CN103631449A - 用于触摸屏的触摸识别系统和方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种触摸屏识别方法。该方法包括使用布置在触摸屏背面上的红外线照相机来拍摄红外线图案和图案周围的图像。对图案图像及其周围设定基准清晰度值。当压力施加在触摸屏上并且通过比较被触摸部分的图像清晰度值和基准清晰度值而检测到清晰度值的亮度变化时，识别到触摸操作。

Description

用于触摸屏的触摸识别系统和方法

交叉引用

本申请基于35U.S.C.§119(a)要求于2012年8月22日提交的韩国申请第10-2012-0091595号的权益，其整体内容并入本文以供参考。

技术领域

本发明涉及触摸屏技术，更具体地，其涉及使用红外线的触摸屏识别方法，其可在弯曲的或柔性的显示器上识别弯曲触摸（curvedtouch）并增加触摸识别的准确性和可靠性。

背景技术

目前电阻式、电容式和光学方法通常用于触摸识别技术。这类方法的一个例子是基于使用安装在LCD或触摸识别电极上的触摸识别传感器的液晶显示器（LCD）的方法。

然而，当前的触摸识别方法被设计为在基本上水平的触摸屏表面上操作，不能在弯曲的表面设计如车辆内部部件或组件中的弯曲表面设计上操作。尽管最近已经开发了柔性的触摸屏显示器，但是这种显示器以基本上水平的表面工序制造。此外，在柔性结构上开发弯曲的表面有物理限制。也曾建议在多触摸识别方法中使用红外照相机，但现有的使用红外线的方法易受散射光所引起的外部噪声影响，这在触摸识别过程中导致误差。

前述内容仅仅意在帮助理解本发明的背景，并不是意味着本发明落入本领域技术人员已经知晓的相关领域的范围。

发明内容

因此，本发明致力于解决上述与现有技术相关联的问题。本发明提出了可在弯曲或柔性的显示器上操作、识别曲线触摸、并提高触摸识别的可靠性和准确性的触摸屏识别方法。

在一个实施方式中，本发明提出了触摸屏识别方法，其使用图像拍摄步骤，借此使用红外线图像生成装置（如，布置在比如触摸屏的背面上的照相机、摄像机等）对红外线图案（pattern）和图案周围进行拍摄。此外，为识别触摸操作，图案图像及其周围图像的基准清晰度值由例如安装在其中的处理器或控制器设定。当触摸屏上施加有压力时，通过比较被触摸部分的图像清晰度值与基准清晰度值而检测到清晰度值的亮度变化，得到触摸操作结果。

在优选实施方式中，识别触摸包括，设定临界清晰度值以识别触摸屏上是否施加有压力。而且，当图案或其周围的被触摸部分的图像清晰度值变得比基准清晰度值更亮且超过临界清晰度值时，检测到/确认操作了触摸。

在另一实施方式中，基准清晰度值被设定为与触摸屏的外部环境的亮度对应。

在又一实施方式中，清晰度值被设定为当触摸屏上施加有压力时根据在红外图案图像中发现的灰度级（gray color level）而逐渐增大或减小。

在又一实施方式中，有弹性的弹性层布置在触摸屏的表面上以增加通过识别用户手指移动检测触摸意图的精确性。

根据上述的触摸识别方法，当物体如手指接近触摸屏时，图案或图案周围的图像变得更亮，并且基准清晰度值超过预设的临界清晰度值，凭此识别触摸。因此，当物体接近显示器如多媒体显示装置和操作系统时，可在弯曲的表面上识别触摸。因此，可根据车辆中显示器的位置以人体工程学方式设计多媒体显示器装置，使装置安置选择增加。

此外，通过使用电阻式触摸方法，可识别由戴手套的手和手指等进行的触摸。具体而言，尽管存在外部光学噪声，但仍可以识别触摸，大大地增加了装置的可靠性。

附图说明

根据以下的详细描述并结合附图，本发明的以上和其他目标、特征和优势将会更加易于理解，其中：

图1是示出根据本发明的示例性实施方式在显示屏上发生触摸之前和之后的清晰度值变化的示例性视图；

图2是示出根据本发明的示例性实施方式响应于显示屏上触摸的红外线电阻图案的示例性视图；并且

图3是示出根据本发明的示例性实施方式响应于显示屏上触摸的图案亮度变化和总体亮度变化实验结果的示例性视图。

应当理解，所附的附图并非必然是按比例的，而只是呈现说明本发明基本原理的各种优选特征的一定程度的简化表示。本文公开的本发明的具体设计特征，包括，例如，具体尺寸、方向、位置和形状将部分取决于特定的既定用途和使用环境。

具体实施方式

本文使用的术语仅仅是为了说明具体实施方式，而不是意在限制本发明。如本文所使用的，单数形式“一个、一种、该（a、an、the）”也意在包括复数形式，除非上下文中另外清楚指明。还应当理解的是，在说明书中使用的术语“包括（comprises和/或comprising）”是指存在所述特征、整数、步骤、操作、元件和/或部件，但是不排除存在或添加一个或多个其它特征、整数、步骤、操作、元件、部件和/或其群组。如本文所使用的，术语“和/或”包括一个或多个相关所列项的任何和所有组合。

