CN103869960B - 触感反馈系统及其提供触感反馈的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种触感反馈系统及其提供触感反馈的方法。该方法包括：实时感应人体的触摸操作在该触摸屏上的触摸点；确定每一触摸点在该触摸屏上的坐标位置；在一应用程序开启且该电子装置显示该应用程序预定的模式所设置的至少一物件时，获取与所述触摸点的坐标位置所覆盖范围对应的子图片，根据该子图片所显示的特征分析该子图片中包括的物件；确定与该触摸点的坐标位置对应的电极，确定与该子图片中的物件对应的电流特征参数；向该些电极输入具有所述特征参数的电流。本发明可根据人体触摸位置对应的显示物件的不同提供类似触摸该真实物件的触觉反馈；由于只进行子图片的特征分析，提高了分析速度以及提供触感反馈的速度。

Description

触感反馈系统及其提供触感反馈的方法
技术领域
本发明涉及一种触感反馈系统，尤其涉及一种触感反馈系统及应用于该触感反馈系统的提供触感反馈的方法。
背景技术
现今，越来越多的手机、平板电脑及便携式数码播放产品等智能电子装置开始使用触摸屏作为输入端。然而，触摸屏为硬质的平面结构，触摸屏上显示的各种功能按键为虚拟按键，用户在操作此类功能按键时没有操作传统按键的手感，例如按下、复位的操作体验，大大降低了用户的使用体验。现行的提升触摸屏操作体验的方法是在此类触摸屏下方的各个位置分别设置压电触发器，当感应到用户在触摸屏上的触摸操作时，对应位置的压电触发器开始振动。然而，此类提供触感反馈的方式过于单一，而且触摸屏上显示的内容不同时用户接收到的触感反馈却是一样的，这无疑与真实的触感反馈并不一致，缺乏趣味性。
现在已经出现能够通过静电反馈的方式提供触摸屏触感反馈的技术，因此有必要提供一种触感反馈的技术，与触摸屏的实际显示内容相结合，以提升用户使用体验的应用。
发明内容
本发明提供一种触感反馈系统，应用于一电子装置中，该电子装置包括一触摸屏及一存储单元，该触摸屏上连接一设置有多个电极的触感反馈层，该存储单元用于存储该触摸屏上的不同坐标位置和各个电极的一一对应关系，所述触感反馈系统用于通过感应触控对象在该触摸屏上进行的触摸操作的具体位置通过一电压源对所述触感反馈层中相应的电极输入电流，从而使触摸在该位置上的触控对象感受到触感反馈，所述触感反馈系统包括：
一触摸感应模块，用于实时感应触控对象的触摸操作在该触摸屏上的触摸点并产生触摸信号；
一位置获取模块，用于获取该触摸信号，并根据该触摸信号确定每一触摸点在该触摸屏上的坐标位置；
一图像分析模块，用于在一应用程序开启且该电子装置显示该应用程序预定的模式所设置的至少一物件时，获取与所述触摸点的坐标位置所覆盖范围对应的子图片，根据该子图片所显示的特征分析该子图片中包括的物件；以及
一控制模块，用于根据该触摸屏上的不同坐标位置和各个电极的对应关系确定与该触摸点的坐标位置对应的电极，以及根据不同物件与电流特征参数的一一对应关系确定与该子图片的物件对应的电流特征参数，然后通过该电压源向该些电极输入具有所述特征参数的电流，从而使触摸在该坐标位置上的触控对象感受到类似触摸真实内容的触感反馈，其中，所述不同物件与电流特征参数的对应关系存储于该存储单元中。
本发明还提供一种提供触感反馈的方法，该方法应用于一电子装置，该电子装置包括一触摸屏和一存储单元，该触摸屏上连接一设置有多个电极的触感反馈层，该存储单元用于存储该触摸屏上的不同坐标位置和各个电极的一一对应关系，该方法包括：
实时感应触控对象在该触摸屏上的触摸操作并产生触摸信号；
获取该触摸信号，并根据该触摸信号确定对应的触摸点在该触摸屏上的坐标位置；
在一应用程序开启且该电子装置显示该应用程序预定的模式所设置的至少一物件时，获取与所述触摸点的坐标位置所覆盖范围对应的子图片，根据该子图片所显示的特征分析该子图片中包括的物件；
