用於檢測觸碰傳感器之觸碰的觸碰感測方法
2023-09-16 06:07:55 2
專利名稱：用於檢測觸碰傳感器之觸碰的觸碰感測方法
技術領域：
本發明涉及觸碰感測，特別是有關於利用比對算則之觸碰感測方法，本方法尤其 適用於感測同時發生的多點觸碰。
背景技術：
圖1顯示一般觸碰感測裝置1之示意圖。該觸碰感測裝置1具有一觸控面板10， 其包含一感測陣列，具有行列交錯的軌條(如12與13)。軌條列13是經由觸碰傳感器14檢 測，而軌條行12是經由觸碰傳感器16檢測。觸碰傳感器14和16將指示檢測結果的感測 信號發給觸碰控制器18以判定發生在觸控面板10上的一或多點觸碰的位置與強度。此種 觸碰感測裝置1及其操作在此項領域中為泛知者。舉例而言，當兩根手指同時觸碰該觸碰面板10的位置15和17，在X軸與Y軸的感 測信號波形曲線是分別如圖1之下方與右方所示。如圖所示，在Y軸之維度，由於兩個位置 15和17大致上是在同一行，故波形僅有一個波峰。在X軸之維度，由於兩個觸碰位置15和 17是在不同列，故波形具有兩個波峰。藉由觀察感測信號的波形，可得知觸碰位置。理想上，當有兩個觸碰發生在不同的 行或列，波形將會出現「波峰-波谷-波峰」的曲線。亦即，在波形曲線中有兩個極大值以及 一個極小值出現在兩者之間。圖2顯示兩個觸碰發生時之感測信號的各種波形曲線。圖表 (a)顯示理想狀況。如所示，波形具有顯現為「波峰-波谷-波峰」的曲線。兩個波峰分別 表示此維度中兩個觸碰位置的坐標，而波谷表示兩個觸碰位置之間的空間。然而，實作上， 波形可能並不如此完美。圖表(b)顯示感測信號受到噪聲幹擾的狀況。如可見者。因為噪 聲，使得波谷消失不見。在此情況下，難以區分兩個觸碰位置。圖表(c)顯示兩個觸碰位置 太過接近以致兩個波峰彼此重迭的狀況。在此種情況下，亦難以區分兩個觸碰位置。現有技術中，是藉由以下的中心點公式計算位置以用於找出觸碰位置
發明內容
有鑑於上述現有技術之問題，本發明之一目的在於提供一種觸碰感測方法，其可 有效精確檢測觸控面板等之觸碰傳感器的觸碰位置。根據本發明之一方面，用於檢測觸碰傳感器之觸碰位置的觸碰感測方法包含提供 代表一理想觸碰的一參考觸碰波形曲線；從觸碰傳感器擷取感測信號；藉由移動該參考觸 碰波形曲線而比對該參考觸碰波形曲線與該感測信號以找出最佳結果；以及對應該最佳結 果，從該參考觸碰波形曲線確認觸碰位置。根據本發明之另一方面，用於檢測觸碰傳感器之觸碰位置的觸碰感測方法包含提 供代表一理想觸碰的一參考觸碰波形曲線；從觸碰傳感器擷取感測信號；合成若干個參考 觸碰波形曲線以組成一理想組合波形曲線；藉由改變組成該理想組合波形曲線的這些參考 觸碰波形曲線之中心點來比對該理想組合波形曲線與該感測信號以找出最佳結果；以及對 應該最佳結果，從該理想組合波形曲線確認觸碰位置。根據本發明之一方面，用於檢測觸碰傳感器之觸碰的觸碰感測方法包含提供代表 一理想觸碰的一參考觸碰波形曲線；從該觸碰傳感器擷取一感測信號；從該感測信號中確 認一觸碰區域，在該觸碰區域至少發生一個觸碰；確認該觸碰區域中發生多少觸碰；當判 定在該觸碰區域僅有一個觸碰時，藉由移動該參考觸碰波形曲線來比對該參考波形曲線與 該感測信號以找出最佳結果，而當判定在該觸碰區域有若干個觸碰時，合成若干個該參考 觸碰波形曲線以組成一理想組合波形曲線，並藉由改變組成該理想組合波形曲線之這些參 考觸碰波形曲線之中心點位置來比對該理想組合波形曲線與該感測信號以找出最佳結果； 以及從對應該最佳結果的該參考觸碰波形曲線或該理想組合波形曲線辨識一或若干個觸 碰位置。比對可藉由計算該參考觸碰波形曲線或是由若干個參考觸碰波形曲線組成的理想 組合波形曲線與該感測信號的相關度實行。或者，比對可藉由計算該參考觸碰波形曲線或是 由若干個參考觸碰波形曲線組成的理想組合波形曲線與該感測信號之間的差異而實行。
圖1顯示一般觸碰感測裝置之示意圖。圖2顯示當有兩個觸碰發生時，感測信號的各種波形曲線。圖3顯示兩個觸碰之理想波形曲線及有兩個觸碰的感測信號波形。圖4顯示兩個參考觸碰波形曲線之中心點的不同相對位置。圖5顯示兩個參考觸碰波形曲線的u和ν之各種組合的SAD (絕對差值總和)映 對圖。圖6顯示最陡梯度搜尋法用於本發明之示意圖。圖7顯示三步搜尋法用於本發明之示意圖。圖8顯示四個圖表，闡示根據本發明之方法的實施範例。圖9顯示四個圖表，闡示根據本發明之方法的另一實施範例。圖10顯示本發明之方法於利用全搜尋判定兩個手指觸碰位置時的流程圖。圖11顯示本發明之方法於利用快速搜尋判定兩個手指觸碰位置時的流程圖。圖12顯示一個觸碰之理想波形曲線與一個觸碰之感測信號波形。
