CN1262909C - 触控面板的坐标预估与估测滤波方法 - Google Patents

触控面板的坐标预估与估测滤波方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种触控面板的坐标预估与估测滤波方法,它是在一触控面板中利用一具有预估与估测滤波的滤波器,对X、Y坐标信号作预估与估测滤波处理,其中包括下列步骤:以滤波器先对前一个X、Y坐标作预估,以预估技术计算一取样周期最佳预估值,再由现在所量测的X、Y坐标与前所预估的X、Y坐标以正交原则估测出最佳的X、Y坐标,使得到的估测X、Y坐标更精确且与前后坐标位置相关性更佳。

Description

触控面板的坐标预估与估测滤波方法
技术领域
本发明涉及一种触控面板的坐标预估与估测滤波方法,尤指一种经一预估与估测滤波器,对X、Y坐标信号作预估与估测滤波处理,使所得到的X、Y坐标更精确与前后坐标位置相关性更好的方法。
背景技术
触控面板(Touch Panel)是一种人性化输入装置。由于以往的输入装置,例如键盘、鼠标、轨迹球等皆无法满足使用者输入便利的需求,因此业界为求输入便利而把多种输入装置整合在一起,以提高输入效率及便利性,但随着电子产品设计皆以轻、薄、短、小、功能强悍为发展方向,传统键盘等输入装置已无法满足此需求,产品上也无空间容纳多种输入装置。而,触控面板除了符合可多层次选项设计要求外,还同时拥有键盘、鼠标的功能以及手写输入等人性化的操作功能,使触控面板成为人机接口的最佳选择。
触控面板主要由透明导电玻璃及透明导电薄膜构成的玻璃面板构成,它是通过由集成电路控制芯片组成的控制电路板控制,以触控方式显示所需图像于屏幕上。而触控面板依感应方式不同,可分为电阻式、电容式、电感应式等,其中又以电阻式最被广泛运用。而该电阻式的触控面板依配线方式不同又可分为四线式与五线式等,其技术原理是以透明导电玻璃及透明导电薄膜各依X、Y轴布线,且在上层的导电薄膜与下层的导电玻璃间设有撑开空间得点隔片。当手指、触控笔或其它介质对上层的导电薄膜施加压力,使上下层电极相通并产生电位差,即形成一开关,按压即产生ON/OFF作用,以提供一信号,该信号再经排线传给微处理控制器处理,进一步计算施压处的坐标位置并显示于屏幕上。
然而,该触控面板的感应方式不论是电阻式或电容式或电感应式,其目的皆为侦测触控面板上的X、Y坐标,其所得的X、Y坐标值多少都具有噪声,而使侦测的X、Y坐标与实际的X、Y坐标产生误差。
故,如何改善传统触控面板因噪声而产生误差的缺失,为本发明的重点。
发明内容
鉴于上述原因,本发明的目的是提供一种触控面板的坐标预估与估测滤波方法。
为实现上述目的,本发明采用以下技术方案:一种触控面板的坐标预估与估测滤波方法,它是在一触控面板中利用一具有预估与估测滤波的卡尔曼滤波器,对X、Y坐标信号作预估与估测滤波处理,其中包括下列步骤:
(1)接触触控面板,触控面板将接触点的X、Y坐标模拟电压信号输出给模拟/数字转换器;
(2)模拟/数字转换器将该模拟电压信号转换成数字信号,传输给微处理器;微处理器将接收到的数字信号转换成表示触摸点位置的X、Y坐标位置;
(3)由卡尔曼滤波器先对微处理器得到的前一个X、Y坐标作预估,以预估技术计算一取样周期最佳预估值,再对现在微处理器所测量的X、Y坐标与前所预估的X、Y坐标估测出最佳的X、Y坐标。
所述触控面板的坐标预估与估测滤波方法,系以正交原则估测出最佳的X、Y坐标。
附图说明
图1为本发明的动作流程图
图2为本发明经卡尔曼滤波器所得到的X、Y坐标更精确且与前后坐标位置相关性更佳的示意图
具体实施方式
请参阅图1及图2所示,本发明为一种触控面板的坐标预估与估测滤波方法。在本实施例中,该触控面板为一电阻式五线触控面板1,该触控面板1更包含有一模拟数字转换器2、一微处理器3及一具有预估与估测滤波的卡尔曼滤波器4(Kalman Filter)。当接触该触控面板1时,该接触点于该触控面板1的X、Y坐标各传出一模拟电压信号,此信号经模拟数字转换器2转换成12位的数字信号,再传入微处理器3解释成触控面板1上X、Y坐标位置,所得的X、Y坐标位置,再由卡尔曼滤波器4,先对前一个X、Y坐标作预估,以预估技术计算一取样周期最佳预估值,再由现在所量测的X、Y坐标与前所预估的X、Y坐标以正交原则(Orthogonal Principle)估测出最佳的X、Y坐标,以供得到的估测X、Y坐标更精确且与前后坐标位置相关性更佳。
其表达式如下:
假设X、Y坐标所得的信号为Xdata、Ydata,其线性方程式为
Z(k)=θm(k)+vm(k),令 θm ( k ) = Xdata ( k ) Ydata ( k )
Z(k)为现阶段测量的Xdata(k)、Ydata(k),Vm(k)为具平均值εm,与自变异数δm的白色高斯噪声。
(1)、预估计算式
θ ^ m ( k | k - 1 ) = A * θ ^ m ( k - 1 | k - 1 )
