专利名称：消除红外触摸系统中非正常接触性干扰方法
技术领域：
本发明涉及一种消除红外触摸系统中非正常接触性干扰方法。
背景技术：
本发明中所述的非正常接触是指一般情况下，在红外触摸检测方法中，用户通过手指，或者专用的触控笔接触屏幕来实现触控操作；本发明中提到的非正常性接触是指在红外触摸框检测范围内，有非用户期望用于操作的物体接触触控屏幕，从而对用户正常操作引起干扰现象；一般地，此类非正常接触具有接触屏幕的外围形状明显大于用户正常操作接触形状(如茶杯、手掌面等，其接触面积明显大于正常操作情况下手指或者触控笔接触屏幕的面积)。在触控技术领域，由于外界干扰而引起的真实触点位置检测失效问题一直是困扰触控即时研发的一大关键难点。外界干扰按接触程度来分，主要可以分为非接触性干扰和接触性干扰。对于前者来说，对于不同的触控实现技术来说，各种干扰源是不一样的。例如对于电容式触控技术而言，寄生电容是引起位置检测干扰的主要因素；而对于红外触控技术而言，环境光的干扰则是主要的干扰源之一；不过本发明不针对这些非接触性干扰源展开讨论，主要针对接触性干扰源而展开。专利号为200610011193. 6的中国专利申请，公开了一种利用应变片和拾音器来检测触摸力以及由触摸力所产生的振动来确认触摸操作的技术方案。虽然这种技术方案能够解决上述误触发的问题，但是也有一些缺点。首先，如果使用应变片，一般来说要使用多片半导体应变片才能获得足够的灵敏度，这就增加了产品的元器件成本；其次如果使用拾音器来检测振动，因为拾音器的频带很宽，则容易受到触摸屏周围环境噪声的干扰；如果要消除这种干扰就需要在电路设计和信号处理方面投入更多的成本，同样会增加生产的成本。为此，专利申请号为200710063564的专利文献，公开了一种以电容式触控技术为出发点，给出一种低成本的、利用人体的导体特性，通过电容耦合的方式提升触摸识别的准确性的技术方案，用于检测由人体与触摸屏之间的寄生电容所产生的触摸电信号，以检测真实触控位置的操作。这种方法在一定程度上解决了非手指类环境物体的触控干扰。比如一只落在屏幕上的飞虫，或者尺寸较大的漂浮物，以及其他偶然的阻挡等，该方法都可能识别出来，避免引起误动作。可是，随着LED技术的发展，无论从检测精度还是系统成本角度考虑，红外触摸方法目前正越来越成为触控技术的主流。而以上两项专利文献所提到的抗干扰方法，仅是通过两种新的传感方法力检测以及电容检测，来解决触控技术领域的非正常接触性干扰问题，不能直接用于红外触控技术领域。为此，专利号为200810027773. 3的专利文献，公开了一种“触摸屏定位系统的多点定位抗干扰处理方法”专门探讨了一种可用于红外触摸条件 下的抗非正常性触摸干扰的方法，它是通过对初始检测点位置的判定以及后续跟踪，在屏幕上虚拟划分出有效触摸区和干扰区，在实现方面，是通过计时器和干扰标志位的设定，处理存在多点干扰时，能去除干扰信息，使正常触摸操作不受影响，特别是可以有效克服用户在屏幕书写时由于衣袖的干扰，使系统计算出错误的坐标数据而导致的系统混乱情况。不过该方法有一个前提条件必须一开始检测时，屏幕只能有而且只有一个触摸点，之后通过跟踪方法加以判定；如果一开始屏幕不止一个触摸点，则需要丢弃前几次的坐标信息再进行判定。这对于实际操作条件未免过于严苛。因此，本发明从红外输出的一维电压信号检测角度，展开红外条件下的非正常性接触抗干扰讨论，并且不受初始检测时单触点的严格要求限制。
发明内容
