CN105579933A

CN105579933A - 表征与测量界面进行交互的感兴趣的对象的方法和实现所述方法的设备

Info

Publication number: CN105579933A
Application number: CN201480044911.2A
Authority: CN
Inventors: B·娄翁; S·毕帝特格兰德; C·邦尼
Original assignee: Fogale Nanotech SA
Current assignee: Fogale Nanotech SA
Priority date: 2013-06-11
Filing date: 2014-06-04
Publication date: 2016-05-11
Also published as: WO2014198614A1; FR3006757A1; US20160202796A1; FR3006757B1

Abstract

本发明涉及一种用于表征与测量界面(2)进行交互的感兴趣的对象的方法，包括如下步骤：(i)获取测量的空间分布(20)，所述测量的空间分布表示感兴趣的对象(1)与测量界面(2)的多个测量点之间的距离(3)，(ii)确定感兴趣的对象(1)相对于测量界面(2)的估计位置，以及(iii)确定感兴趣的对象的尺寸特征和相对于所述测量界面(2)的角度位置(8，23)特征之间的至少一个附加特征。本发明还涉及界面设备和实施所述方法的装置。

Description

表征与测量界面进行交互的感兴趣的对象的方法和实现所述方法的设备

技术领域

本发明涉及一种用于表征与测量界面进行交互的感兴趣的对象的方法，该方法允许有关该对象的尺寸和/或角度位置的信息得以确定。

本发明的领域更加具体，但不限于触觉和非接触人机界面的领域。

背景技术

许多通信和工作装置利用触觉或非接触测量界面作为人机界面以用于输入命令。特别地，所述界面可采用板或触摸屏的形式。它们例如见于移动电话、智能电话、具有触摸屏的计算机、板、PC、鼠标、触摸板和大型屏幕等中。

所述界面通常使用电容技术。测量表面装备有连接到电子器件的导电电极，这使得能够测量电极和待检测对象之间出现的电容变化，以执行控制。

有可能产生允许界面叠加在例如智能电话的显示屏上的透明电极。

大多数所述界面是可触知的，即它们可检测一个或多个感兴趣的对象或控件(control)(诸如手指或触笔)与界面的表面的接触。

手势界面或非接触界面正快速发展，其能够在不接触界面的情况下检测距界面较大距离处的控件对象。

非接触界面的发展需要实现高灵敏电容测量技术，以及提供对环境干扰的高度抵抗力。实际上，在界面的电容测量电极和控件对象之间产生的电容与两者之间分开的距离成反比。

例如，已知Rozière的文档FR2756048公开了一种电容测量方法，该电容测量方法使得能够测量多个独立电极和附近的对象之间的电容和距离。

所述技术使得能够以高分辨率和灵敏度获取电极与对象之间的电容测量，例如使得能够检测几厘米甚至高达10cm距离处的手指。测量可在三维空间完成，但也可在表面即测量表面上完成。

通常，通过非接触界面寻找和采用的信息被限制于控件对象的空间中的定位。分析由传感器提供的测量，以确定所述控件对象的等同位置或平均位置，例如以空间中的坐标点(x,y,z)和/或测量界面的参考表面或参考平面上的坐标点(x,y)为形式。

对于某些应用，可能有用的是获取有关控件对象的附加信息，诸如相对于测量表面的角度位置，或尺寸。目前，对于当前界面该信息并不是通常可用的。

对该信息的了解可使得能够改进被传输到人机界面的有关用户手势的信息，例如提高其检测的精度。

而且，(例如智能电话或平板电脑的)一些控件界面被设计为允许利用手指或触笔输入命令。在此情况下，触笔用于精确动作诸如书写。当有必要区分手指和触笔的动作(例如，可分别对应于命令和双手书写或绘画)时，必须使用主动触笔技术。

