跟踪触摸表面上的对象的制作方法
【专利摘要】一种设备实施一种跟踪基于FTIR的触敏装置的触摸表面上的对象的方法。该方法反复地运行，以生成(50-52)一个指示该触摸表面上的交互的多个局部变化的交互图案，识别(53)该交互图案中的多个明显波峰，并且基于这些明显波峰更新(54)多条现有的移动轨迹。在该方法中至少间歇性地执行一个差错抑制过程(56)以处理这些明显波峰和/或这些现有的移动轨迹，从而识别所涉及的多条具有一个潜在跟踪问题的轨迹，为所涉及的每条轨迹定义两个或更多个移动命题，并使得在该方法的一次或多次后续反复中对这些移动命题进行一次评估。该差错抑制过程通过将关于怎样跟踪所涉及的轨迹的对象的最终决定延期至可获得更多信息为止来改善跟踪。还允许该跟踪问题的起源减弱和/或该对象从展现多种干扰的该触摸表面上的一个区域移开。
【专利说明】跟踪触摸表面上的对象
[0001]相关申请的交叉引用
[0002]本申请要求于2011年12月16日提交的瑞典专利申请号1151209-2和于2011年12月16日提交的美国临时申请号61/576458的权益，这两个申请均通过引用结合在此。
【技术领域】
[0003]本发明涉及用于跟踪触摸表面(具体地，触敏装置的触摸表面)上的对象的技术，该触敏装置通过在透光板内部将光从多个入耦合点传播到多个出耦合点从而从该面板内部照亮该触摸表面而运行。
【背景技术】
[0004]触摸感测系统(“触摸系统”)广泛应用于各种应用中。典型地，这些触摸系统由一个触摸对象(如手指或触笔)或者与一个触摸表面直接接触或者通过与该触摸表面接近(即，没有接触)来致动。触摸系统例如用作膝上计算机的触摸板、用于控制面板中以及用作例如手持装置(如移动电话)上的显示器的覆盖层。覆盖在显示器上或整合在显示器中的触摸面板还被表示为“触摸屏”。许多其他应用在本领域中是已知的。
[0005]触摸系统越来越多地被设计成能够同时检测两个或更多个触摸，这种能力在本领域通常称为“多点触摸”。
[0006]存在许多已知的用于提供多点触摸灵敏性的技术，例如通过使用照相机来捕捉触摸面板上的一个(或多个)触摸点所散射出的光，或通过将电阻式线栅、电容性传感器、应变计等整合到触摸面板中。
[0007]W02011/028169和W02011/049512披露了基于受抑全内反射(FTIR)的多点触摸系统。多个光片被耦合到一个面板中以通过全内反射(TIR)来在该面板内部进行传播。当对象与面板的触摸表面接触时，传播光在触摸点处衰减。在多个出耦合点处通过一个或多个光传感器测量透射光。来自这些光传感器的信号被处理以用于输入至一个图像重建算法中，该图像重建算法生成该触摸表面上的交互的2D表示。这使得能够在一位或多位用户与触摸表面进行交互时对该2D表示中的触摸的当前位置/大小/形状进行反复的确定。
[0008]需要在存在干扰的情况下检测这些触摸，比如触摸表面上的测量噪声、环境光、污染物(例如指纹和其他类型的污点)、振动等。这些干扰可能不仅随时间而变化而且可能在触摸表面上变化，使得难以始终正确地检测到触摸表面上的触摸。此外，触摸对象与触摸表面之间的交互的程度可能既随时间变化又在不同对象之间变化。例如，该交互可以取决于对象是在触摸表面上被轻击、拖拽还是保持处于一个固定位置。不同对象可能产生不同程度的交互，例如，交互的程度可能在用户的手指之间变化，并且甚至更可能在不同用户的手指之间变化。
[0009]若干触摸、复杂手势以及交互和干扰的时空变化的组合将使触摸的识别成为一项苛刻的任务。如果(例如)触摸屏上前进的手势被在该手势的过程中未能检测到某些触摸的系统中断，会妨碍用户体验。
[0010]上述的W02011/028169和W02011/049512提出了不同的技术来抑制污染物的影响，例如通过借助对污染物所引起的交互进行估计的间歇性地更新的2D背景状态来补偿2D表示，或通过借助被间歇性地更新以表示污染物的影响的参考值来对这些测量信号进行规范化。到达这种抑制不完整或存在其他类型的干扰的地步，2D表示仍然可能包含被错认为触摸对象的错误的波峰。
[0011]现有技术还包括W02010/006883，其披露了一种用于光学多点触摸系统中的触摸确定的技术，其中，识别和处理衰减的光路以用于确定一组备选触摸，这些触摸可能包括真实触摸以及虚假触摸。然后基于每个备选触摸的形状和/或面积验证备选位置，从而允许识别并排除进一步处理这些虚假触摸。
[0012]本 申请人:已经确定需要在存在干扰的情况下跟踪触摸表面上的对象的改进的技术。
[0013]概述
[0014]本发明的一个目标是至少部分地克服现有技术的上述所确定的限制中的一种或多种。
