一种红外触摸屏死点智能识别和自适应补偿方法
【专利摘要】本发明涉及红外触摸屏的故障自动检测和补偿方法，特别是对红外触摸屏中因为红外发射管和红外接收管损坏或者异物进入触摸区域产生遮挡而导致的触摸死点进行智能识别和自适应补偿。本发明提供一种红外触摸屏死点智能识别和自适应补偿方法，此方法能够实时的识别出触摸屏的死点（包括红外管损坏和异物遮挡）并且进行自适应补偿措施，保证红外触摸屏在有死点的情况下仍能够以正常分辨率工作，提高红外触摸屏的稳定性和延长使用寿命，而且在死点修复或者异物移除后能够实时的恢复红外触摸屏正常工作状态。
【专利说明】一种红外触摸屏死点智能识别和自适应补偿方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及红外触摸屏的故障自动检测和补偿方法，特别是对红外触摸屏中因为红外发射管和红外接收管损坏或者异物进入触摸区域产生遮挡而导致的触摸死点进行智能识别和自适应补偿。
【背景技术】
[0002]随着人机交互需求的进一步提升，触摸屏技术应用日益广泛。触摸屏具有直观灵活的特性，能够提供更友好的用户界面，使操作更加方便快捷。根据所采用技术的不同，触摸屏可以分为红外触摸屏、电阻触摸屏、电容触摸屏、表面声波触摸屏等。其中采用红外线技术的红外触摸屏是触摸屏产品主流的发展趋势，红外触摸屏与电阻、电容、表面声波触摸屏相比的明显优势是采用光学非接触触摸方式，不受电流、电压和静电干扰，触摸界面不怕受污染、维护成本低和适宜恶劣的环境条件等。
[0003]红外触摸屏是在屏幕四周安装红外发射管和红外接收管，通过微处理器控制横、竖两个方向上红外发射管依次扫描，对应的红外接收管探测形成红外光栅，当触摸物体阻挡红外光线时通过对应红外接收管的响应电压值变化进行遮挡判断从而进行触摸坐标定位的技术。
[0004]通过红外触摸屏的工作原理可知，红外触摸屏正常工作的关键因素是红外发射管正常发光且红外接收管在接收到红外光线时能够正常产生响应电压。当红外发射管或者红外接收管损坏时，响应电压值将降至最低，从而在遮挡判断中将被认为是有触摸物体在进行触摸操作；当有外界异物黏着于屏幕上时，也会遮挡红外光线，被认为是触摸操作，这两种情况都会产生触摸死点，从而引发误触摸或者触摸位置偏移，使得红外触摸屏工作异常。所以对触摸死点进行实时的智能识别和补偿技术对保证红外触摸屏的触摸精度、分辨率，提高工作稳定性和触摸屏的寿命就显得尤为关键。
[0005]专利号CN101369201A提出了一种红外触摸屏故障管快速查找方法。专利号CN203117378U提出了一种红外触摸屏故障自检电路。专利号CN102662533A提出了一种消除红外触摸系统中非正常接触性干扰方法。以上专利在解决触摸死点识别和处理问题时都有不足之处。
[0006]其中，CN101369201A仅提出了通过红外接收管电压值判定故障管的方法，采用此方法不能判定是红外发射管损坏还是红外接收管损坏，而且当有持续触摸或者异物遮挡时，此方法将无法判定是正常触摸还是出现故障管；CN203117378U提出的故障自检电路可以快速检测是红外发射管损坏还是红外接收管损坏，而且可以防止将正常触摸情况下误判为故障管，但是需要对红外触摸屏进行硬件改动，加装单独控制的红外发射管阵列，成本有所提高而且会一定程度增加红外触摸屏的外框尺寸和硬件电路设计和软件设计的难度；CN102662533A提出的非正常接触干扰消除方法在开机时进行非正常接触检测并将非正常接触区域屏蔽，其他触摸区域可以正常使用。但是在红外触摸屏正常工作中突然出现异物进入触摸区域将无法检测，而且当非正常接触的异物移开触摸区域时也无法实时将屏蔽取消，只能等待再次开机时进行判断和屏蔽。除此上述不足之外，以上三个专利均未提到故障管判定后如何进行实时的自适应补偿而使红外触摸屏能够保证精度和分辨率继续正常工作，从而在发生触摸死点情况时保证触摸屏的精度和分辨率，提高红外触摸屏的工作稳定性，延长其使用寿命。
