第二章信息獲取技術

第二章信息獲取技術2023/12/27第二章信息獲取技術本章內(nèi)容2.1錄音技術2.2數(shù)字照相技術2.3光電掃描技術2.4觸摸屏技術2.5手寫輸入技術2.6話音獲取技術2.7網(wǎng)絡信息采集技術2023/12/272第二章信息獲取技術學習目的掌握掃描儀的基本原理掌握數(shù)字照相的基本原理和性能指標掌握條形碼技術的基本原理和應用掌握觸摸屏技術的基本原理和類型掌握聲音的數(shù)字化原理2023/12/273第二章信息獲取技術

2.1錄音技術錄音是一種傳統(tǒng)的、使用廣泛的語音信息采集技術，也可以看作是一種信息儲存技術。當記者在進行采訪時，在舉行會議時，往往利用錄音將語音信息記錄下來，作為參考資料或檔案資料。錄音技術是利用電磁轉換的原理工作的，其組成有麥克風（輸入）、揚聲器或耳機（輸出）、以及放大和控制電路。2023/12/274第二章信息獲取技術

錄音是把音頻信號通過電磁轉換器——磁頭轉變?yōu)榇艓系拇呕盘柕倪^程。放音則是利用磁頭把磁帶上的磁信號轉換成音頻信號并通過放大在揚聲器或耳機中還原成聲音的過程。

錄音時，動圈話筒將聲信號轉換為電信號，電信號經(jīng)放大后送入磁頭線圈，錄音磁頭是一個蹄形電磁鐵，它的磁性強弱隨電信號變化，就會在磁頭鐵芯中產(chǎn)生交變的磁通，在磁頭的工作縫隙處形成隨音頻而變化的磁場，當磁帶緊貼著通過磁頭縫隙時，磁力線穿過磁帶上的磁性層，將它磁化，從而便留下了剩磁，隨著磁帶的恒速移動，就在磁帶上留下了極性和強弱隨音頻信號變化的連續(xù)性剩磁磁跡，使聲信號以剩磁的形式記錄下來。圖2-1錄音原理錄音原理2023/12/275第二章信息獲取技術2.2數(shù)碼照相技術

一數(shù)碼相機DigitalCamera(DC)

數(shù)碼相機是集光學、機械、電子一體化的產(chǎn)品。它集成了影像信息的轉換、存儲和傳輸?shù)炔考?，具有?shù)字化存取模式，與電腦交互處理和實時拍攝等特點。光線通過鏡頭或者鏡頭組進入相機，通過成像元件轉化為數(shù)字信號，數(shù)字信號通過影像運算芯片儲存在存儲設備中。

圖2-2數(shù)碼照相機2023/12/276第二章信息獲取技術

CCD：電荷藕合器件（ChargeCoupledDevice）

它使用一種高感光度的半導體材料制成，能把光線轉變成電荷。CCD由許多感光單位組成，通常以百萬像素為單位。CCD的組成主要是由一個類似馬賽克的網(wǎng)格、聚光鏡片以及墊于最底下的電子線路矩陣所組成。當CCD表面受到光線照射時，每個感光單位會將電荷反映在組件上，所有的感光單位所產(chǎn)生的信號加在一起，就構成了一幅完整的畫面。1、數(shù)碼相機的感光器件CCD2023/12/277第二章信息獲取技術

互補性氧化金屬半導體CMOS（ComplementaryMetal-OxideSemiconductor）和CCD一樣同為在數(shù)碼相機中可記錄光線變化的半導體。CMOS的制造技術和一般計算機芯片沒什么差別，主要是利用硅和鍺這兩種元素所做成的半導體，使其在CMOS上共存著帶N（帶–電）和P（帶+電）級的半導體，這兩個互補效應所產(chǎn)生的電流即可被處理芯片記錄和解讀成影像。然而，CMOS的缺點就是太容易出現(xiàn)雜點,這主要是因為早期的設計使CMOS在處理快速變化的影像時，由于電流變化過于頻繁而會產(chǎn)生過熱的現(xiàn)象。CMOS2023/12/278第二章信息獲取技術

