專利名稱：使用數(shù)據(jù)收集算法檢測及追蹤觸摸板上多個物體的方法,僅檢測物體的外部邊緣,然后假 ...的制作方法
技術領域：
本發(fā)明一般涉及對觸摸板提供輸入的方法。特別地，本發(fā)明涉及一種檢測及追蹤 觸敏表面上多個物體的方法，其把多個物體看作一個物體，該一個物體的周長或端點由多 個物體定義，從而把多個物體看作一個物體，以便簡化檢測和追蹤算法。
背景技術：
隨著便攜式電子產(chǎn)品越來越普及，對其進行有效的控制的需求變得越來越重要。 便攜式電子設備的普及應用得益于使用觸敏表面作為用戶輸入的方式，包括但不應限于 音樂播放器、DVD播放器、視頻文件播放器、個人數(shù)字助理(PDA)、數(shù)碼相機以及攝像機、移 動電話、便攜式電腦和筆記本電腦、全球衛(wèi)星定位(GPS)設備及其它便攜式電子設備。即使 靜止的電子產(chǎn)品，例如臺式電腦也可以利用為觸摸板提供輸入的改進的系統(tǒng)和方法，這給 用戶帶來更強大的功能。很多便攜式和靜止的電子產(chǎn)品都存在的主要問題之一是它們的物理尺寸限制可 能與電子產(chǎn)品通訊的方式。典型地，當便攜性作為一個重要特征的時候，界面的可用空間 是非常有限的。例如，移動電話經(jīng)常被認為是智能電話，其現(xiàn)在具有電話和個人數(shù)字助理 (PDA)的功能。典型地，PDA需要用于輸入的大量表面區(qū)域以及實用的顯示屏。
最近進入移動電話市場的移動電話帶有液晶顯示屏(LCD)，其具有觸敏屏性能。由 于智能電話是便攜的，顯示屏空間中所能獲得的空間是有限的，因此出現(xiàn)了把所顯示的數(shù) 據(jù)的相對大小擴大或縮小的方法。尤其，考慮如果一頁數(shù)據(jù)以更為常規(guī)的清晰度來顯示的 話，其會占用一頁，尺寸大約是一張普通的紙。整張紙的數(shù)據(jù)能夠顯示在顯示屏上，但會大 大降低其大小，這是因為顯示屏的物理尺寸相對于典型的紙張要小。問題是如何把數(shù)據(jù)以 可用的尺寸顯示在該頁上。解決方法是擴大該頁的較小部分。從而可在任何時間查看整個 頁面的一個部分。其效果是放大或擴大頁面的部分。折中的結果是不能同時查看整個頁面。 相應地，用戶必須移動或“拖動”頁面上的數(shù)據(jù)，以顯示頁面的不同部分。因此，考慮顯示整個網(wǎng)頁，從而使整個屏幕都能看見，但是顯示屏的物理尺寸只是 每個邊上幾英寸的問題。在如此小的尺寸下，頁面上的數(shù)據(jù)通常字跡模糊。用戶會選擇頁 面的一部分進行放大。隨著頁面上的數(shù)據(jù)越來越大，頁面的邊緣會超出顯示屏的邊界而大 部分消失。而后用戶在顯示屏上拖動手指，以改變顯示屏上可視的頁面部分。相應的，當其 它部分被隱藏時，可以看見頁面上先前隱藏的部分。
可在觸敏表面例如觸摸屏或觸摸板上進行的動作是擠壓動作或其相反動作，從而擴大和縮小頁面。例如，為執(zhí)行縮放操作以擴大頁面，用戶需要將拇指和食指放到一起直到 它們接觸，然后把拇指和手指向下放在觸敏表面上，這樣拇指以及手指的一側與觸敏表面 接觸。然后用戶基本上分開拇指和食指，同時保持與觸敏表面的接觸。顯示屏上的頁面會 隨著拇指和食指的繼續(xù)分開而進一步擴大。類似的，保持與觸敏表面的接觸的同時簡單地 將拇指和食指擠壓在一起可以反向擴大顯示屏上的頁面。用戶可以反復進行擠壓和反向擠 壓動作，從而使頁面隨著擴大的增加或減小而放大或縮小頁面。不利的是，現(xiàn)有技術中所公知的用于檢測和追蹤觸摸板表面上的拇指和食指的一 種方法是檢測及追蹤拇指和食指(或任一手指用于擠壓或反向擠壓)作為觸敏表面上的分 離的物體。追蹤多個物體意味著對一個物體的計算必須用于每個物體。因此，對于每個手 指或被追蹤的指向物體(以下可交換使用)，任意觸摸板處理器上的計算負擔顯著增加。應當改進現(xiàn)有技術，以簡化檢測和追蹤在諸如觸摸板或觸摸屏(此后稱為觸摸 板)的觸敏表面上的多個物體的過程。應當改進現(xiàn)有技術，以簡化對諸如觸摸板或觸摸屏 觸敏表面上多個物體的檢測和追蹤過程。描述一個可用于本發(fā)明中的觸摸板及觸摸屏技術的實施方式是有用的。特別地， 可以采用CIRQUE 公司的電容敏感觸摸板或觸摸屏技術來實施本發(fā)明。CIRQUE 公司 的觸摸板是通用的電容感應設備，圖1例示了一個實例。使用不透明表面或透明表面可以 實現(xiàn)觸摸板。因此，觸摸板可以作為傳統(tǒng)觸摸板而操作，或作為顯示屏上的觸敏表面而操 作，因此可作為觸摸屏而操作。