CN106775054A - 用于触摸确定的图像重建 - Google Patents

用于触摸确定的图像重建 Download PDF

Info

Publication number
CN106775054A
CN106775054A CN201611040083.2A CN201611040083A CN106775054A CN 106775054 A CN106775054 A CN 106775054A CN 201611040083 A CN201611040083 A CN 201611040083A CN 106775054 A CN106775054 A CN 106775054A
Authority
CN
China
Prior art keywords
touch
pattern
current
interaction
value
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN201611040083.2A
Other languages
English (en)
Inventor
托马斯·克里斯蒂安松
尼克拉斯·奥尔松
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
FlatFrog Laboratories AB
Original Assignee
FlatFrog Laboratories AB
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by FlatFrog Laboratories AB filed Critical FlatFrog Laboratories AB
Publication of CN106775054A publication Critical patent/CN106775054A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F3/00—Input arrangements for transferring data to be processed into a form capable of being handled by the computer; Output arrangements for transferring data from processing unit to output unit, e.g. interface arrangements
    • G06F3/01—Input arrangements or combined input and output arrangements for interaction between user and computer
    • G06F3/03—Arrangements for converting the position or the displacement of a member into a coded form
    • G06F3/041—Digitisers, e.g. for touch screens or touch pads, characterised by the transducing means
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F3/00—Input arrangements for transferring data to be processed into a form capable of being handled by the computer; Output arrangements for transferring data from processing unit to output unit, e.g. interface arrangements
    • G06F3/01—Input arrangements or combined input and output arrangements for interaction between user and computer
    • G06F3/03—Arrangements for converting the position or the displacement of a member into a coded form
    • G06F3/041—Digitisers, e.g. for touch screens or touch pads, characterised by the transducing means
    • G06F3/0416—Control or interface arrangements specially adapted for digitisers
    • G06F3/0418—Control or interface arrangements specially adapted for digitisers for error correction or compensation, e.g. based on parallax, calibration or alignment
    • G06F3/04186—Touch location disambiguation
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F3/00—Input arrangements for transferring data to be processed into a form capable of being handled by the computer; Output arrangements for transferring data from processing unit to output unit, e.g. interface arrangements
    • G06F3/01—Input arrangements or combined input and output arrangements for interaction between user and computer
    • G06F3/03—Arrangements for converting the position or the displacement of a member into a coded form
    • G06F3/041—Digitisers, e.g. for touch screens or touch pads, characterised by the transducing means
    • G06F3/042—Digitisers, e.g. for touch screens or touch pads, characterised by the transducing means by opto-electronic means
    • G06F3/0421—Digitisers, e.g. for touch screens or touch pads, characterised by the transducing means by opto-electronic means by interrupting or reflecting a light beam, e.g. optical touch-screen
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F2203/00—Indexing scheme relating to G06F3/00 - G06F3/048
    • G06F2203/041—Indexing scheme relating to G06F3/041 - G06F3/045
    • G06F2203/04109—FTIR in optical digitiser, i.e. touch detection by frustrating the total internal reflection within an optical waveguide due to changes of optical properties or deformation at the touch location

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Theoretical Computer Science (AREA)
  • Human Computer Interaction (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Position Input By Displaying (AREA)

Abstract

本申请涉及用于触摸确定的图像重建。用触摸系统使能触摸灵敏度，触摸系统包括面板，面板用于将多个信号如通过TIR从多个入耦合点传到多个出耦合点处，限定横跨多对入耦合点和出耦合点间触摸表面的多条检测线。在反复迭代序列中，信号处理器：计算检测线变化值，变化值表示当前迭代与早先迭代间信号变化；对变化值用重建算法，确定触摸表面上的差分交互图案。信号处理器根据差分交互图案来更新跟踪图案，基于跟踪图案生成当前偏差图案。偏差图案生成表示触摸表面上的当前触摸交互，提供用于识别表面部分的触摸。跟踪图案可表示在触摸表面累积的交互，可以或包括触摸表面的污染物的影响或至少部分针对影响得到补偿。

