CN102298456B - 分析二维轨迹以产生至少一非线性指标的方法及触控模组 - Google Patents

Abstract

分析二维轨迹以产生至少一非线性指标的方法与使用该方法的触控模组，其中该方法包括：撷取二维轨迹；根据该二维轨迹依序产生复数个位移单元，其中每一位移单元是包含该二维轨迹于一预设时距内所移动的位移量与其位移方向；依序将每一位移单元的位移量与一参考值相比较；当该位移单元的位移量大于该参考值时，计算该位移单元的位移方向与前一序次位移单元的位移方向所形成的夹角；依序累计该夹角以获得一累计角，其中该累计角是包含一累计值以及一正负号；以及将该累计角度转换为至少一非线性指标。

Description

分析二维轨迹以产生至少一非线性指标的方法及触控模组

技术领域

本发明是有关一种辨识手势的方法与使用该方法的触控模组，尤指一种根据手势所产生的连续位移单元彼此间的夹角，所累计出的非线性指标作为手势成立以及手势功能的依据，进而广泛应用于各式电子装置上作为多功能触控输入的触控模组。

背景技术

随着触控技术的进步，以触控板执行传统滑鼠功能逐渐广泛应用于各式电子装置。于使用上，习知触控板是经由侦测物体(例如手指)于其表面上滑行的轨迹，以执行移动游标或点选显示于荧幕上的特定选项等功能，藉以取代传统滑鼠的使用。

然而，随着电子产品的附加功能日趋复杂，若仍使用习知触控板所具有的游标移动以及选项点选等操控方式，将无可避免大幅提高操作程序的复杂度，其不仅增加操控的困难，同时亦降低使用者的使用意愿。

为降低操作程序的复杂度，或有以不同手势以执行相对应的输入功能。于实施时，此种操控方式必须预设切入、跳出模式以及手势与特定功能的对应连接。换言之，即根据在触控板上所滑行的轨迹，辨识出特殊手势(gesture)输入(例如：视窗系统中单击、双击、拖曳、视窗卷轴、视窗放大缩小、视窗旋转等)的特殊功能。

然而，于实际操作上，此种方式仍具有以下缺点：其一，切入与跳出模式将增加操控上的繁复性；其二，随着手势种类的增多，使用者必须记忆手势与特定操控的能之间的对应关系，且手势判断回路以及对比电路的数量亦必须随之增加，此亦将浪费运算空间，占去电路设计空间，并使电子装置更为耗电。

关于前述切入与跳出模式方面，亦有利用将触控板表面划出一独立区域，专供特定功能的操控。以页面卷动为例，可于触控板表面分割出一特定区域，当使用者于该特定区域使用特定手势进行操控时，则可卷动页面以利于浏览。然而，此种操控方式仅能应用在页面于垂直方向的卷动，且于操控效率上效果并不理想。

有鉴于此，为改善上述的缺点，本发明的发明人提出一种分析二维轨迹以产生至少一非线性指标的方法与使用该方法的触控模组；藉此，使用者可利用简单的手势，进行多种功能的操控，而使触控操作效率最佳化。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种分析二维轨迹以产生至少一非线性指标的方法与使用该方法的触控模组，藉此使用者利用简单的手势，即可操控多种功能，而使触控操作效率最佳化。

为达上述目的，本发明是提供一种分析二维轨迹以产生至少一非线性指标的方法，包括以下步骤：撷取二维轨迹，其中该二维轨迹为一随时间排序的二维座标位置；根据该二维轨迹依序产生复数个位移单元，其中每一位移单元包含该二维轨迹于一预设时距内所移动的位移量与其位移方向；依序将每一位移单元的位移量与一参考值相比较；当该位移单元的位移量大于该参考值时，计算该位移单元的位移方向与前一序次位移单元的位移方向所形成的夹角；依序累计该夹角以获得一累计角，其中该累计角是包含一累计值以及一正负号；以及将该累计角度转换为至少一非线性指标。

此外，本发明亦提供一种触控模组，包括一感应面以及一控制器。前述感应面是于表面分布有复数接近感应器，用以感应至少一物体于该感应面上的接触。前述一控制器则是与该复数接近感应器电气连接，供决定每一物体于该感应面上滑动的复数组第一位移与第二位移，计算每一组第二位移与该第一位移间的夹角，累计该等夹角于一累计角，并依据该累计角输出至少一非线性指标；其中，每一组的第二位移是决定于该第一位移之后，且该累计角是包含一累计值与一正负号。