[0015]另一个目标是使得能够跟踪通过FTIR运行的多点触摸系统的触摸表面上的对象。
[0016]一个进一步的目标是使这种跟踪能够基于触摸表面上的交互的2D表示，即使该2D表示包含干扰所造成的波峰。
[0017]借助于根据独立权利要求、由从属权利要求所限定的独立权利要求的实施例的一种方法、一种计算机程序产品、一种设备、以及一种触敏装置，这些目标和从以下说明中可见的进一步目标中的一个或多个目标至少部分地得以实现。
[0018]本发明的一个第一方面是一种跟踪触敏装置上的触摸表面上的一个或多个对象的移动的方法。该触敏装置可操作以通过一个透光板内部的多次内反射将光从多个入耦合点传播到多个出耦合点，从而从该透光板的内部照亮该触摸表面，其中，至少一个光检测器与这些出耦合点光耦合以生成一个表示在这些出耦合点处所接收到的光的输出信号。该方法以一个反复时序运行，每次反复包括:处理该输出信号以生成表示该触摸表面上的交互的多个局部变化的交互图案；处理该交互图案以用于多个明显波峰的识别；以及基于这些明显波峰更新前一次反复中被认为存在于该触摸表面上的多个对象的多条现有的移动轨迹。该方法进一步包括一个差错抑制过程，以所述反复时序至少间歇性地执行该差错抑制过程，并且该差错抑制过程包括:处理这些明显波峰和/或这些现有的移动轨迹以识别所涉及的多条具有一个潜在跟踪问题的轨迹；为所涉及的每条轨迹定义至少两个移动命题；以及使得在一次或多次后续的反复中对所述至少两个移动命题进行评估。
[0019]借助该差错抑制过程，给予了该第一方面的方法一种改善的跟踪通过FTIR运行的多点触摸系统的触摸表面上的多个对象的能力。被设计成用于识别和处理潜在跟踪问题的差错抑制过程为所涉及的轨迹或痕迹定义了不同的移动命题。每个移动命题表示即将到来的反复中所涉及的轨迹的假设性移动。由此，可以相对于在后续反复中所检测的明显波峰而对这些移动命题进行评估，从而允许最终决定怎样跟踪所涉及的有待延期的轨迹的对象。因为它允许对更多的信息做最终决定，这将改善跟踪。此外，允许该跟踪问题的起源减弱和/或该对象从展示多种干扰的该触摸表面上的一个区域移开。
[0020]通常，可以基于该潜在跟踪问题的一个分类和/或基于所涉及的轨迹在前述的多次反复过程中的一种移动特性来定义该至少两个移动命题。从而，不同类型的潜在跟踪问题可能导致在定义步骤中定义不同的移动命题。类似地，所涉及的轨迹的最近的移动特性(速度、加速度等)会导致在定义步骤中定义不同的移动命题。
[0021]在一个实施例中，该评估导致为所涉及的每条轨迹选择所述至少两个移动命题之一。此外，更新现有的移动轨迹的步骤可以包括基于该选择来更新所涉及的每条轨迹的步骤。
[0022]在一个实施例中，通过处理这些明显波峰以识别潜在地错误的波峰，并将这些潜在地错误的波峰映射至这些现有的移动轨迹来识别所涉及的这些轨迹。
[0023]在一个实施例中，所述至少两个移动命题包括一个第一命题:对应于所涉及的轨迹的该对象是静止的，以及一个第二命题:对应于所涉及的轨迹的该对象是移动的。
[0024]在一个实施例中，所述至少两个移动命题包括一个第一命题:对应于所涉及的轨迹的该对象被从该触摸表面移除，以及一个第二命题:对应于所涉及的轨迹的该对象是移动的。
[0025]该差错抑制过程可以根据一种预测方法而运行。在该预测方法的一个实施例中，该第二移动命题指示该对象在一个第一评估时间段内继续沿着一条预测轨迹移动。进一步地，定义所述至少两个移动命题的步骤可以包括一个根据所涉及的轨迹生成该预测轨迹的步骤，和/或该评估可以包括一个将在第一评估时间段内所识别的明显波峰的至少一部分与该预测轨迹进行匹配的步骤。再者，如果更新步骤包括一个将这些明显波峰的至少一部分与这些现有的移动轨迹进行匹配的步骤，该差错抑制过程可以进一步包括一个防止在一个第二评估时间段内将这些明显波峰的所述至少一部分与所涉及的轨迹进行匹配的步骤。由此，该差错抑制过程可以进一步包括一个在该第二评估时间段内定义环绕该交互图案中所涉及的这些轨迹的不确定性区域的步骤，以及一个在该第二评估时间段内防止更新步骤作用于位于这些不确定性区域内的这些明显波峰的步骤。
[0026]可替代或另外地，该差错抑制过程可以根据一种反应方法而运行。在该反应方法的一个实施例中，如果更新步骤包括识别并添加多条新的移动轨迹至这些现有的移动轨迹，该评估包括一个将所述新的移动轨迹的多个备选项与所涉及的轨迹匹配的步骤。进一步地，该匹配步骤可以根据下列各项中的至少一项:所述备选项的起源的估计方向，以及所涉及的轨迹与所述备选项的当前位置之间的距离。再者，该差错抑制过程可以包括在一个第二评估时间段内定义该交互图案中环绕所涉及的这些轨迹的多个不确定性区域从而防止在这些不确定性区域内识别多条新的移动轨迹的步骤。