Description

用于触摸确定的图像重建
本申请是申请号为201280047179.5，申请日为2012年9月24日，发明名称为“用于触摸确定的图像重建”的申请的分案申请。
相关申请的交叉引用
本申请要求于2011年9月27日提交的瑞典专利申请号1150879-3和于2011年9月27日提交的美国临时申请号61/539608的权益，这两个申请均通过引用结合在此。
技术领域
本发明总体上涉及触摸感测系统和与此类系统有关的数据处理技术，并且具体地说，涉及在此类系统中使用图像重建以进行触摸确定。
背景技术
触摸感测系统(“触摸系统”)广泛应用于各种应用中。典型地，这些触摸系统由一个触摸对象(如手指或触针)或者与一个触摸表面直接接触或者通过与该触摸表面接近(即，没有接触)来致动。触摸系统例如用作膝上计算机的触摸板、用于控制面板中以及用作例如手持装置(如移动电话)上的显示器的覆盖层。覆盖在显示器上的或整合在显示器中的触摸面板也称为“触摸屏”。许多其他应用在本领域中是已知的。
WO2011/028169和WO2011/049512披露基于受抑全内反射(FTIR)的触摸系统。多个光片被耦合到一个面板中以通过全内反射(TIR)来在该面板内部进行传播。当对象接触面板的触摸表面时，传播光将在触摸点处衰减。多个光传感器阵列位于触摸表面的周边周围以检测每个光片所接收到的光。来自这些光传感器的测量信号可以被反复地处理以输入至一个图像重建算法中，该图像重建算法生成衰减值在该触摸表面上的二维分布。这使得能够在一位或多位用户与触摸表面进行交互时对触摸的当前位置/大小/形状进行反复确定。
在这些类型的基于FTIR的触摸系统中，需要在干扰的背景下检测到触摸，这些干扰例如源自触摸表面上的指纹和其他类型的污迹。干扰的影响可能不仅随时间而变化而且可能在触摸表面上变化，因而使得难以始终正确地检测到触摸表面上的触摸。此外，触摸对象与触摸表面之间的交互的程度可能既随时间变化又在不同对象之间变化。例如，该交互可以依赖于对象是在触摸表面上轻击、拖拽还是保持处于一个固定位置。不同对象可能产生不同程度的交互，例如，交互的程度可能在用户的手指之间变化并且甚至更可能在不同用户的手指之间变化。还应理解，触摸对象可能仅造成传播光的小的衰减，例如，小于1％。某些系统可能需要被设计成检测到大约0.1％至0.01％的衰减。
上面所提到的WO2011/049512提出了一种补偿触摸表面上的污染物的技术。在一个实施例中，在光传感器处所接收到的光能被转换成衰减值，例如，通过与每个光传感器的参考值进行标准化，届时这些衰减值被输入至一个图像重建算法中，该图像重建算法生成当前光状态，该当前光状态是衰减值在触摸表面上的二维分布。触摸系统还追踪背景状态，该背景状态是由触摸表面上的污染物所引起的衰减值的二维分布。然后在补偿光状态下检测到触摸，该补偿光状态是通过从当前光状态减去背景状态来生成的。为了能够检测到触摸(该触摸被表示为当前光状态中的小的衰减)，可能有必要实施重建算法以便以衰减值生成具有高位分辨率的当前光状态。然而，这对处理要求较高，并且可能导致大量处理时间。还可设想到：可用于重建处理的位分辨率可能受硬件约束的限制。
上面所提到的WO2011/028169提出了一种替代补偿技术。统称为背景信号曲线并且用于使所测得的能量值标准化并将其转换成衰减值的光传感器的参考值被间歇地更新，以便包括触摸表面上的污染物的影响。触摸系统反复地从这些光传感器读取这些能量值并且使用当前(已更新)参考值来生成衰减值，这些衰减值统称为当前已补偿信号曲线。然后可以处理该当前已补偿信号曲线以用于触摸确定，例如，借助于生成衰减值在触摸表面上的二维分布的一个图像成像算法，该二维分布可经进一步处理以用于触摸确定。通过经由参考值的更新来跟踪污染物的影响，触摸系统补偿已经在重建算法的输入中的污染物。理论上，通过在输入侧进行补偿，可以用具有减小的位分辨率来运用重建算法，同时能够在已重建图像中检测到小的衰减变化。然而，一项挑战是在输入侧实现足够充分的补偿。如果来自污染物的衰减保留在已重建图像中，那么触摸确定可能或多或少地受到妨碍。
发明内容
本发明的目标是至少部分地克服现有技术的一个或多个限制。
鉴于前述内容，一个目标是在一个基于FTIR的触摸系统中实现重建处理的减小的位分辨率。
另一个目标是使得能够补偿FTIR系统的触摸表面上的污染物的影响。
又一个目标是基于通过重建处理所获得的图像来促进触摸检测。
借助于根据以下实施例的一种使得能够进行触摸确定的方法、一种计算机程序产品、一种用于使得能够进行触摸确定的装置、以及触敏设备，这些目标和从以下说明中可见的其他目标中的一个或多个目标至少部分地得以实现。
本发明的第一方面是一种使得能够基于来自触敏设备的输出信号进行触摸确定的方法。该设备包括：一个面板，该面板被配置成用于将多个信号从多个入耦合点传导至多个出耦合点，由此限定横跨该面板的多对入耦合点和出耦合点之间的表面部分延伸的多条检测线；至少一个信号发生器，该信号发生器耦合到这些入耦合点上以生成这些信号；以及至少一个信号检测器，该信号检测器耦合到这些出耦合点上以生成一个输出信号，该输出信号表示这些检测线的信号值的时间序列。在一个迭代序列中的每次迭代中，该方法包括以下步骤：基于该输出信号获得每条检测线的一个当前信号值；检索每条检测线的一个当前参考值，该当前参考值表示在该迭代序列中的一次先前迭代中所获得的当前信号值；根据该当前信号值和该当前参考值，计算每条检测线的一个变化值；对这些变化值运用一个重建算法，以确定该表面部分上的一个差分交互图案；根据该差分交互图案，更新一个跟踪图案；根据该跟踪图案，生成一个当前累加触摸交互图案；以及提供该当前累加触摸交互图案以用于识别该表面部分上的触摸。
在该第一方面的方法中，生成该差分交互图案以表示自先前迭代(其中为检测线获得参考值)开始该表面部分上的交互变化。通过适当地选择与当前迭代有关的先前迭代，可以确保该表面部分上的最大交互变化匹配重建处理中的可用位分辨率，以便允许检测到与传播光具有弱交互的触摸。因此认识到，与使用当前信号值相比，在重建处理中使用变化值可以降低重建处理中对位分辨率的要求。此外，所需位分辨率的降低可以使得处理时间减少。
这可以实现而无需精确地跟踪并且在将单独信号值(或其格式化版本)输入至重建算法之前补偿污染物对这些信号值的影响，即使在本发明的范围内可能做出或尝试这样的补偿。本发明的方法包括一个二维跟踪，其中根据差分交互图案来更新跟踪图案。该二维跟踪的结果被用于直接地或者在进一步处理后产生有待被处理以用于触摸确定的当前累加触摸交互图案。认识到，该方法以一个迭代序列(即反复地)进行操作，并且该方法的每次迭代可以得到用于更新跟踪图案的一个差分交互图案。因此，在将触摸局部地增添至表面部分和从该表面部分移除时，相应的交互值将会在跟踪图案中的相应的位置处变化，并且由此影响所得累加触摸交互图案。通过对跟踪图案进行操作，并且使用该跟踪图案以用于生成累加触摸交互图案，可以跟踪并且在重建处理的下游(即，与重建的交互值在表面部分上的分布有关)补偿污染物的影响。因此，当前累加触摸交互图案可以被生成以表示至少部分地针对出现在该表面部分上的污染物的影响得到补偿的总交互在表面部分上的当前分布。
二维跟踪可以使得容易检测到出现在表面部分上的所有触摸。当前累加触摸交互图案可以被视为表示当前迭代中表面部分上的交互的“快照”。因此，触摸对象将在累加触摸交互图案中显现，不管该触摸对象是在表面部分上运动还是在该表面部分上保持不动。
如根据前述内容所理解，该第一方面的方法以一个迭代序列进行操作，以重建差分交互图案并且生成当前累加触摸交互图案，以使得在必要时可以针对每次迭代来评估该表面部分上的触摸交互。
在该第一方面中使用的当前参考值可以等于在先前迭代中所获得的当前信号值。替代地，并且尤其是如果重建算法要求变化值以一种专用格式来提供，当前参考值可以是在先前迭代中所获得的当前信号值的一种格式化版本。
应注意，生成“每条检测线的信号值”的步骤应解释为与被认为与重建差分交互图案(并且与生成累加触摸交互图案)相关的或者对于重建差分交互图案(并且对于生成累加触摸交互图案)有用的检测线。因此，触敏设备实际上可以限定另外多条检测线，这些检测线并不在该方法的一次或多次或所有迭代过程中的重建中使用。
在一个实施例中，生成当前跟踪图案的步骤包括：将差分交互图案加和至在先前迭代中所生成的跟踪图案上。
在一种实施方案中，所述更新该跟踪图案包括：将该差分交互图案加和至在先前迭代中所更新的跟踪图案。
上面所提到的“多个交互图案”中的每一个都包括“交互值”的二维分布，这些交互值表示在表面部分上与传播光的局部交互。交互值可以用不同格式给出，但典型地表示广义上的局部衰减或局部透射。信号值可以表示所接收到的信号能量或功率，并且变化值可以被生成以表示所测得的能量、差分能量(例如，通过每条检测线的所测得的能量值减去参考能量值给出)、相对衰减(例如，通过每条检测线的所测得的能量值除以参考能量值给出)、相对透射(例如，对应于1减去相对衰减)、对数衰减(例如，对应于相对衰减的对数)等。
在一个实施例中，对这些变化值进行计算从而表示当前信号值与对应检测线的先前信号值之间的相对变化。在一个实现方式中，对这些变化值进行计算从而表示对应检测线的相对变化的对数。因此，差分交互图案、跟踪图案以及累加触摸交互图案可以被生成以包括衰减值或透射值在表面部分上的分布。这个实施例还可以减少或消除对获得参考值以用于信号值的标准化(如现有技术所传授)的需要。
在一个实施例中，重建算法包括图像重建算法，如层析算法。
可以用不同方式来实施在该方法的各迭代中被更新的跟踪图案。
在一个第一跟踪实施例中，跟踪图案表示总交互在表面部分上的分布，即包括积累的污染物的影响。在这样的实施例中，当前累加触摸交互图案可以根据已更新的跟踪图案来生成。生成当前累加触摸交互图案的步骤可以进一步包括：检索一个背景图案，该背景图案至少部分地表示由出现在表面部分上的污染物所引起的交互的分布；以及根据该背景图案来补偿已更新的跟踪图案。这使得能够在重建处理的下游补偿污染物的影响，并且可以提供对二维分布进行操作的一种简单方式。例如，补偿步骤可以包括从已更新的跟踪图案减去背景图案。在一个实施例中，该方法进一步包括：根据在当前迭代中在表面部分上所识别出的触摸来更新背景图案。由此，可以在该方法的各迭代中连续地或间歇地更新背景图案。这样的更新背景图案的步骤可以包括：估算增添至表面部分的污染物的影响，以及将所估算出的影响包括在背景图案中。例如，背景图案可以根据前述WO2011/049512的传授内容来更新。
在一个第二跟踪实施例中，跟踪图案被更新以表示当前累加触摸交互图案。该第二跟踪实施例可以提供对于触摸感测设备的(例如，由于振动、温度漂移等导致的)结构的缓慢变化的增强的鲁棒性。在上述第一跟踪实施例中，生成当前累加触摸交互图案涉及从表示表面部分上的总交互的跟踪图案减去一个背景图案。在使用一段时间之后，在表面部分上可能已经沉积了大量的污染物指纹、污点等等)，从而造成跟踪图案和背景图案二者中的大的交互值。认识到，两种大数值中的任一种数值的小误差都可能造成所计算出的差值(该差值可能是一个小数值)的显著误差。这种敏感性在第二跟踪实施例中可以得以避免或减小，因为跟踪图案被生成以表示可能针对污染物的影响(完全地或部分地)得到补偿的累加触摸交互图案。由此，跟踪图案可以包括较小的数值，从而使得跟踪的稳定性和鲁棒性得以改进。一个另外的改进可以通过生成交互值以使得零值表示表面部分上不存在触摸交互来实现。
与第一跟踪实施例相比，第二跟踪实施例还可以实现改进的存储器和处理效率，因为可以省略背景图案，并且由此省略对反复地访问电子存储器以用于背景图案的存储和检索的需要。
第二跟踪实施例可以被视为：根据差分交互图案和在先前迭代中更新的跟踪图案，生成当前累加触摸交互图案；并且更新该跟踪图案以表示当前累加触摸交互图案。
