CN100416482C - 电阻式触控板的信号处理方法 - Google Patents

Abstract

一种电阻式触控板的信号处理方法，是将物体在触控板上的信号变化速率与一般标准速率进行比较，而得知是否有错误信号，若有错误信号产生，则除去该错误信号，并进一步辨识信号是否有中断现象，若有中断现象则判断该中断是使用者未动作而造成的正常信号中断，或者是使用者有动作，但是因物理因素所造成误动作，因而造成的不正常信号中断，若为不正常信号中断，则进行信号再处理，又当物体在触控板上的移动为趋于静止或抖动，则借由将信号整数输出及余数累加方法，以辨别出其为有效或无效的移动，使得具有移动趋势的信号输出更为精准。

Description

电阻式触控板的信号处理方法

【技术领域】

本发明涉及一种信号处理方法，特别是涉及一种应用于信息产品上，作为信号输入用的电阻式触控板的信号处理方法。

【背景技术】

触控板(Touch pad)依其检测触控点的物理原理，一般常见的可分为电阻式、电容式几种，常应用在例如笔记型电脑、个人数字助理等消费性电子产品上，其使用方式为利用触控笔(stylus)或者以手指在触控板上移动，来进行手写文字或模拟鼠标的点选功能，所以又分为手写模式(writingmode)及鼠标模式(mousemode)，手写模式是以绝对座标方式运算，也就是以触控笔或手指在触控板上移动位置与显示位置有对映关系；而鼠标模式，又称为向量式模式，则是相对座标方式运算，也就是以触控笔或手指在触控板上移动位置与显示位置无对映关系。

如图1所示，说明一般电阻式触控板9的触控电压检测原理，触控板9具有上下两个相对的一第一导体91及一第二导体92，且在第一导体91及第二导体92各分别施加电压源93、94，且电压源93的施加方向是沿着一X方向，电压源94的施加方向是沿着一Y方向，两者方向互为正交(orthogonal)。当以触控笔或手指在触控板9上触压第一导体91，进而使得第一导体91的第一电阻911及第二导体92的第二电阻921电性导通。

如图2所示，触控板9更具有一类比数字转换器95、一控制器96及一电容器97，当以触控笔或手指在触控板9上触压一触控点8时，其电性导通后所对应产生的一触控电压Vt，由类比数字转换器95接收，并依据电容器97充放电时间来进行取样(sampling)产生数字信号，最后由控制器96针对类比数字转换器95产生的数字信号，将其依序判读为在X、Y方向的一X轴座标、一Y轴座标后，再以绝对座标或相对座标方式运算以进行后续的处理。

一般而言，影响X、Y轴座标的误差来源主要区分为电气噪声信号、机械误差等，电气噪声信号的影响主要是由于类比数字转换器95为高输入阻抗，因此易受电气噪声信号干扰，连带影响后续的判读，机械误差则是因为校准不良所导致。此外，也有因为使用者触压的误动作，例如时间不够或触压力量太小等，而导致类比数字转换器95的输出并非使用者的意向等问题发生。

针对使用者触压的误动作的情况，以手指输入方式而言，其误动作又可以区分为施力不均及手指抖动现象，施力不均的影响结果，便是会使得触压信号V_t呈现断断续续的现象，至于因为手指抖动的影响结果，则是在点选小范围的区域时，会使得控制器96无法正确解读其点选位置而发生误判的情况，以上述的两种状况而言，皆不利于触控板9在判读时的准确性，而在使用上造成触控点选时无效或失误的困扰，也即明明想要点选却触控板却无感应，或者因手指抖动而点选到错误的区域等。

【发明内容】

借由本发明电阻式触控板的信号处理方法的实施，至少可达成下列目的：

本发明的第一目的，在于提供一种借由判断出瞬间发生的错误信号，进而将该错误信号去除，用以判断错误信号及去除的信号处理方法。

本发明的第二目的，在于提供一种当触控板发生信号中断时，可进一步判断其为正常的信号中断或者是非正常的信号中断，并就非正常的信号中断作进一步处理，用以判断中断信号及处理的信号处理方法。

本发明的第三目的，在于提供一种可消除例如手部抖动所造成的误动作，且当物体在触控板上的移动是趋于静止或抖动状态下，能精确的辨识出其移动是为有效或者为无效的移动，同时借由整数输出余数累加法，使移动的趋势产生的信号输出更为精确的信号处理方法。