于实施时，前述触控模组是侦测该物体于该感应面上的接触位置与接触时间，并依据该接触位置、该接触时间以及该累计角以决定该非线性指标。

为对于本发明的特点与作用能有更深入的了解，兹藉实施例配合图式详述于后。

附图说明

图1为本发明的分析二维轨迹以产生至少一非线性指标的方法的流程图；

图2为本发明的分析二维轨迹以产生至少一非线性指标的方法中步骤A1的示意图；

图3为本发明的分析二维轨迹以产生至少一非线性指标的方法中步骤A2的示意图；

图3A为本发明的分析二维轨迹以产生至少一非线性指标的方法中步骤A3的示意图；

图4为本发明的触控模组的第一实施例的结构示意图；

图5A至5E是显示本发明的触控模组的第一实施例的使用示意图；

图6为本发明的触控模组的第二实施例的结构示意图；

图7A至7C是显示本发明的触控模组于复数物体触控操作时的使用示意图。

附图标记说明：

10-二维轨迹；22、22’-控制器；102-起点；220-撷取单元；104-终点；222-处理单元；θ1、θ2-夹角；223-比较单元；12、120、122、124-位移单位224-计算单元；14-参考值段226-转换单元；2-触控模组；228-侦测单元；20-感应面；24-非线性指标；202-接近感应器；3-电子装置；2040、2042、2044、2046-感应区；30-荧幕；

步骤A1：撷取二维轨迹，其中该二维轨迹是为一随时间排序的二维座标位置；

步骤A2：根据该二维轨迹依序产生复数个位移单元，其中每一位移单元是包含该二维轨迹于一预设时距内所移动的位移量与其位移方向；

步骤A3：依序将每一位移单元的位移量与一参考值相比较；当该位移单元的位移量大于该参考值时，计算该位移单元的位移方向与前一序次位移单元的位移方向所形成的夹角；

步骤A4：依序累计该夹角以获得一累计角，其中该累计角是包含一累计值以及一正负号；

步骤A5：将该累计角度转换为至少一非线性指标。

具体实施方式

请参阅图1，其是显示本发明的分析二维轨迹以产生至少一非线性指标的方法的流程图。

于步骤A1中，如图2所示，首先撷取一段二维轨迹10，该二维轨迹10是为一随时间排序的二维座标位置，包括一起点102以及一终点104；前述二维座标是可利用不同的座标系统(例如直角座标系统或圆柱座标系统)加以描述；换言之，即以该接触感应面上一点为原点。前述二维轨迹10是代表使用者利用一物体(例如手指)，于一接触感应面上滑行轨迹的至少一部分；即，所撷取的二维轨迹是为该滑行轨迹中的任一段滑行时距内。

此外，于启动二维轨迹的撷取方面，可利用以下模式：其一，当侦测到该物体第一次接触该接触感应面时，即开始撷取该二维轨迹；其二，当侦测到该物体持续接触该接触感应面一段时间(预设时间)，方开始撷取二维轨迹；其三，当侦测到该物体接触该接触感应面的特定区域(预设时间)，方开始撷取二维轨迹。

于步骤A2中，如图3所示，是根据前述二维轨迹10依序产生复数个位移单元12，其中每一位移单元12是包含该二维轨迹10于一预设时距内所移动的位移量及其位移方向。图3所示每一位移单元12其发生的时间彼此并不重复，但是，不应以此限缩本发明的位移单元实施范围，每一位移单元12其发生的序次虽有前后关系，但其发生的时间彼此是可重复的，也就是前一序次的位移单元的终点时间可晚于后一序次的位移单元的起点时间。

随后，于步骤A3中，依序将每一位移单元12的位移量与一参考值段14相比较；当该位移单元12的位移量大于该参考值段14的长度时，方计算该位移单元的位移方向与前一序次位移单元的位移方向所形成的夹角。据此，当判断位移单元120、122、124的位移量皆大于参考值后，即着手计算前述位移单元120与122以及122与124之间的夹角θ1与θ2。

