的每条边通过对应四边形边的中点，并且平行于对应显示屏幕的边，然后
以矩形的一个顶点为原点建立投影点坐标系，根据此坐标系的原点在显示平面坐标
系中的坐标得到显示平面坐标系与投影点坐标系之间的平移关系，并根据显示平面
与规则化矩形的长宽比得出显示平面与规则化矩形的缩放比。
所述步骤四具体包括：
在标定范围内的触控笔位置S通过先投影得到投影点S′在坐标系xoy的投影坐标
(xs,ys)，根据坐标系x′o′y′与xoy之间的平移关系得到投
影点S′在坐标系x′o′y′的坐标(x′s,y′s)，并根据规则化矩形
与显示平面尺寸的缩放比得到触控笔位置S在显示屏幕中的实际指示位置S″。
所述步骤二中标定点的个数为至少三个，以便建立投影点坐标系和投影矩形范围。
在步骤(2.2)中，各接收器与最近接收器的信号到达的距离差为d1、d2、d3，步骤
(2.3)中所述标定点到达最近接收器的距离L＝(d12+d32-
d22)/2(d2-d1-d3)，步骤(2.4)中所述标定点到达各接收器的距离为
[L,L+d1,L+d2,L+d3]。
本发明的显示屏悬浮触控方法可以实现悬浮触控，且触控笔悬浮距离可调；同时信
号单向传输，无需反馈系统，结构简单；触控范围大小可用标定任意调节，并且适
用于任何尺寸的屏幕；本发明的移动定位精度可达显示屏像素级别。
附图说明
图1为本发明显示屏悬浮触控方法的实施状态图；
图2为本发明显示屏悬浮触控方法的标定示意图；
图3为本发明显示屏悬浮触控方法的距离差计算原理图；
图4为本发明显示屏悬浮触控方法的步骤流程图；
图5为本发明显示屏悬浮触控方法的计算过程示意图。
具体实施方式
为便于对本发明的方法及达到的效果有进一步的了解，现结合附图并举较佳实施例
详细说明如下。
如图1所示，A/B/C/D分别为信号接收器1/2/3/4；E为显示屏；F为触控笔即信号
发射器。本发明的显示屏悬浮触控方法在实施过程中，首先在显示屏的四个角位置
分别设置信号接收器(以下简称接收器)，如接收器1、接收器2、接收器3及接收
器4，触控笔作为信号发生器，发射特定频率的信号脉冲，然后利用四个接收器接
收到相同脉冲信号的时间差计算出触控笔到各接收器的距离差，距离差计算的实施
方案：让触控笔(信号发生器)以固定频率发射信号脉冲(每个脉冲可以是多个波长)，
如超声波脉冲，四个接收器记录接收到每个信号脉冲的时间，并对接收到的脉冲进
行计数，然后比较四个接收器接收到的计数相同的脉冲的时间，结合信号的传播速
度即可计算出触发点到最近接收器与其他三个接收器的距离差，如图2所示，另四
个接收器保留的计数个数(包括脉冲记录时间和脉冲计数)需根据最大距离差(显示屏
对角距离)来计算，计数个数数值大于或等于最大距离差除以脉冲长度的商值，以
保证四个接收器可以找到对应的脉冲，实现四个接收器的相对同步探测。
结合图2至图4，选定图2中显示屏上方的某一点1作为触控笔的实际某一位置(即
标定点)，同时选定接收器1作为与触控笔位置1最接近的接收器，四个接收器接
收到计数相同的脉冲的时间分别为T1、T2、
T3、T4，四个接收器接收到计数相同的脉冲信号的时间
差为ΔTi＝Ti-
min{T1,T2,T3,T4}，其中i＝
1,2,3,4，表示信号接收器编号，获取各接收器与最接近的接收器1的信号到达时间
差：[0,ΔT2,ΔT3,ΔT4]，其中
ΔT2为接收器2与接收器1的信号到达时间差，ΔT3为接
收器3与接收器1的信号到达时间差，ΔT4为接收器4与接收器1的
信号到达时间差；假设声波的速度为v，利用该时间差和声波速度计算出触控笔位
置1到各接收器与最接近接收器的直线距离差：
v×[0,ΔT2,ΔT3,ΔT4]＝[0,d1,d2,d3]，其中d1
为触控笔位置1到接收器2的距离与触控笔位置1到接收器1的距离的差值，d2
为触控笔位置1到接收器3的距离与触控笔位置1到接收器1的距离的差值，d3
为触控笔位置1到接收器4的距离与触控笔位置1到接收器1的距离的差值，计算