【发明内容】
[0007]发明目的
[0008]本发明提供一种红外触摸屏死点智能识别和自适应补偿方法，此方法能够实时的识别出触摸屏的死点(包括红外管损坏和异物遮挡)并且进行自适应补偿措施，保证红外触摸屏在有死点的情况下仍能够以正常分辨率工作，提高红外触摸屏的稳定性和延长使用寿命，而且在死点修复或者异物移除后能够实时的恢复红外触摸屏正常工作状态。
[0009]技术方案:
[0010]在红外触摸屏正常工作中实时的智能识别出异物进入触摸区域或者红外管损坏而产生的触摸死点的位置(管号)和故障类型(损坏为红外发射管或者红外接收管，或者均损坏)，存储触摸死点信息，并且根据位置和故障类型而自适应的找到周边距离最近的正常红外管采用斜扫描方式替代故障管位置的扫描，当异物移出触摸区域或者将故障管更换后，实时的识别出故障管变好并将其恢复使用，采用正常的扫描流程。
[0011]一种红外触摸屏死点智能识别方法，具体步骤如下:
[0012]Al、红外触摸屏正常工作中统计每对红外管连续触摸遮挡次数，每隔一定时间根据统计信息判定该时间段内始终被触摸遮挡的为故障管，识别为触摸死点。
[0013]所述的Al步具体为:红外触摸屏正常工作过程中，每隔CountNum个扫描周期T将当前扫描周期内判断为触摸遮挡的红外管序号记录入遮挡信息数组BlindNUM[LED_NUM]中，当序号为bN的红外管连续触摸遮挡记录次数超过限定值C0VERHME时，判定该管由于本身损坏或者异物遮挡而成为故障管，将触摸死点序号记录入死点信息数组BadNUM[SUM].badNO 中。
[0014]A2、利用故障管的相邻红外对管进行斜扫描来判定故障管的故障类型，故障类型包括:红外发射管坏、红外接收管坏、红外对管均损坏。
[0015]所述的A2步具体为:对步骤Al中的序号为bN的故障管判定其故障类型如下:判定是否为红外发射管损坏时，分别点亮序号为bN-Ι和bN+Ι的相邻红外发射管，如果序号为bN的红外接收管有响应电压值,则判定为红外发射管损坏，否则判定为红外发射管未损坏；判定是否为红外接收管损坏时，点亮序号为bN的红外发射管，如果序号为bN-Ι和bN+Ι的红外接收管至少一个有响应电压值，则判定为红外接收管损坏，否则判定为红外接收管未损坏；若上述两个条件对红外发射管和红外接收管的判定均为损坏，则判定序号为bN的红外发射管和红外接收管均损坏，将故障类型记录入死点信息数组BadNUM[bN].badType中。
[0016]一种红外触摸屏死点自适应补偿方法，具体步骤如下:
[0017]B1、对已检测成触摸死点的红外管，建立死点补偿扫描流程，使用周边最近距离的正常管替代该故障管，采用斜扫描方式补偿死点位置的触摸扫描。
[0018]所述的BI步具体为:根据故障管序号bN和故障类型BadNUM[bN].badType，建立死点补偿扫描流程，并由正常扫描流程转入死点补偿扫描流程；该死点补偿扫描流程中，对故障管bN采用周边的正常工作红外管进行替代，即若红外发射管损坏，当扫描到序号为bN的故障管时，则在该红外发射管两边寻找距离小于单个红外发射管的发射角度α能够影响到的距离CovDist，且距离故障管最近的红外发射管替代该故障管进行点亮，且在以后的死点补偿扫描流程中采用斜扫描方式来判定是否有触摸遮挡；同理，若出现红外接收管损坏也按上述方法替代；若故障管bN的类型为红外发射管和接收管均损坏，则在死点补偿扫描流程中剔除序号为bN的红外管的扫描，不进行触摸遮挡判定。
[0019]B2、对已检测成的故障类型为均损坏，且序号连续的多个红外管，判定为异物区域D i sab I e Range，将异物区域剔除出扫描流程，屏蔽该区域触摸遮挡判定。