[0027]在一个实施例中，该潜在跟踪问题是由下列各项中的至少一项所引起的:该触摸表面上的光散射，和该触摸表面上污染物的一种变化。
[0028]在一个实施例中，通过应用以下各项中的至少一项识别该潜在跟踪问题:对这些明显波峰的一个区域进行评估的一种区域试探法、对这些现有的移动轨迹的一个速度进行评估的一种速度试探法、对这些现有的移动轨迹的一个加速度进行评估的一种加速度试探法、一种散射检测试探法、以及一种污染物检测试探法。
[0029]当这些明显波峰包括正和负明显波峰时，可以应用该散射检测试探法，并且每个正明显波峰表示该交互图案中的局部增强的交互，并且每个负明显波峰表示该交互图案中的局部减轻的交互。在一个实施例中，当一个正明显波峰被认为与这些负明显波峰中的一个或多个相关联时，该散射检测试探法识别潜在跟踪问题。在一个实施例中，该散射检测试探法可以进一步要求这些负明显波峰中的所述一个或多个位于这些现有的移动轨迹之外。当该正明显波峰与所述一个或多个负明显波峰具有一种给定的空间关系时，该正明显波峰可以被认为与所述一个或多个负明显波峰相关联。该给定的空间关系可以定义该正明显波峰和所述一个或多个负波峰之间的一个最大距离。
[0030]当这些明显波峰包括表示该交互图案中局部增强的交互的正明显波峰时，可以应用该污染物检测试探法。在一个实施例中，当一个正明显波峰被认为沿着这些现有的移动轨迹之一定位时，该污染物检测试探法识别潜在跟踪问题。在一个实施例中，如果该方法包括一个将这些正明显波峰的至少一部分与这些现有的移动轨迹匹配从而识别一组匹配明显波峰和一组非匹配明显波峰的步骤，该污染物检测试探法可以进一步要求该正明显波峰被包括在所述非匹配明显波峰组内。
[0031]可以实施该第一方面以处理该触摸表面上的双击。在一个这种实施例中，当一个现有的移动轨迹在该触摸表面上是静止的并且具有一个超过一个第一阈值(同时表不一个瞬时最小值)的交互强度时，该潜在跟踪问题可以被识别。进一步地，所述至少两个移动命题可以包括一个第一命题:对应于所涉及的轨迹的该对象是静止的并且在一个评估时间段内保持与触摸表面接触，以及一个第二命题:对应于所涉及的轨迹的该对象被间歇性地从该触摸表面移除并且然后在该评估时间段内恢复与该触摸表面接触。再者，该评估可以包括一个在该评估时间段内相对于一个第二阈值监测该交互强度的步骤。
[0032]在一个实施例中，当多个正波峰被认为会在该交互图案中形成一个环形时，该潜在跟踪问题可以被识别。
[0033]本发明的一个第二方面是一种包括计算机代码的计算机程序产品，当在数据处理系统上被执行时，该计算机程序产品被适配成执行该第一方面的方法。
[0034]本发明的一个第三方面是一种用于跟踪触敏装置上的触摸表面上的一个或多个对象的移动的设备。该触敏装置可运行以通过一个透光板内部的多次内反射将光从多个入耦合点传播到多个出耦合点，从而从该透光板的内部照亮该触摸表面，其中，一个光敏装置与这些出耦合点光耦合以生成一个表示在这些出耦合点处所接收到的光的输出信号。该设备包括:一个用于该输出信号的输入端；以及一个被配置成以一个反复时序运行的信号处理器。每次反复包括以下步骤:处理该输出信号以生成表示该触摸表面上的交互的多个局部变化的交互图案；处理该交互图案以用于多个明显波峰的识别；以及基于这些明显波峰更新前一次反复中被认为存在于该触摸表面上的多个对象的多条现有的移动轨迹。该设备进一步包括一个差错抑制模块，该差错抑制模块被配置成用于通过下列步骤以所述反复时序至少间歇性地运行:处理这些明显波峰和/或这些现有的移动轨迹以识别所涉及的多条具有一个潜在跟踪问题的轨迹；为所涉及的每条轨迹定义至少两个移动命题；以及使得在一次或多次后续的反复中对所述至少两个移动命题进行评估。
[0035]本发明的一个第四方面是一种用于跟踪上述触敏装置上的触摸表面上的一个或多个对象的移动的设备。该设备被配置成用于以一个反复时序运行，并且包括:用于接收该输出信号的装置；用于处理该输出信号以生成表示该触摸表面上的交互的多个局部变化的交互图案的装置；用于处理该交互图案以用于多个明显波峰的识别的装置；以及用于基于这些明显波峰更新前一次反复中被认为存在于该触摸表面上的多个对象的多条现有的移动轨迹的装置。该设备进一步包括一个差错抑制装置，该差错抑制装置被配置成以所述反复时序至少间歇性地运行，并且包括:用于处理这些明显波峰和/或这些现有的移动轨迹以识别所涉及的多条具有一个潜在跟踪问题的轨迹的装置；用于为所涉及的每条轨迹定义至少两个移动命题的装置；以及用于使在一次或多次后续的反复中对所述至少两个移动命题进行评估的装置。