根据该触摸屏上的不同坐标位置和各个电极的对应关系确定与该触摸点的坐标位置对应的电极，根据不同物件与电流特征参数的对应关系确定与该子图片中的物件对应的电流特征参数，其中，所述不同物件与电流特征参数的对应关系预先存储于该存储单元中；以及
通过一电压源向该些电极输入具有所述特征参数的电流。
相较于现有技术，本发明可根据人体触摸位置对应的显示物件的不同，提供类似触摸该真实物件的触觉反馈。另外，本发明只进行子图片的特征分析，提高了分析速度以及提供触感反馈的速度。
附图说明
图1是本发明的触感反馈系统所应用的电子装置中触摸屏的结构示意图。
图2是图1所示的触摸屏上连接的触感反馈层的结构示意图。
图3是本发明一较佳实施方式中的触感反馈系统的硬体架构图。
图4是本发明另一实施方式中的触感反馈系统的硬体架构图。
图5是本发明一较佳实施方式中的提供触感反馈的方法流程图。
图6是本发明另一较佳实施方式中的提供触感反馈的方法流程图。
主要元件符号说明
触感反馈系统 1
触摸屏 10
触摸感应模块 11
位置获取模块 12
设置模块 13
图像分析模块 14
控制模块 15
判断模块 16
计算模块 17
触感反馈层 20
绝缘层 21
电极层 22
电压源 23
存储单元 30
电子装置 100
绝缘体 210
电极 220
如下具体实施方式将结合上述附图进一步说明本发明。
具体实施方式
图1为本发明的触摸屏10的结构示意图。该触摸屏10应用于一电子装置100中，该电子装置100可以是移动电话、平板电脑或多媒体播放器等电子产品。该触摸屏10上连接有一触感反馈层20，所述触感反馈层20设置于该触摸屏10的上方或下方，包括有多个独立的电极220（在图2中示出）。该电子装置100还包括一触感反馈系统1和一存储单元30（在图3中示出），该存储单元30用于存储该触摸屏10上不同坐标位置与所述各个电极220之间的一一对应关系；该触感反馈系统1应用于该触摸屏10和该触感反馈层20之间，用于通过感应触控对象（如人体，即用户的手指）在该触摸屏10上进行的触摸操作的具体位置对所述触感反馈层20中相应的电极220输入电流。
请一并参照图2，该触感反馈层20包括一绝缘层21和一电极层22。该电极层22中设有多个相互独立的电极220，每一个电极220均与一电压源23连接；该绝缘层21中设有多个绝缘体210；所述电极220和绝缘体210的位置一一对应。在本实施方式中，所述触感反馈层20设置于该触摸屏10的下方，该绝缘层21位于该电极层22的上方而位于该触摸屏10以及该电极层22之间。从而，当人体触摸该触摸屏10时，该触感反馈层20通过该触摸屏10与人体（如用户的手指）共同形成一模拟的电容结构。该触感反馈系统1用于在识别人体在其上不同的感应区域进行输入操作时，通过电压源23对该电极层22中对应的电极220输入电流，使得人体由于电容耦合效应产生静电荷的流动而产生电流，进而使其由于该电流的刺激而感受到触感反馈。
请参照图3，在本实施方式中，该触感反馈系统1包括一触摸感应模块11、一位置获取模块12、一设置模块13、一图像分析模块14和一控制模块15。
该触摸感应模块11用于实时感应人体的触摸操作在该触摸屏10上的触摸点并产生触摸信号。
该位置获取模块12用于获取该触摸信号，并根据该触摸信号确定每一触摸点在该触摸屏10上的坐标位置。
该设置模块13用于当该电子装置100开启一应用程序时，在该触摸屏10上提供一设置窗口，该设置窗口提供多个选项（例如“是”和“否”选项），以供用户选择该触摸屏10是否对人体的触摸操作提供相应的触感反馈，然后当用户选择与该触摸屏10对触摸操作提供触感反馈对应的选项时产生一第一控制信号。相反的，若用户选择该触摸屏10不对触摸操作提供触感反馈，该设置模块13将产生一第二控制信号，控制在该触摸屏10执行现有的基本功能，即，根据该触摸操作对应的触摸信号控制所显示页面的翻页、缩放等而不产生触摸反馈，此不赘述。