[0020]所述的B2步具体为:当横向和纵向中有多对连续红外管的故障类型为红外发射管和红外接收管均损坏时，视为有异物进入触摸区域中，在死点补偿扫描流程中剔除序号为bN的红外管的扫描,不进行触摸遮挡判定,从而屏蔽该异物区域Disable Range的触摸遮挡判定，其他区域Enable Range可以正常进行触摸遮挡判定，并且保持红外触摸屏的触摸分辨率不变。
[0021]一种红外触摸屏死点信息存储和更新方法，包括:
[0022]C、将得到的触摸死点信息数组BadNUM[SUM]写入微处理器的FLASH中存储，每次红外触摸屏开机后从FLASH中读取死点信息，若存在死点则初始化死点补偿扫描流程，从而避免重复对已存在的故障管进行判定；同时，在红外触摸屏正常工作中识别出新的死点时，更新FLASH中的死点信息数组BadNUM [SUM]。
[0023]D、开机时和正常工作中每隔一定周期进行死点剔除扫描流程，恢复已经修复的故障管和移除的异物区域。
[0024]所述的D步具体为:在红外触摸屏开机时和正常工作中每隔一定次数CountNum的扫描周期T对FLASH中存储的死点进行一次死点剔除扫描流程，扫描方式等同于正常扫描流程，根据红外接收管的响应电压值是否正常来判定故障管是否被修好或者异物是否已经移出触摸区域；若判定结果为是，将触摸死点恢复为正常工作方式并更新FLASH中的死点信息数组BadNUM[SUM];若判定结果为否，则认为故障管未被修好或者异物未移出触摸区域，不对死点信息数组BadNUM[SUM]进行更新。
[0025]有益效果:
[0026]1、本发明在红外触摸屏开机和正常工作中均可以实时的识别出新出现的触摸死点的故障管序号、故障类型和是否为异物进入触摸区域而造成遮挡。
[0027]2、本发明采用自适应的补偿机制，根据故障类型采用斜扫描方式用正常管替代故障管进行扫描，消除因死点所造成的分辨率降低和误触摸、触摸偏移等触摸精度损失的现象，同时增加了红外触摸屏的工作稳定性，延长其使用寿命。
[0028]3、本发明在故障管修好或者异物移出触摸区域时，可以实时的识别出死点可以正常工作，将该死点恢复为正常工作方式。
[0029]4、本发明无需对红外触摸屏的硬件电路进行重新设计和改动，仅需更新红外触摸屏中微处理器的软件固件即可实现。
【专利附图】
【附图说明】
[0030]图1为红外触摸屏死点检测和自适应补偿示意图；[0031]图2为屏蔽异物区域示意图。
【具体实施方式】
[0032]以下结合图1和图2，对本发明一种实施例进行详细说明。
[0033]Al、红外触摸屏正常工作，扫描周期为T，死点检测周期BadCheckTime=CountNum*C0VERHME*T，遮挡信息数组为BlindNUM[LED_NUM]，其中CountNum为进行触摸遮挡位置记录的间隔次数，实施时，以T=IOms为例，其取值范围为200 - 1000 ;C0VERHME为死点判定的遮挡次数阈值，实施时，其取值范围为10 - 150 ；LED_NUM为红外触摸屏红外对管的总数量。
[0034]AU、每隔CountNum个扫描周期将当前触摸遮挡位置的红外管序号记录入遮挡信息数组BlindNUM[LED_NUM]中，对应序号遮挡次数加I操作，并检测数组中是否存在BlindNUM[LED_NUM] >C0VERTIME 的条件成立。
[0035]A12、如果BlindNUM[A]>COVERHME，则判定序号为A的红外对管由于本身损坏或者异物遮挡而成为故障管，将序号A记录入死点信息数组中BadNUM[SUM].badN0=A。其中SUM为死点总数量，A为图1中红外发射管tA和红外接收管rA的红外对管序号。
[0036]A2、利用序号为B和E的相邻红外对管，采用斜扫描方式判定序号为A的故障管的故障类型为红外发射管tA损坏、红外接收管rA损坏还是tA和rA均损坏，图1中的虚线表不斜扫描方式。
