CN106371668A - 触摸物形状识别方法、装置及触摸屏 - Google Patents

触摸物形状识别方法、装置及触摸屏 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种触摸物形状识别方法，适用于TDR扫描式触摸屏，该TDR扫描式触摸屏包括触摸区以及设于触摸区的若干平行且独立分布的导线，每一导线的输入端分别连接信号发射器和反射信号检测器，信号发射器连接扫描驱动电路；该方法包括：S1、在通过扫描驱动电路驱动所述信号发射器依次发射阶跃信号到每一所述导线的输入端时，接收通过反射信号检测器依次对应接收每一导线的输入端的反射信号；S2、当反射信号检测器接收到的任一导线的反射信号与预置的参考信号的差值大于预设的阈值时，根据从发射到接收到该反射信号时的时间延迟，计算得到对应导线上的至少一个触控点；S3、基于每一导线上的触控点识别触摸物的形状。

Description

触摸物形状识别方法、装置及触摸屏
技术领域
本发明涉及触摸屏领域，尤其涉及一种基于时域反射测量(TDR)的触摸物形状识别方法、装置及触摸屏。
背景技术
现有的触摸屏主要有电阻式触摸屏、电容式触摸屏、红外触摸屏。
电阻式触摸屏主要应用于低端产品，通常只有单点触摸功能。电容式触摸屏广泛应用于各种电子产品，但应用在超大尺寸产品上时存在制造工艺复杂，成本较高等问题，所以大尺寸产品通常使用红外触摸屏。红外触摸屏需要在屏周围排布红外发射管和红外接收管，导致体积和厚度较大，堆积灰尘后还会引起触摸感应异常。
本发明人在研发本专利的过程中发现，无论是电阻式触摸屏、电容式触摸屏还是红外触摸屏，目前均只能实现点触控的识别功能，而且能够同时识别的触控点只有零散的几个(最多不多于10个触控点)，可以识别的触控点数量有限，更无法实现面触控的识别(即对整个触控物的形状进行识别)，导致用户的体验比较差。
发明内容
本发明的目的在于提供一种基于时域反射测量(TDR)的触摸物形状识别方法、装置及触摸屏，能够同时识别触控区上的任意数量的触控点，从而实现面触控的识别以识别出触控物的形状。
为了实现上述目的，本发明一方面提供一种触摸物形状识别方法，适用于TDR扫描式触摸屏，所述TDR扫描式触摸屏包括触摸区以及设于所述触摸区的若干平行且独立分布的导线，每一所述导线的输入端分别连接信号发射器和反射信号检测器，所述信号发射器连接扫描驱动电路；所述方法包括步骤：
S1、在通过所述扫描驱动电路驱动所述信号发射器依次发射阶跃信号到每一所述导线的输入端时，接收通过所述反射信号检测器依次对应接收每一所述导线的输入端的反射信号；
S2、当所述反射信号检测器接收到的任一所述导线的反射信号与预置的参考信号的差值大于预设的阈值时，根据所述信号发射器开始向对应所述导线发射阶跃信号，到所述反射信号检测器接收到所述导线的与预置的参考信号的差值大于预设的阈值的反射信号时的时间延迟，计算得到对应所述导线上的至少一个触控点；
S3、基于每一所述导线上的触控点识别触摸物的形状。
与现有技术相比，本发明提供的触摸物形状识别方法基于TDR扫描式触摸屏本身分布的多条平行且相互独立导线，利用信号发射器、反射信号检测器以及扫描驱动电路来获取每一条导线的反射信号，通过计算得到每条导线的阻抗变化点从而实现多点触控以及扫描触摸物形状的功能，能够大大提高用户的体验。
作为上述方案的改进，通过以下步骤确定所述反射信号检测器接收到的任一导线的反射信号与预置的参考信号的差值大于预设的阈值：
通过以下公式(a)计算得到所述反射信号检测器接收到所述导线的反射信号的负载阻抗：
其中，ZL为所述反射信号检测器接收到所述导线的反射信号时的负载阻抗，Z0为预设的所述导线的特征阻抗，ρ为反射系数；通过以下公式(b)计算得到所述反射系数ρ：
其中，Vi为所述信号发射器向所述导线发射的阶跃信号的幅值，Vr为所述反射信号检测器接收到所述导线的反射信号的幅值；