因此需要一种使得能够识别所使用的对象的检测方法，例如使得区分手指和触笔。

本发明的目的在于提出一种用于表征感兴趣的对象(用作控件对象)的方法，即用于获取其在空间中的简单定位之外的另外信息。

本发明的另一目的在于提出一种用于确定感兴趣的对象的角度位置的方法。

本发明的另一目的在于提出一种用于确定感兴趣的对象的尺寸的方法。

本发明的另一目的在于提出一种允许识别感兴趣的对象的本质的方法，例如使得区分手指和触笔。

发明内容

此目的利用一种用于表征与测量界面进行交互的感兴趣的对象的方法来实现，该方法包括以下步骤：

-获取用于表示感兴趣的对象与测量界面的多个测量点之间的距离的测量的空间分布，

-从所述测量的空间分布来确定感兴趣的对象相对于测量界面的估计位置，

其特征在于其还包括以下步骤：通过使用考虑所述估计位置和所述测量的空间分布的函数来确定感兴趣的对象的尺寸特征和角度位置相对于测量界面的特征之间的至少一个附加特征。

代表距离的测量可包括允许推导感兴趣的对象与测量界面之间的距离信息的任何类型的测量。特别地，该信息可包括：

-距离的测量；

-利用该距离对物理尺寸变量的测量，和/或将被推导的可实现的距离。

例如，这可涉及感兴趣的对象与传感器之间的电容的测量。

测量的空间分布可对应于一组测量P(x,y)，该组测量代表感兴趣的对象与联结到测量界面的参考表面的多个测量点之间的距离。所述测量点例如可对应于与测量界面的参考表面相关联的参考系(平面或曲线坐标)中的坐标(x,y)的位置。可沿大体上垂直于在测量点处的所述参考表面的方向来估计感兴趣的对象和测量点之间的距离。

参考表面可为平面。其还可以局部地由平面来近似表示。在不失一般性的情况下，参考表面可被看做是参考平面。

可使用本领域技术人员已知的任何方法来获取感兴趣的对象的估计位置。其确定例如可包括：

-对测量的空间分布的重心或质心的计算，

-所述分布的加权平均值，

-对所述分布的局部极值的搜索(诸如最靠近参考表面的感兴趣的对象的点)，

-通过脉冲响应(来自对象、传感器)等来对测量的空间分布进行的去卷积。

一般来说，所述估计位置可包括测量界面的参考表面中的坐标点(x_c,y_c)。

所述估计位置还可包括感兴趣的对象相对于测量界面的参考表面的估计距离P_c(x_c,y_c)，该估计距离也可从距离测量的空间分布推导出来。

考虑测量的空间分布的估计位置的函数可为允许对测量的空间分布进行分析的函数，该测量的空间分布在估计位置上居中和/或取决于相对于估计位置的圆对称性。

取决于实施方式的模式，根据本发明的方法可包括确定感兴趣的对象的附加特征的步骤，该特征为角度位置相对于测量界面的特征。

根据本发明的方法因此可包括确定用于表示感兴趣的对象相对于测量界面的参考表面的角度位置的至少一个非对称系数，包括以下步骤：在所述参考表面上定义并且居中于所述参考表面内的感兴趣的对象的估计位置上的圆坐标处的至少一个基本调和函数上投影测量的空间分布。

该至少一个基本调和函数可包括：

-复指数函数，该复指数函数的幅角包括与相对于基本调和函数的中心的角取向对应的项；

-约束项，当从其中心移开时，该约束项趋向于零。

该复指数函数当然可以与其在实轴和虚轴上的投影对应的三角函数形式来表达。

该至少一个基本调和函数也可包括以下各项的积：

-约束项A(r₀)，其中r₀为相对于所述基本调和函数的中心的距离，和

-复指数项其中i为虚数单位，n为整数并且θ₀对应于相对于所述基本函数的中心的角取向。

根据本发明的方法可进一步包括以下步骤：

-计算该测量的空间分布和至少一个基本调和函数之间的标量积，以及

-从所述标量积来确定非对称系数。

可在距感兴趣的对象的估计位置等距离处的多个测量点中计算该标量积。

所述点可在于感兴趣的对象的估计位置上居中的参考表面中构成圆。这些点在角度方面可按大体上均匀的方式分布。

还可在参考表面中的根据多个同心圆分布的多个点中来计算标量积，其中多个同心圆居中在感兴趣的对象的估计位置上。

根据本发明的方法可进一步包括以下步骤中的至少一个步骤：

-通过使用非对称系数的幅角来确定感兴趣的对象在测量界面的参考表面中的角取向，

-通过使用非对称系数的模量来确定感兴趣的对象相对于测量界面的所述参考表面的入射角。

取决于实施例，根据本发明的方法还可包括以下步骤：

-确定非对称系数值和从利用参考对象执行的校准测量获取的角取向和/或入射角的值之间的校准关系，以及

-利用所述校准关系来从非对称系数计算感兴趣的对象的角取向和/或入射角。

取决于实施方式，根据本发明的方法可包括以下步骤：确定感兴趣的对象的附加特征，该特征为所述感兴趣的对象的尺寸特征。

根据本发明的方法可包括确定表示感兴趣的对象的尺寸的尺寸系数，该方法包括以下步骤：

-确定距感兴趣的对象的估计位置等距离处的至少一组测量点中的测量的空间分布的至少一个最小值，

-将所述最小值与感兴趣的对象的估计位置处的测量的空间分布的值进行比较。

所述尺寸特征或所述尺寸可表示为感兴趣的对象的横向尺寸诸如截面或半径。

根据本发明的方法可进一步包括以下步骤：

-利用为常数的或随所述距离而减小的加权系数来计算与测量的空间分布的多个最小值的加权平均值对应的平均最小值，该多个最小值是在距感兴趣的对象的估计位置不同距离处确定的。

