本發(fā)明涉及電容觸控軌跡處理領(lǐng)域，更具體地，涉及一種電容觸控軌跡噪聲類型的識(shí)別方法。

背景技術(shù)：

目前，電容式觸摸屏已成為人機(jī)交互界面的主流選擇，電容式觸摸屏以其良好的觸控體驗(yàn)贏得了廣大用戶的認(rèn)可，但電容式觸摸屏易于受設(shè)備內(nèi)部噪聲的影響而產(chǎn)生虛假和錯(cuò)誤的響應(yīng)，其典型表現(xiàn)為在觸控操作過程中出現(xiàn)觸控軌跡中觸控點(diǎn)的預(yù)測不準(zhǔn)確和鋸齒形軌跡的輸出，從而影響用戶體驗(yàn)水平。隨著信號(hào)處理技術(shù)的不斷發(fā)展，利用硬件處理或者軟件處理的方法對(duì)觸控信號(hào)中存在的噪聲進(jìn)行特征分析和濾波處理，輸出穩(wěn)定可靠的觸控軌跡已成為國內(nèi)外學(xué)術(shù)界的研究熱點(diǎn)之一。觸控軌跡中噪聲類型的識(shí)別是設(shè)計(jì)軌跡平滑濾波算法的基礎(chǔ)，針對(duì)不同類型的軌跡噪聲設(shè)計(jì)不同的濾波算法或選擇不同的濾波參數(shù)，可以有效的解決現(xiàn)有濾波算法設(shè)計(jì)中的盲目嘗試帶來的問題。因此，為了更好地設(shè)計(jì)電容觸控軌跡的噪聲濾波算法，需要提供一種用于電容觸摸屏觸控軌跡信號(hào)噪聲的分析與識(shí)別方法。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種電容觸控軌跡噪聲類型的識(shí)別方法，以更好地設(shè)計(jì)電容觸控軌跡的噪聲濾波算法。

為達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用下述技術(shù)方案：

一種電容觸控軌跡噪聲類型的識(shí)別方法，其特征在于，包括以下步驟：

S1：平行于電容屏一邊進(jìn)行一次直線觸控，對(duì)電容屏進(jìn)行多次掃描，得到電容觸控軌跡數(shù)據(jù)；

S2：利用質(zhì)心法處理所述電容觸控軌跡數(shù)據(jù)，得到電容觸控軌跡中各個(gè)觸控點(diǎn)的位置坐標(biāo)，依次連接所述各個(gè)觸控點(diǎn)得到完整的電容觸控軌跡；

S3：將所述電容觸控軌跡分解為真實(shí)軌跡和噪聲軌跡，采用信號(hào)分解方法求解所述噪聲軌跡；

S4：根據(jù)數(shù)理統(tǒng)計(jì)分析方法，確定所述噪聲軌跡的噪聲類型。

優(yōu)選的，所述步驟S1中對(duì)電容屏進(jìn)行多次掃描，每次掃描獲得的電容觸控軌跡數(shù)據(jù)單幀為

其中，k為掃描次數(shù)，m為電容屏的驅(qū)動(dòng)電極的個(gè)數(shù)，n為電容屏的感應(yīng)電極的個(gè)數(shù)。

將多次掃描獲得的多個(gè)所述電容觸控軌跡數(shù)據(jù)單幀組成為多幀的電容觸控軌跡數(shù)據(jù)。

優(yōu)選的，所述步驟S2包括：

S21：以直線觸控方向?yàn)閤方向建立直角坐標(biāo)系，從而確定所述電容觸控軌跡數(shù)據(jù)單幀中電容值最大的采樣點(diǎn)的坐標(biāo)位置為

P_max(k)＝(P_maxx(k),P_maxy(k))

其中，P_maxx(k)為電容值最大的采樣點(diǎn)的x方向坐標(biāo)，P_maxy(k)為電容值最大的采樣點(diǎn)的y方向坐標(biāo)；

S22：將電容值最大的采樣點(diǎn)的電容值與預(yù)設(shè)的閾值進(jìn)行比較，當(dāng)所述電容值大于所述閾值時(shí)，判定所述采樣點(diǎn)為電容觸控軌跡上的觸控點(diǎn)；