在Cirque 公司的觸摸板技術中，采用行和列電極的網(wǎng)格來定義觸摸板的觸敏區(qū) 域。通常，觸摸板是一個矩形網(wǎng)格，大約有16乘12個電極，或空間有限時為8乘6個電極。 單個感應電極與這些行和列電極相互交織。所有位置的測量都通過感應電極完成。但是， 行和列電極也可以作為感應電極，因此重要的方面是，至少有一個電極驅動信號，另一個電 極用于檢測信號。更具體來說，圖1示出了CIRQUE 公司所教導的電容敏感觸摸板10，包括觸摸 板電極網(wǎng)格中的行(12)及和列(14)(或X和Y)電極的網(wǎng)格。對觸摸板參數(shù)的所有測量都 來自于單個的感應電極16，該感應電極16也位于觸摸板電極網(wǎng)格上，而不是來自于X或Y 電極12，14。測量中不使用固定的參考點。觸摸板傳感器控制電路20從P、N發(fā)生器22， 24(正極和負極)產(chǎn)生信號，信號以各種形式被直接傳送到X和Y電極12，14。相應地，觸 摸板電極網(wǎng)格上的這些電極與觸摸板傳感器控制電路20上的這些驅動引腳之間通常是一 對一地對應。但是，可以電極的復用來修改這種設置。觸摸板10不依賴于絕對電容測量來確定觸摸板表面上的手指(或其它電容物體) 的位置。觸摸板10測量感應線16的電荷的不平衡。當觸摸板10上沒有指向物體，觸摸板 傳感器控制電路20處于平衡狀態(tài)，且在感應線16上沒有信號。電極12，14上可能有或沒 有電容式電荷。根據(jù)CIRQUE 公司的方法論，這是不相關的。當指向設備由于電容耦合 產(chǎn)生不平衡，在包括觸摸板電極網(wǎng)格的多個電極12，14上產(chǎn)生電容變化。測量的是電容的 變化，不是電極12，14的絕對電容值。通過測量必須注射到感應線16上以重建或恢復感應 線上平衡的電荷量，觸摸板10確定電容的變化。
為了確定指向物體例如手指的位置，觸摸板10必須對X電極12和Y電極14(四 個完整的測量)進行兩個完整的測量循環(huán)。對X電極12和Y電極14的步驟如下首先，用來自于P、N發(fā)生器22的第一信號驅動的一組電極(也就是說，一組選擇 的X電極12)以及將使用通用電容測量設備26的第一次測量用于確定最大信號的位置。但 是，無法從這一次測量得知手指是否在距離最大信號最近的電極的一側或另一側。接下來，移動一個電極到最近電極的一側，再次用信號驅動一組電極。也就是說， 增加立刻到該組的一側的電極，同時在信號組的相反側的電極不再被驅動。第三，驅動新的一組電極，進行第二次測量。最后，使用方程比較兩個測量的信號的大小，確定手指的位置。相應地，觸摸板10測量電容的變化，從而確定手指的位置。以上描述的所有這些 硬件及方法論都假設觸摸板傳感器控制電路20直接驅動觸摸板10的電極12，14。因此， 對于典型的12x16電極網(wǎng)格觸摸板，從觸摸板傳感器控制電路20可獲得總共28個引腳 (12+16 = 28)，用來驅動電極網(wǎng)格的電極12，14。CIRQUE 公司的觸摸板的敏感性或分辨率遠高于含有行和列電極的16乘12網(wǎng) 格。通常其分辨率是每英寸點數(shù)960的量級，或更高的級別。根據(jù)本發(fā)明，元件的敏感性、 同行和列上電極的間距以及其它非材料因素，決定了確切的分辨率。雖然上面描述的CIRQUE 公司的觸摸板使用X和Y電極的網(wǎng)格以及分離的和單 個的感應電極，感應電極也可以是復用的X或Y電極。任一設計都可以實現(xiàn)本發(fā)明的功能。CIRQUE 公司觸摸板的根本技術基于電容傳感器。但是，其它的觸摸板技術也 可用于本發(fā)明。這些其它的接近敏感和觸敏觸摸板技術包括電磁、感應、壓力感應、靜電、超 聲、光學、阻抗膜、半導體膜或其它手指或觸針反應技術?，F(xiàn)有技術包括如下的對觸摸板的描述已經(jīng)能夠檢測及追蹤在觸摸板上的多個物 體。現(xiàn)有技術的專利教導并要求保護觸摸板對位于觸摸板上任何位置的單個物體的檢測及 追蹤。該專利描述了一種系統(tǒng)，物體作為繪制為曲線的信號上的“最大值”出現(xiàn)，其指示指 向物體的存在和位置。所以，也存在“最小值”作為信號圖像上低的部分，其指示沒有指向 物體正在被檢測。圖2為例示了作為檢測觸摸板上中間具有間隔的兩個物體的檢測結果的第一最 大值30、最小值32和第二最大值34的圖表?，F(xiàn)有技術總是把物體作為分離的和單個的物體進行追蹤，所以當物體繞觸摸板移 動時必須跟隨每個物體。本發(fā)明相比現(xiàn)有技術的優(yōu)越性在于提供了一種新的檢測和追蹤方法，其不需要系 統(tǒng)確定觸摸板表面上物體的數(shù)量，但也能注意到物體的存在
