CN104024023A - 用于尤其在机动车中提供用户界面的方法和设备 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于尤其在机动车(1)内提供用户界面的方法，其中，在具有触摸敏感表面的显示面(2)上显示一个或多个图形对象(100-120)，在沿观察方向处于显示面(2)之前的空间中无接触地检测能够配置给显示面(2)的操作区域(10)的操作意图，并且通过在显示面(2)的操作区域(10)内触摸所述图形对象(100-120)之一实施操作行为。按照本发明的方法的特征在于，针对处于显示面(2)的操作区域(10)内的图形对象(100-120)计算三维图形数据，并且当检测到操作意图时，在操作区域(10)内通过以下方式在视觉上突出所述图形对象，即从处于显示面(2)的平面内的平面呈现的视图(100-120)转换为立体呈现的视图(100’-120’)。本发明还涉及一种用于提供用户界面的对应设备(2、3、4)和一种具有这种用户界面的机动车(1)。

Description

用于尤其在机动车中提供用户界面的方法和设备
本发明涉及一种用于尤其在机动车内提供用户界面的方法，其中，在具有触摸敏感表面的显示面上显示一个或多个图形对象，在沿观察方向处于显示面之前的空间中无接触地检测能够配置给显示面的操作区域的操作意图，并且通过在显示面的操作区域内触摸所述图形对象之一实施操作行为。本发明还涉及一种用于提供用户界面的对应设备和一种具有这种用户界面的机动车。
具有可操作的图形对象的用户界面，即所谓的图形用户界面，在当今得到多方面的应用。应用领域是计算机和娱乐电子设备以及用于控制技术设备的操作系统，如用于私人、商业或者工业用途的电力地、机械地和/或光学地工作的机器或者自动设备。
在此，根据使用领域可能产生大量的信息，这些信息由于数量本身或者与操作用户的附加任务共同作用可能使得操作不直观。
现代机动车信息系统为机动车乘客提供了丰富的信息。然而这种多样性经常导致在复杂的菜单结构中找到并且调取期望的功能需要较长的操作过程。这尤其可能在驾驶员想要在行驶中调取某个功能时分散他的注意力。因此期望的是，提供可快速而简单地实施的对机动车不同功能的控制以及可操作的信息系统。对此重要的是信息的呈现和与之相关的操作功能输入。
在WO2006/127378A1中描述了一种用于显示不同机动车系统(如导航系统或者音频系统)的信息的设备，其中，对于确定的事件，在视觉上突出所示的两个显示对象中的第一个，以便引起用户的注意。在此，另一个显示对象可以同时在视觉上变弱。所述确定的事件可以通过系统触发或者通过用户的操作意图(通过用户接近第一显示对象检测到)来识别。第一显示对象的视觉突出例如可以包括改变该显示对象的大小、颜色或者亮度。
本发明所要解决的技术问题在于，提供一种本文开头所述类型的方法和对应的设备，其提高了尤其在应用于机动车中时的用户界面操作舒适性并且能够降低错误输入的风险。
该技术问题按本发明通过一种具有权利要求1所述特征的方法以及通过一种具有权利要求10所述特征的设备解决。有利的设计方案和扩展设计由从属权利要求得出。
按照本发明的方法的特征在于，针对处于显示面的操作区域内的图形对象计算三维图形数据，并且当检测到操作意图时，在操作区域内通过以下方式在视觉上突出所述图形对象，即从处于显示面平面内的平面呈现的视图转换为立体呈现的视图。从平面呈现转换为空间立体的呈现首先将用户的注意力吸引到由此改变的图形对象上。
此外，这种变化使得用户直观地认识到在系统侧针对相关的操作区域识别出了操作意图。当用户还没有在视觉上聚焦操作区域时，可能显示有多个以此方式改变的图形对象的操作区域的从平面呈现的视图到立体呈现的视图的转换也可以由用户不集中地整体上感知到。因此，按照本发明的方法特别适用于在机动车中从显示模式切换为操作模式，在所述操作模式中，驾驶员在操作过程中只需要将其视线从交通情况上移开尽可能短的时间。