本发明用以判断错误信号及去除的信号处理方法，其作用原理是观察到一般错误信号的产生，其形态上多为在一极短时间内产生的不正常突波，因此先依照不同大小的电阻式触控板，设定一般正常操作状态下移动的一信号变化率极大值，接着将其与触控物体移动所产生的信号变化速率进行比较，当物体移动所产生的信号变化速率大于正常操作状态下移动的信号变化率极大值，则视为突波已产生，因此判断为错误信号。

因此，本发明的电阻式触控板的信号处理方法，用以处理一电阻式触控板于向量式输入模式所产生的信号，该信号处理方法包括下列步骤：预先定义一时间区间、一第一比较基准，及一第二比较基准；接着检测一物体在该电阻式触控板上沿着X方向的一第一信号变化速率，及沿着Y方向的一第二信号变化速率，并将该第一信号变化速率、该第二信号变化速率各分别与该第一比较基准及该第二比较基准相比较，若该第一信号变化速率大于该第一比较基准，或该第二信号变化速率大于该第二比较基准时将该时间区间内的信号视为错误而予以忽略。

本发明用以判断中断信号及处理的信号处理方法，是进一步辨识触控信号是否有中断现象，若有中断现象且为不正常信号中断，则依下列三种判断方式作不同的处理。

判断法则一：该中断时间不小于该最小操作时间且中断前及中断后的移动趋势为相同时，因为一般物体移动趋势若要作不连贯运动(大幅度的转变方向)，均需要一不连贯运动的最小操作时间，否则难以达成，因此当该中断时间小于该最小操作时间，则无移动惯性转变的可能，因此进行移动惯性判断将无意义，但是当该中断时间不小于该最小操作时间，则表示可进一步作移动惯性判断，又其判断的方式是以触控物体其于中断前及中断后的移动趋势进行判断，若前后趋势一致，表示有该中断部分是为物理因素所造成的触控板未动作，因此为不正常的信号中断，接着进行补偿，但是若无法判断出前后趋势为一致，则视为正常的信号中断。

判断法则二：中断的时间极为短暂时，且短暂到可以忽略的情况，直接忽略中断时间内的移动，这是因为中断的时间极为短暂事实上并不会影响触控板的动作，因此可在不补偿的状态下，忽略该中断时间内的移动，而将中断前及中断后的信号直接接续，作为触控板的输出信号。

判断法则三：中断时间介于上述的最小操作时间及可忽略的短暂时间，则再以单位时间内信号的变化率是否正常为判断，若有急速的变化则为错误信号，因此不输出信号，又若无急速的变化时，因所设定的时间条件也属可忽略的范围，因此也可忽略该中断时间内的移动，而将中断前及中断后的信号直接接续，作为触控板的输出信号。

因此，本发明的电阻式触控板的信号处理方法包括下列步骤：预先定义一第一时间准位、一第二时间准位、一第一比较基准，及一第二比较基准；判断该触控信号是否有中断，若有中断则求出对应于该中断触控信号的一时间区间，将该时间区间分别与该第一时间准位及该第二时间准位进行核对；核对该时间区间为符合不小于该第二时间准位时，则判断该物体于中断前及中断后的移动是否有相同的移动趋势，若有相同的移动趋势，则补偿该时间区间内中断的信号，否则不输出在该时间区间内的信号；核对该时间区间为符合介于该第一时间准位及该第二时间准位之间，并将该物体移动时沿着X方向的一第一信号变化速率，及沿着Y方向的一第二信号变化速率，分别与该第一比较基准及该第二比较基准相比较，若该第一信号变化速率大于该第一比较基准，或该第二信号变化速率大于该第二比较基准时，则不输出在该时间区间内的信号，否则输出一连续信号，且该连续信号是已将该时间区间内的信号予以忽略；核对该时间区间不大于该第一时间准位，则输出一连续信号，且该连续信号是已将该时间区间内的信号予以忽略。

本发明用以判断物体在触控板上的移动是趋于静止或抖动状态的原理在于：先定义一位准，该位准为一半径值，因为静止或抖动状态下其物体移动的距离有限，因此若移动趋势未超过该半径则会被视为抖动，因此不会输出信号，但是若有连续同趋势的微量变化，当累积到超过该位准，则也应该予以输出信号，因此本发明利用触控信号与该预定准位的关系进行运算，当触控信号大于该位准则为常态移动，所以会输出信号，但是触控信号未达该位准，则将其未达部份的值赋予一方向识别并与下一触控信号合并再次运算，如此便可精确的辨识出其移动是为有效或者为无效的移动，同时借由余数累加法，使移动的趋势与信号的输出更为精确，并可消除例如手部抖动所造成的误动作。

