專利名稱：觸摸檢測系統(tǒng)的制作方法
技術領域：
本申請案主張美國臨時申請案第60/749,489號的4又利。本發(fā)明涉 及一種觸摸算法，具體來說，本發(fā)明涉及一種使用小波算法對由碰 觸能夠傳播聲波的基板而產(chǎn)生的聲波執(zhí)行信號分析的觸摸檢測系統(tǒng)
及方法o
背景技術：
觸摸屏已被使用多年。通常，觸摸屏包含電阻性觸摸屏、紅外線 觸摸屏、表面聲波觸摸屏、壓力及電容性觸摸屏。
現(xiàn)有電阻性觸摸屏的主要問題為耐久性。在使用一段時期后，屏 幕可能會無法顯示某些位置。電阻性觸摸屏產(chǎn)品需要多個制造步驟， 包括(但不限于)濺鍍或印刷導電涂層、增加線性化圖形及增加覆蓋 片。電阻性及電容性產(chǎn)品均傾向于隨著時間流逝而使其線性化及校
準變得不精確。這些屏幕可由終端使用者重新校準；然而，線性化 為導電圖形的函數(shù)不能由終端用戶加以調(diào)整。
紅外線屏幕使用紅外線發(fā)射器及接收器。在屏幕被碰觸時，自發(fā) 射器至接收器的光被阻斷且該阻斷由觸摸檢測算法檢測到。紅外線 屏幕增加的功率消耗使其用于手持式及攜帶式應用的可能性不大。 與其它技術相比，紅外線屏幕增加的零件數(shù)還可能會降低其可靠性。
電容性屏幕傾向于受到周圍電容的影響。因此，必須非常小心地 進行系統(tǒng)級設計以確保屏幕周圍不存在許多金屬物體。當然，這樣 增加了設計及生產(chǎn)成本。這種觸摸屏的另 一 問題為功率消耗。
表面聲波屏幕由于發(fā)射器總是發(fā)出聲波而比電阻性及電容性屏 幕使用更多功率。這些屏幕由于功率消耗對電池壽命的影響而不能 用于手持式及攜帶式應用中。近來，不同/>司開發(fā)了新的聲波技術。NXT具有在屏幕被碰觸 時檢測聲波的"飛行時間"的聲波技術。然而，來自屏幕上邊界的反 射波產(chǎn)生了需要將吸收材料置放于屏幕的邊緣上以抑制反射波的問 題。此步驟增加了制造復雜性。此外，信號處理單元必須足夠強大 以足以執(zhí)行信號處理任務，這可能會增加設計及生產(chǎn)成本。
由Intelligent Vibrations所開發(fā)的類似技術使用由觸摸屏幕而產(chǎn) 生的聲波來枱r測"飛行時間"。該技術使用兩個置放于基板兩側(cè)上的 傳感器。此技術對光碰觸并不非常敏感。信號處理需要高處理能力(這 導致增加生產(chǎn)成本)的控制器板(controller board)來執(zhí)行。
聲觸(Soundtouch)技術具有計算每一 點的相位差以檢測碰觸的特 征化屏幕的方法。該方法的主要問題為其需要極多的儲存區(qū)以儲存 特征化數(shù)據(jù)。這樣增加了產(chǎn)品的成本。
名為Sensitive-Object的公司具有特征化屏幕的類似方法且將特 征化數(shù)據(jù)儲存于內(nèi)存中。其缺點與Soundtouch技術相同。
美國專利5465302公開了如何使用一組麥克風來檢測來自說話 者位置的信號。由麥克風所檢測的信號通過使用快速傅利葉轉(zhuǎn)換 (Fast Fourier Transformation)轉(zhuǎn)換且提取相位差。這些相位差用于判 斷說話者的位置。
美國專利6922642公開了如何在能夠傳輸聲波的表面上產(chǎn)生聲 波。此外，該專利公開了如何產(chǎn)生分散校正巻積函數(shù)(dispersion corrected convolution function)、 分散校正相關函數(shù)(dispersion corrected correlation function)及其它相位等效函凄史以判斷關于表面上 的接觸的信息。
美國專利6871149公開了如何使用所檢測信號的相位差來判斷 在給定表面上的碰觸位置。需要至少兩對變換器來檢測在表面上所 產(chǎn)生的聲波。處理這些信號以判斷相位且接著使用信號間的相位差 判斷;並觸^[立置。
國際專利申請(World Patent Application)WO 00/38104公開了如 何檢測在大表面上的碰觸位置。該申請論述了如何通過使用硬物或手指(手指的指曱或皮膚)來產(chǎn)生聲波且接著如何分析這些聲波以判 斷石並觸位置。
美國專利申請2005/0083313公開了如何通過4吏用相位信息來枱， 測碰觸位置。該技術使用可將機械能轉(zhuǎn)換為電能而已知為"變換器" 的裝置。測定右信道及左信道到達信號的相位且計算這些相位間的 差異儲存于內(nèi)存中。在表面被碰觸時，計算右信道與左信道間的相 位差且與儲存于內(nèi)存中的相位差進行比較。