發(fā)明內容
在優(yōu)選實施方式中，本發(fā)明是用于檢測和追蹤觸摸板或觸摸屏上多個物體的系統(tǒng) 和方法，其中，所述方法提供了一種新的數(shù)據(jù)收集算法，其中，該方法降低了處理器執(zhí)行檢 測和追蹤算法的計算負擔，其中，把多個物體看作單個的物體的元素，而不是看作分離的物 體，其中，當檢測到兩個物體時，把物體的位置看作單個物體的端點，當檢測到多于兩個物體時，看作邊緣或邊界。在本發(fā)明的第一方面，存在觸摸板和觸摸屏(此后共同稱為“觸摸板”)硬件，掃描 程序可以與這個新的分析算法一起使用。在本發(fā)明的第二個方面，新的分析算法可以在固件中實施，而不需要硬件上的變 化。在第三個方面，觸摸板執(zhí)行常用掃描程序以從觸摸板上的所有電極獲得數(shù)據(jù)，其 中，通過從觸摸板的外部邊緣或邊界開始然后向內移動尋找物體而對數(shù)據(jù)進行分析。當物 體在數(shù)據(jù)中被檢測到，數(shù)據(jù)分析結束。然后在與第一外部邊緣相對的外部邊緣或邊界開始 分析，然后繼續(xù)向內移動。再次，當在數(shù)據(jù)中檢測到物體的邊緣，數(shù)據(jù)分析結束。然后在直角 尺寸內重復這個過程。因此，如果第一邊界均為觸摸板的水平邊界，那么分析開始使用兩個 垂直邊界。分析從不顯示觸摸板上被檢測的物體從任何方向超過第一物體的邊緣。因此， 觸摸板從不確定觸摸板上的物體的總數(shù)，也從來不必計算來自四個方向的物體的邊緣以外 的物體，這實質上降低了觸摸板處理器的計算負擔。根據(jù)下文的詳細介紹并結合附圖，本發(fā)明的這些及其它的目的、特征、優(yōu)點和替代方面對本領域技術人員來說顯而易見。


圖ι為CIRQUE 公司制造的、可根據(jù)本發(fā)明的原理進行操作的電容敏感觸摸板 的元件的框圖；圖2為示出了根據(jù)現(xiàn)有技術的教導對觸摸板上的兩個物體進行檢測的圖表；圖3為本發(fā)明的觸摸板的俯視圖，其示出了用戶使用拇指和食指接觸其表面的 手；圖4為觸摸板的俯視圖，其示出了當拇指和食指接觸時，觸摸板看見單個物體；圖5為觸摸板的俯視圖，其示出了當拇指和食指分開時，觸摸板看見兩個物體，但 看作單個物體；圖6為觸摸板的俯視圖，其示出了三個或更多手指接觸觸摸板時，觸摸板看見多 個物體，但仍看作單個物體；圖7為觸摸板的俯視圖，其示出了當多個物體旋轉時，可把多個物體作為單個的 較大物體進行追蹤；圖8為本發(fā)明觸摸板的俯視圖，其示出了用戶使用拇指和食指分開并接觸其表面 的手；圖9A為本發(fā)明觸摸板的俯視圖，其例示了根據(jù)本發(fā)明的原理操作的新的、簡化了 的數(shù)據(jù)收集算法；圖9B為示出了本發(fā)明新的數(shù)據(jù)收集算法的結果的圖表；圖10為觸摸板的俯視圖，其例示了代表兩個指向物體的外部邊界的四邊形的輪 廓；圖11為觸摸板的俯視圖，其示出了當每個指向物體都比其它的更接近觸摸板的 至少一個邊緣時，如何通過新的分析算法顯示三個指向物體；圖12為觸摸板的俯視圖，其示出了無法知道被測物體實際位于四邊形的哪個角；
圖13為觸摸板的俯視圖，其例示了新的分析算法不確定在外部指向物體的邊界 內有多少個指向物體；圖14為也能夠使用本發(fā)明的新的分析算法的一維觸摸條(touchstrip)的俯視 圖；圖15示出了本發(fā)明的替代的實施方式，其中，四邊形的邊界由在物體之間移動的 合適的邊界代替。
具體實施例方式現(xiàn)在引用附圖，本發(fā)明的不同部件采用不同的標記，本發(fā)明將據(jù)此進行討論，以使 得本領域技術人員能夠制造并使用本發(fā)明。應當理解，以下的描述僅僅是本發(fā)明原理的舉 例，不應視為縮小以下的權利要求保護的范圍。在描述本發(fā)明的實施方式之前，需要重點理解的是本發(fā)明的觸摸板硬件對所有的 觸摸板電極進行掃描。如圖2所示的現(xiàn)有技術，CIRQUE 公司的觸摸板始終具有采集相 同原始數(shù)據(jù)的能力。此外，觸摸板的電極被掃描的方式不是本發(fā)明的要素。本發(fā)明使用的 CIRQUE 公司的觸摸板是唯一的，因為電極是按次序被成組掃描的，而不是同時掃描的。 然而，與本發(fā)明相關的不是如何從觸摸板的電極收集數(shù)據(jù)，而是如何使用和分析數(shù)據(jù)。