在拍攝時，當按下快門鈕，感光器件(CCD或者CMOS)前面的快門幕簾便同時打開，通過鏡頭的光線通過透鏡系統(tǒng)和濾色器(濾光器)投射到感光器件上，引起電流的變化，變化的電流信號反映了拍攝的物體的顏色和亮度信息，通過模數(shù)轉換器（ADC）將每個像素上的光學符號轉變?yōu)閿?shù)字信號傳輸給緩存，然后通過數(shù)字信號處理器（DSP）讀取這些信號，并把它們所包含的影像信息存放到存儲器中。2、數(shù)碼相機的工作原理2023/12/279第二章信息獲取技術A/D轉換器A/D轉換器是將模擬量（Analog）轉變?yōu)閿?shù)字量（Digital）的半導體元件。從CCD獲取的電信號是對應于圖像明暗的模擬信號，也就是說圖像由暗到亮的變化可以用從低到高的不同電平來表示，它們是連續(xù)變化的，即所謂模擬量。A/D轉換器的工作是將模擬量數(shù)字化，通常能表示的范圍是28=256、210=1024或者212=4096。2023/12/2710第二章信息獲取技術2023/12/2711第二章信息獲取技術數(shù)碼相機工作原理圖2023/12/2712第二章信息獲取技術開機準備：主控程序芯片開始檢查各個部件。聚焦及測光：快門按下一半時，確定對焦距離。拍照：按下快門，光學鏡頭將畫面聚焦到成像器件，光電轉換器件捕捉光信號，以紅、綠、藍三像素存儲。圖像處理：把像素從CCD送入相機內(nèi)部緩存，將其變成離散數(shù)字信號。圖像合成：到達緩存后，合稱為一幅完整的圖像。圖像壓縮：離開緩沖區(qū)時圖像要被壓縮，壓縮程度根據(jù)拍攝前選定的拍攝模式而定。圖像保存：主控程序芯片發(fā)出消息，把壓縮的圖像再轉移到存儲卡中，長期保存。3、數(shù)碼相機的工作過程2023/12/2713第二章信息獲取技術4、數(shù)碼相機的主要性能指標分辨率：取決與CCD上像素的多少。鏡頭焦距：不同的焦距使得落在CCD上成像的大小不同。連拍速度：拍攝要經(jīng)過光信號—模擬信號—數(shù)字信號—記錄于存儲介質(zhì)上的過程，連拍速度反映轉換記錄花費的時間長短。存儲器種類及存儲能力：內(nèi)置閃存和可移動存儲器。白平衡調(diào)整：通過圖像調(diào)整，使在各種光線在拍攝出來的照片色彩和人眼看到的景物色彩完全相同。相當感光度：提升數(shù)碼相機的ISO是通過兩種方式實現(xiàn)的：強行提高每個像素點的亮度和對比度；使用多個像素點共同完成原來只要一個像素點來完成的任務。2023/12/2714第二章信息獲取技術常見數(shù)碼相機品牌Sony：索尼佳能(Canon)日本尼康(Nikon)日本奧林巴斯(Olympus)日本三星電子(Samsung)韓國柯達(Kodak)美國

富士膠卷(FujiFilm)日本柯尼卡美能達(KonicaMinolta)日本1佳能Canon1937年日本2尼康Nikon1917年日本3索尼Sony(于1946年日本,世界品牌,世界500強,全球領先的電子和娛樂公司,索尼公司)4三星Samsung(于1938年韓國,韓國最大的企業(yè)集團,世界500強企業(yè),三星集團)5富士FUJIFILM(于1917年東京,世界500強,世界上規(guī)模最大的綜合性影像制造和供應商)6松下Panasonic(于1918年日本,全球最大的電子廠商一,Panasonic松下集團)7奧林巴斯OLYMPUS(于1919年日本,數(shù)碼相機十大品牌,世界精密光學技術的代表企業(yè)之一)8柯達Kodak(于1880年美國紐約,世界上最大的影像產(chǎn)品及相關服務的生產(chǎn)和供應商)9卡西歐CASIO(于1946年日本東京,日本三大品牌之一,卡西歐計算機股份有限公司)10賓得PENTAX(于1919年日本,世界著名照相機品牌,行業(yè)著名品牌,旭光學工業(yè)公司)

賓得(Pentax)日本松下電器(Panasonic)日本卡西歐(Casio)日本理光(Ricoh)日本徠卡(Leica)德國愛國者(aigo)中國聯(lián)想（lenovo)中國明基(BenQ)中國

歐達（Ordro）中國海爾（haier）中國2023/12/2715第二章信息獲取技術2.3光電掃描技術

光電掃描技術是基于光電轉換的原理，將光源發(fā)出的光線經(jīng)過光學系統(tǒng)照射到被掃描的圖形、文字等原始信息上面，被反射回來的光經(jīng)過光學系統(tǒng)成像在光電轉換器上，使之產(chǎn)生電信號，通過一定的技術，如編碼、字符識別等，將模擬信息轉換為數(shù)字化信息。常用的光電掃描設備有掃描儀、條形碼閱讀器、光學字符識別閱讀器等。2023/12/2716第二章信息獲取技術1、掃描儀工作原理