美國專利申請案2005/02127777公開了如何特征化表面及將特征 化數(shù)據(jù)儲存于內(nèi)存中。不同的技術被公開，包括如何將所量測的相 位差與所儲存的相位差進行比較以檢測碰觸位置。
WO0148684公開了如何在給定表面上檢測聲波及如何使用所測 量的數(shù)據(jù)來構造非分散信號以判斷碰觸位置。
美國專利6456952公開了如何特征化觸摸屏以防止漂移。
美國專利6977646公開了如何為觸摸屏進行校準。
美國專利5751276公開了如何對觸摸屏執(zhí)行校準及如何將這些 數(shù)值儲存于內(nèi)存位置中以待稍后使用。
美國專利6353434公開了如何對觸摸屏執(zhí)行校準及如何將校準 數(shù)據(jù)儲存于內(nèi)存位置中以待稍后使用。
美國專利6650319公開了完整的映像及屏幕特征化技術。
上述現(xiàn)有技術的專利及專利申請案公開了特征化碰觸表面且將 特征化信息儲存于儲存組件中這一技術，將所儲存數(shù)據(jù)與實時數(shù)據(jù) 進行比較以判斷碰觸位置。這是多個專利及專利申請中幾乎共同的 機制。數(shù)據(jù)儲存量隨著屏幕大小增加而增加。在某些情況下，數(shù)據(jù) 量可能是產(chǎn)品實施的禁止因素且在其它情況下導致生產(chǎn)成本增加。 因此，迫切需要使用新技術以減少將被儲存的數(shù)據(jù)量。
在這些方面，根據(jù)本發(fā)明使用小波算法的觸摸檢測實質(zhì)上脫離現(xiàn)有技 術的已知概念及設計，且在此情況下設置一種主要為了通過接收由碰觸所 產(chǎn)生的聲波且使用小波轉(zhuǎn)換來對這些聲波執(zhí)行信號分析來檢測在給定表面 上的碰觸以使得數(shù)據(jù)儲存需求實質(zhì)上被P爭低而開發(fā)的裝置。

發(fā)明內(nèi)容
鑒于現(xiàn)有技術中現(xiàn)存的已知類型的觸摸屏所固有的上述缺點，本 發(fā)明提供 一 種使用小波算法的新式觸摸檢測，其中該新式觸摸檢測 可用于通過接收由碰觸產(chǎn)生的聲波且運用僅使用某些數(shù)目的小波系 數(shù)的小波轉(zhuǎn)換來對這些聲波執(zhí)行信號分析來檢測在給定表面上的碰 觸。
本發(fā)明的 一般目的(隨后將較為詳細地描述)是提供了 一種運用 僅使用少數(shù)小波系數(shù)的小波算法的新式觸摸檢測，其具有此前所提 及的小波碰觸算法的許多優(yōu)點及許多導致未由任一現(xiàn)有技術觸摸屏 單獨或以其任一組合來預期、明顯呈現(xiàn)、建議或甚至暗示的使用小 波算法的新式觸摸檢測的新穎特性。
為了達成此目的，本發(fā)明大體上包含基板，其可為能夠傳播聲 波的任何材料；變換器，其檢測由觸摸屏所產(chǎn)生的聲波；控制器， 其實施小波算法；及軟件，其并有小波算法。該基板可由能夠傳播 聲波的任何材料構成。基板的大小不限于一定尺寸?？刂破鞯撵`敏 度是由算法基于基板大小來判斷及調(diào)整。適應性靈敏度控制由基板 大小來判斷。變換器可為壓電變換器或可檢測由碰觸基板而產(chǎn)生的 聲波的任何其它類型的變換器。這些變換器的共振頻率可在聲頻范 圍內(nèi)。控制器的靈敏度是基于用于檢測聲波變換器的共振頻率來判 斷的?？刂破鳛榻邮諄碜灾梅庞诨迳献儞Q器的輸入的裝置。這些 信號通過控制器板上的模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器而轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號。數(shù)字信 號施加至控制器上的微控制器電路。微控制器具有儲存于ROM區(qū)中 的固件碼。該碼實施用以特征化及檢測碰觸位置的小波算法。由控 制器所計算的位置被傳達至主計算機。設置在主計算機中的驅(qū)動器
自控制器接收碰觸坐標位置且將該位置傳達至操作系統(tǒng)。若控制器 未執(zhí)行小波算法，則該軟件將執(zhí)行小波算法。在任一給定時間及給 定系統(tǒng)中，軟件能夠檢測控制器是否能夠執(zhí)行小波算法以檢測碰觸 位置。此為計算小波系數(shù)且使用該小波系數(shù)來判斷碰觸位置的小波 算法。因此，已相當寬泛地略述本發(fā)明的較重要的特性，以便使本發(fā)明 的詳細描述可被較好地理解，且使本發(fā)明對此項技術的貢獻可被較 好地了解。下文中將描述本發(fā)明的其他特性。
