[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

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• 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

本發(fā)明屬于傳感器應(yīng)用領(lǐng)域，具體公開了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，采用八個圓弧形電極的電容式傳感器，該方法包括：檢測電容信號、采集電容信號發(fā)送至上位機及上位機分析電容信號，采用迭代算法進(jìn)行圖像重建的步驟。本發(fā)明提供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，該方法操作簡單方便，圖像重建速度快，而且不限制觸摸材料，此外，電容式傳感器結(jié)構(gòu)簡單、巧妙、制作方便，透過率高，導(dǎo)電能力強。本發(fā)明適用于電容式傳感器的圖像重建。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于傳感器應(yīng)用技術(shù)領(lǐng)域，涉及電容式傳感器應(yīng)用技術(shù)領(lǐng)域，具體地說是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。

背景技術(shù)

電容成像技術(shù)在20世紀(jì)80年代開始發(fā)展，通過采用特殊設(shè)計的敏感空間陣列電極，以非侵入或非接觸的方法獲取敏感場的信息，利用圖像重建的方法再現(xiàn)場域內(nèi)某一截面內(nèi)介質(zhì)的分布狀態(tài)，并以圖像的形式給出介質(zhì)分布結(jié)果，其中，電容層析成像(Electrical Capacitance Tomography,ECT)是一種能對管道空間中介質(zhì)分布進(jìn)行可視化的新型監(jiān)測技術(shù)。

ECT的基本原理是在工業(yè)管道周圍安置電容傳感器，從而測量電容傳感器兩兩電極之間的電容值，根據(jù)所測電容值和相應(yīng)的算法，ECT系統(tǒng)可重建出傳感器監(jiān)測區(qū)域的介質(zhì)分布，從而得到管道內(nèi)的多相流信息。ECT技術(shù)具有無輻射、非侵入、成本低和速度快等優(yōu)點，具有非侵入、響應(yīng)快、低成本、安全無輻射等優(yōu)點，因此該技術(shù)具有廣闊的應(yīng)用前景和發(fā)展?jié)摿ΑＨ欢F(xiàn)有技術(shù)中觸摸顯示器的圖像重建方法大多是通過檢測接地信號來判斷觸摸位置的變化，限制了觸摸材料，并且所采用的電容式傳感器電極分布于觸摸屏表面，使得觸摸屏顯示范圍內(nèi)的透光率較低。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的，是要提供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，在不限制觸摸材料的情況下，通過圖像重建得確定觸摸材料觸摸觸摸屏的位置。

本發(fā)明為實現(xiàn)上述目的，所采用的技術(shù)方案如下：

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，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；

(三)上位機分析接收到的電容信號，采用迭代算法進(jìn)行圖像重建。

作為限定：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。

作為另一種限定：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。

作為進(jìn)一步限定：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；