CN104881187B - 信号处理方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种信号处理方法，用于电容式触控装置，该电容式触控装置包括一感应电极矩阵，并藉由侦测该感应电极矩阵产生多个接触检测值分别对应该感应电极矩阵的不同位置，该方法包括：a.判断该多个接触检测值其中之一与一滤波值的差异是否小于第一临界值；b.若该a步骤的结果为是，根据该接触检测值，决定一更新后滤波值，并且输出一预设值作为更新后接触检测值；以及c.将该更新后滤波值应用于该a步骤，处理下一个该接触检测值。根据本发明，可以较为有效地去除掉噪声，增进接触判断的精确度；而且设计者可依据不同的需求，来决定要使用哪些参数或步骤。

Description

信号处理方法

技术领域

本发明涉及一种信号处理方法，尤其涉及触控装置的信号处理方法。

背景技术

随着技术的发展，智能手机变得越来越普及。触控装置(例如：触控屏幕)常被使用在智能手机上作为输入界面。电容式触控装置是常见的一种触控装置，会以电容值的变化判断是否有对象(例如手指或触控笔)接触。电容式触控装置可分为自容式(selfcapacitance)以及互容式(mutual capacitance)两种。自容式触控装置和互容式触控装置计算电容方式有所不同，这两种装置的详细内容为本领域技术人员所知悉，例如美国专利公开案US2012/0105353中即公开了这些内容。故在此不再赘述。

图1示出了现有技术的电容式触控装置100。如图1所示，电容式触控装置100包含了感应电极矩阵101、电容检测电路103以及ADC(模拟数字转换器)105。感应电极矩阵101通常包含多个感应电极，这多个感应电极可以是不同方向的感测线，不同方向的感测线/驱动线，或者多个独立电极，电容检测电路103会不断地检测感应电极矩阵101以获得所有感应电极的电容值。这些电容值被传送到ADC 105转换成多个接触检测值dv。也就是说，这些接触检测值dv分别对应电容矩阵101上不同的位置。

当有对象接触电容式触控装置100时，接触位置的电容值会有较大的变化，相对应的接触检测值dv也会产生较大的变化。根据接触检测值dv的变化，可以判断对象接触的位置。

然而，噪声或其他干扰可能影响感应电极矩阵101的检测结果。噪声的来源可能包括感应电极矩阵101下方的液晶显示模块，或是对象接触电容式触控装置100时形成的鬼影现象，均会影响到检测结果。因此，通常会运用一些信号处理方法来消除这些噪声所带来的影响。

图2a、图2b以及图2c示出了现有技术中消除噪声的信号处理方法。如图2a所示，电容式触控装置100包含低通滤波器201以及加法器203，用来消除噪声。低通滤波器201会以滤波值LPF滤掉接触检测值dv的一部分。小于滤波值LPF的接触检测值dv(即对应非接触位置的接触检测值dv)会被消除，由此去除噪声。此外，接触检测值dv亦可通过加法器203再减去一临界值TH。此临界值TH与电容式触控装置100中的特性有关。举例来说，若电容式触控装置100因为其内部组件的特性会让接触检测值dv具有偏移，则可通过减去临界值TH的方式来让接触检测值dv较为精确。

请参考图2b，其代表了一条感测线多个接触检测值dv的分布状况，而dvT表示对应对象接触位置的多个接触检测值，将所有接触检测值dv减去通过低通滤波器201的滤波值LPF，会仅留下对应对象接触位置的接触检测值dvT。这样可让对象接触位置的判断更为精确。然而，在一些情况下，接触检测值dv的分布情况可能不是像图2b所示那么平整，因此不适合使用固定的滤波值LPF。

举例来说，图2c中除了dvT的其他部分并不平整，若以固定的滤波值LPF来处理，不论是将滤波值LPF提高或降低，都没办法很理想地仅留下dvT的信号。这将影响到对象接触位置的判断。

发明内容

因此本发明的目的在于提供一种可动态调整滤波值来使接触检测较精确的信号处理方法。

本发明实施例揭露了一种信号处理方法，用于电容式触控装置，该电容式触控装置包括一感应电极矩阵，并藉由侦测该感应电极矩阵来产生多个接触检测值分别对应该感应电极矩阵的不同位置，该方法包括：(a)判断该多个接触检测值其中之一与一滤波值的差异是否小于第一临界值；(b)若该(a)步骤的结果为是，根据该接触检测值，决定一更新后滤波值,并且输出一预设值作为更新后接触检测值；以及(c)将该更新后滤波值应用于该(a)步骤，以处理下一个该接触检测值。

