CN110554791A - 触控面板信号检测方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种触控面板信号检测方法及装置，所述检测方法包含：获取触控面板上的波形数据；根据预定周期获取所述波形数据中无触碰状态下相邻的第一波形数据和第二波形数据，比较所述第一波形数据和所述第二波形数据，根据比较结果中获得波形数据中噪声数据；根据所述噪声数据对所述波形数据中与所述第二波形数据及其相邻的第三波形数据进行滤波处理，并计算滤波处理后的所述第二波形数据与滤波处理后的第三波形数据的特征差异，根据所述特征差异获得触控面板的触碰情况。

Description

触控面板信号检测方法及装置

技术领域

本发明涉及人机交互领域，尤指一种触控面板信号检测方法及装置。

背景技术

随着电子技术的发展，便携式电子设备的轻薄化已成为电子厂商的首要研发方向，用户对电子设备的轻薄化程度也越来约重视；为降低便携式电子设备所占用的空间及降低其重量，大量的占用空间较大的机械式设备被指定更替，传统键盘即为上述需要替代缩小的元件之一，作为替代产品“虚拟键盘”则应运而生。设有虚拟键盘的灵巧轻便的笔记本电脑越来越受到市场的欢迎，未来的趋势是向全触控软面板发展，这就需要软面板能像传统按键一样灵敏，现在的做法是在笔记本主板上安装几个传感器或利用电容、电阻屏等方式，通过检测触发电信号来进行控制判断。

该些设备中，控制信号会受到各种干扰的影响，这会大大降低有效信号的判断准确性。对于笔记本电脑内部的基底噪声，由于其幅度远小于有用信号幅度，判断起来相对容易。但如果电脑内部混杂有音乐噪声，这时判断起来就很困难，因为音乐噪声通常会淹没掉有用信号，尤其噪声幅度较大时，这时就需要一种方法能有效抑制掉音乐噪声。

发明内容

本发明目的在于提供一种能够有效抑制掉音乐噪声，准备识别触控情况是否发生的触控面板信号检测方法及装置。

为达上述目的，本发明所提供的触控面板触碰信号检测方法，具体包含：获取触控面板上的波形数据；根据预定周期获取所述波形数据中无触碰状态下相邻的第一波形数据和第二波形数据，比较所述第一波形数据和所述第二波形数据，根据比较结果中获得波形数据中噪声数据；根据所述噪声数据对所述波形数据中与所述第二波形数据及其相邻的第三波形数据进行滤波处理，并计算滤波处理后的所述第二波形数据与滤波处理后的第三波形数据的特征差异，根据所述特征差异获得触控面板的触碰情况。

在上述触控面板触碰信号检测方法中，优选的，所述波形数据为根据所述触控面板上的弹性波信号生成的波形数据。

在上述触控面板触碰信号检测方法中，根据预定周期获取无触碰状态下的所述波形数据中相邻的第一波形数据和第二波形数据，比较所述第一波形数据和所述第二波形数据，根据比较结果中获得波形数据中噪声数据包含：对每帧波形数据去直流后，通过fft计算获得噪声数据的频段分布；根据相邻两帧波形数据中频点分布情况，比较相邻两帧波形数据的频点位置，根据比较结果获得当前波形数据中噪声数据。

在上述触控面板触碰信号检测方法中，根据所述噪声数据对所述波形数据中与所述第二波形数据及其相邻的第三波形数据进行滤波处理，并计算滤波处理后的所述第二波形数据与滤波处理后的第三波形数据的特征差异，根据所述特征差异获得触控面板的触碰情况包含：根据第一波形数据和第二波形数据的频点分布情况，获得相应带阻滤波器。对第二波形数据和第三波形数据分别滤波后计算各自的特征，根据特征差异获得触控面板的触碰情况。

在上述触控面板触碰信号检测方法中，根据预定周期获取所述波形数据中无触碰状态下相邻的第一波形数据和第二波形数据还包含：通过比较所述波形数据中各帧波形数据相邻两者间的特征差异，获得特征差异变化率；将所述特征差异变化率与预定阈值比较，根据比较结果确定所述波形数据处于无触碰状态。