出的这些距离差数据反映了触控笔与显示屏四个角点的相对位置信息；以显示平面
为基准面建立笛卡儿坐标系xoy(即显示平面坐标系，如图2所示以接收器2的角点
作为直角坐标系原点)，然后通过触控笔到各接收器的直线距离差数据和接收器的
坐标位置信息或屏幕尺寸信息计算出触控笔位置1到达最接近的接收器1的距离：
L＝(d12+d32-d22)/2(d2-d1-d3)；则触控笔位
置1到达各接收器的距离为：[L,L+d1,L+d2,L+d3]，并由此计算出触控笔位置1在
此坐标系内的空间坐标；触控笔位置1再向显示平面进行投影得到触控笔投影点1′，
由触控笔位置1到达各接收器的距离可求出触控笔投影点1′在显示平面的投影坐标
(x1,y1)。
同上所述，如图2所示，再选定显示屏上方的某一点2作为触控笔的实际某一位置，
同时选定接收器2作为与触控笔位置2最接近的接收器，选定接收器3作为与触控
笔位置3最接近的接收器，选定接收器4作为与触控笔位置4最接近的接收器，重
复上述步骤，分别得到触控笔位置2在显示平面的投影点2′的投影坐标(x2,y2)、触
控笔位置3在显示平面的投影点3′的投影坐标(x3,y3)、触控笔位置4在显示平面的
投影点4′的投影坐标(x4,y4)，如此四个标定点将会得到四个投影点坐标；将四个投
影点规则化为矩形，矩形的四个顶点坐标可以采用相邻点平均计算得到，分别为
((x1+x4)/2,(y1+y2)/2)、((x2+x3)/2,(y1+y2)/2)、((x2+x3)/2,(y3+y4)/2)、
((x1+x4)/2,(y3+y4)/2)，为并以其中第二个矩形顶点为原点建立坐标系x′o′y′(即投影
点矩阵坐标系)；建立坐标系x′o′y′与显示屏坐标系xoy之间对应的平移关系及投影
点矩阵与显示屏尺寸的缩放比；此后在标定范围内的触控笔位置S通过先投影得
到投影点S′在坐标系xoy的投影坐标(xs,ys)，根据坐标系
x′o′y′与xoy之间的平移关系得到投影点S′在坐标系x′o′y′的坐标
(x′s,y′s)，并根据投影点矩阵与显示屏尺寸的缩放比映射
得到触控笔位置S在显示屏幕的实际指示位置S″。
结合图5所示，本发明显示屏悬浮触控方法的计算过程示意图，其中四个标定点到
达显示屏四个角点的距离差矩阵为
1 > mi> mtd> ath>> 每一行表示一个标定点到四个接收器的各距离差；标定点到显示屏最近角点(即四 个标定点分别到与之最近的各接收器)的距离矩阵为 mtr> ed> > b> ) mn>13 > ) mn>24 > ) mn>31 > ) mn>42 由上述两个矩阵计算得到各标定点到显示屏角点的距离矩阵 1 > mo>+ mi> >+ > > mi>L sub> mi>L ub> > msub> mn> msub> mo>> 其中每一行表示一个标定点到四个显示屏角点的距离。计算标定点对应投影点1′、 2′、3′、4′的投影坐标，并经投影点规则化为矩形，该投影点矩形的长宽为L'×W'、 显示屏幕的长宽为L×W，得出投影点矩形与显示屏幕的长宽缩放比为(a,b)＝ (L/L',W/W')，同时根据投影点坐标系的原点在显示平面坐标系中的坐标得到显示平 面坐标系与投影点坐标系之间的平移关系。计算触控笔位置S投影点S′在显示平 面坐标系的投影坐标，并根据投影点矩形坐标系与显示平面坐标系的平移关系及投 影点矩形与显示屏幕的长宽缩放比得到触控笔位置S在显示屏幕的指示位置S″。 本发明中的标定点并不限于实施例中的四个，也可为三个或其他多个。 本发明的显示屏悬浮触控方法可以实现悬浮触控，且触控笔悬浮距离可调；同时信 号单向传输，无需反馈系统，结构简单；触控范围大小可用标定任意调节，并且适 用于任何尺寸的屏幕；本发明的移动定位精度可达显示屏像素级别。 以上所述，仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。
