Tslib中触摸屏校准原理及其实现.pdf

发布时间：2022-05-30 发布人：admin 分类：说明书资料大小：0.22M 资料格式：pdf 举报版权申诉

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Tslib中校准原理及其算法实现

（1）触摸屏为什么需要校正？

（2）如何校正？

(3) 校正原理

Tslib 中校准原理及其算法实现（1）触摸屏为什么需要校正？触摸屏与 LCD 显示屏是两个不同的物理器件。LCD 处理的像素，例如我们通常所说的分辨率是 600x800，实际就是指每行的宽度是 600 个像素，高度是 800 个像素，而触摸屏处理的数据是点的物理坐标，该坐标是通过触摸屏控制器采集到的。两者之间需要一定的转换。其次，在安装触摸屏时，不可避免的存在着一定的误差，如旋转，平移的，这同样需要校正解决。再次，电阻式触摸屏的材料本身有差异而且随着时间的推移，其参数也会有所变化，因此需要经常性的校正（电容式触摸屏只需要一次校正即可，这是由两者不同的材料原理造成的，具体可参阅有关电阻式和电容式触摸屏对比的文章）（2）如何校正？触摸屏的校正过程一般为：依次在屏幕的几个不同位置显示某种标记（如"+"）, 用触摸笔点击这些标记，完成校正。如果PT(x, y)表示触摸屏上的一个点, PL(x, y)表示LCD上的一个点,校正的结果就是得到一个转换矩阵M, 使PL(x, y) = M·PT(x, y)。 (3) 校正原理我们知道二维几何变换包含三种平移、旋转和缩放。这三者的矩阵表示为：平移MT：缩放MS：

旋转MR：所以 PL =MR·MT·MS· PT，将这个公式展开，其结果为：在上面的公式中，LCD上的坐标（XL 、YL）和触摸屏上的坐标（XT 、YT）是已知的，而其他的则是我们需要求的：θ, SY, SX, TY, SX共有 5 个变量，至少需要五个方程，因为每组点坐标（PL, PT）可以得到两个方程，因此我们需要采集三组点坐标。但是上面的方程涉及三角函数，运算复杂，我们可以进一步简化为：变量虽然多了一个，但是解题过程简单多了，更适合计算机计算，而且采集点的数量仍然为 3 组。假设LCD三个点的坐标为（XL1， YL1），（XL2， YL2），（XL2， YL2）, 对应触摸屏上的三个点是（XT1， YT1），（XT2， YT2）。（XT3， YT3）, 则联立两个方程组为：这样，触摸屏的校正实际上就是解上面的方程组，得到 6 个系数：A、B、C、D、E、F。而上面方程组按照克莱姆法则解即可。在得到 6 个系数后，以后通过触摸屏得到的所有坐标，带入公式（1）中就可以得到 LCD 上以像素表示的坐标。附:克拉姆法则

在上面说过，只需要三组点坐标，我们就可以完成触摸屏的校正，其基本公式为：实际上，在校正时，采集的触摸屏的点坐标有一定的误差，也就是说采集几个三组点坐标，分别计算 A、B、C、D、E、F,其结果不尽相同。在 tslib 的 ts_calibrate 中，采集了五组点坐标，具体代码参见 ts_calibrate.c 中的 perform_calibration()。一般来说，采集的点越多，校正的精确性就越高。为了在计算过程中兼顾 5 个点的坐标， ts_calibrate 将公式（1）变换如下：以第一组（A、B、C）为例，进一步变换为： n表示坐标的数量，ts_calibrate中就是 5, 分别对XT， YT， XL， XLXT，XLYT，(XT)2 ，(YT)2 ， YT 求和，带入公式（3）中，就可以求出A、B、C，同理可求D、E、F。解的时候用的是逆矩阵的方法，即： P0 = M · P1 ======> (M)-1 P0 = P1 我们可以看出，运用上述方法可以处理任意多的采集点，而不局限于 5 个，只是采集点过多就会冗余，对校正精确性的提高作用很少，反而增加了计算时间。采用上述算法的程序源代码如下: int j; float n, x, y, x2, y2, xy, z, zx, zy; float det, det1, det2, det3; float scaling = 65536.0; int do_calibration(void) { n = x = y = x2 = y2 = xy = 0; for (j = 0; j < 5; j++) {

n += 1.0; x += (float)cal.x[j]; y += (float)cal.y[j]; x2 += (float)(cal.x[j] * cal.x[j]); y2 += (float)(cal.y[j] * cal.y[j]); xy += (float)(cal.x[j] * cal.y[j]); } det = n * (x2*y2 - xy*xy) + x * (xy*y - x*y2) + y * (x*xy - y*x2); if (det < 0.1 && det > -0.1) { } printf("Determinant is too small!\n"); return 1; z = zx = zy = 0; for (j = 0; j < 5; j++) { } z += (float)cal.xfb[j]; zx += (float)(cal.xfb[j] * cal.x[j]); zy += (float)(cal.xfb[j] * cal.y[j]); det1 = n * (zx*y2 - xy*zy) + z * (xy*y - x*y2) + y * (x*zy - y*zx); det2 = n * (x2*zy - zx*xy) + x * (zx*y - x*zy) + z * (x*xy - y*x2); det3 = z * (x2*y2 - xy*xy) + x * (xy*zy - zx*y2) + y * (zx*xy - zy*x2); cal.a[0] = (int)((det1 / det) * scaling); cal.a[1] = (int)((det2 / det) * scaling); cal.a[2] = (int)((det3 / det) * scaling); printf("%10d %10d %10d\n", cal.a[0], cal.a[1], cal.a[2]); z = zx = zy = 0; for (j = 0; j < 5; j++) { } z += (float)cal.yfb[j]; zx += (float)(cal.yfb[j] * cal.x[j]); zy += (float)(cal.yfb[j] * cal.y[j]); det1 = n * (zx*y2 - xy*zy) + z * (xy*y - x*y2) + y * (x*zy - y*zx); det2 = n * (x2*zy - zx*xy) + x * (zx*y - x*zy) + z * (x*xy - y*x2); det3 = z * (x2*y2 - xy*xy) + x * (xy*zy - zx*y2) + y * (zx*xy - zy*x2);

} cal.a[3] = (int)((det1 / det) * scaling); cal.a[4] = (int)((det2 / det) * scaling); cal.a[5] = (int)((det3 / det) * scaling); cal.a[6] = (int)scaling; return 0; 相关的数据结构如下: typedef struct { } calibration; int x[5], xfb[5]; int y[5], yfb[5]; unsigned int a[7]; 其中,x 和 y 分别表示五个点在触摸板上的坐标,xfb 和 yfb 分别表示 5 个点在 lcd 屏幕上的坐标,a 数组从 a[0]到 a[5]分别为 A、B、C、D、E、F 和一个除数，用于模拟浮点运算。刘言强 2009-11-3 于上海

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