-计算最小值或平均最小值与测量的空间分布至感兴趣的对象的估计位置的值之间的差值。

取决于实施例，根据本发明的方法还可包括以下步骤：

-确定从利用参考对象执行的校准测量获取的感兴趣的对象的尺寸系数和截面之间的校准关系，

-利用所述校准关系来从尺寸系数计算感兴趣的对象的截面。

取决于实施例，根据本发明的方法还可包括以下步骤：通过使用尺寸系数来在一组已知对象中识别感兴趣的对象。

所述一组已知对象例如可包括手指和触笔。

特别地，根据本发明的方法还可包括以下步骤：确定感兴趣的对象是否对应于触笔。

根据本发明的方法还可包括以下步骤：通过采用感兴趣的对象的先前确定的角度位置特征来计算感兴趣的对象到测量界面上的投影中的瞄准点。

例如，这有可能改进用户可利用其手指在测量界面或控件界面上指定点的精度，特别是当手指相对于表面形成很大角度时。在这些条件下，由于手指的形状和厚度，从距离的测量的空间分布估计的位置被定位在手指下的区域内，因此对于用户不可见。相反，利用本发明的方法计算的瞄准点落在手指延伸范围内，并且对应于用户指定的区域。

计算瞄准点的步骤可仅在感兴趣的对象的先前计算的尺寸特征满足相对于阈值的预先确定的条件时执行。

所述预先确定的条件可为感兴趣的对象的先前计算的尺寸特征大于阈值。

在该情况下，计算瞄准点的步骤仅针对遮挡测量界面的表面并且使得指向困难的相当大的感兴趣的对象(例如，手指)来执行。相反，如果用户将触笔(比手指薄，因此尺寸特征小于阈值，使得例如有可能区分触笔和手指)靠近测量界面，则触笔的点不会遮挡来自距离测量的空间分布的估计位置并且被认为不需要计算瞄准点。

所述预先确定的条件也可为感兴趣的对象的先前计算的尺寸特征小于阈值。

在该情况下，仅针对相当薄的感兴趣的对象诸如触笔来执行计算瞄准点的步骤。因此，针对精确应用诸如书写或绘画可改进易用性。

更一般地，取决于实施方式的模式，根据本发明的方法可包括：

-确定以下两个特征中的仅一个特征：尺寸或角度位置；

-确定两个特征：尺寸或角度位置；

-确定第一特征，并且取决于施加于所述第一特征的准则来确定第二特征。

例如，确定尺寸特征可使得有可能确定感兴趣的对象为手指或者触笔(截面比手指小)。

因此，特别地，若干个特定情况可使得：

-可决定只有在感兴趣的对象为手指时才确定角度位置特征，例如为了计算瞄准点；

-可决定只有在感兴趣的对象为触笔时才确定角度位置特征，例如为了调节绘画或书写应用时的线条的样式或厚度；

-可决定在两种情况下确定角度位置特征并且可能以不同方式使用。

根据本发明的另一方面，提出了一种界面设备，该界面设备包括：

-测量界面，

-多个传感器，该多个传感器能够产生至少一个感兴趣的对象和所述测量界面的多个测量点之间的距离信息，以这种方式从而产生测量的空间分布，和

-计算装置，该计算装置能够根据前述权利要求中任一项所述的方法来允许对感兴趣的对象进行表征。

根据本发明的界面设备可包括根据在测量界面上的点矩阵而分布的电容传感器。

所述设备可包括大体上透明的电容传感器和测量界面。

根据本发明的另一方面，提出了一种包括根据本发明的界面设备的装置，该装置为以下类型中的一种类型：计算机、电话、智能电话、平板电脑、显示屏、终端。

附图说明

参考附图，从非限制性的实施方式和实施例的以下详细描述将看出本发明的其他优势和特征，其中：

-图1示出了用于实现根据本发明的方法的测量界面的截面视图，

-图2示出了用于实现根据本发明的方法的测量界面中的电容检测电子器件的实施例的一个实例，

-图3(a)-图3(c)示出了用于实现根据本发明的方法的测量界面的顶视图，测量的空间分布表示感兴趣的对象与所述测量界面之间的距离，分别用于图3(a)中的垂直于测量界面的对象、图3(b)中的略微成一角度的对象、以及图3(c)中的成大角度的对象。