2024年8月19日发(作者：缪邃)
(19)中华人民共和国国家知识产权局
(12)发明专利说明书
(21)申请号 CN2.7
(22)申请日 2014.11.26
(71)申请人 昆山国显光电有限公司
地址 215300 江苏省苏州市昆山市开发区龙腾路1号4幢
(72)发明人 刘将 徐奎
(74)专利代理机构 北京汇泽知识产权代理有限公司
代理人 马廷昭
(51)
G06F3/0484
G06F3/0487
G06F3/0488
(10)申请公布号 CN 104461286 A
(43)申请公布日 2015.03.25
权利要求说明书 说明书 幅图
(54)发明名称
一种显示屏悬浮触控方法
(57)摘要
本发明公开了一种显示屏悬浮触控
方法，其包括如下步骤：步骤一、在显示
屏的四个角位置分别设置信号接收器；步
骤二、在显示屏上方，对应四个信号接收
器位置选择多个触控笔位置处作为标定
点，得到标定点在显示平面投影点的坐
标；步骤三、将上述四个投影点组成的四
边形规则化为矩形，以矩形的一个顶点为
原点建立坐标系x′o′y′，与以显示平面为基
准面对应建立的显示平面坐标系xoy形成
简单的平移关系和在x、y方向的缩放关
系；步骤四、根据步骤三中两个坐标系之
间的平移关系及缩放比，得到在标定范围
内的任一触控笔位置在显示屏幕中的指示
位置。本发明的显示屏触控方法可以实现
悬浮触控，且触控笔悬浮距离和触控范围
可调。
法律状态
法律状态公告日
法律状态信息
法律状态
权 利 要 求 说 明 书
1.一种显示屏悬浮触控方法，其特征在于，其包括如下步骤：
步骤一、在显示屏的四个角位置分别设置信号接收器；
步骤二、在显示屏上方，对应四个信号接收器位置选择多个触控笔位置处作为标定
点，要求每个标定点与对应接收器的距离比该标定点与其他接收器的距离相对更近，
通过各接收器接收到触控笔信号的时间差和接收器的坐标位置信息计算出触控笔到
四个接收器的距离，并由此计算出触控笔在以显示屏幕为基准面的显示平面坐标系
内的空间坐标，再向显示平面进行投影，得到投影点坐标；
步骤三、将上述四个投影点组成的四边形规则化为矩形，以矩形的一个顶点为原点
建立投影点坐标系x′o′y′，与以显示平面为基准面对应建立的显示平面坐标系xoy
形成简单的平移关系和在x、y方向的缩放关系；
步骤四、根据步骤三中两个坐标系之间的平移关系及缩放比，得到在标定范围内的
任一触控笔位置在显示屏幕中的指示位置。
2.如权利要求1所述的显示屏悬浮触控方法，其特征在于，所述步骤二具体包括：
(2.1)在显示屏上方，对应四个信号接收器位置选择多个触控笔位置处作为标定点，
要求每个标定点与对应接收器的距离较近，与其他接收器的距离相对较远，使触控
笔向各接收器发射信号，并计算各接收器与最近接收器的接收到信号的时间差；
(2.2)根据上述时间差计算出标定点到达其他较远接收器和最近接收器的距离差；
(2.3)通过上述步骤(2.2)中的距离差，结合接收器的坐标位置信息计算出标定点到达
最近接收器的距离L；
(2.4)由步骤(2.2)中得到的距离差与步骤(2.3)中的距离L计算标定点到达各接收器的
距离；
(2.5)将标定点向显示平面进行投影得到触控笔投影点，由标定点到达各接收器的距
离和屏幕尺寸计算出该投影点在显示平面的投影坐标；
(2.6)重复步骤(2.1)至(2.5)，得到四个标定点在显示平面的投影点的投影坐标。
3.如权利要求1所述的显示屏悬浮触控方法，其特征在于，在所述步骤三中，将各
标定点在显示平面上的投影点形成的四边形规则化为矩形，要求矩形的每条边通过
对应四边形边的中点，并且平行于对应显示屏幕的边，然后以矩形的一个顶点为原
点建立投影点坐标系，根据此坐标系的原点在显示平面坐标系中的坐标得到显示平
面坐标系与投影点坐标系之间的平移关系，并根据显示平面与规则化矩形的长宽比
得出显示平面与规则化矩形的缩放比。