当所述负载阻抗ZL与所述特征阻抗Z0的差值大于预设值时，确定所述反射信号检测器接收到的所述导线的反射信号与预置的参考信号的差值大于预设的阈值。
作为上述方案的改进，根据所述信号发射器开始向所述导线发射阶跃信号到所述反射信号检测器接收，到所述导线的与预置的参考信号的差值大于预设的阈值的反射信号时的时间延迟，通过以下公式(c)计算得到对应所述导线上的至少一个触控点(X，Y)：
其中，X为所述触摸物在触摸屏的第二方向上的位置，Y为预置的所述导线在触摸屏的第一方向上的位置，T为所述时间延迟，er为介电常数，C为光传输的速度。
作为上述方案的改进，所述通过所述扫描驱动电路驱动所述信号发射器依次发射阶跃信号到每一所述导线的输入端包括：
通过所述扫描驱动电路驱动所述信号发射器沿触摸屏的第一方向逐行发射阶跃信号到每一所述导线的输入端；或
先通过所述扫描驱动电路驱动所述信号发射器沿触摸屏的第一方向逐行发射阶跃信号到位于奇数行的每一所述导线的输入端；再通过所述扫描驱动电路驱动所述信号发射器沿触摸屏的第一方向逐行发射阶跃信号到位于偶数行的每一所述导线的输入端。
作为上述方案的改进，所述导线上的至少一个触控点包括所述导线上的单个触控点、所述导线上的不连续的两个或多个触控点以及所述导线上的连续的的两个或多个触控点。
作为上述方案的改进，所述第一方向为Y轴方向，所述第二方向为X轴方向；或，所述第一方向为X轴方向，所述第二方向为Y轴方向。
本发明另一方面提供一种触摸物形状识别装置，适用于TDR扫描式触摸屏，所述TDR扫描式触摸屏包括触摸区以及设于所述触摸区的若干平行且独立分布的导线，每一所述导线的输入端分别连接信号发射器和反射信号检测器，所述信号发射器连接扫描驱动电路；所述装置包括：
反射信号接收模块，用于在通过所述扫描驱动电路驱动所述信号发射器依次发射阶跃信号到每一所述导线的输入端时，接收通过所述反射信号检测器依次对应接收每一所述导线的输入端的反射信号；
触摸点计算模块，用于当所述反射信号检测器接收到的任一所述导线的反射信号与预置的参考信号的差值大于预设的阈值时，根据所述信号发射器开始向对应所述导线发射阶跃信号，到所述反射信号检测器接收到所述导线的与预置的参考信号的差值大于预设的阈值的反射信号时的时间延迟，计算得到对应所述导线上的至少一个触控点；
触摸物形状识别模块，基于每一所述导线上的触控点识别触摸物的形状。
本发明提供的触摸物形状识别装置基于TDR扫描式触摸屏本身分布的多条平行且相互独立导线，利用信号发射器、反射信号检测器以及扫描驱动电路来获取每一条导线的反射信号，通过计算得到每条导线的阻抗变化点从而实现多点触控以及扫描触摸物形状的功能，能够大大提高用户的体验。
作为上述方案的改进，所述触摸点计算模块进一步用于：
通过以下公式(a)计算得到所述反射信号检测器接收到所述导线的反射信号的负载阻抗：
其中，ZL为所述反射信号检测器接收到所述导线的反射信号时的负载阻抗，Z0为预设的所述导线的特征阻抗，ρ为反射系数；通过以下公式(b)计算得到所述反射系数ρ：
其中，Vi为所述信号发射器向所述导线发射的阶跃信号的幅值，Vr为所述反射信号检测器接收到所述导线的反射信号的幅值；以及用于
当所述负载阻抗ZL与所述特征阻抗Z0的差值Z差大于预设值时，通过以下公式(c)计算得到对应所述导线上的至少一个触控点(X，Y)：
其中，X为所述触摸物在触摸屏的第二方向上的位置，Y为预置的所述导线在触摸屏的第一方向上的位置，T为所述时间延迟，er为介电常数，C为光传输的速度。
本发明另一方面提供一种带有触摸物形状识别功能的触摸屏，包括触摸屏主体以及触摸物形状识别装置，所述触摸屏主体包括触摸区以及设于所述触摸区的若干平行且独立的导线，每一所述导线的输入端分别连接信号发射器和反射信号检测器，所述信号发射器连接扫描驱动电路，所述扫描驱动电路用于驱动所述信号发射器依次发射阶跃信号到每一所述导线的输入端；所述触摸物形状识别装置与所述反射信号检测器连接，用于接收通过所述反射信号检测器依次对应接收每一所述导线的输入端的反射信号，并在所述反射信号与预置的参考信号的差值大于预设的阈值时对所述反射信号进行计算得到至少一个触控点在对应导线的位置，以及基于每一所述导线上的触控点识别触摸物的形状。
