CN112817255A - 一种触摸数据去噪声处理系统及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种触摸数据去噪声处理系统，其包括有数模/模数转换模块和数字处理模块，数字处理模块包括有：MCU单元，用于配置参与计算基准值的数据个数以及阈值基准值百分比；非线性压缩基准值/阈值计算单元，用于对数字触摸信号进行累加求和，同时对累加个数进行计数，当累加个数达到MCU单元配置的数据个数时，计算得出非线性压缩的基准值，再利用计算得出的基准值与MCU单元配置的阈值基准值百分比进行乘法运算，得到非线性压缩运算所需的阈值；非线性压缩单元，用于根据非线性压缩基准值/阈值计算单元得出的阈值进行非线性压缩运算，并以数字信号形式输出运算结果。本发明能提高数字信号处理的灵活性与准确性。
Description
技术领域
本发明涉及触摸数据数字处理系统，尤其涉及一种触摸数据去噪声处理系统及方法。
背景技术
随着现代计算机以及互联网技术的普及，触摸屏技术的应用范围越来越广。触摸屏技术是一种新型人机交互输入方式，此技术被用来替换鼠标或键盘，大大提高了操作的方便性和灵活性。触摸屏技术主要有以下分类：声学脉冲识别(APR)技术；表面声波(SAW)技术；电阻式触摸屏技术；电容式触摸屏技术。其中，电容式触摸屏技术抗噪声能力低，容易受到外界干扰，例如交流电源或者手机基带芯片射频(RF)干扰。
经过第三次工业革命，人类已经逐步进入数字化新时代。数字信号处理对人类来说越来越重要。数字信号处理以自身的优势，存在我们生活的方方面面。常见的数字信号处理技术，其应用是将我们日常生活中的图像或者视频数字化，可以有效避开大部分干扰因素，快速提取信息，将原始信息转化为数字信号。传统的数字信号处理技术大多采用模拟的方式，这种方式存在如下弊端：修改麻烦；不能快速有效进行模拟环境分析等。
现有的数字信号运算方法中，非线性压缩作为一种简单的滤波算法，传统的非线性压缩算法，是将数据与固定基准值进行比较，信号数据和基准值差的绝对值在给定的阈值范围内，不对数据进行处理。如果数据和基准值差的绝对值超出给定的阈值范围，会将数据钳制到上下边界值，上边界值为基准值加上阈值，下边界值为基准值减去阈值。
传统数字信号处理系统框图请参见图1，以电容触摸屏为例。手指摸触摸屏，触控芯片sensorpad上电容变化，进而引起电压发生变化。模数转换模块(ADC)通过对模拟信号采集、量化、编码转换成数字信号。再对数字信号进行数字信号处理，非线性压缩是数字信号处理中的一部分。非线性压缩的基准值和阈值来自MCU配置。数模转换模块(DAC)将数字信号转换成模拟信号。
非线性压缩运算示意图请参见图2，(基准值+阈值)与(基准值-阈值)基于基准值对称。以下举例说明非线性压缩运算过程，(2)为非线性输入的6个数据,(3)为非线性压缩输出，第1、2、4、5数据是在(基准值+阈值)和(基准值-阈值)范围内的。那么这几个数据的输出值等于输入值，第3个数据大于(基准值+阈值)，即不在(基准值+阈值)和(基准值-阈值)范围内，根据非线性压缩算法，第3个数据的输出为(基准值+阈值)，第6个数据小于(基准值-阈值)，即不在(基准值+阈值)和(基准值-阈值)范围内。根据非线性压缩算法，第6个数据的输出为(基准值-阈值)。
上述运算过程主要存在以下缺陷：非线性压缩算法的基准值和阈值是通过MCU配置的，该值大小与当前触摸屏得到的信号值没有直接关系，是由MCU估算得到的，因此存在准确度低、灵活性差的不足。
发明内容
本发明要解决的技术问题在于，针对现有技术的不足，提供一种通过实时运算得出非线性压缩的基准值和阈值，进而提高数字信号处理的灵活性与准确性的去噪声系统及方法。
为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案。