本发明另一实施例揭露了一种信号处理方法，用于电容式触控装置，该电容式触控装置包括一感应电极矩阵，并藉由侦测该感应电极矩阵来产生多个接触检测值分别对应该感应电极矩阵的不同位置，该方法包含：(a)根据该接触检测值其中之一和一滤波值，来更新该滤波值；(b)计算一更新后接触检测值，包括以该接触检测值减去该更新后滤波值；以及(c)以该更新后滤波值回到步骤(a)，处理下一个该接触检测值。

根据本发明，可以较为有效地去除掉噪声，增进接触判断的精确度；而且设计者可依据不同的需求，来决定要使用哪些参数或步骤。

附图说明

图1示出了现有技术的电容式触控装置。

图2a、图2b以及图2c示出了现有技术中消除接触检测值的噪声的信号处理方法。

图3、图4以及图5示出了根据本发明不同实施例的信号处理方法。

图6a和图6b示出了根据本发明实施例的信号处理方法和现有技术的信号处理方法的比较示意图。

主要部件附图标记：

100 电容式触控装置

101 感应电极矩阵

103 电容检测电路

105 ADC

201 低通滤波器

301-319 步骤

dv 接触检测值

dv’ 更新后接触检测值

dvT 对应对象接触位置的接触检测值

dvn_1、dvn_2 对应非对象接触位置的接触检测值

LPF 滤波值

具体实施方式

以下实施例以电容式触控面板为例作为说明，但其他形式例如电阻式、光学式等的触控面板也可能可以适用于本发明。

首先以图1为例说明本发明所要处理的接触检测信号，电容式触控面板的感应电极矩阵101在x与y方向上分别包括了7条感应线，两方向的感应线的交会处相当于形成了49个电容。以互容式感测技术对感应电极矩阵101进行检测，每次对一条x方向感应线施加激励信号并测量所有y方向感应线，即获得7个接触检测值dv分别对应该条x方向感应在线的7个交会处。在本发明一实施例中，先处理第一条x方向感应线对应的7个接触检测值dv，然后再依序处理第二条、第三条……到最后一条x方向感应线所对应的接触检测值dv。每一条感应线的7个接触检测值dv的处理顺序，可以是根据接触检测值dv所对应的位置由左至右，或者由右至左。对于接触检测值dv的处理顺序可以每一条x方向感应线都相同。最后获得更新后的49个接触检测值dv’被用在对象接触位置的计算，可以获得较为准确的结果。

为了方便了解，以下的文字描述及附图，以一条x方向感应线所对应的多个接触检测值dv为例作为说明，如上所述，这多个接触检测值dv对应不同的位置。

图3、图4以及图5示出了根据本发明不同实施例的信号处理方法。图3所示的信号处理方法包含了下列步骤：

步骤301：根据所获得的多个接触检测值dv或初始临界值TH0决定第一临界值TH1。

在一实施例中，第一临界值TH1为初始临界值TH0或是由公式(Max_dV-offset)×ratio计算而得。在其他实施例中，可以取初始临界值TH0或是由公式(Max_dV-offset)×ratio计算而得的值中的较大值作为第一临界值TH1。

其中Max_dV表示这些接触检测值中的最大值，offset为一预定值，ratio为一预定比例值。其中offset、ratio以及TH0都可视需求自由决定。举例来说，使用者若希望当有较大的接触检测值出现时能够将第一临界值设定为较大以砍掉较多的信号，则可将offset设定为较小而ratio设定成较高。反之则是将offset设高而ratio设低。

步骤303：根据多个接触检测值dv决定初始滤波值LPF[0]。

在一实施例中，是将初始滤波值LPF[0]设定为多个接触检测值dv的平均值，在另一实施例中则将初始滤波值LPF[0]设定为多个接触检测值dv的最小值。

然请留意，并非所有的接触检测值dv都列入考虑。举例来说，若有特别大或特别小的接触检测值dv，则可以不列入平均值的计算。此类均等变化均应包含在本发明的范围之内。

步骤305：输入接触检测值dv其中之一来进行后续步骤307-319。

在这个步骤中，可以是根据接触检测值dv所对应的位置，由左至右，或者由右至左，依序输入接触检测值dv。处理完一个接触检测值dv后，再处理相邻位置的另一个接触检测值dv，依此类推。