本发明提供的带有触摸物形状识别功能的触摸屏基于TDR扫描式触摸屏本身分布的多条平行且相互独立导线，利用信号发射器、反射信号检测器以及扫描驱动电路来获取每一条导线的反射信号，通过计算得到每条导线的阻抗变化点从而实现多点触控以及扫描触摸物形状的功能，能够大大提高用户的体验。
作为上述方案的改进，所述触摸物形状识别装置采用如上所述的触摸物形状识别装置的结构。
附图说明
图1是本发明提供的一种触摸物形状识别方法的优选实施例的流程示意图。
图2是用于执行本发明提供的触摸物形状识别方法的TDR扫描式触摸屏的一个优选实施例的触摸屏结构示意图。
图3是图2所示的TDR扫描式触摸屏的一个优选实施例的触摸屏的横截面结构示意图。
图4是用于执行本发明提供的触摸物形状识别方法的TDR扫描式触摸屏的一个优选实施例的电路连接框图。
图5是用于执行本发明提供的触摸物形状识别方法的TDR扫描式触摸屏的一个优选实施例的导线阻抗等效模型图。
图6是用于执行本发明提供的触摸物形状识别方法的TDR扫描式触摸屏的一个优选实施例中触摸物与触摸屏接触的示意图。
图7是用于执行本发明提供的触摸物形状识别方法的TDR扫描式触摸屏的一个优选实施例的设于触摸屏的导线无触摸点的阻抗——时序曲线图。
图8是用于执行本发明提供的触摸物形状识别方法的TDR扫描式触摸屏的一个优选实施例设于触摸屏的导线有触摸点8A时的阻抗——时序曲线图。
图9是用于执行本发明提供的触摸物形状识别方法的TDR扫描式触摸屏的一个优选实施例的设于触摸屏的导线有触摸点8B时的阻抗——时序曲线图。
图10是用于执行本发明提供的触摸物形状识别方法的TDR扫描式触摸屏的一个优选实施例的设于触摸屏的导线的输入端的注入信号波形曲线图。
图11显示了执行本发明提供的一种触摸物形状识别方法所产生的不同的触摸点的阻抗曲线。
图12显示了执行本发明提供的一种触摸物形状识别方法所产生的多条阻抗曲线组合。
图13显示了利用图形描绘等方式描绘图12所示的多条阻抗曲线组合所得到的触摸物的形状。
图14是本发明实施例提供的一种触摸物形状识别装置的结构框图。
图15是本发明实施例提供的一种带有触摸物形状识别功能的触摸屏的结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
参考图1，本发明提供一种触摸物形状识别方法，该方法适用于TDR扫描式触摸屏，所述TDR扫描式触摸屏包括触摸区以及设于所述触摸区的若干平行且独立分别的导线，每一所述导线的输入端分别连接信号发射器和反射信号检测器，所述信号发射器连接扫描驱动电路。本实施例的触摸物形状识别方法包括：
S1、在通过所述扫描驱动电路驱动所述信号发射器依次发射阶跃信号到每一所述导线的输入端时，接收通过所述反射信号检测器依次对应接收每一所述导线的输入端的反射信号；
S2、当所述反射信号检测器接收到的任一所述导线的反射信号与预置的参考信号的差值大于预设的阈值时，根据所述信号发射器开始向对应所述导线发射阶跃信号，到所述反射信号检测器接收到所述导线的与预置的参考信号的差值大于预设的阈值的反射信号时的时间延迟，计算得到对应所述导线上的至少一个触控点；
S3、基于每一所述导线上的触控点识别触摸物的形状。
其中，在步骤S2中，通过以下步骤确定所述反射信号检测器接收到的任一导线的反射信号与预置的参考信号的差值大于预设的阈值：
通过以下公式(a)计算得到所述反射信号检测器接收到所述导线的反射信号的负载阻抗：
其中，ZL为所述反射信号检测器接收到所述导线的反射信号时的负载阻抗，Z0为预设的所述导线的特征阻抗，ρ为反射系数；通过以下公式(b)计算得到所述反射系数ρ：
其中，Vi为所述信号发射器向所述导线发射的阶跃信号的幅值，Vr为所述反射信号检测器接收到所述导线的反射信号的幅值；
当所述负载阻抗ZL与所述特征阻抗Z0的差值大于预设值时，确定所述反射信号检测器接收到的所述导线的反射信号与预置的参考信号的差值大于预设的阈值。