为了克服上述问题，本发明向社会提供一种专门针对接触面积明显大于手指或者触控笔等正常操作物接触面积的一类接触性干扰红外触摸屏幕的情况，提出了一种基于红外接收管输出一维电压信号连续性分析的消除红外触摸系统中非正常接触性干扰方法，可简单有效地剔除此类非正常接触性干扰对于手指一类触摸坐标位置检测的影响，使得用户 在有杯子、手掌等物体接触红外触控区域时，也可以正常地使用触控系统。本发明的技术方案是提供一种消除红外触摸系统中非正常接触性干扰方法，包括如下步骤，
(I )、在显示屏无任何物体的条件下，通电开机，进行触摸屏初始化，建立环境量值；
(2)、初始完成后，检测显示屏上是否有遮挡物；如有，则进入第(3)步；如无，则进入第(6)步；
(3)、判断该遮挡物是否是非正常接触遮挡物；如是，则进入第(4)步，如否，则进入第(6)步；
(4)、用显示屏整个显示区域减去非正常遮挡物所对应的显示区域；
(5)、将剩余显示区域用常用的位置坐标检测算法重新计算，得出新的可正常作用的显示区域；
(6)、进入正常使用状态。作为对本发明的改进，所述第(I)步包括如下步骤，
(11 )、从一侧依次驱动横向红外发光管或纵向红外发光管，并依次记录横向红外接收管的横向红外接收初始电压或纵向红外接收管的纵向红外接收初始电压；
(12)、从一侧依次驱动纵向红外发光管或横向红外发光管，并依次记录纵向红外接收管的纵向红外接收初始电压或横向红外接收管的横向红外接收初始电压；
(13)、将横向红外接收初始电压和纵向红外接收初始电压分别记录在主控芯片或者主控芯片能够访问的存储器中。作为对本发明的进一步改进，所述第(2)步包括如下步骤，
(21 )、依次驱动横、纵两个方向的横向或纵向红外发射管,米样并保存所有横向(X方向)的横向红外接收管扫描电压，以及纵向X方向的纵向红外接收管扫描电压；
(22)、将横向红外接收管扫描电压与横向红外接收初始电压，以及将纵向红外接收管扫描电压与纵向红外接收初始电压进行比对；如果横向红外接收管扫描电压与横向红外接收初始电压之差的绝对值等于或小于横向门限阈值电压，以及纵向红外接收管扫描电压与纵向红外接收初始电压之差的绝对值等于或小于纵向门限阈值电压，则判断为无遮挡物；如果横向红外接收管扫描电压与横向红外接收初始电压之差的绝对值大于横向门限阈值电压，以及纵向红外接收管扫描电压与纵向红外接收初始电压之差的绝对值大于纵向门限阈值电压，则判断为有遮挡物。作为对本发明的进一步改进，所述第(3)步包括如下步骤，
(31)、建立横向(X方向)扫描遮挡标记数组THRx [N]，其中N代表横向(x方向)红外发光管/红外接收管对数，并对数组所有元素清零，用于存放在位置i是否有物体遮挡；
(32)、扫描横向(X方向)所有红外发光管/红外接收管对，记录横向所有横向红外接收管扫描电压，然后与横向红外接收初始电压进行比对，如果位置i的横向红外接 收管扫描电压与横向红外接收初始电压之差的绝对值大于横向门限阈值电压，则将数组THRx [N]中第i个元素置“I”；
(33)、对横向(X方向)扫描遮挡标记数组THRx[N]，进行如下统计若横向(x方向)扫描遮挡标记数组THRx[N]中有超过预定的连续Sx个“I”元素存在，则判断为在横向有遮挡物存在；
将横向(X方向)扫描遮挡标记数组THRx[N]中的这些连续个位置中的元素重新置为“0”；Sx的大小由以下公式决定
Sx = WNx / dx,
其中，WNx代表希望去除的非正常性接触干扰物，在屏幕接触上对横向(X方向)造成的遮挡的最小宽度，dx代表横向(x方向)相邻发光管间或者相邻接收管间距离；
(34)、建立纵向(y方向)扫描遮挡标记数组THRy[M]，M代表横向y方向发光管/接收管对数，并对数组所有元素清零，用于存放在位置j是否有物体遮挡；
