一种高精度触摸控制装置的运行方法

1.本发明涉及高精度触摸控制领域，具体涉及一种高精度触摸控制装置的运行方法。


背景技术：

2.触摸屏(touchpanel)又称为“触控屏”、“触控面板”，是一种可接收触头等输入讯号的感应式液晶显示装置，当接触了屏幕上的图形按钮时，屏幕上的触觉反馈系统可根据预先编程的程式驱动各种连结装置，可用以取代机械式的按钮面板，并借由液晶显示画面制造出生动的影音效果。触摸屏作为一种最新的电脑输入设备，它是简单、方便、自然的一种人机交互方式。它赋予了多媒体以崭新的面貌，是极富吸引力的全新多媒体交互设备。主要应用于公共信息的查询、工业控制、电子游戏、多媒体教学等。
3.现有的触摸屏存在控制精度差的问题，本发明通过一种高精度触摸控制装置的运行方法用以解决问题。


技术实现要素：

4.本发明所要解决的技术问题是现有技术中存在的控制精度差的技术问题。提供一种新的高精度触摸控制装置的运行方法，该高精度触摸控制装置的运行方法具有精度高的特点。
5.为解决上述技术问题，采用的技术方案如下：
6.一种高精度触摸控制装置的运行方法，所述高精度触摸控制装置的运行方法包括：
7.步骤一，将触摸屏定义为一个网格，采用交错扫描方法扫描出触摸区域，采集触摸信号；
8.步骤二，对指纹图像进行像素优化处理，通过像素优化处理函数完成像素优化处理，像素优化处理函数为-g(x,y)＝exp{f-1
{g
ln
(u,v)}}：
9.其中，g
ln
(u,v)＝f
ln
(u,v)
×
h(u,v)＝f
i,ln
(u,v)
×
h(u,v) f
r,ln
(u,v)
×
h(u,v)＝g
i,ln
(u,v) g
r,ln
(u,v)；滤波函数(u,v)；滤波函数
10.f
ln
(u,v)＝f[lni(x,y) lnr(x,y)]＝f
i,ln
(u,v) f
r,ln
(u,v)；f-1
()为傅里叶反变换函数；f
i,ln
(u,v)为预设的照明函数，f
r,ln
(u,v)为预设的反射函数，m、n为预设的指纹采集图像的尺寸参数，1≤u≤m，1≤v≤n；高频增益系数γh＞1，低频增益系数γ
l
＜1，d0≥3为截止频率，c为锐化常数，γh≥c≥γ
l
；ln()为对数函数；i(x,y)为预设的入射到指纹采集场景的光源照射总量，r(x,y)为指纹反射的光照总量，x为像素点x轴坐标，y为像素点y轴坐标；
[0011]
步骤三，计算出像素优化处理后指纹图像的复方向场通过采
用对称滤波器h＝(x iy)g(x,y)，计算出r(x,y)＝||[(x iy)g(x,y)]*z(x,y)||，将r(x,y)最大对应的像素点(x，y)作为中心点；其中，f
x
和fy表示预处理指纹采集图像在x方向和y方向上的梯度，g(x,y)＝exp(-(x2 y2)/(2σ2))，σ为预设的系数值；
[0012]
步骤四，选定任一像素点p(x,y)，设定p(x,y)居中的3
×
3窗口，定义p为像素点p(x,y)的脊谷值，1代表指纹脊线，0代表指纹谷线；3
×
3窗口中剩余的窗口为像素序列为p0,p1,...pi...p7；
[0013]
如3
×
3窗口满足逻辑规则2≤n(p(x,y))≤6and(t(p)＝1)and(p0p2p4＝0ort(p)≠0)and(p2p4p6＝0ort(p)≠0)，则将对应的像素点p(x,y)剔除，遍历图像中所有的像素点，得到最终指纹识别区域i(x,y)；
[0014]
其中，t(p)表示p的3
×
3窗口内的像素序列p0,p1,...pi...p7中0到1的变化次数，p0p2p4和p2p4p6表各自的逻辑乘积；
[0015]
步骤五，对有效指纹识别图像i(x,y)采集指纹特征，并进行触摸指纹识别，输出指纹识别结果和中心点参数。
[0016]
本发明的工作原理：现有的触摸屏采集的信号图存在指纹图像不清晰，直接进行定位和指纹识别导致误差高的技术问题。本发明通过采用像素优化处理函数完成像素优化处理，剔除无效的未触摸的触摸屏信号区域，进而进行指纹识别和定位，消除了误差概率，从而提高了触摸屏的识别精度了效率。
[0017]