通過 下面的公開，新的數(shù)據(jù)收集算法的重要性將變得明顯。圖3為根據(jù)本發(fā)明的原理所制作的觸摸板10的俯視圖。觸摸板10能夠同時檢測 和追蹤多個物體?？紤]把拇指36和食指38按壓在一起，并放在觸摸板10上的任何位置。 拇指36和食指38的結合有可能被觸摸板10看作為單個的物體。這是可能發(fā)生的，因為當 按壓觸摸板10時，拇指36和食指38的組織有可能被足夠有力地按壓以產(chǎn)生變形并使其之 間基本上沒有間隔。常用的檢測算法的執(zhí)行方式為當檢測單個物體時操作該算法。也就是 說，確定中心點或形心，以便檢測物體?？紤]形心的位置是在被檢測的物體的觸摸板10上。圖4為觸摸板10的俯視圖，該觸摸板可以檢測觸摸板10上拇指36和食指38的 位置。例如，觸摸板10可以檢測不規(guī)則、而粗略的圓形輪廓40，瞄準線指示了中心點42的 位置。物體40僅僅是近似體，不應被認為是觸摸板10所檢測的物體的準確顯示。需要重 點理解的是，通常只有單個的物體被檢測。當拇指36和食指38在相反的擠壓動作中分開，觸摸板10可以檢測兩個分離的物 體。由于觸摸板初始顯影，其能夠檢測多個物體，但是在觸摸板表面上檢測和追蹤不止一個 物體總是被認為不理想，因此需要執(zhí)行算法，以使得被檢測物體中的一個被忽略，而繼續(xù)追 蹤所期望物體的位置。物體追蹤的結果可以被明顯地修改。但是，現(xiàn)有技術中習慣上追蹤 最大的物體，而忽略較小的物體。然而，這是隨意的決定，也可采用其它方式來選擇追蹤的 物體，例如只追蹤待檢測的第一物體。本發(fā)明是一種新的、如何處理檢測及追蹤多個物體的方法。大體上，有兩個不同的 方案。當僅檢測兩個物體時，采用第一方案。當檢測兩個以上物體時，采用第二方案。圖5示出了第一方案的舉例的圖解。圖5是當拇指和食指分開，拇指36和食指38 位于與觸摸板10相對的側面時，觸摸板10可以檢測的物體的圖解。圖5指示了兩個物體 36，38被檢測，每個物體具有各自的形心46，48并顯示為瞄準線。點劃線44用于例示本發(fā) 明的方法如何使用來自于兩個物體36，38的數(shù)據(jù)。點劃線44用于指示本發(fā)明的方法將兩個物體36，38看作單個的較大物體。這個單個的物體被延長并顯示具有兩個端點46，48。如圖5所示，如果拇指36和食指38分離，本發(fā)明的方法把物體看作觸摸板10上較大的單個物體。類似地，不論拇指36和食指38是否彼此相接觸，將拇指36和食指38移 動至更接近彼此，會產(chǎn)生在觸摸板10上看見較小物體的方法。需要強調的是，追蹤單個物 體所需的算法，不論物體是大還是小，都比僅追蹤單個物體而有意忽略第二物體的方法要 簡單。為了簡明地說明第一實施方式，本發(fā)明認識到觸摸板10物理上存在兩個物體，第 一實施方式的數(shù)據(jù)收集算法會把兩個物體看作它們是單個的物體。應當認識到，當手掌放在觸摸板10上時，檢測單個較大物體也會發(fā)生。事實上，通 常開發(fā)算法是為了處理檢測到較大單個物體的情況。假設用戶非故意地把手掌放在觸摸板 上休息，并不打算有任何接觸，一個典型的方案是忽略較大的物體?？紤]手掌的根部放在觸摸板10上。該根部是相對小的單個物體?，F(xiàn)在，如果手掌 向前擺動使得手掌更多地接觸觸摸板10，較大的手掌仍然是單個的物體，觸摸板10會把其 看作是單個的物體。因此，當檢測一個單個的較大的物體以及當檢測兩個物體時，本發(fā)明新 的數(shù)據(jù)收集算法的功能相同。設計第一實施方式是為了查看接觸的點，并把它們看作單個 較大物體的外部邊緣，不管它們是否由單個物體例如手掌形成，還是由兩個或更多的物體 例如拇指36和食指38形成。明顯的是，拇指36和食指38可以是用戶的手的任意兩個手 指，甚至可以是兩只不同手的手指。當檢測觸摸板10上多于兩個物體時，本發(fā)明的第一實施方式基本以相同的方式 運行。本發(fā)明不是看見端點，而是看見指示單個較大物體的邊緣或邊界的物體。因此，單個 較大物體的形心可以是算法所確定的邊緣的“中心”。如圖6所示，該方案例示了兩個以上的物體接觸觸摸板10。在第二實施方式中， 設計觸摸板10用于使用接觸的多個點的形心。不管它們是否形成于單個物體例如手掌，或 形成于多個物體例如拇指36、食指38和至少另外一個手指，形心是單個較大物體的外部邊 緣。明顯的是，拇指36和食指38也可由用戶的手的任意其它手指所替代，甚至可以是不同 手的手指。因此，現(xiàn)在檢測圖6中的三個物體36，38和50。