在第二跟踪实施例的一个实施例中，更新跟踪图案的步骤包括：根据在当前迭代中在表面部分上所识别出的触摸，更新当前累加触摸交互图案。该更新使得能够在重建处理的下游补偿污染物的影响，并且可以提供对二维分布进行操作的一种简单方式。例如，更新跟踪图案的步骤可以包括：估算增添至表面部分的污染物的影响；以及从当前累加触摸交互图案中去除所估算出的影响。由此，累加触摸交互图案在该方法的这些迭代中针对污染物的影响得到补偿。例如，可以与如前述WO2011/049512中所描述的背景图案的更新类似地来更新累加触摸交互图案。
在第二跟踪实施例的一个实施例中，当前累加触摸交互图案被生成为差分交互图案与在先前迭代中更新的跟踪图案的和。应理解，这样的和可以在更新跟踪图案的步骤中获得，并且可以再用于生成当前累加触摸交互图案，或反之亦然。
在一种实施方案中，对每个变化值进行计算从而表示该检测线的该当前信号值与先前信号值之间的相对变化。
如上面所提及，“先前迭代”可以鉴于重建处理中的可用位分辨率并且鉴于有待检测的最弱交互来选择。在一个实施例中，先前迭代被选择成先于当前迭代固定数量的迭代。在另一个实施例中，先前迭代被选择成先于当前迭代一个给定时间段，该给定时间段可以是小于2秒、优选小于1秒、并且最优选小于0.5秒。在一个特定实现方式中，先前迭代在该迭代序列中紧接在当前迭代之前。在一个替代实现方式中，先前信号值被反复地在该迭代序列中的预定多次迭代之后设置成当前信号值。
在一种实施方案中，重建算法包括一种图像重建算法，如层析成像算法。
在一个特定实现方式中，该第一方面的方法对触敏设备的输出信号进行操作，其中至少一个信号发生器被安排成在面板内部提供光，以使得光通过该面板的一个触摸表面与一个相对表面之间的内反射从入耦合点传播至出耦合点，该触敏设备被配置成用于使得触摸该触摸表面的一个或多个对象使传播光局部地衰减。确切地说，触摸表面中的光的总内反射的受抑可以使传播光衰减。
本发明的第二方面是一种包括计算机代码的计算机程序产品，当在数据处理系统上被执行时，该计算机程序产品被适配成执行该第一方面的方法。
本发明的第三方面是一种用于使得能够基于来自触敏设备的输出信号进行触摸确定的装置。该设备包括：一个面板，该面板被配置成用于将多个信号从多个入耦合点传导至多个出耦合点，由此限定横跨该面板的多对入耦合点和出耦合点之间的一个表面部分延伸的多条检测线；耦合到这些入耦合点上以生成这些信号的信号发生装置；以及耦合到这些出耦合点上以生成输出信号的信号检测装置，该输出信号表示这些检测线的信号值的时间序列。该装置包括：一个用于接收输出信号的输入端和一个信号处理器，该信号处理器被配置成用于在一个迭代序列中反复地：基于该输出信号，获得每条检测线的一个当前信号值；检索每条检测线的一个当前参考值，该当前参考值表示在该迭代序列中的一个先前迭代中所获得的当前信号值；根据该当前信号值和该当前参考值，计算每条检测线的一个变化值；对这些变化值运用一个重建算法，以确定该表面部分上的一个差分交互图案；根据该差分交互图案，更新一个跟踪图案；根据该跟踪图案，生成一个当前累加触摸交互图案；以及提供该当前累加触摸交互图案以用于识别该表面部分上的触摸。
本发明的第四方面是一种触敏设备，该触敏设备包括：一个面板，该面板被配置成用于将多个信号从多个入耦合点传导至多个出耦合点，从而限定横跨该面板的多对入耦合点和出耦合点之间的一个表面部分延伸的多条检测线；用于在这些入耦合点处生成这些信号的装置；基于在这些出耦合点处所检测到的信号来生成一个输出信号的装置；以及该第三方面的装置。
本发明的第五方面是一种触敏设备，该触敏设备包括：一个面板，该面板被配置成用于将多个信号从多个入耦合点传导至多个出耦合点，从而限定横跨该面板的多对入耦合点和出耦合点之间的一个表面部分延伸的多条检测线；用于在这些入耦合点处生成这些信号的装置；基于在这些出耦合点处所检测到的信号来生成一个输出信号的装置；以及用于使得能够根据该第三方面进行触摸确定的装置。
本发明的第六方面是一种触敏设备，该触敏设备包括：一个面板，该面板被配置成用于将多个信号从多个入耦合点传导至多个出耦合点，从而限定横跨该面板的多对入耦合点和出耦合点之间的一个表面部分延伸的多条检测线；耦合到这些入耦合点上以生成这些信号的至少一个信号发生器；耦合到这些出耦合点上以生成一个输出信号的至少一个信号检测器，该输出信号表示这些检测线的信号值的时间序列；以及一个信号处理器，该信号处理器被连接成接收该输出信号，并且被配置成用于在一个迭代序列中反复地：基于该输出信号，获得每条检测线的一个当前信号值；检索每条检测线的一个当前参考值，该当前参考值表示在该迭代序列中的先前迭代中所获得的当前信号值；根据该当前信号值和该当前参考值，计算每条检测线的一个变化值；对这些变化值运用一个重建算法，以确定该表面部分上的一个差分交互图案；根据该差分交互图案，更新一个跟踪图案；根据该跟踪图案，生成一个当前累加触摸交互图案；以及提供该当前累加触摸交互图案以用于识别该表面部分上的触摸。
该第一方面的实施例中的任意一个可以与该第二方面至该第六方面组合。
本发明的另外的其他目标、特征、方面以及优点将从以下详细说明、从所附权利要求书以及从附图显而易见。
附图说明
现在将参考所附示意图更详细地描述本发明的实施例。
图1是一个触敏设备的平面图。
图2A至图2B是通过受抑全内反射(FTIR)来操作的触敏系统的侧视图和俯视图。
图3是根据一个第一实施例的一种触摸确定方法的流程图。
图4是根据一个第二实施例的一种触摸确定方法的流程图。
图5是一种实施图4的方法的装置的框图。
图6A至图6E对应地示出了先前总衰减图案、差图案、当前总衰减图案、背景图案以及偏差图案。
图7示出了用于在计算差图案中使用的早先迭代的一种替代选择。
具体实施方式
本发明涉及用于使得能够提取与触敏设备的触摸表面接触的多个对象的触摸数据的技术。本说明书以呈现这种触敏设备、尤其是一种通过光的受抑全内反射(FTIR)来操作的设备的基本概念开始。本说明书继续呈现用于改进触摸确定之前的信号处理的多个实施例。最后，给出多个详细示例。
贯穿本说明书，相同的参考标号用来标识相对应的元件。
1.触敏设备
图1示出触敏设备100，该触敏设备是基于横跨触摸表面1的传输某种形式的能量的概念，以使得与该触摸表面1紧邻或接触的对象引起所传输的能量的局部降低。触敏设备100包括多个发射器和多个传感器构成的一种安排，这些发射器和传感器沿触摸表面1的外周分布。每对发射器和传感器限定一条检测线，该检测线与用于从该发射器到该传感器的发射信号的传播路径相对应。在图1中，仅示出了一条这样的检测线D从该发射器2到该传感器3延伸，但应理解，该安排典型地限定由多条交叉检测线组成的稠密网格，每条检测线与由发射器发射并由传感器检测到的信号相对应。因此，沿该检测线D的长度触摸该触摸表面的任何对象将会降低其能量，这可由该传感器3测得。因此，对象在触摸表面1上的触摸导致一条或多条检测线的衰减。
传感器3的安排电连接至信号处理器10上，该信号处理器对来自该安排的输出信号进行采样和处理。该输出信号指示在每个传感器3处所接收到的信号能量或信号功率。如以下将要解释的，该信号处理器10可以被配置成用于处理该输出信号，以便重新创建交互值在该触摸表面1上的分布(为简单起见，下文中称之为“交互图案”或“衰减场”)。该交互图案可以用许多不同方式表示，例如，表示为安排在常规x-y网格中(如在一个普通数字图像中)的交互值，尽管其他类型的网格也是可设想到的，例如，六边形图案或三角网格。该交互图案可以进一步由信号处理器10或由单独装置(未示出)处理以用于触摸确定，这可能涉及提取触摸数据，如每个触摸对象的位置(例如，x，y坐标)、形状或区域。
在图1的示例中，该触敏设备100还包括一个控制器12，该控制器被连接成选择性地控制这些发射器2的激活和(可能地)来自这些检测器3的数据的读出。该信号处理器10和该控制器12可以被配置作为单独单元，或者它们可以被结合在一个单一单元中。该信号处理器10和该控制器12中的一个或两者可以至少部分地由处理单元14所执行的软件来实施。
通常，该触敏设备100(该触摸表面1)可以具有任何形状，如圆形、椭圆形或多边形，包括矩形。该触敏设备100可以被设计成覆盖在一个显示装置或监视器上或整合在其中。
该触敏设备100可以被配置以允许传输许多不同形式之一的能量。因此，所发射的信号可以是可在触摸表面1中或在其上传播的任何辐射或波能，包括但不限于处于可见或红外线或紫外线光谱区域中的光波、电能、电磁能或磁能、或声能或超声能或振动能。
以下将描述基于光传播的一个示例实施例。图2A是一个触敏设备100的侧视图，该触敏设备包括一个光透射面板4、一个或多个光发射器2(示出一个)以及一个或多个光传感器3(示出一个)。面板4由一层或多层固体材料制成，并且限定两个相对且大体平行的表面5、6，并且该面板可以是平面的或弯曲的。该面板4限定一个内辐射传播通道，光通过内反射在该通道中传播。在图2A的示例中，传播通道限定在面板4的边界表面5、6之间，其中，顶表面5允许传播光与触摸对象7交互，并且由此限定触摸表面1。这通过将光射入面板1中来实现，以使得当来自该(这些)发射器2的光传播通过该面板4时被触摸表面1中的全内反射(TIR)反射。光可以被底表面6中的TIR或对着底表面6上的反射涂层反射。还可设想到，传播通道与底表面6间隔开，例如，如果面板包括由不同材料制成的多个层的话。这些传感器3被安排在面板4的外周处以生成指示所接收的光的能量的对应测量信号。
如图2A中所示，光可以经由连接面板4的顶表面5和底表面6的边缘部分直接耦合进和耦合出该面板4。替代地(未示出)，可以将单独耦合元件(例如，呈楔子的形状)附接至该边缘部分上或附接至该面板4的顶表面5或底表面6上，以将光耦合进和/或耦合出该面板4。当对象7足够靠近边界表面时，部分光可能被该对象7散射，部分光可能被该对象7吸收，并且部分光可能继续在其在该面板4上的原始方向上在该面板4中传播。因此，当该对象7触摸该面板的边界表面(例如，该顶表面5)时，全内反射受到抑制并且透射的光的能量降低。这种类型的触敏设备以下称为“FTIR系统”(FTIR-Frustrated Total InternalReflection：受抑全内反射)。
可以操作该FTIR系统100以测量透射穿过面板4的光在多条检测线上的能量。这可以例如通过以下方式来完成：激活一组间隔开的发射器2以在该面板4内部生成相对应数量的光片，并且操作一组传感器3以测量每个光片的透射能量。图2B中示出了这样的一个实施例，其中每个发射器2生成一束光，这束光在该面板4的平面中展开同时传播远离该发射器2。每一束从该面板4上的入耦合位点内的一个或多个入口或入耦合点传播。光传感器3阵列位于面板4的外周周围，以在面板4上的出耦合位点内的许多间隔开的出耦合点处接收来自发射器2的光。应当理解的是，这些入耦合点和出耦合点仅仅是指该光束对应地进入和离开该面板4的位置。因此，一个发射器/传感器可以光耦合至许多入耦合点/出耦合点上。然而，在图2B的示例中，这些检测线D由单独的发射器-传感器对来限定。申请人的WO2010/064983中更详细地披露了此实现方式和另外的变体，WO2010/064983通过此引用以其全部内容结合在此。
应当理解的是，图2仅示出FTIR系统的一个示例。例如，代替地，这些检测线可以通过在该面板内部扫掠或扫描一条或多条光束来生成。例如，US6972753、US7432893、US2006/0114237、US2007/0075648、WO2009/048365、WO2010/006882、WO2010/006883、WO2010/006884、WO2010/006885、WO2010/006886以及WO2010/134865中披露了FTIR系统的这类和其他示例，所有这些通过此引用结合在此。本发明的概念也可以有利地应用于这类替代性的FTIR系统。