在詳細解釋本發(fā)明的至少一具體例之前，應理解，本發(fā)明并不限 于其在具體的構造及以下的描述或附圖中示出的組件配置的應用。
又，應理解本文所采用的措詞及術語是用于達成描述的目的而不應 被認為具有限制性。
本發(fā)明的主要目的是提供了 一種將克服先前技術裝置缺點的使 用小波算法的觸摸檢測。
本發(fā)明的目的為提供一種用于通過監(jiān)聽由碰觸而產(chǎn)生的聲波及 使用小波轉(zhuǎn)換來對此等聲波執(zhí)行信號分析來檢測在給定表面上碰觸 的使用小波算法的觸摸檢測。
另 一 目的為提供一種通過提供用戶不需要線性化的觸摸屏來克 服現(xiàn)有碰觸技術缺點的使用小波算法的觸摸檢測。
另 一 目的為提供 一 種中性的且不使用現(xiàn)有的市場產(chǎn)品那樣大功 率的使用小波算法的觸摸檢測。
另一目的為提供一種使用聲波技術以通過特征化每一點且將碰 觸數(shù)據(jù)與特征化數(shù)據(jù)進行比較來檢測碰觸位置的使用小波算法的觸
摸檢測。
另 一 目的為提供一種使用小波轉(zhuǎn)換來產(chǎn)生近似及詳細系數(shù)，且將 其儲存于內(nèi)存中以使得可將其與碰觸數(shù)據(jù)進行比較以判斷碰觸位置 的使用小波算法的觸摸檢測。
另 一 目的為提供一種不需要與現(xiàn)有技術所提出的裝置一樣多的 儲存空間的使用小波算法的觸摸檢測。
本發(fā)明的其它目的及優(yōu)點對讀者而言將為顯而易見的且這些目 的及優(yōu)點意欲落入本發(fā)明的范疇內(nèi)。
為了達成上述及相關目的，本發(fā)明可以采用附圖中的形式來實
施，然而，應注意以下事實附圖僅為說明性的，且可對所說明的特定構造做出改變。


結合附圖來來描述，可以更好地理解及充分了解本發(fā)明各種其它 目的、特性及隨附優(yōu)點，在各個附圖中，相同或類似零件采用相同
組件符號，其中 圖1為現(xiàn)有技術。 圖2為屏幕的現(xiàn)有技術。 圖3為本發(fā)明的立體圖。 圖4為特征化算法。 圖5為檢測算法。 圖6為控制器。 圖7為小波系數(shù)。 圖8為檢測算法。 圖9為檢測算法。 圖10為檢測算法。
具體實施例方式
現(xiàn)根據(jù)附圖進行描述，其中在該各個視圖中，類似組件符號表示 類似組件，

了使用小波算法的觸摸檢測，其包含基板， 其可以是能夠傳播聲波的任何材料；變換器，其用于檢測由觸摸屏 產(chǎn)生的聲波；控制器，其用于實施小波算法；及軟件，其具有小波 算法。所述基板可由能夠傳播聲波的任何材料構成。基板的大小不 限于 一 定的尺寸。由算法根據(jù)基板的大小判斷及調(diào)整控制器的靈敏 度。由基板的大小來決定適應性靈敏度控制。變換器可為壓電變換 器或可檢測由碰觸基板而產(chǎn)生的聲波的任何其它類型的變換器。這 些變換器的共振頻率可在聲頻范圍內(nèi)?？刂破鞯撵`敏度是基于用于 檢測聲波的這些變換器的共振頻率來判斷的?？刂破魇墙邮諄碜栽O 置在基板上的變換器輸入信號的裝置。這些信號通過控制器板上的模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號。這些信號施加于控制器上的微控
制器電路。微控制器具有儲存于ROM區(qū)中的固件碼。該碼實施小波 算法以特征化及檢測碰觸位置。由控制器所計算的位置傳達至主計 算機。位于主計算機中的驅(qū)動器自控制器接收碰觸坐標位置且將該 位置傳送至操作系統(tǒng)。若控制器未執(zhí)行小波算法，則該軟件將執(zhí)行 小波算法。在任一給定時間及給定系統(tǒng)中，軟件能夠檢測控制器是 否能夠執(zhí)行小波算法以檢測碰觸位置。所述小波算法是用來計算小 波系數(shù)且使用這些小波系數(shù)來檢測碰觸位置。
該基板可由能夠傳播聲波的任何材料構成?；宓拇笮〔幌抻谝?定的尺寸。基于基板的大小，由算法來判斷及調(diào)整控制器的靈敏度。 由基板的大小來決定適應性靈敏度控制?；逵煽蓚鞑ヂ暡ǘ粚?致大量衰減的任何材料制成。玻璃為基板的良好候選物，因為其可 傳播聲波而不導致大量衰減。 一些應用要求基板為透明的。這些應 用中之一 為基板被設置于顯示裝置前面以將輸入提供至主計算機。 在這些應用中，要求基板具有良好的透光特性。在其它應用中，基 板的透光特性并非如此重要。在這些情況下，可使用不透明的基板。 基板可為透明或不透明的， 一些應用需要透明基板而一些其它應用 需要不透明基板?；宄叽缈苫趹枚淖?。在基板面積較小時， 聲波的衰減小于在基板面積較大時的聲波衰減。 一 電路檢測該衰減 且調(diào)整控制器電路的靈敏度以補償由于尺寸增加所增加的衰減?；?板必須使用可傳播聲波而沒有太多衰減的材料構成。
