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CN107209608A - 动态触摸隔离帧 - Google Patents

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CN107209608A
CN107209608A CN201680006765.3A CN201680006765A CN107209608A CN 107209608 A CN107209608 A CN 107209608A CN 201680006765 A CN201680006765 A CN 201680006765A CN 107209608 A CN107209608 A CN 107209608A
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CN
China
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touch
track
frame
frame number
feature
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CN201680006765.3A
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尼克拉斯·奥尔松
马库斯·安德里森
托马斯·克里斯蒂安松
安德里斯·比约克隆德
马茨·彼得·沃兰德
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Original Assignee
FlatFrog Laboratories AB
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Publication date
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Abstract

描述了具有确定一个或更多个物体在触敏装置的触摸表面上的触摸的方法的触摸系统，其中，该方法以帧的时间序列操作，每个帧包括以下步骤：对于当前帧，对触敏装置的输出信号进行处理以产生一个或更多个触摸轨迹，每个触摸轨迹具有一个或更多个特征；以及对于在当前帧前面的第一帧数中具有匹配所述一个或更多个特征中的至少一个的触摸轨迹的每个触摸轨迹，输出确认的触摸信号，其中，根据所述一个或更多个特征来确定第一帧数。

Description

动态触摸隔离帧
技术领域
本发明总体上涉及光学触摸感测系统的触摸表面上的改进的触摸确定，并具体地涉及基于FTIR(受抑全内反射)的触摸系统。
背景技术
触摸感测系统
触摸感测系统(“触摸系统”)广泛用于各种应用中。通常，通过直接接触触摸表面的或通过接近(即，没有接触)触摸表面的诸如手指或触笔的触摸物体来驱动触摸系统。触摸系统可被用作膝上型计算机、装备控制面板中的触摸板，以及用作在例如手持设备(诸如移动电话)的显示器上的覆盖。覆盖在显示器上的或在显示器中集成的触摸面板也被表示为“触摸屏”。在本领域中，许多其他应用是已知的。
触摸类型
存在许多用于提供触摸灵敏度的已知技术，例如，通过将电阻式线栅、电容式传感器、应变仪等等并入到触摸面板中。还存在各种类型的光学触摸系统，例如，其检测由触摸物体投射到触摸表面上的阴影，或者检测触摸面板上从触摸物体的点散射的光。
FTIR
一种具体类型的光学触摸系统使用对在透光面板内部的多个传播路径上传播的光的投影测量。因此，当光已经通过面板时，投影测量对各个传播路径上的光的属性(例如，功率)进行量化。对于触摸检测，可通过简单的三角测量或通过更高级的图像重建技术来处理投影测量，该图像重建技术在触摸表面上产生二维的干扰分布，即，在触摸表面上影响所测量的属性的任何事物的“图像”。光通过在面板内部的全内反射(TIR)传播，使得触摸物体使一个或更多个传播路径上的传播光被所谓的受抑全内反射(FTIR)衰减。因此，这种类型的系统是基于FTIR的投影式触摸系统。这类触摸系统的示例见于US3673327、US4254333、US6972753、US2004/0252091、US2006/0114237、US2007/0075648、WO2009/048365、US2009/0153519、WO2010/006882、WO2010/064983和WO2010/134865中。
假触摸
任何类型的触摸屏系统的一个潜在问题是“误报(false-positive)”或“幻影(ghost)”触摸的发生。当系统在实际没有发生触摸的情况下检测到触摸时，这些会发生。为了将误报触摸的发生保持在最小，以信噪比阈值形式的滤波器被应用于触摸检测信号。信噪比阈值被设置为足够高的值以将由噪声引起的误报触摸的概率保持在可接受的低水平。然而，这使得真实的触摸的检测更加困难，并且可能导致系统丢失来自用户的真实但轻微的触摸。替代方案是将系统设计成具有低噪声，但这可能需要昂贵的材料和制造技术来实现。
