触摸屏校准的一种通用算法

　　人机界面中带触摸屏的液晶显示技术已成为主流技术。其中最常用的电阻型触摸屏存在棚械误差和放大误差，也具有离散陛，触摸屏E输^点和液晶屏E显示的对应点会有所偏差。因此，每个触摸屏都需要校准过程，遵循一定校准方法。触摸屏的常用校准方法有两点校准、三点校对法方和四点校准法。这些方法虽已在具体实例中广泛应用，但还存在适用条件不明确、不统一的情况。因此本文在分析E述方法的基础匕提出更为—般的通用校准算法。

　　2液晶触摸屏物理平面、转换数据平面和转换物理平面

　　液晶触摸屏通常复合在一起，构成—个矩形的实际物理平面。触摸屏触摸点集经电子转换器转换为数据集后构成转换数据平面。在当前的技术条件下，转换数据平面多与实际物理平面不同，因此需要将转换数据平面形状校准为液晶屏实际物理平面形状，就是要得到转换物理平面。校准的目的是使转换物理平面与实际物理平面一致。转换数据平面映射为转换物理平面涉及两个数学要素：一是两个平面所取的坐标系，=是转换数据平面形状。液晶屏的坐标系是由液晶屏初始显示地址决定的，而转换数据平面的坐标系是由转换测量值决定的。转换数据平面的形状决定了使用何种校准方法。

　　3转换数据平面到映射物理平面的映射方法

　　给定触摸屏转换物理平面为y'=f（x'），假定其等于实际物理平面，如图1（a）所示。触摸屏经电子转换后的转换数据平面为y=f（x），如图l（b）所示。转换数据平面到映射物理平面的映射方法，按点对点的映射，就是把点（x,Y）映射为点（x',y'）。点对点的线性映射可由校准点和映射比率来建立。首先选择校准点。在实际物理平面匕选取数个点，再求取转换数据平面的对应点，然后映射在转换物理平面上。映射的关系应使转换物理平面上的校准点与实际物理平面上的校准点重合。再由校准点来确定所有点的映射比率。据此，对不同转换数据平面的校准方法进行分析。

　　设转换数据平面为图1b的中的矩形ABCD，取转换数据平面中的校准点为A和C，对应映射物理平面的伤隹占沩A'和C'.平面A'B'C'D'中p（x',y'），其坐标关系为

　　这就是文献中两点法的结果。设转换数据平面为梯形AECD，仍取A和C两个校准点，若套用式（1），则在y>yA时，y-yA<0，超过了液晶显示平面。说明式（1）只适于转换数据平面为矩形的情况。

　　若转换数据平面为直角四边形AECD，可以用三点法校准。取校准点为A、E和C，对应映射点为A'B'C'则

　　在直角四边形AECD为矩形的情况，则xE=xC，yE=yB=yA代入式（2），就可得式（1），说明转换数据平面为矩形时三苠法与两点法是—样的。也可用待定系数法直接建立两个平面间的线陛映射关系，既文献中之三点法，其映射效果和映射条件是—样的。因此，三点法适于直角四边形的隋况，目应选不是直角顶点的其它三个顶点。

　　在一般四边形中，应以中心为基准来校正。设转换数据平面为AECF，其顶点坐标为（xA，yA）、（xE，yE），（xC，yC）、（xF，yF）则中心点坐标（x0，y0）为

　　这里给出其中一个—般四边形平面的实例。对图1（B）中一般四边形AECF分别用两点法、三点法和四点法，得到对应的映射物理平面如图2所示，可见用两点法校准和三点法校准的结果误差都很大，四点法校准后误差小但也有超过显示区部分，最为适当。

　　4触摸屏校准的一般校准算法

　　通过各种方法的适用条件的分析，按照尽量减少校准点的原则，得知应恻牵得到的触摸屏的对应转挺魄鲆面来选择适当的校r匡方法。因而i颢嗨睹骣校准的—彳扛通用校准方法：在液晶触摸屏物理平面E均取标准点，得到触摸屏b邯游铑磺瞄§点，画出转换数目旨平面，根据数据转换平面的形状来选择适当的校准方法。由该校准方澌f『决定的—元一次方程组，可以求出触摸屏上任意一点对应的显示坐标。这种触摸屏校准的算法实质是选择最适当的校准方法。

　　把得到的—般方法编制成—个通用的程序模块，进行自动的、在线的和通用的校准。这个模蛱通常在液晶触摸屏系统开机时凋用。

　　控制程序用C51编写，采用前后台程序结构。主程序开始进行系统初始化配置，包括C8051F020单片机系统时钟配置；输入输出端1=1配置ISMBUS总线和SPI总线配置I定时器0，定时器l和外部中断1配置；并定义数组bu.ff_x[40]和buff_y[40]用于存储校准点的坐标数据，每十组存储一个点的纵横坐标值。初始化完毕，调用触摸屏校准子程序，参见图3。

　　5结束语