上述方案中，为优化，进一步地，所述交错扫描方法包括：
[0018]
步骤1.1，定义触摸屏网格任一边角点(x1,y1)为原点，定义检索步长为l，自原点开始，沿着x的方向进行检索，如果检测到某点超过阈值则定义为触摸点，并记录该点的位置和值，并依序标号，否则继续检索；
[0019]
步骤1.2，将点(x1，y1 n*l)更新为原点，返还执行步骤步骤1.1，直至x方向和y方向都检索完毕，完成初步定位检索，其中n为整数；
[0020]
步骤1.3，依次将触摸点取出，将当次取出的触摸点更新为原点，更新检索步长为l/2，沿着x方向依次进行检索，之前已经检索的点不再检索，检索到超出范围则自动将检索步长减半，继续检索，直至步长减为1，检索过程中出现新的触摸点则定义为需要进行y向检索的新点，执行步骤1.4，否则执行步骤1.5；
[0021]
步骤1.4，检索步长为l/2不变，沿着y方向依次进行检索，之前已经检索的点不再检索，检索到超出范围则自动将检索步长减半，继续检索，直至步长减为1，检索过程中出现新的触摸点则定义为需要进行x向检索的新点，执行步骤1.4，否则执行步骤1.5；
[0022]
步骤1.5，直至没有新点需要检索，结束检索，将检索出的触摸点集合为指纹图像轮廓图有效区域。
[0023]
进一步地，所述触摸指纹识别包括：
[0024]
步骤5.1，以中心点为中心作同心圆，分割指纹图像成b个环形区域，最后将每个环形区域分割成k个扇形区域，k和b均为预定义的常数；
[0025]
步骤5.2，计算出每个扇区s
sq
的扇区指纹特征值v
sqθ
作为code1；
[0026]
[0027]
其中，f
sqθ
(x,y)为扇形区域s
sq
的各像素的灰度值，p
sqθ
表示扇形区域s
sq
内像素灰度值的平均值，n
sq
为环形区域s
sq
内的数目，0＜sq≤b
×
k-1，θ＝{0
°
，(360
°
/k)，2*(360
°
/k)，3*(360
°
/k),...≤180
°
}
[0028]
步骤5.3，将指纹图像旋转(180
°
/k)后，重复步骤8.2，提取每个扇区s
sq
的扇区指纹特征值v
sqθ
作为code2；
[0029]
步骤5.4，将code1和code2分别旋转r
×
(360
°
/k)(r＝0,1,2...k-1)得到code1’和code2’；
[0030]
步骤5.5，将步骤5.4中的code1和code2，code1’和code2’输入历史指纹库进行匹配计算；
[0031]
步骤5.6，输出指纹识别结果。
[0032]
进一步地，所述触摸指纹识别还可包括：
[0033]
步骤a，定义历史指纹库中的待匹配验证的指纹特征图像为参考图像ic，采集的待匹配目标图像为定义参考图像ic和通过极坐标变换后的目标图像有关联关系如下：
[0034]
其中，αz为尺度偏移参数,为旋转偏移参数；
[0035]
步骤b，计算出参考图像ic在极坐标系中径向上的投影在极坐标系中径向上的投影目标图像在径向上的投影将kc(i)和取对数得到lkc(i)和将lkc(i)和的平移差值作为尺度偏移参数αz；
[0036][0037][0038][0039][0039]
为ki＝k
max
处角度方向的采样数，ce()表示大于或等于括号内值的最小整数，fl()表示小于或大于括号内值的最大整数；有效指纹识别图像i(x,y)的大小为2k
max
×
2k
max
，nr＝k
max
为径向方向采样数，为角度方向采样数；
[0040]
步骤c，根据步骤b中的尺度偏移参数计算出参考图像ic和目标图像在径向和角度上的投影：
[0041][0042]
[0043]
对和进行归一化计算，计算出最高点的平移量根据根据计算出旋转偏移参数
[0044]
步骤d，将旋转偏移参数φz和尺度偏移参数αz带入步骤a对目标图像进行矫正，同时根据计算出∈z最小值对应的位置点为目标图像的中心点；
[0045]
步骤d，将图像矫正后的目标图像与参考图像进行对比检测，误差率小于预设阈值的，定义为指纹识别成功。
[0046]
