CN103558951B - 用于区分从边缘进入触摸传感器的边缘滑动手势与其他类似但非边缘滑动动作的方法 - Google Patents

Abstract

一种用于检测和跟踪被称为边缘滑动手势的单个手指或多个手指手势的方法，边缘滑动手势源于触摸传感器的边缘，且有别于例如移动光标的一般触摸传感器操作，其中，边缘滑动手势产生具有瞬时变化的检测和跟踪数据，而触摸或者朝向以及然后远离触摸传感器的边缘的运动，将产生不同于边缘滑动手势的数据。

Description

用于区分从边缘进入触摸传感器的边缘滑动手势与其他类 似但非边缘滑动动作的方法

技术领域

本发明主要涉及触摸传感器技术。更具体地，本发明为一种系统，与直接在触摸表面上的正常移动光标或手势相比，其用于区分在从触摸表面边缘进入触摸表面区域以激活特定手势或指令的单个和/或多个手指滑动或动作。

背景技术

存在多种用于电容式传感触摸板的设计。检查基础知识对于更好理解如何改变任意的电容式传感触摸板从而使其与本发明一起使用是有用的。

CIRQUE公司的触摸板为互电容传感装置，且在图1中以框图示出一个示例。在该触摸板10中，X（12）和Y（14）电极网格和传感电极16用于限定触摸板的触摸传感区域18。典型地，当存在空间限制时，触摸板10为大致16×12电极，或者8×6电极的矩形网格。与这些X（12）和Y（14）（或行和列）电极交织的为单个传感电极16。所有的位置测量通过传感电极16完成。

CIRQUE公司的触摸板10测量传感线16上的电荷失衡。当在触摸板10上或其附近没有指向对象时，触摸板电路20处于平衡状态，且在传感线16上没有电荷失衡。对象接近或接触触摸表面（触摸板10的传感区域18）时，当指向对象由于电容耦合产生失衡时，在电极12、14上发生电容方面的变化。所测量的是电容方面的变化，而不是电极12、14上的绝对电容值。触摸板10通过测量必须被注入到传感线16上以重建或重新获取该传感线上电荷平衡的电荷量来确定电容方面的变化。

使用上述系统如下所述地确定触摸板10上或其附近的手指的位置。该示例描述了行电极12，且对于列电极14以相同的方式重复。从行和列电极测量中所获取的值，确定在触摸板10上或其附近的指向对象的质心的交点。

在第一步中，利用来自P，N发生器22的第一信号驱动第一组行电极12，且以来自P，N发生器的第二信号驱动不同但邻近的第二组行电极。触摸板电路20使用互电容测量装置26获取来自传感线16的值，该值示出哪一行电极最接近指向对象。然而，处于一些微控制器28控制下的触摸板电路20，还不能确定指向对象位于行电极的哪一侧，触摸板电路20也不能确定指向对象距该电极有多远。因此，该系统将待驱动的电极12的组移位一个电极。换而言之，增加在该组一侧的电极，同时不再驱动在该组相对侧的电极。然后，通过P,N发生器22驱动新的组，且进行传感线16的第二测量。

从该两次测量中，可以确定指向对象位于行电极的哪一侧上，以及距其多远。然后，通过使用等式确定指向对象的位置，该等式比较两个测量的信号的大小。

CIRQUE公司触摸板的灵敏度或分辨率远高于16×12行和列电极网格。分辨率通常为每英寸960个计数级，或更大。通过元件的灵敏度，在相同行和列上的电极12、14之间的间隔，以及没有成为本发明内容的其他因素而确定精确分辨率。

对于Y或列电极14，使用P,N发生器24重复上述过程。

尽管上述的CIRQUE触摸板使用X和Y电极12、14网格以及分开的单个传感电极16，通过使用多路复用技术，该传感电极实际上可以为X或Y电极12、14。

已经描述了能够被修改从而以本发明的原理操作的触摸板，理解下述内容是非常有用的，即存在已经教导识别从触摸板的边缘进入触摸表面的手指滑动或多个手指滑动的系统。然而，这些系统中的一些在区分典型光标移动功能和正在进行的手势的方式上并不完美。因此，教导一种用于检测和跟踪在电容传感触摸板上单个或多个手指的运动的新系统和方法是一种改进。