掃描儀主要由光學部分、機械傳動部分和轉換電路三部分組成。核心部件是光電轉換部件。掃描時首先將預掃描的原稿正面朝下鋪在掃描儀的玻璃板上，然后啟動掃描儀驅動程序后，安裝在掃描儀內(nèi)部的可移動光源沿y軸方向掃過整個原稿；照射到原稿上的光線經(jīng)過反射后穿過一個很窄的縫隙，形成沿x軸方向的光帶，又經(jīng)過一組反光鏡，由光學透鏡聚焦并進入分光鏡，經(jīng)過棱鏡和紅綠藍三色濾色鏡得到的RGB光帶分別照到各自的CCD上，CCD將RGB光帶轉變?yōu)槟M電子信號，又被A/D轉換器轉換為電子信號。

一、掃描儀2023/12/2717第二章信息獲取技術2023/12/2718第二章信息獲取技術

掃描儀主要由上蓋、原稿臺、光學成像部分、光電轉換部分、機械傳動部分組成。

上蓋

上蓋主要是將要掃描的原稿壓緊，以防止掃描燈光線泄露。

原稿臺

原稿臺主要是用來放置掃描原稿的地方，其四周設有標尺線以方便原稿放置，并能及時確定原稿掃描尺寸。中間為透明玻璃，稱為稿臺玻璃。

光學成像部分

光學成像部分俗稱掃描頭，即圖像信息讀取部分，其精度直接影響掃描圖像的還原逼真程度。它包括以下主要部件：燈管、反光鏡、鏡頭以及電荷耦合器件。

2、掃描儀的組成2023/12/2719第二章信息獲取技術光電轉換部分

光電轉換部分是指掃描儀內(nèi)部的主板。主板以一塊集成芯片為主，其作用是控制各部件協(xié)調(diào)一致地動作，如步進電機的移動等。其中有A／D變換器、BIOS芯片、I／O控制芯片和高速緩存(Cache)。BIOS芯片的主要功能是在掃描儀啟動時進行自檢，I／O控制芯片提供了連接界面和連接通道，高速緩存則是用來暫存圖像數(shù)據(jù)的。機械傳動裝置

機械傳動部分主要包括步進電機、驅動皮帶、滑動導軌和齒輪組。2023/12/2720第二章信息獲取技術3、掃描儀的類型平板式掃描儀名片掃描儀：高速掃描儀+OCR+名片管理軟件底片掃描儀：掃描各種透明膠片饋紙式掃描儀：滾筒式掃描文件掃描儀：自動進紙器，處理多頁文件掃描手持式掃描儀鼓式掃描儀：專業(yè)印刷排版領域使用筆式掃描儀：用于文字識別，貼在紙上逐字掃描。實物掃描儀3D掃描儀：能夠精確描述物體三維結構2023/12/2721第二章信息獲取技術4、掃描儀的性能參數(shù)和技術指標

光學分辨率光學分辨率反映掃描圖像的清晰程度，一般都使用每英寸有多少個點來衡量，也使用每英寸的線條數(shù)來衡量。也就是掃描儀的感光元件——CCD的分辨率。例如最大掃描范圍為216mm×297mm（適合于A4紙）的掃描儀可掃描的最大寬度為8.5英寸（216mm），它的CCD含有5100個單元，其光學分辨率為5100點/8.5英寸=600dpi。2023/12/2722第二章信息獲取技術掃描儀的主要性能指標色彩位數(shù)又叫色彩深度、色彩模式、色彩位或色階，表示掃描儀分辨彩色或灰度細膩程度的指標，反映對圖像色彩的區(qū)分能力，它的單位是bit。色彩位確切的含義是用多少個位來表示掃描得到的一個像素。例如：1bit只能表示黑白像素，因為計算機中的數(shù)字使用二進制，1bit只能表示兩個值即0和1，它們分別代表黑與白。8bit可以表示256個灰度級，它們代表從黑到白的不同灰度等級。24bit可以表示16777216種色彩，其中紅（R）綠（G）藍（B）各個通道分別占用8bit，它們各有28=256個等級，一般稱24bit以上的色彩為真彩色，當然還有采用30bit、36bit、42bit的機種。

