CN101339478A - 用于探测基于幅度比的触摸事件的方法和系统 - Google Patents

Abstract

用于探测基于幅度比的触摸事件的方法和系统。一种用于探测在触摸面板上的触摸事件的方法，包含从至少两个传感器获得至少第一和第二信号，其中该至少第一和第二信号响应触摸事件。计算与第一信号相关的第一振幅幅度，并计算与第二信号相关的第二振幅幅度。确定第一和第二振幅幅度之间的幅度比，以及基于幅度比识别触摸位置。

Description

用于探测基于幅度比的触摸事件的方法和系统

技术领域

本发明一般地涉及触敏系统，更具体地，涉及识别在使用弯曲波触摸面板的触敏系统上的触摸位置。

背景技术

触摸面板用于提供二维坐标信息。一个例子是不透明跟踪垫，另一个例子是放置在显示器比如液晶显示器前面的透明触摸屏。触摸面板可基于多种触摸技术，包括四线电阻器和五线电阻器、电容、红外和表面声波类型，以及弯曲波触摸技术。

弯曲波也可称为“曲折波”以及“最低级非对称拉姆(Lamb)波”，其有时缩写为“A₀”。位于板比如触摸屏衬底内的弯曲波，特征在于主要垂直于表面以及基本上相对于表面相同深度地运动。例如，已经通过MHz频率范围内的超声频率的拉姆波的手指吸收，提出触摸探测。然而，大多数具有弯曲波触摸系统的最近的工作使用低于包括音频范围的MHz范围的频率。

在国际公开号WO00/38104(智能振动，2000年公开)的一种方法中，弯曲波触摸系统可基于物体上的轻打，例如按键或者手指，用以激发衬底内的弯曲波，从而探测触摸。这些弯曲波诱发压电元件或者连接到衬底的传感器(压电)内的电信号。这些信号由电子设备俘获并处理，来确定触摸位置的(X，Y)坐标，例如，通过使用飞行时间法从压电信号中提取触摸坐标信息。

在国际公开号WO01/43063(声音触摸限制，2001年公开)的一种方法可描述为“声音指纹识别”。响应压电信号的频率转换而得到模板，该压电信号由衬底上的在与压电(连接到衬底)相距不同距离“D”的校准触摸而得到。在一个例子中，每一个模板具有代表频率的横轴和代表标准化振幅幅度的纵轴。在系统的实时触摸操作期间，产生了用于触摸事件的类似标准化的振幅对频率的曲线(这将在下面进一步讨论)，并与模板库比较。触摸到压电的距离由相应于最佳匹配模板的值“D”决定。

在英国公开号GB2385125(Hardie-Bick，2003年公开)讨论的另一个方法中，从活动的触摸计算出标准化的振幅对频率的曲线，并与模板曲线的库比较。发现具有最佳匹配分数的模板。然而，在这种情况下，标准化的振幅曲线不只是触摸和压电之间的距离“D”的函数，还是两维方向上的触摸坐标(X，Y)的函数。然而，标准化的振幅对触摸力的功率谱的细节敏感，该触摸力随着用于产生触摸的形式和工具而变化。因此，标准化的振幅对除了触摸的(X，Y)坐标位置之外的因素敏感。

在另一个方法中，国际公开号WO03/067511(声音触摸限制，2003年公开)利用相位差曲线识别触摸位置。提供以下数学符号来更精确地限定标准化振幅曲线和相位差曲线的术语。

在一个例子中，操作者触摸具有四个压电的触摸面板，其中产生两个模拟信号。(在其它的例子中，可以使用多于或少于四个压电、传感器或者麦克风)。每一个信号，即S₁(t)和S₂(t)是时间“t”的函数。将信号S₁(t)和S₂(t)进行数字化和频率转换，从而产生在频域内相应的信号S₁(ω)和S₂(ω)，其中ω＝2πf是角频率。基于角频率ω的任何函数或者算法容易转换为基于频率f的函数或算法，反之亦然；在术语“频率”下，广泛地解释为包括频率和角频率。例如，S₁(ω)和S₂(ω)可表示S₁(t)和S₂(t)的频率转换。仅仅通过举例的方式，S₁(ω)和S₂(ω)可作为有限时间间隔上的离散频率转换计算出来，例如由傅立叶转换或者FFT(快速傅立叶转换)提供。S₁(t)和S₂(t)是实函数，而S₁(ω)和S₂(ω)是复合函数，具有实数部分Re{S₁(ω)}和Re{S₂(ω)}以及虚数部分Im{S₁(ω)}和Im{S₂(ω)}。这给出了全部4个频率的实函数。需要这样的复数表示，因为在每一个频率，信号振幅具有幅度和相位。复合函数S₁(ω)和S₂(ω)可表示为单元振幅的正实幅度和复合相位因子的乘积，如下列方程.1和方程.2所示。

S₁(ω)＝A₁(ω)·e^iφ1^(ω)＝A₁(ω)·cos(φ₁(ω))+i·A₁(ω)·sin(φ₁(ω))    方程.1

S₂(ω)＝A₂(ω)·e^iφ2^(ω)＝A₂(ω)·cos(φ₂(ω))+i·A₂(ω)·sin(φ₂(ω))    方程.2

在此，A₁(ω)＝|S₁(ω)|以及A₂(ω)＝|S₂(ω)|是信号振幅的正实幅度，φ₁(ω)和φ₂(ω)是复合振幅S₁(ω)和S₂(ω)的相位，“i”表示负1的平方根。对于以下的方程.3和4，A₁ ^MAX是在频率范围上的振幅幅度A₁(ω)的最大值，A₂ ^MAX能够类似地限定。方程.3和方程.4限定信号S₁(t)和S₂(t)的标准化振幅曲线a₁(ω)和a₂(ω)，其中a₁(ω)和a₂(ω)被标准化为具有最大值1。

a₁(ω)＝A₁(ω)/A₁ ^MAX    方程.3

a₂(ω)＝A₂(ω)/A₂ ^MAX    方程.4

方程.5限定相位差曲线Δφ(ω)。

Δφ(ω)＝φ₂(ω)-φ₁(ω)    方程.5

为了使上述频率函数的表示清楚，例如振幅幅度A₁(ω)和A₂(ω)和相位差Δφ(ω)表示为频率ω的连续函数。在实际工程执行中，频率ω的数学连续由有限组的离散频率代替，例如，ω_k，其中整数指数k在从1到或许大(perhaps large)、但是有限的整数K的范围内。同样地，频率的连续函数由一些组的值代替，例如相应于离散频率ω_k的A₁(ω_k)。

已经注意到，相位差曲线Δφ(ω)作为声音指纹比标准化振幅a₁(ω)和a₂(ω)执行地更好。例如，ΔΦ(ω)表示对应于在已知位置(X₀，Y₀)的校准触摸的模板相位差曲线。当相位差曲线Δφ(ω)的活动的声音指纹接近匹配于模板相位差曲线ΔΦ(ω)(Φ表示校准信号，φ表示活动的信号)时，其表示活动触摸的坐标(X，Y)接近于产生模板相位差曲线ΔΦ(ω)的校准触摸的坐标(X₀，Y₀)。

如当前由现有产品证明的那样，基于声音指纹的弯曲波触摸系统提供了与多个其它期望产品特征结合的良好触摸性能，例如高透光性、耐磨性、对水污染的免疫性以及紧凑的机械设计。这对于较大尺寸的系统尤其是正确的，例如基于例如15英寸(大约380mm)对角线液晶显示器的桌面尺寸的触摸/显示系统。然而，对于一些应用，还需要对声音指纹限定和匹配算法进行改进。尤其是对较小的传感器尺寸，例如用于手持式应用和销售点应用的那些传感器，当信号S₁(t)和S₂(t)遭受环境噪音时，其自身的相位差曲线Δφ(ω)对可靠提取触摸坐标不是经常足够的。而且，在一些应用中，由于错误触摸坐标的产生，坏信号数据的短暂瞬间将是主要问题。

还存在对于用于弯曲波触摸系统的声音指纹和匹配算法改进、以及坏信号数据识别改进的需要。

发明内容

在一个实施例中，探测在触摸面板上的触摸事件的方法包含从至少两个传感器获得至少第一和第二信号，其中该至少第一和第二信号响应触摸事件。计算出与该第一信号相关的第一振幅幅度，并计算出与该第二信号相关的第二振幅幅度。该幅度比在第一和第二振幅幅度之间确定，并基于该幅度比识别触摸位置。

