通用电容触控芯片在温差范围大，电磁环境复杂的环境下使用，会存在误报点的问题，而且管脚数固定，灵活性差。采用FPGA为控制器，配合外围激励和采集电路，结合FPGA处理算法，实现了投射式互电容触摸屏的控制设计，通过测试验证，各项指标均满足使用要求。

交互式全息显示因其独特的真三维(3D)显示能力,能够给用户带来自然、真实的人机交互方式。作为交互式全息显示系统的重要组成部分,手势识别模块影响交互过程是否成功、自然和舒适。在交互式全息显示系统中,手势识别方式主要有基于穿戴设备的识别、基于视觉检测的识别和基于全息3D显示的3D触摸检测。综述了交互式全息显示系统的进展,讨论了3种交互方式的发展情况与优缺点,分析了交互式全息显示系统目前面临的问题和发展前景,为交互式全息显示的进一步研究提供了参考。

为了设计大尺寸的红外触摸屏，解决大尺寸情况下触摸信号弱的问题，本文提出了一种适用于该触摸屏的驱动电路设计方案，并对方案进行了系统的测试与分析。在电路设计中，采用普通的中小功率管：三极管、达林顿管、MOSFET管等，调整电路参数充分发挥管子的性能，使电路的瞬态发射功率从传统的几百毫瓦提升到几千毫瓦。最后，基于PIC32MX440F256H对实验方案进行了测试，并与传统的驱动方法进行对比分析。实验结果表明，红外发射传感器驱动电路的最高瞬态电流达到500 mA,功率达到2 500 mW，远远大于普通驱动电路125 mA的电流; 接收传感器驱动电路能够准确无误的接收每个发射传感器的光信号并完整输出相应的电信号。该方案能够有效的驱动大尺寸红外触摸屏，提高了瞬态发射功率，降低了整体功耗，提升了系统信噪比。

为了满足恶劣环境对触摸设备的特殊要求, 本文设计了一款新型红外触摸屏, 采用四边均排布红外发射、接收管方案, 并根据阳光照射情况自动选择接收边的方法消除阳光照射干扰, 利用恒流驱动芯片和数字电位器提升了工作稳定性和使用寿命, 在此基础上提出了坐标定位和两点识别的算法, 实现了红外触摸屏在阳光照射条件下对两点触摸的较高精度识别。

基于双目视差原理, 提出了一种新型的周视悬浮裸眼立体显示系统。采用菲涅尔透镜和单向散射屏实现了观察范围的纵向拓展, 形成的三维图像可周视观看, 有悬浮感且可触摸。对系统中采用的定向屏、旋转光阑、条状出瞳, 以及投影机的投影距离进行了分析和设计。经过实验验证, 立体图像合像舒适, 显示效果明显。

为了显示可以裸眼周视观看和具有悬浮特性且可触摸的立体图像, 通过分析多种立体显示技术原理、应用范围及其优缺点, 提出了一种新型的立体显示技术。电机带动定向屏旋转, 将多投影机出瞳成像并形成空间的观察域, 当观察者双眼位于观察域内时, 无需佩戴眼镜即可观察到具有运动视差的立体图像, 且此图像具有悬浮可触摸的效果。对系统中的关键技术进行了阐述, 通过实验得到了观察距离为580mm、悬浮中心高度为150mm的立体图像。

设计并制作了一种基于激光直写技术的光学触摸传感器件。该器件采用光学微流结构实现对外加压力的连续比例测量。器件制作采用紫外激光直写技术配合高精度平移台实现，整体工艺过程在3 min内完成。对所设计的传感器件的性能测试表明，光强信号随外力变化的曲线平滑，实测灵敏度为0.995 mV/kPa。同时设计并制作了基于传感单元的阵列结构，不仅消除了光学累积误差，而且对集成化触摸传感的应用具有优势。

为满足大屏幕显示对触摸板的要求，克服现有交互式触摸板系统在性能及成本方面的不足，设计了一种应用光学系统成像原理和基于光学敏感器件PSD的新型触摸板。将触摸笔与触摸板接触点的红外点光源，通过透镜等组成的简单光学系统，成像于光学传感器，经过坐标校正等数据处理确定触摸点位置。系统设计结构简单紧凑、易于集成，具有很高的数据处理速度，灵敏度高，成本低，尤其适用于大尺寸、大面积触摸板的应用。

对电容式多点触摸技术进行了初步研究，探索了苹果公司多点触摸技术的实现方法，设计了简易可行的器件结构，并开辟了相应的多点触摸算法。该方案虽无法和真正意义上的多点触摸相媲美，但具有结构简单、成本低且易于实现等优点。

针对触摸显示屏的操作特点提出了一种基于元动作的触摸手势分类和表示方法,根据人机交互要求定义了一套笔画触摸手势,提出了基于RBF神经网络的笔画触摸手势训练和识别方法。测试结果表明，所提出的方法能够快速、准确地对触摸手势进行训练和识别，可以为带触摸屏的设备提供一个更加自然、直观的人机交互手段。