进一步的，在步骤S2中，根据所述信号发射器开始向所述导线发射阶跃信号，到所述反射信号检测器接收到所述导线的与预置的参考信号的差值大于预设的阈值的反射信号时的时间延迟，通过以下公式(c)计算得到对应所述导线上的至少一个触控点(X，Y)：
其中，X为所述触摸物在触摸屏的第二方向上的位置，Y为预置的所述导线在触摸屏的第一方向上的位置，T为所述时间延迟，er为介电常数，C为光传输的速度。
其中，所述第一方向为Y轴方向，所述第二方向为X轴方向；或，所述第一方向为X轴方向，所述第二方向为Y轴方向。
另外，所述导线上的至少一个触控点包括所述导线上的单个触控点、所述导线上的不连续的两个或多个触控点以及所述导线上的连续的的两个或多个触控点。
下面，详细描述本发明实施例的触摸物形状识别方法的工作原理及过程。
首先，介绍一下本发明实施例的触摸物形状识别方法所适用的TDR扫描式触摸屏。
参见图2，图2是能够执行本发明提供的触摸物形状识别方法所适用TDR扫描式触摸屏的一个优选实施例的触摸屏结构示意图。该TDR扫描式触摸屏包括触摸区1以及分布在触摸区1的若干条平行且相互独立的导线2。每一所述导线2均为透明的导线2，且每一所述导线2与相邻导线之间的距离相等。
可以理解的，相邻两根平行导线2之间的距离根据实际需求设定，相邻两根平行导线2之间的间距越小，计算量越大，计算精度越高，触控越精准。在触摸区1上所构建的坐标系中，设置每一根导线2分别对应触摸区1的第一方向(例如，Y坐标方向)的一个坐标位置，且每一所述导线2沿触摸区1的第二方向(例如，X坐标方向)上平行延伸，这样，通过计算每根导线上发生阻抗变化的位置的X坐标，即可得到对应的触控位置。
具体的，参见图3，图3是该优选实施例中触摸屏的横截面结构示意图，本本实施例的TDR扫描式触摸屏包括衬底10、设于衬底10上的若干条平行且相互独立的导线2以及覆盖在所述导线2上方的绝缘层3。其中，若干条平行且相互独立的导线2分布在整个触摸区1上。其中，衬底10可为玻璃基板；导线2的材质采用透明且导电材料，例如掺锡氧化铟(IndiumTinOxide)，简称为ITO；绝缘层3采用二氧化硅膜或者PET膜。通过在透明薄膜片(衬底)上镀上若干条平行且相互独立的导线2后在导线2表面覆盖二氧化硅膜或者PET膜构成本实施例的TDR扫描式触摸屏，再将得到的TDR扫描式触摸屏置于显示屏(例如，LCD、LED或OLED等)，以适应不同的显示屏，从而用于各种触控操作。
可以理解的，本实施例的TDR扫描式触摸屏也可以不包括衬底10，而是在显示屏上直接以镀膜的方式镀上若干条平行且相互独立的导线2及在导线2表面覆盖绝缘层3后形成，这样可以进一步降低触摸屏的厚度，满足超薄型触摸屏的需求。
参见图4，图4是本实施例中触摸屏的电路连接框图。在本实施例中，所述TDR扫描式触摸屏还包括信号发射器4、反射信号检测器5和扫描驱动电路6。结合图2，其中，每一导线2的输入端21分别连接信号发射器4和反射信号检测器5，信号发射器4负责发射阶跃信号101到导线2的输入端21，反射信号检测器5负责接收导线2的输入端21的反射信号102。
扫描驱动电路6连接信号发射器4，扫描驱动电路6驱动信号发射器4依次切换导线2发射阶跃信号101。
每一导线2的输出端22接负载7的一端，负载7的另一端接地。除此之外，在具体实施时，基于本发明提供的TDR扫描式触摸屏结构原理，每一导线2的输出端也可以不加负载7，作悬空处理，上述改进也在本发明的保护范围之内。根据TDR原理，在本实施例的TDR扫描式触摸屏中，当每一导线2的输出端22在以其特性阻抗端接(接负载7)时不具有信号发射，而在输出端22未端接(悬空)时具有振幅大致等于所产生脉冲的正信号发射。本实施例的每一导线2的输出端22所连接的负载7具有大致等于每一导线2的特性阻抗的电阻。