所述应用程序可以是游戏、图片浏览器等。其中，该应用程序开启时该电子装置100将进入该应用程序预定的模式然后显示该模式所设置的至少一物件。例如，当该电子装置100开启一赛车游戏时，该电子装置100将进入该赛车游戏相应的情景模式，然后显示该情景模式设置的车道、障碍物、可选择的工具以及奖品等多个物件；又如，当该电子装置100开启图片浏览器时，该电子装置100将进入图片浏览模式然后显示打开图片所包括的物件，例如大海、沙滩等。
该图像分析模块14用于在接收到该第一控制信号时，获取该模式中与所述触摸点的坐标位置所覆盖范围对应的子图片，根据该子图片所显示的特征分析该子图片包括的物件。其中，所述子图片所显示的特征可以是该子图片中物件的轮廓、纹理以及对比度等，所述子图片为当前显示画面中与所述触摸点的坐标位置所覆盖范围对应的部分画面。在本实施方式中，该图像分析模块14通过截屏的方式获取与所述触摸点的坐标位置所覆盖范围对应的子图片。在本实施方式中，该图像分析模块14用于获取所述子图片的图像数据，然后通过该子图片中对比度的差异提取该子图片中物件的轮廓，其中，该物件的轮廓为平行于子图片图面方向的轮廓。在其他实施方式中，为了更精确地确定物体的轮廓，该图像分析模块14还用于确定该物体在垂直于子图片图面方向的轮廓，即侧面轮廓，然后将该子图片的灰度级表示与特定的滤波函数进行卷积，从而使得滤波后提取的物体在垂直于该子图片图面方向的轮廓容易被识别。然后，该图像分析模块14将该物体的轮廓与该存储单元30中存储的不同物体的标准轮廓模型作对比，以分析该子图片中包括的物件。
如图4所示，在另一实施方式中，该触摸屏10也可以省略该设置模块13，此时该触摸屏10默认在该电子装置100开启一应用程序时自动对触摸操作提供相应的触感反馈，用户不需手动设置，即，该图像分析模块14当该电子装置100开启一应用程序时便执行上述功能。
该控制模块15用于根据该触摸屏10上不同坐标位置与所述各个电极220之间的对应关系确定与该触摸点的坐标位置对应的电极220，一般而言，人体的触摸操作在该触摸屏10上将包括若干个触摸点，该些触摸点覆盖一定的触摸区域，故与该些触摸点的坐标位置对应的电极220必然为若干位置连续的电极220。然后，该控制模块15根据不同物件与电流特征参数的一一对应关系确定与该子图片中的物件对应的电流特征参数，如电流的频率、幅度和增益值等，然后通过该电压源23向该些电极220输入具有所述特征参数的电流，从而使触摸在该坐标位置上的人体感受到类似触摸真实内容的触感反馈。例如，该图像分析模块14通过子图片特征分析判断此时人体触摸的子图片中的物件是显示的沙滩时，则该控制模块15将向对应于人体触摸位置的电极220输入与沙滩对应的电流特征参数，从而使人体感受到类似触摸真实沙滩时的触感。其中，所述根据不同物件与电流特征参数的一一对应关系预先存储于该存储单元30中。
在另一实施方式中，该触摸屏10还包括一判断模块16和一计算模块17。该判断模块16用于提取多个依次侦测到的触摸点，并根据该些触摸点的坐标位置是否连续判断该触摸操作是否为一滑动操作。该计算模块17用于当该判断模块16判断该触摸操作为一滑动操作时，根据依次侦测到的触摸点的坐标位置计算该滑动操作的目标路径，该目标路径可表示所述多个依次侦测到的触摸点之后的下一触摸点有可能出现的坐标位置。该图像分析模块14还用于在计算模块17计算出滑动操作的目标路径后，获取与目标路径的下一触摸点的坐标位置所覆盖范围对应的子图片，然后根据上述方法分析该子图片中包括的物件。