在另一个实施例中，触摸系统包含触摸面板以及至少两个传感器，用于获得至少两个与在触摸面板上的触摸事件相关的信号。基于该至少两个信号，处理器模块执行频率转换以形成频率转换数据组，和基于该频率转换数据组产生振幅幅度。该处理器模块比较与至少两个频率转换数据组相关的振幅幅度和与在触摸面板上的已知位置相关的模板指纹的校准文件，以确定与该触摸事件相关的坐标位置。该模板指纹至少部分地基于幅度比。

在另一个实施例中，在基于声音指纹的触摸系统中使用的计算机可读介质，包含用于处理来自至少两个传感器的数字化信号的指令，其中这些数字化信号响应触摸面板上的触摸事件。这些数字化信号包含至少第一和第二信号。计算机可读介质具有用于计算与第一信号相关的第一振幅幅度和与第二信号相关的第二振幅幅度的指令。还提供了基于幅度比用于识别与触摸事件相关的触摸位置的指令，该幅度比是基于第一和第二振幅幅度。

附图说明

图1表示按照本发明实施例形成的基于声音指纹的触摸系统。

图2表示按照本发明的实施例，基于使用幅度比构建的单个声音指纹，用于确定图1的触摸面板上的活动触摸事件的位置的方法。

图3表示按照本发明的实施例，基于两个声音指纹用于确定在图1的触摸面板上活动触摸事件位置的方法，其中一个指纹利用幅度比构建，另一个指纹利用相位差构建。

图4表示按照本发明的实施例，基于结合幅度比和相位差信息的单个规范不变量声音指纹，用于确定在图1的触摸面板上的活动触摸事件位置的方法。

图5表示按照本发明的实施例，用于使用声音指纹算法式的球坐标系统。

图6表示按照本发明的实施例，幅度比映射到纬度角。

图7表示按照本发明的实施例形成的基于声音指纹的触摸系统，其具有产生两个以上用于触摸探测的信号的触摸面板。

图8表示按照本发明的实施例，基于一个声音指纹，用于确定在图7的触摸面板上的活动触摸事件位置的方法，该声音指纹基于两个以上数字化信号构建。

图9表示按照本发明的实施例，基于两个以上声音指纹，用于确定在图7的触摸面板上的活动触摸事件位置的方法。

具体实施方式

前面的概述以及以下本发明特定实施例的详细描述，当与附图结合时将会更好地得到理解。附图表示不同实施例的功能块的图表，功能块不必表示硬件电路之间的分割。这样，例如，一个以上功能块(例如处理器或存储器)可由单片硬件(例如，通常目的的信号处理器和随机存取存储器、硬盘等)实现。类似地，程序可以是独立程序，可以作为子程序结合到操作系统中，可以是安装的软件包内的函数，等等。可以理解，各种实施例不限制于附图中示出的装置和手段。

图1表示基于声音指纹的触摸系统100。基于声音指纹的触摸系统100是弯曲波触摸系统的例子。在一个实施例中，该基于声音指纹的触摸系统100是一个这样的系统，其中弯曲波是触摸产生的，并在0-20kHz的声音频率范围和/或低于1MHz的低超声频率范围内探测。

触摸面板102具有衬底104，例如玻璃、铝或者其它材料板，在其上面安装传感器106、108、110和112以及相关的迹线114、116、118和120。传感器可以是压电传感器(piezoelectric sensors)，其可以缩写为“piezo sensors”或者简单的“piezos”。这些传感器也可以是任何其它类型的传感器，其探测衬底104的局部移动或者应变，例如各种类型的加速度计和应变测量仪。传感器106、108、110和112也可指示为麦克风。传感器106、108、110和112探测声音并沿迹线114、116、118和120传送传感器信号，这些迹线与触摸屏电线122连接来向触摸屏控制器124传送传感器信号。在图1所示的实施例中，迹线114和120之间的电压差是由传感器106和112的反串联(anti-series)组合产生的模拟信号。类似地，传感器108和110的反串联组合产生对应于迹线116和118之间的电压差的模拟信号。可选择地，传感器112和110可任意地移除，以便每一个传感器106和108对应一个模拟信号。在其它实施例中，用改变的迹线互联和/或另外的传感器(未示出)产生多于两个的模拟信号。可以理解，传感器106、108、110和112不限制于显示的关于衬底104和/或彼此的布置。

当触摸面板102用作触摸屏时，其由非不透明材料形成，例如玻璃，并安装在显示器160的前面，其可支撑图形用户界面(GUI)显示按钮和图标或者其它图形表示。在其它实施例中，触摸面板102可由不透明或者非不透明材料形成，并可设置为与显示器160物理分离，例如作为跟踪垫的功能。可以理解，尽管在下列讨论中主要谈到触摸面板102，但是其它触摸面板、触摸屏和跟踪板设计也可同样地使用。

通常，当衬底104在被描述为(X，Y)坐标位置的给定位置被触摸时，触摸系统100识别产生的声音。应当理解，可以使用其它坐标系统，例如具有关于原点的半径和角的极坐标。在衬底104上每一个不同位置的触摸事件产生独特的声音。更具体地，当用户触摸衬底104上的点时，衬底104上的一个以上的传感器106、108、110和112探测声音并将该声音表示为信号。不管触摸面板是透明触摸屏或者不透明或者非不透明的触摸垫，声音指纹的原理保持一样。

在触摸屏控制器124内的模数(A/D)转换器126接收由触摸屏电线122上的传感器106-112产生的两个模拟信号。该A/D转换器126输出由处理器模块128接收的数字化信号148。频率转换模块134可对数字化信号148执行频率转换，例如傅立叶转换，或者更具体地执行快速傅立叶转换(FFT)，输出与每一个传感器信号相关的频率分量的频率转换数据组。然后振幅幅度模块130可从每一个频率转换信号提取振幅幅度信息，并且可选择地，相位模块132可从每一个频率转换信号中提取相位信息。该处理器模块128可构建与基于振幅幅度信息的活动触摸事件相关的曲线或者声音指纹。在另一个实施例中，处理器模块128可构建与基于振幅幅度信息和相位信息的活动触摸事件相关的曲线或者声音指纹。在又一个实施例中，处理器模块128可构建基于相位信息或者基于数字化信号148内的其它信息的声音指纹。

存储器136可存储校准文件138，其包含一组声音指纹来允许用户成功地与显示器160交互。在正常使用之前，触摸面板102上的(X，Y)坐标位置与当一系列已知的(X，Y)坐标位置被触摸时产生的传感器信号相关。该信号可以被处理和存储为校准文件138内的声音指纹，例如第一、第二至第N模板指纹140、142和144。在一些实施例中，这些信号可进行不同地处理来产生第二校准文件164，第二校准文件164也存储在存储器136内并包含相应组的声音指纹。在该例子中，第一、第二至第N模板指纹174、176和178分别对应第一、第二至第N模板指纹140、142和144，这样表示在触摸面板102上的相同(X，Y)坐标位置。下面将进一步讨论使用校准文件138和164的实施例。应当理解，可使用另外的校准文件。

在弯曲波触摸屏技术的背景下，声音指纹也毫无疑义地简单指示为“指纹”。通过举例的方式，已知的位置152可对应于第二模板指纹142，已知的位置154可对应于第N模板指纹144。校准文件138因此包括多个或者一些预定指纹或者模板，每一个与在触摸面板102上的特定(X，Y)位置相关。这里，术语“模板”指校准文件内的预定指纹。相反，用于计算运转时间触摸的活动声音指纹在此也指示为“活动指纹”或者“实时指纹”。如下面进一步讨论的，在一些实施例的讨论中，声音指纹也可指示为“曲线”或“轨道”。