不考虑实现方式，这些光传感器3集体地提供一个输出信号，该输出信号由信号处理器10接收并采样。该输出信号包括许多子信号，这些子信号也称为“投影信号”，各自表示由某一光发射器2发射并由某一光传感器3接收的光的能量，即，在某一检测线上所接收到的能量(或等效地，功率或强度)。取决于实现方式，该信号处理器10可能需要处理该输出信号，以便分离这些单独的投影信号。
2.重建算法和输入格式
如以上所指出，一种重建算法可以用于基于输出信号中的投影信号来确定触摸表面1上的一个交互图案。本发明的多个实施例可以使用用于基于多个投影信号值进行图像重建的任何可供使用的算法，包括多种层析重建方法，如滤过反向投影、基于FFT的算法、ART(代数重建技术)、SART(同时代数重建技术)等。替代地，该重建算法可以通过改编一个或多个基函数用于重建值和/或通过统计方法(如贝叶斯反演)来生成该交互图案。设计用于触摸确定的此类重建算法的示例可在WO2010/006883、WO2009/077962、WO2011/049511、WO2011/139213以及WO2012/050510中找到，所有这些均通过引用结合在此。常规重建方法可在数学文献，例如奈特尔(Natterer)的“计算机层析成像的数学方法(The Mathematicsof Computerized Tomography)”以及卡克(Kak)和斯兰妮(Slaney)的“计算机层析成像原理(Principles of Computerized Tomographic Imaging)”中找到。
可以在触摸表面的一个或多个子区域中重建该交互图案。基于上面所提到的投影信号，可以通过分析横跨该触摸表面的检测线的交叉点来识别这些子区域。在WO2011/049513中进一步披露了这样一种用于识别子区域的技术，WO2011/049513通过此引用结合在此。
重建算法基于以下假设来设计：取决于交互图案a，根据反映出物理触摸系统的特性的投影函数输入值s满足：因此，重建算法被设计成使用一个重建函数从s重建a：
应理解，输入值s的格式可以特定于重建函数以下示例假设重建函数被设计成重建衰减场，即，重建的交互图案a中的每个交互值(“衰减值”)表示由衰减介质造成的能量的局部衰减。在这样的实现方式中，输入值s可以表示为用于单独检测线的衰减值。
现在将会参照图2A进一步解释这种对输入值的选择，该图表明传播光将不会被触摸对象7阻挡。因此，如果两个对象7恰巧沿着从发射器2到传感器3的光路彼此先后放置，则两个对象7将与该传播光交互。如果光能量是足够的，那么该光的剩余部分将到达该传感器3并且生成允许两次交互(触摸)都被识别出的投影信号。因此，在多点触摸FTIR系统中，透射的光可能携带关于多个触摸的信息。
可以根据穿过衰减介质的衰减的定义来获得第k条检测线Dk的透射Tk：
Ik＝I0，k·(e-∫a(x)dx)→Tk＝Ik/I0，k＝e-∫a(x)dx。
在这个公式中，Ik是表示在具有(多个)衰减对象的情况下的检测线Dk上的透射能量的信号值；I0，k是表示在没有衰减对象的情况下的检测线Dk上的透射能量的信号值；并且a(x)是沿该检测线Dk的衰减系数。在这个公式中，假设该检测线沿该检测线的整个长度与触摸表面交互，即，该检测线表示为数学线。
因此认识到，可以设计一个重建函数来对这些检测线的透射数据进行操作。这样的透射数据可以通过将投影值除以一个对应背景或参考值(REFk)来获得。通过适当选择参考值，从而将投影值转换为透射值，透射值因此表示已在这些检测线的每一条上测得的可用的光能量的分数(一般在范围[0，1]中)。
某些层析重建技术(如滤过反向投影(FBP))是基于处理线积分的拉东变换的理论。因此，此类重建技术可以被设计成对由透射的负对数给出的格式化信号值Sk进行操作：
Sk＝-log(Ik/REFk)＝-log(e-∫a(x)dx)＝∫a(x)dx。
可以注意到，这些格式化信号值Sk事实上是对应检测线Dk的总衰减的度量。在一个变体中，使用正对数。
在一个变体中，格式化信号值Sk可以通过任何已知的对以上表达式的逼近来给出。-log(Tk)的一个简单逼近通过Sk＝1-Tk给出，该简单逼近在Tk接近1时是一个良好逼近并且对于较小的Tk值也可能是有用的。
3.抑制交互图案中的干扰
在本发明的各个方面中，本发明涉及一种触摸确定技术，该技术能够检测到触摸表面上的触摸，即使在存在时变干扰(例如，由该触摸表面1上的污染物或沉积物引起)的情况下。对干扰的抑制是以一种以一个迭代序列进行操作的处理方法来实现的。在每次迭代中，对从投影信号采样的当前信号值运用一个重建算法，以确定指示触摸在触摸表面1上的二维分布的一个交互图案。该抑制通过以下方式来实现：对为每条检测线基于其当前信号值和一个先前信号值所计算出的变化值运用一个重建算法，并且使用一个所得差分交互图案来更新在一次先前迭代中所生成的一个跟踪图案。然后，该跟踪图案可以被用作、或被处理以便生成一个累积触摸交互图案，在该累积触摸交互图案中，干扰的影响受到抑制。
如将从以下说明所认识到的，通过基于差分干扰图案来更新跟踪图案，可以用一种简单且处理高效的方式来跟踪并补偿污染物的影响，而无需要求过度位分辨率。下面将参照图3和图4的流程图来描述使用不同类型的跟踪图案的多个实施例。
在以下说明中，“像素”可以指一个图案中的一个相对应的“像素值”。如在此所使用，像素意图涵盖在该图案中限定并且与一个交互值相关联的所有类型的单元格、基函数以及区域。
此外，以下示例是针对表示局部衰减并被称为“衰减图案”的一个交互图案给出。
图3示出了一种用于触敏设备(如上述FTIR系统)中的重建和触摸数据提取的方法的第一实施例。该方法涉及由(典型地由信号处理器10(图1至图2))反复执行的多个步骤20至27组成的一个序列。在本说明书的上下文中，每个步骤20至27序列称为一次迭代或一个感测实例。
每次迭代以数据采集步骤20开始，在该步骤中，从该FTIR系统中的光传感器3对多个测量值进行采样，典型地通过从前述投影信号中的每一个采样一个值。该数据采集步骤20得到每条检测线的一个投影值。可以注意到，可以(但不必)为该FTIR系统中的所有可用的检测线采集数据。该数据采集步骤20还可以包括预处理这些测量值，例如，过滤以降低噪声。出于以下论述的目的，当前投影值总体称为It，尽管认识到，k条检测线中的每一条都存在这样一个值。步骤20还涉及将该当前投影值It(或其对数，参见下文)存储在电子存储器M中以用于在随后的一次迭代中进行检索。存储器M(图5)位于信号处理器10中或是该信号处理器可访问的。
在步骤21中，从存储器M检索每条检测线的一个早先投影值It-n(或其对数，参见下文)。这些早先投影值It-n是在一次先前迭代过程中从投影信号中采样的。在以下示例中，假设这些早先投影值是在前一迭代(即，n＝1)中采样的。如稍后将描述的，可设想到其他变体。
然后，使用这些当前投影值It和这些上一投影值It-n为每条检测线计算出变化值dst(步骤22)，并且对所得变化值dst的全体运用一个重建函数以生成称为“差图案”或“差分交互图案”的一个差值二维分布dat(步骤23)。该差图案是差值在触摸表面(或该触摸表面的一个相关部分)上的分布，其中每个差值可以表示在该触摸表面上的特定位置或像素中的当前迭代和早先迭代之间的衰减的一个局部变化(增大/减小)。因此，差图案dat可以被视为在这些迭代之间触摸表面1上的触摸交互和污染物作用的变化的图像。
重建步骤23可以使用任何适合的投影函数大多数重建函数是至少近似线性的，即p'(a·x+b·y)＝a·p'(x)+b·p'(y)。因此，差图案可以通过对格式化信号值之间的差运用重建函数来生成：
其中at和at-n对应地是当前迭代和早先迭代时的总衰减图案。因此，差图案可以根据表示格式化信号值的差的变化值来生成。使用上面格式化信号值的定义，可见：
因此，变化值dst表示一条检测线的投影值在早先迭代与当前迭代之间的相对变化。由此，认识到，变化值可以作为一条检测线的对数信号值的差来计算：
dst＝-log(It/It-n)＝log(It-n)-log(It)。
如所见的，可以重建差图案dat，而无需例如通过将这些投影值除以一个专用参考值REF来将投影值转换成格式化信号值，如透射值。这可以提高处理速度。然而，在某些实施例中，可设想到的是，变化值dst是使用格式化信号值来计算的。
此外，通过操作变化值来重建差图案，可以使得即使非常小的交互变化也在重建的分布中可检测到。相比之下，考虑一种操作当前格式化信号值来重建总衰减图案：at＝p'(st)的现有技术触摸系统。随着系统运行了一段时间，污染物将会在触摸表面上积累，从而引起投影值It显著地偏离参考值REF。认识到重建函数可能需要以高位分辨率来实施，以便使得弱交互在总衰减图案at中可检测到。这种限制通过操作变化值dst而得到克服。
返回图3中的步骤21，应理解，从存储器M中检索到的数据可以是一个早先投影值It-n，该早先投影值在步骤21中被处理以转换成对数值：log(It-n)。然而，对于步骤20来说处理更高效的可能是计算并存储当前投影值的对数log(It)，这样使得该对数可以在一次随后迭代的步骤21中进行检索并直接使用。
在跟踪步骤24中，从存储器M中检索出一个跟踪图案at-n。该跟踪图案在早先迭代中被更新，并且现在通过将差图案dat逐像素地加和至早先跟踪图案at-n再次被更新：
at＝dat+at-n。
这得到一个当前跟踪图案at，该当前跟踪图案被存储在存储器M中。该跟踪图案对应于否则将通过对当前格式化信号值运用重建函数：at＝p'(st)的常规途径来获得的衰减图案。换言之，跟踪图案对应于总衰减图案，但是这个图案是通过反复地、逐次迭代地将差图案累加到一个起始图案a0上：来生成的。
该起始图案a0可以例如被设置成表示触摸表面上完全不存在交互，例如，零衰减。可设想到使用用于结合跟踪图案at-n和差图案dat的其他函数，例如，加权和。
在补偿步骤25中，针对触摸表面上的污染物对当前(已更新)跟踪图案at进行补偿，以便生成一个累加触摸交互图案或“偏差图案”ot。该补偿通过连续跟踪触摸表面上的污染物的作用来实现。为此，在步骤25中，从存储器M中检索出一个二维背景图案bt-1，并且逐像素地从当前跟踪图案at减去该二维背景图案：ot＝at-bt-1。
该背景图案bt-1可以是在前一迭代中确定的。可设想到，在计算当前偏差图案ot时，对该背景图案和当前跟踪图案at应用不同权重。
在一个随后提取步骤26中，处理偏差图案以用于识别触摸有关特征并提取触摸数据。可以使用任何已知技术来隔离该偏差图案内的触摸。例如，普通的团块检测和跟踪技术可以用于发现这些触摸。在一个实施例中，首先将一个阈值应用于该偏差图案以移除噪声。通过用例如二维二阶多项式或高斯钟形曲线来拟合这些衰减值，或通过找到这些衰减值的惯性椭圆，可以进一步处理其中交互值落在阈值下方或上方(取决于实现方式)的任何区域，以便找出中心和形状。还存在很多其他本领域周知的技术，如聚类算法、边缘检测算法、标准团块检测、分水岭技术、洪水填充技术等。提取步骤26可以以输出所提取的触摸数据结束。
背景估算步骤27估算来自触摸表面上的污染物的当前信号作用。典型地，污染物可以包括来自手指的污迹、灰尘、液体等。该背景估算步骤得到一个已更新背景图案bt(或“干扰图案”)，该图案是对由这些污染物所引起的交互的分布和(可能地)其他起源的无用信号分量的估算。已更新背景图案bt被存储在存储器M上，以用于由一个或多个随后迭代的步骤25进行检索。