變換器可為壓電變換器或可檢測由碰觸基板而產(chǎn)生的聲波的任 何其它類型的變換器。這些變換器的共振頻率可在聲頻范圍內(nèi)。基 于用于檢測聲波的這些變換器的共振頻率來判斷控制器的靈敏度。 變換器為檢測基板上的聲波振動的市售壓電變換器。變換器可為環(huán) 狀彎曲型或矩形變換器?？墒褂媚z將這些變換器粘附在基板的底面。
控制器是接收來自設置在基板上的變換器輸入信號的裝置。這些 信號通過控制器板上的模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器而被轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號。這些 信號被施加于控制器上的微控制器電路。微控制器具有儲存于ROM區(qū)中的固件碼。該碼實施用以特征化及沖企測碰觸位置的小波算法。 由控制器所計算的位置被傳輸至主計算機?？刂破饔赡M數(shù)字轉(zhuǎn)換 器、儲存單元、執(zhí)行算法的微控制器、通信電路及電路操作所需的 其它電組件所組成。模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器接收來自屏幕的模擬信號且將 其轉(zhuǎn)換為數(shù)字信息。該數(shù)字信息被發(fā)送至微控制器單元以供數(shù)學計 算。計算結果被儲存于儲存單元中。在屏幕被特征化時，模擬信號 自屏幕傳輸至控制器。該信號由模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器數(shù)字化然后被施加 于微控制器單元?？刂破魃系奈⒖刂破鲉卧嬎銛?shù)字信號的小波系 數(shù)。這些系數(shù)接著被儲存于儲存單元中。在屏幕正常操作期間，當 屏幕被手指或任何其它對象碰觸時，由變換器檢測到的模擬信號傳 送至控制器。在控制器上的模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器將該模擬信號轉(zhuǎn)換為數(shù) 字信號。接著將該數(shù)字信號施加至微控制器單元。微控制器單元計 算小波系數(shù)且將系數(shù)與儲存于儲存單元中的系數(shù)進行比較?；趦?組系數(shù)之間的相關性，測定碰觸位置并報告至通信單元。通信單元 使用與主計算機通信的任何標準通信協(xié)議。控制器可經(jīng)構造為與大 型系統(tǒng)或小型系統(tǒng)一起使用。在與大型系統(tǒng)一起使用時，可使用主 計算機能夠支持的任何標準通信協(xié)議。此等協(xié)議包括(但不限于)串行
數(shù)據(jù)接口 (serial data interface)、通用串行總線接口 (Universal Serial Bus interface)及其它協(xié)議。若控制器用于小型系統(tǒng)中(諸如，手持式 計算機或PDA或MP3播放器或任何其它便攜式計算機或便攜式娛 樂裝置)，則控制器可使用便攜式裝置能夠支持的任何通信協(xié)議。控 制器可具有能夠執(zhí)行所提出的算法的任何控制器芯片。模擬數(shù)字轉(zhuǎn) 換器可為可接收模擬信號且產(chǎn)生被施加至微控制器單元的數(shù)字輸出 的任何轉(zhuǎn)換器。
設置在主計算機中的驅(qū)動器自控制器接收碰觸坐標位置且將該 位置傳輸至操作系統(tǒng)。若控制器未執(zhí)行小波算法，則軟件將執(zhí)行小 波算法。在任一給定時間及給定系統(tǒng)中，軟件能夠檢測控制器是否 能夠執(zhí)行小波算法以檢測碰觸位置。軟件為設置在主計算機上的系 統(tǒng)的組件。軟件提供與控制器及與主計算機操作系統(tǒng)的通信。軟件組件具有兩種與控制器及主計算機系統(tǒng)進行通信的方法。軟件可通 過使用任何軟件程序設計語言來寫入。這些程序設計語言包括(但不
限于)C十+、 FORTRAN、 C及其它語言。軟件可在控制器中未執(zhí)行小 波算法的情況下執(zhí)行小波算法?；蛘?，軟件可僅將碰觸的坐標傳輸 至主計算機。軟件可與用于主計算機上的任何操作系統(tǒng)通信。此操 作系統(tǒng)包括(但不限于)Windows操作系統(tǒng)及Windows CE。