可以理解的，在本实施例，每一导线2的输入端21可分别单独连接(独有)一个信号发射器4和一个反射信号检测器5，而每个信号发射器4均连接扫描驱动电路6，由扫描驱动电路6来依次驱动控制每个信号发射器4向对应连接的导线2发射阶跃信号101，而每个反射信号检测器5接收对应连接的导线的反射信号102。
另外，为了减少设备成本，本实施例的每一导线2的输入端21也可共同连接(共有)一个信号发射器4和一个反射信号检测器5，由扫描驱动电路6来驱动控制这个信号发射器4依次切换对导线2发射阶跃信号101，而反射信号检测器5依次接收对应的导线的反射信号102。
参见图5，图5是每一导线2的阻抗等效模型图，实际的每根导线2可以表示为各段等效网络的级联输线，可以等效为由分布电阻R、分布电感L、分布电导G和分布电容C等集总元件构成的T型网络的组合。对于无损耗的导线2，分布电阻R和分布电导G的值均为零。
这里以一个T型网络为例进行说明：特征阻抗Z与分布电阻R、分布电感L、分布电导G和分布电容C的关系表示为以下两个公式：
公式1：
公式2：
其中U为加在导线两端的电压，I为通过导线的电流，由上述两个公式可以推导出特征阻抗对于无损耗的导线：特征阻抗
参见图6，图6是触摸物与触摸屏接触的示意图。当触摸物触摸时，触摸物与绝缘层3的表面接触，触摸物作为一个导体，导体和绝缘层3间形成一个电容，使导线2的分布电容C产生变化，这时导线2在该触摸点8处产生阻抗变化。阻抗变化会引起部分信号反射回导线的输入端，这里的部分信号称为反射信号102。
这里以输出端22空载的导线2的阻抗为例进行说明：如图7、图8和图9所示，图7、图8和图9分别是任一导线2无触摸点、有触摸点8A和有触摸点8B三种情况下的阻抗——时序曲线图。其中，在图7中，曲线111是输入端21的阻抗曲线，曲线112是导线2的阻抗曲线，曲线113是输出端22悬空的阻抗曲线。针对同一根导线2的不同位置的接触点8A和接触点8B，图8中的曲线114是由触摸点8A的引起阻抗变化曲线，图9中的曲线115是由触摸点8B的引起阻抗变化曲线。同一导线2上的触摸位置不同，在阻抗特性曲线上的引起阻抗变化的时间点不同。
具体实施时，多条平行导线2的输入端21依次由信号发射器4完成阶跃信号101的输入和由反射信号检测器5完成反射信号102的接收，导线2的切换由扫描驱动电路6完成。
下面，结合图2和图10，详细描述如何利用本实施例的TDR扫描式触摸屏如何实现触摸物形状识别方法的原理及工作过程。参见图2，本实施例中采用的TDR扫描式触摸屏的第一方向与第二方向相互垂直；其中，设定第一方向为Y轴方向，设定第二方向为X轴方向。
首先，预置每一导线2在所述Y轴方向的位置，每一导线2沿从左向右的顺序依次预置位置为Y、Y+1、Y+2……Y+n，且每一导线2沿X轴方向平行延伸。
然后，按照预设周期通过扫描驱动电路6驱动信号发射器4沿Y轴方向逐行依次发射阶跃信号101到每一导线2的输入端21。同时通过反射信号检测器5依次对应接收每一导线2的输入端21的反射信号102。
参见图10，图10是导线2的输入端21的注入信号波形曲线图，注入信号包括发射信号101和反射信号102，该曲线表示电压幅度——时序的关系。由图10可知，反射信号的电压幅值与导线2的负载阻抗有关。
具体的，反射信号检测器5具体通过以下步骤确定所接收的反射信号102是否为触摸物的正常触摸引起阻抗变化所产生的反射信号102：
首先，通过以下公式(b)计算反射信号检测器5接收到导线2的反射信号102的反射系数ρ：
其中，Vi为信号发射器4向导线2发射的阶跃信号101的幅值，Vr为反射信号检测器5接收到导线2的反射信号102幅值。
接着，通过以下公式(a)计算该反射信号102的负载阻抗ZL：
其中，Z0为导线2的特征阻抗。
将计算所得的负载阻抗ZL和特征阻抗Z0进行比较，当负载阻抗ZL与特征阻抗Z0的差值大于预设值时，确定该反射信号102与预置的参考信号的差值大于预设的阈值。这一步骤为确定该反射信号102为触摸物的正常触摸引起阻抗变化所产生的反射信号102，当确定接收该导线2的反射信号102为触摸物的正常触摸引起阻抗变化所产生的反射信号102时，则需要根据该反射信号102进行下一步的触摸点8的位置定位。具体包括：