2023/12/2723第二章信息獲取技術掃描儀的性能參數(shù)和技術指標掃描幅面：通常有A4、A4加長、A3、A1、A0等規(guī)格。色彩管理系統(tǒng)：通過設備的色域描述文件約束設備的真正色域范圍，解決顏色一致性問題。密度與動態(tài)范圍：密度指掃描儀光源的入射光在掃描稿上的反射。入射光與反射光的比值在取對數(shù)后的值就是密度值。一張掃描稿可以達到的最大密度與最小密度之差稱為稿件的密度范圍，即動態(tài)范圍。2023/12/2724第二章信息獲取技術5、配套軟件OCR:OpticalCharacterRecognition光學字符識別選擇時注意是否能夠識別各種印刷體、手寫體、表格以及能否識別中英文混排等因素。常見的軟件有清華紫光OCR、尚書OCR和漢王OCR等。如尚書OCR主要分為文件、編輯、識別、輸出等步驟。2023/12/2725第二章信息獲取技術

條形碼技術涉及編碼技術、光傳感技術、條形碼印刷技術和計算機識別技術。研究如何把計算機所需的數(shù)據(jù)用一條形碼來表示，以及如何再轉換成計算機數(shù)碼。條形碼是由一組寬度不同、反射率不同的條和空按一定編碼規(guī)則組成，用以表示一組數(shù)據(jù)和符號。

二、條形碼技術2023/12/2726第二章信息獲取技術條形碼CodelengthBarheightQuietzones2023/12/2727第二章信息獲取技術1、條形碼的識別原理要將按照一定規(guī)則編譯出來的條形碼轉換成有意義的信息，需要經(jīng)歷掃描和譯碼兩個過程。掃描：物體的顏色是由其反射光的類型決定的，白色物體能反射各種波長的可見光，黑色物體則吸收各種波長的可見光，所以當條形碼掃描器光源發(fā)出的光在條形碼上反射后，反射光照射到條碼掃描器內(nèi)部的光電轉換器上，光電轉換器根據(jù)強弱不同的反射光信號，轉換成相應的電信號。電信號輸出到條碼掃描器的放大電路增強信號之后，再送到整形電路將模擬信號轉換成數(shù)字信號。2023/12/2728第二章信息獲取技術條形碼的識別原理譯碼：白條、黑條的寬度不同，相應的電信號持續(xù)時間長短也不同。然后譯碼器通過測量脈沖數(shù)字電信號０，１的數(shù)目來判別條和空的數(shù)目．通過測量０，１信號持續(xù)的時間來判別條和空的寬度。此時所得到的數(shù)據(jù)仍然是雜亂無章的，要知道條形碼所包含的信息，則需根據(jù)對應的編碼規(guī)則，將條形符號換成相應的數(shù)字、字符信息。最后，由計算機系統(tǒng)進行數(shù)據(jù)處理與管理，物品的詳細信息便被識別了。2023/12/2729第二章信息獲取技術2、條形碼碼制（1）一維條碼商品條碼EAN-13碼、EAN-8碼等物流條碼Code39碼、ITF25碼等（2）二維條碼行排式矩陣式（3）常見碼制EAN、UPC碼：用于在世界范圍內(nèi)唯一標志一種商品Code39碼：表示數(shù)字和字母，在管理領域應用。ITF25碼：物流管理應用。Codebar碼：用于醫(yī)療、圖書領域和照相館業(yè)務。2023/12/2730第二章信息獲取技術3、條形碼基本術語條（Bar）和空（Space):符號中的黑、白條空白區(qū)、靜區(qū)（QuiteZone):是起始符前面的一個必需保留的面積，它是條碼組成的一個不可分割的部分，是產(chǎn)生掃描信號的開始區(qū)域。2023/12/2731第二章信息獲取技術條形碼符號起始符/終止符（Start/StopCharacters)：用于表示條碼開始或結束的符號分隔符（Separator):位于條碼中間位置的若干條與空。2023/12/2732第二章信息獲取技術寬窄比—寬窄比（W/NRatio):寬單元與窄單元的比例。寬窄比的范圍由條碼標準規(guī)定；通常為：2.5:1to3:1寬窄比大：增加條碼的可靠性寬窄比小：減少條碼占用的空間2023/12/2733第二章信息獲取技術密度密度（Density):單位長度或單位面積內(nèi)條碼所表達的字符數(shù)。一維條碼：字符數(shù)/英寸（cpi)改變寬窄比可改變條碼的密度2023/12/2734第二章信息獲取技術4、條形碼的編碼和結構類型