本发明还提供一种触控面板触碰信号检测装置，所述检测装置包含：数据采集模块、噪声判断模块、滤波模块和控制模块；所述数据采集模块用于获取触控面板上的波形数据；所述噪声判断模块用于根据预定周期获取所述波形数据中无触碰状态下相邻的第一波形数据和第二波形数据，比较所述第一波形数据和所述第二波形数据，根据比较结果中获得波形数据中噪声数据；所述控制模块用于根据所述噪声数据通过滤波模块对所述波形数据中与所述第二波形数据及其相邻的第三波形数据进行滤波处理，并计算滤波处理后的所述第二波形数据与滤波处理后的第三波形数据的特征差异，根据所述特征差异获得触控面板的触碰情况。

在上述触控面板触碰信号检测装置中，优选的，所述数据采集模块包含压电传感器和数模转化单元；所述压电传感器用于采集所述触控面板上的弹性波信号，并将所述弹性波信号转化为电压信号；所述数模转化单元用于根据所述电压信号生成波形数据。

在上述触控面板触碰信号检测装置中，优选的，所述噪声判断模块还包含：对每帧波形数据去直流后，通过fft计算获得噪声数据的频段分布；根据相邻两帧波形数据中频点分布情况，比较相邻两帧波形数据的频点位置，根据比较结果获得当前波形数据中噪声数据。

在上述触控面板触碰信号检测装置中，优选的，所述控制模块还包含：根据第一波形数据和第二波形数据的频点分布情况，获得相应带阻滤波器。对第二波形数据和第三波形数据分别滤波后计算各自的特征，根据特征差异获得触控面板的触碰情况。

在上述触控面板触碰信号检测装置中，优选的，所述噪声判断模块还包含状态判断单元，所述状态判断单元用于通过比较所述波形数据中各帧波形数据相邻两者间的特征差异，获得特征差异变化率；将所述特征差异变化率与预定阈值比较，根据比较结果确定所述波形数据处于无触碰状态。

通过本发明所提供的触控面板信号检测方法及装置可于音乐等噪声条件下准备识别用户触控等操作，降低内噪较大时触控失灵等情况发生。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本发明的限定。在附图中：

图1为本发明所提供的触控面板信号检测方法的流程示意图；

图2为本发明一实施例所提供的触控面板信号检测方法的流程示意图；

图3为本发明所提供的触控面板信号检测装置的结构示意图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例和附图，对本发明做进一步详细说明。在此，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，但并不作为对本发明的限定。

在本说明书的描述中，参考术语“一实施例”、“一具体实施例”、“例如”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本申请的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。各实施例中涉及的步骤顺序用于示意性说明本申请的实施，其中的步骤顺序不作限定，可根据需要作适当调整。

通过分析音乐等噪声的频谱可以发现，这些电子设备中普遍存在内噪其频率主要分布在中高频，而点击信号的频谱则在低频附近，二者频段有交叠，但又有区别，为此，本发明所提供的触控面板触碰信号检测方法利用这一特性，提供一个带阻滤波器来滤除音乐噪声，保留有用信号。具体的，请参考图1所示，本发明所提供的触控面板触碰信号检测方法，具体包含：S101获取触控面板上的波形数据；S102根据预定周期获取所述波形数据中无触碰状态下相邻的第一波形数据和第二波形数据，比较所述第一波形数据和所述第二波形数据，根据比较结果中获得波形数据中噪声数据；S103根据所述噪声数据对所述波形数据中与所述第二波形数据及其相邻的第三波形数据进行滤波处理，并计算滤波处理后的所述第二波形数据与滤波处理后的第三波形数据的特征差异，根据所述特征差异获得触控面板的触碰情况。其中所述噪声数据主要包含是否存在音乐等噪声的判断结果，所述波形数据为根据所述触控面板上的弹性波信号生成的波形数据。在实际工作中，上述实施例首先确认当前是否存在音乐等噪声，其后再将该音乐噪声通过带阻滤波器进行滤除，并对滤除后的波形数据进行特征比较，以此来判断是否存在触碰情况，该触碰情况也可用户后续的触碰位置确定或触碰压力确认等，本发明在此并不做限制，工作人员可根据实际需要选择使用；同时为便于实时比较，所述噪声数据可缓存至一指定存储位置，在无触碰状态下该噪声数据持续计算获得并于所述指定存储位置处动态更新，其后再根据该动态更新的噪声数据对后续波形数据的滤波基准值进行调节，以此保证实时识别触控状态的准确性不受音乐等噪声数据变化的影响。