获取信号发射器4从向产生该反射信号102的所在导线2的输入端21发射阶跃信号101到接收到该发射信号102的时间延迟T，并根据以下距离计算公式(c)计算得到触摸点8在该导线2的X轴方向上的位置：
其中，D为触摸点在X轴方向上的位置，er为介电常数，C为光传输的速度。
将所得的位置D转换为X坐标，并结合该反射信号102所在的导线2的Y轴方向上的Y坐标，确定触摸点8的位置坐标点(X，Y)。
可以理解的，根据以上步骤可以确定每一条导线是否存在触控点以及确定触控点的位置。其中，参考图11，通过以上步骤可以确定每一条导线上的触控情况，包括：
当导线上不存在触控点的情况下，如导线11a所示；
当导线上存在单个触控点的情况下，如导线11b所示；
当导线上存在不连续的两个(或多个)触控点的情况下，如导线11c所示；
当导线上存在连续的多个触控点的情况下，如导线11d所示。
在确定每一条导线的触控点的位置后(参考图12)，即可通过图形描绘等方式将每一个触控点对应连接起来，从而得到触摸物的形状(参考图13)。
在识别出触摸物体的形状后，系统可以触摸物体的形状做出相应的触控反应。
具体实施时，在扫描驱动电路6的驱动控制下，信号发射器4逐行发射阶跃信号101到每一导线2的输入端21，同时由反射信号检测器5检测对应导线2的输入端21的反射信号102。
当触摸物在触摸屏上进行触摸时，触摸点8该点的导线2阻抗变化；反射信号检测器5接收到来自该触摸点8引起的反射信号102；通过计算该反射信号102的负载阻抗ZL，当负载阻抗ZL与预设特征阻抗Z0的差值超过预设值时，进行触摸点8的位置计算；通过该反射信号102所在的导线2输入阶跃信号101到检测到该反射信号102的时间延迟T计算X坐标，结合所在导线2的位置确定Y坐标，由坐标点(X，Y)得出触摸点8位置，从而实现多点触控以及扫描触摸物形状的功能。
在本实施例中，触摸屏采用的扫描方式为：通过扫描驱动电路6驱动信号发射器4沿Y轴方向逐行发射阶跃信号102到每一导线2的输入端21。
除此之外，在不脱离本发明原理的前提下，在具体实施过程中，本发明所提供的触摸屏中扫描驱动电路6驱动信号发射器4依次发射阶跃信号101到每一导线2的输入端21还可以通过下述扫描方式实现：
先通过扫描驱动电路6驱动信号发射器4沿触摸屏的Y轴方向逐行发射阶跃信号101到位于奇数行的每一导线2的输入端21；再通过扫描驱动电路6驱动信号发射器4沿触摸屏的Y轴方向逐行发射阶跃信号101到位于偶数行的每一导线2的输入端21。
可见，本发明提供的触摸物形状识别方法基于TDR扫描式触摸屏本身分布的多条平行且相互独立导线，利用信号发射器、反射信号检测器以及扫描驱动电路来获取每一条导线的反射信号，通过计算得到每条导线的阻抗变化点从而实现多点触控以及扫描触摸物形状(例如，整个手掌形状的识别)的功能，从而根据触摸物形状的识别后执行相应的触控反应，能够大大提高用户的体验。
参考图14，本发明实施例提供了一种触摸物形状识别装置，该装置适用于TDR扫描式触摸屏，所述TDR扫描式触摸屏包括触摸区以及设于所述触摸区的若干平行且独立分布的导线，每一所述导线的输入端分别连接信号发射器和反射信号检测器，所述信号发射器连接扫描驱动电路；所述装置包括：
反射信号接收模块141，用于在通过所述扫描驱动电路驱动所述信号发射器依次发射阶跃信号到每一所述导线的输入端时，接收通过所述反射信号检测器依次对应接收每一所述导线的输入端的反射信号；
触摸点计算模块142，用于当所述反射信号检测器接收到的任一所述导线的反射信号与预置的参考信号的差值大于预设的阈值时，根据所述信号发射器开始向对应所述导线发射阶跃信号，到所述反射信号检测器接收到所述导线的与预置的参考信号的差值大于预设的阈值的反射信号时的时间延迟，计算得到对应所述导线上的至少一个触控点；
触摸物形状识别模块143，基于每一所述导线上的触控点识别触摸物的形状。