该控制模块15还用于根据该触摸屏10上不同坐标位置与所述各个电极220之间的对应关系确定与所述下一触摸点的坐标位置对应的电极220，根据不同物件与电流特征参数的对应关系确定与该子图片的物件对应的电流特征参数，然后通过该电压源23预先向该些电极220输入具有所述特征参数的电流，从而使该滑动操作滑动到所述下一触摸点时人体可立即感受到类似触摸真实内容的触感反馈。当然，该图像分析模块14在获取与目标路径的下一触摸点的坐标位置所覆盖范围对应的子图片后，也可以不按照上述方法分析该子图片中包括的物件，而是将该下一触摸点对应的子图片特征与前一触摸点的子图片特征进行对比，若判断下一触摸点和前一触摸点的子图片特征的差异值在一定的范围内，则该控制模块15向下一触摸点的坐标位置对应的电极220输入与前一触摸点特征参数一致的电流；否则，才根据上述方法分析该子图片的内容，从而提高该图像分析模块14的分析速度，并提高该控制模块15提供触感反馈的速度。
本发明触感反馈系统1可根据人体触摸位置对应的显示物件的不同，提供类似触摸该真实物件的触觉反馈。另外，本发明的触感反馈系统1只进行子图片的特征分析，减少了计算量，提高了分析速度以及提供触感反馈的速度。
图5为本发明一较佳实施方式中的提供触感反馈的方法流程图，该方法应用于图3所述的触感反馈系统1，包括如下步骤：
步骤S51：该触摸感应模块11实时感应人体该触摸屏10上的触摸操作并产生触摸信号。
步骤S52：该位置获取模块12获取该触摸信号，并根据该触摸信号确定对应的触摸点在该触摸屏10上的坐标位置。
步骤S53：该设置模块13当该电子装置100开启一应用程序时，在该触摸屏10上提供一设置窗口，该设置窗口提供多个选项，以供用户选择该触摸屏10是否对人体的触摸操作提供相应的触感反馈，其中，该应用程序开启时该电子装置100将进入该应用程序预定的模式然后显示该模式所设置的至少一物件。若用户选择与该触摸屏10对触摸操作提供触感反馈对应的选项，则进行步骤S54；否则，则进行步骤S55。
步骤S54：该图像分析模块14获取该模式中与所述触摸点的坐标位置所覆盖范围对应的子图片，根据该子图片所显示的特征分析该子图片中包括的物件。其中，所述子图片所显示的特征可以是该子区域中物件的轮廓、纹理以及对比度等。
步骤S55：该控制模块15控制该触摸屏10执行现有的基本功能而不产生触摸反馈，即，根据该触摸操作对应的触摸信号控制所显示页面的翻页、缩放等。
步骤S56：该控制模块15根据该存储单元30中存储的该触摸屏10上的不同坐标位置和所述电极层22中各个电极220的对应关系确定与该触摸点的坐标位置对应的电极220，然后根据该存储单元30中存储的不同物件与电流特征参数的对应关系确定与该子图片中的物件对应的电流特征参数，如电流的频率、幅度和增益值等。
步骤S57：该控制模块15通过该电压源23向该些电极220输入具有所述特征参数的电流，从而使触摸在该坐标位置上的人体感受到类似触摸真实内容的触感反馈。
图6为本发明另一实施例中的提供触感反馈的方法流程图，该方法应用于图4所述的触感反馈系统1上，包括如下步骤：
步骤S61：该触摸感应模块11实时感应人体的触摸操作在该触摸屏10上的触摸点并产生触摸信号。
步骤S62：该位置获取模块12获取该触摸信号，并根据该触摸信号确定每一触摸点在该触摸屏10上的坐标位置。
步骤S63：该图像分析模块14获取该模式中与所述触摸点的坐标位置所覆盖范围对应的子图片，根据该子图片所显示的特征分析该子图片中包括的物件。其中，所述子图片所显示的特征可以是该子区域中物件的轮廓、纹理以及对比度等。
步骤S64：该控制模块15根据该存储单元30中存储的该触摸屏10上的不同坐标位置和所述电极层22中各个电极220的对应关系确定与该触摸点的坐标位置对应的电极220，然后根据该存储单元30中存储的不同物件与电流特征参数的对应关系确定与该子图片中的物件对应的电流特征参数。