(35)、扫描纵向(y方向)所有发光管/接收管对，记录所有纵向红外接收管扫描电压，与纵向红外接收初始电压VINTyi进行比对，如果位置j的纵向红外接收管扫描电压Vyj与纵向红外接收初始电压VINTyi之差的绝对值大于纵向门限阈值电压，则将纵向(y方向)扫描遮挡标记数组THRy[M]中第j个元素置“I” ；
(36)、对纵向(y方向)扫描遮挡标记数组THRy[M]，进行如下统计若纵向(y方向)扫描遮挡标记数组THRy[M]中有超过预定的连续Sy个“I”元素存在，则判断为在横向有遮挡物存在；
将纵向(y方向)扫描遮挡标记数组THRy[M]中的这些连续个位置中的元素重新置为“0”；Sy的大小由以下公式决定
Sy = WNy / dy,
其中，WNy代表希望去除的非正常性接触干扰物，在屏幕接触上对纵向(y方向)造成的遮挡的最小宽度，dy代表纵向(y方向)相邻发光管间或相邻接收管间距离。作为对本发明的进一步改进，在第(5)步中所述的常用的位置坐标检测算法是连续电压比较法。本发明提出了一种基于红外接收管输出的一维电压信号连续性分析方法，用于排除一些非正常性接触对红外触摸屏幕触点位置检测的干扰。用户对红外触摸框，一般采用单个，或者多个手指，或者专用的触控笔来实现对系统的操作，这些操作物一般地有一个共同特点物体和屏幕接触的外围形状近似于圆，且面积(相对于显示屏幕)较�。徽庋拍茉诤焱獯ッ蚣觳夥段谑迪纸细叩拇タ匚恢眉觳饩�。
但是，在立式触摸系统中，有时用户会将整个手掌接触至屏幕，这时红外触摸系统很难继续检测出正常触控点的正确位置坐标；在卧式触摸系统(如桌面触控系统)中，有时用户会在屏幕上放置诸如杯子等非正常接触性物体，同样地，受这些非正常性物体接触干扰，红外触摸系统也难以正确识别用户的手指或者触控笔的正确位置坐标。而且，本发明可以仅仅通过软件的更新，即可实现，不需要对红外触控框的硬件进行重新设计和更新；此外，需要更新的软件部分也仅限于对属于触摸框的下位机系统的固件部分程序更新，不需要对上位机系统的驱动程序和应用软件做任何修改。因此，该方法可以较为方便的应用于目前已有的红外触控系统中。
图I是本发明抗非正常接触性干扰方法的原理流程示意图。图2是横向方向扫描示意图。 图3是图I中第(3)和(4)步的一种实施例原理流程不意图。
具体实施例方式请参见图1，本发明提供了一种消除红外触摸系统中非正常接触性干扰方法，包括如下步骤，
(I )、在显示屏无任何物体的条件下，通电开机，进行触摸屏初始化，建立环境量值；
(2)、初始完成后，检测显示屏上是否有遮挡物；如有，则进入第(3)步；如无，则进入第
(6)步；
(3)、判断该遮挡物是否是非正常接触遮挡物；如是，则进入第(4)步，如否，则进入第
(6)步；
(4)、用显示屏整个显示区域减去非正常遮挡物所对应的显示区域；
(5)、将剩余显示区域用常用的位置坐标检测算法重新计算，得出新的可正常作用的显示区域；
(6)、进入正常使用状态。以下结合图I、图2和图3，对本发明一种实施例作更详细说明一般的红外触摸检测系统中，通常主控芯片先依次驱动某个方向的红外发光管，本发明仅以先横向，后纵向的顺序展开说明；当然也可以先纵向，后给向的顺序展开说明。触摸屏初始化(即第(I)步)，当横向红外发光管Txi被点亮时，其相对应边上同样位置的横向红外接收管Rxi也立即被打开。如果假设在此位置没有外界触摸物体，这条横向红外光线Lxi会从横向发光管Txi直接射入横向红外接收管Rxi，记录此时的横向红外接收管Rxi的横向红外接收初始电压VINTxi，并将其作为初始检测电压，记录在主控芯片或者主控芯片能够访问的存储器中；依次驱动完横向全部横向红外发光管Txi与横向红外接收管Rxi后，同样道理依次驱动纵向红外发光管Tyj与纵向红外接收管Ryj，当纵向红外发光管Tyj被点亮时，其相对应边上同样位置的纵向红外接收管Ryj也立即被打开，如果假设在此位置没有外界触摸物体，这条纵向红外光线Lyj会从纵向红外发光管Tyj直接射入纵向红外接收管Ryj,记录此时的纵向红外接收管Ryj的纵向红外接收初始电压VINTyj，并将其作为初始检测电压，记录在主控芯片或者主控芯片能够访问的存储器中。
