CN102945109A - 互电容屏检测触摸区域的方法 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种互电容屏检测触摸区域的方法，包括如下步骤：第1步，校准所有交叉点的基准电容值。第2步，测量各个交叉点的电容值，并与各个交叉点的基准电容值作差，得到各个交叉点的电容变化量。将电容变化量大于第三阈值且不属于任何触摸区域的点作为基准点，如果基准点的电容变化量大于与其具有相邻边的交叉点的电容变化量，则这样的基准点属于种子点。第3步，以每个种子点为中心，采用区域生长法，得到一个或多个触摸区域。第4步，计算每个触摸区域的质心位置作为坐标。本申请具有触摸区域提取准确，误触摸概率低的优点。

Description

互电容屏检测触摸区域的方法

技术领域

本申请涉及一种触摸屏的信号处理技术，特别是涉及一种对触摸屏的导电物体触摸区域的检测方法。

背景技术

根据实现原理不同，电容式触摸屏分为自电容式触摸屏（简称为自电容屏）和互电容式触摸屏（简称为互电容屏）两类。自电容屏通常仅用于单点触控。互电容屏既可用于单点触控，也可用于多点触控，因而得到了广泛应用。

互电容屏的表面包括由ITO薄膜（Indium Tin Oxide，氧化铟锡，也称掺锡氧化铟）制作的一层横向电极阵列和一层纵向电极阵列。这两层电极阵列叠加后，任一横向电极与任一纵向电极都有交叉点。在交叉点会形成电容，这就是所说的互电容。

当没有触摸时，互电容屏的所有交叉点的电容值均为各自的互电容值。

当导电物体（典型代表为手指）触摸到互电容屏时，影响了触摸区域附近的横向电极和纵向电极之间的耦合，从而改变了触摸区域附近的交叉点的电容量。

在检测互电容屏的触摸区域时，横向电极依次发出激励信号，所有的纵向电极同时对每个激励信号作出响应，输出与该横向电极的交叉点的电容值，这样便得到了整个互电容屏的所有交叉点的电容值。通过与各个交叉点的原始互电容值的比较，即可得到整个互电容屏的二维平面的交叉点电容变化量数据，从而计算出每一个触摸区域的坐标。触摸区域的检测方法直接关系到触点坐标的精度和误检测概率。

现有的一种互电容屏检测手指触摸区域的方法，是首先将电容变化量达到一定比例的交叉点作为极值点，然后以每个极值点为中心，取周围固定大小和形状的区域为触摸区域。

这种互电容屏检测触摸区域的方法具有如下缺点：

其一，触摸区域可能具有不同形状或大小，而这种检测方法将触摸区域限定为预设的形状和大小，显然对触摸区域的识别精度较差。

其二，由于电磁噪声干扰的影响，有时会在互电容屏上形成一个或多个极值点，而这些极值点实际上并没有被导电物体触摸。这种检测方法仍会在这些极值点周围识别为触摸区域，导致误检测情况。

在互电容屏使用之前，触摸屏控制器会对所有交叉点组成的电容阵列做一次校准，得到触摸屏表面没有触摸的时候各个交叉点的原始互电容值。由于互电容屏在工作期间的环境温度、背景电磁噪声均会发生变化，一次校准难以保证质量，进而影响触摸检测的准确性和触点坐标的计算精度。

发明内容

本申请所要解决的技术问题是提供一种互电容屏检测触摸区域的方法，可以精确地识别出触摸区域的形状和大小，并能有效过滤掉电磁噪声产生的干扰。

为解决上述技术问题，本申请互电容屏检测触摸区域的方法包括如下步骤：

第1步，校准所有交叉点的基准电容值；

第2步，测量各个交叉点的电容值，并与各个交叉点的基准电容值作差，得到各个交叉点的电容变化量；

将电容变化量大于第三阈值的交叉点作为基准点，如果基准点的电容变化量大于与其具有相同边的所有交叉点的电容变化量，则这样的基准点属于种子点；

第3步，以每个种子点为中心，采用区域生长法，得到一个或多个触摸区域；

第4步，计算每个触摸区域的质心位置作为坐标。

本申请具有如下优点：

其一，采用图像分割领域的区域生长法来确定触摸区域，具有触摸区域的形状和大小提取准确、误触摸概率低的优点。

其二，通过实时更新基准电容值，可以减少温度、噪声对电容检测值的影响。

附图说明

图1是本申请互电容屏检测触摸区域的方法流程图；

图2a～图2d是互电容屏的各种交叉点分布方式示例图；

图3a～图3c是本申请所用的区域生长法的流程图；

图4是本申请所用的基准电容值的校准方法的流程图。

图中附图标记说明：

1为中心交叉点；2为具有相同边的交叉点；3为仅具有相同顶点的交叉点。

具体实施方式

请参阅图1，本申请互电容屏检测触摸区域检测方法包括以下步骤：

第1步，校准所有交叉点的基准电容值。

第2步，测量互电容屏的各个交叉点的电容值，并与各个交叉点的基准电容值作差，得到各个交叉点的电容变化量。

将电容变化量大于第三阈值的交叉点作为基准点。基准点可能有零个、一个或多个。如果基准点为0个，说明互电容屏未被触摸。如果基准点为一个或多个，则接着判断每个基准点的电容变化量是否大于与其具有相同边的所有交叉点的电容变化量。如果是，则将这样的基准点称为种子点。如果否，则说明没有种子点，此时的基准点是由于电磁噪声的干扰而形成的，互电容屏仍然未被触摸。