一种触摸数据去噪声处理系统，其包括有依次连接的模数转换模块和数字处理模块，所述模数转换模块用于将触摸屏的输出信号转换为数字触摸信号，所述数字处理模块包括有：MCU单元，用于配置参与计算基准值的数据个数以及阈值基准值百分比；非线性压缩基准值/阈值计算单元，用于对所述数字触摸信号进行累加求和，同时对累加个数进行计数，当累加个数达到所述MCU单元配置的数据个数时，计算得出非线性压缩的基准值，再利用计算得出的基准值与所述MCU单元配置的阈值基准值百分比进行乘法运算，得到非线性压缩运算所需的阈值；非线性压缩单元，用于根据所述非线性压缩基准值/阈值计算单元得出的阈值进行非线性压缩运算，并以数字信号形式输出运算结果。
优选地，还包括有数模转换模块，所述数模转换模块用于将所述数字处理模块输出的数字信号转换为模拟信号。
一种触摸数据去噪声处理方法，该方法基于一系统实现，所述系统包括有依次连接的模数转换模块和数字处理模块，所述模数转换模块用于将触摸屏的输出信号转换为数字触摸信号，所述数字处理模块包括有MCU单元、非线性压缩基准值/阈值计算单元和非线性压缩单元，所述方法包括：步骤S1，通过MCU单元配置参与计算基准值的数据个数以及阈值基准值百分比；步骤S2，所述非线性压缩基准值/阈值计算单元对所述数字触摸信号进行累加求和，同时对累加个数进行计数；步骤S3，所述非线性压缩基准值/阈值计算单元判断累加个数是否达到所述MCU单元配置的数据个数？若是，则执行步骤S4，若否，则返回至步骤S2；步骤S4，所述非线性压缩基准值/阈值计算单元计算得出非线性压缩的基准值，然后利用计算得出的基准值与所述MCU单元配置的阈值基准值百分比进行乘法运算，得到非线性压缩运算所需的阈值；步骤S5，所述非线性压缩单元根据所述非线性压缩基准值/阈值计算单元得出的阈值进行非线性压缩运算，并以数字信号形式输出运算结果。
优选地，所述系统还包括有数模转换模块，所述方法还包括：步骤S6，所述数模转换模块将所述数字处理模块输出的数字信号转换为模拟信号。
优选地，所述步骤S3中，当累加个数达到所述MCU单元配置的数据个数时，所述非线性压缩基准值/阈值计算单元对累加个数进行移位运算，实现除法运算，进而得出非线性压缩的基准值。
本发明公开的触摸数据去噪声处理系统中，通过对触摸信号的非线性压缩处理，提高了对触摸信号数字处理的灵活性和准确性，有效滤除了噪声，特别是在本发明中，非线性压缩基准值和阈值是通过实时运算得到的，且随着输入的触摸信号而变化，相比现有技术而言，本发明通过实时运算得出非线性压缩的基准值和阈值，大大提高了数字信号处理的灵活性与准确性。
附图说明
图1为传统数字信号处理系统的组成框图；
图2为现有非线性压缩运算过程的示意图；
图3为本发明触摸数据去噪声处理系统的组成框图；
图4为本发明触摸数据去噪声处理方法的流程图；
图5为基准值和阈值运算算法的硬件架构示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作更加详细的描述。
本发明公开了一种触摸数据去噪声处理系统，结合图3至图5所示，其包括有依次连接的模数转换模块1和数字处理模块2，所述模数转换模块1用于将触摸屏的输出信号转换为数字触摸信号，所述数字处理模块2包括有：
MCU单元20，用于配置参与计算基准值的数据个数以及阈值基准值百分比；
非线性压缩基准值/阈值计算单元21，用于对所述数字触摸信号进行累加求和，同时对累加个数进行计数，当累加个数达到所述MCU单元20配置的数据个数时，计算得出非线性压缩的基准值，再利用计算得出的基准值与所述MCU单元20配置的阈值基准值百分比进行乘法运算，得到非线性压缩运算所需的阈值；
非线性压缩单元22，用于根据所述非线性压缩基准值/阈值计算单元21得出的阈值进行非线性压缩运算，并以数字信号形式输出运算结果。