[0036]本发明的一个第五方面是一种触敏装置，包括:一个透光板，被配置成用于通过多次内反射将光从多个入耦合点传播至多个出耦合点，从而从该透光板的内部照亮该触摸表面；用于在这些入耦合点处提供该光的装置；用于生成一个表示这些出耦合点处所接收的光的输出信号的装置；以及根据该第三和第四方面的用于跟踪一个或多个对象的移动的设备。
[0037]本发明的一个第六方面是一种触敏装置，包括:一个透光板，被配置成用于通过多次内反射将光从多个入耦合点传播至多个出耦合点，从而从该透光板的内部照亮该触摸表面；至少一个与这些入耦合点光耦合以提供光的光发射器；至少一个与这些出耦合点光耦合以生成一个表示在这些出耦合点处所接收到的光的输出信号的光检测器；以及根据该第三和第四方面的用于跟踪一个或多个对象的移动的设备。
[0038]该第一方面的上述所确定的实施例中的任意一个可以被适配和实施成为该第二至第六方面的一个实施例。
[0039]本发明的另外的其他目标、特征、方面以及优点将从以下详细说明、从所附权利要求书以及从附图明显。
[0040]附图简要说明
[0041]现在将参考所附示意图更详细地描述本发明的实施例。
[0042]图1A至图1B是触摸感测FTIR系统的截面视图和俯视图。
[0043]图2A至图2C分别是总衰减图案、背景图案、和偏移图案的3D绘图。
[0044]图3A至图3B是表示两个移动对象的一个不同图案的绘图。
[0045]图4展示了触摸表面上的两个对象的移动轨迹。
[0046]图5A是根据本发明的实施例的用于跟踪对象的方法的流程图，并且图5B是用于实施图5A的方法的结构的框图。
[0047]图6A至图6B展示了没有差错抑制的跟踪，以及该触摸表面上的对象移动的相应解释。
[0048]图7A至图7F例示了用于抑制跟踪差错的预测方法。
[0049]图8A至图8B例示了用于抑制跟踪差错的反应方法。
[0050]图9是具有环面形状的一个不同图案的绘图。
[0051]图1OA至图1OD是用于不同类型的用户交互的作为时间的函数的衰减曲线图。
[0052]图1lA至图1lD是展示光散射可以怎样引起干扰的FTIR系统的平面视图。
[0053]图12是包含由光散射引起的真实波峰和虚假波峰的偏移图案的绘图。
[0054]图13A至图13B是展示污染物的改变可以怎样引起干扰的FTIR系统的平面视图。
[0055]图14是包含由污染物的变化而引起的真实波峰和虚假波峰的偏移图案的绘图。
[0056]图15是包含由污染物的变化而引起的真实波峰和虚假波峰的不同的图案的绘图。
[0057]图16A至图16F展示了没有差错抑制的跟踪。
[0058]图17A至图17F展示了沿着一个痕迹作为时间的函数的光散射的结果。
[0059]图18是根据本发明的另一实施例的用于跟踪对象的方法的流程图。
[0060]图19展示了图18的方法中的维护痕迹历史列表的过程。
[0061]示例实施方案的详细描述
[0062]在描述本发明的实施例之前将给出一些定义。
[0063]“触摸对象(touch object) ”或“触摸对象(touching object) ”是主动或故意触摸或被带到足够接近一个触摸表面从而被触摸系统中的一个或多个传感器检测到的物理对象。该物理对象可以是有生命的(例如手指)或无生命的。
[0064]当该触摸对象影响传感器所测得的参数时会发生“交互”。
[0065]“交互强度”是交互程度的相对或绝对量度。
[0066]“交互图”或“交互图案”是触摸表面或其一部分上的交互的二维(2D)分布。如果该“交互图”包含衰减值，则其还被表示为“衰减图”或“衰减图案”。
[0067]“触摸”表示如在交互图案中所见的交互点。触摸可以与不同的触摸参数相关联，如在任何坐标系中的触摸表面上的位置、交互强度、尺寸(例如直径、面积等)、形状等。
[0068]“帧”或“迭代”表示以数据采集开始并以触摸数据的确定结束的反复的事件。该触摸数据可以包括或基于触摸参数的任意组合。
[0069]如在此所使用的，“痕迹”是交互的时间历史的信息。来自在一个帧序列内(即，在不同时间点)所检测到的交互的触摸被收集到一个痕迹中。
[0070]痕迹可以与不同的痕迹参数相关联，如年龄、位置、位置历史、尺寸、形状等。痕迹的“年龄”表示该痕迹已经存在了多久，并且可以被作为许多帧、痕迹中最早的触摸的帧数、时间段等给出。痕迹的“位置”由痕迹中最近触摸的位置所给出，并且痕迹的“尺寸”表示该痕迹中最近的触摸的尺寸。“位置历史”或“移动轨迹”表示触摸表面上的痕迹的空间延伸的至少一部分，例如作为痕迹中最近的几个触摸的位置、或痕迹中所有触摸的位置、与痕迹的形状接近的曲线或卡尔曼滤波器而给出。