所述第三阈值例如取作互电容屏的所有交叉点的电容变化量的绝对值的平均值的N倍，N>>1。

第3步，以每个种子点为中心，采用区域生长法，得到一个或多个触摸区域。

第4步，计算每个触摸区域的质心位置作为坐标，该坐标值将被上报给电子设备的主控制器（例如手机主芯片）。

请参阅图4，所述方法第1步可通过如下方法实现。在互电容屏未被触摸的情况下，测量所有交叉点的电容值data(i,j)。i为1～A之间的自然数，A为横向电极的数量。j为1～B之间的自然数，B为纵向电极的数量。接下来计算每个交叉点的基准电容值

base(i,j)=base0(i,j)+alpha*(data(i,j)–base0(i,j))

其中base0(i,j)是上一次计算得到的基准电容值。alpha为记忆因子，0<alpha<1。

在互电容屏开机时，判断互电容屏未被触摸的条件是：测量所有交叉点的电容值，这其中最大电容值与平均值之差、和最小电容值与平均值之差的绝对值都＜第一阈值。

在电容屏正常工作时，判断互电容屏未被触摸的条件是：所有交叉点的电容变化量都＜第二阈值。所述第二阈值例如取作互电容屏的所有交叉点的电容变化量的平均值的M倍，M>1。

如果不满足互电容屏未被触摸的条件，则以上一次计算得到的基准电容值进入第2步。

请参阅图2a，其中每个正方形表示互电容屏上的一个交叉点。这种交叉点的分布方式是（不考虑位于互电容屏边缘位置的交叉点）：以一个交叉点1为中心，与其具有相同边的交叉点2共有4个，与其仅具有相同顶点的交叉点3也共有4个。

请参阅图2b，其中每个菱形表示互电容屏上的一个交叉点。这种交叉点的分布方式是（不考虑位于互电容屏边缘位置的交叉点）：以一个交叉点1为中心，与其具有相同边的交叉点2共有4个，与其仅具有相同顶点的交叉点3也共有4个。

请参阅图2c，其中每个正六边形表示互电容屏上的一个交叉点。这种交叉点的分布方式是（不考虑位于互电容屏边缘位置的交叉点）：以一个交叉点1为中心，与其具有相同边的交叉点2共有6个，与其仅具有相同顶点的交叉点3有0个。

请参阅图2d，其中每个正三角形表示互电容屏上的一个交叉点。这种交叉点的分布方式是（不考虑位于互电容屏边缘位置的交叉点）：以一个交叉点1为中心，与其具有相同边的交叉点2共有3个，与其仅具有相同顶点的交叉点3有9个。

图2a～图2d所示的互电容屏的交叉点分布方式仅为示例，在不同的实施例中可能具有其他的交叉点分布方式。

请参阅图3a～图3c，所述方法第3步进一步包括如下步骤：

第3.1步，以一个新的种子点为中心，将该种子点的电容变化量的K4倍、K5倍、K6倍、K7倍分别作为第四阈值、第五阈值、第六阈值、第七阈值，0<K7<K5<K6<K4<1；

第3.2步，与该种子点具有相同边的交叉点如果不属于任何区域、且电容变化量大于第四阈值，则将这个交叉点作为新的种子点。

与该种子点具有相同边的交叉点如果不属于任何区域、且电容变化量大于第五阈值而不大于第四阈值、且电容变化量大于背对种子点方向上的那些与之具有相同边的交叉点的电容变化量，则将这个交叉点作为边界点。其中第三个条件：如果以图2a为例，则是最上方的交叉点2的电容变化量大于再上方的交叉点4的电容变化量。如果以图2b、图2c为例，则是左上方的交叉点2的电容变化量大于再左上方的所有交叉点4的电容变化量。

否则，就放弃与该种子点具有相同边的交叉点。

与该种子点仅具有相同顶点的交叉点如果不属于任何区域、且电容变化量大于第六阈值，则将这个交叉点作为新的种子点。

与该种子点仅具有相同顶点的交叉点如果不属于任何区域、且电容变化量大于第七阈值而不大于第六阈值、且电容变化量大于背对种子点方向上的那些与之具有相同边的交叉点的电容变化量，则将这个交叉点作为边界点。其中第三个条件：如果以图2a为例，则是左上方的交叉点3的电容变化量大于再左上方的交叉点5的电容变化量。如果以图2b、图2d为例，则是最上方的交叉点3的电容变化量大于再上方的所有交叉点5的电容变化量。