小波算法為計算小波系數(shù)且使用小波系數(shù)來檢測碰觸位置。算法 為實施小波轉(zhuǎn)換處的組件。如前所述，在控制器中或在軟件中完成。 算法接收表示來自屏幕信號的數(shù)字值。對該信號施加小波轉(zhuǎn)換。在 屏幕特征化相位的期間，計算小波系數(shù)且儲存于儲存單元中。在常 規(guī)操作期間，數(shù)字值被應用于算法去計算小波系數(shù)。算法讀取所儲 存的系數(shù)且進行比較，基于比較的結果，判斷碰觸位置。算法可在 使用任何軟件語言的軟件中實施?；蛘?，算法可在例如為固件的控 制器中實施。再次，算法可在控制器中使用任何程序設計語言實施。 算法也可被并入于特殊應用的集成電路中，使得所有計算按照硬件 計算且在特殊應用集成電路內(nèi)執(zhí)行。也可采用DSP處理器來執(zhí)行算 法。
如圖l所示，觸摸屏2設置于另一基板1的頂部。如圖2所示， 四個變換器設置于屏幕的底部。變換器以非對稱組態(tài)設置于基板上。 圖3示出變換器與控制器及主計算機系統(tǒng)之間的連接。變換器3與5 通過使用線23而一起成對，而變換器4與6—起成對。變換器3的 一個端子通過使用線23連接至變換器5的類似端子。變換器5的另 一端子連接至控制器7作為輸入通道之一，這是由線20來完成的連 接。變換器3的另一端子通過線18連接至控制器7且接地。變換器 3與變換器5連接可對換，即，變換器5的另一端子可連接至線18， 而變換器3的另一端子可連接至線20。變換器6與變換器4通過線 22而彼此連接。變換器6的另 一端子通過線21而連接至控制器輸入。 變換器4通過線19連接至控制器7輸入。線19連接至控制器7中 的接地。如上所述，這些連接可對換。舉例而言，變換器6的端子可連接至線19，而變換器4的端子可連接至線22?？刂破?輸出連 接至主計算機系統(tǒng)8。
圖1示出了基板2及其如何被設置于表面1上。圖2示出了基板 2及設置于基板2上的變換器。變換器3、 4、 5及6可以是能夠檢測 聲波的任何變換器。其可附著至基板2的頂面或底面處。在任一種 情況下，其必須附著在基板上以檢測由聲波所產(chǎn)生的基板的振動。 通常所述的附著可使用膠進行粘貼來實現(xiàn)。通過使用手指或使用能 夠產(chǎn)生聲波的任何物體來碰觸基板以產(chǎn)生聲波。圖3中示出了變換 器連接。變換器以非對稱組態(tài)而被置放于基板上，每個變換器具有 兩個端子， 一個端子為普通端子，另一個端子為信號端子。變換器3 及變換器5的普通端子通過線23連接在一起。同樣，變換器6及變 換器4的普通端子通過線22連接在一起。變換器3的另一端子通過 線18連接至控制器7。變換器5的另一端子通過線21連接至控制器。 變換器6的另一端子通過線21連接至控制器7。變換器4的另一端 子通過線19連接至控制器7。如圖6中所描繪的，控制器7由許多 子組件組成。模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換單元(A/D) 24接收來自變換器的輸入。 A/D單元24具有三個輸入，右信道28、左信道29及公共信號30。 這些信號來自變換器且其被A/D單元24數(shù)字化。該單元可為能夠執(zhí) 行模擬至數(shù)字轉(zhuǎn)換的任何A/D單元。該A/D單元實際上可為DSP單 元的一部分。A/D單元24的輸出被施加至孩i控制器單元25。微控制 器單元25對數(shù)字信號執(zhí)行小波算法，存在兩個不同的操作。在特征 化相的期間，碰觸基板2產(chǎn)生聲波。這些波由變換器3、 4、 5及6 檢測到。來自這些變換器3、 4、 5及6的模擬信號施加至控制器7 中的A/D單元24。信號由A/D單元24自模擬信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號 后，施加至微控制器單元25。如下所述，微控制器單元25計算該信 號的小波系數(shù)?；蛘?，數(shù)字信號處理單元26可用于執(zhí)行小波及其它 數(shù)字信號處理計算。在這種情況下，數(shù)字信號處理單元26與微控制 器單元25緊密合作以完成小波轉(zhuǎn)換及其他的計算。自動增益控制單 元27控制前置放大器24的增益，以使得電路在屏幕2被猛烈地碰觸時不會超載。存儲在微控制器25中的算法31執(zhí)行若千級小波轉(zhuǎn) 換系數(shù)計算。