对于声音指纹，触摸是怎样产生的能够潜在地对获得的声音指纹具有不期望的影响。例如，对相同(X，Y)坐标位置的两个触摸，其中第一触摸使用硬指示笔产生，第二触摸使用橡皮产生，将产生许多不同的信号，并因此可产生不同的声音指纹。阻力类型触摸产生了其它类型的信号。如果声音指纹取决于这些和其它触摸性质，那么对于每一个触摸位置(X，Y)将有很多不同的对应于触摸表面上触摸相同点的不同方式的声音指纹。这些对其它触摸特征的声音指纹敏感度使单个模板声音指纹在给定(X，Y)位置表示所有触摸的能力减小了。因此，期望产生与(X，Y)位置相关的独特的模板指纹，该位置使所有不同类型的信号相互关联，允许不同类型触摸的信号映射成独特的指纹。而且，期望具有多于一种类型的模板指纹，其中每一种类型的模板指纹对于给定的(X，Y)位置是独特的。

在产生与(X，Y)位置相关的独特指纹的一个实施例中，第一、第二至第N指纹模板140、142和144可基于与两个数字化信号相关的幅度比，该两个数字化信号由振幅幅度模块130决定，例如两个信号的每一个信号的振幅幅度之间的比率，或者该比率的函数。在另一个实施例中，第一、第二至第N模板指纹140、142和144可基于结合有由相位模块132决定的相位信息，例如相位差信息的幅度比。因此，声音指纹精确度可以是幅度比和相位差的函数。

在典型应用中，当用户触摸触摸面板102时，处理器模块128比较活动触摸声音指纹和存储在校准文件138内的第一、第二至第N模板指纹140、142和144的至少一个子集。然后最佳匹配声音指纹或者模板可用于识别触摸事件的位置。

处理器模块128然后可以将(X，Y)坐标传送给显示模块146，显示模块146可以存储在固件或软件的一个以上模块内。比如显示模块146可以是图形用户界面(GUI)模块，例如Microsoft Windows^TM操作系统。在一个实施例中，显示模块146在主计算机162上运行，主计算机162也运行用户感兴趣的应用代码。显示模块146确定坐标是否表示按钮的选择或者在显示器160上显示的图标。如果选择了按钮，主计算机162或者其它元件(未示出)可基于与特定按钮相关的功能采取进一步的动作。

可以在声音指纹和自然基础力的现代量子场规范(gauge)理论之间进行类推。在物理研究领域，“规范”理论已经帮助量子场理论家理解自然基础力，例如电磁、弱和强核力。已经发现，将自然正确地描述为在实验室中观察到的现象的这些理论，仅仅来自满足“规范不变性”原理的数学可能性子集的很小部分。

尽管术语“规范”的原始意义指用于测量机械维度的标准，而在“线规”(wire gauge)中，“规范”的含义已经一般化为物理系统的定量化描述所需的非机械设置标准。具体地，当在电路中选择一个点标注为“地”或者0伏特时，可以做出“规范”的选择。当运行电路模拟程序时，例如SPICE，通过将电路中的另一个点限定为地并重新运行SPICE模拟，可执行“规范转换”。该规范转换将引起电路中每一个点处的数字模拟电压变化。不过，由于参考地定义内的改变没有引起用于电子实验室测量的任何预期的改变，例如电路中两点之间的电压差，SPICE程序在该规范转换下是“不变的”。该“规范不变性”可用作除错和质量检查工具。在预备电路模拟代码中缺少这样的规范不变性，即在来自参考接地点的重新定义的可测试预计中的变化，将标记编码错误。这样编码错误的例子是通过电阻器的电流的欧姆定律计算，其错误地在一个电阻器末端使用绝对值电压而不是正确地使用两个电阻器末端之间的电压差。

规范不变性的原理可应用到弯曲波触摸技术，以在好的和坏的候选声音指纹定义之间分类。对于触摸屏应用，感兴趣的特性是触摸位置，即触摸的(X，Y)坐标。典型地，所有其它的触摸性质，例如力，与该应用不相关。如果声音指纹分辨率受任何其它触摸特性影响，正确的(X，Y)坐标位置就不会被识别和选择，这就产生了应用内的很多问题。因此，仅取决于触摸坐标(X，Y)的“规范不变声音指纹”是期望的。

相位差曲线Δφ(ω)对其它被识别的触摸特性不敏感，而对于触摸位置敏感。这是相位差曲线胜过其它候选声音指纹分辨率，例如标准化振幅曲线的历史观察的理论基础。

如前面所述，触摸的全部强度是一个触摸特性而不是触摸位置。例如，使触摸强度加倍，即，用两倍的力以相同的方式触摸，将使信号幅度增加。在该例子中，信号振幅被加倍，即S₁(t)→S’₁(t)＝2·S₁(t)以及S₂(t)→S’₂(t)＝2·S₂(t)。撇号“’”用于表示规范转换信号。S’₁(t)和S’₂(t)是由于触摸力加倍的“规范转换”信号。该规范转换，即规范(即在触摸位置触摸的方法的变化)的变化对两个信号具有相同的作用。另一个触摸特性是触摸的精确定时。例如，“规范转换的”信号S₁(t)→S’₁(t)＝S₁(t-Δt)以及S₂(t)→S’₂(t)＝S₂(t-Δt)表示规范转换的信号S’₁(t)和S’₂(t)对应于延迟时间间隔Δt但是以别的方式识别的触摸。然而，触摸的另一个特性是激发弯曲波的触摸感应力的功率谱；例如，从硬指示笔到软指示笔的转换使触摸功率谱改变。在频域内，这对应于“规范转换的”信号S₁(ω)→S’₁(ω)＝F(ω)·S₁(ω)以及S₂(ω)→S’₂(ω)＝F(ω)·S₂(ω)，其中F(ω)涉及触摸力的频率特性，并且是功率谱改变的触摸力与没有改变的触摸力的比率(通常是复数)，作为频率ω的函数。所有这些类型的规范转换的信号对应于在精确的相同(X，Y)触摸位置的触摸。对于规范敏感的声音指纹分辨率是不期望的，该声音指纹分辨率产生了取决于如何精确触摸点(X，Y)的不同结果。相反，仅取决于触摸(X，Y)坐标而不取决于所有其它触摸特性的“规范不变”声音指纹，对于在基于声音指纹的触摸系统中使用是期望的。

在弯曲波触摸技术的背景下，对于不期望的规范敏感性和期望的规范不变性的概念的数学准则，能够在幅度规范函数(gauge function)G(ω)和相位规范函数γ(ω)的帮助下进一步发展。即使对于固定的触摸位置，触摸怎样产生的变化将一般地以作为频率函数的复杂方式改变信号振幅幅度和/或相位。然而，用户怎样触摸给定位置的任何变化以相同的方式影响两个信号。通常，以数学术语描述，规范转换的频域信号如下。

S₁(ω)＝A₁(ω)·e^iφ1^(ω)→A’₁(ω)·e^iφ’1^(ω)＝G(ω)·A₁(ω)·e^iφ1^(ω)+iγ(ω)   方程.6

S₂(ω)＝A₂ω)·e^iφ2^(ω)→A’₂(ω)·e^iφ’2^(ω)＝G(ω)·A₂(ω)·e^iφ2^(ω)+iγ(ω)    方程.7

这两个信号S₁(ω)和S₂(ω)以相同的方式变化。规范转换可等价地如下表示。

A₁(ω)→A’₁(ω)＝G(ω)·A₁(ω)     方程.8

A₂(ω)→A’₂(ω)＝G(ω)·A₂(ω)     方程.9

φ₁(ω)→φ’₁(ω)＝φ₁(ω)+γ(ω)  方程.10

φ₂(ω)→φ’₂(ω)＝φ₂(ω)+γ(ω)  方程.11

加倍触摸强度的上述例子对应于具有规范函数G(ω)＝2以及γ(ω)＝0的规范转换。触摸延迟时间Δt对应于具有规范函数G(ω)＝1以及γ(ω)＝ω·Δt的规范转换。触摸功率谱的变化对应于具有更复杂形式的规范函数G(ω)和γ(ω)的规范转换。在以上等式中可以看出，所有的信号部分A₁(ω)、A₂(ω)、φ₁(ω)、φ₂(ω)对于规范转换是敏感的，并因此对超出(X，Y)坐标的触摸特性的变化是敏感的。相位差曲线的规范转换如下所示。