[0071]贯穿下列说明书，相同的参考标号用来标识相应的元件。
[0072]1.触敏装置
[0073]图1A至图1B展示了基于FTIR(受抑全内反射)(还被表示为“FTIR系统”)概念的触敏装置100的示例实施例。该装置通过在面板I内将光从光发射器2透射至光传感器或检测器3而运行，从而从面板I的内部照亮触摸表面4。面板I由固体材料以一个或多个层制成并且可以具有任意形状。面板I限定一个内辐射传播通道，光通过内反射在该通道中传播。在图1的示例中，传播通道被限定在面板I的边界表面5、6之间，其中，顶表面5允许传播光与触摸对象7交互，并且由此限定触摸表面4。这是通过将光注入面板I中来实现的，这样使得当光传播通过面板I时被触摸表面4中的全内反射(TIR)所反射。光可以被底表面6中的TIR或对着底表面6上的反射涂层所反射。还可以想到的是，传播通道与底表面6间隔开，例如，如果面板包括多个不同材料的层的话。装置100可以被设计成覆盖在一个显示装置或监视器上或整合在其中。
[0074]装置100允许被带到与触摸表面4非常接近或与其接触的对象7与在触摸点处的传播光交互。在此交互中，部分光可能被对象7散射，部分光可能被对象7吸收，并且部分光可能继续在其在面板I上以其原始方向传播。从而，触摸对象7引起对全内反射的局部抑制，这会造成透射光的能量(功率/强度)降低，如图1A中的触摸对象7的下游的变薄的线条所指示的。
[0075]发射器2沿着触摸表面4的周长分布，以在面板I内部生成相应数量的光片。在图1B的示例中，每个发射器2生成一束光，这束光在面板I的平面中展开，同时在面板I内传播。每一束从面板I上的一个或多个入口或入耦合点(端口)传播。传感器3沿着触摸表面4的周长分布，以在面板I上的许多间隔开的出耦合点(端口)处接收来自发射器2的光。应当理解的是，这些入耦合点和出耦合点仅仅是指该光束分别进入和离开面板I的位置。因此，一个发射器/传感器可以光耦合至许多入耦合点/出耦合点。然而，在图1B的示例中，这些检测线D由单独的发射器-传感器对来限定。
[0076]这些传感器3集体地提供一个输出信号，该输出信号由信号处理器10接收并采样。该输出信号包含许多子信号，这些子信号也被称为“投影信号”，各自表示由某一光发射器2发射并由某一光传感器3接收的光量。取决于实现方式，信号处理器10可能需要处理该输出信号，以便分离这些单独的投影信号。从概念上讲，触摸装置100被认为定义了触摸表面4上的检测线D的网格，其中，每条检测线D对应于一条(如投影到触摸表面4上的)从发射器2至传感器3的光传播通路。从而，这些投影信号表示单独的检测线D上所接收到的光的能量和功率。已经认识到的是，触摸对象7会导致一个或多个检测线D上所接收到的能量的降低(衰减)。
[0077]如下面将解释的，信号处理器10可以被配置成用于处理这些投影信号，从而确定衰减值在触摸表面I上的分布(为了简化，称为“衰减图案”)，其中，每个衰减值表示一个局部光衰减。该衰减图案可以用许多不同方式表示，例如，被表示为安排在常规χ-y网格中(如在普通数字图像中)的衰减值，尽管其他类型的网格也是可以想到的，例如，六边形图案或三角网格。该衰减图案可以进一步由信号处理器10或由单独的装置(未示出)处理以用于触摸确定，这可能涉及触摸数据的提取，如每个触摸对象的位置(例如，X，y坐标)、形状或面积。
[0078]在所展示的示例中，装置100还包括一个控制器12，该控制器被连接成选择性地控制这些发射器2的激活和(可能地)来自这些检测器3的数据的读出。信号处理器10和控制器12可以被配置为单独的单元，或者它们可以被结合在单个单元中。信号处理器10和控制器12之一或两者可以至少部分地由处理单元14所执行的软件来实施。
[0079]应当理解的是，图1仅展示了 FTIR系统的一个示例。例如，可以改为通过扫掠或扫描面板I内部的一束或多束光来生成这些检测线，并且该光可以改为通过顶表面和底表面
5、6(例如通过使用附装至面板I的专用耦合元件)耦合至面板I中或外。例如，US6972753、US7432893、US2006/0114237、US2007/0075648、W02009/048365, W02010/006882,W02010/006883、TO2010/006884、TO2010/006885、TO2010/006886、W02010/064983 以及W02010/134865中披露了替代性FTIR系统的示例，所有这些申请通过此引用结合在此。本发明概念也可以应用于这类替代性的FTIR系统。
[0080]2.衰减图案