P(k|k-1)=ATP(k-1|k-1)A+ωm(k-1)
式中 A = 1 0 0 1 , 假设 P ( 0 | 0 ) = 1 0 0 1 , ωm ( 0 ) = qm 0 0 qm , P(k)为预估因子,wm(k)为预估噪声变异数
(2)估测计算式:
K(k)=P(k|k-1)CT[CP(k|k-1)CT+vm(k)]-1
θ ^ m ( k | k ) = A θ ^ ( k | k - 1 ) + K ( k ) [ Z ( k ) - C θ ^ m ( k | k - 1 ) ]
P(k|k)=[I-K(k)C]P(k|k-1)
式中 vm ( k ) = δm 0 0 δm , C=1, I = 1 0 0 1 , K(k)为估测因子
以上计算式完成Z与
Figure C0314632600056
的信号融合,估算出最佳X、Y坐标值 Z ^ ( k ) = θ ^ m ( k | k ) .
本实施例在实际实施时,如图2所示,利用了Matlab软件仿真,设计在触控面板上划一sin波,设定sin波的X、Y坐标x、y方程式如下:
X由0到6.28,每次间隔0.1;X,Y坐标共62笔
  x=0:0.1:2*3.14;
  y=sin(x);
参数设定Pk(1)=1;wm=0.1;vm=0.1;Pk代表预估因子;wm代表估测误差;vm代表噪声自变异数
假设触控面板所侦测的X、Y坐标,经模拟数字转换器2转成 数字信号,再传入微处理器3解译成触控面板1上X、Y坐标位置Xdata、Ydata,已经具有噪声,vx为X坐标噪声,vy为Y坐标的噪声,表示是如下:
因X、Y坐标共62笔
当i=1:1:62
假设X坐标的噪声为±0.2;Y坐标的噪声为±0.2
vx(i)=(-1)^i*rand(1)/5;
vy(i)=(-1)^i*rand(1)/5;
Xdata(i)=x(i)+vx(i);
Ydata(i)=y(i)+vy(i);
再利用卡尔曼滤波器4来作Xdata、Ydata预估,首先进行预估技术计算一取样周期最佳预估值Xt、Yt,继而读入新测量值以正交原则更新Xdata、Ydata估测值为Xtt、Ytt,以SNR_m为表示Xdata,Ydata与x、y的误差量,SNR_p为表示Xtt,Ytt与x、y的误差量,程序如下:(其中Kk为估测因子)
X起始资料等于测量资料
Xtt(1)=Xdata(1);
Y起始资料等于测量资料
Ytt(1)=Ydata(1);
设测量资料与实际资料起始误差值为0
SNR_m=0;
设估测资料与实际资料起始误差值为0
SNR_p=0;
由第二笔资料开始预估
当i=2:1:62
Xt由Xdata预估
Xt(i)=Xdata(i-1);
Yt由Ydata预估
Yt(i)=Ydata(i-1);
预估因子由前一笔预估因子与wm计算而得
  Pk(i)=Pk(i-1)+wm;
估测因子计算式
Kk(i)=Pk(i)/(Pk(i)+vm);
X坐标估测因子计算式
Xtt(i)=Xt(i)+Kk(i)*(Xdata(i)-Xt(i));
Y坐标估测因子计算式
Ytt(i)=Yt(i)+Kk(i)*(Ydata(i)-Yt(i));
更新Pk(i)值
Pk(i)=(1-Kk(i))*Pk(i);
计算量测资料与实际资料的误差值
SNR1=(Xdata(i)-x(i))^2+(Ydata(i)-y(i))^2;
计算估测资料与实际资料的误差值
SNR2=(Xtt(i)-x(i))^2+(Ytt(i)-y(i))^2;
所有的测量误差值
SNR_m=SNR_m+SNR1;
所有的估测误差值
SNR_p=SNR_p+SNR2;
仿真结果如图2所示,Xtt、Ytt为经卡尔曼滤波器4估测后的资料较接近sin波,且SNR_p=0.3645<SNR_m=1.5687,表示Xtt、Ytt具有较小的误差量。
综上所述,本发明是以一具有预估与估测滤波的卡尔曼滤波器,对X、Y坐标信号作预估与估测滤波处理,使得X、Y坐标更精确且与前后坐标位置相关性更佳。

Claims (2)

1.一种触控面板的坐标预估与估测滤波方法,它是在一触控面板中利用一具有预估与估测滤波的卡尔曼滤波器,对X、Y坐标信号作预估与估测滤波处理,其中包括下列步骤:
(1)接触触控面板,触控面板将接触点的X、Y坐标模拟电压信号输出给模拟/数字转换器;
(2)模拟/数字转换器将该模拟电压信号转换成数字信号,传输给微处理器;微处理器将接收到的数字信号转换成表示触摸点位置的X、Y坐标位置;
(3)由卡尔曼滤波器先对微处理器得到的前一个X、Y坐标作预估,以预估技术计算一取样周期最佳预估值,再对现在微处理器所测量的X、Y坐标与前所预估的X、Y坐标估测出最佳的X、Y坐标。
2、根据权利要求1所述的触控面板的坐标预估与估测滤波方法,其特征在于:是以正交原则估测出最佳的X、Y坐标。
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