发明内容

在一个优选实施例中，公开了本发明为一种方法，其用于检测和跟踪被称为边缘滑动手势的单个手指或多个手指的手势，该边缘滑动手势源于触摸传感器的边缘且有别于例如移动光标的常规触摸传感器操作，其中，边缘滑动手势产生具有瞬间变化的检测和跟踪数据，而触摸或者朝向以及然后远离触摸传感器边缘的运动，将产生不同于边缘滑动手势的数据。

通过考虑下文中结合附图进行的详细描述，本发明的这些和其他目的、特征、优点和替选方面将对于本领域的技术人员变得清楚。

附图说明

图1为由CIRQUE公司制造的电容传感触摸板的元件的框图，且其可以根据本发明的原理运行。

图2为触摸传感器的俯视图，其示出手指已经触摸在触摸传感器上，且还没有执行边缘滑动手势。

图3为示出手指检测和位置跟踪数据的曲线图，该数据示出手指在运动之前停顿，且因此没有边缘滑动手势。

图4为触摸传感器的俯视图，其示出手指已经触摸在触摸传感器的常规区域中上，移动至边界区域，然后返回该常规区域，且不表示为边缘滑动手势。

图5为触摸传感器的俯视图，其示出手指已经触摸在触摸传感器外侧，且然后移动到触摸传感器上从而产生边缘滑动手势。

图6为示出手指检测和位置跟踪数据的曲线图，其示出在进入触摸传感器时手指立即移动，且因此称为边缘滑动手势。

图7为触摸传感器的俯视图，其示出手指已经触摸在触摸传感器外侧，且然后非常快速地移动到触摸传感器上，以产生边缘滑动手势，该边缘滑动手势通过动态地移动边界区域的边缘而被识别。

图8为示出手指检测和位置跟踪数据的曲线图，其示出在进入触摸传感器时手指立即移动，且因此称为边缘滑动手势，该手指被称为当检测时进一步进入触摸传感器且具有陡坡。

具体实施方式

现在将参考附图，其中，本发明的各元件具有数字标记，且其中，将讨论本发明，从而使得本领域技术人员可以实现和使用本发明。应理解，下文中的描述对于本发明的原理仅是示意性的，且不应被看成缩小随附的权利要求。还应理解，贯穿本文可互换地使用术语“触摸板”、“触摸屏”、“触摸传感器”、“触摸输入设备”和“触摸传感装置”。

本发明的第一实施例是一种新系统和方法，用于区分典型的光标移动或由一个或多个手指（也称为指向对象）在触摸传感器上执行的手势功能与特征为从任何周围边缘滑动到触摸传感器上的手势。

当从触摸传感器的边缘且朝向触摸传感器的中间滑动手指时产生的位置数据，可产生有正在执行的动作相关的模糊位置数据。该位置数据可示出应执行常规光标移动或者应执行边缘动作手势。模糊位置数据可由从边缘进入触摸传感器的一个或多个手指产生。

例如，参考图2。图2为触摸传感器30的俯视图。触摸传感器30可包括或不包括与触摸传感器相关的一个或多个专用按钮32。这些专用按钮32与本发明无关，但仅用于说明目的而示出。

在触摸传感器30上示出了线34，该线34为围绕触摸传感器的边界区域36的表示，边界区域36为外边缘边界的指示。边界区域36的宽度可按照所需改变，且不是对本发明的限制。

通过圆表示的位置38表示诸如手指的指向对象的触摸。图3为提供位置检测和跟踪数据的曲线图。Y轴线表示沿着触摸传感器30的X轴线的位置。应理解，位置信息可示出沿着触摸传感器30的任何轴线的运动，且所示的位置仅用于说明的目的。曲线图的X轴线是时间，如由计数表示。重要的是，直线表示没有手指运动，而向上或向下的斜度表示手指的运动。