具体实施方式

当前将描述电容测量界面的实施例的非限定实例用作控件界面并且适于根据本发明的方法的实施方式。

特别地，此类测量界面适于针对系统或装置诸如便携式电话(智能电话)、平板电脑、计算机或控制盘的触觉控件界面和非接触控件界面或人机界面的生产。

参考图1，测量界面2包括提供有电容测量电极5的检测表面4。

在所示出的实施例中，检测表面4为平面。可认为在不失一般性的情况下，所述检测表面4构成测量界面2的参考表面或参考平面。

测量电极5由大体上透明的导电材料制成，诸如沉积于绝缘材料(玻璃或聚合物)上的ITO(氧化铟锡)。它们叠加在显示屏上，例如TFT型(薄膜晶体管)显示屏或OLED(有机发光二极管)显示屏。

测量电极5可检测测量区域中的至少一个感兴趣的对象1的存在和/或距离，该至少一个感兴趣的对象1也为控件对象1。优选地，测量电极5及其相关联电子器件被配置为使得允许同时检测多个对象1。

对象1或多个对象1在检测表面4上的位置可根据用于检测对象1的测量电极5(在所述检测表面4上)的位置来确定。

从电极5和对象1之间的电容耦合测量来确定对象1和检测表面之间的距离3或至少表示距离3的信息。

一个或多个防护电极6沿测量电极5的反面(相对于对象1的检测区域)定位。它们也由大体上透明的导电材料制成，诸如ITO(氧化铟锡)，并且与测量电极5通过绝缘材料层来分开。

参考图2，测量电极5连接到电子电容测量装置17。

在图2的实施例中，所述电子电容测量装置17被制成浮桥电容测量系统的形式，例如在Rozière的文档FR2756048中所述的。

检测电路包括所谓的浮动部件16，浮动部件16的参考电势11，被称为防护电势11，相对于整个系统的质量件13振荡，或者相对于接地部振荡。防护电势11和质量件13之间交变电势差由激励源或振动器14生成。

防护电极6连接到防护电势11。

浮动部件16包括由图2中的负载放大器表示的电容检测的敏感部件。当然，其可包括处理和调节信号的其他装置，该其他装置包括数字装置或基于微处理器的同样参考防护电势11的装置。所述处理装置和调节装置使得能够例如从电容测量来计算距离信息和压力信息。

浮动部件16的电源供电由浮动电源传输装置15提供，该浮动电源传输装置包括例如DC/DC转换器。

所述电容测量系统使得有关至少一个测量电极5和控件对象1之间的电容的信息能够被测量。

控件对象1应被连接到不同于防护电势11的电势诸如像质量件13的电势。这是当控件对象1为用户的手指或者所述用户操控的对象(诸如触笔)时的配置，该用户的身体限定质量件。

由电子控制装置控制的一组模拟开关10允许选择测量电极5并且连接到电容检测电子器件17，以测量与对象1的耦合电容。开关10被配置为使得测量电极5连接到电容检测电子器件17或防护电势11。

检测的敏感部件由连接到防护电势11的防护屏蔽件12来保护。

因此，通过开关10连接到电容检测电子器件17的测量电极5(或活动测量电极5)由保护平面围绕，该保护平面至少部分地由不活动的测量电极5以及连接到防护电势11的防护电极6组成。

由于活动测量电极5也处于防护电势11处，因此避免在所述电极及其环境之间出现寄生电容，使得仅以最大灵敏度来测量与感兴趣的对象的耦合。

浮动电子器件16的输出通过与参考电势差兼容的电气连接件连接到以质量件为参考的系统18的电子器件。所述连接件例如可包括差分放大器或光电耦合器。

参考图3(a)-图3(c)，当感兴趣的对象1接近测量界面4时，在所述对象1与测量电极5之间产生取决于两者之间分开的距离3的电容耦合，因此被产生在检测表面4上的电极5的各个位置上。因此，获取表示感兴趣的对象1与测量界面2的多个测量点之间的距离的测量的空间分布20。所述测量点在所示出的实施例中对应于电极5在检测表面4上的位置。