隔离帧
允许触摸阈值降低同时仍然保持误报触摸的概率低的一种技术是要求触摸必须在两个或更多个连续的检测帧中被检测。PCT公开WO2012/002894描述了一种系统，其可被配置成输出用于与至少某个寿命的轨迹匹配的触摸的触摸数据。其中检测到触摸轨迹(或触摸轨迹)但还没有由系统输出确认的触摸的帧被称为“隔离帧(quarantine frames)”，并且触摸轨迹不被输出为确认的触摸，直到其在固定数量的隔离帧中被记录。这种技术对于减少误报触摸是有效的，因为由跨所有隔离帧持续存在的噪声引起的误报触摸的概率显著小于在单个帧中的误报触摸发生的概率。
延迟
这种技术的一个问题在于它可以显著增加检测到的真实触摸的延迟。如果每帧的长度为15ms，并且所使用的隔离帧的数量为10，则在真实的触摸被触摸系统确认并输出之前可能会发生135ms或更长的延迟。
因此，需要的是在不使用高信噪比阈值或昂贵的低噪声系统的情况下检测触摸的方法。该系统应该能够平衡检测轻触摸的需要与具有响应性低延迟系统而没有由噪声引起的误报触摸的发生的愿望。
发明概述
本发明的目的在于至少部分克服现有技术的以上所识别出的限制中一个或更多个。
在下面描述中可能出现的这些目的中的一个或更多个以及其他的目的至少部分地通过根据独立权利要求、由从属权利要求所限定的其实施例的触摸感测装置、用于数据处理的方法、计算机可读介质以及用于数据处理的设备来实现。
需要检测触摸的方法，其在不使用高信噪比阈值或昂贵的低噪声系统的情况下操作。该方法应该能够平衡对于轻触摸具有低触摸阈值而不会影响由噪声引起的误报触摸的频率的需要。最后，该方法应确保触摸延迟(即触摸轨迹的初始检测与确认的触摸的输出之间的时间)始终是尽可能低的。
本发明的第一方面是确定一个或更多个物体在触敏装置的触摸表面上的触摸的方法。该方法以帧的时间序列操作，每个帧包括以下步骤：
1.在当前帧期间对触敏装置的输出信号进行处理以产生一个或更多个触摸轨迹(或触摸候选)。每个触摸轨迹具有一个或更多个特征。例如，衰减值、位置、大小等。
2.对于在当前帧前面的第一帧数中的每个中具有匹配所述一个或更多个特征中的至少一个的触摸轨迹的每个触摸轨迹，输出触摸确定信号。即，一旦识别出触摸轨迹，该方法就会审阅在当前帧之前的设定数量的帧(称为隔离帧)，以确定相应的轨迹触摸是否存在于它们中的每个中。如果在先前帧中的每个帧中识别出具有匹配特征的相应触摸轨迹，则对于当前帧中的触摸轨迹输出触摸确定信号。在这方面，根据轨迹的所述一个或更多个特征来确定第一帧数。
因此，该方面描述了改变在当前帧之前的被审阅的隔离帧的数量以确定相应的轨迹触摸是否存在于它们中的每个中的方法。如果在设定数量的先前帧中的每一个中不存在相应的轨迹触摸，则触摸轨迹被假定为噪声或尚未确认的触摸。这样，先前帧实际上是隔离帧。如果在设定数量的先前帧中的每一个中确实存在相应的轨迹触摸，则对于当前帧中的触摸轨迹输出触摸确定信号。即，如果触摸信号持续通过隔离帧，那么它被输出为确认的触摸。通过使隔离帧的数量取决于当前帧的触摸轨迹的特征，获得了显著的优点。可能发生误报触摸的条件可以变化，并因此使用提供的关于在当前帧中的触摸轨迹的特征的信息来确定隔离帧的数量是有利的。
在一个实施例中，所述一个或更多个特征可以包括触摸轨迹信号强度。这允许隔离帧的数量根据触摸轨迹的测量的信号强度来调整，因为信号强度通常是确认的触摸的概率的良好指标。在一个实施例中，触摸轨迹信号强度可以对应于触摸轨迹压力，其中第一帧数与触摸轨迹压力成反比。这提供了当触摸轨迹的信号强度高时减少隔离帧的数量并因此减少确认的触摸的延迟的优点。在一个实施例中，当触摸轨迹压力处于最大值时，第一帧数为零。当信号强度如此高以至不太可能表示假触摸时，这完全有效地消除了确认的触摸延迟。
在另一实施例中，触摸轨迹信号强度对应于触摸轨迹面积。这提供了减少不太可能表示假触摸的大触摸的延迟的优点。可选地，非常大的触摸(即，手掌按压)可以被给予大量的隔离帧，以确保它们不是偶然的。
在另一个实施例中，触摸轨迹的一个或更多个特征可以包括触摸轨迹在触摸表面上的位置。这提供了以下优点：所使用的隔离帧的数量可以根据触摸轨迹在触摸表面上的位置而变化。在更容易受到噪声影响的区域中，可以增加隔离帧的数量，以确保没有误报被确认为确认的触摸。在一个实施例中，第一帧数在触摸表面的边缘处是最大的，而在触摸表面的中心处最小。这减少了在触摸表面周边具有高噪声的系统(例如，FTIR触摸系统)的误报。在替代实施例中，用于触摸轨迹的第一隔离帧数在触摸表面的边缘处较小，而在触摸表面的中心处较大。这减少了在触摸表面的中心周围具有高噪声的系统(例如，投影电容系统)的误报。在一个实施例中，触摸表面被分成对应于预定数量的隔离帧的区域。