在后续的位置坐标计算过程中(即第(2)步)，依次驱动横、纵两个方向的横向或纵向红外发射管，然后采样并保存所有横向(X方向)的横向红外接收管扫描电压Vxi，以及纵向(y方向)的纵向红外接收管扫描电压Vyj后，运用触点位置算法程序，将横向红外接收管扫描电压Vxi与横向(X方向)的横向红外接收初始电压VINTxi，以及将纵向红外接收管扫描电压Vyj与纵向(y方向)的纵向红外接收初始电压VINTyj进行比对；如果在横向(x方向)
Vxi -VINTxi I > VTHRx,(公式 I)
或/和纵向(y方向)
Vyj - VINTyj |> VTHRy，(公式 2)
系统则判定在横向(X方向)坐标为i，纵向(y方向)坐标为j的位置有物体遮挡，后续程序输出坐标(i，j)作为触摸点的位置坐标。
如果在横向(X方向)
Vxi -VINTxi I <=VTHRx, (公式 3)
或/和纵向(y方向)
Vyj -VINTyj I <= VTHRy, (公式 4)
系统则判定在横向方向坐标为，纵向方向坐标为的位置没有物体遮挡，
式中，Vxi是横向红外接收管扫描电压；VINTxi是横向红外接收初始电压；VTHRx是横向门限阈值电压；Vyj是纵向红外接收管扫描电压；VINTyj是纵向红外接收初始电压；VTHRy是纵向门限阈值电压。以上公式(I)至公式(4)中的横向(X方向)的横向门限阈值电压VTHRx和纵向(y方向)的纵向门限阈值电压VTHRy，其具体取值与不同产品所采用红外发射管与红外接收管，以及不同触摸框尺寸相关。如以上所阐述，加入有外界干扰物触摸(即第(3)步)，常用算法依然会计算出相应的位置坐标，这样会对红外触摸系统产生干扰。本发明在以上常用的触点位置坐标检测基础上，加入非正常尺寸接触物干扰去除算法(该算法的核心是屏蔽掉干扰物在X及y方向的投影区域)，来消除诸如手掌、茶杯等一类接触面积明显大于手指触摸面积的干扰。具体“非正常尺寸接触物干扰算法”如下
(31).建立横向(X方向)扫描遮挡标记数组THRx [N](注N代表横向(X方向)发光管/接收管对数)，并对数组所有元素清零，用于存放在位置i是否有物体遮挡；
(32).扫描横向(X方向)所有发光管/接收管对，记录横向所有横向红外接收管扫描电压Vxi(i=l，2，3，……N，N为横向发光管接收管对数)，然后与横向红外接收初始电压VINTxi进行比对，如果位置i的横向红外接收管扫描电压Vxi与横向红外接收初始电压的差值满足公式(I )，则将数组THRx [N]中第i个元素置“I”；
(33).完成上述步骤32的横向(X方向)扫描后，对横向(X方向)扫描遮挡标记数组THRx[N]，进行如下统计若横向(X方向)扫描遮挡标记数组THRx[N]中有超过预定的连续Sx个“ I”元素存在，则判断为在横向(X方向)有遮挡物存在；
(41)、将横向(X方向)扫描遮挡标记数组THRx[N]中的这些连续个位置中的元素重新置为“O”。Sx的大小由以下公式决定
Sx = WNx / dx,(公式 5)其中，WNx代表希望去除的非正常性接触干扰物，在屏幕接触上对横向(X方向)造成的遮挡的最小宽度，dx代表横向(x方向)相邻发光管间(即相邻接收管间)距离；
若横向(X方向)扫描遮挡标记数组THRx[N]中没有超过预定的连续Sx个“I”元素存在，则进入