测量的空间分布20允许对象1相对于检测表面4定位。

根据本发明的有利方面，所述测量的空间分布20还使得能够获取关于以下内容的信息：

-对象1的尺寸特征诸如其截面；

-对象1相对于测量界面2或检测表面4的角度位置。

对象1相对于测量界面2的角度位置，具体地可通过以下各项来描述：

-例如在对象1和垂直于检测表面4的线之间定义的入射角8，如图1所示的；

-所述对象1到检测表面4上的投影的角取向23(例如相对于与所述表面相关联的坐标系的坐标轴)。

图3(a)-图3(c)示出了针对不同入射角8来为伸长的直线对象1(诸如触笔或手指)获取的测量的空间分布20的实例：

-图3(a)示出了当对象1被定位为大体上垂直于检测表面4或者入射角8接近0时获取的测量的空间分布20。在此情况下，测量的空间分布20具有大体上为圆形的形状；

-图3(b)示出了当对象1以低入射角8定位时获取的测量的空间分布20。在该情况下，测量的空间分布20具有大体上沿与对象1的角取向23的对应的轴伸长的形状；

-图3(c)示出了当对象1以高入射角8定位时获取的测量的空间分布20。伸长更加明显。图3(c)还示出了其中测量的空间分布20由检测表面4的有限区域截取(truncate)的情况。

如前所述，检测表面4被看作参考平面4，并且坐标系(X,Y)与该检测平面相关联。

现在将详细描述根据本发明的方法。

首先，从由传感器5产生的原始测量来确定与至少一个感兴趣的对象1对应的至少一个测量的空间分布20。

在同时检测到多个感兴趣的对象1的情况下，例如通过设置距离测量阈值可将测量分割到多个测量的空间分布20中。所述测量的空间分布20随后可进行独立处理。

测量的空间分布20被表示为P(x,y)，其中x和y为对应测量点在参考平面4中的坐标。

估计位置21随后被确定为参考平面4中的感兴趣的对象。所述估计位置21对应于参考平面4中的坐标点(x_c,y_c)。

完成这一操作的最简单的方法是确定测量的空间分布20中的与局部最小距离对应的点7。

为了提高精度，通过为被考虑的每个点(x,y)分配与该距离P(x,y)对应的权重，也可计算测量的空间分布20的重心或重力中心，对其整体进行考虑或在先前确定的局部最小值附近。

角度位置

现在将描述本发明的第一方面，其关于对象1相对于测量界面2的角度位置的确定。

为此，对测量的空间分布20的非对称性进行测量。角取向23随后可等于所述非对称性的优选方向，并且入射角8作为非对称性水平。

非对称性测量通过计算测量的空间分布20在参考平面4中定义的至少一个基本函数上的投影来执行，以确定非对称系数。一般来说，所述非对称系数为复数。

用于该投影的基本函数一般来说采取如下形式：

F_{n} (r_{0}, θ_{0}) = A (r_{0}) e^{- {inθ}_{0}} .

(公式1)

变量定义如下：

-r₀为坐标点(x,y)与对象1的估计位置(x_c,y_c)之间的距离：

r_{0} = \sqrt{{λ_{0}}^{2} + {y_{0}}^{2}};

(公式2)

-θ₀为坐标点(x,y)相对于对象1的估计位置(x_c,y_c)的方向或角取向：

θ₀＝atan2(x₀，y₀)；(公式3)

-(x₀,y₀)为参考平面4中的相对于对象1的估计位置(x_c,y_c)的坐标：

x0＝x-xc，

y₀＝y-yc；(公式4)

-i为虚数单位(i²＝-1)；

-n为整数。

径向项(radialterm)A(r₀)为约束项，其趋向于0或者至少针对大于限制距离的距离r₀而抵消(cancelout)(相对于对象1的估计位置21)。

所述限制距离例如可对应于被感兴趣的对象1的存在所影响到的区域的宽度或者其中距离测量被认为重要的区域的宽度。

实际上，对于与对象1的估计位置21周围或者位于所述估计位置21附近的某些r₀值的某些点，所述项A(r₀)被选为非零，且对于其他点为零。

所述所选择的基本函数F_n(r₀,θ₀)由此为圆坐标(r,θ)处的调和函数。

为了计算测量的空间分布20在基本函数F_n上的投影并且由此确定非对称系数Z_n，将针对所述测量的空间分布P以及所选择的基本函数F_n来计算标准化标量积：

Z₀＝Σ_jP(x_j，y_j)F_n(x_j，y_j，x_c，y_c)/Σ_j|F₀(x_j，y_j，x_c，y_c)|².(公式5)