在另一个实施例中，当触摸轨迹接近现有确认的触摸或当前帧中的其它触摸轨迹时，第一隔离帧数增加。现有触摸可能会向触摸系统增加一定程度的信号噪声，特别是在其触摸表面附近。因此，有利的是允许隔离帧的数量取决于现有触摸或讨论中的触摸轨迹局部的触摸轨迹的数量。当触摸轨迹相对孤立时，可以减少隔离帧的数量以改善触摸延迟。
在类似于先前帧的实施例中，所述一个或更多个特征可以包括当前帧中的确认的触摸和/或触摸轨迹的总数。如上所述，触摸表面上的大量触摸可能增加触摸系统中的噪声量，并因此根据整体触摸的数量来设置隔离帧的数量是有利的。在一个实施例中，第一帧数与当前帧中的触摸轨迹的总数成正比，当来自大量触摸的信号中有增加的噪声时，减少了误报的数量。
在另一个实施例中，所述一个或更多个特征可以包括触摸轨迹的方向和/或速度，其中，根据包含与当前帧的所述一个或更多个特征中的至少一个匹配的触摸轨迹的先前帧来确定方向和/或速度。轨迹触摸的速度和方向可以根据轨迹触摸已经从先前帧中的与当前轨迹触摸的特征匹配的轨迹触摸移动的距离和方向来确定。这提供了允许针对某些手势和滑动(例如，其中需要将延迟保持在最小的边缘滑动(edge swipe))减少或增加隔离帧的数量的优点。在一个实施例中，第一帧数与触摸轨迹的速度成正比。这防止假触摸的集合作为快速移动的手指滑动出现。在一个实施例中，第一帧数与触摸轨迹的方向成正比。在特定方向上的手指滑动需要减少的延迟的情况下，这可以是有利的。在一个实施例中，所述一个或更多个特征可以包括手势类型，其中，手势类型对应于至少部分地包括当前帧的触摸轨迹和先前帧的一个或更多个触摸轨迹的手势。在一个实施例中，根据手势类型来确定第一帧数。在一个实施例中，对于与在触摸表面的有效区域之外开始的手势对应的手势类型，第一帧数增加。这将有利地允许减少在触摸表面的更容易受到噪声的影响的区域中的误报。
在本发明的一个实施例中，一个或更多个特征可以包括噪声值，其中，噪声值对应于确定的背景和/或局部电噪声和/或光噪声。在特定实施例中，第一帧数与噪声值成正比地增加。这有利地允许隔离帧的数量在一般背景噪声增加时或在轨迹触摸局部的噪声被确定为高于阈值时增加。
本发明的第二方面包括包含计算机指令的计算机可读介质，当该计算机指令由数据处理系统执行时，其被配置为执行任一前述实施例所述的方法。
本发明的第三方面包括一种用于确定一个或更多个物体在触摸表面上的触摸的系统，该系统被配置为以帧的时间序列操作，该系统包括：触敏装置，所述触敏装置包括触摸表面；处理单元，处理单元被配置为：对于当前帧，对触敏装置的输出信号进行处理以产生一个或更多个触摸轨迹，每个触摸轨迹具有一个或更多个特征；以及对于在当前帧前面的第一帧数中具有匹配所述一个或更多个特征中的至少一个的先前触摸轨迹的每个触摸轨迹，输出触摸确定信号，其中，根据所述一个或更多个特征来确定第一帧数。
第一方面的以上识别的实施例中的任何一个中的任何一个可被修改并实施作为第二到第三方面的实施例。
本发明的其他目的、特征、方面和优点将通过以下详细描述、所附的权利要求以及附图得以出现。
附图简述
现在将参考随附的示意图更详细地描述本发明的实施例。
图1a和图1b是投影式基于FTIR的触摸系统的剖视图和俯视平面图。
图2是图1a的系统中的触摸数据提取过程的流程图。
图3a和图3b是示出轨迹属性和全局面板属性的表。
图4a至图4f是触摸系统的俯视图，其示出一序列帧中的触摸轨迹。
图5是示出不同数量的隔离帧对确认的触摸输出信号的影响的表。
图6是触摸输出滤波器处理流程的实施例。
图7a至图7f是触摸系统的俯视图，其示出一序列帧中的具有不同区域的触摸轨迹。
图8a示出在触摸表面的周边周围具有更大噪声的触摸系统的俯视图。
图8b示出在触摸表面的中心周围具有更大噪声的触摸系统的俯视图。
图9a示出触摸轨迹与触摸表面的边缘的测量距离。
图9b示出具有预定义区域的触摸系统的俯视图。
图10a示出用于测量触摸轨迹与其他触摸轨迹/确认的触摸的距离的方法。
图10b示出在每个确认的触摸周围具有预定义区域的触摸系统的俯视图。
图11a示出确认的触摸周围的噪声模型。
图11b示出当多个确认的触摸同时存在时触摸系统中的总噪声。
图12示出从触摸表面的左边缘的滑动手势。
图13示出具有预定义边界区域的触摸系统的俯视图。
实施例的描述
术语
在描述本发明的实施例之前，将给出几个定义。
“触摸物体(touch object)”或“触摸物体(touching object)”是触摸或使其足够接近触摸表面以至于由触摸系统中的一个或更多个传感器检测到的物理物体。物理物体可能是有生命或无生命的。
当触摸物体影响由传感器测量的参数时，“交互”发生。
“交互强度”是交互程度的相对或绝对度量。“交互强度”可以被表示为“衰减”。