4.如权利要求3所述的显示屏悬浮触控方法，其特征在于，所述步骤四具体包括：
在标定范围内的触控笔位置S通过先投影得到投影点S′在坐标系xoy的投影坐标
(xs,ys)，根据坐标系x′o′y′与xoy之间的平移关系得到投
影点S′在坐标系x′o′y′的坐标(x′s,y′s)，并根据规则化矩形
与显示平面尺寸的缩放比得到触控笔位置S在显示屏幕中的实际指示位置S″。
5.如权利要求1所述的显示屏悬浮触控方法，其特征在于，所述步骤二中标定点的
个数为至少三个，以便建立投影点坐标系和投影矩形范围。
6.如权利要求2所述的显示屏悬浮触控方法，其特征在于，在步骤(2.2)中，各接收
器与最近接收器的信号到达的距离差为d1、d2、d3，步骤(2.3)中所述标定点到达
最近接收器的距离L＝(d12+d32-d22)/2(d2-
d1-d3)，步骤(2.4)中所述标定点到达各接收器的距离为[L,L+d1,L+d2,L+d3]。
说 明 书
技术领域
本发明有关一种显示屏触控方法，特别是指一种利用触控笔标定实现触控位置和触
控范围可调的悬浮触控方法。
背景技术
目前显示设备多采用平面接触式触控技术，但移动定位精度通常受触摸屏分辨率的
限制，并且此种触控技术不适用于超大显示屏，操作范围和操作距离受到很大限制。
目前主要有两种触控方式以解决上述问题，其一，基于触控装置和接收装置之间的
信号反馈，实现对显示屏的灵活自由触控，触控装置包含移动定位装置，将相对移
动的位置信息通过无线通信技术反馈给显示装置，通过相应的位置信息处理，对应
到显示屏的相应位置，不过这种触控技术只能实现滑动定位；其二，基于图像采集
技术的人机交互系统，目前已经有较为成熟的产品，如LeapMotion和Kinect等体
感控制器，不过这些交互系统的运算量通常很大，操作速度慢，应用受到一定限制。
发明内容
有鉴于此，本发明的主要目的在于提供一种利用触控笔标定实现触控位置精确、且
触控范围任意可调的显示屏悬浮触控方法。
为达到上述目的，本发明提供一种显示屏悬浮触控方法，其包括如下步骤：
步骤一、在显示屏的四个角位置分别设置信号接收器；
步骤二、在显示屏上方，对应四个信号接收器位置选择多个触控笔位置处作为标定
点，要求每个标定点与对应接收器的距离比该标定点与其他接收器的距离相对更近，
通过各接收器接收到触控笔信号的时间差和接收器的坐标位置信息计算出触控笔到
四个接收器的距离，并由此计算出触控笔在以显示屏幕为基准面的显示平面坐标系
内的空间坐标，再向显示平面进行投影，得到投影点坐标；
步骤三、将上述四个投影点组成的四边形规则化为矩形，以矩形的一个顶点为原点
建立投影点坐标系x′o′y′，与以显示平面为基准面对应建立的显示平面坐标系xoy
形成简单的平移关系和在x、y方向的缩放关系；
步骤四、根据步骤三中两个坐标系之间的平移关系及缩放比，得到在标定范围内的
任一触控笔位置在显示屏幕中的指示位置。
所述步骤二具体包括：
(2.1)在显示屏上方，对应四个信号接收器位置选择多个触控笔位置处作为标定点，
要求每个标定点与对应接收器的距离较近，与其他接收器的距离相对较远，使触控
笔向各接收器发射信号，并计算各接收器与最近接收器的接收到信号的时间差；
(2.2)根据上述时间差计算出标定点到达其他较远接收器和最近接收器的距离差；
(2.3)通过上述步骤(2.2)中的距离差，结合接收器的坐标位置信息计算出标定点到达
最近接收器的距离L；
(2.4)由步骤(2.2)中得到的距离差与步骤(2.3)中的距离L计算标定点到达各接收器的
距离；
(2.5)将标定点向显示平面进行投影得到触控笔投影点，由标定点到达各接收器的距
离和屏幕尺寸计算出该投影点在显示平面的投影坐标；
(2.6)重复步骤(2.1)至(2.5)，得到四个标定点在显示平面的投影点的投影坐标。
在所述步骤三中，将各标定点在显示平面上的投影点形成的四边形规则化为矩形，