[0037]A21、判定红外发射管tA是否损坏时，点亮红外发射管tB，使用红外接收管rA接收红外光线，响应电压值为VtBrA ;点亮红外发射管tE，使用红外接收管rA接收红外光线，响应电压值为VtErA。当VtBrA>BldVolTh和VtErA>BldVolTh两条件中至少一个成立时，红外发射管tA判定为未损坏；两条件均不成立时，红外发射管tA判定为损坏,故障类型为tBad。其中BldVolTh为红外接收管响应电压的遮挡判定阈值。
[0038]A22、判定红外接收管rA是否损坏时，点亮红外发射管tA，使用红外接收管rB接收红外光线，响应电压值为VtArB ;点亮红外发射管tA，使用红外接收管rE接收红外光线，响应电压值为VtArE。当VtArB>BldVolTh和VtArE>BldVolTh两条件中至少一个成立时，红外接收管rA判定为未损坏；两条件均不成立时，红外发射管rA判定为损坏,故障类型为rBado
[0039]A23、当A21、A22步均判定损坏时，序号为A的红外对管故障类型为allBad。
[0040]A24、根据A21、A22、A23步的结果，将序号为A的故障管的故障类型存入死点信息数组中，BadNUM[SUM].badType=tBad\rBad\allBad。
[0041]B1、建立死点补偿扫描流程，使用周边最近距离的正常管替代故障管，采用斜扫描方式补偿死点位置的触摸遮挡扫描。
[0042]通过红外发射管的发射角α来计算替代管与故障管的最大可接收间距 CovDistX 和 CovDistY,如图1 所不，横向 CovDistX=tan (a ) *YWidth,纵向CovDistY=tan(a )*XWidth，其中XWidth和YWidth分别红外触摸屏的横向和纵向宽度。根据死点信息数组BadNUM[SUM]，对数组中的死点依次进行自适应补偿，具体分以下几种情况:
[0043]B11、若序号为A的故障管BadNUM[SUM].badType=tBad，即红外发射管损坏，则分别向左边查找序号E、F…和右边查找序号B、C…的红外对管，查找停止条件为红外对管正常工作，或者红外对管在BadNUM [SUM]中，但是BadNUM [SUM].badType=rBad,或者查找距离超过CovDistX。比如向左边查找到序号为E的红外对管BadNUM[SUM].badType=allBad/tBad,则继续查找序号为F的红外对管，红外对管F不在BadNUM[SUM]中，为正常管，则停止查找，左边替代管设定为tF ;然后继续向右边查找，查找到序号为B的红外对管不在BadNUM[SUM]中，则右边替代管设定为tB。然后比较tF、tB与tA的距离，选择距离较小的红外发射管tB替代损坏的tA，在死点补偿扫描流程中，对序号A的红外对管位置采用红外发射管tB点亮，红外接收管rA接收方式来替代正常的tA发射、rA接收的扫描方式。
[0044]B12、若序号为H的故障管BadNUM[SUM].badType=rBad,即红外接收管rH损坏,则分别向上边查找序号1、J…和下边查找序号L、M…的红外对管，查找停止条件为红外对管正常工作，或者红外对管在BadNUM [SUM]中，但是BadNUM [SUM].badType=tBad,或者查找距离超过CovDistY。查找替代方式与Bll步相同。
[0045]B13、若序号为E的故障管BadNUM[SUM].badType=allBad，即红外发射管tE和红外接收管rE均损坏，则无法采用斜扫描替代方式来保证触摸精度，所以在死点补偿扫描流程中将序号为E的位置设置为不扫描。
[0046]B14、在B11、B12步中位于触摸屏四个角边缘红外对管替代管查找方向以存在红外对管方向为准。在选择替代管判定距离时，左右两边距离相同则选择左边管替代，上下两边距离相同则选择下边管替代，图1中的粗实线表示替代斜扫描方式。