“交互图”或“交互图案”是跨触摸表面或其一部分的交互强度的二维(2D)分布。如果交互被呈现为衰减，则交互图/图案也被表示为“衰减图”或“衰减图案”。
“触摸”表示如在交互图案中看到的交互点。
“帧”或“迭代”表示从数据收集开始并以触摸数据的确定结束的重复事件。
如本文所使用的，“轨迹”是关于交互的时间历史的信息。来自在帧序列中(即在不同的时间点)检测到的交互的触摸被收集到轨迹中。
贯穿以下说明书，相同的参数数字用于标识相应的元件。
所描述的以下详细实施例是FTIR光学触摸系统的实施例。然而，应当理解，在本发明的概述和权利要求书中讨论的概念可以应用于在帧中执行触摸检测的任何其它触摸系统类型，包括：电阻、表面声波、电容、表面电容、投射式电容、以上表面光学触摸、色散信号技术和声脉冲识别类型的触摸系统。
基本的FTIR触摸架构
1.触敏装置
图1a和图1b示出基于FTIR(受抑全内反射)的概念的触敏装置100(也表示为“FTIR系统”)的示例实施例。该装置通过将面板1内的光从光发射器2传输到光传感器或检测器3以便从面板1内照射触摸表面4来操作。面板1由在一个或更多个层中的固体材料制成并且可具有任何形状。面板1限定内部辐射传播通道，其中光通过内部反射传播。在图1a的示例中，在面板1的边界表面4、5之间限定传播通道，其中顶部表面4允许传播光与触摸物体6交互，从而限定触摸表面4。这通过将光注入到面板1中实现，使得当光传播通过面板1时，其通过接触表面4中的全内反射(TIR)反射。可通过底表面5中的TIR或相对其上的反射涂层来反射光。还可想到的是，传播通道与底表面5间隔开，例如，如果面板包括多层不同的材料。装置100可被设计为覆盖在显示设备或监视器上或集成到显示设备或监视器中。
FTIR的物理效应
装置100允许与触摸表面4紧邻或接触的物体6在触摸点处与传播光交互。在该交互中，可由物体6散射部分的光，可由物体6吸收部分光，并且部分的光可继续以其原始方向传播通过面板1。因此，触摸物体6导致全内反射的局部受抑，这导致所透射的光的能量(功率/强度)的减少，如由图1a中的触摸物体6的下游的细线所指示。
网格图案
发射器2沿着触摸表面4的周边分布，以在面板1内产生相应数量的光片(sheet)。在图1b的示例中，每个发射器2产生光束，其在面板1中传播的同时在面板1的平面中扩展。每个光束从面板1上的一个或更多个入口或内耦合(incoupling)点传播。传感器3沿着触摸表面4的周边分布，以在面板1上的多个间隔开的外耦合(outcoupling)点处接收来自发射器2的光。应该理解的是，内耦合点和外耦合点仅仅是指光束分别进入面板1和离开面板1的位置。因此，一个发射器/传感器可被光耦合到多个内耦合点/外耦合点。然而，在图1b的示例中，检测线D由各个发射器-传感器对限定。
传感器3共同提供输出信号，该输出信号由信号处理器10接收并进行采样。输出信号包含许多子信号(也被表示为“投影信号”)，每个子信号表示由某个光发射器2发射并由某个光传感器3接收的光的能量。根据实施方式，信号处理器10可需要对输出信号进行处理，以用于分离各个投影信号。在概念上，触摸装置100被认为是在触摸表面4上定义检测线D的网格，其中每个检测线D对应于如投射到触摸表面4上的从发射器2到传感器3的光传播路径。因此，投影信号表示在各个检测线D上的光的接收的能量或功率。认识到的是，触摸物体6导致在一个或更多个检测线D上的接收的能量的减小(衰减)。
信号处理
如将在下面解释的，信号处理器10可以被配置为对投影信号进行处理，以便确定跨触摸表面1的信号强度值的分布(为简单起见，称为“触摸表面图案”)，其中每个信号强度值表示光的局部衰减。触摸表面图案可以以许多不同的方式表示，例如作为以规则x-y网格布置的信号强度值，例如在普通数字图像中，尽管其他类型的网格是可想到的，例如六边形图案或三角形网格。
在所示的示例中，装置100还包括控制器12，其被连接以用于选择性地控制发射器2的激活以及可能地，从传感器3读取数据。信号处理器10和控制器12可被配置为分离的单元，或者它们可被并入在单个单元中。信号处理器10和控制器12中的一者或两者可至少部分通过由处理单元14执行的软件来实施。
应该明白的是，图1a仅示出FTIR触摸系统的一个示例。然而，应当理解，在本发明的概述和权利要求书中讨论的概念可以应用于任何其他FTIR触摸系统配置以及在帧中执行触摸检测的非FTIR触摸系统类型，包括：电阻、表面声波、电容、表面电容、投射式电容、以上表面光学触摸、色散信号技术和声脉冲识别类型的触摸系统。
2.跟踪
图2是触摸系统中的数据提取过程的流程图。该过程涉及例如由信号处理器10(图1b)重复执行的步骤210-270的序列。在本说明书的上下文中，步骤210-270的每个序列被表示为帧或迭代。
预处理数据
每个帧从数据收集步骤210开始，其中从传感器3获得触摸信号值。数据收集步骤210还可以包括对测量值进行预处理，例如进行滤波以用于噪声降低。