在步骤27中，可以基于早先背景图案bt-1与当前总交互图案at(来自步骤24)和/或当前偏差图案ot(来自步骤25)的空间上相对应像素的值和/或关于触摸交互的信息(来自步骤26)来逐像素地估算出当前背景图案bt。还可能的是该估算将来自一个或多个先前迭代的相对应数据考虑在内。通常，背景图案的被视为对应于触摸的像素与被视为不对应于任何触摸的像素是以不同方式进行更新。背景图案还可以逐区段地被更新，其中每个区段包括许多像素。估算步骤27可以根据如前述WO2011/049512中所披露的用于更新“背景状态”的技术中的任何技术来实施，WO2011/049512通过此引用以其全文结合在此。作为这些技术的替代或补充，可设想到根据以下“指数遗忘”算法来生成当前背景图案：
这种更新算法将会使得在无触摸交互的区域中背景图案逐步逼近总衰减图案。因此，每当一个触摸从触摸表面上消失时，将会存在背景图案朝向总衰减图案的相对应衰减值的局部且逐步的更新。这是一种更新背景图案的简单算法方式。认识到，ε＝0.1仅作为示例值给出。
在步骤27之后，过程返回至数据采集步骤20。
应理解，步骤20至27中的一个或多个可以同时进行。例如，一个随后感测示例的数据采集步骤20可以与步骤21至27中的任一步骤同时开始。
图6A至图6E示出在根据第一实施例的方法的一次迭代中使用和生成的多个不同衰减图案。这些图案被示出为触摸表面的坐标系统X，Y(参见图2B)中的3D图。图6A是在一个早先迭代中确定的总衰减图案at-n的图。图案at-n表示来自触摸和污染物两者的触摸表面上的累加衰减。图6B是在当前感测示例中重建的差图案dat的图。当前图案dat表示来自触摸和污染物两者的自该早先迭代开始所加和的衰减。图6C是作为图6A和图6B中的图案at-n与dat的和所获得的总衰减图案at的图。图6D是在前一迭代中所估算出的背景图案bt-1的图。图案bt-1展示由来自早先触摸的指纹引起的第一衰减分量α1、由来自停留在触摸表面上的手掌的污迹引起的第二衰减分量α2，以及由液体溅撒引起的第三衰减分量α3。图6E是通过从图6C中的图案at减去图6D中的图案bt-1所获得的当前偏差图案ot。在接近零衰减的均匀背景水平下看见源自一个触摸的衰减分量β1。
图4示出了一种用于重建和触摸数据提取的方法的一个第二实施例。该第二实施例与该第一实施例的不同之处在于对跟踪图案的定义，并且在于处理污染物的影响的方式。以下说明将会集中在这些差异上，并且可以假设在该第一实施例与该第二是实施例中，步骤20至23和步骤26是相同的。
该第二实施例是基于以下见解：可能有利的是避免通过从总衰减图案减去背景图案来生成偏差图案(图3中的步骤25)。随着污染物在触摸表面上积累，总衰减图案at以及背景图案bt-1可能至少局部地包含大的衰减值。因此，如果从彼此减去大的衰减值，那么即使小的错误，也可以在偏差图案ot中引入很大的不准确度。此外，对大的衰减值之间的小差值进行检测可能使总衰减图案at和背景图案bt-1二者的所不希望的高位分辨率成为必需。
在该第二实施例中，跟踪图案是由偏差图案的背景已补偿版本来形成。如下面将示出，这可以消除对计算或跟踪总衰减图案，以及对更新和跟踪背景图案的需要。这不仅可以使得该方法对触摸表面上的污染物的积累更具鲁棒性并且降低所需要的位分辨率，而且还提高该方法的速度和/或降低存储器要求，因为较少数据需要被检索和存储在存储器中。
尽管以下动机是针对使用上述指数遗忘算法的背景补偿给出，但是技术人员应理解，可以用类似方式来实施其他背景算法。考虑根据第一实施例的步骤25的偏差图案的生成：ot＝at-bt-1。这可以改写为：
该式子在重组之后得出：
其中跟踪图案o't-1是在一个早先迭代中生成的已补偿或已校正偏差图案，以便针对触摸表面上的污染物的影响对该跟踪图案进行补偿。这意味着，通过适当地修改跟踪步骤24，可以省略对明确估算和跟踪背景图案(步骤27)的需要，并且因此还省略对减去背景图案(步骤25)的需要。
如图4中所例示的第二实施例包括这样的已修改跟踪步骤24'，和对应于第一实施例的补偿步骤25和背景估算步骤27的组合的估算步骤27'。所有其他步骤20至23和步骤26可以与第一实施例相同，并且将不会进一步进行描述。
在跟踪步骤24'中，从存储器M中检索出的跟踪图案是在早先迭代的步骤27'中所生成的一个已补偿偏差图案o't-1。像在第一实施例的步骤24中一样，跟踪图案通过将差图案dat逐像素地加和至早先跟踪图案o't-1来更新：ot＝dat+o′t-1。
这得到一个当前跟踪图案ot，该当前跟踪图案是针对除了自早先迭代开始所增添的污染物之外的污染物得到补偿的一个偏差图案。认识到，这个偏差图案ot相当于由第一实施例中的步骤25生成的偏差图案。类似于步骤24，步骤24'中的累加可以利用一个起始图案o0，该起始图案可以被设置成表示在触摸表面上完全不存在交互，例如，零衰减。还可设想到使用用于结合跟踪图案ot-1和差图案dat的其他函数，例如，加权和。
然后，来自步骤24的当前偏差图案ot被处理以用于提取步骤26中的触摸数据提取。
估算步骤27'被设计成针对自上次迭代开始增添至触摸表面上的污染物的影响来校正来自步骤24'的偏差图案ot，而不使用已更新的背景图案。这种校正可以基于当前偏差图案ot(来自步骤24')和/或早先已补偿偏差图案o′t-1(来自早先迭代中的步骤27')中空间上相对应像素的衰减值和/或关于触摸交互的信息(来自步骤26)来逐像素地完成。还有可能的是该估算将来自在时间上进一步后退的迭代的相对应数据考虑在内。该校正可以与上述用于估算背景图案的技术中的任何技术类似地来完成。例如，“指数遗忘”算法可以被实施为：
这将会引起偏差图案在无触摸交互的区域中逐步逼近零衰减，而其他像素/区域将会具有表示局部触摸交互的一个值。
通过比较图3和图4，认识到，与减去背景图案相关的潜在问题在第二实施例中得以克服，并且还认识到，可以减少存储器访问的数量。为进一步减少操作的数量，步骤27'可以合并至步骤24'中，以使得污染物校正成为跟踪的一部分。在图4的示例中，步骤24'可以被实施为：
借此，将已校正偏差图案(o't)的生成嵌入在用于基于早先偏差图案ot-1来生成当前偏差图案ot的计算内。
根据第一实施例和第二实施例的方法可以由一个数据处理装置(参见图1至图2中的信号处理器10)来实施，该数据处理装置被连接成对来自该FTIR系统中的光传感器3的测量值进行采样。图5示出用于实施图4中的方法的这种数据处理装置10的一个示例。在所示示例中，该装置10包括用于接收输出信号的一个输入端101。该装置10进一步包括：用于对当前投影值进行采样的数据采集元件(或装置)200；用于检索早先投影值的检索元件(或装置)201；用于计算变化值的差计算元件(或装置)202；用于重建偏差图案的重建元件(或装置)203；用于累加跟踪图案的跟踪元件(或装置)204'；用于从偏差图案提取触摸数据的提取元件(或装置)206；用于针对所增添的污染物校正该偏差图案的估算元件(或装置)207'；以及用于输出该触摸数据的输出端102。图5中的数据处理装置可以替代地包括用于实施根据第一实施例的方法的相对应元件。
应理解，提取步骤26可以与第一实施例和第二实施例的其他步骤分开执行，例如，在从存储器M或直接从步骤25或24'获得当前偏差图案的一个单独装置中执行。在这种分开的实现方式中，可以准许步骤27和27'访问在步骤26中所识别的触摸数据。
装置10可以由在一个或多个通用的或专用的计算装置上运行的专用软件(或固件)来实施。在这一上下文中，应理解，这样的计算装置的每个“元件”或“装置”是指一个方法步骤的概念等效物；在元件/装置与特定硬件或软件例程之间并不总存在一对一对应性。一个硬件有时包括不同装置/元件。例如，处理单元可以在执行一个指令时用作一个元件/装置，但在执行另一指令时用作另一个元件/装置。另外，一个元件/装置可以在一些情况下由一个指令实施，但在一些其他情况下由多个指令实施。自然地，可设想到一个或多个元件(装置)完全由模拟硬件部件来实施。
软件控制的装置10可以包括一个或多个处理单元，例如CPU(“中央处理单元”)、DSP(“数字信号处理器”)、ASIC(“特定用途集成电路”)、分立模拟和/或数字部件、或某个其他可编程逻辑装置，如FPGA(“现场可编程门阵列”)。该装置10可以进一步包括一个系统存储器和将各种系统部件(包括该系统存储器)耦联到处理单元的一个系统总线。该系统总线可以是若干类型的总线结构中的任何一种，包括使用各种总线体系结构中的任何一种的存储器总线或存储器控制器、外围总线、以及局部总线。该系统存储器可以包括呈易失性和/或非易失性存储器形式的计算机存储介质，如只读存储器(ROM)、随机存取存储器(RAM)以及闪存存储器。专用软件和调整系数可以存储在系统存储器中或其他可移除/非可移除的易失性/非易失性计算机存储介质上，这些计算机存储介质包括在计算装置中或是计算装置可访问的，如磁介质、光介质、闪存卡、数字磁带、固态RAM、固态ROM等。该数据处理装置10可以包括一个或多个通信接口(如串行接口、并行接口、USB接口、无线接口、网络适配器等)，以及一个或多个数据采集装置(如A/D转换器)。可以在包括记录介质和只读存储器的任何适合的计算机可读介质上向该装置10提供该专用软件。
4.结论
上面已经参考一些实施例大体上描述了本发明。然而，本领域技术人员容易认识到的是，除以上披露的实施例之外的其他实施例在仅由所附专利权利要求书限定并限制的本发明的范围和精神内同样是可能的。
应理解，交互图案可以在触摸数据提取(参见图3和图4中的步骤26)之前经受后处理。这种后处理可能涉及不同类型的过滤，以用于去噪和/或图像增强。
此外，关于FTIR系统给出的所有上面的实施例、示例、变体以及替代方案同样可以适用于通过除了光以外的其他能量的传输进行操作的触敏设备。在一个示例中，触摸表面可以被实施为导电面板，发射器和传感器可以是将电流耦合入和耦合出该面板的电极，并且输出信号可以指示单独检测线上的面板的电容/阻抗。在另一个示例中，触摸表面可以包括充当电介质的材料，发射器和传感器可以是电极，并且输出信号可以指示单独检测线上的面板电容。在又一个示例中，触摸表面可以包括充当振动传导介质的材料，发射器可以是振动发生器(例如，声音或压电换能器)，并且传感器可以是振动传感器(例如，声音或压电传感器)。
在上文中给出的这些详细示例中，“早先迭代”与前一迭代同义。这并不是必然的。早先迭代可以是从当前迭代开始在时间上后退的任何数量的迭代，即，每第n次迭代。然而，除非实施并行处理来为每次迭代生成一个偏差图案，否则该偏差图案仅可供用于每第n次迭代触摸数据提取。
在一个替代方案中，来自同一次迭代的数据用于若干次随后迭代。例如，变化值可以相对于许多连贯迭代的同一次早先迭代来计算。图7中指示这样的示例，其中早先迭代每第100次迭代被设置为当前迭代，借此，对于100次连贯迭代来说，变化值是相对于相同早先迭代来计算，并且被累加到这个早先迭代的总交互图案上。
根据本发明的另一个概念，差图案dat不是通过对变化值运用重建函数来生成，而是作为当前迭代的重建的总衰减图案与早先迭代的重建的总衰减图案之间的逐像素差来生成：
这样的变体可能不能提供使用变化值来进行重建的特定优点，但是仍可以能够通过使用如关于第二实施例所描述的步骤24'和27'来避免对估算和减去背景图案的需要。本发明的这个概念可以被视为包括一种处理方法(和一种相对应计算机程序产品、装置以及触敏设备)，在一个迭代序列中的每次迭代中，该处理方法实施以下步骤：根据当前投影值，确定一个触摸表面上的一个当前总交互图案；检索在该迭代序列中的先前迭代中所确定的总交互图案；根据该当前总交互图案和在该先前迭代中所确定的总交互图案，生成一个差分交互图案；根据该差分交互图案和在该先前迭代中所更新的一个跟踪图案，生成一个当前累加触摸交互图案；更新该跟踪图案以表示该当前所累加的触摸交互图案；以及提供该当前累加交互图案以用于识别该表面部分上的触摸。