（1）條形碼的編碼規(guī)則唯一性：同種規(guī)格同種產(chǎn)品對應同一個產(chǎn)品代碼，同種產(chǎn)品不同規(guī)格應對應不同的產(chǎn)品代碼。根據(jù)產(chǎn)品的不同性質(zhì)，如：重量、包裝、規(guī)格、氣味、顏色、形狀等等，賦予不同的商品代碼。永久性：產(chǎn)品代碼一經(jīng)分配，就不再更改，并且是終身的。當此種產(chǎn)品不再生產(chǎn)時，其對應的產(chǎn)品代碼只能擱置起來，不得重復起用再分配給其它的商品。無含義：為了保證代碼有足夠的容量以適應產(chǎn)品頻繁的更新?lián)Q代的需要，最好采用無含義的順序碼。無含義指代碼數(shù)字本身及其位置不表示商品的任何特定信息。2023/12/2735第二章信息獲取技術（2）一維條形碼①一維條形碼的結構通常一個完整的條碼是由兩側靜空區(qū)、起始碼、資料碼、檢查碼、終止碼組成，以一維條碼而言，其排列方式通常如下所示：2023/12/2736第二章信息獲取技術一維條形碼靜空區(qū)：位于條碼兩側無任何符號的白色區(qū)域，主要用來提示掃瞄器準備掃瞄。起始碼：指條碼符號的第一位字碼，用來標識一個條碼符號的開始，掃瞄器確認此字碼存在后開始處理掃瞄脈沖。資料碼：位于起始碼後面的字碼，用來標識一個條碼符號的具體數(shù)值，允許雙向掃瞄。檢查碼：用來判定此次閱讀是否有效的字碼，通常是一種算術運算的結果，掃瞄器讀入條碼進行解碼時，先對讀入各字碼進行運算，如運算結果與檢查碼相同，則判定此次閱讀有效。2023/12/2737第二章信息獲取技術條碼的編碼方法是通過設計條碼中條與空的排列組合來表示不同的二進制數(shù)據(jù)。模塊組合法：條與空由標準寬度的模塊組合而成，一個標準寬度條模塊表示二進制的1，一個標準寬度的空模塊表示0。商品條碼的標準寬度是0.33mm。它的一個字符由兩個條和兩個空組成，每個條或空由1-4個標準寬度組成。寬度調(diào)節(jié)法：條碼中條與空的寬窄設置不同，寬單元表示二進制的1，窄單元表示二進制的0。寬窄單元之比一般控制在2-3。②一維條形碼的編碼方法2023/12/2738第二章信息獲取技術③常見的一維條形碼EAN13碼EAN碼的字符集包含10個數(shù)字符號，它的每一個字符符號均由規(guī)則排列的2個條和2個空表示。EAN13碼共13位數(shù)，系由「國家代碼」3位數(shù)，「廠商代碼」4位數(shù)，「產(chǎn)品代碼」5位數(shù)，以及「檢查碼」1位數(shù)組成。其排列如下：

檢查碼1位2023/12/2739第二章信息獲取技術ENA13碼國家號碼由國際商品條碼總會授權，我國的「國家號碼」為「690~691」，凡由我國核發(fā)的號碼，均須冠上「690~691」為字頭，以別于其他國家。廠商代碼由中國物品編碼中心核發(fā)給申請廠商，占四個碼，代表申請廠商的號碼。產(chǎn)品代碼占五個碼，系代表單項產(chǎn)品的號碼，由廠商自由編定。檢查碼占一個碼，系為防止條碼掃瞄器誤讀的自我檢查。2023/12/2740第二章信息獲取技術2023/12/2741第二章信息獲取技術EAN13碼EAN-13碼的編碼方式：

1.導入值：為EAN-13的最左邊第一個數(shù)字，即國家代碼的第一碼，是不用條碼符號表示的，其功能僅做為左資料碼的編碼設定之用。2.左護線：為輔助碼，不代表任何資料，列印長度較一般資料長。3.左資料碼：即左護線和中線間的條碼部分，共有六個數(shù)字資料，其編碼方式取決于導入值之大小。2023/12/2742第二章信息獲取技術EAN13碼4.中線：為輔助碼，作為區(qū)分左資料碼與右資料碼之用。中線長度較一般資料長。5.右資料碼：即位于右護線與中線之間的部份。包括五位數(shù)產(chǎn)品代碼與一位檢查碼。6.右護線：為輔助碼，列印長度與左護線、中線相同。7.EAN-13碼的檢查碼的算法如下：C1=N3+N5+N7+N9+N11+N13C2=(N2+N4+N6+N8+N10+N12)×3CC=(C1+C2)取個位數(shù)C(檢查碼)=10-CC(若值為10，則取0)2023/12/2743第二章信息獲取技術思考：以690、691為前綴碼的EAN13碼能夠對多少廠商進行編碼？每一個制造廠商可以對多少種產(chǎn)品進行編碼？當國家編碼為692時，廠商識別代碼調(diào)整為5位，商品識別代碼調(diào)整為4位。2023/12/2744第二章信息獲取技術EAN8碼471：臺灣489：香港特別行政區(qū)958：澳門977連續(xù)出版物