S23：確定所述觸控點(diǎn)的坐標(biāo)為所述電容觸控軌跡數(shù)據(jù)單幀中以所述電容值最大的采樣點(diǎn)為中心的觸控影響區(qū)域中的所有采樣點(diǎn)的電容值加權(quán)，所述觸控點(diǎn)的坐標(biāo)為

P(k)＝(P_x(k),P_y(k))

其中，C_xy為電容觸控軌跡數(shù)據(jù)單幀中坐標(biāo)為(x,y)的采樣點(diǎn)的電容值，Ω為觸控點(diǎn)的影響區(qū)域，P_x(k)為掃描時(shí)間t時(shí)觸控點(diǎn)的方向坐標(biāo)，P_y(k)為掃描時(shí)間t時(shí)觸控點(diǎn)的y方向坐標(biāo)；

S24：依次連接求得的各個(gè)觸控點(diǎn)的坐標(biāo)，得到電容觸控軌跡。

優(yōu)選的，所述步驟S3包括：

S31：將電容觸控軌跡分解為真實(shí)軌跡與噪聲軌跡兩部分

P(t)＝P_D(t)+n(t)

t＝kT₀

其中，t為掃描時(shí)間，T₀為掃描間隔，P(t)為電容觸控軌跡，P_D(t)為真實(shí)軌跡，n(t)為噪聲軌跡；

S32：電容屏觸摸軌跡在y方向的真實(shí)軌跡為恒定值Y₀，則y方向上觸控軌跡在t時(shí)刻的軌跡為

P_y(t)＝Y(jié)₀+n_y(t)

其中，n_y(t)為t時(shí)刻疊加在真實(shí)軌跡y方向上的噪聲軌跡。

則真實(shí)軌跡為

其中，T為直線觸控的時(shí)間長度。

則噪聲軌跡為

優(yōu)選的，所述步驟S4采用直方圖和/或Q-Q圖確定所述噪聲軌跡的噪聲類型。

本發(fā)明的有益效果如下：

本發(fā)明提供了一種電容觸控軌跡噪聲類型的識(shí)別方法，可對(duì)電容屏觸摸軌跡中的噪聲軌跡進(jìn)行分離并根據(jù)數(shù)理統(tǒng)計(jì)方法識(shí)別噪聲類型，以更好地設(shè)計(jì)電容觸控軌跡的噪聲濾波算法，節(jié)省電容屏噪聲處理設(shè)計(jì)時(shí)間和成本，提高設(shè)計(jì)效率。

附圖說明

圖1示出了一種電容觸控軌跡噪聲類型的識(shí)別方法的流程圖。

圖2示出了掃描電容屏獲取的電容觸控軌跡。

圖3示出了電容觸控軌跡在x、y方向上的軌跡分解圖。

圖4示出了電容觸控軌跡的噪聲軌跡的分離圖。

圖5示出了電容觸控軌跡的噪聲軌跡直方圖。

圖6示出了電容觸控軌跡的噪聲軌跡Q-Q圖。

圖7示出了優(yōu)選實(shí)施例的電容屏真實(shí)觸控軌跡。

具體實(shí)施方式

為了更清楚地說明本發(fā)明，下面結(jié)合優(yōu)選實(shí)施例和附圖對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步的說明。附圖中相似的部件以相同的附圖標(biāo)記進(jìn)行表示。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，下面所具體描述的內(nèi)容是說明性的而非限制性的，不應(yīng)以此限制本發(fā)明的保護(hù)范圍。

如圖1所示，本發(fā)明公開了一種電容觸控軌跡噪聲類型的識(shí)別方法，包括以下步驟：

S1：在電容屏上進(jìn)行一次直線觸控，對(duì)電容屏進(jìn)行多次掃描，得到電容觸控軌跡數(shù)據(jù)。通過手指在電容屏上進(jìn)行一次直線觸控，在觸控的過程中，通過數(shù)據(jù)采集模塊對(duì)電容屏進(jìn)行定時(shí)掃描，采集電容屏各個(gè)節(jié)點(diǎn)的電容數(shù)據(jù)，判斷是否存在觸控，當(dāng)觸控開始時(shí)，數(shù)據(jù)采集模塊判斷觸控開始后，對(duì)電容屏進(jìn)行多次掃描，每次掃描中數(shù)據(jù)采集模塊會(huì)采集一個(gè)m×n交疊互電容矩陣陣列，所述m×n交疊互電容矩陣陣列為