Claims (10)

1.一种使得能够基于来自触敏设备(100)的输出信号进行触摸确定的方法，所述触敏设备(100)包括：面板(4)；一组发射器(2)，所述发射器(2)被安排在所述面板的外周处并且被配置为生成横跨所述面板(4)延伸的光信号；一组传感器(3)，所述传感器(3)被安排在所述面板(4)的外周处并且被配置为接收所述光信号，从而限定横跨所述面板(4)的在多对发射器和传感器之间的表面部分延伸的多条检测线(D)；至少一个信号发生器(2)，所述信号发生器(2)被耦合到所述发射器以生成所述光信号；以及至少一个信号检测器(3)，所述信号检测器(3)被耦合到每个传感器以生成输出信号，所述输出信号表示所述多条检测线(D)的信号值的时间序列，其中在迭代序列的每次迭代中，所述方法包括以下步骤：
基于所述输出信号，获得所述多条检测线(D)中的每条检测线的当前信号值(It)，所述当前信号值(It)指示沿着所述检测线(D)的透射的光线；
检索所述多条检测线(D)中的每条检测线的当前参考值，所述当前参考值是在所述迭代序列中的先前迭代中获得的当前信号值(It-n)，或者是在所述迭代序列中的先前迭代中获得的当前信号值(It-n)的对数；
根据所述当前信号值(It)和所述当前参考值，为所述多条检测线(D)中的每条检测线计算变化值(dst)；
对所述变化值(dst)运用重建算法，以确定所述表面部分(1)上的差分交互图案(dat)；
根据所述差分交互图案(dat)更新跟踪图案(at-n；o′t-1)，其中所述跟踪图案(at-n；o′t-1)表示总交互在所述表面部分(1)上的分布，并且其中使用起始图案(a0)初始化所述跟踪图案(at-n；o′t-1)；
根据所述跟踪图案(at；o′t-1)生成当前累加触摸交互图案(ot)，其中所述当前累加触摸交互图案(ot)表示至少部分地针对时变干扰补偿的总交互在所述表面部分(1)上的当前分布；以及
提供所述当前累加触摸交互图案(ot)，以用于识别所述表面部分(1)上的触摸。
2.如权利要求1所述的方法，其中所述更新所述跟踪图案(at-n；o′t-1)包括将所述差分交互图案(dat)加和至在先前迭代中更新的跟踪图案(at-n；o′t-1)。
3.如权利要求1或2所述的方法，其中所述当前累加触摸交互图案(ot)是根据所述更新的跟踪图案(at)来生成的。
4.如权利要求3所述的方法，其中所述生成所述当前累加触摸交互图案(ot)还包括：检索背景图案(bt-1)，所述背景图案(bt-1)至少部分地表示由时变干扰引起的交互的分布；以及根据所述背景图案(bt-1)补偿所述更新的跟踪图案(at)。
5.如权利要求4所述的方法，其中所述补偿包括：从所述更新的跟踪图案(at)减去所述背景图案(bt-1)。
6.如权利要求4或5所述的方法，还包括：根据在当前迭代中在所述表面部分(1)上识别出的触摸，更新所述背景图案(bt-1)。
7.如权利要求6所述的方法，其中所述更新所述背景图案包括：估算时变干扰的影响，以及将所估算的影响包含在所述背景图案(bt-1)中。
8.如权利要求1或2所述的方法，其中所述跟踪图案(o′t)被更新以表示所述当前累加触摸交互图案(ot)。
9.如权利要求8所述的方法，其中所述更新所述跟踪图案(o′t)包括：根据在当前迭代中在所述表面部分(1)上识别出的触摸，更新所述当前累加触摸交互图案(ot)。
10.如权利要求9所述的方法，其中所述更新所述跟踪图案(o′t)包括：估算时变干扰的影响，以及从所述当前累加触摸交互图案(ot)中去除所估算的影响。
CN201611040083.2A 2011-09-27 2012-09-24 用于触摸确定的图像重建 Pending CN106775054A (zh)