在该示例中，图3使用箭头40示出触摸。椭圆42围绕该线的一部分，该部分是表示基本没有手指运动的时间段的阶段或停滞时期。在本发明的第一实施例中，随后为立即缺少运动42的类似触摸38，表示手指完成触摸且然后移动。本发明可解释由图3中的曲线所示的位置检测和跟踪数据表示的手指行为，从而示出未执行边缘滑动手势，而进行了光标移动功能。

图4示出触摸传感器30的俯视图。由在常规区域44中的箭头38表示发生了触摸。手指从触摸传感器30上位于常规区域44的位置移动，然后移动至边界区域36，且然后返回进入常规区域。该动作也不解释为表示边缘滑动手势。

图5为触摸传感器30、按钮32、由线34分开的边界区域36和常规区域44的俯视图。在本发明的第一实施例中，与如图2和图3中所示在触摸传感器上的手指触摸之后跟随滑动相比，由离开触摸传感器产生滑动，将产生不同组的手指（或多个手指）位置检测和跟踪数据。触摸显示为在离开触摸传感器30的位置46处发生。然后手指显示为移动至触摸传感器上，通过边界区域36且进入常规区域44。

图6为图5所示手指的手指位置检测和跟踪数据的图形表示。当边缘滑动手势从离开触摸传感器开始时，从离开触摸传感器的任何位置移动到触摸传感器30上的手指运动产生一曲线图，该曲线图在手指位置检测和跟踪数据中显示为恒定向上或向下的倾斜。

在该示例中，所述线没有水平阶段。缺少水平线，且因此存在如由椭圆48所示的向上（或向下）的倾斜，其可表示手指正在移动，此时其移动到触摸传感器30的表面上，且之后保持至少某段时间。该行为可解释为表示边缘滑动手势。

应理解，手指可从任意的边缘移动到触摸传感器30上，而不仅是从如图5所示的左侧边缘。此外，在图6中示出的曲线图也可表示从触摸传感器30的任意边缘的边缘滑动手势。在椭圆48中示出的向上倾斜也可由向下倾斜表示，若手指从右侧边缘进入触摸传感器30，该向下倾斜可简单表示在相反方向上的运动。

也应理解，若手指从顶部边缘或底部边缘移动到触摸传感器30上，曲线图的Y轴线也表示沿着触摸传感器30的Y轴线的运动，而不表示沿着X轴线的运动。

还应注意，在图6中由箭头50示出手指已经被检测的第一指示。手指位置检测和跟踪数据的该部分，表示在移动至触摸传感器30上之前，已感知到手指的存在。同样地，在图3中，由箭头50表示的线部分，也表示在发生触摸前当手指从上部降低到触摸传感器30时，能够检测手指的存在。

从图6中的手指位置和跟踪数据的图形表示中，可看出三点。第一点，在移动到触摸板30上的时间点时，单个手指或多个手指将不会表现为静止。

第二点在于，边缘滑动手势可以是在时间上非常短的事件。换而言之，需要非常小的手指运动，来示出已经开始边缘滑动手势。因此，运动可以快速地停止，如由线的水平段表示。然后，可通过从触摸传感器30上移开手指而中断边缘滑动手势，或运动可再次开始。

第三点在于，当手指从第一侧进入触摸传感器时在位置数据中产生向上的倾斜，当手指从相对侧或第二侧进入触摸传感器时产生向下的倾斜。哪一侧示出向上的倾斜和哪一侧示出向下的倾斜，这并不重要。重要的是存在倾斜，因为其表示手指从边缘到触摸传感器30上的运动。

在本发明的另一方面，当手指运动时若倾斜在一个方向，颠倒该手指的方向可导致倾斜方向的颠倒。然而，该方向的颠倒也可识别为部分边缘滑动手势。

对于识别边缘滑动手势重要的是，至少一定的最小距离存在倾斜，使得该运动可被分类为向上或向下的“恒定”倾斜，且使得当该倾斜被触摸传感器30跟踪时立即开始。换而言之，不应有初始水平阶段。