圖5示出了屏幕特征化算法的細節(jié)。這里，信號38及 信號39為A/D單元24的輸出。信號38施加至離散小波轉(zhuǎn)換單元 13。信號39施加至離散小波轉(zhuǎn)換單元14。單元13及14均計算輸入 數(shù)字信號的離散小波轉(zhuǎn)換。此處，使用五級小波分解。然而，分解 并非必須為五級且任何級的分解均可用于找出小波系數(shù)。如圖7所 示，五級小波分解產(chǎn)生五個近似系數(shù)及五個詳細系數(shù)。CA1至CA5 為近似系數(shù)的五個級。CD1至CD5為詳細系數(shù)的五個級。小波轉(zhuǎn)換 的近似系數(shù)有助于識別兩個信號之間的相似性。詳細系數(shù)提供關于 信號的詳細信息，且信號的任何突然改變由詳細系數(shù)來識別。小波 系數(shù)用于例如圖像處理的許多其它應用中。小波轉(zhuǎn)換的最有用特性 之一為在任一給定級，有可能使用少數(shù)系數(shù)來表示原始信號。這樣 使得人們能夠?qū)⑿〔ㄞD(zhuǎn)換應用于數(shù)據(jù)壓縮中。這里，在每一階段使 用有限數(shù)目的系數(shù)以降低數(shù)據(jù)儲存要求?？梢試L試不同數(shù)目的系數(shù)， 舉例而言，在一種情況下，每一階段使用32個系數(shù)。在另一種情況 下，每一階,殳使用128個系數(shù)。又，每一階段使用16個系數(shù)。返回 圖5，信號38施加至計算輸入信號38的近似系數(shù)33及詳細系數(shù)35 的離散小波轉(zhuǎn)換單元13。離散小波轉(zhuǎn)換單元14計算輸入信號39的 小波近似系數(shù)32及詳細系數(shù)34。輸入信號38的近似系數(shù)及信號39 的近似系數(shù)施加至發(fā)現(xiàn)兩個近似系數(shù)之間差異的差異單元15。輸入 信號38的詳細系數(shù)35及輸入信號39的詳細系數(shù)34施加至計算詳 細系數(shù)35與詳細系數(shù)34之間差異的差異單元16的輸入。差異單元 15的輸出37及差異單元16的輸出36施加至儲存單元。以此方式， 將特征化的點的所有系數(shù)儲存于儲存單元中。現(xiàn)參考圖8以描述檢 測實時碰觸的屏幕操作。當圖2中的屏幕2被手指或另一對象碰觸 時，產(chǎn)生聲波且這些波由位于基板2上的變換器3、 4、 5及6檢測 到。來自變換器3、 4、 5及6的信號28、 29及30施加至控制器單 元7?？刂破鲉卧?具有放大器及模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器(A/D)24。 A/D單 元24的輸出為數(shù)字信號41及42且將該輸出信號施加至離散小波轉(zhuǎn)換單元13及14。離散小波轉(zhuǎn)換單元13及14計算輸入信號的近似及 詳細小波系數(shù)。輸入信號41的近似系數(shù)44及詳細系數(shù)43由離散小 波轉(zhuǎn)換單元13來計算。輸入信號42的近似系數(shù)46及詳細系數(shù)45 由離散小波轉(zhuǎn)換單元14來計算。小波轉(zhuǎn)換單元13及14可均為模擬 及數(shù)字小波轉(zhuǎn)換單元。輸入信號41的近似系數(shù)44及輸入信號42的 近似系數(shù)46施加至差異單元16以找出這些系數(shù)間的差異。輸入信 號41的詳細系凄史43及輸入信號42的詳細系數(shù)45施加至找出兩個 系數(shù)間的差異的差異單元15的輸入。差異單元15的輸出47及差異 單元16的輸出48施加至相關單元52。相關單元52的其它輸入49 及50來自儲存單元。如上所述，在特征化相位的期間，系數(shù)49及 50儲存于儲存單元中。相關單元51的輸出為碰觸的位置。在圖9 中示出了相關器單元的細節(jié)。存在許多種在特征化信號與實時信號 的系數(shù)之間求出相關的不同方法。此處，論述耦合差異相關技術。 圖10示出了相關的一種方法。在圖10中，每一階段的每一系數(shù)矩 陣55施加至加法器單元56。加法器56將在給定階段的所有系數(shù)相 加。若所有系數(shù)相加，則總和57施加至將總和除以給定階段的系數(shù) 的總數(shù)的除法器電路60。結果61為給定階段的系數(shù)的平均值。輸出 61施加至乘法器65。乘法器65的另一輸入62來自儲存單元。信號 62為特征化信號在給定階段的系數(shù)的平均值。