本发明的有益效果：本发明通过采用像素优化处理函数完成像素优化处理，进而进行指纹识别和定位，从而提高了触摸屏的识别精度。通过交错扫描方法一改目前的逐行逐列扫描，提高了效率。同时，通过对目标指纹图像的偏移矫正，降低指纹库中的数量，完成了高效率、高精度的指纹识别和触摸定位。
附图说明
[0047]
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
[0048]
图1，高精度触摸控制装置的运行方法示意图。
具体实施方式
[0049]
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
[0050]
实施例1
[0051]
本实施例提供一种高精度触摸控制装置的运行方法，如图1，所述高精度触摸控制装置的运行方法包括：
[0052]
步骤一，将触摸屏定义为一个网格，采用交错扫描方法扫描出触摸区域，采集触摸信号；
[0053]
步骤二，对指纹图像进行像素优化处理，通过像素优化处理函数完成像素优化处理，像素优化处理函数为-g(x,y)＝exp{f-1
{g
ln
(u,v)}}：
[0054]
其中，g
ln
(u,v)＝f
ln
(u,v)
×
h(u,v)＝f
i,ln
(u,v)
×
h(u,v) f
r,ln
(u,v)
×
h(u,v)＝g
i,ln
(u,v) g
r,ln
(u,v)；滤波函数(u,v)；滤波函数
[0055]fln
(u,v)＝f[ln i(x,y) ln r(x,y)]＝f
i,ln
(u,v) f
r,ln
(u,v)；f-1
()为傅里叶反变换函数；f
i,ln
(u,v)为预设的照明函数，f
r,ln
(u,v)为预设的反射函数，m、n为预设的指纹采集图像的尺寸参数，1≤u≤m，1≤v≤n；高频增益系数γh＞1，低频增益系数γ
l
＜1，d0≥3为截止频率，c为锐化常数，γh≥c≥γ
l
；ln()为对数函数；i(x,y)为预设的入射到指纹采集场景的光源照射总量，r(x,y)为指纹反射的光照总量，
x为像素点x轴坐标，y为像素点y轴坐标；
[0056]
步骤三，计算出像素优化处理后指纹图像的复方向场通过采用对称滤波器h＝(x iy)g(x,y)，计算出r(x,y)＝||[(x iy)g(x,y)]*z(x,y)||，将r(x,y)最大对应的像素点(x，y)作为中心点；其中，f
x
和fy表示预处理指纹采集图像在x方向和y方向上的梯度，g(x,y)＝exp(-(x2 y2)/(2σ2))，σ为预设的系数值；
[0057]
步骤四，选定任一像素点p(x,y)，设定p(x,y)居中的3
×
3窗口，定义p为像素点p(x,y)的脊谷值，1代表指纹脊线，0代表指纹谷线；3
×
3窗口中剩余的窗口为像素序列为p0,p1,...pi...p7；
[0058]
如3
×
3窗口满足逻辑规则2≤n(p(x,y))≤6and(t(p)＝1)and(p0p2p4＝0ort(p)≠0)and(p2p4p6＝0ort(p)≠0)，则将对应的像素点p(x,y)剔除，遍历图像中所有的像素点，得到最终指纹识别区域i(x,y)；
[0059]
其中，t(p)表示p的3
×
3窗口内的像素序列p0,p1,...pi...p7中0到1的变化次数，p0p2p4和p2p4p6表各自的逻辑乘积；
[0060]
步骤五，对有效指纹识别图像i(x,y)采集指纹特征，并进行触摸指纹识别，输出指纹识别结果和中心点参数。
[0061]
现有的触摸屏采集的信号图存在指纹图像不清晰，直接进行定位和指纹识别导致误差高的技术问题。本实施例通过采用像素优化处理函数完成像素优化处理，进而进行指纹识别和定位，从而提高了触摸屏的识别精度。
[0062]
优选地，所述交错扫描方法包括：
[0063]
步骤1.1，定义触摸屏网格任一边角点(x1,y1)为原点，定义检索步长为l，自原点开始，沿着x的方向进行检索，如果检测到某点超过阈值则定义为触摸点，并记录该点的位置和值，并依序标号，否则继续检索；
[0064]
步骤1.2，将点(x1，y1 n*l)更新为原点，返还执行步骤步骤1.1，直至x方向和y方向都检索完毕，完成初步定位检索，其中n为整数；
[0065]