重建
在重建步骤220中，对触摸信号值进行处理，以用于产生触摸表面图案。重建步骤220还可以包括对触摸表面图案的处理，以降低噪声或补偿表面污染等的影响。
峰值检测
在峰值检测步骤230中，然后例如使用任何已知技术来处理触摸表面图案，以用于检测峰值。在一个实施例中，首先将全局或局部阈值应用于触摸表面图案，以抑制噪声。具有高于阈值的信号值的任何区域可以被进一步处理以找到局部最大值。可以进一步处理所识别的最大值，以用于确定触摸形状和中心位置，例如通过将二维二阶多项式或高斯钟形(bell)形状拟合到信号值，或者通过找到信号值的惯量椭圆。还有如本领域众所周知的许多其他技术，诸如聚类算法、边缘检测算法、标准斑点检测、脱水(water shedding)技术、洪水填充(flood fill)技术等。步骤230导致峰值数据的收集，其可以包括每个检测到的峰值的位置、信号大小和形状等的值。信号强度可以由峰值形状内的最大信号强度值或信号强度值的加权和给出。
与轨迹匹配的峰值
在匹配步骤240中，检测到的峰值与现有轨迹即被认为存在于紧邻的前一帧中的轨迹进行匹配。如果检测到的峰值不能与现有轨迹匹配，则针对寿命为零的峰值生成新的轨迹。匹配步骤240可以基于众所周知的原理，并且将不再详细描述。例如，步骤240可以操作以预测所有现有轨迹的某些轨迹参数(位置、以及可能的大小和形状)的最可能的值，然后将轨迹参数的预测值与峰值检测步骤230中产生的峰值数据中的相应的参数值匹配。可以省略该预测。步骤240产生“轨迹数据”，其是现有轨迹的更新记录，其中基于峰值数据来更新现有轨迹的轨迹参数值。认识到的是，更新还包括删除被认为不存在的轨迹(由物体从触摸表面抬起(“触摸向上(touch up)”)造成)，以及添加新的轨迹(通过将物体放在触摸表面上(“触摸向下(touch down)”)而造成)。在步骤250中，轨迹数据被存储在轨迹储存器中。
轨迹输出滤波器
在输出步骤260中，轨迹输出滤波器确定要输出轨迹储存器中的哪些轨迹以及要抑制哪些轨迹，并且在步骤270中相应地输出触摸坐标。
3.轨迹
图3a示出轨迹属性的示例。轨迹是一种数据结构，其表示作为时间的函数的触摸表面上的单个触摸物体的轨线。每个轨迹具有全局寿命，并且可以与多个其他轨迹参数(诸如位置、大小、位置历史、速度)相关联。在图3a中示出轨迹结构的示例。
轨迹的“寿命”指示轨迹已经存在多长时间，并可以给定作为帧的数量、轨迹中最早触摸的帧号、时间段等。
“确认的”属性指示轨迹先前是否已经在图2的步骤270中被轨迹输出滤波器输出为触摸坐标。
轨迹的信号强度、位置和面积分别由轨迹中最新近触摸的“信号_强度”、“位置”和“面积”给出。
“速度”可以作为速度值或距离给出(其隐含地与给定时间段相关)。可以使用用于估计轨迹的切向速度的任何已知技术，考虑到对新近位置的任何选择。在又一个替代方案中，“速度”可以由轨迹在相对于触摸表面图案中的轨迹限定的给定的区域内所花费的时间的倒数给出。该区域可以具有预定义的范围或在触摸表面图案中测量，例如由触摸表面图案中的峰值的范围给出。
轨迹的每个属性也可以包括自轨迹启动以来记录的历史值。例如，位置变量还可以包含跨触摸表面的轨迹的空间扩展的至少一部分的“位置历史”的值，例如，给出作为轨迹中最近几次触摸的位置或者轨迹中的所有触摸的位置、近似轨迹的形状的曲线或卡尔曼滤波器。
轨迹的“面积”可以通过记录在轨迹的位置处超过噪声阈值的连续像素的数量来确定。轨迹的面积也可以通过多种替代方法来计算，例如
图3b示出触摸系统的全局属性的示例。“确认的轨迹的数量”指示系统为其输出触摸数据的轨迹的数量。“轨迹的数量”指示系统正在跟踪的轨迹的数量，而不管它们是否被确认。“全局噪声”变量是系统中估计的噪声的指示。可以以本领域的技术人员熟悉的多种方式来计算光或电触摸系统的全局噪声。
4.轨迹输出滤波器
由系统维护的每个轨迹表示可能的触摸。然而，一些轨迹可能表示误报，而一些可能表示合法的触摸。轨迹输出滤波器的功能是对轨迹进行隔离，直到达到一定的置信程度，轨迹才表示真实的触摸。有时立即达到置信程度，并且可以将轨迹输出为确认的触摸，而根本不会被隔离。有时，轨迹将在其存在期间保持在隔离中，而从未被输出为确认的触摸。
图4a至图4f和图5示出使用固定数量的隔离帧以在将轨迹输出为确认的轨迹之前对其进行隔离的结果。图4a至图4f示出轨迹(1)至(5)及其在连续帧4a-4f中的出现。
图5示出当特定数量的隔离帧用于每个轨迹时由轨迹输出滤波器输出的确认的轨迹。在不使用隔离帧的情况下，输出触摸(1)至(5)中的每一个。鉴于一些轨迹仅出现在单个帧中，它们可能是实际上应该被抑制的误报触摸。在仅使用一个隔离帧的情况下，我们看到误报触摸的数量立即有所改善。然而，触摸(4)仍然被输出，尽管仅出现在两个帧中。当使用2个隔离帧时，所有潜在的误报被去除，而只保留触摸(2)。然而，触摸(2)现在仅在两帧的延迟之后被输出为确认的触摸。当使用3个隔离帧时，不能实现进一步的噪声降低，但是触摸(2)现在以3个帧的延迟被输出，这可能是不合适的。
