【摘 要】針對(duì)目前微觀交通仿真系統(tǒng)中缺乏更靈活的多點(diǎn)觸控系統(tǒng)手勢(shì)交互模塊以及對(duì)觸摸手勢(shì)含義的理想描述和識(shí)別，提出了一種高性能的算法并優(yōu)化多點(diǎn)觸控指令，使其更符合用戶的思維與認(rèn)知。設(shè)置觸點(diǎn)位移和觸摸時(shí)間的雙閾值來提高觸點(diǎn)識(shí)別的精確性，防止突增雜點(diǎn)的誤判斷，減緩過快操作產(chǎn)生的抖動(dòng)；采用統(tǒng)計(jì)分析和模型匹配識(shí)別算法來解決動(dòng)態(tài)手勢(shì)識(shí)別的問題，還引入界面widget飾物，大大提高了多點(diǎn)觸摸手勢(shì)識(shí)別的效率和精確度。

【關(guān)鍵字】多點(diǎn)觸摸 觸摸手勢(shì) 統(tǒng)計(jì)分析 模板匹配 界面widget

一、引言

隨著windows7操作系統(tǒng)對(duì)多點(diǎn)觸控技術(shù)的支持，多點(diǎn)觸控技術(shù)應(yīng)用越來越備受關(guān)注。本文研究了高性能的算法并優(yōu)化了多點(diǎn)觸控指令，分析和設(shè)計(jì)在微觀交通仿真系統(tǒng)中可能涉及的有用手勢(shì)，大大提高了微觀交通仿真中的靈活性。

二、多點(diǎn)觸控系統(tǒng)人機(jī)交互手勢(shì)定義

（一）觸摸手勢(shì)的基元?jiǎng)幼?/p>

本文定義的基元操作是指每個(gè)手指的動(dòng)作，因此觸摸手勢(shì)的基元?jiǎng)幼魇菢?gòu)成多點(diǎn)觸摸手勢(shì)的基本單元。觸摸手勢(shì)的基元?jiǎng)幼魇菍?duì)單觸摸點(diǎn)的描述，其可以由觸點(diǎn)檢測(cè)和觸點(diǎn)追蹤兩個(gè)過程中的4個(gè)屬性構(gòu)成的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)來表示：基元?jiǎng)幼?{ID，State， Coordinate，Time}其中ID={1，2，…，10}，表示識(shí)別觸點(diǎn)的身份識(shí)別號(hào)，每個(gè)觸點(diǎn)有唯一的ID號(hào)與其對(duì)應(yīng)；State ={0，1}表示觸摸點(diǎn)相對(duì)于屏幕的狀態(tài)，0表示接觸，1表示未接觸；Coordinate，表示系統(tǒng)記錄的觸摸點(diǎn)的坐標(biāo)；Time表示觸點(diǎn)的生命周期，即從開始接觸到觸摸結(jié)束的時(shí)間，可由檢測(cè)系統(tǒng)時(shí)間得到。

（二）多點(diǎn)觸摸手勢(shì)的分類及描述

觸摸手勢(shì)由基元?jiǎng)幼鹘M合而成，基于觸點(diǎn)軌跡變化手勢(shì)可分成靜態(tài)手勢(shì)和動(dòng)態(tài)手勢(shì)。

三、多點(diǎn)觸摸手勢(shì)的識(shí)別方法

（一）靜態(tài)手勢(shì)識(shí)別

在實(shí)際應(yīng)用中由于光線等原因觸摸屏突增雜點(diǎn)也被系統(tǒng)記錄為有效觸點(diǎn)，從而產(chǎn)生誤判斷；此外觸摸手勢(shì)操作過快時(shí)容易產(chǎn)生觸點(diǎn)抖動(dòng)，以致系統(tǒng)誤判或丟失觸點(diǎn)。于是本文提出了雙閾值識(shí)別算法，就是對(duì)每個(gè)觸點(diǎn)添加觸點(diǎn)位移和時(shí)間間隔閾值檢測(cè)。

觸點(diǎn)位移閾值函數(shù)：

時(shí)間間隔閾值函數(shù)：

（二）動(dòng)態(tài)手勢(shì)的基元操作識(shí)別

為保證多點(diǎn)觸控系統(tǒng)對(duì)觸摸手勢(shì)指令識(shí)別的正確率和效率，本文采用了兩種識(shí)別算法相結(jié)合的方法--統(tǒng)計(jì)分析和模板匹配算法。