在上述实施例中，如通过特征变化率判断发现第三波形数据中并无触碰发生，则继续采集与第三波形数据相邻的第四波形数据，并对该第四波形数据进行滤波后与所述第三波形数据进行相应特征比较，例如标准差、方差、均方差等，判断在所述第四波形数据是否存在触碰，以此往复比较，当触碰发生时则可准确且实时的确认触碰状态；值得说明的是上述第一波形数据至第四波形数据以及后续的波形数据均为以时序发生先后采集的波形数据；实际工作中，上述波形数据为波形数据中的连续波形数据，当通过上述方法判断获知存在噪声数据时，即可对后续的波形数据进行触碰有无判断，该噪声数据判断的目的在于提供滤波标准，帮助后续波形数据能够准确滤除噪声，因此实际工作中，因元器件的不同，设备成本的要求不同等因素，工作人员可利用波形数据中的一帧或多帧波形数据作为判断比较基础，本发明在此并不做详细限制。

在本发明一优选的实施例中，上述步骤S102中根据预定周期获取无触碰状态下的所述波形数据中相邻的第一波形数据和第二波形数据，比较所述第一波形数据和所述第二波形数据，根据比较结果中获得波形数据中噪声数据可包含：对每帧波形数据去直流后，通过fft计算获得噪声数据的频段分布；根据相邻两帧波形数据中频点分布情况，比较相邻两帧波形数据的频点位置，根据比较结果获得当前波形数据中噪声数据。在上述步骤S103中，根据所述噪声数据对所述波形数据中与所述第二波形数据及其相邻的第三波形数据进行滤波处理，并计算滤波处理后的所述第二波形数据与滤波处理后的第三波形数据的特征差异，根据所述特征差异获得触控面板的触碰情况包含：根据第一波形数据和第二波形数据的频点分布情况，获得相应带阻滤波器；对第二波形数据和第三波形数据分别滤波后计算各自的特征，根据特征差异获得触控面板的触碰情况。

在本发明一优选的实施例中，上述步骤S102中根据预定周期获取所述波形数据中无触碰状态下相邻的第一波形数据和第二波形数据还包含：通过比较所述波形数据中各帧波形数据相邻两者间的特征，获得特征变化率；将所述特征变化率与预定阈值比较，根据比较结果确定所述波形数据处于无触碰状态。当然，值得说明的是，所述无触碰状态除了可以根据特征比较的方式确定之外，也可通过其他设备辅助确定，例如电容、电阻等触摸屏识别是否存在触碰等方式来确认当前触控面板上是否发生触碰以此便于后续的噪声识别；工作人员可根据实际需要选择适当的方法使用，本发明在此并不做过多限制。

在本发明一优选的实施例中，所述第一波形数据、所述第二波形数据和所述第三波形数据均为通过预定频率采样率下采集到的256点的波形数据，或通过降低预定频率采样率下采集到的256点的波形数据。

请参考图2所示，为更清楚的解释本发明所提供的触控面板触碰信号检测方法，以下以实际工作为例，对上述内容做进一步举例说明，本领域相关技术人员当知，该说明仅为便于理解本发明所提供的触控面板触碰信号检测方法，并不对其做任何限定。

(1)首先缓存一帧数据作为基准，对这帧数据去直流后，进行相应fft运算，得到频率分布截止频率和幅值最大值频点位置。

(2)连续保存三帧数据，并做相同处理；如果是单纯噪声，其每帧频段分布较随机，频点分散，而音乐噪声频段和频点分布比较相似。利用这一特性，通过比较频段和频点的相似度可以判断出是否有音乐噪声。采用下述条件判断：在判断相似度时可计算欧拉距离，然后和特定阈值比较进行判断，更进一步，也可通过Pearson函数计算判断。当然实际工作中也可通过其他方式，再此就不再一一列举。

(3)如果判断是，为了更准确找到频点位置，可以对保存的三帧数据频点最大值做一个平均；根据得到的频点和截止频率，按照相应的的滤波器设计方法，设计带阻滤波器对当前帧和前一帧数据进行fir滤波，滤波后的数据分别求各自特征，利用特征差异来判断是否有点击。