涉及第一实施例的另一种观察在于，其示出能够快速丢弃未示出有效边缘滑动手势的手指位置检测和跟踪数据，且确定正被检测的运动是光标移动或其他功能，因为水平线是触摸时停顿的指示。

本发明的第一实施例描述下述能力，即，区分单一或多个手指边缘滑动手势和可选情况，这些可选情况诸如手指在触摸传感器的内侧边缘处开始，或光标移动至触摸传感器30的边界区域36以及然后返回离开带有单个或多个手指的边缘。因此，第一实施例包括下述能力，即，区分以单个或多个手指执行的边缘滑动手势。

在本发明的另一实施例中，本发明的不同方面涉及手指进入触摸传感器30的速度。参见图7中示出的触摸传感器30。图7示出边界区域36的常规左侧边缘52。在本发明的该替换实施例中，若手指在位置38处完成接触，但快速移动通过边界区域36，使得在下一个位置样本中已经移动进入常规区域44，需要使得边界区域36的边缘是动态可改变的。例如，边界区域36的左侧边缘52可被移动至虚线54。左侧边缘52位置的变化仅是临时的，且一旦边缘滑动手势完成则可以返回其初始位置。重要的是可以简单地识别边缘滑动手势，因为单个手指或多个手指快速移动至触摸传感器30上，使得位置数据没有跟上移动速率。需要时，能够进行触摸传感器30的任意边缘的临时移动。

检查该替换实施例的另一方式为，检查可被用于生成曲线图的手指位置检测和跟踪数据。图6用于识别边缘滑动手势。

图8为示出一概念的曲线图，该概念为可由具有两个特征的线56表示手指更快地移动到触摸传感器30上。第一个特征是在Y轴线上较高位置处起始的线。该Y轴线表示绝对位置。这样，因为手指快速移动，相比于较慢的手指运动，第一检测位置可进一步进入触摸传感器30，其可在Y轴线上更高位置处表示。

第二特征是针对快速移动手指的线56可具有更陡的坡，向上或向下，如图8中所示。

在本发明的另一方面中，为了分析手指运动，可单独或组合使用检测的手指的各种位置特征，从而确定是否正在执行边缘滑动手势。这些位置特征包括但不应被认为限制于检测后的恒定倾斜、倾斜度、和指向对象的初始位置。

在本发明的另一方面中，在进入触摸传感器30时，边缘滑动手势不但需要具有立即运动，而且也需要到触摸传感器30上的门限（threshold）距离运动。

应注意，针对多个手指可同时收集相同的手指检测和位置跟踪数据。

边缘滑动手势可以是本领域技术人员已知的任何手势功能。本发明不由边缘滑动手势执行的具体功能限制。本发明讲述了如何识别边缘滑动手势，以及如何将其与不是边缘滑动手势的手指运动进行区分。

应理解，上述布置仅是说明本发明的原理。在不脱离本发明的精神和范围的情况下，本领域技术人员可进行各种变型和替选布置。所附的权利要求旨在覆盖这样的变型和布置。

Claims (15)

1.一种用于区分触摸传感器上边缘滑动手势与其他触摸功能的方法，该触摸传感器检测至少一个指向对象，所述方法包括：

(1)提供电容传感触摸传感器，其具有围绕着其周长的边缘；

(2)在邻近触摸传感器的边缘的边界区域中通过触摸传感器检测至少一个指向对象；

(3)针对该至少一个指向对象产生手指检测和位置跟踪数据；以及

(4)分析手指检测和位置跟踪数据，其中，显示该至少一个指向对象的运动在边界区域检测之后立即停顿的手指检测和位置跟踪数据，称为非边缘滑动手势；而显示该至少一个指向对象在边界区域检测之后立即运动的手指检测和位置跟踪数据，称为边缘滑动手势，并且如果至少一个指向对象快速移动，则临时扩展临近触摸传感器边缘的边界区域，从而可补偿否则将不被识别为边缘滑动手势的快速移动。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，分析手指检测和位置跟踪数据的步骤还包括：将位置数据中恒定的向上或向下的倾斜，限定为表示边缘滑动手势。