步骤307：判断接触检测值dv和滤波值LPF的差异是否小于第一临界值TH1。

若是，则到步骤309；若否，则到步骤313。此滤波值LPF的值可为上述的初始滤波值LPF[0]，或者是上一次的信号处理动作所更新的滤波值。于一实施例中，若先前均未设定滤波值LPF或是已将其归零，则以初始滤波值LPF[0]作为滤波值LPF。

简言之，第一个处理的接触检测值dv，可以使用初始滤波值LPF[0]进行后续的步骤。

步骤309：根据目前处理的接触检测值dv决定一更新后滤波值LPF’。

在图3所示的实施例中，取接触检测值dv以及初始滤波值LPF[0]中较大值者，来将滤波值LPF更新成LPF’。即，若该接触检测值dv小于初始滤波值LPF[0]，则以初始滤波值LPF[0]作为更新后滤波值LPF’；反之若接触检测值dv大于初始滤波值LPF[0]，则以接触检测值dv作为更新后滤波值LPF’。

步骤311：输出一预设值“0”作为更新后接触检测值dv’。

这意味着将目前处理的接触检测值dv完全滤除，也就是将目前处理的接触检测值dv视为“非对象接触”(例如噪声)所造成的结果。然而，此预设值亦可为0以外的值。

接下来回到步骤305。

步骤313：判断接触检测值dv和滤波值LPF的差异是否小于第二临界值TH2。

第二临界值TH2大于第一临界值TH1，在一实施例中，第二临界值TH2为第一临界值TH1的P倍，其中P为大于1的正有理数，例如2。若步骤313的判断结果为是，则到步骤315；若否，则到步骤319。

步骤315：根据接触检测值dv与滤波值LPF产生一更新后滤波值。在图3的实施例中，是取和初始滤波值LPF[0]中的较大值以产生更新后滤波值LPF’，其中Q为大于1的正有理数。a为大于等于0、小于等于Q的有理数。于一实施例中，a为1且(Q-a)为1，但不限定。

此实施例可视为给予现今的“接触检测值dv+滤波值LPF”以及初始滤波值LPF[0]不同的权重，以决定要倾向用哪一个值来决定更新后滤波值LPF’。若给予现今的“接触检测值dv+滤波值LPF”较大的权重(即Q较小)，则更新后滤波值LPF’会受每次的接触检测值dv和滤波值LPF影响较大。反之若给予现今的“接触检测值dv+滤波值LPF”较小的权重(即Q较大)，则更新后滤波值LPF’会受初始滤波值LPF[0]影响较大。要如何给予权重可依据设计者想要较积极的噪声消除动作(Q较小)，或是较平缓的噪声消除动作(Q较大)来决定。

步骤317：将现今的接触检测值dv减去更新后滤波值LPF’以及第一临界值TH1来得到更新后接触检测值dv’。

此步骤是在计算更新后接触检测值dv’，一实施例中包括将该接触检测值减去该滤波值。在其他实施例中，亦可将目前的接触检测值dv只减去更新后滤波值LPF’的结果来作为更新后dv’。

步骤319：将现今的接触检测值dv减去滤波值LPF(请注意是未更新的现今的滤波值)以及第一临界值TH1来得到更新后dv’。

此步骤是在计算更新后接触检测值dv’，一实施例中包括将该接触检测值减去目前所使用的滤波值LPF。在其他实施例中，亦可将目前的接触检测值dv只减去更新后滤波值LPF’的结果来作为更新后dv’。

图3中诸多步骤的作用可简示如下：

当接触检测值dv变动较小，例如在步骤307中“接触检测值dv和滤波值LPF的差异是小于第一临界值TH1”时，则可认定成此接触检测值dv并不对应对象接触的位置，因此在步骤311输出0来代表这个接触检测值dv。这表示，在后续的对象接触位置的计算中，不会用到这个接触检测值dv的全部或一部分。