其中，k為掃描次數(shù)，m為電容屏的驅(qū)動(dòng)電極個(gè)數(shù)，n為電容屏的感應(yīng)電極個(gè)數(shù)。

所述傳輸接口模塊將多個(gè)所述m×n交疊互電容矩陣陣列以數(shù)據(jù)幀的形式傳輸至上位機(jī)，其中，每個(gè)所述m×n交疊互電容矩陣陣列為一個(gè)電容觸控軌跡數(shù)據(jù)單幀，所述上位機(jī)接收多個(gè)所述數(shù)據(jù)單幀形成多幀的電容觸控軌跡數(shù)據(jù)，并將所述數(shù)據(jù)存儲(chǔ)為數(shù)據(jù)文件的格式。

S2：利用質(zhì)心法處理所述電容觸控軌跡數(shù)據(jù)，得到電容觸控軌跡中各個(gè)觸控點(diǎn)的位置坐標(biāo)，依次連接所述各個(gè)觸控點(diǎn)得到完整的電容觸控軌跡：

S21：在處理所述觸控軌跡數(shù)據(jù)時(shí)，設(shè)置以直線觸控方向?yàn)閤方向的直角坐標(biāo)系，從而確定單幀C(k)中電容值最大的采樣點(diǎn)的坐標(biāo)位置為

P_max(k)＝(P_maxx(k),P_maxy(k))

其中，P_maxx(k)為電容值最大的采樣點(diǎn)的x方向坐標(biāo)，P_maxy(k)為電容值最大的采樣點(diǎn)的y方向坐標(biāo)。

S22：將所述電容值最大的采樣點(diǎn)的電容值與預(yù)設(shè)的閾值進(jìn)行比較，當(dāng)所述電容值最大的采樣點(diǎn)的電容值大于所述閾值時(shí)，判定所述電容值最大的采樣點(diǎn)為電容觸控軌跡上的觸控點(diǎn)。

S23：確定所述觸控點(diǎn)的坐標(biāo)為所述電容觸控軌跡數(shù)據(jù)幀中以電容值最大的采樣點(diǎn)為中心的觸控影響區(qū)域中的所有采樣點(diǎn)的電容值加權(quán)計(jì)算得到，所述觸控點(diǎn)的坐標(biāo)為

P(k)＝(P_x(k),P_y(k))

其中，C_xy為觸控軌跡數(shù)據(jù)幀中坐標(biāo)為(x,y)的采樣點(diǎn)的電容值，Ω為觸控點(diǎn)的影響區(qū)域，P_x(k)為掃描時(shí)間t時(shí)觸控點(diǎn)的方向坐標(biāo)，P_y(k)為掃描時(shí)間t時(shí)觸控點(diǎn)的y方向坐標(biāo)。觸控點(diǎn)的影響區(qū)域Ω為手指觸控該點(diǎn)時(shí)引起的電容明顯變化的該觸控點(diǎn)以及周邊節(jié)點(diǎn)形成的區(qū)域，通常區(qū)域Ω選取以該觸控點(diǎn)為中心的d×d矩陣區(qū)域，其中，d優(yōu)選為3、5或7，更優(yōu)選的，d為3。

S24：依次連接求得的各個(gè)觸控點(diǎn)的坐標(biāo)，得到電容觸控軌跡，如圖2所示。

S3：如圖3、圖4所示，將所述電容觸控軌跡分解為真實(shí)軌跡和噪聲軌跡，采用信號(hào)分解方法求解所述噪聲軌跡。包括以下步驟：

S31：將電容觸控軌跡分解為真實(shí)軌跡與噪聲軌跡兩部分

P(t)＝P_D(t)+n(t)

t＝kT₀

其中，t為掃描時(shí)間，T₀為掃描間隔，P(t)為電容觸控軌跡，P_D(t)為真實(shí)軌跡，n(t)為噪聲軌跡；

S32：電容屏觸摸軌跡在y方向的真實(shí)軌跡為恒定值Y₀，則y方向上觸控軌跡在t時(shí)刻的軌跡為

P_y(t)＝Y(jié)₀+n_y(t)