针对围绕对象1的估计位置21的一组点(x_j,y_j)来计算所述非对称系数Z_n：

-例如可在分别沿X轴的N_x点和沿Y轴的N_y点的附近进行计算，其中j＝1...N_xN_y；

-其也可针对更有限且合理选择的数量的点来进行计算，以优化计算时间。

非对称系数Z_n的分母项为归一化项。F₀为利用n＝0计算的基本函数，因此不取决于θ₀。

测量的空间分布20在基本函数F₁上的投影，即n＝1的F_n具有特别有利的特性。实际上，获取非对称系数Z₁，其中：

-角度或辐角表示测量的空间分布20的优选方向，并且因此提供有关感兴趣的对象1在参考平面4中的角取向的信息；

-模量表示测量的空间分布20的非对称程度，并且因此最终提供有关手指的入射角的信息。

因此有必要在非对称系数Z₁和感兴趣的对象1的角度位置特征之间建立通道关系，诸如感兴趣的对象1的角取向23及其入射角8。

实际上：

-非对称系数Z₁的角度或幅角理论上对应于感兴趣的对象1的角取向23，但是其会受到例如由于在感兴趣的对象1靠近检测表面4的边缘的情况下的边缘效应或者由于传感器5的均匀性缺陷所导致的误差的影响；

-非对称系数Z₁的模量提供有关入射角8的间接指示。

实际上，所述通道关系通过校准来获取。

在先前步骤中，针对检测表面4的一组点和一组代表性角度位置，可利用至少一个参考对象来进行测量。还计算出非对称系数Z₁。

从中推导出允许从非对称系数Z₁和估计位置21计算感兴趣的对象1的角取向23和入射角8的关系。所述关系例如可采用多项式形式或者查找表形式来实现。

在优选实施例中，在一组点上计算非对称系数Z₁(对于n＝1)，该组点形成半径为r_d的计算圆22，该计算圆的中心对应于估计位置21。所述点分布在整个圆的360°角度上，以形成多个径向方向{θ_d}。例如，可使用角度间隔为30°的12个径向方向。以此方式，可非常迅速地执行计算。

到使用受限数量的总是相同的径向方向的程度，有可能计算基本函数F₁的角度项仅一次，例如在初始化阶段期间，并且将其存储在存储器中以供随后使用。

对于位于半径r_d的计算圆22上的点来说，基本函数F₁的径向项A(r₀)为非零并且为常数(例如，等于1)，并且对于其他点来说为零。

因此，实际上，在一组点(x_j,y_j)上根据公式5来计算非对称系数Z₁，使得：

\sqrt{{(x_{j} - x_{c})}^{2} + {(y_{j} - y_{c})}^{2}} = r_{d},

以及

atan2(x_j-x_c，y_j-y_c)＝θ_d.(公式6)

函数atan2指定在360°上计算的晕切弧。

在优选实施例中，非对称系数Z₁的分母处的归一化项(公式5)由取决于与对象1的估计位置21的距离测量P(x_c,y_c)的近似表达式替代。所述归一化项根据来自传感器5的测量来计算，使得入射角8的测量给出估计，当感兴趣的对象在产生距离测量的信号变得太弱以至于不能准确确定的点处远离检测表面4时，该估计倾向于指示法向入射(因此，倾向于零的入射角8)。这使得可提高信息的稳定性以及一致性，该信息被提供给采用该信息的图形界面控件。

根据实施例的变型，

-为了提高检测表面4的边缘上的测量质量，测量的空间分布20可通过越过所述检测表面4的外推法来补充；

-可利用由针对n>1计算的非对称系数Z_n提供的信息，来例如区分源自不同对象1的测量的空间分布20，或者对于分布20的角取向23的估计来贡献附加的精度；

-可利用与到估计位置21的距离P相关的信息，以基于信号的实际性能来适应入射角8的计算。因此，可产生导致在确定结果被重大不确定性所影响的区域中(例如，当感兴趣的对象1位于距检测表面4的较大距离处时)的传统渐近行为(例如，入射角8被设置为零)的先验噪声模型。这可使得有可能促进由随后管理控件的软件来利用该信息；

