CN105452046A - 用于将含有运动坐标的操作件信号以压缩方式传输的方法和装置 - Google Patents

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Abstract

将操作件(40)的具有运动坐标的信号压缩传输至车辆(1)中的显示装置(60)的方法包括：发送(S100)光学信号给该操作件(40)的表面；在预定扫描周期中接收(S200)由在该操作件(40)的表面上的使用者手指反射的光学信号；将反射光学信号转换(S300)为数字信号，该数字信号具有在第一方向和垂直于第一方向的第二方向上的、在预定扫描周期中的手指相对运动坐标；借助非线性压缩特性曲线(70)压缩(S400)在所述第一方向和第二方向上的该手指相对运动坐标以获得压缩数字信号；传输(S500)该压缩数字信号给该显示装置(60)；在该显示装置(60)中借助与非线性压缩特性曲线(70)相反的非线性解压缩特性曲线(100)解压缩(S600)该压缩数字信号。另外公开了一种装置，该装置具有被设计用于执行该方法的多个单元。

Description

用于将含有运动坐标的操作件信号以压缩方式传输的方法和装置
本发明涉及根据权利要求1和7的前序部分的、用于将含有运动坐标的操作件信号以压缩方式传输的方法和装置。
从构成权利要求1和7的前序部分的DE102011112568A1中知道了用于机动车方向盘的操作单元。该操作单元包括操作装置，可借此掌握由手指完成的操作输入，操作单元还包括用于定位手指的操作界面元件。另外，操作装置包括用于发出光学信号给手指的发送单元。该光学信号被手指反射并且被接收单元获得并根据所获得的光学信号确定操作输入，在这里，发送单元和接收单元安置在操作界面元件的背对手指的一侧。手指运动方向以ΔX和ΔY坐标形式来传输。ΔX表示手指在扫描周期中在X方向上所走过的距离。ΔY相应表示在垂直于方向X的方向上Y上所走过的距离。
通过这种传输，能以很高的分辨率显示手指的整个速度范围。但是，很高的分辨率和坐标的传输要求数据总线的高带宽。这种高带宽需要16位的传输，而这例如当在车辆中采用低成本的LIN网总线或局域互联网总线时是无法提供的。
因此，本发明的任务是提供一种方法和一种装置，其采用了利用光学信号的操作件并且尽量减少了由机动车方向盘经数据总线传输至车辆内的显示装置所需的数据量。
该任务将利用独立权利要求所述的措施来完成。
本发明的其它有利实施方式是从属权利要求的主题。
根据第一方面，一种将操作件的具有运动坐标的信号压缩传输至车辆中的显示装置的方法包括：发送光学信号给该操作件的表面；在预定扫描周期中接收由在该操作件表面上的使用者手指反射的光学信号；将该反射光学信号转换为数字信号，该数字信号具有在第一方向和垂直于第一方向的第二方向上的在预定扫描周期中的手指相对运动坐标；借助非线性压缩特性曲线压缩在所述第一方向和第二方向上的该手指相对运动坐标以获得压缩数字信号；传输该压缩数字信号给该显示装置；在该显示装置中借助与非线性压缩特性曲线相反的非线性解压缩特性曲线解压缩该压缩数字信号。
由此一来，容许在具有低带宽的数据总线上进行手指运动坐标的传输。如此选择因压缩和解压缩而出现的误差，该误差对于低于使用者感觉阈的速度是不可察觉的，进而对使用者来说是不可察觉的。确切地说，如此形成所述压缩特性曲线和解压缩特性曲线，即相比于手指的较高速度，手指的较低速度的分辨率更精细，在这里保持了操作件的精度。手指高速时，不需要精细分辨率，这是因为在手指高速时的数字噪声比手指低速时低。待传输的数据量可以通过这种方式被缩减至每个坐标8比特。
根据一个实施方式，如下执行该压缩：依据由运动坐标推导出的速度，数字信号随速度的增大而被更强烈地压缩。
根据另一个实施方式，如下执行所述压缩和解压缩：在数字信号值和解压缩数字信号值之间的最大误差小于或等于百分之五并且该压缩数字信号最大具有8比特。
根据另一个实施方式，该解压缩数字信号在显示装置中以在该显示装置中所显示的指针的运动的形式、以在该显示装置中所显示的内容的运动的形式或者以在该显示装置中所显示的菜单项选择的运动的形式被显示。
根据另一个实施方式，该操作件设置在车辆的方向盘内，数字信号的压缩在方向盘的电子装置中执行。
根据另一个实施方式，该操作件是光学操作件，最好是光学手指导航模块或者说OFN。