从平面呈现的视图到立体呈现的视图的转换能够以不同的方式方法进行。对此的基础总是预先计算三维图形数据。在此，整个图形对象不需要完全三维地呈现，而是必要时可以只是对象的一部分。例如，只是图形对象的边缘或者框架被三维地呈现或者只计算所对应的三维图形数据。
在按照本发明方法的一种设计方案中规定，由三维计算的图形数据计算用于二维透视视图的二级图形数据并且基于所述二级图形数据二维透视地显示所述图形对象。这种视图本身可以通过效率相对较低的过程进行计算并且显示在更简单的显示屏上，因此在必要时也可以将较旧的硬件版本用于按照本发明的方法。二维透视视图例如可以作为棱边或者阴影简单地并且使用户能够直观看到地呈现。
此外可以规定，为了在空间上呈现图形对象，显示面包括至少两个在空间上前后排列的显示平面，并且在不同显示平面内显示视觉突出的图形对象的至少两个不同的像点。这例如可能对于投影方法是有利的，在所述方法中图像可以投影到至少一个显示平面上。
在另一种设计方案中规定，三维图形数据的计算包括计算所述图形对象的多个立体视图并且立体地显示所述在视觉上突出的图形对象。通过使用所谓的裸眼或自动立体显示面可以简单地应用这些实施变型方案。
裸眼或自动立体显示设备与二维透视视图的区别在于，一只眼睛看到与另一只眼睛略微不同的图像。由此实现真正的三维显示。为此，针对不同观察角度计算略微不同的图像。由此计算的图像的数量至少为两个，但是在已知系统中也可以多于二十个。在计算效率要求与图像质量之间的较好折中方案通常为五至九个视图。对于自动立体显示，不需要特殊的设备(如眼镜等)用于在观察显示内容时产生三维效果。自动立体显示设备例如在DE10225385A1和DE102005017313A1中公开。
作为对自动立体显示的备选，也可以使用其它三维显示，例如全息显示。这种全息显示例如在DE3740557A1、DE19704740A1、GB2212964A和EP0891887B1中进行了描述。
在所有迄今描述过的实施变型方案中可以规定，从平面呈现的视图经过多个中间阶段过渡为立体呈现的视图。这种动画显示可以更多地将用户的注意力吸引到与操作意图对应的操作区域。
在此，所述中间阶段可以在时间和范围上设计得不同。它们尤其可以在较短的时间内结束，在这段时间内不能通过接触显示面上的操作区域内的可操作图形对象来进行操作行为。例如，这样及时地检测操作意图并且快速地依次显示中间阶段，使得例如用户正在操作的手不能到达显示面的操作区域。但是动画显示也可以在较长的时间内进行，因此当用户在输入期间被中断时，他还能继续关注操作区域。尤其可以动画地显示操作面具有三维效果的移出或者下降或者对象的空间旋转。
在按照本发明方法的一种扩展设计中规定，给操作区域内的多个对象分别赋予不同的等级并且根据所赋予的等级进行视觉上的改变。通过这种在不同等级中的区分，用户可以在必要时更好地被引导到可行或者可能的用户输入上。
在此尤其可以确定是否能够在检测操作意图期间操作所述操作区域内的图形对象，并且根据可操作性在视觉上改变图形对象。由此可以避免用户徒劳地尝试操作按给出的关系不能操作的或者根本不能操作的对象。操作行为可以通过有针对性地引导到可操作的对象上而加速。这在用户是驾驶员时有利于行驶安全性。
可以这样在视觉上突出所述操作区域内的可操作对象，使得其在空间上沿观察方向变化地呈现。作为备选或补充，也可以这样在视觉上改变所述操作区域内的不可操作的对象，使得其在空间上远离观察方向指向变化地呈现。即使用户不能全神贯注地观察显示面，也可以特别直观地看到这种显示。
在沿观察方向处于显示面之前的空间内对操作意图的无接触检测通过分辨空间的接近检测装置，尤其通过光阑和/或通过摄像机系统进行。由此可以特别好地分辨显示面之前的空间并且可以根据这种空间分辨率三维地计算图形数据。作为备选，对操作意图的无接触检测也可以通过电容式检测或者检测用户的观察方向进行。
所述在视觉上突出的图形对象的三维图形数据的计算可以与处于显示面之前的无接触地检测操作意图的空间透视地相关。由此可以实现非常接近实际的操作过程，其中在正好识别出操作意图时，用户手的运动线性地延长至操作区域内的可操作对象，从而使可操作对象例如虚拟地迎着用户的手显现。