上述系统中，通过对触摸信号的非线性压缩处理，提高了对触摸信号数字处理的灵活性和准确性，有效滤除了噪声，特别是在本发明中，非线性压缩基准值和阈值是通过实时运算得到的，且随着输入的触摸信号而变化，相比现有技术而言，本发明通过实时运算得出非线性压缩的基准值和阈值，大大提高了数字信号处理的灵活性与准确性。
进一步地，本实施例还包括有数模转换模块3，所述数模转换模块3用于将所述数字处理模块2输出的数字信号转换为模拟信号。
本发明以电容触摸屏为例，手指接触触摸屏时，触控芯片sensorpad上的电容发生变化，进而引起电压发生变化。模数转换模块(ADC)将模拟信号转换成数字信号。再对数字信号进行数字信号处理，非线性压缩是数字信号处理中的一部分，数模转换模块(DAC)将数字信号转换成模拟信号。
本发明还涉及一种触摸数据去噪声处理方法，结合图3至图5所示，该方法基于一系统实现，所述系统包括有依次连接的模数转换模块1和数字处理模块2，所述模数转换模块1用于将触摸屏的输出信号转换为数字触摸信号，所述数字处理模块2包括有MCU单元20、非线性压缩基准值/阈值计算单元21和非线性压缩单元22，所述方法包括：
步骤S1，通过MCU单元20配置参与计算基准值的数据个数以及阈值基准值百分比；
步骤S2，所述非线性压缩基准值/阈值计算单元21对所述数字触摸信号进行累加求和，同时对累加个数进行计数；
步骤S3，所述非线性压缩基准值/阈值计算单元21判断累加个数是否达到所述MCU单元20配置的数据个数？若是，则执行步骤S4，若否，则返回至步骤S2；
步骤S4，所述非线性压缩基准值/阈值计算单元21计算得出非线性压缩的基准值，然后利用计算得出的基准值与所述MCU单元20配置的阈值基准值百分比进行乘法运算，得到非线性压缩运算所需的阈值；
步骤S5，所述非线性压缩单元22根据所述非线性压缩基准值/阈值计算单元21得出的阈值进行非线性压缩运算，并以数字信号形式输出运算结果。
请参见图4，图4是基准值和阈值运算流程图。首先需要得到手指触摸屏幕的数字信号，MCU配置参与计算基准值的数据个数以及阈值基准值百分比。然后对数字触摸信号进行累加求和，同时计数累加个数，当累加个数达到配置值的时候，将累加的结果进行移位运算，实现除法的效果，从而计算出非线性压缩的基准值，进而利用计算出来的基准值做乘法运算，另一个乘数是阈值基准值百分比，从而得到非线性压缩运算所需的阈值。
进一步地，所述系统还包括有数模转换模块3，所述方法还包括：
步骤S6，所述数模转换模块3将所述数字处理模块2输出的数字信号转换为模拟信号。
关于基准值的具体计算过程，本实施例的所述步骤S3中，当累加个数达到所述MCU单元20配置的数据个数时，所述非线性压缩基准值/阈值计算单元21对累加个数进行移位运算，实现除法运算，进而得出非线性压缩的基准值。
作为一种应用举例，所述MCU单元20配置的数据个数为8个。请参见图5，图5是基准值和阈值运算的算法硬件实现。这里只列出最简单的计算算法，后续替代方案中有其他更精确的计算算法在此并未详细展示其硬件实现。这里配置的参与计算数据个数为8，数字信号经过加法器Adder将8个数据累加求和SUM。得到的SUM进行移位处理，右移3-bit.实现除法运算，得到基准值。再将得到的基准值乘以阈值基准值百分比，就可以得到非线性压缩算法的阈值。
作为本实施例的替代方案，求非线性压缩基准值和阈值的方法，既可以是累加求和运算与移位运算，也可以是累加求和运算与除法运算，还可以通过均方根平均值和移位运算得到。此外，参与实时运算的数据个数灵活可配，MCU可以将该值配置成8/16/32/64/128…。或者MCU配置8bit寄存器，再经过De-mux运算，得到参与实时运算的数据个数。该MCU可以替换成其他模块，比如I2C配置或者SPI配置等等。