根据第二方面，一种将操作件的具有运动坐标的信号压缩传输给车辆内的显示装置的装置具有：用于发送光学信号给该操作件的表面的第一单元；用于在预定扫描周期中接收由在该操作件表面上的使用者手指反射的光学信号的第二单元；用于将反射光学信号转换为数字信号的第三单元，该数字信号具有在第一方向和垂直于第一方向的第二方向上的在预定扫描周期中的手指相对运动坐标；用于借助非线性压缩特性曲线压缩在所述第一方向和第二方向上的该手指相对运动坐标以获得压缩数字信号的第四单元；用于传输压缩数字信号给显示装置的第五单元；用于在显示装置中借助与非线性压缩特性曲线相反的非线性解压缩特性曲线解压缩该压缩数字信号的第六单元。
根据第二方面，获得与之前关于第一方面所描述一样的优点。
根据一个实施方式，该第四单元如下执行压缩：依据由运动坐标推导出的速度而定，该数字信号随速度增大被更强烈地压缩。
根据另一个实施方式，该第四单元如下执行压缩并且该第五单元如下进行解压缩：在数字信号值和解压缩数字信号值之间的最大误差小于或等于百分之五，并且该压缩数字信号最大具有8比特。
根据另一个实施方式，该显示装置以在该显示装置中所显示的指针的运动的形式、以在该显示装置中所显示的内容的运动的形式或者以在该显示装置中所显示的菜单项选择的运动的形式显示该解压缩数字信号。
根据另一个实施方式，该操作件设置在车辆的方向盘中，并且该第四单元是方向盘的电子装置。
根据另一个实施方式，该操作件是光学操作件，优选是光学手指导航模块或者说OFN。
以下将结合实施例并参照附图来详述本发明。
附图所示为：
图1是在根据本发明的实施例的机动车方向盘中的操作件的示意图；
图2是根据本发明的该实施例的数据传输所需的组成部件的示意框图；
图3是根据本发明的该实施例的数据传输的处理流程的流程图；
图4是图3的流程图中的步骤S500的详细流程图；
图5示出非线性的压缩特性曲线；以及
图6示出与图5的非线性压缩特性曲线相反的非线性解压缩特性曲线。
以下，描述本发明的实施例。
应当指出的是，进一步展开描述的显示装置是车辆内的中央显示装置或者在车辆方向盘附近区域内的组合仪表中的显示装置。该车辆最好是机动车。
另外，车辆内的由两个显示装置构成的组合可以通过采用多个以下所述的操作件来实现，在这里，每个显示装置对应于各自一个操作件。例如，当使用了中央显示装置和在组合仪表中的显示装置时，该中央显示装置对应于一个操作件，该组合仪表中的显示装置对应于另一个操作件。用于中央显示装置的操作件可以安置在方向盘的右侧，而用于组合仪表中的显示装置的另一个操作件可以安置在方向盘的左侧。
图1示出根据本发明实施例的机动车方向盘中的操作件的示意图。
在图1中，附图标记10表示机动车的方向盘，附图标记20表示操作单元，附图标记30表示发光装置。
机动车的方向盘10还可以具有两个或更多的操作单元20。例如，两个操作单元20之一可以位于方向盘10的图1所示的左侧，而两个操作单元20中的另一个可以位于方向盘10的右侧。发光装置30用于车辆驾驶员更好地定向，因而驾驶员在环境光黯淡时也能可靠操纵这个操作单元20或这些操作单元20。操作单元20的其它布置形式是可能的。一个操作单元20例如也可以摆脱方向盘10，位于车辆中。
图2示出根据本发明实施例的数据传输所需的组成部件的示意框图。
在图2中，附图标记1表示车辆，附图标记40表示位于车辆1中的操作件，附图标记50表示位于车辆1的方向盘10中的方向盘电子装置，附图标记60表示机动车1中的显示装置。
图2所示的操作件40可以设置在图1所示的操作单元20中，或者可以是如图1所示的操作单元20，因而之前关于操作件所做的说明也适用于操作件40。
通过操作件40，可以在显示装置60上进行选择或者可以控制显示装置60的内容。方向盘电子装置50设置在操作件40和显示装置60之间。在方向盘电子装置50内执行显示装置60的控制。由操作件40发出的数据的压缩也在方向盘电子装置50内执行，由此无需附加的组成部件。
图3示出根据本发明实施例的数据传输处理流程的流程图。
应当指出的是：图3中的流程图的处理流程例如在初始化时刻(例如在车辆点火装置之后)被启动并且定期重复执行，直至到达结束时刻(例如关闭车辆点火装置)。或者，初始化时刻例如可以是车辆发动机起动时刻和/或结束时刻可以是车辆发动机关停时刻。初始化时刻还可以是启动显示装置的时刻和/或结束时刻还可以是停用显示装置的时刻。其它的初始化时刻和结束时刻根据当前应用目的也是可行的。
在初始化时刻的启动之后，处理流程进至步骤S100。