[0047]B2、若死点信息数组中BadNUM[SUM].badType=alIBad的红外对管数量在横向或者纵向超过3个，如图2所示，BadNUM[SUM].badNO为横向连续序号从A到D，纵向连续序号从N到L，则判定有异物进入触摸区域遮挡。在死点补偿扫描流程中按照B13步将上述连续的死点位置都设置为不扫描，该异物区域Disable Range，如图2，默认为无触摸遮挡，则在触摸遮挡判断中能够屏蔽该异物区域的影响，其他触摸区域为正常触摸区域EnableRange，如图2，可进行正常触摸遮挡扫描，这样可以保证屏幕其他区域的触摸分辨率不变。
`[0048]C、将A1、A2步确定的触摸死点信息数组BadNUM[SUM]写入红外触摸屏的扫描控制微处理器的FLASH中存储。
[0049]Cl、红外触摸屏每次开机后，从FLASH中读取死点信息数组BadNUM[SUM]，若SUM>0,则根据死点信息进行3的死点补偿扫描流程初始化工作，避免每次开机都重复进行死点判断，同时保证存在死点的红外触摸屏在每次开机后能够正常使用。
[0050]C2、红外触摸屏正常工作时，在Al、A2步中识别出新的死点时，更新BadNUM[SUM]的同时将最新BadNUM[SUM]存入微处理器的FLASH中。
[0051]D、每隔一定时间进行死点剔除扫描流程，恢复已经修复的故障管和移除的异物区域。
[0052]D1、在红外触摸屏开机时，进行死点剔除扫描流程。读取C步中存储在FLASH的BadNUMtSUM]数组，采用正常扫描流程，例如数组中序号为A的故障管，对其点亮红外发射管tA,用红外接收管rA接收方式进行扫描,如果响应电压值VtArA>BldVolTh,则判定序号为A的故障管已经修好,将其从死点信息数组BadNUM[SUM]中移除,恢复A位置为正常扫描，并且更新FLASH中存储的BadNUM[SUM]。当BadNUM[SUM]中序号连续的故障管均被移除时，判定为异物移出触摸区域，恢复屏蔽的异物区域为正常扫描。
[0053]D2、在红外触摸屏正常工作时，每经过CountNum*T的时间进行一次Dl步的死点剔除扫描流程，可以实时的识别出死点恢复和异物移出触摸区域，更新BadNUM[SUM]数组和死点补偿扫描流程，同时更新FLASH信息。
[0054]E、红外触摸屏在开机时或者正常工作时每达到死点检测周期BadCheckTime，进行一次Al步，如果在Al步中BadNUM[SUM]数组的SUM增加，表示有新的故障管出现，进行A2、B1、B2、C 步。
【权利要求】
1.一种红外触摸屏死点智能识别方法，其特征是，步骤如下: Al、红外触摸屏正常工作中统计每对红外管连续触摸遮挡次数，每隔一定时间根据统计信息判定该时间段内始终被触摸遮挡的为故障管，识别为触摸死点。
2.如权利要求1所述的一种红外触摸屏死点智能识别方法，其特征是，所述的Al步具体为:红外触摸屏正常工作过程中，每隔CountNum个扫描周期T将当前扫描周期内判断为触摸遮挡的红外管序号记录入遮挡信息数组BlindNUM[LED_NUM]中，当序号为bN的红外管连续触摸遮挡记录次数超过限定值C0VERHME时，判定该管由于本身损坏或者异物遮挡而成为故障管，将触摸死点序号记录入死点信息数组BadNUM[SUM].badNO中。
3.如权利要求2所述的一种红外触摸屏死点智能识别方法，其特征是，还包括:A2、利用故障管的相邻红外对管进行斜扫描来判定故障管的故障类型，故障类型包括:红外发射管坏、红外接收管坏、红外对管均损坏。