-计算圆的半径r_d可动态地被确定为测量的空间分布20的函数，例如基于其范围(spread)或测量距离；

-一般来说，可在对应于计算圆22或者对应于不同半径的多个同心计算圆22的一组点上计算非对称系数Z₁或非对称系数Z_n；

-可利用对象1在检测表面4上的估计位置21处的入射角8和距离P(x_c,y_c)(一般来说，对应于对象1的末端的投影7)来计算感兴趣的对象延伸在检测表面4上的瞄准点9。

尺寸特征

现在将描述有关对象1的尺寸特征的确定诸如其截面或其直径的本发明的第二方面。

为此，使用测量的空间分布20，并且确定坐标(x_c,y_c)的感兴趣的对象的估计位置21。

随后选择形成半径为r_t,1的计算圆22或半径为{r_t,k:k＝1..K}的多个不同同心计算圆22(即，K个圆)的一组点，该组点的中心对应于估计位置21(x_c,y_c)。

所述点分布在整个圆的360°角度上，在相对于中心(x_c,y_c)的多个径向方向{θ_t,l；l＝1..L}上。例如，可使用角度的间隔为30°的L＝12个径向方向。

因此，获取一组点(x_k,l,y_k,l)，使得

\sqrt{{(x_{k, l} - x_{c})}^{2} + {(y_{k, l} - y_{c})}^{2}} = r_{t, k},

以及

atan2(x_k，l-x_c，y_k，l-y_c)＝θ_t，l.(公式7)

随后可计算尺寸系数：

t＝Σ_kB(k)min_l{P(x_k，l，y_k，l)}-P(x_c，y_c).(公式8)

运算符min_j为最小运算符。该运算符返回半径为r_t,k的计算圆22的点上的测量的空间分布20的最小值。

当感兴趣的对象1具有非垂直的入射角8时，所述最小值最有可能出现在垂直于测量的空间分布20的延伸方向的方向上。由此，获取略微取决于入射角8的估计。

项B(k)为加权项，使得可能通过对来自不同计算圆22的值给予或多或少的权重，来确定测量的空间分布20在多个计算圆22上的最小值的平均值。该平均值可为常数或取决于计算圆22的半径减小。优选地归一化为：

Σ_kB(k)＝1(公式9)

尺寸T的系数使得测量的空间分布20在估计位置21处的值能够与在计算圆22上获取的所述测量的空间分布20的最小值进行比较。其值越大，对象1越靠近。

根据优选实施例，仅使用一个计算圆22。

为了从尺寸系数确定对象1的半径或其本质(例如，手指或触笔)，一般来说有必要执行校准。

在先前步骤中，对具有不同特征的多个参考对象执行测量。而且，可针对检测表面4的一组点执行所述测量，以校正非一致性和/或边缘效应。还计算尺寸系数T。

由此推导出的关系使得能够从尺寸系数T以及可能的估计位置21来确定对象1的尺寸或本质。所述关系例如可采用多项式形式或者查找表形式来实现。

取决于实施例，可独立地、同时地或有条件地确定感兴趣的对象1的角度位置特征和尺寸特征。

而且，有可能形成大量操作，诸如：

-确定估计位置21；

-确定一个或多个计算圆22的点：实际上，有可能利用相同点来确定感兴趣的对象1的角度位置特征和尺寸特征。

取决于实施例，有可能执行可用于确定感兴趣的对象1的角度位置特征和尺寸特征的单次校准。

当然，本发明不限于已描述的实例，并且可在不脱离本发明的范围的情况下对这些实例作出许多调整。

Claims

1.一种用于表征与测量界面(2)进行交互的感兴趣的对象(1)的方法，包括以下步骤：

-获取测量的空间分布(20)，所述测量的空间分布表示所述感兴趣的对象(1)与所述测量界面(2)的多个测量点之间的距离(3)，

-从所述测量的空间分布(20)来确定所述感兴趣的对象(1)相对于所述测量界面(2)的估计位置(21)，

其特征在于所述方法还包括以下步骤：通过使用考虑所述估计位置(21)和所述测量的空间分布(20)的函数来确定所述感兴趣的对象的尺寸特征和相对于所述测量界面(2)的角度位置(8，23)的特征之间的至少一个附加特征。

2.根据权利要求1所述的方法，包括确定至少一个非对称系数，所述至少一个非对称系数表示所述感兴趣的对象(1)相对于所述测量界面(2)的参考表面(4)的所述角度位置(8，23)，所述确定包括以下步骤：将所述测量的空间分布(20)投影到在所述参考表面(4)上定义的并且居中在所述参考表面(4)内的所述感兴趣的对象(1)的估计位置(21)上的圆坐标处的至少一个基本调和函数上。