而若接触检测值dv变动略大，例如在步骤307的“接触检测值dv和滤波值LPF的差异不小于第一临界值TH1”时，则对其做第二次的判断，例如步骤313的判断。

若在步骤313中判断接触检测值dv和滤波值LPF的差异没有大于第二临界值TH2，则表示目前处理的这个接触检测值dv有可能对应到对象接触位置，接下来仍会更新滤波值(步骤315)，再以更新后滤波值LPF’来削减接触检测值dv(步骤317)。相反地，若在步骤313中判断检测值dv和滤波值LPF的差异大于第二临界值TH2，则表示目前处理的这个接触检测值dv应是对应对象接触的位置，因此不更新滤波值LPF，直接进入步骤319以现今的滤波值LPF来削减部分的接触检测值dv。应了解，在步骤309或315获得的更新后滤波值LPF’将会应用在处理下一个接触检测值dv的流程，作为在步骤307与313的滤波值LPF。借由图3的做法，可以随着不同位置的接触检测值dv的变化使用不同的滤波值LPF，因此相较于现有技术使用固定滤波值的作法，可以更精确地消去非对象接触位置的接触检测值，增加判断对象接触位置的精确性。

然请留意，本发明不限制在须包含图3中所示的所有步骤，可以分别独立出来与其他信号处理方法并用，例如图4与图5所示。

图4包括图3中所示的步骤301、303、305、307、309以及311。若第一临界值TH1以及初始滤波值LPF[0]已设定过，则步骤301以及303更可予以省略。此实施例的效果在于与滤波值LPF差异较小的接触检测值dv，一概不列入判断对象接触位置的考虑中。

图5包括图3中所示的步骤301、303、305、315以及317。若第一临界值TH1以及初始滤波值LPF[0]已设定过，则步骤301以及303更可予以省略。此实施例的效果在于只要接触检测值dv与滤波值LPF的差异小于一临界值TH1(亦可不包含此判断步骤)，则会依据“接触检测值dv与滤波值LPF”或是初始滤波值LPF[0]来更新滤波值LPF。而在步骤317中则根据更新后滤波值LPF’来产生更新后接触检测值dv’。

图6a和图6b示出了根据本发明实施例的信号处理方法和现有技术的信号处理方法的比较示意图。图6a中示出了现有技术的信号处理方法。如图6a所示，现有技术是以固定的滤波值LPF来处理多个接触检测值dv，因此在处理后仍会存在非对象接触的接触检测值dvn_1和dvn_2。而图6b中示出了根据本发明实施例的信号处理方法。如图6b所示，滤波值LPF会根据接触检测值dv而有所调整，因此可以有效地去除掉非对象接触的接触检测值dvn_1和dvn_2，而仅留下对应对象接触位置的接触检测值dvT，有助于对象接触位置的判断。且本发明更提供了调整临界值TH(例如上述的第一临界值TH1)的方法，调整临界值TH亦有助于对象接触位置的判断。以图6a为例，若增加临界值TH则可消除非对象接触区的接触检测值dvn_1和dvn_2，亦有助于对象接触位置的判断。

然请留意，上述本发明实施例可使用在图1中所示的电容式触控装置，但亦可运用在具有其他结构的电容式触控装置，因此接触检测值dv不一定是电压信号，只要是能代表接触信息的信号均应包含在内。因此，根据本发明实施例的信号处理方法可简示如下：一种信号处理方法，用于电容式触控装置，该电容式触控装置产生多个接触检测值(例如dv)来表示接触信息，该些接触检测值分别对应该电容式触控装置的不同位置，此方法包括：(a)判断该多个接触检测值其中之一与一滤波值的差异是否小于第一临界值(例如步骤307)；(b)若该(a)步骤的结果为是，根据该接触检测值，决定一更新后滤波值(例如步骤309)；(c)输出一预设值；(d)将更新后滤波值应用于该(a)步骤，以处理下一个该接触检测值；(例如步骤305)。然请留意，这些步骤是对应步骤301-311，而如上所述，可还包含步骤313-319，于此不再赘述。

根据本发明实施例的信号处理方法亦可简示为：一种信号处理方法，用于电容式触控装置，该电容式触控装置产生多个接触检测值来表示接触信息，这些接触检测值分别对应该电容式触控装置的不同位置，该方法包含：(a)根据该接触检测值其中之一和一滤波值，来更新该滤波值(例如步骤315)；以及(b)计算一更新后接触检测值，包括以该接触检测值减去该滤波值(例如步骤317)；以及(c)以该更新后滤波值回到步骤(a)，处理下一个该接触检测值。

根据上述实施例，可以有效地去除掉噪声，以增进接触判断的精确度；而且设计者可依据不同的需求，来决定要使用哪些参数或步骤。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，凡依本发明权利要求书所作的均等变化与修饰，皆应属本发明的保护范围。

Claims (22)