要求矩形的每条边通过对应四边形边的中点，并且平行于对应显示屏幕的边，然后
以矩形的一个顶点为原点建立投影点坐标系，根据此坐标系的原点在显示平面坐标
系中的坐标得到显示平面坐标系与投影点坐标系之间的平移关系，并根据显示平面
与规则化矩形的长宽比得出显示平面与规则化矩形的缩放比。
所述步骤四具体包括：
在标定范围内的触控笔位置S通过先投影得到投影点S′在坐标系xoy的投影坐标
(xs,ys)，根据坐标系x′o′y′与xoy之间的平移关系得到投
影点S′在坐标系x′o′y′的坐标(x′s,y′s)，并根据规则化矩形
与显示平面尺寸的缩放比得到触控笔位置S在显示屏幕中的实际指示位置S″。
所述步骤二中标定点的个数为至少三个，以便建立投影点坐标系和投影矩形范围。
在步骤(2.2)中，各接收器与最近接收器的信号到达的距离差为d1、d2、d3，步骤
(2.3)中所述标定点到达最近接收器的距离L＝(d12+d32-
d22)/2(d2-d1-d3)，步骤(2.4)中所述标定点到达各接收器的距离为
[L,L+d1,L+d2,L+d3]。
本发明的显示屏悬浮触控方法可以实现悬浮触控，且触控笔悬浮距离可调；同时信
号单向传输，无需反馈系统，结构简单；触控范围大小可用标定任意调节，并且适
用于任何尺寸的屏幕；本发明的移动定位精度可达显示屏像素级别。
附图说明
图1为本发明显示屏悬浮触控方法的实施状态图；
图2为本发明显示屏悬浮触控方法的标定示意图；
图3为本发明显示屏悬浮触控方法的距离差计算原理图；
图4为本发明显示屏悬浮触控方法的步骤流程图；
图5为本发明显示屏悬浮触控方法的计算过程示意图。
具体实施方式
为便于对本发明的方法及达到的效果有进一步的了解，现结合附图并举较佳实施例
详细说明如下。
如图1所示，A/B/C/D分别为信号接收器1/2/3/4；E为显示屏；F为触控笔即信号
发射器。本发明的显示屏悬浮触控方法在实施过程中，首先在显示屏的四个角位置
分别设置信号接收器(以下简称接收器)，如接收器1、接收器2、接收器3及接收
器4，触控笔作为信号发生器，发射特定频率的信号脉冲，然后利用四个接收器接
收到相同脉冲信号的时间差计算出触控笔到各接收器的距离差，距离差计算的实施
方案：让触控笔(信号发生器)以固定频率发射信号脉冲(每个脉冲可以是多个波长)，
如超声波脉冲，四个接收器记录接收到每个信号脉冲的时间，并对接收到的脉冲进
行计数，然后比较四个接收器接收到的计数相同的脉冲的时间，结合信号的传播速
度即可计算出触发点到最近接收器与其他三个接收器的距离差，如图2所示，另四
个接收器保留的计数个数(包括脉冲记录时间和脉冲计数)需根据最大距离差(显示屏
对角距离)来计算，计数个数数值大于或等于最大距离差除以脉冲长度的商值，以
保证四个接收器可以找到对应的脉冲，实现四个接收器的相对同步探测。
结合图2至图4，选定图2中显示屏上方的某一点1作为触控笔的实际某一位置(即
标定点)，同时选定接收器1作为与触控笔位置1最接近的接收器，四个接收器接
收到计数相同的脉冲的时间分别为T1、T2、
T3、T4，四个接收器接收到计数相同的脉冲信号的时间
差为ΔTi＝Ti-
min{T1,T2,T3,T4}，其中i＝
1,2,3,4，表示信号接收器编号，获取各接收器与最接近的接收器1的信号到达时间
差：[0,ΔT2,ΔT3,ΔT4]，其中
ΔT2为接收器2与接收器1的信号到达时间差，ΔT3为接
收器3与接收器1的信号到达时间差，ΔT4为接收器4与接收器1的
信号到达时间差；假设声波的速度为v，利用该时间差和声波速度计算出触控笔位
置1到各接收器与最接近接收器的直线距离差：
v×[0,ΔT2,ΔT3,ΔT4]＝[0,d1,d2,d3]，其中d1
为触控笔位置1到接收器2的距离与触控笔位置1到接收器1的距离的差值，d2
为触控笔位置1到接收器3的距离与触控笔位置1到接收器1的距离的差值，d3
为触控笔位置1到接收器4的距离与触控笔位置1到接收器1的距离的差值，计算