信號61乘以信號62 的結果作為輸出63 。輸出信號63施加至基于相乘結果來消除候選點 的交叉相關消除器66。若使用五級分解，則相關消除器將針對所有 級檢查所有相乘結果。接著，若存在許多負的相乘結果，則這些點 從候選清單中消除。相關消除器的輸出67施加至保持候選位置清單 的候選位置單元68。候選位置單元的輸出68施加至比較候選位置間 的各個平均相關數(shù)以找出最有可能的位置的比較器單元70。比較器 70的輸出71為由相關器所報告的碰觸位置。若作為相關器單元計算 的結果不存在緊密相關，則不報告該碰觸的位置，因為其可能為噪 聲信號。圖IO示出了用于補充第一單元的第二相關器單元。輸入75 為給定階段的系數(shù)。這些系數(shù)75施加至將所有這些系數(shù)加在一起的加法器單元76。結果77施加至將所有系數(shù)75的總和77除以該給定 階段的系數(shù)的總數(shù)的除法器單元78。除法器單元78的輸出79施加 至減法器單元80。減法器單元80的另一輸入81為特征化信號的系 數(shù)。減法器單元80發(fā)現(xiàn)實時信號的系數(shù)79與特征化信號的系數(shù)81 之間的差異。減法器單元80的結果82施加至找出較小系數(shù)數(shù)目、 且使用其來求相關的小數(shù)值檢測器單元83。針對每一階段的近似系 數(shù)及詳細系數(shù)均執(zhí)行該步驟。具有最多的小于其它數(shù)目的數(shù)目的位 置認為是碰觸位置。圖9及圖10中論述的相關器單元的變化是將給 定階段實時信號的所有系數(shù)與特征化信號的系數(shù)相關的單元。這是 較長時間的處理，然而，其可產(chǎn)生較好的結果。可使用搜尋算法增 加相關處理的速度。此外，可使用內(nèi)插算法減少儲存于儲存單元中 的點的數(shù)目。在這種情況下，較少數(shù)目的點用于特征化屏幕，且內(nèi) 插算法用于在實時碰觸操作期間來判斷碰觸位置。
關于本發(fā)明的使用及操作的方式的進一步論述，其在上文描述中 應為顯而易見的。因此，將不再提供關于使用及操作方式的進一步 論述。
關于上文描述，應認識到，本發(fā)明提到的最佳尺寸關系(包括大
小、材料、形狀、形式、功能及操作方式、總成及使用的變化)被認 為對于本領域的技術人員而言是顯而易見及明顯的，且說明于圖式
中且描述于本說明書中的關系的所有等效關系意欲包含于本發(fā)明中。
因此，上文的描述為僅對本發(fā)明原理的說明。另外，由于本領域 的技術人員可容易地對本發(fā)明進行多種修改及改變，所以不希望將 本發(fā)明限制于所展示及所描述的確切構造及操作，且因此，可采取 落入于本發(fā)明的范疇內(nèi)的所有適合修改及等效物。
權利要求
1.一種觸摸檢測裝置，其包含基板，用于為該裝置提供基座；復數(shù)個傳感器，用于檢測聲波且將聲能轉(zhuǎn)換為電能；模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器，用于將模擬信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號；控制器，用于處理該數(shù)字信號且用于檢測碰觸位置及將該位置傳輸至主計算機；算法，其用于計算小波系數(shù)且將計算出的系數(shù)部分與儲存于內(nèi)存中的小波系數(shù)進行比較以判斷該碰觸位置。
2. 如權利要求l所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述用于為所述裝 置提供基座的的基本包含可傳播聲波的基板。
3. 如權利要求l所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述用于檢測聲波 及將聲能轉(zhuǎn)換為電能的傳感器包含變換器。
4. 如權利要求l所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述變換器具有可 調(diào)整的共振頻率。
5. 如4又利要求1所述的系統(tǒng)，其特4正在于，所述用于^r測石並觸 位置的控制器包含一儲存單元。
6. 如權利要求l所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述用于計算小波 系數(shù)以判斷該碰觸位置的算法包含可實施多級離散小波轉(zhuǎn)換的小波 算法。
