基于图形用户界面的多点触控交互技术综述

张驰+黄剑飞

摘 要：多点触控技术在实现人机交互的过程中占据着越来越重要的作用。随着社会的发展、技术的进步，专利的重要性为越来越多的人所熟识，其不仅体现智慧成果，而且可以转化为经济效益，因此针对多点触控这一技术，众多科研单位、公司做出了不懈的研究与努力，并申请了相关专利。本文基于专利文献分析，对现有的多点触控技术做综述性介绍，并对本领域重要申请人和重要专利进行一定的分析。

关键词：多点触控；图形用户界面；交互

1. 基于图形用户界面的多点触控交互技术概况

多点触控（又称多重触控、多点感应、多重感应，英文为Multitouch或Multi-Touch）是采用人机交互技术与硬件设备共同实现的技术，能在没有传统输入设备下，通过一个触摸屏或触控板，能够同时接受来自屏幕上多个点进行计算机的人机交互操作。

常用的触控面板技术依据感应原理不同有表面声波式、电阻式、电容式和光学式等几种，但在多点触控技术应用中，目前电容式和光学式可实现多点触控，其他技术仅能实现单点触控。电容式触控技术主要分两种，即表面电容（Surface Capacitive）式触控技术和投射电容（Projective Capacitive）式触控技术。光学触控技术利用光学传感器对细致动作反应快速的特点，创造性的实现多点触控，其定位准确率、反应速度及使用寿命都大大优于现有的其他触控技术。

2. 基于图形用户界面的多点触控交互技术专利统计分析

根据用户交互界面的不同特点，将相关技术主要分为以下三个类别：基于显示交互对象的特定属性或一个基于隐喻的环境、用于特定功能或操作的控制和使用输入装置所提供的特定功能。本综述聚焦于图形用户界面中多点触控交互技术，使用分类号和多点触控相关扩展的关键词结合，来检索文献量的交集，作为专利统计分析的数据基础。

2.1全球申请量统计

对全球范围内的基于图形用户界面的多点触控交互技术的专利申请进行检索，基于显示交互对象的特定属性、用于特定功能或操作的控制、使用输入装置所提供的特定功能的申请量占比图如图1所示。

2.2专利申请国家统计

申请原创国是指也在他国申请的同族专利的优先权所在国，即同族的一系列申请的申请日最早的专利所在国家。基于图形用户界面的多点触控交互技术专利申请的全球排名前十名的原创国，如图2所示。

从图2中发现，美国的申请量遥遥领先，这展示了美国在该领域的研发实力与地位，如苹果、微软、高通、英特尔等公司；排名第二是中国，众所周知中国大陆作为制造大国，拥有众多的智能手机厂商，如华为、OPPO、VIVO、小米、联想、宇龙、魅族、中兴等，从申请量可以看出大陆手机厂商在该领域研发上的持续投入；排名第三位是日本，这说明日本作为传统的技术强国，在该领域仍然拥有很强的技术实力，如索尼、佳能；排名第4位的是韩国，韩国拥有智能手机全球市场占有率第一的三星，以及LG，在该领域也拥有相匹配的技术实力。

3. 本领域重要申请人

3.1 相关专利公司申请量分布

在全球申请涉及基于图形用户界面的多点触控交互技术专利的申请量排名前10的申请人如图3所示。

申请量排名靠前的全球申请人都是国外公司，例如三星、微软、苹果等制造手机和电脑的公司，多点触控的核心技术最初由这些巨头公司开发，其基础专利和核心专利都掌握在这些巨头公司手上。

3.2 苹果公司相关专利介绍

苹果公司具有一流的设计能力和持续不断的创新能力。苹果公司在产品设计中，高度关注细节，极力做到完美主义。2007 年，苹果公司推出了具有时代意义的iPhone，并把多点触控技术成功地应用到iPhone 手机上，除此之外，苹果公司把iPhone手机上应用的多点触控技术成功地移植到MacBookAir的触控板设计上，在MacBook Air的轨迹板上，宽大的全玻璃表面没有按键，通过多点触控的手势功能，用户可通过多个手指同时操作，实施包括翻滚、旋转、按压、敲击、双击、拖拽等手势操作，充分享受与设备的美妙互动，感受前所未有的直观和逼真的操控体验。

苹果公司关于多点触控技术的标志性专利是CN101609383A，本申请属于使用输入装置提供特定功能的类型的专利，包括将所述多个触击分离为至少两个同时发生的独立的手势输入。每个手势输入具有不同的功能，诸如缩放、扫视、滚动、旋转、放大、 浮动控制、缩放目标、翻页、惯性、键盘、转动等，解决了用户不能在中途改变手势状态，以及不能够同时执行多个手势的问题。该申请成为了苹果公司关于多点触控技术最重要、最基础的核心专利之一，对Iphone在后来的成功做出了巨大贡献。

苹果公司另一标志性专利是CN101836182 A，本申请属于基于显示交互对象特定属性的类型的专利，是涉及iPhone上对图像位置进行更换的基础专利。本申请使得用户可以在界面重配置模式中简单地修改、调整和/或重新配置附加图标的位置。当用户已经完成这些变化时，他或她可以终止界面重配置模式。响应这种用户动作，便携式设备可以返回操作的正常模式，并且改变一个或多个图标的显示位置将停止。

4. 总结

多点触控交互技术的推广，促使终端用户可以进行各式各样的操作方法，使人机交互变得方便快捷，因而该技术发展速度非常迅猛，专利申请量也随之增加。全球的基于图形用户界面的多点触控交互技术的专利申请多集中于企业中。虽然前十名有三家中国企业进入，国内的相关专利申请近几年也呈现出迅猛的发展趋势，但是与世界一流企业苹果、微软相比，相关技术创新水平有待提高，专利申请的质量还需要提高。我国在本领域的专利化道路上任重而道远。