尽管以下示例性实施方式被描述为利用多个单元来进行上述处理，但应当理解也可以由单个控制器或单元来进行上述处理。此外，应当理解可利用单个处理器或多个处理器来执行各个上述单元。相应地，这些单元可以实现为由处理器或控制器执行的硬件或软件。

此外，本发明的控制逻辑可以实现为包含可由处理器、控制器等执行的可执行程序指令的计算机可读介质上的非暂时性计算机可读介质。计算机可读介质的实例包括但不限于，ROM、RAM、光盘（CD）-ROM、磁带、软盘、快闪驱动器、智能卡和光学数据存储装置。计算机可读记录介质还可以分布在连接网络的计算机系统中，以便，例如通过远程信息处理（telematics）服务器或控制器局域网（CAN）以分布式模式存储和执行计算机可读介质。

以下，将参考附图对本发明的示例性实施方式进行详细描述。

参考图1至图3说明本发明的触摸屏识别方法，其包括图像拍摄步骤，其中该触摸屏是背投显示器，显示红外线图案。在这个实施方式中，触摸屏10显示根据触摸屏10上的压力而反应的红外线图案12。使用布置在屏幕背面上的红外线照相机20对图案12的图像及其周围进行拍摄。通过检测被触摸部分的设定图像基准清晰度值和基准清晰度值的亮度变化来识别触摸。红外图案12可形成为视觉上不可被识别到，并可减少图像中的屏幕质量噪声。

红外照相机20布置在触摸屏10的背侧且基本上与显示器分隔开，并在触摸屏10上施加有压力时拍摄图案12及图案12周围的清晰度值的变化。红外照明器（infrared illumination）22可安装在红外照相机20的侧边以发射红外线从而使用红外照相机20拍摄红外图案12。这里，红外照明器22可以是红外LED。

在触摸屏10的背侧还可安装有投影器24并使其基本上与显示器分隔开，并且投影器24将图像投影到触摸屏10而在显示器上可视。

当用户向触摸屏10施加压力时，触摸屏10中提供的红外图案12和图案12周围的图像的清晰度发生变化，并识别到触摸。

此外，在本发明中，有弹性的弹性层14可布置在触摸屏10的表面上以检测触摸压力。这里，弹性层14可以由透明材料形成，当压力施加在触摸屏10上时在弹性层14表面上形成的图案可通过红外照相机20而被拍摄。

当用户用一定量的力触摸触摸屏10时，可产生手指移位（displacement）。这个力可以是对于感觉到用户在触摸屏幕而言必要的任何力。因此，通过在触摸屏10上设置弹性膜层，可检测触摸压力并通过测量移位距离对其进行计算，并且可以确定用户真正的触摸意图。

在本发明中，确定触摸操作包括任意地设定临界清晰度值以识别触摸屏10是否被触摸。当被触摸部分的图像清晰度值变得比基准清晰度值更亮而超过设定的临界清晰度值时，识别到触摸。

也就是说，临界清晰度值被设定为比检测不到触摸屏10上有压力时的清晰度值更亮的值。临界清晰度值被设定为比检测到压力时所触摸的触摸屏的清晰度值亮度更暗的值。因此，如果触摸屏10被触摸，当被触摸部分的清晰度值变至更高亮度超过设定的临界清晰度值时确定触摸操作发生。

参照图2，更详细地，当物体例如手指或圆珠笔移动离触摸屏更近时发生更多的漫反射，使触摸屏10上形成的红外图案12模糊。因此，当物体施加压力到触摸屏10上时，被触摸部分变得更亮，凭此识别触摸。此外，在确定触摸识别的过程中，当被触摸的图案12或图案12周围的图像清晰度值变得更亮超过临界清晰度值时可确定有触摸操作。

作为示例，如图1所图示，在作出触摸前，检测到图案12的图像清晰度值比临界清晰度值更亮，而被触摸的图案12周围的图像清晰度值被拍摄并被确定为比临界清晰度值暗。因此，当在作出触摸时图案12周围的图像清晰度值变得比临界清晰度值更亮时，可识别为触摸操作。

在本发明中，基准清晰度值可被设定为与触摸屏外部环境的亮度一致。具体地，当触摸屏10被触摸时，图案12及图案12周围的清晰度值变成基准清晰度值，当检测到基准清晰度值变化时识别触摸。

然而，如图3图示，在触摸屏10被触摸之前图案12存在较大的亮度变化，而当压力施加在触摸屏10上时图案12周围的图像的总体亮度增加，使图案12的亮度变化减小。因此，即使在有触摸屏10周围的光学噪声介入时，总体亮度变化基本上不受影响。

如图1图示，清晰度值可被设定为根据红外图案图像中的灰度而逐渐增加或减小。灰度表示红外图案图像中黑色和白色的变化。在灰度级别中，白色由数字0表示并且黑色由数字256表示。清晰度值可根据红外图案图像中的灰度级被设为1至255的值。