1.統(tǒng)計(jì)分析算法

首先計(jì)算觸摸的第一個(gè)和最后一個(gè)點(diǎn)的X和Y之間的差異，記為xDiff 和yDiff。如果yDiff是0或xDiff幾乎可以忽略不計(jì)（閾值為10像素），所以手勢(shì)是向上或向下。同樣水平方向識(shí)別也如此。當(dāng)xDiff 和yDiff都不接近0或不可以忽略時(shí)，如果xDiff 和yDiff都大于0，則為向右上方移動(dòng)，其他情況也類似。縮放手勢(shì)則分別計(jì)算兩個(gè)手指之間最初和最終的距離即可。

2.模板匹配算法

道路交互手勢(shì)的識(shí)別采用模板匹配技術(shù)，即每條路線都被重置為N個(gè)等距的點(diǎn) （32≤N≤256），在整個(gè)路線上每隔間距I采用的是線性內(nèi)插值算法就放置一個(gè)點(diǎn)；一次旋轉(zhuǎn)，定義路線的中心和路線的第一個(gè)點(diǎn)，旋轉(zhuǎn)手勢(shì)使得旋轉(zhuǎn)不變角度為0以找到最佳對(duì)準(zhǔn)角度；縮放，縮放手勢(shì)至一個(gè)可識(shí)別的區(qū)域，區(qū)域?yàn)檎叫?，而且是不均勻縮放；平移手勢(shì)，使得手勢(shì)的中心點(diǎn)在（0，0）處；找出候選點(diǎn)C和模板T之間的平均距離：將距離轉(zhuǎn)化為 score [0，1] ：在匹配基元?jiǎng)幼鲿r(shí)，score必須大于等于0.8；如果score小于0.8，則舍棄匹配，表明是無效手勢(shì)，提高匹配的準(zhǔn)確度。

（三）微觀交通仿真中的手勢(shì)識(shí)別

根據(jù)動(dòng)態(tài)手勢(shì)列表以及觸摸手勢(shì)的基元操作識(shí)別的算法，當(dāng)觸點(diǎn)數(shù)目為2時(shí)，如果基元操作的組合是單指平移和單指點(diǎn)擊，則確定為平移手勢(shì)，具體平移方向有單指平移這一基元?jiǎng)幼鞔_定；如果基元操作的組合是單指旋轉(zhuǎn)和單指點(diǎn)擊，則確定為雙手完成的旋轉(zhuǎn)操作，具體旋轉(zhuǎn)方向由基元旋轉(zhuǎn)操作決定；如果基元操作的組合是四指點(diǎn)擊后，另兩指的距離不斷增大，則為放大操作，距離減小則為縮小操作；如果基元操作的組合是兩個(gè)單指平移操作則此手勢(shì)為模型中道路的封堵。如果觸點(diǎn)數(shù)目為4，如果基元操作的組合是單指點(diǎn)擊和三個(gè)單指點(diǎn)擊則識(shí)別為仿真模型沿旋轉(zhuǎn)方向大幅旋轉(zhuǎn)手勢(shì)。如果觸點(diǎn)數(shù)目為1，且基元操作為“√”，則得到模型中道路的開路的手勢(shì)。

四、結(jié)語

本文對(duì)基于基元?jiǎng)幼鞯亩帱c(diǎn)觸摸手勢(shì)特性進(jìn)行分析，對(duì)交通仿真中的多點(diǎn)觸摸手勢(shì)進(jìn)行規(guī)范化的描述并提出手勢(shì)識(shí)別方法。本文創(chuàng)新點(diǎn)是提出了一種設(shè)置觸點(diǎn)位移和時(shí)間函數(shù)雙閾值的方法來提高觸點(diǎn)識(shí)別的精確性，防止突增雜點(diǎn)的誤判斷，減緩過快操作產(chǎn)生的抖動(dòng)。

參考文獻(xiàn)：

[1]凌云翔，張國(guó)華，李銳，等.基于多點(diǎn)觸摸的自然手勢(shì)識(shí)別方法的研究[J].國(guó)防科技大學(xué)學(xué)報(bào)，2010，32（1）：4-5.

[2]王曉慶，等. 多點(diǎn)觸摸手勢(shì)分析及識(shí)別算法的研究[J].計(jì)算機(jī)科學(xué)，2012，39（6A）：522-525.

作者簡(jiǎn)介：羅曉麗 （1990.04--），陜西省西安市，碩士研究生，專業(yè)：計(jì)算機(jī)技術(shù)