其中，所述触摸点计算模块143进一步用于：
通过以下公式(a)计算得到所述反射信号检测器接收到所述导线的反射信号的负载阻抗：
其中，ZL为所述反射信号检测器接收到所述导线的反射信号时的负载阻抗，Z0为预设的所述导线的特征阻抗，ρ为反射系数；通过以下公式(b)计算得到所述反射系数ρ：
其中，Vi为所述信号发射器向所述导线发射的阶跃信号的幅值，Vr为所述反射信号检测器接收到所述导线的反射信号的幅值；以及用于
当所述负载阻抗ZL与所述特征阻抗Z0的差值Z差大于预设值时，通过以下公式(c)计算得到对应所述导线上的至少一个触控点(X，Y)：
其中，X为所述触摸物在触摸屏的第二方向上的位置，Y为预置的所述导线在触摸屏的第一方向上的位置，T为所述时间延迟，er为介电常数，C为光传输的速度。
本实施例提供的触摸物形状识别装置的具体工作原理及过程请参考上述有关的触摸物形状识别方法实施例，在此不再赘述。
参考图15，本实施例提供了一种带有触摸物形状识别功能的触摸屏，该触摸屏包括触摸屏主体151以及触摸物形状识别装置152，所述触摸屏主体包括触摸区以及设于所述触摸区的若干平行且独立的导线2，每一所述导线2的输入端21分别连接信号发射器4和反射信号检测器5，每一所述导线2的输出端22连接负载7。所述信号发射器连接扫描驱动电路6，所述扫描驱动电路6用于驱动所述信号发射器4依次发射阶跃信号到每一所述导线2的输入端21；所述触摸物形状识别装置152与所述反射信号检测器5连接，用于接收通过所述反射信号检测器5依次对应接收每一所述导线2的输入端21的反射信号，并在所述反射信号与预置的参考信号的差值大于预设的阈值时对所述反射信号进行计算得到至少一个触控点在对应导线2的位置，以及基于每一所述导线2上的触控点识别触摸物的形状。
其中，本实施例的所述触摸物形状识别装置152采用如图14所示的触摸物形状识别装置的结构。
本实施例提供的带有触摸物形状识别功能的触摸屏的具体工作原理及过程请参考上述有关实施例，在此不再赘述。
以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种触摸物形状识别方法，其特征在于，适用于TDR扫描式触摸屏，所述TDR扫描式触摸屏包括触摸区以及设于所述触摸区的若干平行且独立分布的导线，每一所述导线的输入端分别连接信号发射器和反射信号检测器，所述信号发射器连接扫描驱动电路；所述方法包括步骤：
S1、在通过所述扫描驱动电路驱动所述信号发射器依次发射阶跃信号到每一所述导线的输入端时，接收通过所述反射信号检测器依次对应接收每一所述导线的输入端的反射信号；
S2、当所述反射信号检测器接收到的任一所述导线的反射信号与预置的参考信号的差值大于预设的阈值时，根据所述信号发射器开始向对应所述导线发射阶跃信号，到所述反射信号检测器接收到所述导线的与预置的参考信号的差值大于预设的阈值的反射信号时的时间延迟，计算得到对应所述导线上的至少一个触控点；
S3、基于每一所述导线上的触控点识别触摸物的形状。
2.根据权利要求1所述的触摸物形状识别方法，其特征在于，通过以下步骤确定所述反射信号检测器接收到的任一导线的反射信号与预置的参考信号的差值大于预设的阈值：
通过以下公式(a)计算得到所述反射信号检测器接收到所述导线的反射信号的负载阻抗：
其中，ZL为所述反射信号检测器接收到所述导线的反射信号时的负载阻抗，Z0为预设的所述导线的特征阻抗，ρ为反射系数；通过以下公式(b)计算得到所述反射系数ρ：
其中，Vi为所述信号发射器向所述导线发射的阶跃信号的幅值，Vr为所述反射信号检测器接收到所述导线的反射信号的幅值；
当所述负载阻抗ZL与所述特征阻抗Z0的差值大于预设值时，确定所述反射信号检测器接收到的所述导线的反射信号与预置的参考信号的差值大于预设的阈值。
3.根据权利要求2所述的触摸物形状识别方法，其特征在于，根据所述信号发射器开始向所述导线发射阶跃信号，到所述反射信号检测器接收到所述导线的与预置的参考信号的差值大于预设的阈值的反射信号时的时间延迟，通过以下公式(c)计算得到对应所述导线上的至少一个触控点(X，Y)：
