[發(fā)明專利]基于迭代算法處理電容信號并應(yīng)用于觸摸屏定位的方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201911414237.3
• 申請日: 2019-12-31
• 公開（公告）號: CN111061399B
• 公開（公告）日: 2021-10-26
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 孫世杰;高碩;呂瑞函;黃安彪;徐立軍
• 申請（專利權(quán)）人: 北京航空航天大學(xué)
• 主分類號: G06F3/044
• 分類號: G06F3/044;G06F3/041;G01N27/22
• 代理公司: 北京超凡宏宇專利代理事務(wù)所(特殊普通合伙) 11463
• 代理人: 畢翔宇

1.一種基于迭代算法處理電容信號并應(yīng)用于觸摸屏定位的方法，其特征在于，采用八個圓弧形電極的電容式傳感器，八個圓弧形電極呈環(huán)形間隔排列地印刷于觸摸屏表面邊緣，觸摸屏外側(cè)設(shè)置有屏蔽層，電極通過電極引線與外部數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)連接；基于迭代算法處理電容信號并應(yīng)用于觸摸屏定位的方法按照以下步驟順序進(jìn)行：

(一)對電容式傳感器的電容信號進(jìn)行檢測；

(二)通過數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)采集步驟(一)中測得的電容信號，并將其發(fā)送至上位機(jī)；其中，所述電容信號為位于觸摸屏不同位置的電容信號；所述觸摸屏不同位置的電容信號包括觸摸屏中間的電容信號、觸摸屏上方的電容信號、觸摸屏下方的電容信號、觸摸屏左方的電容信號、觸摸屏右方的電容信號中的至少一種；

(三)上位機(jī)分析接收到的電容信號，采用迭代算法進(jìn)行圖像重建；

圖像重建算法具體為：建立ECT線性模型為C＝SG，式中，C為電容向量，S為靈敏度矩陣，G為介電常數(shù)向量；

根據(jù)最優(yōu)化理論，由C＝SG得到ECT圖像重建的極小化目標(biāo)為式中，g為歸一化后的介電常數(shù)向量，λ為歸一化后的電容向量；

求解即找到g使函數(shù)可以取到最小值，f(g)的梯度函數(shù)可以表示為選擇負(fù)梯度方向作為優(yōu)化搜索方向，使梯度下降速度最快，得到圖像重建迭代關(guān)系式式中，k表示迭代次數(shù)，為第k+1次迭代后的介電常數(shù)法向量，為第k次迭代后的介電常數(shù)法向量，α_k為第k次迭代的最優(yōu)步長，通過修正α_k得到一個合適的α值，使迭代算法可以表示為

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于迭代算法處理電容信號并應(yīng)用于觸摸屏定位的方法，其特征在于，所述電容式傳感器電極和電極引線的材質(zhì)均采用ITO材料。

3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的基于迭代算法處理電容信號并應(yīng)用于觸摸屏定位的方法，其特征在于，步驟(一)中對電容式傳感器的電容信號檢測過程為：

①對電容式傳感器的電極進(jìn)行數(shù)字編號；

②選取電容式傳感器的一個電極作為激勵電極，對其施加激勵電壓后依次檢測其余電極，獲得電容信號；

③依次更換激勵電極，重復(fù)步驟②的操作，完成對所有電極的檢測。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于迭代算法處理電容信號并應(yīng)用于觸摸屏定位的方法，其特征在于，所述靈敏度矩陣的計算公式為：

式中，ε₂為高介電常數(shù)，ε₁為低介電常數(shù)，為場域內(nèi)全部填充低介電常數(shù)物質(zhì)時求出的電容矩陣，為場域內(nèi)全部填充高介電常數(shù)物質(zhì)時求出的電容矩陣，為第n個像素充滿高介電常數(shù)物質(zhì)而其他區(qū)域內(nèi)填充低介電常數(shù)物質(zhì)時的電容矩陣，A為場域區(qū)域面積，A(n)為第n個像素的面積，a和b為對應(yīng)的激勵-檢測電極對的編號。