最后，于步骤A4与A5中，依序累加前述夹角，以获得一累计角；其中，该累计角是包含一累计值以及一正负号；并将前述累计角度转换为至少一非线性指标。于本实施例中，如图3A所示，其中逆时钟方向是预设为正值角度，因此θ1与θ2等角度皆为正值。

此外，前述非线性指标的转换可利用许多方式达成；例如，可预先设定一阀值，当前述累计角的累计值超过该阀值时，即根据该正负号以转换前述非线性指标；另，亦可利用一公式，以将前述累计角度转换为前述非线性指标。前述非线性指标则是代表相对应的控制讯号，以进行对特定功能的操控。

此外，本发明亦提供一种触控模组。请参阅图4，其是显示前述触控模组的第一实施例的结构示意图。

如图所示，于第一实施例中，前述触控模组2是包括一感应面20以及一控制器22。前述感应面20是于表面分布复数个接近感应器202，并设有复数个感应区；其中前述接近感应器202是用于感应至少一物体(例如手指)于前述感应面20上的接触。前述控制器22则是与该复数个接近感应器202电气连接，并具有一撷取单元220、一处理单元222、一计算单元224、一转换单元226以及一侦测单元228。

前述撷取单元220是供撷取二维轨迹10(如图2所示)；所撷取的二维轨迹10则经前述处理单元222，依序处理为复数组第一与第二位移，其中每一组的第二位移是决定于该第一位移之后；随后，经由前述计算单元224，可计算出每一组中第二位移与该第一位移间的夹角，并累计该等夹角于一累计角，其中该累计角是包含一累计值与一正负号；最后，利用前述转换单元226，可依据前述累计角而输出至少一非线性指标24。

前述非线性指标可为控制一电子装置的控制讯号，或为一供计算机系统(ComputerSystem)读取的讯号，以达到控制的目的。此外，前述每一组的第一位移是该物体于二时间点间接触该感应面的位置差异，每一组的第二位移则是该物体于另二时间点间接触该感应面的位置差异，且第二位移的时间点是较第一位移时间点为晚。

如前文所述，前述转换单元226可利用多种方式，以达成将累计角转换并输出非线性指标的目的；例如，可预先设定一阀值，当前述累计角的累计值超过该阀值时，即根据该正负号以转换前述非线性指标；或利用一公式，以将前述累计角度转换为前述非线性指标。

上述阀值的设定于实施时，可参考该复数接近感应器202于该感应面20上的空间分布情形，举例来说：若该复数接近感应器202分布之间距约为手指的宽度，则该阀值可设定为90度；又若该复数接近感应器202分布之间距约为手指宽度的一半以下，该阀值则可设为45度等较小的数值。

此外，于实施时，前述控制器20可利用侦测单元228侦测该物体于该感应面20上的接触位置与接触时间，并依据接触位置、接触时间以及累计角，决定非线性指标的种类，以执行特定相对应的功能。

请参阅图5A至5E，其是显示前述触控模组的使用示意图。如图5A所示，前述感应面20表面设有四个感应区2040、2042、2044、2046；于操作时，控制器(未显示于图中)是依据二维轨迹的起始位置所归属的感应区，以判断产生何种非线性指标。

于实施时，如图5B至5E所示，使用者可利用前述触控模组，于一电子装置3的荧幕30上，操控以下四种功能：页面垂直方向卷动、页面水平方向卷动、影像旋转以及影像放大/缩小。

如第5B图所示，感应面20之上方的感应区2046是预设为操控显示画面于垂直方向的卷动，且上述物体先接触该感应区2046后滑行出一二维轨迹；当该二维轨迹表现出的累计值超过一阀值时，便以该累计角的正负号分别转换为可将荧幕30上画面向下或向上卷动的控制讯号。

同样的，该累计角的正负号亦可分别转换为可将荧幕30所显示的页面向下翻一页或是向上翻一页的控制讯号；或者是将荧幕30所显示的项次往上一项次显示或是往下一项次显示的控制讯号。

图5C是显示另一功能的操控，其中感应面20的左方的感应区2044是预设为操控显示画面于水平方向的卷动者且上述物体先接触该感应区2044后滑行出一二维轨迹；当该二维轨迹表现出的累计值超过一阀值时，便以该累计角的正负号分别转换为可将画面向左或向右卷动的控制讯号。