因此，本发明的电阻式触控板的信号处理方法包括下列步骤：定义一位准；撷取一第一触控信号及一第二触控信号，且该第一触控信号及该第二触控信号为相邻近的二信号值；将该第一、第二触控信号相减后除以该位准，求得一整数值及一小数字的余数，该整数值被视为有效移动而被输出，该余数被视为无效移动，将被保留并与第二触控信号的次一触控信号相互累加计算；重复上述步骤至少一次，借由判断累加的该整数值总增加量来判断此物体的移动趋势，若其总增加量为大于0，则输出该触控信号，若其总增加量为0，则不输出该触控信号。

【附图说明】

下面结合附图及实施例对本发明进行详细说明：

图1是一示意图，说明一现有触控板检测电压方式。

图2是一电路方块图，说明一现有触控板信号处理方式。

图3是一流程图，说明本发明的较佳实施例，用以判断错误信号及去除的信号处理方法的执行过程。

图4是一信号图，说明因施力不均造成触控电压断续的原始触控电压。

图5是一信号图，说明经程序忽略输出的触控电压信号。

图6是一信号图，说明经程序补偿后的信号。

图7是一示意图，说明一无移动趋势的移动轨迹。

图8是一示意图，说明一有移动趋势的移动轨迹。

图9是一流程图，说明本发明的较佳实施例，用以判断物体在触控板上的移动是趋于静止或抖动状态的信号处理方法的执行过程。

【具体实施方式】

本发明的电阻式触控板的信号处理方法的较佳实施例主要为应用在鼠标模式，也即所谓的向量式输入模式，而其所处理的信号范围，除了触控电压以外，也适用于处理类比数字转换后的信号，或者是用以处理输出给作业系统驱动程序使用的信号等，此外，本发明的方法可实施为一程序软件，安装在与触控板相配合的电子装置中。而为了方便说明起见，本较佳实施例的信号源是以触控电压为例来说明，其它信号源的实施方法也同，由于其为所属技术领域中有通常知识者所能轻易完成，所以不再予以赘述。

如图3所示，当一物体碰触该电阻式触控板后产生一触控信号，以下将对于本发明电阻式触控板的信号处理方法，配合步骤101至109详细说明之。

在步骤101中，主要为判断物体在触控板的移动速率，其方式是在一时间区间Δt内，先求出在X方向的一位移量Δx除以时间区间Δt的值，同时求出在Y方向的一位移量Δy除以时间区间Δt的值，为了方便说明起见，在此将上述的值分别称为X方向的移动速率Vx(图未示)，及Y方向的移动速率Vy(图未示)。

而在步骤101中，程序中并已预定有一对应于X方向的移动速率Vx的第一比较基准filter(A)，及一对应于Y方向的移动速率Vy的第二比较基准filter(A’)。必需说明的是，第一、第二比较基准filter(A)及filter(A’)是为判断触控信号是否为有效，第一比较基准filter(A)及第二比较基准filter(A’)的设定与触控信号大小、取样率及触控板大小相关，以本较佳实施例而言，其数值的换算相当于时间区间Δt为T_d1＝0.01秒时，物体于触控板位移3mm所对应的信号变化量，又上述的第一比较基准filter(A)及第二比较基准filter(A’)的值，也可依据各个触控板的大小或取样能力再予以适当调整。

当在时间区间Δt小于T_d1＝0.01秒，有移动速率Vx大于第一比较基准filter(A)，或者移动速率Vy大于第二比较基准filter(A’)的情形时，则进行步骤102，在步骤102中，将此时间区间Δt内的信号视为无效，去除该时间区间Δt内物体移动所产生的信号。

其作用原理主要是因为观察到一般错误信号的产生，其形态上多为在一极短时间内产生的不正常突波，因此先依照不同大小的电阻式触控板，设定一般正常操作状态下移动的一信号变化率极大值，在此是为设定第一、第二比较基准filter(A)及filter(A’)。接着将其与物体在触控板上所移动所产生的信号变化速率，在此是以X方向的移动速率Vx及Y方向的移动速率Vy进行比较，当物体移动所产生的信号变化速率大于正常操作状态下移动的信号变化率极大值，则视为突波已产生，因此判断为错误信号。

步骤103至步骤109则为本发明用以判断中断信号及处理的信号处理方法，主要为承续步骤101～102，再进一步辨识触控信号是否有中断现象，若有中断现象且为不正常信号中断，则依下列三种判断方式作不同的处理。