步骤1.3，依次将触摸点取出，将当次取出的触摸点更新为原点，更新检索步长为l/2，沿着x方向依次进行检索，之前已经检索的点不再检索，检索到超出范围则自动将检索步长减半，继续检索，直至步长减为1，检索过程中出现新的触摸点则定义为需要进行y向检索的新点，执行步骤1.4，否则执行步骤1.5；
[0066]
步骤1.4，检索步长为l/2不变，沿着y方向依次进行检索，之前已经检索的点不再检索，检索到超出范围则自动将检索步长减半，继续检索，直至步长减为1，检索过程中出现新的触摸点则定义为需要进行x向检索的新点，执行步骤1.4，否则执行步骤1.5；
[0067]
步骤1.5，直至没有新点需要检索，结束检索，将检索出的触摸点集合为指纹图像轮廓图有效区域。
[0068]
进一步地，所述触摸指纹识别包括：
[0069]
步骤5.1，以中心点为中心作同心圆，分割指纹图像成b个环形区域，最后将每个环形区域分割成k个扇形区域，k和b均为预定义的常数；
[0070]
步骤5.2，计算出每个扇区s
sq
的扇区指纹特征值v
sqθ
作为code1；
[0071][0072]
其中，f
sqθ
(x,y)为扇形区域s
sq
的各像素的灰度值，p
sqθ
表示扇形区域s
sq
内像素灰度值的平均值，n
sq
为环形区域s
sq
内的数目，0＜sq≤b
×
k-1，θ＝{0
°
，(360
°
/k)，2*(360
°
/k)，3*(360
°
/k),...≤180
°
}
[0073]
步骤5.3，将指纹图像旋转(180
°
/k)后，重复步骤8.2，提取每个扇区s
sq
的扇区指纹特征值v
sqθ
作为code2；
[0074]
步骤5.4，将code1和code2分别旋转r
×
(360
°
/k)(r＝0,1,2...k-1)得到code1’和code2’；
[0075]
步骤5.5，将步骤5.4中的code1和code2，code1’和code2’输入历史指纹库进行匹配计算；
[0076]
步骤5.6，输出指纹识别结果。
[0077]
进一步地，所述触摸指纹识别还可包括：
[0078]
步骤a，定义历史指纹库中的待匹配验证的指纹特征图像为参考图像ic，采集的待匹配目标图像为定义参考图像ic和通过极坐标变换后的目标图像有关联关系如下：
[0079]
其中，αz为尺度偏移参数,为旋转偏移参数；
[0080]
步骤b，计算出参考图像ic在极坐标系中径向上的投影在极坐标系中径向上的投影目标图像在径向上的投影将kc(i)和取对数得到lkc(i)和将lkc(i)和的平移差值作为尺度偏移参数αz；
[0081][0082][0083][0084][0084]
为ki＝k
max
处角度方向的采样数，ce()表示大于或等于括号内值的最小整数，fl()表示小于或大于括号内值的最大整数；有效指纹识别图像i(x,y)的大小为2k
max
×
2k
max
，nr＝k
max
为径向方向采样数，为角度方向采样数；
[0085]
步骤c，根据步骤b中的尺度偏移参数计算出参考图像ic和目标图像在径向和角度上的投影：
[0086][0087]
[0088]
对和进行归一化计算，计算出最高点的平移量根据根据计算出旋转偏移参数
[0089]
步骤d，将旋转偏移参数φz和尺度偏移参数αz带入步骤a对目标图像进行矫正，同时根据计算出∈z最小值对应的位置点为目标图像的中心点；
[0090]
步骤d，将图像矫正后的目标图像与参考图像进行对比检测，误差率小于预设阈值的，定义为指纹识别成功。
[0091]
本实施例通过采用像素优化处理函数完成像素优化处理，进而进行指纹识别和定位，从而提高了触摸屏的识别精度。通过交错扫描方法一改目前的逐行逐列扫描，提高了效率。同时，通过对目标指纹图像的偏移矫正，降低指纹库中的数量，完成了高效率、高精度的指纹识别和触摸定位。
[0092]
尽管上面对本发明说明性的具体实施方式进行了描述，以便于本技术领域的技术人员能够理解本发明，但是本发明不仅限于具体实施方式的范围，对本技术领域的普通技术人员而言，只要各种变化只要在所附的权利要求限定和确定的本发明精神和范围内，一切利用本发明构思的发明创造均在保护之列。