(4)如果判断为否，由于基底噪声很小，可直接利用特征差异来判断。

(5)循环计算下去，如果判断为点击信号，给控制器发一个触发信号，表明相应位置有点击；实际中，为降低硬件成本，可采用两帧数据做一次判断，计算步骤如下：首先缓存两帧数据，去直流，进行相应fft运算以后，保存两帧数据频段截止频率和幅值最大值频点位置。其后，与逐帧判断类似，通过比较频段相似度来判断是否有音乐噪声。如果判断是，为了使频点找得更准确，可以对两帧数据频点最大值做一个平均。根据得到的频点，对当前周期第一帧数据和前一周期第二帧数据做fir滤波，对这两帧数据分别求各自特征，利用特征差异来判断是否有点击，当然，如果仅靠这一点来判断，会有很多误判，这时，可以对相应帧数据做差分判断。如果判断为否，直接利用特征差异来判断。如果判断有点击，可用break终止循环，不再进行下一帧的判断，发送点击信号给控制器，进行下一周期的判断。否则，转入到下一帧判断，只需对判断条件做些修改，在此就不再一一单独叙述。如此重复计算，实现实时判断触碰信号。

经统计发现，通过上述方法对无音乐噪声判断准确率接近100％，对有音乐噪声情况，准确率可达95％。

请参考图3所示，本发明还提供一种触控面板触碰信号检测装置，所述检测装置包含：数据采集模块、噪声判断模块、滤波模块和控制模块；所述数据采集模块用于获取触控面板上的波形数据；所述噪声判断模块用于根据预定周期获取所述波形数据中无触碰状态下相邻的第一波形数据和第二波形数据，比较所述第一波形数据和所述第二波形数据，根据比较结果中获得波形数据中噪声数据；所述控制模块用于根据所述噪声数据通过滤波模块对所述波形数据中与所述第二波形数据及其相邻的第三波形数据进行滤波处理，并计算滤波处理后的所述第二波形数据与滤波处理后的第三波形数据的特征差异，根据所述特征差异获得触控面板的触碰情况。实际工作中，本发明所提供的触控面板触碰信号检测装置首先对其中数据采集模块中的一个传感器接收到的信号进行采样，采样率开始可能较高，高采样率虽然可以保留信号的绝大部分特征，但对计算时间要求很高，相应硬件成本也较高。故可降低采样率，实验证明，这样既可保留原始信号的特征，又能留给算法充足的时间，便于实时计算。

在本发明一优选实施例中，所述数据采集模块包含压电传感器和数模转化单元；所述压电传感器用于采集所述触控面板上的弹性波信号，并将所述弹性波信号转化为电压信号；所述数模转化单元用于根据所述电压信号生成波形数据。所述是压电传感器可为压电陶瓷传感器、压电薄膜传感器等设备。

在本发明一优选实施例中，所述噪声判断模块还包含：对每帧波形数据去直流后，通过fft计算获得各帧波形数据的频段截止频率和频点最大值位置；根据相似性进行判断，根据判断结果获得当前波形数据中噪声数据。实际工作中，由于算法涉及到fft及fir滤波，运算时间较长，理想情况下，可以逐帧判断，但在考虑硬件成本的基础上，也可采取两帧数据计算一次。

在本发明一优选实施例中，所述控制模块还包含：根据第一波形数据和第二波形数据的频点最大值计算获得波形数据的频点均值，根据所述频点均值通过带通滤波器叠加带阻滤波器对第二波形数据和第三波形数据分别滤波后计算各自的特征，根据所述特征获得波形数据的特征差异，根据所述差异获得触控面板的触碰情况。

在本发明一优选实施例中，所述滤波模块包含带通滤波器和带阻滤波器；所述带通滤波器目的是尽可能保存点击信号，而带阻滤波器是为了滤除音乐噪声，二者叠加使用。实际工作中，滤波器设计为了实现严格的线性相位，便于后续处理，拟采用fir滤波器。在本发明一优选实施例中，所述噪声判断模块还包含状态判断单元，所述状态判断单元用于通过比较所述波形数据中各帧波形数据相邻两者间的特征，获得特征差异；将所述特征差异与预定阈值比较，根据比较结果确定所述波形数据处于无触碰状态。

通过本发明所提供的触控面板信号检测方法及装置可于音乐等噪声条件下准备识别用户触控等操作，降低内噪较大时触控失灵等情况发生。

本领域内的技术人员应明白，本发明的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本发明可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本发明可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。