按照本发明的用于尤其在机动车内提供用户界面的设备包括具有触摸敏感表面的用于显示图形对象并且用于检测通过触摸图形对象实施的操作行为的显示面以及用于在沿观察方向处于显示面之前的空间内无接触地检测操作意图的检测装置。所述设备还包括与所述显示面和检测装置相连的控制单元，借助所述控制单元能够将检测到操作意图的空间配置给显示面上的操作区域。按照本发明的设备的特征在于，借助所述控制单元能够针对图形对象计算三维图形数据并且当检测到操作意图时，能够通过以下方式在视觉上突出所述图形对象，即从平面呈现的视图转换为立体呈现的视图。按照本发明的用于提供用户界面的设备尤其适用于实施按照本发明的方法。因此所述设备也具有按照本发明的方法的优点。
接近检测装置例如可以包括反射光阑，所述反射光阑包括至少一个用于向检测区域发射电磁检测光束的照明器件和用于检测在操作元件(例如用户手指)上散射和/或反射的检测光束部分的接收元件。它可以设计用于根据所接收的检测光束的强度识别操作元件。接近检测装置还可以包括用于检测区域内的单个区的不同照明器件，所述照明器件分别向各区发射电磁检测光束。此外，可以设置用于调制所发射的检测光束的调制设备，因此发射到单个区内的检测光束分别在其调制方面有所不同。在这种情况下，接近检测装置也可以包括分析单元，所述分析单元设计为，从而能够在调制方面对所接收的被反射的和/或被散射的检测光束进行分析，以便确定检测光束在哪个区内在操作元件上被散射或者反射。检测区尤其可以平行于操纵元件的布局延伸。然而，检测区在沿垂直于操作元件的方向上与操纵元件的间距有所不同。因此，借助接近检测装置可以针对每个区单独地确定操作元件的停留，从而能够简单地确定操作元件与操纵元件的距离。
按照本发明，还为机动车装备这种用于提供用户界面的设备。
现在参照附图根据实施例阐述本发明。在附图中：
图1示出机动车的驾驶舱，其中布置有按照本发明的用于提供用户界面的设备；
图2示意性地示出按照本发明的用于提供用户界面的设备的一个实施例的结构；
图3A至图3B示意性地示出显示面上的图形对象，它们按照按本发明方法的一个实施例从平面呈现的视图转变为立体呈现的视图；
图4A至图4E示出了平面呈现的不同图形对象并且。
图5A至图5E示出了图4A至图4E中的图形对象，它们按照按本发明方法的实施例从平面呈现的视图转变为立体呈现的视图。
以下根据用于机动车中的用户界面的一个实施例阐述按照本发明的设备和按照本发明的方法。然而需要指出的是，用户界面也能够以相同方式用于其它显示信息和操作对应功能的装置。
在图1中示出了机动车1的驾驶舱，其中在中控台的上部区域内布置有带触摸敏感表面的显示面，即所谓的触摸屏2，因此驾驶员和副驾驶能够良好地看到并且在必要时操作显示在触摸屏2上的图形对象100-102。触摸屏2也可以布置在其它适当的位置上。
触摸屏2属于按照本发明的用于提供用户界面的设备，在图2中根据一个实施例简要地显示了所述设备的结构。在触摸屏2旁边布置有接近检测装置3，其监测沿观察方向处于触摸屏2之前的空间。借助接近检测装置3尤其可以通过以下方式无接触地检测配属于触摸屏2上的操作区域10的操作意图，即例如检测进入触摸屏2之前空间的用于操作触摸屏2的图形表面的物体(例如用户手指)。接近检测装置例如是本身已知的区域性分辨的红外光阑。
触摸屏2和接近检测装置4与控制单元4相连。所述控制单元4还通过机动车内的数据总线5与不同的功能装置6相连，这些功能装置提供关于图形对象100-102的数据并且通过图形用户界面控制图形对象的可实施功能。功能装置6例如包括导航设备、驾驶员辅助系统、例如用于显示信息或者播放音乐或娱乐节目的信息娱乐系统以及尤其用于调节机动车1内的空调设备的机动车舒适装置。