7. 如權利要求l所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述用于計算小波 系數(shù)以判斷該碰觸位置的算法包含可實施連續(xù)小波轉(zhuǎn)換的小波算 法。
8. 如權利要求l所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述用于計算小波 系數(shù)以判斷該碰觸位置的算法包含計算目前信號的小波系數(shù)且將那 些計算出的系數(shù)與所儲存的那些系數(shù)進行比較的小波算法。
9. 如權利要求l所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述主計算機為連 接至該觸摸檢測系統(tǒng)的單機計算機。
10. 如權利要求l所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述主計算機被嵌 入于手持式裝置中且該觸摸檢測系統(tǒng)且為該手持式裝置的部分。
11. 一種觸摸檢測裝置，其包含基板，用于為該裝置提供基座； 復數(shù)個傳感器，用于檢測聲波且將聲能轉(zhuǎn)換為電能；模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換 器，用于將模擬信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號；控制器，用于處理該信號且 用于檢測碰觸位置及將該位置傳輸至主計算機；算法，用于計算小 波系數(shù)且選擇最初"n"個小波系數(shù)以降低該系統(tǒng)的儲存需求且將這 些最初"n"個小波系數(shù)與儲存于內(nèi)存中的"n"個小波系數(shù)進行比較以 判斷該;並觸位置。
12. 如權利要求11所述的系統(tǒng)，其特征在于，最初"n"個小波系 數(shù)是基于誤差計算及預測來判斷的。
13. 如權利要求11所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述算法是由控 制器上的微控制器所執(zhí)行的固件實施的。
14. 如權利要求11所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述算法是在主 計算機上執(zhí)行的軟件實施的。
15. —種觸摸檢測裝置，其包含讀取輸入數(shù)字信號；使用特殊 小波算法來判斷該輸入信號的小波系數(shù)；將該輸入信號的小波系數(shù) 與內(nèi)存中的信號的小波系數(shù)進行比較；基于該輸入信號的小波系數(shù) 與所儲存信號的小波系數(shù)之間的相關性來判斷碰觸位置。
16. 如權利要求15所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述參考信號儲 存于儲存單元中用于將來的相關性。
17. 如權利要求15所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述參考信號的 小波系數(shù)被計算且儲存于內(nèi)存單元中用于將來的相關性。
18. 如權利要求15所述的系統(tǒng)，其特征在于，小波系數(shù)中僅最 初"n"個元素被使用，以降低儲存需求。
19. 如權利要求18所述的系統(tǒng)，其特征在于，最初"n"個元素是 基于誤差的減少來判斷的。
20. 如4又利要求19所述的系統(tǒng)，其特々正在于，n為8、 16、 32、 64或更高。
全文摘要
一種使用小波算法檢測表面上的碰觸的觸摸檢測，該觸摸檢測通過接收由碰觸所產(chǎn)生的聲波且使用小波轉(zhuǎn)換來對這些聲波執(zhí)行信號分析，其中參考信號的儲存需求被降低。本發(fā)明的裝置包括基板，其可為能夠傳播聲波的任何材料；變換器，其檢測由觸摸屏而產(chǎn)生的聲波；控制器，其實施該小波算法；及軟件，其并入有小波算法。該基板可由能夠傳播聲波的任何材料制成?；宓拇笮〔幌抻谝欢ǖ某叽?。控制器的靈敏度是由算法基于基板的大小來判斷及調(diào)整。這是由基板的大小判斷的適應性靈敏度控制。
文檔編號G09G5/00GK101601082SQ200680046897
公開日2009年12月9日 申請日期2006年11月22日 優(yōu)先權日2005年12月13日
發(fā)明者戈卡爾普·貝拉默戈魯 申請人:Awq顧問公司