在步骤103中，程序会先检测原始触控信号是否为中断，也即，先检测是否有由于施力不均导致原始触控信号有遗失数据的现象，如图4所示的范例，并接着进行步骤104。

步骤104是将对应于该中断触控信号的位置求出的一时间区间ΔT，并将该时间区间ΔT与程序内部预定的一第一时间准位T_d1，及一第二时间准位T_d2作比较判断，且将其分为三种判断方式，并依判断结果作不同处理，分别于步骤105至107中进行。在本较佳实施例中，依经验值将第一时间准位T_d1及第二时间准位T_d2分别设定为0.01秒及0.1秒。

在步骤105中，当符合时间区间ΔT不小于第二时间准位T_d2，也就是0.1秒时，此时判断物体的触控信号ΔX、ΔY在时间区间ΔT内是否有相同的移动趋势，若为有相同移动趋势，则进行步骤108，将中断的触控信号加以补偿，输出如图6所示的触控电压波形，即是以线性信号将中断的部分加以接续起来。这是因为一般物体移动趋势若要作不连贯运动(大幅度的转变方向)，均需要一不连贯运动的最小操作时间，否则难以达成，因此当中断的时间区间ΔT小于该最小操作时间，则无移动惯性转变的可能，因此进行移动惯性判断将无意义，但是当该中断的时间区间ΔT不小于该最小操作时间时，则表示可进一步作移动惯性判断。又其判断的方式是以物体在触控板上于中断前及中断后的移动趋势进行判断，若前后趋势一致，表示有该中断部分是为物理因素所造成的触控板未动作，因此为不正常的信号中断，接着进行补偿，但是若无法判断出前后趋势为一致，则视为正常的信号中断。

在步骤106中，为符合的时间区间ΔT为大于第一时间准位T_d1，且该时间区间ΔT小于第二时间准位T_d1者，此时程序会加以判断物体在触控板的移动速率Vx是否大于第一比较基准filter(A)，或者移动速率Vy大于第二比较基准filter(A’)，若其移动速率超过该预设速率，则进行步骤109，便不输出在时间区间ΔT内的信号，也即，仍输出原始的该触控信号。因为以移动速率来判别，若有急速的变化则为错误信号，所以不输出信号；若无急速的变化时，因所设定的时间条件也属可忽略的范围，因此也可忽略该中断时间内的移动，而将中断前及中断后的信号直接接续，作为触控板的输出信号。

若其移动速率未超过该预设速率，则进行步骤107，忽略在时间区间ΔT内的信号，并输出如图5所示的连续信号。这是因为中断的时间极为短暂事实上并不会影响触控板的动作，因此可在不补偿的状态下，忽略该中断时间内的移动，而将中断前及中断后的信号直接接续，作为触控板的输出信号。

本发明用以判断物体在触控板上的移动是趋于静止或抖动状态的信号处理方法，为了方便了解何者为有移动趋势，何者为无移动趋势，如图7所示，可视为一无移动趋势的移动轨迹范例，而如图8所示，则为一有移动趋势的移动轨迹范例。其原理说明如下，例如一物体在触控板上移动所产生的信号值分别为3、12、15、19，此时，由程序内部预定有一位准a，假设a值为5，则输出信号值便成为(12-3)/5＝1+4/5、(12-15)/5+4/5＝1+2/5、(15-19)/5+2/5＝1+1/5，也即，此4个信号值共增加了总量为3的位移量，因此，该等信号值被判定为有移动趋势。设定位准a主要为滤除小范围的信号变动值，也即可滤除当手指在电阻式触控板输入有抖动现象时的小范围触控信号，其原理为当信号增加量过小，则由于无进位的缘故，进而在累加时被滤除掉，使得程序得以判定其为无移动趋势的轨迹，而将小数字的余数加入下一次运算是为了补足相邻信号变动过小的有效位移量。

在此，必须说明的是，处理的信号可为二相邻的信号，也或在一段时间内取样所得到的信号；而位准a的设定与触控板的物理特性及信号的大小有关，需视实际情况将位准a最佳化设计，而在本较佳实施例中，位准a相当于物体在1秒内在触控板上位移0.8～4mm所产生的信号变化量。

以下配合如图9所示的步骤201至209详细说明其步骤。

在步骤201中，在程序中首先定义一位准a，并检测沿X方向的第一触控信号x_n-1及第二触控信号x_n，且该第一触控信号x_n-1及该第二触控信号x_n为相邻近的二信号值，接着以该第二触控信号x_n减去该第一触控信号x_n-1后除以位准a，求得其一整数值u及一小数字的余数v/a。