3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，分析手指检测和位置跟踪数据的步骤还包括：将手指检测和位置跟踪数据中显示在边界区域检测之后的位置数据中的停滞，限定为表示非边缘滑动手势。

4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：检测和跟踪触摸传感器上的多个对象。

5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：通过下述方式使至少一个指向对象表示为具有快速移动：

(1)当在曲线上标绘时，相比于较慢的指向对象，将至少一个指向对象表示为初始更远离触摸传感器的边缘出现；以及

(2)当在曲线上标绘时，相比于较慢的指向对象，将至少一个指向对象表示为具有更陡峭的位置倾斜。

6.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：生成位置对时间的曲线，从而确定至少一个指向对象是否执行边缘滑动手势。

7.如权利要求6所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：通过分析来自位置特征组的位置特征，确定至少一个指向对象是否正在执行边缘滑动手势，位置特征组包括检测后的恒定倾斜、倾斜度、指向对象的初始位置以及位置特征的组合。

8.一种用于区分在触摸传感器上的边缘滑动手势与其他触摸功能的系统，所述系统包括：

电容传感触摸传感器，其具有围绕着其周长的边缘；

限定邻近触摸传感器的边缘的边界区域，该边界区域限定在其中对象检测可要求分析的区域，从而确定在其中检测的至少一个对象是否正在执行边缘滑动手势或其他触摸功能；以及

提供触摸功能电路，其用于收集手指检测和位置跟踪数据，其中，显示至少一个指向对象的运动在边界区域检测之后立即停顿的手指检测和位置跟踪数据，称为非边缘滑动手势；而显示该至少一个指向对象在边界区域检测之后立即运动的手指检测和位置跟踪数据，称为边缘滑动手势，并且如果至少一个指向对象快速移动，则临时扩展临近触摸传感器边缘的边界区域，从而可补偿否则将不被识别为边缘滑动手势的快速移动。

9.一种用于确定在触摸传感器的边缘处检测的至少一个指向对象是否正在执行边缘滑动手势或不同的触摸功能的方法，所述方法包括：

1)提供触摸传感器，其具有围绕着其周长的边缘，且其收集手指检测和位置跟踪数据；

2)在邻近触摸传感器的边缘的边界区域中检测至少一个指向对象；以及

3)分析手指检测和位置跟踪数据，其中，显示该至少一个指向对象的运动在边界区域检测之后立即停顿的手指检测和位置跟踪数据，称为非边缘滑动手势；而显示该至少一个指向对象在边界区域检测之后立即运动的手指检测和位置跟踪数据，称为边缘滑动手势，并且如果至少一个指向对象快速移动，则临时扩展临近触摸传感器边缘的边界区域，从而可补偿否则将不被识别为边缘滑动手势的快速移动。

10.如权利要求9所述的方法，其特征在于，分析手指检测和位置跟踪数据的步骤还包括：限定位置数据中恒定向上或向下的倾斜从而表示边缘滑动手势。

11.如权利要求10所述的方法，其特征在于，分析手指检测和位置跟踪数据的步骤还包括：将手指检测和位置跟踪数据中显示在边界区域检测之后的位置数据中的停滞，限定为表示非边缘滑动手势。

12.如权利要求9所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：检测和跟踪触摸传感器上的多个对象。

13.如权利要求9所述的方法，其特征在于，所述方法包括：通过下述方式使至少一个指向对象表示为具有快速运动：

(1)当在曲线上标绘时，相比于较慢的指向对象，将至少一个指向对象表示为初始更远离触摸传感器的边缘出现；以及

(2)当在曲线上标绘时，相比于较慢的指向对象，将至少一个指向对象表示为具有更陡峭的位置倾斜。

14.如权利要求9所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：生成位置对时间的曲线，从而确定至少一个指向对象是否执行边缘滑动手势。

15.如权利要求14所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：通过分析来自位置特征组的位置特征，确定至少一个指向对象是否正在执行边缘滑动手势，位置特征组包括检测后的恒定倾斜、倾斜度、指向对象的初始位置以及位置特征的组合。