控制单元4接收接近检测装置3的信号并且通过为操作意图配置操作区域10的方式评估所述信号。配置过程可以按照本身已知的不同方式方法进行。例如检测到用户手指11进入触摸屏2之前的区域并且将沿观察方向位于其后的触摸屏2区域解释为操作区域10。配置也可以这样进行，从而由检测到的物体的运动将操作意图配置给围绕由运动方向延长线与触摸屏2表面形成的交点延伸的操作区域10。
在识别出操作意图时，通过以下方式在视觉上突出显示在操作区域10内的图形对象，即针对图形对象计算三维图形数据并且图形对象从平面呈现的视图转换为立体呈现的视图，这将在以下参照图3A至图5E结合按照本发明的方法进一步阐述。
现在参照图3A至图5E根据实施例进一步阐述按照本发明的方法。为此，参照图1和图2描述的设备可以用于提供用户界面。
在图3A至图3B中示出了操作过程的开始，其中用户想要通过按照本发明的图形用户界面操作功能装置6。在平面呈现的视图103-111中为用户显示了多个图形对象。当用户的手指11进入触摸屏2之前的检测区时，首先识别出一般的操作意图。通过在时间上前后相续地对手指11的位置进行多次检测，可以确定操作方向12，如图3A所示。
由操作方向12确定配属于操作意图的操作区域10。至少按照相关图形对象在当前操作情况下是否能够操作这个标准将显示在该操作区域10内的图形对象分为不同等级。对于可操作的图形对象106、109计算三维图形数据并且从平面呈现的视图转换为立体呈现的视图106’、109’，如图3B所示。
在一种实施形式中，为了实现立体呈现的视图，可以由三维图形数据计算用于二维透视视图的二级图形数据并且基于二级图形数据二维透视地显示相关图形对象，从而对于人眼产生立体呈现的视图。但作为对此的备选，也可以使用真正的三维视图，例如立体的、裸眼立体的或者全息的图像生成过程。在另一种实施形式中，也可以通过以下方式实现立体呈现的视图，即分别在沿观察方向前后排列的至少部分透明的面上产生图形对象的部分图像。这例如可以是指传统的图形显示器，其具有用于显示第一部分图像的第一图像平面和位于其上的部分透明的玻璃，另一部分图像可以投射到所述玻璃上。
在按照本发明方法的一种设计方案中，在具体情况中不可操作的图形对象107、108不变地平面显示。在对此的备选实施形式中，以其它的方式方法在图形上改变不可操作的图形对象。以下参照图4A-图4E和图5A-图5E描述用于从平面呈现的视图转换为立体呈现的视图的不同变型方案。在此，图4A-图4E显示平面呈现的视图并且图5A-图5E显示与之对应的立体呈现的视图。
在图4A中，图形对象从平面呈现的视图112这样改变，从而由显示平面突出而成为立体呈现的视图112’(参见图5A)。在此，立体呈现的视图112’突出的方向可以与操作方向12相同，因此与识别出的操作意图对应的图形对象可以迎着操作的手指显现出来。
在图4B中多个并列示出的图形对象113-115平面地显示。在转换为立体呈现的视图113’-115’时，图形对象又从原始的图像平面中突出并且图形对象的边框具有划定轮廓的线条，其可以特别好的立体呈现。
在图4C中，在一条基准线17上显示了多个线状图形对象116-118，它们在转换为立体呈现的视图116’-118’时这样变化，使得它们显现为基准线17上的长方六面体。然而在此，长方六面体朝不同的方向突出，长方六面体116’从基准线17出发按照动画显示方向13的方向和强度轻微向上升高地显示，并且长方六面体118’以同样的方式，但以更大的强度沿动画显示方向15变化。而长方六面体117’沿相反的动画显示方向14下沉地显示。
这种视图尤其适合于可视化显示图形对象的不同等级。图形对象117例如在具体情况中是不能操作的。在此，长方六面体117’的下沉帮助用户识别出在所处情况下不能操作该图形对象。其它对象116、118属于在各自情况下可操作的等级。在此，可以通过以下方式形成所述可操作对象的多个等级，即，例如在对象分级时考虑用户想要操作各对象或者系统推荐用户操作各对象的可能性。图形对象118’的强烈动画显示例如可向用户指出，在现有情形中对该图形对象的操作现在是最具建设性的。