在步骤S100中，光学信号被发送到操作件40的表面。在步骤S100后，处理流程进至步骤S200。
在步骤S200中判断是否收到由使用者手指所反射的信号。如果使用者手指位于操作件40的表面上，则该信号被反射。如果在步骤S200中判断为“否”，则处理流程返回至步骤S100。
如果步骤S200中判断为“是”，则方法进至步骤S300。在步骤S300中，所收到的由使用者手指反射的光学信号在操作件40中被转换为数字信号。
确切说，操作件40识别出使用者手指在操作件40的坐标系轴方向上的运动增量，并且依据所识别出的值来计算使用者手指在操作件40的坐标系轴方向上的运动增量的总和。表示该“总和”的数据(即手指的相对运动坐标)被包含在该数字信号内。
在步骤S300后，处理流程进至步骤S400。
在步骤S400中，作为信息被包含在转换后的数字信号中的相对运动坐标在方向盘电子装置50中借助非线性压缩特性曲线被压缩。
图4示出图3的流程图中的步骤S400的详细流程图。
在步骤S410中，接收在图3的步骤S300中被转换的数字信号。在步骤S410后，处理流程进至步骤S420。
在步骤S420中，来自在步骤S410中所接收的数字信号的运动坐标被分为单独的X值和Y值并且每个值被用作单独的输入值。在步骤S420后，处理流程进至步骤S430。
在步骤S430中，来自步骤S420的每个输入值即每个X值和Y值本身配属一个来自非线性压缩特性曲线(如图5详细所示)的最近的横坐标值。
在图5中，附图标记70表示非线性压缩特性曲线。
用于未被压缩的运动增量90的、待传输的数值范围可以如图5所示沿X轴从“-1000计数”至“+1000计数”。为了把“从方向盘电子装置40到显示装置50的随后数值传输”减少到8比特，未被压缩的运动增量90的数值范围“-1000计数”至“+1000计数”被映射到压缩后的运动增量80的沿Y轴的在“0至252”范围内的数值范围。
在步骤S430后，处理流程进至步骤S440。
在步骤S440中，对于每个X值和Y值采用纵坐标值作为初始值，该纵坐标值在非线性压缩特性曲线中与相应的横坐标值相对应。在步骤S440后，处理流程进至步骤S450。
在步骤S450中，之前求出的被用作初始值的纵坐标值被输出。在步骤S450后，处理方法进至图3中的步骤S500。
在步骤S500中，包含压缩后的运动坐标的数字信号从方向盘电子装置50被传输至显示装置60。
确切说，这些值作为16比特值通过接口被传输给方向盘电子装置50。
在步骤S500后，处理方法进至步骤S600。
在步骤S600中，方向盘电子装置50由所传输的值通过求差来重建运动增量。在显示装置60中，在传输得到的映射值之后通过压缩数据的反向映射，必须借助与非线性压缩特性曲线70相反的非线性解压缩特性曲线将压缩后的运动增量的数值范围“0至252”反转换或者说反映射为未被压缩的运动增量的数值范围“-1000至+1000”。
图6示出与图5的非线性压缩特性曲线相反的非线性解压缩特性曲线。
在图6中，附图标记80表示非线性解压缩特性曲线。
为了实现映射，每个输入值即在X方向和Y方向上的每个运动坐标对应于各自最近的横坐标值。属于该横坐标值的纵坐标值必须作为用于反映射的初始值。在数值映射以及数值反映射以及传输中，可能出现差信度(Diskreditierungsfehler)。就是说，被压缩的起始值和解压缩后所采用的值有可能是不相同的。因为选择这样的压缩率，其将该误差保持很小，故该差值低于每个使用者的“感觉阈”，因而没有因压缩而使驾驶员观察到在显示装置60上的显示与使用者在操作件40上的输入之间的偏差。
就是说，如果使用者做出了输入，该输入在计算出运动增量后得到“-200计数”的初始值，则结合非线性压缩特性曲线70给该值配属最近的横坐标值，该横坐标值例如具有纵坐标值“40”。
该纵坐标值作为初始值被用于传输并且继续传输至显示装置60。显示装置60根据与非线性压缩特性曲线70相反的非线性解压缩特性曲线80重建初始值“40”并且也给它分配最近的横坐标值，该横坐标值在不考虑误差的情况下又具有值“-200”。
在步骤S600后，处理流程进至步骤S700。
在步骤S700中，在步骤S600中被解压缩的运动坐标被处理并且在显示装置60上安排或显示使用者所执行的输入。在步骤S700后，处理流程返回至步骤S100。
通过这种压缩和解压缩，可以为了传输显示装置60的运动增量而将带宽缩减到仅8比特。