为了避免上述延迟/噪声问题，触摸输出滤波器以个体为基础针对每个轨迹确定隔离帧的数量。如下所述，这是由触摸输出滤波器通过在每个帧中确定轨迹在作为确认的触摸输出之前必须达到的寿命来实现的。
图6示出其中启发式过程用于确定哪些轨迹要作为确认的触摸输出的本发明的实施例。步骤620-670中的每一个是可选步骤，并且取决于系统设计者的需要，可以或可以不被包括。
在图6的步骤610中，触摸输出滤波器启动“dyn_age”变量。该变量是一个整数，其指示轨迹应被隔离的帧数，最终将与轨迹的全局寿命(也以帧测量)进行比较，其由轨迹输出滤波器进行分析以确定轨迹是否应该被输出为确认的触摸。随着图6中所示的过程继续进行，根据轨迹的属性和环境的属性(即面板)来对dyn_age进行调整。这允许轨迹被隔离的帧数根据帧的属性和环境的属性来进行调整。
信号强度
在步骤620中，根据轨迹的信号强度来调整dyn_age。这允许隔离帧的数量根据轨迹的测量的信号强度来调整，因为高信号强度通常是真实触摸的良好指标。FTIR触摸系统中的信号强度将根据传播通过面板的光信号的衰减来计算。dyn_age可以与信号的强度成正比地减小。优选地，一旦轨迹的信号强度高于通常可能与噪声相关联的阈值，dyn_age就可被重置为0。
优选地，还根据轨迹的信号强度的历史趋势来对dyn_age进行调整。如果轨迹在当前帧之前的多个帧上具有一致的强度值，则这可以指示物理触摸而不是噪声效应，并可以减小dyn_age，以便减小确认轨迹的延迟。
在一个实施例中，针对噪声阈值计算和测量先前信号强度的加权平均值，以确定轨迹是真实触摸的可能性。在加权平均值超过噪声阈值的情况下，相应地减小dyn_age。
峰值面积
在图6的步骤630中，根据轨迹的表面积来调整dyn_age。这允许根据轨迹表面积的大小来调整隔离帧的数量。
具有超过特定大小的表面积的轨迹不太可能表示单个手指点，而是可能表示在触摸面板的表面上的静止的手掌。因此，优选地，具有超过阈值的表面积的轨迹应导致dyn_age足够大以防止确认在任何点上的轨迹。
此外，具有大得不足以表示手指点的表面积的轨迹也可能指示噪声而不是真实的触摸。因此，可以相应地增加dyn_age。
图7a至图7f示出包含具有不同表面积的轨迹的帧序列。优选地，还根据轨迹的面积的历史趋势对dyn_age进行调整。如果轨迹在当前帧之前的多个帧上具有一致的表面积，则这可以指示物理触摸而不是噪声效应，并可以减小dyn_age，以便减小确认轨迹的延迟。在图7a至图7f中，轨迹(1)将具有明显高于轨迹(2)的dyn_age。结果是轨迹输出滤波器将输出轨迹(2)早于轨迹(1)。
位置
在图6的步骤640中，根据轨迹的位置来调整dyn_age。这允许根据面板的表面上的轨迹的位置来调整隔离帧的数量。
对于位于更容易受噪声影响的触摸面板的区域中的轨迹，可以增加dyn_age。
图8a和图8b示出在各种类型的触摸表面系统中的噪声。在一个实施例中，对于位于触摸表面的边缘处的轨迹，增加dyn_age，对于位于触摸表面的中心的轨迹，减小dyn_age。这减少了在图8a中所示的在触摸表面周边周围具有高噪声(被示出为阴影区)的系统(例如，FTIR触摸系统)的误报。在替代的实施例中，对于位于触摸表面的边缘处的轨迹，减小dyn_age，对于位于触摸表面的中心的轨迹，增加dyn_age。这减少了图8b中所示的在触摸表面的中心具有高噪声的系统(例如，投射式电容系统)的误报。
区或坐标
图9a示出其中根据从轨迹到面板边缘的最短距离的函数来调整轨迹(2)的dyn_age的本发明的实施例。
图9b示出本发明的实施例，其中使用多个预先计算或动态计算的空间区来确定对dyn_age的调整。
在图9a的实施例的示例中，轨迹(2)的dyn_age可以在轨迹在距离面板的第一边缘的预定距离(例如，1cm)内的情况下以1递增。否则，dyn_age不会递增。
在图9b的实施例的示例中，轨迹的dyn_age可以，在轨迹在面板的区域1130内的情况下以0递增，在轨迹在区1120内的情况下以1递增，以及在轨迹在区1110内的情况下以1递增。
其他轨迹
在图6的步骤650中，根据其他当前存在的轨迹的属性来调整dyn_age。这允许根据其他轨迹可对当前轨迹或触摸面板环境具有的影响来调整隔离帧的数量。
与其他轨迹的接近
图10a示出其中根据从轨迹到最接近的现有确认的触摸的距离的函数来调整dyn_age的本发明的实施例。现有触摸可能会向触摸系统特别是在其触摸表面附近增加一定程度的信号噪声(被示出为阴影区)。在所示的实施例中，仅当轨迹(2)被确认为落在由轨迹(3)引起的噪声的区域内时，才调整轨迹(2)的dyn_age。当轨迹(2)位于等于或小于D3的距离D2处时，情况就是这样。