978、979圖書

980應收票據(jù)

981、982普通流通券

990～999優(yōu)惠券

2023/12/2745第二章信息獲取技術（3）二維條形碼技術2023/12/2746第二章信息獲取技術①二維條形碼的編碼行排式二維條碼：行排式二維條碼（又稱堆積式二維條碼或層排式二維條碼），其編碼原理是建立在一維條碼基礎之上，按需要堆積成二行或多行。它在編碼設計、校驗原理、識讀方式等方面繼承了一維條碼的一些特點，識讀設備與條碼印刷與一維條碼技術兼容。但由于行數(shù)的增加，需要對行進行判定，其譯碼算法與軟件也不完全相同于一維條碼。2023/12/2747第二章信息獲取技術二維條形碼的編碼矩陣式二維條碼：又稱棋盤式二維條碼，它是在一個矩形空間通過黑、白像素在矩陣中的不同分布進行編碼。在矩陣相應元素位置上，用點（方點、圓點或其他形狀）的出現(xiàn)表示二進制“1”，點的不出現(xiàn)表示二進制的“0”，點的排列組合確定了矩陣式二維條碼所代表的意義。矩陣式二維條碼是建立在計算機圖像處理技術、組合編碼原理等基礎上的一種新型圖形符號自動識讀處理碼制。2023/12/2748第二章信息獲取技術②二維條碼的特性

高密度：能夠對物品信息進行描述。具有糾錯功能：糾錯算法與VCD所用糾錯算法相同?？梢员硎径喾N語言文字可以表示圖像數(shù)據(jù)可引入加密機制2023/12/2749第二章信息獲取技術③二維條形碼的應用2023/12/2750第二章信息獲取技術2023/12/2751第二章信息獲取技術首先，建立一個光學系統(tǒng)，能夠產(chǎn)生一個光點，該光點能夠在自動或手工控制下在條形碼信息上沿一軌跡作直線運動。第二，要求一個接收系統(tǒng)能夠采集到光點運動時打在條形碼條符上反射回來的光，通過對接收到得反射光的強弱及延續(xù)時間的測定，分辨出掃描到的是條還是空。第三，要求一個電路將接收到的光信號轉換成電信號。最后，建立某種算法，對電信號進行譯解，從而得到所需信息。5、條形碼閱讀器2023/12/2752第二章信息獲取技術物流交通運輸郵電通信身份識別零售業(yè)資產(chǎn)追蹤6、條形碼的應用2023/12/2753第二章信息獲取技術2.4觸摸屏技術2023/12/2754第二章信息獲取技術一、觸摸屏的工作原理觸摸屏的基本原理是，用手指或其他物體觸摸安裝在顯示器前端的觸摸屏時，所觸摸的位置(以坐標形式)由觸摸屏控制器檢測，并通過接口送到CPU，從而確定輸入的信息。觸摸屏系統(tǒng)一般包括觸摸屏控制器(卡)和觸摸檢測裝置兩個部分。其中，觸摸檢測裝置一般安裝在顯示器的前端，主要作用是檢測用戶的觸摸位置，并傳送給觸摸屏控制卡。觸摸屏控制器(卡)的主要作用是從觸摸點檢測裝置上接收觸摸信息，并將它轉換成觸點坐標，再送給CPU，它同時能接收CPU發(fā)來的命令并加以執(zhí)行。2023/12/2755第二章信息獲取技術二、觸摸屏的種類電阻式紅外線式電容感應式表面聲波式2023/12/2756第二章信息獲取技術1、電阻式觸摸屏屏體：多層復合薄膜，由一層玻璃或有機玻璃作為基層，表面涂有一層透明的導電層，上面蓋有一層外表面硬化處理、光滑防刮的塑料層。內(nèi)表面涂有一層透明導電層，在兩層之間有許多細小透明隔離點把它們隔開絕緣。原理：當手指觸摸屏幕，相互絕緣的兩層導電層就在觸摸點位置接觸，其中一面導電層接通Y軸方向的5V均勻電壓場，使得偵測層的電壓由0變?yōu)榉?，控制器偵測到后，進行A/D轉換，得到的電壓值與5V相比可得到接觸點的Y軸坐標，同理得出X軸的坐標。特點：與外界環(huán)境隔離，缺點是不能用力或使用銳器觸摸。2023/12/2757第二章信息獲取技術2、紅外線觸摸屏