(34).建立纵向(y方向)扫描遮挡标记数组THRy[M](注M代表横向y方向发光管/接收管对数)，并对数组所有元素清零，用于存放在位置j是否有物体遮挡；
(35).扫描纵向(y方向)所有发光管/接收管对，记录所有纵向红外接收管扫描电压Vyj(j=l，2，3，……M，M为纵向发光管接收管对数)，然后与纵向红外接收初始电压VINTyi进行比对，如果位置j的纵向红外接收管扫描电压Vyj与纵向红外接收初始电压VINTyi的差值满足公式(2)，则将纵向(y方向)扫描遮挡标记数组THRy[M]中第j个元素置“I”；
(36).完成步骤35的纵向(y方向)扫描后，对纵向(y方向)扫描遮挡标记数组THRy [M]，进行如下统计若纵向(y方向)扫描遮挡标记数组THRy[M]中有超过预定的连续Sy个“I”元素存在，则判断为在纵向(y方向)有遮挡物存在；
(42)、将纵向(y方向)扫描遮挡标记数组THRy[M]中的这些连续个位置中的元素重新置为“O”。Sy的大小由以下公式决定
Sy = WNy / dy,(公式 6)
其中，WNy代表希望去除的非正常性接触干扰物，在屏幕接触上对纵向(y方向)造成的遮挡的最小宽度，dy代表纵向(y方向)相邻发光管间(即相邻接收管间)距离。经过以上抗干扰步骤后，得到横向(X方向)与纵向(y方向)的两个遮挡统计数组，即横向(X方向)扫描遮挡标记数组THRx[N]与纵向(y方向)扫描遮挡标记数组THRy[M]，再使用常用的位置坐标检测算法(即第(5)步)，即可计算出在有非正常性接触物干扰条件下的正常触摸位置检测，如采用连续电压比较法等常用的位置坐标检测算法。进入正常使用(即第(6)步)。重复上述第(31)至(36)、第(41)、第(42)及第(5)步，开始一下帧运算。
权利要求
1.一种消除红外触摸系统中非正常接触性干扰方法，其特征在于包括如下步骤， (I )、在显示屏无任何物体的条件下，通电开机，进行触摸屏初始化，建立环境量值； (2)、初始完成后，检测显示屏上是否有遮挡物；如有，则进入第(3)步；如无，则进入第(6)步； (3)、判断该遮挡物是否是非正常接触遮挡物；如是，则进入第(4)步，如否，则进入第(6)步； (4)、用显示屏整个显示区域减去非正常遮挡物所对应的显示区域； (5)、将剩余显示区域用常用的位置坐标检测算法重新计算，得出新的可正常作用的显示区域； (6)、进入正常使用状态。
2.根据权利要求I所述的消除红外触摸系统中非正常接触性干扰方法，其特征在于所述第(I)步包括如下步骤， (11 )、从一侧依次驱动横向红外发光管或纵向红外发光管，并依次记录横向红外接收管的横向红外接收初始电压或纵向红外接收管的纵向红外接收初始电压； (12)、从一侧依次驱动纵向红外发光管或横向红外发光管，并依次记录纵向红外接收管的纵向红外接收初始电压或横向红外接收管的横向红外接收初始电压； (13)、将横向红外接收初始电压和纵向红外接收初始电压分别记录在主控芯片或者主控芯片能够访问的存储器中。
3.根据权利要求I或2所述的消除红外触摸系统中非正常接触性干扰方法，其特征在于所述第(2)步包括如下步骤， (21)、依次驱动横、纵两个方向的横向或纵向红外发射管，采样并保存所有横向的横向红外接收管扫描电压，以及纵向X方向的纵向红外接收管扫描电压； (22)、将横向红外接收管扫描电压与横向红外接收初始电压，以及将纵向红外接收管扫描电压与纵向红外接收初始电压进行比对；如果横向红外接收管扫描电压与横向红外接收初始电压之差的绝对值等于或小于横向门限阈值电压，以及纵向红外接收管扫描电压与纵向红外接收初始电压之差的绝对值等于或小于纵向门限阈值电压，则判断为无遮挡物；如果横向红外接收管扫描电压与横向红外接收初始电压之差的绝对值大于横向门限阈值电压，以及纵向红外接收管扫描电压与纵向红外接收初始电压之差的绝对值大于纵向门限阈值电压，则判断为有遮挡物。