1.一种信号处理方法，其特征在于，用于电容式触控装置，该电容式触控装置包括一感应电极矩阵，并藉由侦测该感应电极矩阵来产生多个接触检测值分别对应该感应电极矩阵的不同位置，该方法包括：

a.判断该多个接触检测值其中之一与一滤波值的差异是否小于第一临界值；

b.若该a步骤的结果为是，根据该接触检测值，决定一更新后滤波值,并且输出一预设值作为更新后接触检测值；以及

c.将该更新后滤波值应用于该a步骤，以处理下一个该接触检测值。

2.如权利要求1所述的信号处理方法，其特征在于，根据该多个接触检测值决定该第一临界值。

3.如权利要求1所述的信号处理方法，其特征在于，根据该多个接触检测值或一初始临界值来决定该第一临界值。

4.如权利要求3所述的信号处理方法，其特征在于，该第一临界值为该初始临界值，或者为(Max_dV-offset)×ratio，

其中该Max_dV表示该多个接触检测值中的最大值，该offset为一预定值，该ratio为一预定比例值。

5.如权利要求1所述的信号处理方法，其特征在于，根据该多个接触检测值决定一初始滤波值来作为该滤波值。

6.如权利要求5所述的信号处理方法，其特征在于，该初始滤波值为该多个接触检测值的平均值或最小值。

7.如权利要求1所述的信号处理方法，其特征在于，在该b步骤中，若该接触检测值小于一初始滤波值，则以该初始滤波值作为该滤波值。

8.如权利要求1所述的信号处理方法，其特征在于，在该b步骤中，若该接触检测值大于一初始滤波值，则以该接触检测值作为该滤波值。

9.如权利要求1所述的信号处理方法，其特征在于，还包含：若该接触检测值与该滤波值的差异大于该第一临界值与一第二临界值时，则另计算一更新后接触检测值，计算该更新后接触检测值的该步骤包括将该接触检测值减去该滤波值，其中该第二临界值大于该第一临界值。

10.如权利要求9所述的信号处理方法，其特征在于，将该接触检测值减去该滤波值与该第一临界值以产生该更新后接触检测值。

11.如权利要求9所述的信号处理方法，其特征在于，该第二临界值为该第一临界值的P倍，其中P为大于1的正有理数。

12.如权利要求9所述的信号处理方法，其特征在于，还包含：若该接触检测值与该滤波值的差异介于该第一临界值与一第二临界值之间，则根据该接触检测值与一初始滤波值产生一更新后滤波值。

13.如权利要求12所述的信号处理方法，其特征在于，取和该初始滤波值中的较大值以产生更新后滤波值，其中Q和a为大于1的正有理数。

14.如权利要求12所述的信号处理方法，其特征在于，还包含：计算一更新后接触检测值，计算该更新后接触检测值的步骤包括将该接触检测值减去该更新后滤波值。

15.如权利要求14所述的信号处理方法，其特征在于，将该接触检测值减去该更新后滤波值与该第一临界值以产生该更新后接触检测值。

16.一种信号处理方法，其特征在于，用于电容式触控装置，该电容式触控装置包括一感应电极矩阵，并藉由侦测该感应电极矩阵来产生多个接触检测值分别对应该感应电极矩阵的不同位置，该方法包含：

a.根据该接触检测值其中之一和一滤波值，来更新该滤波值；

b.计算一更新后接触检测值，包括以该接触检测值减去该更新后滤波值；以及

c.以该更新后滤波值回到步骤a，处理下一个该接触检测值。

17.如权利要求16所述的信号处理方法，其特征在于，还包含：若该接触检测值与该滤波值的差异小于一第一临界值，才执行该步骤a和该步骤b。

18.如权利要求17所述的信号处理方法，其特征在于，在该b步骤中，将该接触检测值减去该更新后滤波值与一第二临界值以产生该更新后接触检测值。

19.如权利要求18所述的信号处理方法，其特征在于，该第一临界值为该第二临界值的P倍，其中P为大于1的正有理数。

20.如权利要求17所述的信号处理方法，其特征在于，还包含：

若该接触检测值与该滤波值的差异大于该第一临界值时，则计算一更新后接触检测值包括将该接触检测值减去该滤波值。

21.如权利要求20所述的信号处理方法，其特征在于，将该接触检测值减去该滤波值与一临界值以产生该更新后接触检测值。

22.如权利要求16所述的信号处理方法，其特征在于，取和一初始滤波值中的较大值以产生该更新后滤波值，其中Q为大于1的正有理数。