[0081]重建函数或算法可以用于基于输出信号中的投影信号来确定触摸表面4上的衰减图案。本发明的实施例可以使用用于基于多个投影信号值进行图像重建的任何可获得的算法，包括层析重建方法，如过滤反向投影、基于FFT的算法、ART (代数重建技术)、SART(同时代数重建技术)等。可替代地，该重建函数可以通过改编一个或多个基函数和/或通过统计方法(如贝叶斯反演)来生成该衰减图案。被设计成用于触摸确定的此类重建函数的示例可在 W02010/006883、W02009/077962、W02011/049511、W02011/139213 以及TO2012/050510中找到，所有这些申请均通过引用结合在此。常规图像重建技术可在数学文献例如奈特尔(Natterer)的“计算机层析成像的数学方法(The Mathematics ofComputerized Tomography) ”以及卡克(Kak)和斯兰妮(Slaney)的“计算机层析成像原理(Principles of Computerized Tomographic Imaging)，，中找至Ij0
[0082]重建函数基于以下假设来设计:根据反映物理触摸系统的特性的投影函数霉，时间点t处的输入值\取决于衰减图案at:? = TCatyo因此,重建算法被设计成通过使用一个重建函数:at = ^Xst)从St重建at。
[0083]应当理解的是，输入值St的格式对于重建函数f可以是特定的。为了使得能够进行衰减图案的重建，输入值St可以被表示为用于单独检测线的衰减值。此类衰减值可以例如基于通过k:th检测线的投影值Ik除以对应的参考值:Tk = Ik/REFk而获得的透射值。通过适当地选择参考值，可以生成透射值，以表示在这些检测线的每一条上已测得的可用的光能的分数(例如范围[0，I]中)。每条检测线的输入值可以例如由:sk = -1og(Tk)或其近似值(例如sk = 1-Tk)所给出。
[0084]所重建的衰减图案at将表示在时间点t处触摸表面上所累计的衰减的分布。所累计的衰减包括该触摸表面上由触摸对象所引起的衰减和由污染物所造成的衰减，并且这种交互图案at因此可以被表示为“总衰减图案”或“总图案”。
[0085]如在背景章节中所指示的，本领域中已知至少部分地用总衰减图案at对触摸表面上的污染物的影响进行补偿，从而产生经补偿的衰减图案ot，被表示为“触摸衰减图案”或“偏移图案”。例如，W02011/049512提出了一种触摸装置，该触摸装置反复地生成当前光状态(对应于总图案)。该触摸装置还反复地更新背景状态(或“背景图案”)，该背景状态是由触摸表面上的污染物所引起的估计衰减值的二维分布。然后通过从当前光状态减去该背景状态来形成一个经补偿的光状态(对应于偏移图案)。在W02011/028169中提出了一种替代性或补充性补偿技术，其中，在将投影值转换成输入值的过程中所使用的参考值(REFk)被间歇性地更新，从而包括触摸表面4上的污染物的影响。通过经由参考值的更新来跟踪污染物的影响，触摸装置补偿已经存在于重建函数的输入中的污染物，由此直接生成了偏移图案。W02011/049512和W02011/028169以及2012年9月24日提交的 申请人:的PCT申请PCT/SE2012/051006都以其整体通过引用被结合。
[0086]在图2A中，总图案at在触摸表面(参见图1B)的坐标系X，Y中被展示为一幅3D绘图。图案at表示触摸表面上来自触摸和污染物两者的累计衰减。图2B是背景图案Iv1的绘图，展现了由来自早先触摸的指纹引起的第一衰减分量α 1、由来自停留在触摸表面上的手掌的污迹引起的第二衰减分量α 2，以及由液体溅撒引起的第三衰减分量α3。图2C是通过从at逐像素地减去Iv1而得到的偏移图案Ot的绘图。在接近零衰减的均匀背景水平下看见形成三个触摸的三个波峰β 1、β 2、β 3。
[0087]已经认识到的是，推导此偏移图案Ot以反映触摸表面上触摸相关的衰减的长期变化，例如由触摸表面上的对象的当前安排与不具有触摸对象的干净的触摸表面相比所引起的衰减差，以及或多或少不包括污染物所造成的差。
[0088]还可以生成一个差分衰减图案，该差分衰减图案表示更短的时间标度的变化，通常是比痕迹的时间范围短(短得多)的时间段At内发生的变化。这种差分衰减图案在此被表示为“差图案”并且由dat指定。
[0089]可以通过用如一偏移图案减去当如的偏移图案来计算该差图案dat: dat =Ot-Ot-A t。可替代地,可以通过用前一总图案减去当前的总图案来计算该差图案dat:dat =at_at_,t，前提是At被选定为足够小以避免污染物的显著积累，同时足够长以供触摸对象的移动产生衰减改变。在一个示例中，时间差大于大约5ms，优选地大约20-80ms (但是可以有1-5秒那么大)。