本发明公开的触摸数据去噪声处理系统及方法，其相比现有技术而言的有益效果在于，首先，本发明通过实时运算得到的动态基准值和阈值，是随着触摸数据动态变化的值，其更准确，误差更小。其次，参与实时运算的数据个数灵活可配，MCU可以将该值配置成8/16/32/64/128…(2的幂次方),参与运算数据个数越多，准确度越高。此外，本发明非线性压缩运算的动态基准值和阈值的获得方式更灵活，可以来自传统的MCU配置，也可以通过实时运算得到，灵活性更好。
以上所述只是本发明较佳的实施例，并不用于限制本发明，凡在本发明的技术范围内所做的修改、等同替换或者改进等，均应包含在本发明所保护的范围内。
Claims (5)
1.一种触摸数据去噪声处理系统，其特征在于，包括有依次连接的模数转换模块(1)和数字处理模块(2)，所述模数转换模块(1)用于将触摸屏的输出信号转换为数字触摸信号，所述数字处理模块(2)包括有：
MCU单元(20)，用于配置参与计算基准值的数据个数以及阈值基准值百分比；
非线性压缩基准值/阈值计算单元(21)，用于对所述数字触摸信号进行累加求和，同时对累加个数进行计数，当累加个数达到所述MCU单元(20)配置的数据个数时，计算得出非线性压缩的基准值，再利用计算得出的基准值与所述MCU单元(20)配置的阈值基准值百分比进行乘法运算，得到非线性压缩运算所需的阈值；
非线性压缩单元(22)，用于根据所述非线性压缩基准值/阈值计算单元(21)得出的阈值进行非线性压缩运算，并以数字信号形式输出运算结果。
2.如权利要求1所述的触摸数据去噪声处理系统，其特征在于，还包括有数模转换模块(3)，所述数模转换模块(3)用于将所述数字处理模块(2)输出的数字信号转换为模拟信号。
3.一种触摸数据去噪声处理方法，其特征在于，该方法基于一系统实现，所述系统包括有依次连接的模数转换模块(1)和数字处理模块(2)，所述模数转换模块(1)用于将触摸屏的输出信号转换为数字触摸信号，所述数字处理模块(2)包括有MCU单元(20)、非线性压缩基准值/阈值计算单元(21)和非线性压缩单元(22)，所述方法包括：
步骤S1，通过MCU单元(20)配置参与计算基准值的数据个数以及阈值基准值百分比；
步骤S2，所述非线性压缩基准值/阈值计算单元(21)对所述数字触摸信号进行累加求和，同时对累加个数进行计数；
步骤S3，所述非线性压缩基准值/阈值计算单元(21)判断累加个数是否达到所述MCU单元(20)配置的数据个数？若是，则执行步骤S4，若否，则返回至步骤S2；
步骤S4，所述非线性压缩基准值/阈值计算单元(21)计算得出非线性压缩的基准值，然后利用计算得出的基准值与所述MCU单元(20)配置的阈值基准值百分比进行乘法运算，得到非线性压缩运算所需的阈值；
步骤S5，所述非线性压缩单元(22)根据所述非线性压缩基准值/阈值计算单元(21)得出的阈值进行非线性压缩运算，并以数字信号形式输出运算结果。
4.如权利要求3所述的触摸数据去噪声处理方法，其特征在于，所述系统还包括有数模转换模块(3)，所述方法还包括：
步骤S6，所述数模转换模块(3)将所述数字处理模块(2)输出的数字信号转换为模拟信号。
5.如权利要求3所述的触摸数据去噪声处理方法，其特征在于，所述步骤S3中，当累加个数达到所述MCU单元(20)配置的数据个数时，所述非线性压缩基准值/阈值计算单元(21)对累加个数进行移位运算，实现除法运算，进而得出非线性压缩的基准值。
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| PB01 | Publication | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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