Δφ(ω)→Δφ’(ω)＝φ’₂(ω)-φ’₁(ω)＝{φ₂(ω)+γ(ω)}-{φ₁(ω)+γ(ω)}

＝φ₂(ω)-φ₁(ω)＝Δφ(ω)    方程.12

如结果Δφ(ω)→Δφ(ω)所示，方程.12表示相位差曲线没有受到触摸特性的规范转换的影响。这样，相位差曲线是规范不变声音指纹，仅取决于触摸位置而不取决于触摸的任何其它特性。相反，前面讨论的标准振幅是对规范敏感的，并取决于触摸力的功率谱的细节，如下面的方程.13和14所示：

a₁(ω)→a’₁(ω)＝A’₁(ω)/A’₁ ^MAX＝G(ω)·A₁(ω)/Max{G(ω)·A₁(ω)}≠a₁(ω)

方程.13

a₂(ω)→a’₂(ω)＝A’₂(ω)/A’₂ ^MAX＝G(ω)·A₂(ω)/Max{G(ω)·A₂(ω)}≠a₂(ω)

方程.14

，因为相位差曲线是规范不变声音指纹，因此相位差曲线提供了有效声音指纹，即，相位差曲线对非控制和非相关触摸特性不敏感。然而，在该规范不变性质中，相位差曲线不唯一。具体地，幅度比A₂(ω)/A₁(ω)也是规范不变的，即，不取决于超出(X，Y)坐标位置的无关触摸特性，如方程.15所示，其中取消了规范函数G(ω)。

A₂(ω)/A₁(ω)→A’₂(ω)/A’₁(ω)＝{G(ω)·A₂(ω)}/{G(ω)·A₁(ω)}

＝A₂(ω)/A₁(ω)    方程.15

方程.15的结果表示A₂(ω)/A₁(ω)→A₂(ω)/A₁(ω)。

幅度比的任何函数f(x)也是规范不变的。

f(A₂(ω)/A₁(ω))→f(A’₂(ω)/A’₁(ω))＝f(A₂(ω)/A₁(ω))    方程.16

这样，f(A₂(ω)/A₁(ω))→f(A₂(ω)/A₁(ω))。例如，如果f(x)＝1/x，可以看出A₁(ω)/A₂(ω)也是规范不变的，如从简单地交换任意的标记“1”和“2”中预期的。在这种情况下，其中f(x)＝(x-1)/(x+1)，f(x)＝(x²-1)/(x²+1)以及f(x)＝arctan(x)，能够确定以下规范不变声音指纹。

(A₂(ω)-A₁(ω))/(A₂(ω)+A₁(ω))      方程.17

(A₂(ω)²-A₁(ω)²)/(A₂(ω)²+A₁(ω)²)  方程.18

arctan(A₂(ω)/A₁(ω))                方程.19

因此，如幅度比的任何函数表示为规范不变的，在幅度比怎样构建为获得声音指纹中，存在高度的灵活性。出于编码目的，方程.17-19表示具有有限范围(对于方程.17和18，是-1到+1的范围，对于方程.19，是0到π/2的范围)的优点的声音指纹的选择，例如，它们可简单地被依比例决定为8位整数的范围。相反，幅度比A₂(ω)/A₁(ω)具有从0到无穷大的范围，并因此可导致在执行期间的高度复杂性。幅度比A₂(ω)/A₁(ω)以及幅度比f(A₂(ω)/A₁(ω))的各种函数，例如(A₂(ω)-A₁(ω))/(A₂(ω)+A₁(ω))和arctan(A₂(ω)/A₁(ω))都提供了规范不变性；这样，术语“幅度比”广泛地限定为包括A₂(ω)/A₁(ω)及其所有函数。

仅通过举例的方式，声音指纹的校准文件可以在校准点的76×57点阵内的每一个点处，总共N＝4332个校准点，通过轻敲15英寸(大约380mm)对角线弯曲波传感器而构建。例如，可以在校准点处触摸图1的触摸面板102以在校准文件138内产生第一、第二至第N模板指纹140、142和144。在这些4332个校准点位置的每一个位置，一对模拟信号(例如来自传感器106和112的信号以及来自传感器108和110的信号)可由A/D转换器126数字化，由频率转换模块134转换频率，例如通过使用后面连接有FFT的Hamming或者Hanning滤波器。例如，对于在从2.1kHz至19.3kHz范围内选择的900(从1024中)离散FFT频率中的每一个频率，可以计算、按比例决定anctan(A₂(ω)/A₁(ω))并将其四舍五入到从0至127的整数范围，并存储为8位整数。参考声音指纹模板的校准文件138随后可以和匹配算法一起使用，以识别由触摸事件导致的活动信号的触摸位置。

图2表示基于使用幅度比构建的单个声音指纹，用于确定在触摸面板102上的活动触摸事件位置的方法。在200，操作者可在触摸面板102上的(X，Y)位置开始触摸事件，例如图1上的点(X1，Y1)150。因为使用幅度比，仅仅考虑触摸位置，其它因素例如用于产生触摸的工具或者施加的力不影响正确位置的确定。应当注意，传感器106、108、110和112在触摸面板102上的放置仅仅是示范性的而不是限制性的。

在201和202，A/D转换器126探测来自四个传感器106、108、110和112的两个信号，这些信号可以在迹线114、116、118和120上传送到触摸屏电缆122。A/D转换器126向处理器模块128输出数字化信号组148。

在203和204，频率转换模块134执行频率转换，例如对对应于两个传感器信号的数字信号组148进行傅立叶转换，更具体地是FFT，并输出第一和第二频率转换数据组。在205和206，振幅幅度模块130对每一个第一和第二频率转换数据组在频率范围上进行振幅幅度计算。例如，可以计算与第一和第二频率转换数据组相关的第一和第二组振幅幅度(A₁(ω)和A₂(ω))。在208，振幅幅度模块130基于205和206的振幅幅度确定幅度比。

在210，处理器模块128可基于幅度比构建活动指纹。该活动指纹是活动触摸事件的代表，活动触摸事件包括频率转换的每一个频率带(其在一些实施例中可限制为选择的范围)。在212，处理器模块128比较活动指纹和模板指纹，例如存储在校准文件138内的第一至第N模板指纹140-144，以确定其间的差值并识别一个以上与声音指纹“最匹配”的模板指纹。在该例子中，第一至第N模板指纹140-144是幅度比作为频率函数的代表。该用于获得活动指纹的处理方法也用于构造用于比较的校准文件内的模板指纹。在一个实施例中，处理器模块128可确定用于每个比较的分数或者得分关系，其中该分数可以是整个频率范围上的绝对值差之和。该分数表示活动指纹对于校准文件138内的第一至第N模板指纹140-144中每个模板指纹多么不同，或者多么紧密地匹配。该处理器模块128可确定表示一个、或者可选择地多于一个的可能校准位置或者最佳匹配模板指纹的最低分。

在214，处理器模块128可以比较最佳匹配模板指纹和活动指纹之间的差值与预定阈值。如果该差值大于预定阈值，该方法进入216，活动指纹被拒绝。换言之，在校准文件138中，活动指纹没有充分地与任何模板指纹匹配。如果在214的该差值小于预定阈值，在218，处理器模块128识别在212识别的最佳匹配坐标例如(X，Y)坐标。然后基于最佳匹配模板指纹的坐标和相邻模板指纹的坐标和分数，该处理器模块128可在220插入，以进一步提炼在触摸面板102上的活动触发事件的位置。然后在222，向主机162报告触摸坐标。如果活动触摸事件对应于显示器160上的选择，主机162可开始特定动作或功能和/或更新显示器160。

除了幅度比(例如A₂(ω)/A₁(ω)或者其任何函数)之外，可能的规范不变声音指纹组包括幅度比和相位差曲线Δφ(ω)的函数。声音指纹可结合幅度比和相位差。另一种方法是一个声音指纹使用幅度比，明显不同的声音指纹使用相位差。

图3表示基于两个声音指纹用于确定在图1的触摸面板102上的活动触摸事件位置的方法，其中一个声音指纹利用幅度比构建，另一个声音指纹利用相位差构建。图3的方法表示冗余确认的例子，其中基于单个刺激或者触发事件产生多于一个的声音指纹。通过使用多于一个的声音指纹，更好地处理小屏幕内的噪音敏感性问题。冗余确认可与利用幅度比构建的一个或两个声音指纹一起使用。可选择地，幅度比可用于构建一个声音指纹，而相位差可用于构建第二声音指纹。在另一个实施例中，相位差可用于构建两个声音指纹，而在又一个实施例中，不同的声音指纹构造可用于构建一个或者两个声音指纹。