4.根据权利要求3所述的消除红外触摸系统中非正常接触性干扰方法，其特征在于所述第(3)步包括如下步骤， (31)、建立横向扫描遮挡标记数组THRx [N]，其中N代表横向红外发光管/红外接收管对数，并对数组所有元素清零，用于存放在位置i是否有物体遮挡； (32)、扫描横向所有红外发光管/红外接收管对，记录横向所有横向红外接收管扫描电压，然后与横向红外接收初始电压进行比对，如果位置i的横向红外接收管扫描电压与横向红外接收初始电压之差的绝对值大于横向门限阈值电压，则将数组THRx[N]中第i个元素置“ I” ； (33)、对横向扫描遮挡标记数组THRx[N]，进行如下统计若横向扫描遮挡标记数组THRx[N]中有超过预定的连续Sx个“ I”元素存在，则判断为在横向有遮挡物存在；将横向扫描遮挡标记数组THRx [N]中的这些连续个位置中的元素重新置为“0” ；Sx的大小由以下公式决定 Sx = WNx / dx, 其中，WNx代表希望去除的非正常性接触干扰物，在屏幕接触上对横向造成的遮挡的最小宽度，dx代表横向相邻发光管间或者相邻接收管间距离； (34)、建立纵向扫描遮挡标记数组THRy[M]，M代表横向y方向发光管/接收管对数，并对数组所有元素清零，用于存放在位置j是否有物体遮挡； (35)、扫描纵向所有发光管/接收管对,记录所有纵向红外接收管扫描电压,与纵向红外接收初始电压VINTyi进行比对，如果位置j的纵向红外接收管扫描电压Vyj与纵向红外 接收初始电压VINTyi之差的绝对值大于纵向门限阈值电压，则将纵向扫描遮挡标记数组THRy [M]中第j个元素置“ I” ； (36)、对纵向扫描遮挡标记数组THRy[M]，进行如下统计若纵向扫描遮挡标记数组THRy [M]中有超过预定的连续Sy个“I”元素存在，则判断为在横向有遮挡物存在； 将纵向扫描遮挡标记数组THRy[M]中的这些连续个位置中的元素重新置为“0” ；Sy的大小由以下公式决定 Sy = WNy / dy, 其中，WNy代表希望去除的非正常性接触干扰物，在屏幕接触上对纵向造成的遮挡的最小宽度，dy代表纵向相邻发光管间或相邻接收管间距离。
5.根据权利要求4所述的消除红外触摸系统中非正常接触性干扰方法，其特征在于在第(5)步中所述的常用的位置坐标检测算法是连续电压比较法。
全文摘要
一种消除红外触摸系统中非正常接触性干扰方法,包括如下步骤，在显示屏无任何物体的条件下，通电开机，进行触摸屏初始化，建立环境量值；初始完成后，检测显示屏上是否有遮挡物；如有，则进入第下一步；判断该遮挡物是否是非正常接触遮挡物；如是，则进入第下一步；用显示屏整个显示区域减去非正常遮挡物所对应的显示区域；将剩余显示区域用常用的位置坐标检测算法重新计算，得出新的可正常作用的显示区域；进入正常使用状态。本发明可以仅仅通过软件的更新，即可实现，不需要对红外触控框的硬件进行重新设计和更新；此外，需要更新的软件部分也仅限于对属于触摸框的下位机系统的固件部分程序更新，不需要对上位机系统和应用软件做任何修改。
文档编号G01D5/34GK102662533SQ201210096928
公开日2012年9月12日 申请日期2012年4月5日 优先权日2012年4月5日
发明者刘伟, 杨文 , 蔡波, 郭强 申请人:深圳市森虎科技有限公司
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