同样的，该累计角的正负号亦可分别转换为可将荧幕30所显示的页面向右翻一页或是向左翻一页的控制讯号。

于第一实施例中，关于手势控制页面卷动方面，是以一物体(即一根手指)为示例，且所控制的页面卷动是为等速的；换言之，控制器仅决定页面卷动的方向，但不涉及速度的判断。然而，通过进行手势操控物体数目的增加，则可进一步控制页面卷动的速度。例如，可利用前述侦测单元侦测物体数目，并随着物体数目(例如手指数目)的增减，等比例增减页面卷动速度。

图5D是显示影像旋转的功能操控，其中感应面20的右方的感应区2040是预设为相对应该功能的区域，且上述物体先接触该感应区2040后滑行出一二维轨迹；当该二维轨迹表现出的累计值超过一阀值时，便以该累计角的正负号分别转换为可将荧幕30上影像顺时钟或逆时钟旋转的控制讯号。

图5E是显示影像放大/缩小的功能操控，其中感应面20之下方的感应区2042是预设为相对应于该功能的区域，且上述物体先接触该感应区2040后滑行出一二维轨迹；当该二维轨迹表现出的累计值超过一阀值时，所转换的非线性指标分别为可将荧幕30上影像放大或缩小的控制讯号。

关于影像旋转以及影像放大/缩小功能的操控方面，除上述预设阀值以决定非线性指标所代表的控制讯号种类外，亦可利用累计角的累计值进一步定义控制讯号。例如，以影像旋转而言，除可利用顺时钟与逆时钟手势将影像顺时钟或逆时钟旋转，亦可进一步根据累计角的累计值决定某一方向旋转的角度(例如90、180、270度等)。此外，于影像放大/缩小功能方面，亦可根据累计角的累计值决定影像放大或缩小的倍率。

请参阅图6，其是显示本发明的触控模组的第二实施例的结构示意图。于本实施例中，控制器22’除具有撷取单元220、处理单元222、计算单元224、转换单元226以及侦测单元228外，更包括一比较单元223。

其中，该处理单元222是用于将由撷取单元220所获得的二维轨迹依序处理为复数个位移单元；随后，经由前述比较单元223，藉以将每一位移单元的位移量与一参考值相比较。当一位移单位的位移量大于该参考值时，前述计算单元224方将计算该位移单元的位移方向与前一序次位移单元的位移方向所形成的角度，并累加前述角度以获得一累计角度。

此外，当使用于操控前述触控装置的物体的数目超过一个时，可预先设定二维轨迹的撷取标准一即选择撷取前述多个物体中的部分物体所产生的轨迹；于实施时，兹以下列四种样态示例解释。

第一种方式是撷取复数物体的质心位置或地理中心位置所产生的二维轨迹，作为位移判断标准，以获得相对应的非线性指标。换言之，每一组的第一位移是于二时间点间，该复数物体接触感应面之中心位置差异；每一组的第二位移则是于另二时间点间，该复数物体接触该感应面之中心位置差异；其中第二位移的时间点是较第一位移的时间点为晚。以第7A图为例，其中使用者是利用三根手指进行触控，然而所撷取的二维轨迹是由居中位的手指所产生。

第二种方式是撷取复数物体的左边缘位置所产生的二维轨迹，作为位移判断标准。换言之，每一组的第一位移是于二时间点间，该复数物体接触感应面的偏左边缘位置差异；每一组的第二位移则是于另二时间点间，该复数物体接触该感应面的偏左边缘位置差异；其中第二位移的时间点是较第一位移的时间点为晚。以第7B图为例，其中所撷取的二维轨迹是由居左位的手指所产生。

第三种方式是撷取复数物体的右边缘位置所产生的二维轨迹，作为位移判断标准。换言之，每一组的第一位移是于二时间点间，该复数物体接触感应面的偏右边缘位置差异；每一组的第二位移则是于另二时间点间，该复数物体接触该感应面的偏右边缘位置差异；其中第二位移的时间点是较第一位移的时间点为晚。以第7C图为例，其中所撷取的二维轨迹是由居右位的手指所产生。

第四种方式则是分别撷取每一物体所产生二维轨迹，将其处理为复数组第一位移与第二位移，并计算出累计角的累计值；随后，比较复数物体的累计角的累计值，并将具有较大累计值的累计角转换为非线性指标，以执行特定操控功能。