在230，操作者在触摸面板102上的(X，Y)位置开始触摸事件，例如如前面用图2讨论的图1上的点(X1，Y1)150。在231和232，A/D转换器126探测如上面讨论的两个信号，并向处理器模块128输出数字化信号组148。

在233和234，频率转换模块134对相应于两个信号的数字化信号组148执行频率转换，并输出第一和第二频率转换数据组。相反在图2中，从基于幅度和相位的第一和第二频率转换数据组中提取信息，并用于构建两个单独的指纹。

基于幅度比的声音指纹的构建使用类似于图2中的过程。在235和237，振幅幅度模块130分别在频率范围上基于频率转换数据组233和234计算第一组和第二组振幅幅度。在239，振幅幅度模块130基于235和237内计算的振幅幅度确定幅度比。在241，处理器模块128可基于幅度比构建第一活动指纹。在243，处理器模块128比较活动触摸事件的第一活动指纹和模板指纹以确定它们之间的差值，并识别与活动指纹“最匹配”的模板指纹。该模板指纹可以是校准文件138内的第一、第二至第N模板指纹140、142和144。该处理器模块128可确定表示可能候选位置的最佳分数或者最佳匹配模板指纹。

在245，处理器模块128可比较最佳匹配模板指纹和活动指纹之间的差值与预定阈值。如果该差值大于预定阈值，该方法进入248，活动指纹被拒绝，并且该方法终止。如果在245该差值小于预定阈值，在249，处理器模块128识别在243识别的最佳匹配的(X_MR，Y_MR)坐标。

基于相位差的声音指纹的构造使用233和234的数据组。相位被确定，相位差曲线被计算出来。在236和238，相位模块132分别确定233和234的每一个频率转换数据组的相位，在240，相位模块132确定两个信号之间的相位差。在242，处理器模块128可基于该相位差构建活动指纹。在244，处理器模块128比较活动触摸事件的活动指纹和模板指纹，以确定它们之间的差值，并识别与活动指纹“最佳匹配”的模板指纹。在该例子中，模板指纹可以是校准文件164内的第一、第二至第N模板指纹174、176和178。再一次，处理器模块128可确定表示可能候选位置或者最佳匹配模板指纹的分数。

在246，处理器模块128可比较最佳匹配模板指纹和声音指纹之间的差值与预定阈值。如果该差值大于预定阈值，该方法进行到248，声音指纹被拒绝，该方法终止。如果在246该差小于预定阈值，在250，处理器模块128识别在244识别的最佳匹配的坐标(X_PD，Y_PD)。

在252，处理器模块128考虑基于最佳匹配幅度比模板的触摸坐标(X_MR，Y_MR)和基于最佳匹配相位差模板的触摸坐标(X_PD，Y_PD)。在这种情况下，计算出两个独立触摸坐标估计值。如果幅度比推导的坐标(X_MR，Y_MR)和相位差推导的坐标(X_PD，Y_PD)不一致，例如当相互比较时超出预定距离，该方法进入254，其中坐标被拒绝，不向主计算机162报告触摸坐标。如果在252，(X_MR，Y_MR)和(X_PD，Y_PD)坐标在预定距离内，在256，向主计算机162报告触摸坐标，其中如果活动触摸事件对应于显示器160上的选择，主计算机162可以开始特定动作或功能和/或更新显示器160。已经观察到在信号处理中的这种冗余，从而极大地减少由于环境噪声导致的错误触摸率。该冗余声音指纹方法可以以不同的方式推广。

图4表示基于结合幅度比和相位差信息的单个规范不变声音指纹，用于在图1的触摸面板102上确定活动触摸事件位置的方法。图4中的一些项目编号与图3相同，表示相同的处理技术。转向239和240，已经确定基于两个数字化信号的幅度比和相位差。

在260，处理器模块128基于幅度比和相位差构建单个活动指纹。具体地，对于两个变量的任何函数f(x，y)，其中x是A₂(ω)/A₁(ω)，y是相位差，f(A₂(ω)/A₁(ω)，Δφ(ω)是规范不变声音指纹。例如，如果f(x，y)＝cos(y)·x或者f(x，y)＝sin(y)·x，下列规范不变声音指纹仅仅部分地取决于幅度比。

cos(Δφ(ω))·(A₂(ω)/A₁(ω))    方程.20

sin(Δφ(ω))·(A₂(ω)/A₁(ω))    方程.21

上述两个表达式(方程.20和21)能够表示为多个频率转换，可以看出两个表达式等于复数比S₂(ω)/S₁(ω)的实数部分和虚数部分，而不是幅度和相位。利用少量进一步的数学运算，能够示出这两个表达式(方程.19和20)等价于下面的两个表达式，方程.22和23。

[Re{S₁(ω)}·Re{S₂(ω)}+Im{S₁(ω)}·Im{S₂(ω)}]/[Re{S₁(ω)}²+Im{S₁(ω)}²]

方程.22

[Re{S₁(ω)}·Im{S₂(ω)}-Im{S₁(ω)}·Re{S₂(ω)}]/[Re{S₁(ω)}²+Im{S₁(ω)}²]

方程.23

在实现时，程序员可注意作为浮点或者整数值的Re{S₁(ω)}、Im{S₁(ω)}、Re{S₂(ω)}和Im{S₂(ω)}的量典型地是FFT编码的原输出。因此，上述表达式(方程.22和23)提供了规范不变指纹，其可以由FFT输出直接计算出来，而不使用平方根或者先验的函数，仅仅是加、减、乘和除。

声音指纹不需要限制为作为频率函数的单一实变量，即“曲线”，但是可一般化为作为频率函数的两维或者更高维空间内的点。然后声音指纹变成在更高维空间内等价为“路径”或者“轨道”(由频率参数化)的点的组。一对作为频率函数的实变量可用于结合和保持包含在规范不变A₂(ω)/A₁(ω)曲线和规范不变相位差曲线Δφ(ω)内的全部信息。结合该两种曲线的一种方式是形成作为频率函数(X(ω)，Y(ω))＝(A₂(ω)/A₁(ω)，Δφ(ω))的2-D向量。对于特定频率，相应实数(A₂/A₁，Δφ)对可视为在极坐标平面302内的点330(如图5所示)，其中与原点的距离是比率A₂/A₁，极角是Δφ。作为频率ω的函数的完整组的点(A₂(ω)/A₁(ω)，Δφ(ω))在几何上在极坐标平面302内限定轨道332。对于活动触摸，轨道332是声音指纹，其可与存储在校准文件内的模板轨道比较为类似或不类似。很多用于构建声音指纹的选项以这样轨道的形式存在。特别的重要性是支持无偏匹配分数算法的轨道坐标系。

即使当分辨率减少到仅仅一比特，由于具有足够大取样频率ω，已经发现声音指纹(A₂(ω)/A₁(ω)，Δφ(ω))是有效的；例如，如果A₂(ω)＞A₁(ω)，幅度比A₂(ω)/A₁(ω)可设置为1，否则为0，并且Δφ(ω)减小为其符号位，即如果Δφ(ω)是负数，则幅度比A₂(ω)/A₁(ω)为1，否则为0。可选择地，幅度比和相位差可用8比特分辨率(1字节)或者任何其它分辨率存储。如果存储器固定数目的比特对每个指纹有效，多个选择对于指纹的分辨率和用于构建指纹而取样的频率数目之间的交换是有效的。当处理能力有限时，一比特分辨率的重要优点是活动和模板指纹可使用逻辑XOR函数与大计算效率比较。

图5表示用于将这样的声音指纹形象化为集合轨道的球坐标系。复数声音指纹可由A₂(ω)/A₁(ω)和相位差曲线形成，以在单元球300的表面上限定轨道342，其中纬度θ(ω)和经度

是频率的函数，这将在下面描述。对于每一个频率，在球面上有一个点，例如点340，与所有的频率一起形成轨道，例如342。为了在此讨论的目的，单元球300可指示为具有典型的地球使用的地理参考点，例如北极320、南极322和赤道324、纬度和经度。所示的是单元球300和相应的具有极坐标半径的极坐标平面302，极坐标半径等于幅度比A₂/A₁，并且极坐标角度等于相位差φ₂-φ₁。在该单元球上，经度(东/西)角由相位差曲线限定：