通過把檢測的物體作為單個物體 的邊緣，點劃線46用于顯示確定的物體的大小。已經(jīng)確定，觸摸板10現(xiàn)在可以把多個物體看作單個物體，本發(fā)明現(xiàn)在可以使用這 個信息執(zhí)行上述操作，以把顯示在顯示屏的頁面上的數(shù)據(jù)放大或縮小。在檢測兩個物體的場景中，如果拇指36和食指38正執(zhí)行反向擠壓動作，單個物體 確定正變大。如果物體確定正變大，那么當執(zhí)行放大功能時，顯示屏上的圖像會放大。類似， 當拇指36和食指38執(zhí)行擠壓動作，單個物體確定尺寸正縮小。對于物體尺寸的縮小，顯示 屏上的圖像會相應減小放大，這樣用戶就可以縮小頁面。當檢測觸摸板10上兩個或更多物體時，本發(fā)明以相同方式操作。如果確定物體尺 寸正變大，增加放大，為正在顯示的數(shù)據(jù)在顯示屏上放大。如果確定物體尺寸正縮小，那么 減小放大，顯示屏被縮小以顯示更多的數(shù)據(jù)。以下的其它舉例例示新的數(shù)據(jù)收集算法的使用。本發(fā)明的另一方面是檢測觸摸板10上較大物體的旋轉的能力?？紤]圖7，其中，多個物體與觸摸板10接觸。在這個舉例中，五個物體正接觸觸摸板。例如，這五個物體可以 是四個手指60和拇指62的尖端。也可以使用更多或更少的物體。重要的是，這五個物體 現(xiàn)在被旋轉。這種粗略的圓周運動可以解釋為某種命令。例如，沿順時針方向64的旋轉可 以解釋為在清單內向下滾動，沿逆時針方向66的旋轉可以解釋為在清單內向上滾動。實際 執(zhí)行的功能并不重要。重要的是，本發(fā)明的實施方式能夠確定旋轉的方向，以使得功能能夠 被執(zhí)行。在本發(fā)明描述的所有實施方式中，已陳述了新的數(shù)據(jù)收集算法用于找到確定由觸 摸板10上的多個物體所定義的邊界的邊緣。因此，當檢測觸摸板10上第一物體，現(xiàn)存的檢 測和追蹤方法照常運行。但是，當物體出現(xiàn)大小或形狀變化，或檢測第二物體或更多的物 體，則實施新的數(shù)據(jù)收集算法。在圖8中，兩個物體放置于觸摸板10上。這兩個物體是用戶右手的拇指36和食 指38。在觸摸板10上物體36，38的觸地可能不同時，因此很有可能執(zhí)行或由觸摸板開始執(zhí) 行單個物體的檢測和追蹤算法。在單個物體檢測算法中，使用全掃描和窄掃描算法來識別 物體位于的四分之一圓和在四分之一圓中的位置。
一旦識別了四分之一圓，執(zhí)行窄掃描算法，但是僅在四分之一圓內物體被檢測。但 是，當檢測第二物體時，單個物體算法作為次要的，以取支持本發(fā)明的新的分析算法。在本發(fā)明的新的數(shù)據(jù)收集算法中，在觸摸板10上執(zhí)行分析，假設具有形成矩形的 四個邊。應當很明顯，本發(fā)明不限于這種結構，且不應當認為本發(fā)明受上述限制。重要的是， 無論數(shù)量多少，數(shù)據(jù)收集算法在外部邊緣開始，繼續(xù)穿過觸摸板。僅為了例示目的，假設觸摸板10有四個邊。產(chǎn)生的數(shù)據(jù)會是在典型矩形觸摸板10 中X電極陣列和Y電極陣列的掃描。分析可開始于開始來自電極陣列和來自電極陣列的任意邊緣或邊界的數(shù)據(jù)。對于 四個邊的觸摸板10，總共執(zhí)行分析四次，以便從其外部邊緣分析每個電極陣列，并朝向相對 的邊緣繼續(xù)穿過觸摸板，直到檢測到物體。在圖9A中，我們考慮從X和Y電極陣列所獲取的數(shù)據(jù)組。從X電極陣列的第一邊 緣70 (任意選擇的)收集的數(shù)據(jù)的分析繼續(xù)向內或穿過箭頭72所指示的陣列，直到物體36 在點劃線80被檢測到。通常被檢測到的物體的部分僅僅是物體的邊緣。然后對于X電極 陣列，自與第一邊緣相對的邊，即邊緣74，重復分析收集的數(shù)據(jù)。沿箭頭76的方向移動，只 要在點劃線82上檢測到物體38的邊緣，分析便停止。如果兩個物體36，38在垂直線上，檢 測的物體可能是相同的物體，但是在這個舉例中，有第二物體38。從X電極陣列收集數(shù)據(jù)完 成。然后開始分析從Y電極陣列獲取的數(shù)據(jù)組。就像X電極陣列，分析從兩個外部邊 緣90，92執(zhí)行，分別沿箭頭94和96移動，直到檢測到物體的邊緣。因此，完成掃描數(shù)據(jù)的 分析需要四個分離的掃描操作。只要觸摸板10檢測到不止一個物體，重復執(zhí)行這個分析。大多數(shù)觸摸板被設置為四邊形或圓形。