在觸摸屏的四周布滿紅外接收管和紅外發(fā)射管，這些紅外管在觸摸屏的表面排列呈一一對應的位置關系，形成一張由紅外線布成的光網(wǎng)，當有物體進入紅外光網(wǎng)阻擋住某處的紅外線發(fā)射接收時，此點的橫豎兩個方向的接收紅外管接收到的紅外線的強弱就會發(fā)生變化，設備通過了解紅外線的接收情況的變化就能知道何處進行了觸摸。特點：價格便宜，容易安裝，不受電流、靜電干擾，適合惡劣環(huán)境條件。但不防水，怕污垢，外來物容易引起誤差。2023/12/2758第二章信息獲取技術3、電容式觸摸屏

電容式觸摸屏是一塊四層復合玻璃屏，玻璃屏的內(nèi)表面和夾層各涂有一層ITO，最外層是一薄層矽土玻璃保護層,夾層ITO涂層作為工作面,四個角上引出四個電極，內(nèi)層ITO為屏蔽層以保證良好的工作環(huán)境。當手指觸摸在金屬層上時，由于人體電場，用戶和觸控屏表面形成以一個耦合電容，對于高頻電流來說，電容是直接導體，于是手指從接觸點吸走一個很小的電流。這個電流分別從觸控屏的四角上的電極中流出，并且流經(jīng)這四個電極的電流與手指到四角的距離成正比，控制器通過對這四個電流比例的精確計算，得出觸摸點的位置。2023/12/2759第二章信息獲取技術電容式觸摸屏特點：

對大多數(shù)的環(huán)境污染物有抗力。容易受外界溫度、濕度等因素干擾人體成為線路的一部分，因而漂移現(xiàn)象比較嚴重。帶手套不起作用。需經(jīng)常校準。三星P2電容觸摸屏組件2023/12/2760第二章信息獲取技術2023/12/2761第二章信息獲取技術

4、表面聲波觸摸屏

表面聲波觸摸屏的觸摸屏部分可以是一塊平面、球面或是柱面的玻璃平板，安裝在CRT、LED、LCD或是等離子顯示器屏幕的前面。這塊玻璃平板只是一塊純粹的強化玻璃，區(qū)別于別類觸摸屏技術是沒有任何貼膜和覆蓋層。

玻璃屏的左上角和右下角各固定了豎直和水平方向的超聲波發(fā)射換能器，右上角則固定了兩個相應的超聲波接收換能器。玻璃屏的四個周邊則刻有45°角由疏到密間隔非常精密的反射條紋。2023/12/2762第二章信息獲取技術以右下角的X-軸發(fā)射換能器為例：

發(fā)射換能器把控制器通過觸摸屏電纜送來的電信號轉化為聲波能量向左方表面?zhèn)鬟f，然后由玻璃板下邊的一組精密反射條紋把聲波能量反射成向上的均勻面?zhèn)鬟f，聲波能量經(jīng)過屏體表面，再由上邊的反射條紋聚成向右的線傳播給X-軸的接收換能器，接收換能器將返回的表面聲波能量變?yōu)殡娦盘枴?/p>

當發(fā)射換能器發(fā)射一個窄脈沖后，聲波能量歷經(jīng)不同途徑到達接收換能器，走最右邊的最早到達，走最左邊的最晚到達，早到達的和晚到達的這些聲波能量疊加成一個較寬的波形信號，接收信號集合了所有在X軸方向歷經(jīng)長短不同路徑回歸的聲波能量，它們在Y軸走過的路程是相同的，但在X軸上，最遠的比最近的多走了兩倍X軸最大距離。因此這個波形信號的時間軸反映各原始波形疊加前的位置，也就是X軸坐標。工作原理

2023/12/2763第二章信息獲取技術

發(fā)射信號與接收信號波形在沒有觸摸的時候，接收信號的波形與參照波形完全一樣。當手指或其它能夠吸收或阻擋聲波能量的物體觸摸屏幕時，X軸途經(jīng)手指部位向上走的聲波能量被部分吸收，反應在接收波形上即某一時刻位置上波形有一個衰減缺口。