图10b示出本发明的类似于图10a中所示的实施例的实施例，其中使用轨迹(2)周围的多个空间区来确定对dyn_age的调整。如果附近的轨迹落在轨迹(2)的距离内，则根据该附近的轨迹所驻留的区来对dyn_age进行相应的调整。
在图10a的实施例的示例中，在轨迹(2)是在轨迹(3)的预定距离(例如，2cm)内的情况下，dyn_age可以以1递增。否则，dyn_age不会递增。
在图10b的实施例的示例中，轨迹(1)的dyn_age可以在轨迹位于区Z1、Z2和Z3之外的情况下以0递增，在轨迹在区Z3内的情况下以1递增，且在轨迹在区Z2内的情况下以2递增，在轨迹在区Z1内的情况下以3递增。
全局触摸数量
在一个实施例中，在轨迹储存器中存储表示当前存在的轨迹的数量、当前存在的确认轨迹的数量和全局噪声的量的值。存在的确认的轨迹的数量描述了已被确认并由触摸输出滤波器输出的当前存在的轨迹的数量。将该值作为轨迹的数量的不同的值监测是重要的，因为(确认的轨迹被假设表示的)真实的触摸可能产生噪声。误报触摸(未确认的轨迹被假设表示其，直到被确认为止)是噪声的产物，并且本身可能不产生噪声。
图11a示出在一个实施例中的来自单个确认的轨迹(3)的预期噪声(示为阴影区)的示例。由于全局噪声的量低且轨迹(2)被相对孤立，因此可以降低dyn_age，以改善触摸延迟。
图11b示出其中确认的轨迹的数量高的场景，这导致大量的全局噪声。本发明的实施例可以增加每个未确认的轨迹的dyn_age，以便减少由增加的全局噪声引起的误报的可能性。在一个实施例中，dyn_age增加了与当前帧中的确认的轨迹的总数成正比的帧数。
速度
在一个实施例中，根据轨迹的所确定的速度或方向来调整dyn_age。在轨迹的位置被确定为每帧改变大的距离的情况下，轨迹的速度被假设为高。由于这些大的差异可能是系统的噪声的后果，因此显然以高速行进的未确认的轨迹作为虚假的触摸的风险很大。因此，在本发明的一个实施例中，当轨迹的速度超过阈值时，dyn_age递增。在轨迹超过可能来自人类操作员的速度的情况下，进一步增加dyn_age，有效地防止轨迹作为触摸被输出，直到其在更合理的限度内。
手势
在图6的步骤660中，根据与轨迹相关联的识别的手势的属性来调整dyn_age。这允许根据手势的预期行为来调整隔离帧的数量。
图12示出被称为“边缘滑动”的手势。这是在用户将手指从显示面板的边缘朝向面板的中心拖动的情况下的手势。在某些情况下，手势可能会在显示器的有效区域之外开始。在将轨迹确定为边缘滑动手势的一部分的实施例中，减小dyn_age以改善轨迹的延迟。
全局噪声
在图6的步骤670中，根据触摸面板的环境属性(诸如测量的全局噪声)来调整dyn_age。这允许根据触摸面板受到的一般或特定类型的噪声(诸如来自使用触摸面板的环境的电或光噪声)来调整隔离帧的数量。
在一个实施例中，根据边界噪声值来调整dyn_age。某些类型的噪声对接近屏幕边缘的触摸坐标具有特别强烈的影响。在触摸表面的边缘周围采用光学发射器和检测器并且产生触摸表面的重建图像以用于确定触摸交互的触摸装置中，环境噪声对重建图像的接近发射器的相应物理位置的边界将具有特别强烈的影响。另外，在这种类型的系统中，重建伪像在图像的边缘表现最强烈。因此，提供了实施例，其中根据由重建值的边界区域内的像素的像素值确定的噪声值来调整dyn_age。在图13中所示的一个具体示例中，dyn_age边界依赖于x或与其成正比，其中：
在上述等式中，编号的和对应于图13的每个标记区域中的像素的面积。I是重建图像的图像矩阵，且I(x，y)是矩阵中位置x，y处的值。E是每个区域要使用的边缘列/行的数目。z是使用的像素的总数。
设想了用于确定重建图像的边界区域中的像素的平均噪声值的替代方法，包括使用本领域已知的标准统计方法。
设想可以以任何顺序执行上述步骤。此外，对dyn_age变量的一些调整可能同时依赖于多个变量的函数。
在上述实施例的替代实施例中，轨迹输出滤波器按照存储在轨迹数据结构中的多个值的单个线性或非线性函数计算“dyn_age”，而不是以启发式方式将其进行计算。
在图6的步骤680中，轨迹输出滤波器将dyn_age值与轨迹的轨迹_寿命变量进行比较。如果dyn_age大于轨迹_寿命，则这指示轨迹输出滤波器已确定轨迹存在得不足够长以作为给定轨迹属性和环境属性的确认的轨迹被输出。如果dyn_age等于或小于轨迹_寿命，则轨迹已经持续通过隔离帧，并由轨迹输出滤波器输出为确认的轨迹。这将产生来自系统的触摸输出信号。
还应当认识到，在前述说明书中和/或前述附图和/或后续权利要求中公开的特征单独地和以其任何组合是用于以其各种形式实现本发明的材料。当在下面的权利要求中使用时，术语“包括(comprise)”、“包括(include)”、“具有”及其同根词意指“包括但不限于”。