方程.24

纬度(北/南)角是由下列函数A₂(ω)/A₁(ω)限定的幅度比的例子：

θ(ω)＝π/2-2arctan(A₂(ω)/A₁(ω))    方程.25

整个极坐标平面302可映射到单元球300的球表面，以便极坐标平面302内的点330映射到单元球300内的点340，平面轨道332映射到球轨道342。交换任意信号标号“1”和“2”通常会改变极坐标面302内相应的活动点(同一频率)和模板轨道之间的距离，其导致用于分数计算的不期望的情形。相反，基于单元球300内的轨道点之间距离的分数不受这些偏差的影响。交换第一和第二传感器信号(其由来自图1的传感器106和108的信号表示)的角色，仅仅翻转北极320和南极322，并关于极轴180°旋转单元球300；球300上的任意两个点之间的距离不改变。而且，通过蒙特卡罗(Monte Carlo)模拟，已经观察到如果没有触摸信号，并且信号S₁(t)和S₂(t)是简单的随机噪音，然后用于

的相应值均匀地和随机地分布在球表面上。这意味着结合的幅度比和相位差声音指纹由上述等式以无偏方式表示为单元球的二维表面上的轨道(作为频率的函数)。由于在表面或者更高维空间上的路径或者轨道的图像，每频率提供多于一个值的声音指纹可称为“轨道”，以区别每频率仅提供一个值的声音指纹，其历史上有时称为“曲线”。

图6更详细地表示比率A₂/A₁到纬度角θ＝π/2-2arctan(A₂/A₁)的映射。通过举例的方式，接近北极320的点可对应分别从传感器106和112以及传感器108和110接收的信号S1、S2(在给定频率)，其中信号振幅幅度A₁相比信号振幅幅度A₂很大，在这种情况下，来自传感器108和110的信号可简单地是噪音。接近南极322的点可对应于信号S1、S2，其中信号振幅幅度A₂相比信号振幅幅度A₁很大，在这种情况下，来自传感器106和112的信号可简单地是噪音。接近赤道324的点在信号振幅幅度A₁和A₂近似相等的位置，即传感器106和112产生振幅可与来自传感器108和110的信号幅度相比的信号。

基于活动触摸的轨道的每一个点可与表示模板指纹轨道的相同频率的对应点比较，以确定相应点在单元球上间隔多近或者多远。对全部点做这样的比较，即对该对轨道的所有频率，对这两个轨道即是声音指纹多么相似或者不同进行测量。这种在单元球上的相应轨道点之间间隔的距离，提供了距离的无偏感，该距离的无偏感不是由比率A₂/A₁或者自身的相位差φ₂(ω)-φ₁(ω)提供。如果S₂与S₁相比很小，从而A₂/A₁基本上等于0，S₂是噪音，φ₂(ω)变成随机值，相位差φ₂(ω)-φ₁(ω)变成在正180度到负180度的整个范围内的随机值。这样φ₂(ω)-φ₁(ω)是差值的偏差测量，其中小的随机噪声波动可能有时错误地意味着声音指纹中的大的差值。对于幅度，A₂的值是A₁的两倍大，A₂＝2·A₁(或者A₂/A₁＝2)；离开等式，A₂＝A₁(或者A₂/A₁＝1)；不大于或者小于A₁的值是A₂的两倍大，A₁＝2·A₂(或者A₂/A₁＝1/2)。如果值A₂/A₁＝2、1和1/2在图6中绘制在数字线326上，从A₂/A₁＝1给出错误的表达式A₂/A₁＝2比从A₂/A₁＝1得出A₂/A₁＝1/2更远。如图6所示，该偏差通过将比率A₂/A₁映射到纬度角θ＝π/2-2arctan(A₂/A₁)而去除。

在实际编码中，弧度角例如方程.24的经度角

可以被按比例决定和偏移，以容易计算和数据存储。例如，-π至+π的辐射范围

可通过由标度因子(128/π)乘以按比例决定为从-128到+127的有符号的8位(1字节)整数范围。同样地，方程.25的纬度角θ(ω)也可由相同的因子(128/π)按比例决定(即通过乘以常数)，在这种情况下，-π/2至+π/2的辐射范围θ(ω)按比例决定为-64至+63。如果优选正整数，辐射范围θ(ω)通过简单地增加常数64，可顺次地偏置为从0至127的范围。更一般地，在不脱离本发明范围的情况下，可按比例决定(乘以常数)或者偏置(加上常数)任何声音指纹。

返回图4，在262，处理器模块128可比较活动信号轨道(260的声音指纹)和相应于存储在其中一个校准文件内的模板的轨道。在这种情况下，校准文件138的第一、第二至第N模板指纹140、142和144存储基于幅度比和相位差的模板轨道。当使用幅度比和相位差来确定活动触摸(X，Y)的位置时，除了活动信号轨道在单元球300表面上的模板轨道(Θ(ω)，Φ(ω))对应在位置(X₀，Y₀)的校准触摸。处理器模块128对所有的频率计算不匹配距离。该作为频率函数的不匹配距离在活动信号轨道和每一个第一、第二至第N模板指纹140、142和144之间计算，并可以使用方程.25计算，如下所述。

活动触摸坐标(X，Y)与校准触摸坐标(X₀，Y₀)的近似度通过活动信号声音指纹

和模板指纹(Θ(ω)，Φ(ω))的相似度判断。在每一个频率ω，活动触摸和模板对应于单元球300上的点

和(Θ(ω)，Φ(ω))。α(ω)是球300上的两点之间的最短距离，也是从球300的中心到单元球表面上两个点

和(Θ(ω)，Φ(ω))的每一个点的单位向量之间的辐射角(正的)。方程.26允许由活动信号声音指纹

和模板声音指纹(Θ(ω)，Φ(ω))(存储为第一、第二至第N模板指纹140、142和144)计算不匹配距离参数α(ω)。

方程.26

在实际中，计算距离参数α(ω)用于大量离散值ω_k，其中k是整数指数。距离参数的频率之和即∑α(ω_k)，提供了活动信号和第一、第二至第N模板指纹140、142和144的一个、一些或者全部之间不匹配度的全部分数。数学上，分数函数可由下列积分表示。

∫α(ω)dω

                                  方程.27

而且，如果f(x)对0＜x＜π是任何单调递增函数，∫f(α(ω))dω也是可能的计分函数。例如，∫{1-cos(α(ω))}dω和∫√{1-cos(α(ω))}dω都是用于cos(α(ω_k))的以上给定明确公式的可能选项。在图4的264，处理器模块128识别在262识别的最佳匹配坐标(X，Y)。如上面用图2和3所述的那样，可随意地实现阈值。在266，处理器模块128可像如前所述的那样实现插入，在268，处理器模块128向主机162报告触摸坐标。

规范不变声音指纹在具有多于两个信号的弯曲波触摸系统中也有用。因此，两个以上的信号可用于构建一个、两个或多个声音指纹。通常，两个以上的信号从被构建的一个或多个声音指纹中接收。声音指纹可基于相位差、幅度比、不同的构造和/或它们的组合来构建。如果构建了多于一个的声音指纹，可获得冗余确认的益处。如上参考图3所描述的那样，冗余确认提供了在所有尺寸的触摸屏、特别是对于较小尺寸的触摸屏和用于噪音环境的触摸屏内的稳固触摸点探测。

图7表示基于声音指纹的具有触摸板401的触摸系统400，触摸板401产生用于触摸探测的两个以上的信号。该触摸板401具有衬底402，在其上安装有第一、第二至第M传感器404、406和408。在图7中，单个传感器404、406和408用于产生信号而不是一对反串联相互连接的压电或者麦克风(如图1所示)。迹线410和412传送与第一传感器404相关的第一信号，迹线414和416传送与第二传感器406相关的第二信号，迹线418和420传送与第M传感器408相关的第M信号。如上面图1中所讨论的，电缆422向触摸屏控制器124传送信号。图1的触摸屏控制器124、显示器160和主机162内的元件连同触摸系统400一起被复制。

归纳规范转换的概念，受限于与触摸特性不相关的变化的触摸信号可表示为一组数字化信号S₁(t)、S₂(t)...S_M(t)，其中M是大于或等于2的任何整数。相应的频率转换信号是S₁(ω)、S₂(ω)...S_M(ω)。给定振幅幅度规范函数G(ω)和相位规范函数γ(ω)，该规范转换信号如下：

S₁(ω)＝A₁(ω)·e^iφ1^(ω)→A’₁(ω)·e^iφ’1^(ω)＝G(ω)·A₁(ω)·e^iφ1^(ω)+iγ(ω)    方程.28

S₂(ω)＝A₂(ω)·e^iφ2^(ω)→A’₂(ω)·e^iφ’2^(ω)＝G(ω)·A₂(ω)·e^iφ2^(ω)+iγ(ω)    方程.29

                                     ...直到...