否则，就放弃与该种子点仅具有相同顶点的交叉点。

第3.3步，重复第3.1步～第3.2步，直至以所有种子点为中心判断过。如果将一个种子点称为原始种子点，由该原始种子点出发所找到与其具有相同边或仅具有相同顶点的交叉点经判断得到第一周边种子点和边界点。由该第一周边种子点出发所找到与其具有相同边或仅具有相同顶点的交叉点经判断得到第二周边种子点和边界点。由该第二周边种子点出发所找到与其具有相同边或仅具有相同顶点的交叉点经判断得到第三周边种子点和边界点。……那么，由原始种子点出发所找到的所有新的种子点和边界点，均为同一区域。

如果一个区域的所有交叉点的数量小于第八阈值，则该区域无效。无效区域是由于电磁噪声的干扰而形成的，互电容屏仍然未被触摸。该第八阈值例如可设为手指触摸互电容屏的最小触摸区域所涵盖的交叉点数量。

如果一个区域的所有交叉点的数量不小于第八阈值，则该区域有效为触摸区域。

本申请借鉴了图像处理领域的区域生长法，创造性地应用于互电容屏的触摸区域的检测。这一方面可以有效地去除电磁噪声的干扰，另一方面使得触摸区域的形状和大小得到精确识别。

以上仅为本申请的优选实施例，并不用于限定本申请。对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (3)

1.一种互电容屏检测触摸区域的方法，其特征是，包括如下步骤：

第1步，校准所有交叉点的基准电容值；

第2步，测量各个交叉点的电容值，并与各个交叉点的基准电容值作差，得到各个交叉点的电容变化量；

将电容变化量大于第三阈值的交叉点作为基准点，如果基准点的电容变化量大于与其具有相同边的所有交叉点的电容变化量，则这样的基准点属于种子点；

第3步，以每个种子点为中心，采用区域生长法，得到一个或多个触摸区域；

第4步，计算每个触摸区域的质心位置作为坐标。

2.根据权利要求1所述的互电容屏检测触摸区域的方法，其特征是，所述方法第1步具体包括：在互电容屏未被触摸的情况下，测量所有交叉点的电容值data(i,j)，i为1～A之间的自然数，j为1～B之间的自然数，A、B分别为横向和纵向电极数量；

计算每个交叉点的基准电容值

base(i,j)=base0(i,j)+alpha*(data(i,j)–base0(i,j))

其中base0(i,j)是上一次计算得到的基准电容值，alpha为记忆因子，0<alpha<1；

在互电容屏开机时，判断互电容屏未被触摸的条件是：测量所有交叉点的电容值，这其中最大电容值与平均值之差、和最小电容值与平均值之差的绝对值都＜第一阈值；

在电容屏正常工作时，判断互电容屏未被触摸的条件是：所有交叉点的电容变化量都＜第二阈值；

如果不满足互电容屏未被触摸的条件，则以上一次计算得到的基准电容值进入第2步。

3.根据权利要求1所述的互电容屏检测触摸区域的方法，其特征是，所述方法第3步又包括如下步骤：

第3.1步，以一个新的种子点为中心，将该种子点的电容变化量的K4倍、K5倍、K6倍、K7倍分别作为第四阈值、第五阈值、第六阈值、第七阈值，0<K7<K5<K6<K4<1；

第3.2步，与该种子点具有相同边的交叉点如果不属于任何区域、且电容变化量大于第四阈值，则将这个交叉点作为新的种子点；

与该种子点具有相同边的交叉点如果不属于任何区域、且电容变化量大于第五阈值而不大于第四阈值、且电容变化量大于背对种子点方向上的那些与之具有相同边的交叉点的电容变化量，则将这个交叉点作为边界点；

与该种子点仅具有相同顶点的交叉点如果不属于任何区域、且电容变化量大于第六阈值，则将这个交叉点作为新的种子点；

与该种子点仅具有相同顶点的交叉点如果不属于任何区域、且电容变化量大于第七阈值而不大于第六阈值、且电容变化量大于背对种子点方向上的那些与之具有相同边的交叉点的电容变化量，则将这个交叉点作为边界点；

第3.3步，重复第3.1步～第3.2步，直至以所有种子点为中心判断过；由一个种子点出发所找到的所有新的种子点和边界点，均为同一区域；

如果一个区域的所有交叉点的数量小于第八阈值，则该区域无效；

如果一个区域的所有交叉点的数量不小于第八阈值，则该区域有效为触摸区域。

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