其中，n_y(t)為t時(shí)刻疊加在真實(shí)軌跡y方向上的噪聲軌跡。

由信號(hào)分解的思想可知，信號(hào)可以分解為直流分量和交流分量的組合，其中信號(hào)平均值記為信號(hào)的直流分量，從原信號(hào)中去掉直流分量即得到信號(hào)的交流分量。則真實(shí)軌跡為

其中，T為直線觸控的時(shí)間長度。

從而可以獲得該電容觸控軌跡的噪聲軌跡為

S4：如圖5、圖6所示，根據(jù)數(shù)理統(tǒng)計(jì)分析方法，確定所述噪聲軌跡的噪聲類型。在識(shí)別噪聲類型時(shí)可采用直方圖和/或Q-Q圖確定所述噪聲軌跡的噪聲類型。

直方圖可以直觀的表示數(shù)據(jù)的頻率分布，直方圖橫坐標(biāo)表示噪聲幅度變量的取值區(qū)間，可選擇相等的組距，縱坐標(biāo)表示數(shù)據(jù)頻率，可對(duì)應(yīng)畫出噪聲軌跡的直方圖，依據(jù)直方圖可以判斷噪聲軌跡的分布類型。

Q-Q圖可鑒別噪聲信號(hào)的分布是否近似于某種類型的分布。以正態(tài)分布為例，假設(shè)總體分布為正態(tài)分布N(μ,σ²)，若樣本數(shù)據(jù)近似于正態(tài)分布，則在Q-Q圖上數(shù)據(jù)點(diǎn)近似地在直線y＝σx+μ附近。因此，畫出觸控軌跡噪聲軌跡的Q-Q圖，若近似地在一條直線附近，則可認(rèn)為噪聲信號(hào)服從正態(tài)分布，識(shí)別為高斯噪聲類型。

下面通過一組優(yōu)選實(shí)施例來對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步的說明，如圖7所示，選取一個(gè)7英寸的電容觸摸屏為采集平臺(tái)，在平行于電容觸摸屏的長邊和短邊方向分別進(jìn)行3次手指直線觸摸，同方向的兩次手指觸摸位置在靠近觸控邊緣10mm左右的位置，另外一次手指觸摸位置在觸摸屏中線的位置。通過數(shù)據(jù)采集模塊和數(shù)據(jù)傳輸模塊生成上位機(jī)的電容觸控軌跡數(shù)據(jù)，采用質(zhì)心法求解電容觸控軌跡，將其分解為真實(shí)軌跡和噪聲軌跡的疊加，從而得到噪聲軌跡，畫出噪聲軌跡的統(tǒng)計(jì)直方圖和Q-Q圖，從圖中可分析得到該電容觸摸屏噪聲軌跡符合正態(tài)分布，可將該噪聲識(shí)別為高斯型噪聲。

綜上所述，本發(fā)明所述技術(shù)方案能夠?qū)﹄娙萦|控軌跡的噪聲軌跡進(jìn)行有效分離，實(shí)現(xiàn)電容觸控軌跡的噪聲類型的分析與識(shí)別，可為電容觸控軌跡噪聲濾波算法的設(shè)計(jì)和參數(shù)的選擇提供參考。

顯然，本發(fā)明的上述實(shí)施例僅僅是為清楚地說明本發(fā)明所作的舉例，而并非是對(duì)本發(fā)明的實(shí)施方式的限定，對(duì)于所屬領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在上述說明的基礎(chǔ)上還可以做出其它不同形式的變化或變動(dòng)，這里無法對(duì)所有的實(shí)施方式予以窮舉，凡是屬于本發(fā)明的技術(shù)方案所引伸出的顯而易見的變化或變動(dòng)仍處于本發(fā)明的保護(hù)范圍之列。