當設置為四邊形時，新的數(shù)據(jù)收集算法評 估來自所有四個邊緣的掃描數(shù)據(jù)并繼續(xù)向內穿過觸摸板。本發(fā)明觸摸板硬件只能一次從一 個邊緣執(zhí)行新的數(shù)據(jù)收集算法。但是，本發(fā)明也包括同時從四個外部邊緣執(zhí)行新的數(shù)據(jù)收 集算法的概念。如果觸摸板被設置為圓形或其它橢圓形，當觸摸板用已被切成圓形或具有圓形覆蓋物疊加于其上的四邊形XY電極網(wǎng)格創(chuàng)建，即使XY電極網(wǎng)格物理上是四邊形，那么可以使 用新的數(shù)據(jù)收集算法。需要理解的是，新的數(shù)據(jù)收集算法可以適用于任何觸摸板的形狀。在替代的實施方式中，新的數(shù)據(jù)收集算法可用于更高級的形狀，例如真圓、圓環(huán) 等。分析應當總是從外部邊緣朝向觸摸板的相對或內部區(qū)域執(zhí)行。圖9A例示了通過檢查觸摸板10的俯視圖得到的本發(fā)明新的數(shù)據(jù)收集算法的結 果。圓形用來指示觸摸板10上的拇指36正接觸的位置。此后，圓形相當于指向物體接觸 觸摸板10的位置。類似，使用不用的圓形來指示觸摸板10上手指38正接觸的位置。觸摸板將電極聚集到一起，以執(zhí)行新的數(shù)據(jù)收集算法。如點劃線80所指示的，從 觸摸板10的左邊緣70收集數(shù)據(jù)，當?shù)竭_圓形36時，停止收集。如點劃線82所指示的，從 觸摸板10的右邊緣74收集數(shù)據(jù)，當?shù)竭_圓形38，收集數(shù)據(jù)的步驟停止。類似的，如點劃線 84所指示的，從觸摸板10的頂部邊緣90收集數(shù)據(jù)，當?shù)竭_圓形38，停止收集數(shù)據(jù)。最后， 如點劃線86所指示的，從觸摸板10的底部邊緣92收集數(shù)據(jù)，當?shù)竭_圓形36時，停止收集 數(shù)據(jù)。上述數(shù)據(jù)收集的順序僅用于例示目的，不應當被認為是限制。因此，數(shù)據(jù)可從任何邊 緣開始收集。本發(fā)明的另一個重要方面是，只要檢測到任何物體的邊緣，就停止數(shù)據(jù)收集。因為 只確定外部邊界，停止數(shù)據(jù)收集會導致大量增加數(shù)據(jù)收集算法的速度。如果一個或兩個物 體靠近觸摸板10的外部邊緣，那么數(shù)據(jù)收集的發(fā)生會相對快速，因為在每個物體的邊緣處 數(shù)據(jù)收集停止。圖9B為與圖2所示的現(xiàn)有技術的圖表相比的，由本發(fā)明的觸摸板10收集的原始 掃描數(shù)據(jù)的圖表。觸摸板從觸摸板10的外部邊緣收集數(shù)據(jù)，直到檢測到物體。注意到，不 能獲得檢測到的物體36，38的外部邊緣66，68之間的任何物體的數(shù)據(jù)。對于新的數(shù)據(jù)檢測 算法，檢測到的物體顯示為一個較大物體，因為一旦檢測到物體36，38的外部邊緣，就不能 獲得信息。該算法可能選擇簡單地在外部邊緣66和68之間的間隔填入數(shù)據(jù)，但這不是必 須的。圖10為觸摸板10的俯視圖。盒體100指示了已使用本發(fā)明新的數(shù)據(jù)收集算法檢 測到的物體的形狀。在這個實施方式中，由新的數(shù)據(jù)收集算法產(chǎn)生的結果形狀顯示為四邊 形，其相對邊平行。因此，形狀總是矩形，只有邊的尺寸有區(qū)別。在如圖11所示的替代的實施方式中，考慮觸摸板10上示出的三個物體102，104 和106。本發(fā)明的收集算法創(chuàng)建輪廓108所示的邊界。輪廓108由三個物體102，104和106 創(chuàng)建，在圖9A中僅僅使用兩個物體36和38創(chuàng)建相同形狀的盒體。對于本發(fā)明的新的數(shù)據(jù)收集算法有一些注意事項，其并不立即明顯，但卻很重要。圖12為觸摸板10的俯視圖，其示出了四邊形110。四邊形的角上有四個圓形。圓 形代表了兩對不同的物體，其都可以創(chuàng)建四邊形110。因此，圓形112代表一對物體，圓形 114代表第二對物體。本發(fā)明不產(chǎn)生可以讓觸摸板的用戶知道哪對物體出現(xiàn)在觸摸板10上 的數(shù)據(jù)。為觸摸板執(zhí)行分析的觸摸板處理器不能使用本發(fā)明的新的數(shù)據(jù)收集算法確定出現(xiàn) 哪些物體。