[0090]在另一种替代性方案中，可以从变化值dst来重建差图案dat，这些变化值是通过采取当前时间点⑴和前一时间点(t-At)之间的输入值之差:
[0091]
【权利要求】
1.一种用于跟踪触敏装置(100)的触摸表面(4)上的一个或多个对象(7)的移动的方法，该触敏装置(100)可运行以通过一个透光板(I)内部的多次内反射将光从多个入耦合点传播到多个出耦合点，从而从该透光板(I)的内部照亮该触摸表面(4)，其中，至少一个光检测器(3)与这些出耦合点光耦合以生成一个表示在这些出耦合点处所接收到的光的输出信号，其中，该方法以一个反复时序运行，每次反复包括: 处理(50-52)该输出信号以生成一个指示该触摸表面(4)上的交互的多个局部变化的交互图案；处理( 53)该交互图案以用于多个明显波峰的识别；以及基于这些明显波峰更新(54)前一次反复中被认为存在于该触摸表面(4)上的多个对象(7)的多条现有的移动轨迹； 其中，所述方法进一步包括一个差错抑制过程，以所述反复时序至少间歇性地执行该差错抑制过程，并且该差错抑制过程包括: 处理(56 ；56A)这些明显波峰和/或这些现有的移动轨迹，以识别所涉及的多条具有一个潜在跟踪问题的轨迹； 为所涉及的每条轨迹定义(56 ；56A)至少两个移动命题；以及 使得(56 ；56B)在一次或多次后续的反复中对所述至少两个移动命题进行一次评估。
2.如权利要求1所述的方法，其中，所述评估导致为所涉及的每条轨迹选择所述至少两个移动命题之一。
3.如权利要求2所述的方法，其中，更新(54)这些现有的移动轨迹的步骤包括基于该选择更新所涉及的每条轨迹。
4.如任意前述权利要求所述的方法，其中，通过处理这些明显波峰以识别潜在地错误的波峰并将这些潜在地错误的波峰映射至这些现有的移动轨迹来识别所涉及的这些轨迹。
5.如任意前述权利要求所述的方法，其中，所述至少两个移动命题包括一个第一命题:对应于所涉及的轨迹的该对象(7)是静止的，以及一个第二命题:对应于所涉及的轨迹的该对象(7)是移动的。
6.如权利要求1-5中任意一项所述的方法，其中，所述至少两个移动命题包括一个第一命题:对应于所涉及的轨迹的该对象(7)被从该触摸表面移除，以及一个第二命题:对应于所涉及的轨迹的该对象(7)是移动的。
7.如权利要求5或6所述的方法，其中，该第二移动命题指示该对象(7)在一个第一评估时间段内继续沿着一条预测轨迹移动。
8.如权利要求7所述的方法，其中，定义(56;56A)所述至少两个移动命题的步骤包括:根据所涉及的轨迹生成该预测轨迹。
9.如权利要求7或8所述的方法，其中，所述评估包括:将该第一评估时间段内所识别的这些明显波峰的至少一部分与该预测轨迹进行匹配。
10.如权利要求7-9中任意一项所述的方法，其中，更新步骤(54)包括将这些明显波峰的至少一部分与这些现有的移动轨迹进行匹配；其中，所述差错抑制过程进一步包括--防止在一个第二评估时间段内这些明显波峰的所述至少一部分与所涉及的轨迹的所述匹配。
11.如权利要求10所述的方法，其中，该差错抑制过程进一步包括:在该第二评估时间段内定义多个环绕该交互图案中的所涉及的这些轨迹的不确定性区域(bl)，以及在该第二评估时间段内防止更新步骤(54)作用于位于这些不确定性区域(bl)内的这些明显波峰。
12.如权利要求5或6所述的方法，其中，更新步骤(54)包括识别并添加多条新的移动轨迹至这些现有的移动轨迹，并且其中，所述评估包括将所述新的移动轨迹的多个备选项与所涉及的轨迹进行匹配。
13.如权利要求12所述的方法，其中，所述匹配是根据下列各项中的至少一项:所述备选项的起源的一个估计方向，以及所涉及的轨迹和所述备选项的一个当前位置之间的一个距离。
14.如权利要求12或13所述的方法，其中，该差错抑制过程进一步包括:在一个第二评估时间段内定义多个环绕该交互图案中的所涉及的这些轨迹的不确定性区域(bl)，从而防止在这些不确定性区域(bl)内识别多条新的移动轨迹。
15.如任意前述权利要求所述的方法，其中，该潜在跟踪问题是由下列各项中的至少一项所引起的:该触摸表面上的光散射，和该触摸表面上污染物的一种变化。
16.如任意前述权利要求所述的方法，其中，通过应用以下各项中的至少一项来识别该潜在跟踪问题:一种对一个具有这些明显波峰的区域进行评估的区域试探法、一种对这些现有的移动轨迹的一个速度进行评估的速度试探法、一种对这些现有的移动轨迹的一个加速度进行评估的加速度试探法、一种散射检测试探法、以及一种污染物检测试探法。