根据上述触摸屏识别方法，当物体移动离触摸屏10更近时，图案12或图案12周围的图像变得更亮，导致基准清晰度值超过预设的临界清晰度值，凭此识别触摸。而且，根据该触摸屏识别方法，多媒体装置和操作系统的显示器可弯曲，凭此可按用途，比如用于车辆中，而人体工程学地设计显示面。

此外，通过使用用于识别触摸屏10上压力的电阻式触摸方法，可识别各种物体如圆珠笔、戴手套的手、手指等进行的触摸操作。而且，尽管存在外部光学噪声，触摸仍可准确识别，显著增加了装置的可靠性。

尽管已经出于说明性目的而公开了本发明的优选实施方式，但本领域的技术人员能够理解，在不偏离所附权利要求中所公开的本发明的范围和精神的情况下，各种改变、增加和替换是可行的。

Claims (18)

1.一种触摸屏识别方法，包括：

通过图像生成装置，使用布置在触摸屏的背面上的红外线照相机来拍摄红外线图案和图案周围的图像；

由处理器设定图案图像及其周围图像的基准清晰度值；和

由处理器通过检测所述基准清晰度值的亮度变化来确定触摸操作，其中所述亮度变化是被触摸部分的图像清晰度值与基准清晰度值的比较。

2.根据权利要求1所述的触摸屏识别方法，其中检测所述基准清晰度值的亮度变化的步骤包括：

任意地设定被配置为识别所述触摸屏上的压力的临界清晰度值；和

在所述被触摸部分的图像清晰度值的亮度变化超过所述临界清晰度值时确定触摸操作。

3.根据权利要求2所述的触摸识别方法，其中当所述红外线图案或图案周围的图像清晰度值超过所述临界清晰度值时，存在所述触摸操作。

4.根据权利要求1所述的触摸识别方法，其中所述基准清晰度值被设定为与所述触摸屏的外部环境的亮度对应。

5.根据权利要求1所述的触摸识别方法，其中所述亮度值被设定为根据所述红外线图案图像中的灰度级而逐渐增大或减小。

6.根据权利要求1所述的触摸识别方法，其中有弹性的弹性层布置在所述触摸屏的表面上并被配置为检测所述触摸屏上的压力。

7.一种系统，其包括：

图像生成装置，被配置为使用布置在触摸屏的背面上的红外线照相机来拍摄红外线图案和图案周围的图像；

处理器，被配置为设定图案图像及其周围图像的基准清晰度值，并通过检测所述基准清晰度值的亮度变化来确定触摸操作，其中所述亮度变化是被触摸部分的图像清晰度值与基准清晰度值的比较。

8.根据权利要求7所述的系统，其中所述处理器还被配置为，在检测所述基准清晰度值的亮度变化的期间中，任意地设定被配置为识别所述触摸屏上的压力的临界清晰度值，并在所述被触摸部分的图像清晰度值的亮度变化超过所述临界清晰度值时确定触摸操作。

9.根据权利要求8所述的系统，其中当所述红外线图案或图案周围的图像清晰度值超过所述临界清晰度值时，存在所述触摸操作。

10.根据权利要求7所述的系统，其中所述基准清晰度值被设定为与所述触摸屏的外部环境的亮度对应。

11.根据权利要求7所述的系统，其中所述亮度值被设定为根据所述红外线图案图像中的灰度级而逐渐增大或减小。

12.根据权利要求7所述的系统，其中有弹性的弹性层布置在所述触摸屏的表面上并被配置为检测所述触摸屏上的压力。

13.一种包含由处理器执行的程序指令的非暂时性计算机可读介质，所述计算机可读介质包括：

指示图像生成装置使用布置在触摸屏的背面上的红外线照相机来拍摄红外线图案和图案周围的图像的程序指令；

设定红外图案图像及其周围图像的基准清晰度值的程序指令；和

通过检测相对于所述基准清晰度值的亮度变化来确定触摸操作的程序指令，其中所述亮度变化是被触摸部分的图像清晰度值与基准清晰度值的比较。

14.根据权利要求13所述的非暂时性计算机可读介质，还包括在检测相对于所述基准清晰度值的亮度变化的期间中任意地设定被配置为识别所述触摸屏上的压力的临界清晰度值、并在所述被触摸部分的图像清晰度值的亮度变化超过所述临界清晰度值时确定触摸操作的程序指令。

15.根据权利要求14所述的非暂时性计算机可读介质，当所述红外线图案或图案周围的图像清晰度值超过所述临界清晰度值时，存在所述触摸操作。

16.根据权利要求13所述的非暂时性计算机可读介质，其中所述基准清晰度值被设定为与所述触摸屏的外部环境的亮度对应。

17.根据权利要求13所述的非暂时性计算机可读介质，其中所述亮度值被设定为根据所述红外线图案图像中的灰度级而逐渐增大或减小。

18.根据权利要求7所述的非暂时性计算机可读介质，其中有弹性的弹性层布置在所述触摸屏的表面上并被配置为检测所述触摸屏上的压力。

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