在替代的實施方式中，本發(fā)明執(zhí)行分析，能檢測出物體實際位于四邊形的哪個角。有利的是，為了以有用的方式使用這個信息，不必知道出現(xiàn)哪對物體。例如，若四 邊形110的整個尺寸縮小，那么觸摸板10上的一個或兩個指向物體朝向彼此移動。例如，兩個指向物體可以在擠壓動作中移動，或一個指向物體可以保持靜止，而另一個指向物體 朝它移動。本發(fā)明的另一個注意事項是，使用本發(fā)明的檢測和追蹤算法能夠或不能使兩個以 上的物體可見。例如，圖13是帶有圓形120，122和124的觸摸板10的俯視圖。對于新的數(shù) 據(jù)收集算法，中間的指向物體122不可見，因為當?shù)竭_圓形120和124指示的指向物體時， 對檢測指向物體的分析停止。因此，圓形122整個在四邊形126的邊界內，且不能通過數(shù)據(jù) 收集算法看見。 相比之下，圖11顯示了三個指向物體102、104和106的不同設置。以這種方式設 置，對于新的數(shù)據(jù)收集算法，所有的三個圓形是可見的。四邊形108顯示了數(shù)據(jù)收集算法會 到達三個圓形102、104和106的每個。因此，只要每個圓形都比其它任意圓形更接近觸摸 板10的至少一個邊緣，本發(fā)明新的數(shù)據(jù)收集算法能夠檢測所有的三個圓形。提供圖14作為本發(fā)明的替代實施方式。本發(fā)明的特殊情況可以應用到在單個尺 寸中操作的觸摸板。有時，這種觸摸板稱為觸摸條。觸摸條在單個軸上操作，其典型地但不 是必須為觸摸條的最長軸。圖14顯示了檢測觸地和沿縱向軸132的移動的觸摸條130。本發(fā)明的新的分析算法運行的方式類似于前面所述的在一個常用目的觸摸板的 運行方式。但是，觸摸條70僅從外部邊緣134、136，即操作軸132的端點執(zhí)行掃描程序，而 不從四個外部邊緣執(zhí)行新的分析算法。觸摸條130可以仍然執(zhí)行對單個指向物體的檢測和追蹤。當觸摸條檢測多個物體 時，新的分析算法開始從外部邊緣134，136的每個開始掃描。當從外部邊緣134掃描檢測 到第一指向物體140時，以及當從外部邊緣136掃描檢測到第二指向物體142時，掃描停 止。新的分析算法不會檢測在第一和第二指向物體140，142之間的任何附加的指向物體的 觸地，因為在第二尺寸中沒有追蹤，當從任一外部邊緣向里移動時檢測到第一指向物體時， 數(shù)據(jù)收集總是停止。觸摸條130時常用于僅需要追蹤單個尺寸內的移動的應用中。例如，觸摸條130 可以用于滾動、增加變量的值，減少變量的值等。另一個注意事項是，不論其相對于觸摸板上其它物體的位置，現(xiàn)有技術的可以檢 測觸摸板上的多個指向物體的觸摸板總是看見觸摸板上的每個指向物體。例如，圖13中所 示的所有三個圓形120，122和124在現(xiàn)有技術中都是可檢測的，但是在本發(fā)明中不是。另一個注意事項是，使用新的數(shù)據(jù)收集算法，有些特殊的姿勢可以在觸摸板10上 執(zhí)行。姿勢特殊是因為它們不需要追蹤觸摸板上的多個獨立的指向物體來識別該姿勢。在一組姿勢中，認為第一指向物體觸地而并不移動。第二指向物體觸地然后執(zhí)行 可由新的數(shù)據(jù)收集算法觀察的動作，這導致執(zhí)行特定的動作。例如，第一指向物體在第一區(qū)域觸地。第一區(qū)域被定義為觸摸板上的特定區(qū)域，這 指示第二指向物體會顯示待執(zhí)行的功能。第二指向物體可以輕拍觸摸板、在特定位置輕拍、 輕拍兩下、在特定位置輕拍兩下、朝特定方向輕擊、觸地然后拖動，觸地然后朝向或接觸觸 摸板的特定邊緣、觸地而不移動，或觸地而不移動但在特定的位置。這個列表不能被認為是 對上述特定舉例的限定。另一個可以執(zhí)行的姿勢被稱為柱和動作姿勢(stake and actiongesture)。因此， 不使用特定區(qū)域，第一指向物體在觸摸板上的任何方便的地方觸地，然后第二指向物體執(zhí)行動作以定義執(zhí)行什么功能。第二指向物體的動作包括上面描述的可以與第一區(qū)域結合的 所有動作。