步骤S65：该控制模块15通过该电压源23向该些电极220输入具有所述特征参数的电流，从而使触摸在该坐标位置上的人体感受到类似触摸真实内容的触感反馈。
步骤S66：该判断模块16提取多个依次侦测到的触摸点，并根据该些触摸点的坐标位置是否连续判断该触摸操作是否为一滑动操作，若是，则回到步骤S61；否则，则进行步骤S67。
步骤S67：该计算模块17根据依次侦测到的触摸点的坐标位置计算该滑动操作的目标路径，该目标路径可表示所述多个依次侦测到的触摸点之后的下一触摸点有可能出现的坐标位置，然后图像分析模块14获取与目标路径的下一触摸点的坐标位置所覆盖范围对应的子图片。
步骤S68：该图像分析模块14判断该子图片的特征与前一触摸点的子图片特征的差异值是否在一定的范围内，若是，则进行步骤S69，否则，则进行步骤S70。
步骤S69：该控制模块15向下一触摸点的坐标位置对应的电极220输入与前一触摸点特征参数一致的电流。
步骤S70：该图像分析模块14分析该子图片包括的物件，该控制模块15向下一触摸点的坐标位置对应的电极220输入具有与该子图片的物件对应的电流特征参数的电流。
本技术领域的普通技术人员应当认识到，以上的实施方式仅是用来说明本发明，而并非用作为对本发明的限定，只要在本发明的实质精神范围之内，对以上实施例所作的适当改变和变化都落在本发明要求保护的范围之内。

Claims (9)

1.一种触感反馈系统，应用于一电子装置中，该电子装置包括一触摸屏及一存储单元，该触摸屏上连接一设置有多个电极的触感反馈层，该存储单元用于存储该触摸屏上的不同坐标位置和各个电极的一一对应关系，所述触感反馈系统用于通过感应触控对象在该触摸屏上进行的触摸操作的具体位置通过一电压源对所述触感反馈层中相应的电极输入电流，从而使触摸在该位置上的触控对象感受到触感反馈，其特征在于，所述触感反馈系统包括：
一触摸感应模块，用于实时感应触控对象的触摸操作在该触摸屏上的触摸点并产生触摸信号；
一位置获取模块，用于获取该触摸信号，并根据该触摸信号确定每一触摸点在该触摸屏上的坐标位置；
一图像分析模块，用于在一应用程序开启且该电子装置显示该应用程序预定的模式所设置的至少一物件时，获取与所述触摸点的坐标位置所覆盖范围对应的子图片，根据该子图片所显示的特征分析该子图片中包括的物件；
一控制模块，用于根据该触摸屏上的不同坐标位置和各个电极的对应关系确定与该触摸点的坐标位置对应的电极，以及根据不同物件与电流特征参数的一一对应关系确定与该子图片的物件对应的电流特征参数，然后通过该电压源向该些电极输入具有所述特征参数的电流，从而使触摸在该坐标位置上的触控对象感受到类似触摸真实内容的触感反馈，其中，所述不同物件与电流特征参数的对应关系存储于该存储单元中；
一计算模组，用于当该触摸操作为一滑动操作时，根据依次侦测到的触摸点的坐标位置计算该滑动操作的目标路径，其中，该目标路径包括所述多个依次侦测到的触摸点之后的下一触摸点可能出现的坐标位置；
该图像分析模块还用于在计算模块计算出滑动操作的目标路径后，获取与该目标路径的下一触摸点的坐标位置所覆盖范围对应的子图片，并将该下一触摸点对应的子图片特征与前一触摸点的子图片特征进行对比；以及
该控制模块在该图像分析模块判断下一触摸点和前一触摸点的子图片特征的差异值在一定的范围内，向下一触摸点的坐标位置对应的电极输入与前一触摸点特征参数一致的电流。
2.如权利要求1所述的触感反馈系统，其特征在于，所述触感反馈系统还包括一设置模块，用于当该电子装置开启一应用程序时，在该触摸屏上提供一设置窗口，该设置窗口提供多个选项，以供用户选择该触摸屏是否对触摸操作提供相应的触感反馈，然后当用户选择与该触摸屏对触摸操作提供触感反馈对应的选项时产生一第一控制信号；该图像分析模块在接收到该第一控制信号后才执行前述操作。