Applications Claiming Priority (5)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US201161539608P 2011-09-27 2011-09-27
SE1150879 2011-09-27
US61/539,608 2011-09-27
SE1150879-3 2011-09-27
CN201280047179.5A CN103842946B (zh) 2011-09-27 2012-09-24 用于触摸确定的图像重建

Related Parent Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201280047179.5A Division CN103842946B (zh) 2011-09-27 2012-09-24 用于触摸确定的图像重建

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN106775054A true CN106775054A (zh) 2017-05-31

Family

ID=47996678

Family Applications (2)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201611040083.2A Pending CN106775054A (zh) 2011-09-27 2012-09-24 用于触摸确定的图像重建
CN201280047179.5A Expired - Fee Related CN103842946B (zh) 2011-09-27 2012-09-24 用于触摸确定的图像重建

Family Applications After (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201280047179.5A Expired - Fee Related CN103842946B (zh) 2011-09-27 2012-09-24 用于触摸确定的图像重建

Country Status (7)

Country Link
US (1) US8890849B2 (zh)
EP (1) EP2673696A4 (zh)
JP (1) JP2014530425A (zh)
KR (1) KR101941730B1 (zh)
CN (2) CN106775054A (zh)
TW (1) TW201329821A (zh)
WO (1) WO2013048312A2 (zh)

