[发明专利]噪声过滤方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种噪声过滤方法，尤其涉及一种能动态侦测环境噪声大小的噪声过滤方法。

背景技术

由于触控显示装置提供使用者更直觉及便利的操作方式，因而已经广泛地运用于各种消费性电子产品中。一般来说，触控显示装置是由一显示器及一透明触控板所组成，并且通过将透明触控面板贴合于显示器上而能同时实现触控及显示功能。在当前的应用中尤其以电容式触控技术最受欢迎。

电容式触控技术主要通过侦测人体(或物体)与触控面板上的触控点接触时，因静电结合所产生的感应电容变化，来判断触控事件。请参考图1，图1为已知一电容式触控面板10的示意图。电容式触控面板10主要由设置于一衬底102上的感应电容串行X₁～X_m及Y₁～Y_n所组成，且每一感应电容串行是由多个感应电容串接而成，如图1所示，其中每一感应电容是菱形状的一维结构，其大小约从4公厘到7公厘。在此情况下，已知技术会通过结合内差法来求出触控点的坐标位置，用以达到精确地定位功能。举例来说，若感应电容的大小为6公厘，则能提供的空间分辨率约为50毫米，关于内差法的详细描述与计算方式为本领域技术人员所熟知，在此不加赘述。然而，通过内差法所计算出的坐标位置易受到噪声所干扰而产生误差，甚至因而造成坐标位置会随时间产生扰动飘移的现象。为了解决前述问题，已知技术通常会于各触控点所在的感测区域中加入数字低通滤波器的设计，来滤除感测区域中的噪声，用以减少坐标位置会随时间产生扰动飘移的现象。

一般来说，数字低通滤波器是由一个一阶无限脉冲响应滤波器来实现。数字低通滤波器的滤波系数通常是选用固定的数值，且为了提高反应速度及避免使用者产生停顿延迟的感觉，通常仅通过两个周期来撷取输入信号用以产生输出信号。一阶IIR滤波器的数学式表示式为：

y[n]＝(1-α)·y[n-1]+α·x[n]………………………………………(1)

其中x[n]为滤波器的输入信号，y[n]为滤波器的输出信号，α为IIR滤波器的一系数，且大小介于0到1之间。考虑到实作上的便利性，系数α通常设定为2的幂次(即1/4、1/2、3/4…等)。详细来说，通过目前的输入信号及前一笔输出信号即可决定出目前的输出信号，如此一来，在实现噪声滤波处理时，将不会用到大量的内存空间。

另一方面，IIR滤波器的效能是由系数α所决定，当IIR滤波器的系数α越小，则输出结果的输出曲线将会呈现出更平滑且稳定的效果。然而，在此情况下，一旦目前的输入信号明显不同于先前的输入信号时，则相对需要较长的反应时间，来使输出结果回复至稳态；同理，当系数α越大，则输出结果所需的反应时间越短。然而，在此情况下，若是输入信号中具有较多的噪声成份，则输出结果的输出曲线将会受到噪声的干扰而呈现较多震荡且不稳定。简言之，当系数α较小时，IIR滤波器具有较强的滤波效果，因此噪声抑制能力较强；当系数α较大时，IIR滤波器具有较差的滤波效果，因此噪声抑制能力较弱。举例来说，请参考图2，图2为IIR滤波器于同一输入信号下使用不同系数α时的输出结果的示意图，其中横轴为时间，纵轴为信号强度。如图2所示，于系数α等于1的情形下，输出信号会等于输入信号，即代表没有滤波的效果。于系数α等于1/4的情形下，由于具有较强的滤波效果，其输出结果的输出曲线会呈现出平滑且稳定的趋势，当然，所需的反应时间相对地较长且输出结果亦呈现延迟的现象。于系数α等于1/2的情形下，滤波效果较差且所需的反应时间较短(相较于系数α等于1/4的情形来说)，也就是说，相较于系数α等于1/4的情形，当系数α等于1/2时，IIR滤波器虽能及时反应输入信号，但对于噪声的抵抗能力相对较差。

由于在实作上数字低通滤波器的滤波系数通常是选用固定的数值，因此，若使用系数α较小的IIR滤波器虽会具有较佳的噪声抑制能力，但随之而来的是较长的反应时间，也就是说，即便是输入信号中的噪声成份不多，仍需经过冗长的反应时间。若使用系数α较大的IIR滤波器虽反应时间较短，但噪声抑制能力可能不足以处理输入信号中的噪声成份。简言之，随着时间与环境的变异下，由各触控点上所感测到的触控信号将可能有不同大小的噪声成份，若仅使用一固定的滤波系数来进行滤波处理，将可能会因滤波能力不足而无法顺利提高触控点的坐标位置的估算精确度，或是耗费过多的反应时间来进行噪声过滤。

发明内容