圖13顯示兩個觸碰的分開狀況與重迭狀況。圖14顯示用於決定是否啟動多點觸碰感測程序之方法流程圖。圖15顯示用於感測不同區域之觸碰的方法。
具體實施例方式圖3顯示兩個觸碰之理想波形曲線以及有兩個觸碰的感測信號波形。於此例中， 兩個觸碰發生在X軸維度的不同坐標上。為了簡單與清楚起見，將不討論Y軸維度。然而， 熟知此項技藝者當可理解Y軸維度的情況是與X軸維度類似。於圖3中，波形曲線32表示 第一觸碰，而波形曲線34表示第二觸碰。這些觸碰可以手指或其它對象行之。兩個觸碰同 時發生在不同的X軸坐標上。如所示，第一波形曲線32的中心點是在位置u，而第二波形 曲線34的中心點是在位置ν。波形曲線32和34為理想波形曲線。實作上，是檢測具有一 波形曲線38的感測信號，理想狀況中，其大致為第一與第二觸碰波形曲線32與34的總和。 於本發明中，是預先儲存一參考觸碰波形曲線。該參考觸碰波形曲線為理想觸碰波形曲線， 如第一觸碰波形曲線32或第二觸碰波形曲線34。舉例而言，當u=3時，表示參考觸碰波形 曲線的中心點在第三條線。對於兩個觸碰的狀況，該參考觸碰波形曲線被複製並以不同間 隔距離配置以與該感測信號波形曲線38比較。藉由如此，即使當有噪聲時或是當兩個觸碰 發生在接近的位置時，亦可辨識兩個觸碰的中心點。藉由逐步移動兩個參考觸碰波形曲線32和34，亦即，改變u和ν的位置，並且比較 這些參考觸碰波形曲線32、34與該感測信號波形曲線38，可獲得最接近的結果。造成最接 近結果的一組(u，ν)即表示兩個觸碰的中心點位置。為了決定U的移動範圍與ν的移動範圍，是如圖3所示般設定一個臨界值。該臨 界值的位準是被設定成可劃分觸碰狀態與非觸碰狀態。該臨界值與該感測信號波形曲線在 兩個點相交，此二點的X軸坐標分別為Wa和ffb。該點Wa為搜尋觸碰位置的起始點，而該 點Wb為搜尋觸碰位置的結束點。亦即，搜尋觸碰位置的有效範圍是定義為[Wa，WbJ0於此 圖中，點Wm為Wa與恥之間的中點。亦即，Wm的坐標為Wm = (Wa + ffb) / 2。一般而言， u的位置可藉由在從Wa到Wm的範圍裡搜尋而找到，而ν的位置可藉由在從Wm到Wb的範 圍裡搜尋而找到。然而，為了確保搜尋結果為最佳，u和ν的搜尋範圍可稍微擴展。例如， 為了找到u的位置，搜尋範圍可擴展為[Wa，ffm+1]；為了找到ν的位置，搜尋範圍可擴展為 [Wm-1, ffb]。舉一個例子，如果由臨界值所決定的起始點Wa以及結束點Wb分別為9和16， 亦即搜尋範圍為[9，16]，此搜尋範圍可於起始與結束擴展2。因此，調整後的搜尋範圍變 成[9-2， 16+2] = [7， 18]。圖4顯示兩個參考觸碰波形曲線32、34之中心點的不同相對位置。由兩個參考觸 碰波形曲線所組成的理想組合波形曲線IP (i，j)可表示為
IP (i，j) = Su (i) Sv (j)(2)
其中Su(i)為觸碰波形曲線32，其中心點在位置i (亦即，i = u) ；Sv(J)為觸碰波形 曲線34，其中心點在位置j (亦即，j = ν)。變量i和j是在上述的搜尋範圍內。於圖4中，顯示了六種理想組合波形曲線IP(i，j)，包括IP(Wa，ffm-1)= Su(Wa) Sv(Wm-I)、IP (Wa, ffm) = Su(Wa) Sv (Wm)、IP (Wa+1, ffm-1) = Su (ffa+1) Sv(Wm-I), IP (ffa+1, ffm) = Su (ffa+1) Sv (Wm), IP (ffa+2, ffm-1) = Su (ffa+2) Sv(Wm-l)、&&IP(Wa+2，ffm) = Su(ffa+2) Sv (Wm)。各理想組合波形曲線 IP (i，j)是 與感測信號波形曲線W(xl，x2)比對以獲取最佳結果，其中xl和x2為兩個實際觸碰的中 心點位置。各種理想組合波形曲線IP(i，j)與感測信號波形曲線W(xl，x2)之比對可利 用任何適當算則實施，諸如相關性運算、SAD (絕對差值總和)或MSE (均方差)。當採用相 關性運算時，是計算W(xl，x2) * (Su(i) Sv(j))之加總，而最大結果即為最佳結果。 當採用SAD或MSE時，是計算各種理想組合波形曲線IP(i，j)與感測信號波形曲線W(xl， x2)之間的差值。因此，最小結果為最佳結果。