本发明是参照根据本发明实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。

这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。

这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。

以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种触控面板触碰信号检测方法，其特征在于，所述检测方法包含：

获取触控面板上的波形数据；

根据预定周期获取所述波形数据中无触碰状态下相邻的第一波形数据和第二波形数据，比较所述第一波形数据和所述第二波形数据，根据比较结果中获得波形数据中噪声数据；

根据所述噪声数据对所述波形数据中与所述第二波形数据及其相邻的第三波形数据进行滤波处理，并计算滤波处理后的所述第二波形数据与滤波处理后的第三波形数据的特征差异，根据所述特征差异获得触控面板的触碰情况。

2.根据权利要求1所述的触控面板触碰信号检测方法，其特征在于，所述波形数据为根据所述触控面板上的弹性波信号生成的波形数据。

3.根据权利要求1所述的触控面板触碰信号检测方法，其特征在于，根据预定周期获取无触碰状态下的所述波形数据中相邻的第一波形数据和第二波形数据，比较所述第一波形数据和所述第二波形数据，根据比较结果中获得波形数据中噪声数据包含：对每帧波形数据去直流后，通过fft计算获得噪声数据的频段分布；根据相邻两帧波形数据中频点分布情况，比较相邻两帧波形数据的频点位置，根据比较结果获得当前波形数据中噪声数据。

4.根据权利要求3所述的触控面板触碰信号检测方法，其特征在于，根据所述噪声数据对所述波形数据中与所述第二波形数据及其相邻的第三波形数据进行滤波处理，并计算滤波处理后的所述第二波形数据与滤波处理后的第三波形数据的特征差异，根据所述特征差异获得触控面板的触碰情况包含：根据第一波形数据和第二波形数据的频点分布情况，获得相应带阻滤波器；对第二波形数据和第三波形数据分别滤波后计算各自的特征，根据特征差异获得触控面板的触碰情况。

5.根据权利要求1所述的触控面板触碰信号检测方法，其特征在于，根据预定周期获取所述波形数据中无触碰状态下相邻的第一波形数据和第二波形数据还包含：通过比较所述波形数据中各帧波形数据相邻两者间的特征差异，获得特征差异变化率；将所述特征差异变化率与预定阈值比较，根据比较结果确定所述波形数据处于无触碰状态。

6.一种触控面板触碰信号检测装置，其特征在于，所述检测装置包含：数据采集模块、噪声判断模块、滤波模块和控制模块；

所述数据采集模块用于获取触控面板上的波形数据；

所述噪声判断模块用于根据预定周期获取所述波形数据中无触碰状态下相邻的第一波形数据和第二波形数据，比较所述第一波形数据和所述第二波形数据，根据比较结果中获得波形数据中噪声数据；

所述控制模块用于根据所述噪声数据通过滤波模块对所述波形数据中与所述第二波形数据及其相邻的第三波形数据进行滤波处理，并计算滤波处理后的所述第二波形数据与滤波处理后的第三波形数据的特征差异，根据所述特征差异获得触控面板的触碰情况。

7.根据权利要求6所述的触控面板触碰信号检测装置，其特征在于，所述数据采集模块包含压电传感器和数模转化单元；

所述压电传感器用于采集所述触控面板上的弹性波信号，并将所述弹性波信号转化为电压信号；

所述数模转化单元用于根据所述电压信号生成波形数据。

8.根据权利要求6所述的触控面板触碰信号检测装置，其特征在于，所述噪声判断模块还包含：对每帧波形数据去直流后，通过fft计算获得噪声数据的频段分布；根据相邻两帧波形数据中频点分布情况，比较相邻两帧波形数据的频点位置，根据比较结果获得当前波形数据中噪声数据。

9.根据权利要求8所述的触控面板触碰信号检测装置，其特征在于，所述控制模块还包含：根据第一波形数据和第二波形数据的频点分布情况，获得相应带阻滤波器，对第二波形数据和第三波形数据分别滤波后计算各自的特征，根据特征差异获得触控面板的触碰情况。

10.根据权利要求9所述的触控面板触碰信号检测装置，其特征在于，所述噪声判断模块还包含状态判断单元，所述状态判断单元用于通过比较所述波形数据中各帧波形数据相邻两者间的特征差异，获得特征差异变化率；将所述特征差异变化率与预定阈值比较，根据比较结果确定所述波形数据处于无触碰状态。