提供圖15以例示本發(fā)明的另一個替代的實施方式。在先前的實施方式中，圍繞物 體的邊緣的輪廓總是四邊形的形狀。在這個實施方式中，輪廓與每個被檢測的物體一致。因 此在這個舉例中，圖15示出了三個物體120，122和14形成了如輪廓128所示的矩形物體。 這個實施方式可能需要修改數(shù)據(jù)收集算法。本發(fā)明的一個方面是關于確定由被檢測物體形成的四邊形的尺寸。更具體地，它 關于尺寸是否增加或減小。功能的運行可以作為四邊形尺寸的功能。例如，如果四邊形縮 小，那么用戶可以用拇指和食指做擠壓動作。相比之下，如果四邊形增長，那么用戶可以做 反向的擠壓動作。四邊形尺寸的增加或減小的尺寸可以與功能相聯(lián)系。因此，擠壓動作可 以控制放大，且反向擠壓動作可以控制縮小。擴到或縮放只是許多功能中的一種，可以與四 邊形的尺寸變化相聯(lián)系，不應當被認為是限制。本發(fā)明的最后一個方面是在觸摸板上選擇區(qū)域的能力，用于本發(fā)明的新的數(shù)據(jù)收 集算法。因此，新的數(shù)據(jù)收集算法不需要使用觸摸板或觸摸條的整個主動感應區(qū)域。較小 的部分或區(qū)域可以用于新的數(shù)據(jù)收集算法。本發(fā)明已教導了一種新的數(shù)據(jù)收集算法，其在外部邊緣開始，并向內移動或穿過 觸摸板?？商娲?，數(shù)據(jù)收集算法可以在中心開始，并朝向觸摸板的外部邊緣移動。本發(fā)明也可集中于檢測和追蹤矩形觸摸板上的物體。在圓形的觸摸板中，圓形檢 測區(qū)域可以就是在矩形網(wǎng)格上的覆蓋物。但是，也可以使用圓形電極網(wǎng)格。在第一圓形實 施方式中，當算法從單個的外部邊緣朝向觸摸板的中心，或從中心沿所有方向朝向外部邊 緣移動到達第一物體，數(shù)據(jù)收集算法停止。但是，在第二圓形實施方式中，圓形電極網(wǎng)格可以被分割成四分之一圓，就像餅的 片。因此，數(shù)據(jù)收集算法可以檢測每個分離的四分之一圓中的一個物體。應當理解，上述設置僅僅是本發(fā)明原理的應用的例示性說明。本領域技術人員在 不背離本發(fā)明的精神和范圍的情況下可以進行多種修改和替代的設置。所附權利要求用于 覆蓋這些修改及設置。
權利要求
一種在觸敏表面上檢測多個物體的方法，所述方法包括步驟1)提供形成傳感器網(wǎng)格的多個電極，所述多個電極形成具有四條邊的四邊形；2)檢測所述觸敏表面上至少兩個物體的存在；3)通過自一條邊開始、且向相對邊移動從所述多個電極收集數(shù)據(jù)來開始數(shù)據(jù)收集算法；4)當檢測到物體，停止數(shù)據(jù)收集；并且5)對所述四條邊的每一個重復步驟3和4，其中，由所述至少兩個物體形成的外周為四邊形，且其中，所述至少兩個物體的每一個位于所述外周內。
2.根據(jù)權利要求1中所限定的方法，其中，所述提供形成傳感器網(wǎng)格的多個電極的步 驟進一步包括步驟提供形成傳感器網(wǎng)格的多個X和Y電極，所述X和Y電極彼此正交地位 于單個平面中。
3.—種在觸摸板上檢測多個物體的方法，所述方法包括步驟1)提供形成傳感器網(wǎng)格的多個X和Y電極，所述X和Y電極彼此正交地位于單個平面 中，并形成具有四條邊的四邊形；2)使用第一物體檢測算法，檢測觸敏表面上至少兩個物體的存在；3)通過自一條邊開始、且向所述四邊形的相對邊移動從所述多個電極收集數(shù)據(jù)來開始 第二數(shù)據(jù)收集算法；4)當檢測到物體，停止數(shù)據(jù)收集；并且5)對所述四條邊的每一個重復步驟3和4，其中，由所述至少兩個物體形成的外周為四 邊形，且其中，所述至少兩個物體的每一個位于所述外周內。
4.一種在觸敏表面上檢測多個物體的方法，所述方法包括步驟1)提供形成傳感器網(wǎng)格的多個電極；2)在所述觸敏表面上檢測至少兩個物體的存在；3)通過自第一邊開始且由此移開從所述多個電極收集數(shù)據(jù)來開始數(shù)據(jù)收集算法；4)當檢測到物體，停止數(shù)據(jù)收集；并且5)對所述傳感器網(wǎng)格的每個邊重復步驟3和4，其中，由所述至少兩個物體形成的外周 為四邊形，且其中，所述至少兩個物體的每一個位于所述外周內。
全文摘要
一種在觸摸板或觸摸屏上檢測和追蹤多個物體的系統(tǒng)和方法，其中，該方法提供了一種新的數(shù)據(jù)收集算法，其中，該方法降低了處理器執(zhí)行檢測和追蹤算法的計算負擔，其中，把多個物體看作單個的物體的元素，而非分離的物體，其中，當檢測兩個物體時，把物體的位置看作單個物體的端點，且當檢測多于兩個物體時，看作邊緣或邊界。
文檔編號G06F3/041GK101868775SQ200880115339
公開日2010年10月20日 申請日期2008年11月10日 優(yōu)先權日2007年11月9日
發(fā)明者保羅·文森特, 戴維·泰勒, 理查德·D.·伍利, 賈里德·C.·赫爾 申請人:瑟克公司