3.根据权利要求2所述的方法，其中至少一个基本函数包括复指数函数，所述复指数函数的幅角包括与相对于所述基本函数的中心的角取向对应的项。

4.根据权利要求3所述的方法，其中至少一个基本函数还包括约束项，当从其中心移开时，所述约束项趋向于零。

5.根据权利要求2至4中任一项所述的方法，其中所述至少一个基本函数包括以下各项的积：

-约束项A(r_o)，其中r_o为相对于所述基本函数的中心的距离，和

-复指数项其中i为虚数单位，n为整数，并且θ₀对应于相对于所述基本函数的中心的角取向。

6.根据权利要求2至5中任一项所述的方法，还包括以下步骤：

-计算测量的空间分布(20)和至少一个基本函数之间的标量积，以及

-从所述标量积来确定非对称系数。

7.根据权利要求6所述的方法，其中在距感兴趣的对象(1)的估计位置(21)相等距离处的多个测量点(22)中计算标量积。

8.根据权利要求2至7中任一项所述的方法，还包括以下步骤中的至少一个步骤：

-通过使用非对称系数的幅角来确定感兴趣的对象(1)在测量界面(2)的参考表面(4)中的角取向(23)，

-通过使用非对称系数的模量来确定感兴趣的对象(1)相对于测量界面(2)的参考表面(4)的入射角(8)。

9.根据权利要求2至8中任一项所述的方法，还包括以下步骤：

-确定从利用参考对象执行的校准测量获取的非对称系数值和角取向(23)和/或入射角(8)的值之间的校准关系，以及

-利用所述校准关系来从非对称系数来计算感兴趣的对象(1)的角取向(23)和/或入射角(8)。

10.根据权利要求1所述的方法，包括确定表示感兴趣的对象(1)的尺寸的尺寸系数，所述确定包括以下步骤：

-确定在距感兴趣的对象的估计位置相等距离处的至少一组测量点(22)中的测量的空间分布(20)的至少一个最小值，

-将所述最小值与在感兴趣的对象(1)的估计位置(21)处的测量的空间分布(20)的值进行比较。

11.根据权利要求10所述的方法，还包括以下步骤：利用为常数的或随所述距离而减小的加权系数来计算与测量的空间分布(20)的多个最小值的加权平均值对应的平均最小值，所述多个最小值在距感兴趣的对象的估计位置(21)不同距离处确定。

12.根据权利要求11所述的方法，还包括以下步骤：计算最小值或平均最小值与至感兴趣的对象(1)的估计位置(21)的测量的空间分布(20)的值之间的差值。

13.根据权利要求10至12中任一项所述的方法，还包括以下步骤：

-确定从利用参考对象执行的校准测量获取的感兴趣的对象(1)的尺寸系数和截面之间的校准关系，

-利用所述校准关系来从所述尺寸系数来计算感兴趣的对象(1)的截面。

14.根据权利要求10至13中任一项所述的方法，还包括以下步骤：通过使用尺寸系数来在一组已知对象中识别感兴趣的对象(1)。

15.根据权利要求14所述的方法，还包括以下步骤：确定感兴趣的对象(1)是否对应于触笔。

16.根据前述权利要求中任一项所述的方法，还包括以下步骤：通过利用感兴趣的对象(1)的角度位置(8)的先前确定的特征来计算感兴趣的对象(1)在测量界面(2)上的投影中的瞄准点(9)。

17.根据权利要求16所述的方法，其中仅当感兴趣的对象(1)的先前计算的尺寸特征满足相对于阈值的预先确定的条件时才执行计算瞄准点(9)的步骤。

18.一种界面设备，包括：

-测量界面(2)，

-多个传感器(5)，所述多个传感器能够产生至少一个感兴趣的对象(1)和所述测量界面(2)的多个测量点之间的距离信息，以这种方式从而产生测量的空间分布(20)，和

-计算装置，所述计算装置能够根据前述权利要求中任一项所述的方法来实现对所述感兴趣的对象(1)的表征。

19.根据权利要求18所述的界面设备，包括根据测量界面(2)上的点矩阵而分布的电容传感器(5，6)。

20.根据权利要求19所述的界面设备，包括大体上透明的电容传感器(5，6)和测量界面(2)。

21.一种包括根据权利要求18至20中任一项所述的界面设备的装置，所述装置为以下类型中的一种类型：计算机、电话、智能电话、平板电脑、显示屏、终端。