同时，沿着Y方向的第一触控信号y_n-1及第二触控信号y_n也被检测，且该第一触控信号y_n-1及该第二触控信号y_n为相邻近的二信号值，接着以该第二触控信号y_n减去该第一触控信号y_n-1后位准a，求得其一整数值p及一小数字的余数q/a。

若v值大于小于0，或q值大于小于0时则跳至步骤202，判断是否v＝0，若是，则进行步骤203，输出信号y_n+q；若否，则进行步骤204，判断是否q＝0，若是，则输出信号X_n+v，若否，则进行步骤206，输出信号y_n+q及X_n+v。

此外，当v＝0且q＝0时，则会由步骤201跳至步骤207，在步骤207中，会输出二相邻的第一、第二触控信号的速率，并输出一乘以速率因子k的输出信号，当信号变化大时，k值也增加，当信号变化小时，k值也减小。此外，步骤203及步骤205最后也会跳至步骤207进行信号的调整。

归纳上述，本发明电阻式触控板的信号处理方法，在错误信号判断及去除方面，由于是先行检测该触控信号是否为中断，若中断则求出对应于该中断触控信号的一时间区间，接着给定至少一预定的时间准位与将该时间区间相比较，根据该时间区间与该时间准位的比较结果，判定其是否为误动作，最后再补偿该中断的触控信号，因此可达到针对不同的中断信号进行不同的处理的作用。

在移动趋势判断方法方面，可借由预先定义一位准，持续撷取一第一触控信号及一第二触控信号，且该第一触控信号及该第二触控信号为相邻近的二信号值，接着以该第二触控信号减去该第一触控信号后并除以该位准，求得其一整数值及一小数字的余数，借由重复检测触控信号并求其余数，来判断累加的该整数值总增加量来判断此物体的移动趋势，若其总增加量为大于0，视为有趋势的移动，输出该触控信号，若其总增加量为0，则视为无趋势的误动作，将不输出该触控信号，以此做为有效移动趋势的判断及输出处理方式。

因此，本发明针对使用者触压的误动作如施力不均时，可改善触控信号断断续续的现象，而至于手指抖动的影响，则可改善在点选小范围的区域时，使得触控板得以正确解读其点选位置不致发生误判，由于上述的两种状况皆影响到触控板在判读时的准确性，因此使本发明将不会造成触控点选时无效或失误的困扰，使得触控板可依造使用者正确的意向执行其功能。

Claims (4)

1. 一种电阻式触控板的信号处理方法，用以判断电阻式触控板于向量式输入模式的信号中断，其包括下列步骤：

a)定义一第一时间准位、一第二时间准位、一第一比较基准，及一第二比较基准；

b)一物体碰触该电阻式触控板后产生一触控信号，判断该触控信号是否有中断，若有中断则进行步骤c；

c)求出对应于该触控信号中断的一时间区间，将该时间区间分别与该第一时间准位及该第二时间准位进行核对；

d)核对该时间区间为符合不小于该第二时间准位时，则判断该物体于中断前及中断后的移动是否有相同的移动趋势，若有相同的移动趋势，则补偿该时间区间内中断的信号，否则不输出在该时间区间内的信号；

e)核对该时间区间为符合介于该第一时间准位及该第二时间准位之间，并将该物体移动时沿着X方向的一第一信号变化速率，及沿着Y方向的一第二信号变化速率，分别与该第一比较基准及该第二比较基准相比较，若该第一信号变化速率大于该第一比较基准或该第二信号变化速率大于该第二比较基准时，则不输出在该时间区间内的信号，否则输出一连续信号，且该连续信号是已将该时间区间内的信号予以忽略；

f)核对该时间区间不大于该第一时间准位，则输出一连续信号，且该连续信号是已将该时间区间内的信号予以忽略。

2. 如权利要求1所述的电阻式触控板的信号处理方法，其特征在于：

步骤a的该第一时间准位为0.01秒，而该第二时间准位为0.1秒。

3. 如权利要求1所述的电阻式触控板的信号处理方法，其特征在于：

步骤a的该第一比较基准是以时间区间为0.01秒时，该物体于该触控板位移3mm所对应的信号变化量。

4. 如权利要求1所述的电阻式触控板的信号处理方法，其特征在于：

步骤a的该第二比较基准是以时间区间为0.01秒时，该物体于该触控板位移3mm所对应的信号变化量。

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