[发明专利]基于触摸屏应用迭代算法成像重建的定位方法

说明书

本发明属于传感器应用领域，具体公开了一种基于触摸屏应用迭代算法成像重建的定位方法，采用八个矩形薄片电极的电容式传感器，该方法包括：检测电容信号、采集电容信号发送至上位机及上位机分析电容信号，采用迭代算法进行图像重建的步骤。本发明提供的基于触摸屏应用迭代算法成像重建的定位方法，该方法操作简单方便，图像重建速度快，而且不限制触摸材料，此外，电容式传感器结构简单、巧妙、制作方便，透过率高。本发明适用于电容式传感器的图像重建。

技术领域

本发明属于传感器应用技术领域，涉及电容式传感器应用技术领域，具体地说是一种基于触摸屏应用迭代算法成像重建的定位方法。

背景技术

电容成像技术在20世纪80年代开始发展，通过采用特殊设计的敏感空间阵列电极，以非侵入或非接触的方法获取敏感场的信息，利用图像重建的方法再现场域内某一截面内介质的分布状态，并以图像的形式给出介质分布结果，其中，电容层析成像(Electrical Capacitance Tomography,ECT)是一种能对管道空间中介质分布进行可视化的新型监测技术。

ECT的基本原理是在工业管道周围安置电容传感器，从而测量电容传感器两两电极之间的电容值，根据所测电容值和相应的算法，ECT系统可重建出传感器监测区域的介质分布，从而得到管道内的多相流信息。ECT技术具有无辐射、非侵入、成本低和速度快等优点，具有非侵入、响应快、低成本、安全无辐射等优点，因此该技术具有广阔的应用前景和发展潜力。然而，现有技术中触摸显示器的图像重建方法大多是通过检测接地信号来判断触摸位置的变化，限制了触摸材料，并且所采用的电容式传感器电极分布于触摸屏表面，使得触摸屏显示范围内的透光率较低。

发明内容

本发明的目的，是要提供一种基于触摸屏应用迭代算法成像重建的定位方法，在不限制触摸材料的情况下，通过图像重建得确定触摸材料触摸触摸屏的位置。

本发明为实现上述目的，所采用的技术方案如下：

一种基于触摸屏应用迭代算法成像重建的定位方法，采用八个矩形薄片电极的电容式传感器，八个矩形薄片电极呈环形间隔排列地印刷于触摸屏侧表面，通过电极引线与外部数据采集系统连接，电极外侧设置有屏蔽层；基于触摸屏应用迭代算法成像重建的定位方法按照以下步骤顺序进行：

(一)对电容式传感器的电容信号进行检测；

(二)通过数据采集系统采集步骤(一)中测得的电容信号，并将其发送至上位机；

(三)上位机分析接收到的电容信号，采用迭代算法进行图像重建。

作为限定：所述电容式传感器电极和电极引线的材质均采用铜质材料。

作为另一种限定：步骤(一)中对电容式传感器的电容信号检测过程为：

①对电容式传感器的电极进行数字编号；

②选取电容式传感器的一个电极作为激励电极，对其施加激励电压后依次检测其余电极，获得电容信号；

③依次更换激励电极，重复步骤②的操作，完成对所有电极的检测。

作为进一步限定：图像重建算法具体为：建立ECT线性模型为C＝SG，式中，C为电容向量，S为灵敏度矩阵，G为介电常数向量；

根据最优化理论，由C＝SG得到ECT图像重建的极小化目标为式中，g为归一化后的介电常数向量，λ为归一化后的电容向量；

求解即找到g使函数可以取到最小值，f(g)的梯度函数可以表示为选择负梯度方向作为优化搜索方向，使梯度下降速度最快，得到图像重建迭代关系式式中，k表示迭代次数，为第k+1次迭代后的介电常数向量，为第k次迭代后的介电常数向量，α_k为第k次迭代的最优步长，通过修正α_k得到一个合适的α值，使迭代算法可以表示为