压缩和解压缩特性曲线在先前的实施例中是如此设计的，即通过来回变换，不超过预定百分比的速度误差。在此，与高速度相比，更精细地分辨低速度。例如可以如此设计所述特性曲线，即，速度误差以5％的程度低于使用者的“感觉阈(Wahrnehmungsschwelle)”，并且每个坐标的数据量可以被缩减到8比特。总之使得手指的运动坐标可以在低带宽的数据总线上传输。
尽管在前面已经结合实施例描述了本发明，但显然可以在不超出如所附权利要求书所限定的本发明范围的情况下做出各种设计和改变。
关于本发明的其它特征和优点，明确参见附图公开内容。

Claims (12)

1.一种用于将含有运动坐标的操作件(40)信号以压缩方式传输至车辆(1)中的显示装置(60)的方法，其包括：
将光学信号发送(S100)到操作件(40)的表面；
在预定扫描周期中接收(S200)由在操作件(40)表面上的使用者手指反射的光学信号；和
将所反射的光学信号转换(S300)为数字信号，该数字信号包含在第一方向和垂直于第一方向的第二方向上的、在预定扫描周期中的手指的相对运动坐标；
其特征是，
借助非线性压缩特性曲线(70)对在所述第一方向和所述第二方向上的手指相对运动坐标进行压缩(S400)，以获得压缩数字信号；
将压缩数字信号传输(S500)给显示装置(60)；和
在显示装置(60)中借助与非线性压缩特性曲线(70)相反的非线性解压缩特性曲线(100)对压缩数字信号进行解压缩(S600)。
2.根据权利要求1的方法，其特征是，如此执行压缩(S400)，即根据由运动坐标推导出的速度，随着速度增大而使数字信号被更强烈地压缩。
3.根据权利要求1或2的方法，其特征是，如此执行压缩(S400)和解压缩(S600)，即在数字信号值和解压缩数字信号值之间的最大误差小于或等于百分之五，压缩数字信号最大具有8比特。
4.根据权利要求1至3之一的方法，其特征是，解压缩数字信号在显示装置(60)中被显示为：在显示装置(60)中所显示的指针的运动、在显示装置(60)中所显示的内容的运动或在显示装置(60)中所显示的选择菜单项的运动。
5.根据权利要求1至4之一的方法，其特征是，操作件(40)设置在车辆(1)的方向盘(10)中，数字信号的压缩(S400)是在方向盘(10)的电子装置(50)中执行的。
6.根据权利要求1至5之一的方法，其特征是，操作件(40)是光学操作件，最好是光学手指导航模块或者说OFN。
7.一种用于将含有运动坐标的操作件(40)信号以压缩方式传输至车辆(1)中的显示装置(60)的装置，其包括：
第一单元，其用于将光学信号发送(S100)到操作件(40)的表面；
第二单元，其用于在预定扫描周期中接收(S200)由在操作件(40)的表面上的使用者手指反射的光学信号；和
第三单元，其用于将所反射的光学信号转换(S300)为数字信号，该数字信号包含在第一方向上和垂直于第一方向的第二方向上的、在预定扫描周期中的、手指的相对运动坐标；
其特征是，
第四单元，其用于借助非线性压缩特性曲线(70)对在所述第一方向和所述第二方向上的手指相对运动坐标进行压缩(S400)，以获得压缩数字信号；
第五单元，其用于将压缩数字信号传输(S500)给显示装置(60)；和
第六单元，其用于在显示装置(60)中借助与非线性压缩特性曲线(70)相反的非线性解压缩特性曲线(100)对压缩数字信号进行解压缩(S600)。
8.根据权利要求7的装置，其特征是，第四单元如此执行压缩(S400)，即根据由运动坐标推导出的速度，随着速度增大而使数字信号被更强烈地压缩。
9.根据权利要求7或8的装置，其特征是，第四单元如此执行压缩(S400)并且第五单元如此执行解压缩(S600)，即在数字信号值和解压缩数字信号值之间的最大误差小于或等于百分之五，压缩数字信号最大具有8比特。
10.根据权利要求7至9之一的装置，其特征是，显示装置(60)将解压缩数字信号显示为：在显示装置(60)中所显示的指针的运动、在显示装置(60)中所显示的内容的运动或在显示装置(60)中所显示的选择菜单项的运动。
11.根据权利要求7至10之一的装置，其特征是，操作件(40)设置在车辆(1)的方向盘(10)中，第四单元是方向盘(10)的电子装置(50)。
12.根据权利要求7至11之一的装置，其特征是，操作件(40)是光学操作件，最好是光学手指导航模块或者说OFN。
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