一种电容触控轨迹噪声类型的识别方法与流程

本发明涉及电容触控轨迹处理领域，更具体地，涉及一种电容触控轨迹噪声类型的识别方法。

背景技术：

目前，电容式触摸屏已成为人机交互界面的主流选择，电容式触摸屏以其良好的触控体验赢得了广大用户的认可，但电容式触摸屏易于受设备内部噪声的影响而产生虚假和错误的响应，其典型表现为在触控操作过程中出现触控轨迹中触控点的预测不准确和锯齿形轨迹的输出，从而影响用户体验水平。随着信号处理技术的不断发展，利用硬件处理或者软件处理的方法对触控信号中存在的噪声进行特征分析和滤波处理，输出稳定可靠的触控轨迹已成为国内外学术界的研究热点之一。触控轨迹中噪声类型的识别是设计轨迹平滑滤波算法的基础，针对不同类型的轨迹噪声设计不同的滤波算法或选择不同的滤波参数，可以有效的解决现有滤波算法设计中的盲目尝试带来的问题。因此，为了更好地设计电容触控轨迹的噪声滤波算法，需要提供一种用于电容触摸屏触控轨迹信号噪声的分析与识别方法。

技术实现要素：

本发明要解决的技术问题是提供一种电容触控轨迹噪声类型的识别方法，以更好地设计电容触控轨迹的噪声滤波算法。

为达到上述目的，本发明采用下述技术方案：

一种电容触控轨迹噪声类型的识别方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1：平行于电容屏一边进行一次直线触控，对电容屏进行多次扫描，得到电容触控轨迹数据；

S2：利用质心法处理所述电容触控轨迹数据，得到电容触控轨迹中各个触控点的位置坐标，依次连接所述各个触控点得到完整的电容触控轨迹；

S3：将所述电容触控轨迹分解为真实轨迹和噪声轨迹，采用信号分解方法求解所述噪声轨迹；

S4：根据数理统计分析方法，确定所述噪声轨迹的噪声类型。

优选的，所述步骤S1中对电容屏进行多次扫描，每次扫描获得的电容触控轨迹数据单帧为

其中，k为扫描次数，m为电容屏的驱动电极的个数，n为电容屏的感应电极的个数。

将多次扫描获得的多个所述电容触控轨迹数据单帧组成为多帧的电容触控轨迹数据。

优选的，所述步骤S2包括：

S21：以直线触控方向为x方向建立直角坐标系，从而确定所述电容触控轨迹数据单帧中电容值最大的采样点的坐标位置为

P_max(k)＝(P_maxx(k),P_maxy(k))

其中，P_maxx(k)为电容值最大的采样点的x方向坐标，P_maxy(k)为电容值最大的采样点的y方向坐标；

S22：将电容值最大的采样点的电容值与预设的阈值进行比较，当所述电容值大于所述阈值时，判定所述采样点为电容触控轨迹上的触控点；

S23：确定所述触控点的坐标为所述电容触控轨迹数据单帧中以所述电容值最大的采样点为中心的触控影响区域中的所有采样点的电容值加权，所述触控点的坐标为

P(k)＝(P_x(k),P_y(k))

其中，C_xy为电容触控轨迹数据单帧中坐标为(x,y)的采样点的电容值，Ω为触控点的影响区域，P_x(k)为扫描时间t时触控点的方向坐标，P_y(k)为扫描时间t时触控点的y方向坐标；

S24：依次连接求得的各个触控点的坐标，得到电容触控轨迹。

优选的，所述步骤S3包括：

S31：将电容触控轨迹分解为真实轨迹与噪声轨迹两部分

P(t)＝P_D(t)+n(t)

t＝kT₀

其中，t为扫描时间，T₀为扫描间隔，P(t)为电容触控轨迹，P_D(t)为真实轨迹，n(t)为噪声轨迹；

S32：电容屏触摸轨迹在y方向的真实轨迹为恒定值Y₀，则y方向上触控轨迹在t时刻的轨迹为

P_y(t)＝Y₀+n_y(t)

其中，n_y(t)为t时刻叠加在真实轨迹y方向上的噪声轨迹。

则真实轨迹为

其中，T为直线触控的时间长度。

则噪声轨迹为

优选的，所述步骤S4采用直方图和/或Q-Q图确定所述噪声轨迹的噪声类型。

本发明的有益效果如下：

本发明提供了一种电容触控轨迹噪声类型的识别方法，可对电容屏触摸轨迹中的噪声轨迹进行分离并根据数理统计方法识别噪声类型，以更好地设计电容触控轨迹的噪声滤波算法，节省电容屏噪声处理设计时间和成本，提高设计效率。

附图说明

图1示出了一种电容触控轨迹噪声类型的识别方法的流程图。

图2示出了扫描电容屏获取的电容触控轨迹。

图3示出了电容触控轨迹在x、y方向上的轨迹分解图。

图4示出了电容触控轨迹的噪声轨迹的分离图。

图5示出了电容触控轨迹的噪声轨迹直方图。

图6示出了电容触控轨迹的噪声轨迹Q-Q图。

图7示出了优选实施例的电容屏真实触控轨迹。

具体实施方式

为了更清楚地说明本发明，下面结合优选实施例和附图对本发明做进一步的说明。附图中相似的部件以相同的附图标记进行表示。本领域技术人员应当理解，下面所具体描述的内容是说明性的而非限制性的，不应以此限制本发明的保护范围。