S_M(ω)＝A_M(ω)·e^iφM^(ω)→A’_M(ω)·e^iφ’M^(ω)＝G(ω)·A_M(ω)·e^iφM^(ω)+iγ(ω)

方程.30

等价地，下列给出。

A₁(ω)→A’₁(ω)＝G(ω)·A₁(ω)φ₁(ω)→φ’₁(ω)＝φ₁(ω)+γ(ω)    方程.31

A₂(ω)→A’₂(ω)＝G(ω)·A₂(ω)φ₂(ω)→φ’₂(ω)＝φ₂(ω)+γ(ω)    方程.32

                                ...直到...

A_M(ω)→A’_M(ω)＝G(ω)·A_M(ω)φ_M(ω)→φ’_M(ω)＝φ_M(ω)+γ(ω)方程.33

为了构建一般化的规范不变幅度比，让α₁、α₂...α_M为一组和等于0的指数，即∑α_i＝0。一般化的幅度比可定义为下列乘积。

A₁(ω)^α1·A₂(ω)^α2·...·A_M(ω)^αM    方程.34

在规范转换下，该乘积是如下所示的规范不变量。

A₁(ω)^α1·A₂(ω)^α2·...·A_N(ω)^αM

→{G(ω)·A₁(ω)}^α1·{G(ω)·A₂(ω)}^α2·...·{G(ω)·A_N(ω)}^αM

＝{G(ω)^α1·G(ω)^α2·...·G(ω)^αM}·{A₁(ω)^α1·A₂(ω)^α2·...·A_N(ω)^αM}

＝G(ω)^{α1+α2+...+αM}·{A₁(ω)^α1·A₂(ω)^α2·...·A_N(ω)^αM}

＝G(ω)^∑αI·{A₁(ω)^α1·A₂(ω)^α2·...·A_N(ω)^αM}

＝G(ω)⁰·{A₁(ω)^α1·A₂(ω)^α2·...·A_N(ω)^αM}

＝A₁(ω)^α1·A₂(ω)^α2·...·A_N(ω)^αM    方程.35

类似地，对任何函数f(x)，f(A₁(ω)^α1·A₂(ω)^α2·...·A_N(ω)^αM)也是规范不变声音指纹。对于M＝2，α₁＝-1以及α₂＝+1，该形式减少到前面的幅度比表达式A₂(ω)/A₁(ω)。对于三个数字化信号，一个例子是M＝3、α₁＝+1、α₂＝+1和α₃＝-2，其对应于用于三个信号的一般化幅度比：

A₁(ω)·A₂(ω)/A₃(ω)²    方程.36

而且，如果f(x，y，...z)是多个变量的任何函数，每一个自变量可由不同的一般化幅度比代替，得到的声音指纹将仍旧是规范不变量。因此，声音指纹可至少部分地基于这些一般化幅度比的任何函数。与提供规范不变性的目的一致，术语幅度比广义地限定为包括一般化幅度比以及一个或多个一般化幅度比的函数。

任何幅度比，包括一般化幅度比，能够用于构建相应于单个触摸坐标决定的单个声音指纹。图8表示基于一个活动指纹用于确定在图7的触摸面板401上的活动触摸事件的位置的方法，该活动指纹基于两个以上数字化信号而构建。在450，操作者在具有第一、第二至第M传感器404、406和408的触摸面板401上的(X，Y)位置开始触摸事件。该触摸事件可以是点(X2，Y2)424。在452、453和454，A/D转换器126探测如上讨论的第一至第M信号，并向该处理器模块128输出相应组的数字化信号148。

在456、457和458，频率转换模块134对相应于第一至第M组数字化信号的数字化信号148的组执行频率转换，并输出第一、第二至第M频率转换数据组。从第一、第二至第M频率转换数据组提取的信息用于构建一个活动指纹。在460，该处理器模块128构建频率的一个以上规范不变函数，例如频率461、462和463的第一、第二至第K规范不变函数。通过举例的方式，至少一个规范不变函数可基于上述讨论的幅度比。频率的规范不变函数也可由前面讨论的相位差和幅度比以及后面讨论的一般化相位差构建。

在464，处理器模块128构建基于频率的第一、第二至第K规范不变函数的活动指纹(例如多维轨道)。在466，处理器模块128比较活动触摸事件的活动指纹和模板指纹(例如第一、第二至第N模板指纹140、142和144)，以确定它们之间的差值，并识别与活动指纹“最佳匹配”的模板指纹。如所述的那样，处理器模块128可确定表示可能候选位置或者最佳匹配模板指纹的最低分数。

任意地，阈值可如前面图2的214讨论的那样使用。在468，处理器模块128识别在466识别的最佳匹配的坐标(X，Y)。在470，向主机162报告触摸坐标，其中，如果活动触摸事件对应于在显示器160上的选择，主机162可开始特定动作或功能和/或更新显示器160。

在一个实施例中，触摸坐标的两个以上估计值可通过构建两个以上截然不同的声音指纹确定，每一个声音指纹用于通过其自身的匹配分数独立地确定候选触摸位置。如上面注意的，通过要求这样冗余计算的坐标的一致性，可抑制错误触摸。例如，考虑基于声音指纹的触摸屏系统，使用例如图7的触摸面板401，其中M＝3传感器(第一、第二、第三(M)传感器404、406和408)以及第一至第三数字化和频率转换信号S₁(ω)、S₂(ω)和S₃(ω)(如在图8中讨论的456、457和458)，从中推导出振幅幅度A₁(ω)、A₂(ω)和A₃(ω)。估算的触摸坐标(X_E1，Y_E1)、(X_E2，Y_E2)和(X_E3，Y_E3)能够利用分别由规范不变比A₂(ω)/A₁(ω)、A₃(ω)/A₂(ω)和A₁(ω)/A₃(ω)构建的第一至第三独立活动指纹计算出。在向计算机162报告触摸之前，需要三方面适合。可选择地，三个中的两个适合视为对背景噪声抑制是足够的。

因此，声音指纹可纯粹地由幅度比曲线构建。可选择地，声音指纹可由幅度比和相位差曲线结合构建。一个例子是cos(Δφ)·A₂(ω)/A₁(ω)。在多于两个数字化信号的情况下，相位差可如下一般化。例如，φ₁(ω)、φ₂(ω)、...φ_M(ω)是作为对M个数字化信号的频率函数的信号相位，C₁、C₂、...C_M是一组和为零的系数，∑C_i＝0。一般化的相位差可限定为C₁·φ₁(ω)+C₂·φ₂(ω)...+C_M·φ_M(ω)的形式。使用等式31、32和33能够示出，一般化的相位差是规范不变量。例如，数量φ₁(ω)+φ₂(ω)-2·φ_M(ω)是用于三个信号的一种可能的一般化相位差。因此，声音指纹分辨率可以是幅度比曲线和一般化相位差的函数。与提供规范不变性的目的一致，术语相位差广泛地限定为包括一般化相位差和一个以上一般化相位差的函数。

任何相位差，包括一般化相位差，进一步提高了对冗余坐标估计的选择。例如，基于声音指纹的触摸系统可具有三个以上传感器和三个数字化和频率转换信号S₁(ω)、S₂(ω)和S₃(ω)，从中推导出振幅幅度A₁(ω)、A₂(ω)和A₃(ω)和相位φ₁(ω)、φ₂(ω)和φ₃(ω)。两个以上声音指纹可由例如两个以上的下列频率函数构建：A₂(ω)/A₁(ω)、A₃(ω)/A₂(ω)、A₁(ω)/A₃(ω)、A₁(ω)·A₂(ω)/A₃(ω)²、A₂(ω)·A₃(ω)/A₁(ω)²、A₃(ω)·A₁(ω)/A₂(ω)²、(φ₁(ω)-φ₂(ω))、(φ₂(ω)-φ₃(ω))、(φ₃(ω)-φ₁(ω))、φ₁(ω)+φ₂(ω)-2·φ₃(ω)等等，以产生两个以上估计触摸坐标。如果执行三个以上冗余坐标计算，那么向主机162报告触摸坐标可由任何等级的适合度确定，例如四个中的三个。