3.如权利要求1所述的触感反馈系统，其特征在于，该图像分析模块通过截屏的方式获取与所述触摸点的坐标位置所覆盖范围对应的子图片。
4.如权利要求1所述的触感反馈系统，其特征在于，该图像分析模块用于获取所述子图片的图像数据，通过该子图片中对比度的差异提取该子图片中物体的轮廓，然后将该物体的轮廓与不同物体的标准轮廓模型作对比，以分析该子图片中包括的物件，其中，所述不同物件的标准轮廓模型存储于该存储模块中。
5.如权利要求1所述的触感反馈系统，其特征在于，该电流的特征参数包括电流的频率、幅度和增益值。
6.如权利要求1所述的触感反馈系统，其特征在于，所述触感反馈系统还包括一判断模块；该判断模块用于提取多个依次侦测到的触摸点，并根据该些触摸点的坐标位置是否连续判断该触摸操作是否为一滑动操作；该图像分析模块还用于在判断下一触摸点和前一触摸点的子图片特征的差异值不在一定的范围内时，分析该子图片中包括的物件；该控制模块还用于根据该触摸屏上的不同坐标位置和各个电极的对应关系确定与所述下一触摸点的坐标位置对应的电极，根据不同物件与电流特征参数的对应关系确定与该子图片中的物件对应的电流特征参数，然后通过该电压源预先向该些电极输入具有所述特征参数的电流。
7.一种提供触感反馈的方法，该方法应用于一电子装置，该电子装置包括一触摸屏和一存储单元，该触摸屏上连接一设置有多个电极的触感反馈层，该存储单元用于存储该触摸屏上的不同坐标位置和各个电极的一一对应关系，其特征在于，该方法包括：
实时感应触控对象在该触摸屏上的触摸操作并产生触摸信号；
获取该触摸信号，并根据该触摸信号确定对应的触摸点在该触摸屏上的坐标位置；
在一应用程序开启且该电子装置显示该应用程序预定的模式所设置的至少一物件时，获取与所述触摸点的坐标位置所覆盖范围对应的子图片，根据该子图片所显示的特征分析该子图片中包括的物件；
根据该触摸屏上的不同坐标位置和各个电极的对应关系确定与该触摸点的坐标位置对应的电极，根据不同物件与电流特征参数的对应关系确定与该子图片中的物件对应的电流特征参数，其中，所述不同物件与电流特征参数的对应关系预先存储于该存储单元中；
通过一电压源向该些电极输入具有所述特征参数的电流；
当该触摸操作为一滑动操作时，根据依次侦测到的触摸点的坐标位置计算该滑动操作的目标路径，其中，该目标路径包括所述多个依次侦测到的触摸点之后的下一触摸点可能出现的坐标位置；
获取与该目标路径的下一触摸点的坐标位置所覆盖范围对应的子图片，并将该下一触摸点对应的子图片特征与前一触摸点的子图片特征进行对比；以及
在下一触摸点和前一触摸点的子图片特征的差异值在一定的范围内，向下一触摸点的坐标位置对应的电极输入与前一触摸点特征参数一致的电流。
8.如权利要求7所述的提供触感反馈的方法，其特征在于，所述步骤“根据该子图片所显示的特征分析该子图片中包括的物件”进一步包括：
通过该子图片中对比度的差异提取该子图片中物体的轮廓；以及
将该物体的轮廓与存储的不同物体的标准轮廓模型作对比，以分析该子图片中包括的物件。
9.如权利要求7所述的提供触感反馈的方法，其特征在于，所述步骤“通过该电压源向该些电极输入具有所述特征参数的电流”之后还包括：
提取多个依次侦测到的触摸点，并根据该些触摸点的坐标位置是否连续判断该触摸操作是否为一滑动操作；
在该下一触摸点和前一触摸点的子图片特征的差异值不在一定的范围内时分析该子图片中包括的物件；以及
根据该触摸屏上的不同坐标位置和各个电极的对应关系确定与所述下一触摸点的坐标位置对应的电极，根据不同物件与电流特征参数的对应关系确定与该子图片中的物件对应的电流特征参数，然后通过该电压源预先向该些电极输入具有所述特征参数的电流。
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