17.如权利要求16所述的方法，其中，这些明显波峰包括多个正和负明显波峰，其中，每个正明显波峰表示该交互图案中的一次局部增强的交互，并且每个负明显波峰表示该交互图案中的一次局部减轻的交互；其中，当一个正明显波峰被认为与这些负明显波峰中的一个或多个相关 联时，该散射检测试探法识别该潜在跟踪问题。
18.如权利要求17所述的方法，其中，该散射检测试探法进一步要求这些负明显波峰中的所述一个或多个位于这些现有的移动轨迹之外。
19.如权利要求17或18所述的方法，其中，当该正明显波峰与所述一个或多个负明显波峰具有一种给定的空间关系时，该正明显波峰被认为与所述一个或多个负明显波峰相关联。
20.如权利要求19所述的方法，其中，该给定的空间关系定义了该正明显波峰和所述一个或多个负波峰之间的一个最大距离。
21.如权利要求16所述的方法，其中，这些明显波峰包括表示该交互图案中的多次局部增强的交互的多个正明显波峰；其中，当一个正明显波峰被认为沿着这些现有的移动轨迹之一而定位时，该污染物检测试探法识别该潜在跟踪问题。
22.如权利要求21所述的方法，进一步包括:将这些正明显波峰的至少一部分与这些现有的移动轨迹进行匹配，从而识别一组匹配明显波峰和一组非匹配明显波峰；其中，该污染物检测试探法进一步要求该正明显波峰被包括在所述非匹配明显波峰组内。
23.如权利要求1-3中任意一项所述的方法，其中，当一个现有的移动轨迹在该触摸表面(4)上是静止的并且具有一个超过一个第一阈值同时展现一个瞬时最小值的交互强度时，该潜在跟踪问题被识别。
24.如权利要求23所述的方法，其中，所述至少两个移动命题包括一个第一命题:对应于所涉及的轨迹的该对象(7)是静止的，并且在一个评估时间段内保持与该触摸表面(4)接触，以及一个第二命题:对应于所涉及的轨迹的该对象(7)被间歇性地从该触摸表面(4)移除，并且然后在该评估时间段内恢复与该触摸表面(4)接触。
25.如权利要求24所述的方法，其中，所述评估包括:在该评估时间段内相对于一个第二阈值监测该交互强度。
26.如权利要求6所述的方法，其中，当多个正波峰被认为在该交互图案中形成一个环形时，该潜在跟踪问题被识别。
27.如任意前述权利要求所述的方法，其中，可以在定义步骤(56;56A)中基于该潜在跟踪问题的一个分类和/或基于所涉及的轨迹在前述的多次反复过程中的一种移动特性来定义所述至少两个移动命题。
28.—种包括计算机代码的计算机程序产品，当在一个数据处理系统上被执行时，该计算机程序产品被适配成用于执行任意前述权利要求所述的方法。
29.一种用于跟踪触敏装置(100)的触摸表面上的一个或多个对象的移动的设备，该触敏装置(100)可运行以通过一个透光板(I)内部的多次内反射将光从多个入耦合点传播到多个出耦合点，从而从该透光板(I)的内部照亮该触摸表面(4)，其中，一个光敏装置(3)与这些出耦合点光耦合以生成一个表示在这些出耦合点处所接收到的光的输出信号，其中，该设备包括: 一个用于该输出信号的输入端(102A)； 以及一个信号处理器(14)，被配置成用于以一个反复时序运行，每次反复包括: 处理(50-52)该输出 信号以生成一个指示该触摸表面(4)上的交互的多个局部变化的交互图案；处理(53)该交互图案以用于多个明显波峰的识别；以及基于这些明显波峰更新(54)前一次反复中被认为存在于该触摸表面(4)上的多个对象(7)的多条现有的移动轨迹； 所述设备进一步包括一个差错抑制模块(204)，该差错抑制模块被配置成通过下列步骤以所述反复时序至少间歇性地运行: 处理(56 ；56A)这些明显波峰和/或这些现有的移动轨迹，以识别所涉及的多条具有一个潜在跟踪问题的轨迹； 为所涉及的每条轨迹定义(56 ；56A)至少两个移动命题；以及 使得(56 ；56B)在一次或多次后续的反复中对所述至少两个移动命题进行一次评估。
30.一种触敏装置,包括: 一个透光板(I)，被配置成用于通过多次内反射将光从多个入耦合点传播至多个出耦合点，从而从该透光板(I)的内部照亮该触摸表面(4)； 用于在这些入耦合点处提供该光的装置(2，12)； 用于生成一个表示这些出耦合点处所接收的光的输出信号的装置(3);以及 根据权利要求29所述的用于跟踪一个或多个对象(7)的移动的设备(10)。
【文档编号】G06F3/042GK104081323SQ201280068403
【公开日】2014年10月1日 申请日期:2012年12月10日 优先权日:2011年12月16日
【发明者】托马斯·克里斯蒂安松, 尼克拉斯·奥尔松, 安德里斯·比约克隆德, 马茨·彼得·沃兰德 申请人:平蛙实验室股份公司