以上参考特定的实施例描述了本发明。然而，在本发明的范围内，除了上述实施例外的其它实施例同样是可能的。在本发明的范围内可以提供除了上述方法步骤之外的不同的方法步骤。本发明的不同特征和步骤可以以除了所描述的组合之外的其它组合来组合。本发明的范围仅由所附的专利权利要求限定。

Claims (24)

1.一种确定一个或更多个物体在触敏装置的触摸表面上的触摸的方法，其中，所述方法以帧的时间序列操作，每个帧包括以下步骤：对于当前帧，对所述触敏装置的输出信号进行处理以产生一个或更多个触摸轨迹，每个触摸轨迹具有一个或更多个特征；以及，对于在所述当前帧前面的第一帧数中具有匹配所述一个或更多个特征中的至少一个的触摸轨迹的每个触摸轨迹，输出确认的触摸信号，其中，根据所述一个或更多个特征来确定所述第一帧数。
2.如权利要求1所述的方法，其中，所述一个或更多个特征可以包括触摸轨迹信号强度。
3.如权利要求2所述的方法，其中，所述触摸轨迹信号强度对应于触摸轨迹压力值，并且其中，所述第一帧数与所述触摸轨迹压力值成反比。
4.如权利要求3所述的方法，其中，当所述触摸轨迹压力值处于最大值时，所述第一帧数为零。
5.如权利要求2所述的方法，其中，所述触摸轨迹信号强度对应于触摸轨迹大小。
6.如权利要求5所述的方法，其中，所述触摸轨迹大小取决于在所述触摸表面上的所述触摸轨迹的位置附近的超过噪声阈值的像素的数量。
7.如任一前述权利要求所述的方法，其中，所述一个或更多个特征可以包括所述触摸轨迹在所述触摸表面上的位置。
8.如权利要求6所述的方法，其中，所述第一帧数在所述触摸表面的边缘处最大，而在所述触摸表面的中心处最小。
9.如权利要求7所述的方法，其中，所述第一帧数与到所述触摸表面的边缘的距离成正比地减小。
10.如权利要求6所述的方法，其中，所述第一帧数以与所述当前帧中的确认的轨迹的数量成正比的帧数增加，其中，确认的轨迹是对于至少一个前一帧已经输出确认的触摸信号的触摸轨迹。
11.如任一前述权利要求所述的方法，其中，所述一个或更多个特征可以包括所述当前帧中的触摸轨迹和/或确认的轨迹的总数。
12.如权利要求11所述的方法，其中，所述第一帧数与所述当前帧中的触摸轨迹的总数成正比地递增。
13.如与权利要求10结合的权利要求12所述的方法，其中，当包含与所述当前帧的所述一个或更多个特征中的至少一个匹配的触摸轨迹的连续先前帧的总数小于第一阈值并且其中所述当前帧中的触摸轨迹的总数大于第二阈值时，增加所述第一帧数。
14.如任一前述权利要求所述的方法，其中，所述一个或更多个特征可以包括所述触摸轨迹的方向和/或速度，其中，根据包含与所述当前帧的所述一个或更多个特征中的至少一个匹配的触摸轨迹的先前帧来确定所述方向和/或速度。
15.如权利要求14所述的方法，其中，所述第一帧数与所述触摸轨迹的速度成正比地递增。
16.如权利要求14或权利要求15所述的方法，其中，所述第一帧数与所述触摸轨迹的方向成正比地递增。
17.如任一前述权利要求所述的方法，其中，所述一个或更多个特征可以包括手势类型，其中，所述手势类型对应于至少部分地包括所述当前帧的触摸轨迹和先前帧的一个或更多个触摸轨迹的手势。
18.如权利要求17所述的方法，其中，所述第一帧数根据所述手势类型来递增。
19.如权利要求18所述的方法，其中，对于与在所述触摸表面的有效区域之外开始的手势相对应的手势类型，所述第一帧数递增。
20.如任一前述权利要求所述的方法，其中，所述一个或更多个特征可以包括噪声值，其中，所述噪声值对应于确定的背景噪声和/或局部电气噪声和/或光噪声。
21.如权利要求20所述的方法，其中，所述第一帧数与所述噪声值成正比地增加。
22.一种包括计算机指令的计算机可读介质，当所述计算机指令由数据处理系统执行时，所述计算机指令被配置为执行任一前述权利要求所述的方法。
23.一种用于确定一个或更多个物体在触摸表面上的触摸的系统，所述系统被配置为以帧的时间序列操作，所述系统包括：触敏装置，所述触敏装置包括触摸表面；处理单元，所述处理单元被配置为：对于当前帧，对所述触敏装置的输出信号进行处理以产生一个或更多个触摸轨迹，每个触摸轨迹具有一个或更多个特征；以及对于在所述当前帧前面的第一帧数中具有匹配所述一个或更多个特征中的至少一个的先前的触摸轨迹的每个触摸轨迹，输出触摸确定信号，其中，根据所述一个或更多个特征来确定所述第一帧数。
24.一种确定一个或更多个物体在触敏装置的触摸表面上的触摸的方法，其中，所述方法以帧的时间序列操作，每个帧包括以下步骤：对于当前帧，对所述触敏装置的输出信号进行处理以产生一个或更多个触摸轨迹，每个触摸轨迹具有一个或更多个特征；以及对于在所述当前帧前面的第一帧数中具有匹配所述一个或更多个特征中的至少一个的触摸轨迹的每个触摸轨迹，输出确认的触摸信号，其中，根据所述一个或更多个特征来确定所述第一帧数。
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