如图1所示，本发明公开了一种电容触控轨迹噪声类型的识别方法，包括以下步骤：

S1：在电容屏上进行一次直线触控，对电容屏进行多次扫描，得到电容触控轨迹数据。通过手指在电容屏上进行一次直线触控，在触控的过程中，通过数据采集模块对电容屏进行定时扫描，采集电容屏各个节点的电容数据，判断是否存在触控，当触控开始时，数据采集模块判断触控开始后，对电容屏进行多次扫描，每次扫描中数据采集模块会采集一个m×n交叠互电容矩阵阵列，所述m×n交叠互电容矩阵阵列为

其中，k为扫描次数，m为电容屏的驱动电极个数，n为电容屏的感应电极个数。

所述传输接口模块将多个所述m×n交叠互电容矩阵阵列以数据帧的形式传输至上位机，其中，每个所述m×n交叠互电容矩阵阵列为一个电容触控轨迹数据单帧，所述上位机接收多个所述数据单帧形成多帧的电容触控轨迹数据，并将所述数据存储为数据文件的格式。

S2：利用质心法处理所述电容触控轨迹数据，得到电容触控轨迹中各个触控点的位置坐标，依次连接所述各个触控点得到完整的电容触控轨迹：

S21：在处理所述触控轨迹数据时，设置以直线触控方向为x方向的直角坐标系，从而确定单帧C(k)中电容值最大的采样点的坐标位置为

P_max(k)＝(P_maxx(k),P_maxy(k))

其中，P_maxx(k)为电容值最大的采样点的x方向坐标，P_maxy(k)为电容值最大的采样点的y方向坐标。

S22：将所述电容值最大的采样点的电容值与预设的阈值进行比较，当所述电容值最大的采样点的电容值大于所述阈值时，判定所述电容值最大的采样点为电容触控轨迹上的触控点。

S23：确定所述触控点的坐标为所述电容触控轨迹数据帧中以电容值最大的采样点为中心的触控影响区域中的所有采样点的电容值加权计算得到，所述触控点的坐标为

P(k)＝(P_x(k),P_y(k))

其中，C_xy为触控轨迹数据帧中坐标为(x,y)的采样点的电容值，Ω为触控点的影响区域，P_x(k)为扫描时间t时触控点的方向坐标，P_y(k)为扫描时间t时触控点的y方向坐标。触控点的影响区域Ω为手指触控该点时引起的电容明显变化的该触控点以及周边节点形成的区域，通常区域Ω选取以该触控点为中心的d×d矩阵区域，其中，d优选为3、5或7，更优选的，d为3。

S24：依次连接求得的各个触控点的坐标，得到电容触控轨迹，如图2所示。

S3：如图3、图4所示，将所述电容触控轨迹分解为真实轨迹和噪声轨迹，采用信号分解方法求解所述噪声轨迹。包括以下步骤：

S31：将电容触控轨迹分解为真实轨迹与噪声轨迹两部分

P(t)＝P_D(t)+n(t)

t＝kT₀

其中，t为扫描时间，T₀为扫描间隔，P(t)为电容触控轨迹，P_D(t)为真实轨迹，n(t)为噪声轨迹；

S32：电容屏触摸轨迹在y方向的真实轨迹为恒定值Y₀，则y方向上触控轨迹在t时刻的轨迹为

P_y(t)＝Y₀+n_y(t)

其中，n_y(t)为t时刻叠加在真实轨迹y方向上的噪声轨迹。

由信号分解的思想可知，信号可以分解为直流分量和交流分量的组合，其中信号平均值记为信号的直流分量，从原信号中去掉直流分量即得到信号的交流分量。则真实轨迹为

其中，T为直线触控的时间长度。

从而可以获得该电容触控轨迹的噪声轨迹为

S4：如图5、图6所示，根据数理统计分析方法，确定所述噪声轨迹的噪声类型。在识别噪声类型时可采用直方图和/或Q-Q图确定所述噪声轨迹的噪声类型。

直方图可以直观的表示数据的频率分布，直方图横坐标表示噪声幅度变量的取值区间，可选择相等的组距，纵坐标表示数据频率，可对应画出噪声轨迹的直方图，依据直方图可以判断噪声轨迹的分布类型。

Q-Q图可鉴别噪声信号的分布是否近似于某种类型的分布。以正态分布为例，假设总体分布为正态分布N(μ,σ²)，若样本数据近似于正态分布，则在Q-Q图上数据点近似地在直线y＝σx+μ附近。因此，画出触控轨迹噪声轨迹的Q-Q图，若近似地在一条直线附近，则可认为噪声信号服从正态分布，识别为高斯噪声类型。

下面通过一组优选实施例来对本发明做进一步的说明，如图7所示，选取一个7英寸的电容触摸屏为采集平台，在平行于电容触摸屏的长边和短边方向分别进行3次手指直线触摸，同方向的两次手指触摸位置在靠近触控边缘10mm左右的位置，另外一次手指触摸位置在触摸屏中线的位置。通过数据采集模块和数据传输模块生成上位机的电容触控轨迹数据，采用质心法求解电容触控轨迹，将其分解为真实轨迹和噪声轨迹的叠加，从而得到噪声轨迹，画出噪声轨迹的统计直方图和Q-Q图，从图中可分析得到该电容触摸屏噪声轨迹符合正态分布，可将该噪声识别为高斯型噪声。

综上所述，本发明所述技术方案能够对电容触控轨迹的噪声轨迹进行有效分离，实现电容触控轨迹的噪声类型的分析与识别，可为电容触控轨迹噪声滤波算法的设计和参数的选择提供参考。

显然，本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定，对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动，这里无法对所有的实施方式予以穷举，凡是属于本发明的技术方案所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之列。