於本實施例中是採用SAD算則。SAD算則可表示為
權利要求
1.一種用於檢測觸碰傳感器之觸碰的觸碰感測方法，其特徵在於該方法包含提供一參考觸碰波形曲線，其表示一理想的觸碰； 從該觸碰傳感器擷取一感測信號； 藉由移動該參考觸碰波形曲線而比對該參考觸碰波形曲線與該感測信號以找出 最佳結果；以及對應該最佳結果從該參考觸碰波形曲線辨識觸碰之位置。
2.一種用於檢測觸碰傳感器之多點觸碰的觸碰感測方法，其特徵在於該方法包含提供一參考觸碰波形曲線，其表示一理想的觸碰； 從該觸碰傳感器擷取一感測信號；合成若干個該參考觸碰波形曲線以組成一理想組合波形曲線； 藉由改變組成該理想組合波形曲線之這些參考觸碰波形曲線的中心點位置來 比對該理想組合波形曲線與該感測信號以找出最佳結果；以及從對應該最佳結果之理想組合波形曲線辨識觸碰位置。
3.根據權利要求2所述的方法，其特徵在於尚包含設定一搜尋範圍，其中該搜尋範圍 (searching range)是藉由對該感測信號設定一信號幅度臨界值而界定，當改變組成該理 想組合波形曲線之這些參考觸碰波形曲線的中心點位置時，這些參考觸碰波形曲線之中心 點的位置是落在該搜尋範圍內。
4.根據權利要求3所述的方法，其特徵在於該比對步驟包含在該搜尋範圍內選定一搜尋的初點，該初點表示組成該理想組合波形之這些參 考觸碰波形曲線之中心點的特定位置；以及從這些參考觸碰波形曲線之中心點的位置是在該初點的狀態開始，藉由利用快 速搜尋法(fast searching method)比較該理想組合波形曲線與該感測信號以找出最佳結果。
5.根據權利要求4所述的方法，其特徵在於該快速搜尋法是以最陡梯度搜尋法 (steepest gradient searching method)實施。
6.根據權利要求4所述的方法，其特徵在於該快速搜尋法是以三步搜尋法 (three-steps searching method)實施。
7.根據權利要求2所述的方法，其特徵在於用於找出最佳結果之該比對步驟是藉由 進行該理想組合波形曲線與該感測信號之相關性運算(auto-correlation)以找出最大結 果作為最佳結果。
8.根據權利要求2所述的方法，其特徵在於用於找出最佳結果之該比對步驟是藉由 計算該理想組合波形曲線與該感測信號之間的差值以找出最小結果作為最佳結果。
9.根據權利要求8所述的方法，其特徵在於該差值是採用SAD(絕對差值總和)算則計算。
10.一種用於檢測觸碰傳感器之觸碰的觸碰感測方法，其特徵在於該方法包含提供一參考觸碰波形曲線，其表示一理想的觸碰； 從該觸碰傳感器擷取一感測信號；從該感測信號中確認一觸碰區域，在該觸碰區域至少發生一個觸碰； 確認該觸碰區域中發生多少觸碰；當判定在該觸碰區域僅有一個觸碰時，藉由移動該參考觸碰波形曲線來比對該 參考波形曲線與該感測信號以找出最佳結果，而當判定在該觸碰區域有若干個觸碰時，合 成若干個該參考觸碰波形曲線以組成一理想組合波形曲線，並藉由改變組成該理想組合波 形曲線之這些參考觸碰波形曲線之中心點位置來比對該理想組合波形曲線與該感測信號 以找出最佳結果；以及從對應該最佳結果的該參考觸碰波形曲線或該理想組合波形曲線辨識一或若 幹個觸碰位置。
全文摘要
本發明提供了一種用於檢測觸碰傳感器之觸碰的觸碰感測方法。於本發明中，是提供一參考觸碰波形曲線。藉由合成不同位置的若干個參考觸碰波形曲線可獲得一可變理想組合波形曲線。使該可變理想組合波形曲線與一感測信號進行比對。當可變理想組合波形曲線與感測信號的比對結果為最佳時，可由感測信號辨識出實際的觸碰位置。
文檔編號G06F3/041GK102096500SQ20101055580
公開日2011年6月15日 申請日期2010年11月24日 優先權日2009年12月15日
發明者吳鴻偉, 楊紹聖, 陳泂甫 申請人:矽統科技股份有限公司