综上所述，本发明确实可达到预期的目的，而提供一种分析二维轨迹以产生至少一非线性指标的方法与使用该方法的触控模组，藉此使用者利用简单的手势，即可操控多种功能，而使触控操作效率最佳化。其极具产业利用的价值，依法提出专利申请。

又，上述说明与图式仅是用以说明本发明的实施例，凡熟于此业技艺的人士，仍可做等效的局部变化与修饰，其并未脱离本发明的技术与精神。

Claims (17)

1.一种分析二维轨迹以产生至少一非线性指标的方法，其特征在于，包括以下步骤：

A1：撷取二维轨迹，其中该二维轨迹为一随时间排序的二维座标位置；

A2：根据该二维轨迹依序产生复数个位移单元，其中每一位移单元包含该二维轨迹于一预设时距内所移动的位移量与其位移方向；

A3：依序将每一位移单元的位移量与一参考值相比较；当该位移单元的位移量大于该参考值时，计算该位移单元的位移方向与前一序次位移单元的位移方向所形成的夹角；

A4：依序累计该夹角以获得一累计角，其中该累计角是包含一累计值以及一正负号；以及

A5：将该累计角转换为至少一非线性指标。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤A5是于该累计值超过一阀值时，根据该正负号转换上述非线性指标。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤A5是利用一公式以将该累计角转换为非线性指标。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，该二维轨迹是为一物体于一接触感应面上滑行轨迹的至少一部分。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，该二维座标是以该接触感应面上一点为原点。

6.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，该步骤A1是于该物体第一次接触该接触感应面时，开始撷取该二维轨迹。

7.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，该步骤A1是撷取该滑行轨迹中任一段滑行时距内以作为该二维轨迹。

8.一种触控模组，其特征在于，包括：

一感应面，其表面分布有复数接近感应器，用以感应至少一物体于该感应面上的接触；以及

一控制器，电气连接该复数接近感应器，供决定每一物体于该感应面上滑动的复数组第一位移与第二位移，计算每一组第二位移与该第一位移间的夹角，累计该等夹角于一累计角，并依据该累计角输出至少一非线性指标；其中，每一组的第二位移是决定于该第一位移之后，且该累计角是包含一累计值与一正负号。

9.根据权利要求8所述的触控模组，其特征在于，该非线性指标是代表该累计角的累计值是否大于一门阀值。

10.根据权利要求8所述的触控模组，其特征在于，该控制器是侦测该物体于该感应面上的接触位置与接触时间，并依据该接触位置、该接触时间以及该累计角以决定该非线性指标。

11.根据权利要求8所述的触控模组，其特征在于，每一组的第一位移是该物体于二时间点间接触该感应面的位置差异，每一组的第二位移则是该物体于另二时间点间接触该感应面的位置差异，且第二位移的时间点是较第一位移时间点为晚。

12.根据权利要求8所述的触控模组，其特征在于，接触该感应面的物体为数目是大于1的复数物体；每一组的第一位移是该复数物体于二时间点间接触该感应面所谓中心位置差异，每一组的第二位移则是该复数物体于另二时间点间接触该感应面的中心位置差异，且第二位移的时间点是较第一位移时间点为晚。

13.根据权利要求8所述的触控模组，其特征在于，接触该感应面的物体为数目大于1的复数物体；每一组的第一位移是该复数物体于二时间点间接触该感应面的偏左边缘位置差异，每一组的第二位移则是该复数物体于另二时间点间接触该感应面的偏左边缘位置差异，且第二位移的时间点是较第一位移时间点为晚。

14.根据权利要求8所述的触控模组，其特征在于，接触该感应面的物体为数目大于1的复数物体；每一组的第一位移是该复数物体于二时间点间接触该感应面的偏右边缘位置差异，每一组的第二位移则是该复数物体于另二时间点间接触该感应面的偏右边缘位置差异，且第二位移的时间点是较第一位移时间点为晚。

15.根据权利要求8所述的触控模组，其特征在于，接触该感应面的物体为数目大于1的复数物体；该控制器是分别决定每一物体的复数组第一位移与第二位移以及其对应的累计角；该控制器是依据具有较大累计值的该累计角输出该非线性指标。

16.根据权利要求8所述的触控模组，其特征在于，该非线性指标是为控制一电子装置的控制讯号。

17.根据权利要求8所述的触控模组，其特征在于，该非线性指标是为一供计算机系统读取的讯号。