在图4D中以二维呈现的视图119示出了圆形对象，其在立体呈现的视图119’中显现为圆丘状突起或者突出的液滴。
最后在图4E中将图形对象显示为平面视图120，其这样动画显示，使得图形对象的多个立体呈现的视图120’沿空间旋转方向16前后相续地显示，并且由此不仅更好地呈现为图形对象，而且也将用户的注意力吸引到该图形对象上。
附图标记清单
1机动车
2触摸屏
3接近检测装置
4控制单元
5机动车内的数据总线
6功能装置
10操作区域
11用户的手指
12操作方向
13-16动画显示方向
17基准线
100-120平面呈现的视图中的图形对象
100’-120’立体呈现的视图中的图形对象

Claims (10)

1.一种用于尤其在机动车(1)内提供用户界面的方法，其中，
-在具有触摸敏感表面的显示面(2)上显示一个或多个图形对象(100-120)，
-在沿观察方向处于显示面(2)之前的空间中无接触地检测能够配置给显示面(2)的操作区域(10)的操作意图，并且
-通过在显示面(2)的操作区域(10)内触摸所述图形对象(100-120)之一实施操作行为，
其特征在于，
-针对处于显示面(2)的操作区域(10)内的图形对象(100-120)计算三维图形数据，并且
-当检测到操作意图时，在操作区域(10)内通过以下方式在视觉上突出所述图形对象，即从处于显示面(2)的平面内的平面呈现的视图(100-120)转换为立体呈现的视图(100’-120’)。
2.按权利要求1所述的方法，其特征在于，
-由三维计算的图形数据计算用于二维透视视图的二级图形数据并且
-基于所述二级图形数据二维透视地显示所述图形对象。
3.按权利要求1所述的方法，其特征在于，
-三维图形数据的计算包括计算所述图形对象的多个立体视图并且
-立体地显示所述在视觉上突出的图形对象。
4.按前述权利要求之一所述的方法，其特征在于，从平面呈现的视图(100-120)经过多个中间阶段过渡为立体呈现的视图(100’-120’)。
5.按前述权利要求之一所述的方法，其特征在于，
-给操作区域(10)内的多个对象(106-109)分别赋予不同的等级并且
-根据所赋予的等级进行视觉上的改变。
6.按权利要求5所述的方法，其特征在于，
-确定是否能够在检测操作意图期间操作所述操作区域(10)内的图形对象(106-109)，并且
-根据可操作性在视觉上改变图形对象(106-109)。
7.按权利要求6所述的方法，其特征在于，这样在视觉上突出所述操作区域内的可操作对象，使得其在空间上沿观察方向变化地呈现(116’、118’)，和/或这样在视觉上改变所述操作区域内的不可操作的对象，使得其在空间上远离观察方向指向变化地呈现(117’)。
8.按前述权利要求之一所述的方法，其特征在于，在沿观察方向处于显示面(2)之前的空间内对操作意图的无接触检测通过分辨空间的接近检测装置(3)，尤其通过光阑和/或通过摄像机系统进行。
9.按前述权利要求之一所述的方法，其特征在于，所述在视觉上突出的图形对象的三维图形数据的计算与处于显示面(2)之前的无接触地检测操作意图的空间透视地相关。
10.一种用于尤其在机动车(1)内提供用户界面的设备，包括
-具有触摸敏感表面的显示面(2)，用于显示图形对象(100-120)并且用于检测通过触摸图形对象实施的操作行为，
-用于在沿观察方向处于显示面(2)之前的空间内无接触地检测操作意图的检测装置(3)和
-与所述显示面(2)和检测装置(3)相连的控制单元(4)，借助所述控制单元能够将检测到操作意图的空间配置给显示面(2)上的操作区域(10)，
其特征在于，
借助所述控制单元(4)
-能够针对图形对象(100-120)计算三维图形数据并且
-当检测到操作意图时，能够通过以下方式在视觉上突出在所述操作区域(10)内的所述图形对象，即从平面呈现的视图(100-120)转换为立体呈现的视图(100’-120’)。
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