4.如权利要求3所述的一种红外触摸屏死点智能识别方法，其特征是，所述的A2步具体为:对步骤Al中的序号为bN的故障管判定其故障类型如下:判定是否为红外发射管损坏时，分别点亮序号为bN-Ι和bN+Ι的相邻红外发射管，如果序号为bN的红外接收管有响应电压值，则判定为红外发射管损坏，否则判定为红外发射管未损坏；判定是否为红外接收管损坏时，点亮序号为bN的红外发射管，如果序号为bN-Ι和bN+Ι的红外接收管至少一个有响应电压值，则判定为红外接收管损坏，否则判定为红外接收管未损坏；若上述两个条件对红外发射管和红外接收管的判定均为损坏，则判定序号为bN的红外发射管和红外接收管均损坏，将故障类型记录入死点信息数组BadNUM[bN].badType中。
5.一种红外触摸屏死点自适应补偿方法，其特征是，步骤如下: B1、对已检测成触摸死点的红外管，建立死点补偿扫描流程，使用周边最近距离的正常管替代该故障管，采用斜扫描方式补偿死点位置的触摸扫描。
6.如权利要求5所述的一种红外触摸屏死点自适应补偿方法，其特征是，所述的BI步具体为:根据故障管序号bN和故障类型BadNUM[bN].badType,建立死点补偿扫描流程，并由正常扫描流程转入死点补偿扫描流程；该死点补偿扫描流程中，对故障管bN采用周边的正常工作红外管进行替代，即若红外发射管损坏，当扫描到序号为bN的故障管时，则在该红外发射管两边寻找距离小于单个红外发射管的发射角度α能够影响到的距离CovDist，且距离故障管最近的红外发射管替代该故障管进行点亮，且在以后的死点补偿扫描流程中采用斜扫描方式来判定是否有触摸遮挡；同理，若出现红外接收管损坏也按上述方法替代；若故障管bN的类型为红外发射管和接收管均损坏，则在死点补偿扫描流程中剔除序号为bN的红外管的扫描，不进行触摸遮挡判定。
7.如权利要求6所述的一种红外触摸屏死点自适应补偿方法，其特征是，还包括:B2、对已检测成的故障类型为均损坏，且序号连续的多个红外管，判定为异物区域DisableRange，将异物区域剔除出扫描流程，屏蔽该区域触摸遮挡判定。
8.如权利要求7所述的一种红外触摸屏死点自适应补偿方法，其特征是，所述的B2步具体为:当横向和纵向中有多对连续红外管的故障类型为红外发射管和红外接收管均损坏时，视为有异物进入触摸区域中，在死点补偿扫描流程中剔除序号为bN的红外管的扫描，不进行触摸遮挡判定，从而屏蔽该异物区域Disable Range的触摸遮挡判定,其他区域Enable Range可以正常进行触摸遮挡判定，并且保持红外触摸屏的触摸分辨率不变。
9.一种红外触摸屏死点信息存储和更新方法，其特征是，包括: C、将权利要求1-4得到的触摸死点信息数组BadNUM[SUM]写入微处理器的FLASH中存储，每次红外触摸屏开机后从FLASH中读取死点信息，若存在死点则初始化死点补偿扫描流程，从而避免重复对已存在的故障管进行判定；同时，在红外触摸屏正常工作中识别出新的死点时，更新FLASH中的死点信息数组BadNUM [SUM]。
10.如权利要求9所述的一种红外触摸屏死点信息存储和更新方法，其特征是，D、开机时和正常工作中每隔一定周期进行死点剔除扫描流程，恢复已经修复的故障管和移除的异物区域，具体为:在红外触摸屏开机时和正常工作中每隔一定次数CountNum的扫描周期T对FLASH中存储的死点进行一次死点剔除扫描流程，扫描方式等同于正常扫描流程，根据红外接收管的响应电压值是否正常来判定故障管是否被修好或者异物是否已经移出触摸区域；若判定结果为是，将触摸死点恢复为正常工作方式并更新FLASH中的死点信息数组BadNUM[SUM];若判定结果为否 ，则认为故障管未被修好或者异物未移出触摸区域，不对死点信息数组BadNUM[SUM]进行更新。
【文档编号】G06F11/22GK103744558SQ201310626760
【公开日】2014年4月23日 申请日期:2013年11月28日 优先权日:2013年11月28日
【发明者】杨粤涛, 李国超, 刘记云 申请人:苏州长风航空电子有限公司