出的这些距离差数据反映了触控笔与显示屏四个角点的相对位置信息；以显示平面
为基准面建立笛卡儿坐标系xoy(即显示平面坐标系，如图2所示以接收器2的角点
作为直角坐标系原点)，然后通过触控笔到各接收器的直线距离差数据和接收器的
坐标位置信息或屏幕尺寸信息计算出触控笔位置1到达最接近的接收器1的距离：
L＝(d12+d32-d22)/2(d2-d1-d3)；则触控笔位
置1到达各接收器的距离为：[L,L+d1,L+d2,L+d3]，并由此计算出触控笔位置1在
此坐标系内的空间坐标；触控笔位置1再向显示平面进行投影得到触控笔投影点1′，
由触控笔位置1到达各接收器的距离可求出触控笔投影点1′在显示平面的投影坐标
(x1,y1)。
同上所述，如图2所示，再选定显示屏上方的某一点2作为触控笔的实际某一位置，
同时选定接收器2作为与触控笔位置2最接近的接收器，选定接收器3作为与触控
笔位置3最接近的接收器，选定接收器4作为与触控笔位置4最接近的接收器，重
复上述步骤，分别得到触控笔位置2在显示平面的投影点2′的投影坐标(x2,y2)、触
控笔位置3在显示平面的投影点3′的投影坐标(x3,y3)、触控笔位置4在显示平面的
投影点4′的投影坐标(x4,y4)，如此四个标定点将会得到四个投影点坐标；将四个投
影点规则化为矩形，矩形的四个顶点坐标可以采用相邻点平均计算得到，分别为
((x1+x4)/2,(y1+y2)/2)、((x2+x3)/2,(y1+y2)/2)、((x2+x3)/2,(y3+y4)/2)、
((x1+x4)/2,(y3+y4)/2)，为并以其中第二个矩形顶点为原点建立坐标系x′o′y′(即投影
点矩阵坐标系)；建立坐标系x′o′y′与显示屏坐标系xoy之间对应的平移关系及投影
点矩阵与显示屏尺寸的缩放比；此后在标定范围内的触控笔位置S通过先投影得
到投影点S′在坐标系xoy的投影坐标(xs,ys)，根据坐标系
x′o′y′与xoy之间的平移关系得到投影点S′在坐标系x′o′y′的坐标
(x′s,y′s)，并根据投影点矩阵与显示屏尺寸的缩放比映射
得到触控笔位置S在显示屏幕的实际指示位置S″。
结合图5所示，本发明显示屏悬浮触控方法的计算过程示意图，其中四个标定点到
达显示屏四个角点的距离差矩阵为
1 > mi> mtd> ath>> 每一行表示一个标定点到四个接收器的各距离差；标定点到显示屏最近角点(即四 个标定点分别到与之最近的各接收器)的距离矩阵为 mtr> ed> > b> ) mn>13 > ) mn>24 > ) mn>31 > ) mn>42 由上述两个矩阵计算得到各标定点到显示屏角点的距离矩阵 1 > mo>+ mi> >+ > > mi>L sub> mi>L ub> > msub> mn> msub> mo>> 其中每一行表示一个标定点到四个显示屏角点的距离。计算标定点对应投影点1′、 2′、3′、4′的投影坐标，并经投影点规则化为矩形，该投影点矩形的长宽为L'×W'、 显示屏幕的长宽为L×W，得出投影点矩形与显示屏幕的长宽缩放比为(a,b)＝ (L/L',W/W')，同时根据投影点坐标系的原点在显示平面坐标系中的坐标得到显示平 面坐标系与投影点坐标系之间的平移关系。计算触控笔位置S投影点S′在显示平 面坐标系的投影坐标，并根据投影点矩形坐标系与显示平面坐标系的平移关系及投 影点矩形与显示屏幕的长宽缩放比得到触控笔位置S在显示屏幕的指示位置S″。 本发明中的标定点并不限于实施例中的四个，也可为三个或其他多个。 本发明的显示屏悬浮触控方法可以实现悬浮触控，且触控笔悬浮距离可调；同时信 号单向传输，无需反馈系统，结构简单；触控范围大小可用标定任意调节，并且适 用于任何尺寸的屏幕；本发明的移动定位精度可达显示屏像素级别。 以上所述，仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。