图9表示基于两个以上声音指纹，用于确定在图7的触摸面板401上的活动触摸事件位置的方法，该声音指纹基于两个以上数字化信号构建。在500，操作者在触摸面板401上的(X，Y)位置开始触摸事件，例如点(X2，Y2)424。在502、504和506，A/D转换器126探测前面讨论的第一、第二至第M信号，并向处理器模块128输出第一、第二至第M组数字化信号148。

在508、509和510，频率转换模块134对相应于第一、第二至第M传感器信号的第一、第二至第M数字化信号148执行频率转换，并输出第一、第二至第M频率转换数据组。在该例子中，信息可以基于幅度和相位从第一、第二至第M频率转换数据组中提取，以构建两个以上独立的指纹。然而，应当理解，一个、两个、小于M个、大于M个的指纹可基于幅度比和/或相位差构建，并可使用其它声音指纹结构。

在512、514和516，振幅幅度模块130分别在频率范围上基于508、509和510的频率转换数据组计算第一、第二和第M组振幅幅度。在518，处理器模块128可基于幅度比构建至少一个活动指纹。该振幅幅度模块130基于振幅幅度确定幅度比，并可结合不同的信号，例如基于第一和第M振幅幅度确定第一幅度比率和基于第二和第M振幅幅度确定第二幅度比。因此，可使用任何信号组合，一些信号可利用一次以上。

基于相位差的活动指纹可通过确定相位和计算相位差曲线来构建。在513、515和517，相位模块132确定每一个第一、第二至第M频率转换数据组的相位，在518，处理器模块128可基于相位差构建活动指纹。该相位模块132确定两个以上信号之间的相位差，并可使用任何两个以上信号的群。

处理器模块128输出第一、第二至第P活动指纹520、521和522。在524、525和526，处理器模块128比较活动触摸事件的相应的第一、第二至第P活动指纹和模板指纹，以确定它们之间的差值，并识别与第一、第二至第P活动指纹“最佳匹配”的第一、第二至第P模板指纹。在该例子中，模板指纹可以是校准文件138内的第一、第二至第N模板指纹140、142和144，校准文件164内的第一、第二至第N模板指纹174、176和178，或者在另外或其它校准文件(未示出)内的指纹。再者，处理器模块128可确定表示可能候选位置或者最佳匹配模板指纹的分数(其可以是最低或最高分数之一)。

在528、529和530，处理器模块128可将最佳匹配模板指纹和活动指纹之间的差与预定阈值比较。任意地，可仅对于最佳匹配模板指纹和活动指纹中的一个指纹确定阈值。任意地，可不使用阈值。

当使用阈值时，如果该差值大于预定阈值，该方法进入532，活动指纹被拒绝。任意地，该方法可基于单个拒绝而终止。在另一个实施例中，如果一个以上的拒绝被识别，或者如果活动指纹的预定百分比被拒绝，则该方法终止。如果在528、529和/或530的差值小于预定阈值，在534、535和536该处理器模块128识别分别在524、525和526识别的最佳匹配的(X，Y)坐标。

在538，处理器模块128确定在探测的(X，Y)坐标之间是否有足够的适合度。例如，处理器模块128可相互比较每一个坐标。如果一个以上坐标超出预定距离，处理器模块128可确定这些坐标是错误的，并抛弃这些特定坐标。在另一个实施例中，处理器模块128可基于全部坐标点计算平均值X和平均值Y。然后，可在平均值点和每个单独点之间计算出欧几里得(Euclidean)距离。如果任何点的最大距离小于距离平均值的预定距离，或者，例如在具有环绕平均值(X，Y)点形成的预定尺寸的圆的直径内，该特定点可保持为适合的点。在圆的直径外面的点可被抛弃。如果足够数目的点适合，例如大多数或者预定百分率的点，处理器模块128确定已经探测到有效的触摸，并在540，向主机162报告一组触摸坐标。该组触摸坐标可以例如是平均值坐标。如果处理器模块128确定没有满足适合度，该方法进入542，其中坐标被拒绝，并不向主机162报告触摸坐标。这可以是这样的情况，其中噪声环境导致将被探测到的错误触摸。

可以理解，上述描述仅仅是说明性的而不是限制性的。例如，上述实施例(和/或其观点)可用于彼此结合。此外，可以根据本发明的教导做出很多修改来适合特定位置或者材料，而没有脱离本发明的范围。尽管在此描述的维度和材料的类型意欲限定本发明的参数，但这些维度和材料决不是限制，而是示范性的实施例。在看了上述说明后，很多其它实施例将对本领域技术人员变得显而易见。因此本发明的范围应当参考附加的权利要求、和这些权利要求给予的与其等价的全部范围一起来限定。在附加的权利要求书中，术语“包括”和“在其中”用作各术语“包含”和“其中”的普通英语(plain-English)的等价物。而且，在以下权利要求中，术语“第一”、“第二”和“第三”等等，仅仅用于标示，而不是要对它们的对象施加数字要求。此外，下列权利要求书的限制没有以装置加功能的形式写出，并不意欲基于35U.S.C§112第六段解释，除非或者直到这些权利要求的技术特征清楚地跟随有进一步结构的功能陈述的措词“用于..的方式”。

Claims (10)

1、一种探测在触摸面板上的触摸事件的方法，包含：

从至少两个传感器获得至少第一和第二信号，其中该至少第一和第二信号响应触摸事件；

计算与第一信号相关的第一振幅幅度，并计算与第二信号相关的第二振幅幅度；

确定第一和第二振幅幅度之间的幅度比；以及

基于幅度比识别触摸位置。

2、如权利要求1的方法，其中计算包括分别计算作为频率函数的与第一和第二信号相关的第一和第二组振幅幅度。

3、如权利要求1的方法，进一步包含：

数字化第一和第二信号以形成第一和第二组数字化信号；以及

对第一和第二组数字化信号执行频率转换，以形成频率分量的第一和第二频率转换数据组，该第一和第二振幅幅度基于该第一和第二频率转换数据组计算出来。

4、如权利要求1的方法，其中识别触摸位置包括分析与模板幅度比的校准文件相关的幅度比，其中每一个模板幅度比与在触摸面板上的已知位置相关。

5、一种触摸系统，包含：

触摸面板；

至少两个传感器，用于获得至少两个与在触摸面板上的触摸事件相关的信号；以及

处理器模块，用于基于该至少两个信号执行频率转换，以形成频率转换数据组，该处理器模块基于该频率转换数据组产生振幅幅度，该处理器模块比较与该至少两个频率转换数据组相关的振幅幅度和与在触摸面板上的已知位置相关的模板指纹的校准文件，以确定与该触摸事件相关的坐标位置，该模板指纹至少部分地基于幅度比。

6、如权利要求5的系统，其中振幅幅度比表示与该触摸事件相关的活动指纹的至少一部分。

7、如权利要求5的系统，其中该处理器模块基于频率转换数据组获得相位差，该相位差和幅度比用于构建与该触摸事件相关的活动指纹。

8、如权利要求7的系统，包含M个信号，其中M至少是三，优选地，其中该处理器模块为M个信号的每一个信号产生相位φ₁(ω)、φ₂(ω)...φ_M(ω)，其中线性组合常数C₁、C₂...C_M与M个相位的每一个相位相关，并且其中M个线性组合常数的和是零，该处理器模块基于每一个线性组合常数与相位的乘积之和形成规范不变相位差C₁φ₁(ω)+C₂φ₂(ω)...+C_Nφ_N(ω)。

9、如权利要求7的系统，其中活动指纹是具有两个维度的轨道，其中该轨道的第一坐标基于π/2-2arctan(A₂(ω)/A₁(ω))，该轨道的第二坐标基于Δφ(ω)＝φ₂(ω)-φ₁(ω)。

10、如权利要求7的系统，其中校准文件内的模板指纹是进一步基于与触摸面板上的已知位置相关的相位差，该处理器模板基于在活动指纹和模板指纹之间的比较产生分数。

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