其中，X为所述触摸物在触摸屏的第二方向上的位置，Y为预置的所述导线在触摸屏的第一方向上的位置，T为所述时间延迟，er为介电常数，C为光传输的速度。
4.根据权利要求1所述的触摸物形状识别方法，其特征在于，所述通过所述扫描驱动电路驱动所述信号发射器依次发射阶跃信号到每一所述导线的输入端包括：
通过所述扫描驱动电路驱动所述信号发射器沿触摸屏的第一方向逐行发射阶跃信号到每一所述导线的输入端；或
先通过所述扫描驱动电路驱动所述信号发射器沿触摸屏的第一方向逐行发射阶跃信号到位于奇数行的每一所述导线的输入端；再通过所述扫描驱动电路驱动所述信号发射器沿触摸屏的第一方向逐行发射阶跃信号到位于偶数行的每一所述导线的输入端。
5.根据权利要求1所述的触摸物形状识别方法，其特征在于，所述导线上的至少一个触控点包括所述导线上的单个触控点、所述导线上的不连续的两个或多个触控点以及所述导线上的连续的的两个或多个触控点。
6.根据权利要求3所述的触摸物形状识别方法，其特征在于，所述第一方向为Y轴方向，所述第二方向为X轴方向；或，所述第一方向为X轴方向，所述第二方向为Y轴方向。
7.一种触摸物形状识别装置，其特征在于，适用于TDR扫描式触摸屏，所述TDR扫描式触摸屏包括触摸区以及设于所述触摸区的若干平行且独立分布的导线，每一所述导线的输入端分别连接信号发射器和反射信号检测器，所述信号发射器连接扫描驱动电路；所述装置包括：
反射信号接收模块，用于在通过所述扫描驱动电路驱动所述信号发射器依次发射阶跃信号到每一所述导线的输入端时，接收通过所述反射信号检测器依次对应接收每一所述导线的输入端的反射信号；
触摸点计算模块，用于当所述反射信号检测器接收到的任一所述导线的反射信号与预置的参考信号的差值大于预设的阈值时，根据所述信号发射器开始向对应所述导线发射阶跃信号，到所述反射信号检测器接收到所述导线的与预置的参考信号的差值大于预设的阈值的反射信号时的时间延迟，计算得到对应所述导线上的至少一个触控点；
触摸物形状识别模块，基于每一所述导线上的触控点识别触摸物的形状。
8.根据权利要求7所述的触摸物形状识别装置，其特征在于，所述触摸点计算模块进一步用于：
通过以下公式(a)计算得到所述反射信号检测器接收到所述导线的反射信号的负载阻抗：
其中，ZL为所述反射信号检测器接收到所述导线的反射信号时的负载阻抗，Z0为预设的所述导线的特征阻抗，ρ为反射系数；通过以下公式(b)计算得到所述反射系数ρ：
其中，Vi为所述信号发射器向所述导线发射的阶跃信号的幅值，Vr为所述反射信号检测器接收到所述导线的反射信号的幅值；以及用于
当所述负载阻抗ZL与所述特征阻抗Z0的差值Z差大于预设值时，通过以下公式(c)计算得到对应所述导线上的至少一个触控点(X，Y)：
其中，X为所述触摸物在触摸屏的第二方向上的位置，Y为预置的所述导线在触摸屏的第一方向上的位置，T为所述时间延迟，er为介电常数，C为光传输的速度。
9.一种带有触摸物形状识别功能的触摸屏，其特征在于，包括触摸屏主体以及触摸物形状识别装置，所述触摸屏主体包括触摸区以及设于所述触摸区的若干平行且独立的导线，每一所述导线的输入端分别连接信号发射器和反射信号检测器，所述信号发射器连接扫描驱动电路，所述扫描驱动电路用于驱动所述信号发射器依次发射阶跃信号到每一所述导线的输入端；所述触摸物形状识别装置与所述反射信号检测器连接，用于接收通过所述反射信号检测器依次对应接收每一所述导线的输入端的反射信号，并在所述反射信号与预置的参考信号的差值大于预设的阈值时对所述反射信号进行计算得到至少一个触控点在对应导线的位置，以及基于每一所述导线上的触控点识别触摸物的形状。
10.根据权利要求9所述的触摸屏，其特征在于，所述触摸物形状识别装置采用如权利要求7或8所述的触摸物形状识别装置的结构。
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