接收波形對應手指擋住部位信號衰減了一個缺口，計算缺口位置即得觸摸坐標?？刂破鞣治龅浇邮招盘柕乃p并由缺口的位置判定X坐標。之后Y軸同樣的過程判定出觸摸點的Y坐標。除了一般觸摸屏都能響應的X、Y坐標外，表面聲波觸摸屏還響應第三軸Z軸坐標，也就是能感知用戶觸摸壓力大小值。其原理是由接收信號衰減處的衰減量計算得到。

2023/12/2764第二章信息獲取技術第一大特點就是抗暴，因為表面聲波觸摸屏的工作面是一層看不見、打不壞的聲波能量，觸摸屏的基層玻璃沒有任何夾層和結構應力,因此非?？贡┝κ褂?，適合公共場所。第二大特點就是清晰美觀，因為結構少，只有一層普通玻璃，透光率和清晰度都比電容電阻觸摸屏好得多。第三大特點是反應速度快，是所有觸摸屏中反應速度最快的，使用時感覺很順暢。第四大特點是性能穩(wěn)定，因為表面聲波技術原理穩(wěn)定，而表面聲波觸摸屏的控制器靠測量衰減時刻在時間軸上的位置來計算觸摸位置，所以表面聲波觸摸屏非常穩(wěn)定，精度也非常高，目前表面聲波技術觸摸屏的精度通常是4096×4096×256級力度。第五大特點是能夠感應壓力。表面聲波觸摸屏的缺點是觸摸屏表面的灰塵和水滴也阻擋表面聲波的傳遞，雖然聰明的控制卡能分辨出來，但塵土積累到一定程度，信號也就衰減得非常厲害，此時表面聲波觸摸屏變得遲鈍甚至不工作，三、表面聲波觸摸屏特點2023/12/2765第二章信息獲取技術電子筆和書寫板電子筆和書寫板是除了鍵盤和鼠標外的又一計算機輸入設備，其使信息的輸入工作更接近人類習慣的書寫方式。2.5手寫輸入技術2023/12/2766第二章信息獲取技術2.6話音獲取技術數(shù)字化

數(shù)字化就是將許多復雜多變的信息轉變?yōu)榭梢远攘康臄?shù)字、數(shù)據(jù)，再以這些數(shù)字、數(shù)據(jù)建立起適當?shù)臄?shù)字化模型，把它們轉變?yōu)橐幌盗卸M制代碼，引入計算機內(nèi)部，進行統(tǒng)一處理，這就是數(shù)字化的基本過程。數(shù)字化的是指利用采樣理論、技術和手段，將連續(xù)的物理信號變成離散的、數(shù)字的信號。數(shù)字化是數(shù)字計算機的基礎數(shù)字化是多媒體技術的基礎數(shù)字化是軟件技術的基礎數(shù)字化是信息社會的技術基礎

2023/12/2767第二章信息獲取技術模擬信號將在時間和幅度上都是連續(xù)的信號稱為模擬信號。時間上連續(xù)：在一個特定時間內(nèi)信號的幅度有無窮多個。幅度上連續(xù)：幅度的數(shù)值有無限多個。數(shù)字信號把時間和幅度都用離散的數(shù)字表示的信號稱為數(shù)字信號。如二進制碼，每個碼元只取兩個幅值（0，A）。一、模擬信號與數(shù)字信號2023/12/2768第二章信息獲取技術1、采樣

采樣：在每隔一定的事件間隔T，抽取話音信號的一個瞬時幅度值。抽樣后得到的一系列在時間上離散的抽樣值叫做樣值序列。

采樣頻率：單位時間內(nèi)的采樣次數(shù)。如果采樣頻率不低于信號最高頻率的兩倍，就能把以數(shù)字信號表達的語音還原成原來的聲音。例如：一路電話信號的頻帶為300-3400HZ，fm=3400HZ，則抽樣頻率fs≥6800HZ。如果按照6800HZ的抽樣頻率對300-3400HZ的電話信號抽樣，則抽樣后的樣值序列可以不失真地還原原來的語音信號。二、聲音的數(shù)字化過程2023/12/2769第二章信息獲取技術

目前在多媒體系統(tǒng)中捕獲聲音的標準采樣頻率定為44.1kHz、22.05kHz和11.025kHz三種。而人耳所能接收聲音頻率范圍大約為20Hz--20KHz，但在不同的實際應用中，音頻的頻率范圍是不同的。例如根據(jù)CCITT公布的聲音編碼標準，把聲音根據(jù)使用范圍分為以下三級：·