Families Citing this family (44)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SE533704C2 (sv) 2008-12-05 2010-12-07 Flatfrog Lab Ab Pekkänslig apparat och förfarande för drivning av densamma
TW201203052A (en) * 2010-05-03 2012-01-16 Flatfrog Lab Ab Touch determination by tomographic reconstruction
TW201333787A (zh) 2011-10-11 2013-08-16 Flatfrog Lab Ab 觸控系統中改良的多點觸控偵測
WO2013089623A2 (en) 2011-12-16 2013-06-20 Flatfrog Laboratories Ab Tracking objects on a touch surface
US9927920B2 (en) 2011-12-16 2018-03-27 Flatfrog Laboratories Ab Tracking objects on a touch surface
US9753577B2 (en) * 2011-12-30 2017-09-05 Parade Technologies, Ltd. Methods and apparatus to perform a detection operation
US9250794B2 (en) * 2012-01-23 2016-02-02 Victor Manuel SUAREZ ROVERE Method and apparatus for time-varying tomographic touch imaging and interactive system using same
WO2013115710A2 (en) 2012-01-31 2013-08-08 Flatfrog Laboratories Ab Performance monitoring and correction in a touch-sensitive apparatus
EP2845081A4 (en) 2012-05-02 2015-12-16 Flatfrog Lab Ab OBJECT DETECTION IN TOUCH SYSTEMS
EP2845080A4 (en) * 2012-05-02 2015-12-16 Flatfrog Lab Ab OBJECT DETECTION IN TOUCH SYSTEMS
US10168835B2 (en) 2012-05-23 2019-01-01 Flatfrog Laboratories Ab Spatial resolution in touch displays
US9086763B2 (en) 2012-09-11 2015-07-21 Flatfrog Laboratories Ab Touch force estimation in an FTIR-based projection-type touch-sensing apparatus
KR101388699B1 (ko) * 2012-11-22 2014-04-24 삼성전기주식회사 터치 감지 방법 및 터치 감지 장치
WO2014168567A1 (en) 2013-04-11 2014-10-16 Flatfrog Laboratories Ab Tomographic processing for touch detection
WO2015005847A1 (en) 2013-07-12 2015-01-15 Flatfrog Laboratories Ab Partial detect mode
DE102013109560A1 (de) 2013-09-02 2015-03-05 Metasonic Gmbh System zum Erzeugen eines Quellcodes für ein Computerprogramm zur Ausführung und Simulation eines Prozesses
WO2015108480A1 (en) 2014-01-16 2015-07-23 Flatfrog Laboratories Ab Improvements in tir-based optical touch systems of projection-type
WO2015108479A1 (en) 2014-01-16 2015-07-23 Flatfrog Laboratories Ab Light coupling in tir-based optical touch systems
US10161886B2 (en) 2014-06-27 2018-12-25 Flatfrog Laboratories Ab Detection of surface contamination
US9182280B1 (en) * 2014-08-08 2015-11-10 Thermo Scientific Portable Analytical Instruments Inc. Method for reducing frequency of taking background/reference spectra in FTIR or FTIR-ATR spectroscopy and handheld measurement device embodying same
US9524067B2 (en) * 2014-09-12 2016-12-20 Stmicroelectronics Asia Pacific Pte Ltd Capacitive touch screen with adaptive touch sensing threshold based on sharpness of the capacitive data
CN107209608A (zh) 2015-01-28 2017-09-26 平蛙实验室股份公司 动态触摸隔离帧
US10318074B2 (en) 2015-01-30 2019-06-11 Flatfrog Laboratories Ab Touch-sensing OLED display with tilted emitters
WO2016130074A1 (en) 2015-02-09 2016-08-18 Flatfrog Laboratories Ab Optical touch system comprising means for projecting and detecting light beams above and inside a transmissive panel
CN107250855A (zh) 2015-03-02 2017-10-13 平蛙实验室股份公司 用于光耦合的光学部件
US9804709B2 (en) 2015-04-28 2017-10-31 Samsung Display Co., Ltd. Vector fill segment method and apparatus to reduce display latency of touch events
KR102375270B1 (ko) * 2015-09-07 2022-03-18 삼성디스플레이 주식회사 구동 회로 및 그를 포함하는 전자 장치
BR102015022438A2 (pt) * 2015-09-10 2017-03-14 Samsung Eletrônica Da Amazônia Ltda sistema e método para definir material de aula com base em perfis de estudantes
EP3387516B1 (en) 2015-12-09 2022-04-20 FlatFrog Laboratories AB Improved stylus identification
EP3545392A4 (en) 2016-11-24 2020-07-29 FlatFrog Laboratories AB AUTOMATIC TACTILE SIGNAL OPTIMIZATION
KR20240012622A (ko) 2016-12-07 2024-01-29 플라트프로그 라보라토리즈 에이비 개선된 터치 장치
US10963104B2 (en) 2017-02-06 2021-03-30 Flatfrog Laboratories Ab Optical coupling in touch-sensing systems
US10481737B2 (en) 2017-03-22 2019-11-19 Flatfrog Laboratories Ab Pen differentiation for touch display
WO2018182476A1 (en) 2017-03-28 2018-10-04 Flatfrog Laboratories Ab Touch sensing apparatus and method for assembly
US20180374371A1 (en) * 2017-06-27 2018-12-27 International Business Machines Corporation Recommending learning activities
CN117311543A (zh) 2017-09-01 2023-12-29 平蛙实验室股份公司 触摸感测设备
WO2019172826A1 (en) 2018-03-05 2019-09-12 Flatfrog Laboratories Ab Improved touch-sensing apparatus
CN112889016A (zh) 2018-10-20 2021-06-01 平蛙实验室股份公司 用于触摸敏感装置的框架及其工具
US11237687B2 (en) 2019-01-25 2022-02-01 Samsung Electronics Co., Ltd. Systems and methods for touch detection using electric field tomography through resistive sheet
WO2020153890A1 (en) 2019-01-25 2020-07-30 Flatfrog Laboratories Ab A videoconferencing terminal and method of operating the same
US12056316B2 (en) 2019-11-25 2024-08-06 Flatfrog Laboratories Ab Touch-sensing apparatus
CN111061399B (zh) * 2019-12-31 2021-10-26 北京航空航天大学 基于迭代算法处理电容信号并应用于触摸屏定位的方法
CN111061400B (zh) * 2019-12-31 2022-02-25 北京航空航天大学 基于Calderon算法对触摸屏图像重建的方法
JP2023512682A (ja) 2020-02-10 2023-03-28 フラットフロッグ ラボラトリーズ アーベー 改良型タッチ検知装置

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1777859A (zh) * 2003-03-12 2006-05-24 O－笔公司 确定射线发射单元位置的系统和方法
WO2010056177A1 (en) * 2008-11-12 2010-05-20 Flatfrog Laboratories Ab Integrated touch-sensing display apparatus and method of operating the same
CN101847062A (zh) * 2009-01-30 2010-09-29 索尼公司 信息输入设备、信息输入/输出设备和电子设备
CN101866247A (zh) * 2010-07-08 2010-10-20 合肥工业大学 基于受抑全内反射的侧面探测型多点触摸屏
CN101971129A (zh) * 2008-02-11 2011-02-09 奈克斯特控股有限公司 解决光学触摸屏的多点触摸情景的系统和方法
US20110169971A1 (en) * 2010-01-11 2011-07-14 Stmicroelectronics (Research & Development) Limited Optical navigation devices and associated methods

Family Cites Families (23)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6972753B1 (en) 1998-10-02 2005-12-06 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Touch panel, display device provided with touch panel and electronic equipment provided with display device
EP1376872B1 (de) * 2002-05-07 2007-10-10 Schott Ag Beleuchtungseinrichtung für Schaltflächen
US7432893B2 (en) 2003-06-14 2008-10-07 Massachusetts Institute Of Technology Input device based on frustrated total internal reflection
US8599140B2 (en) 2004-11-17 2013-12-03 International Business Machines Corporation Providing a frustrated total internal reflection touch interface
US8847924B2 (en) 2005-10-03 2014-09-30 Hewlett-Packard Development Company, L.P. Reflecting light
JP4567028B2 (ja) * 2006-09-26 2010-10-20 エルジー ディスプレイ カンパニー リミテッド マルチタッチ感知機能を有する液晶表示装置とその駆動方法
EP2212763A4 (en) 2007-10-10 2012-06-20 Flatfrog Lab Ab TOUCH FIELD AND METHOD FOR OPERATING THE TOUCH FIELD
AR064377A1 (es) 2007-12-17 2009-04-01 Rovere Victor Manuel Suarez Dispositivo para sensar multiples areas de contacto contra objetos en forma simultanea
TW201007530A (en) 2008-06-23 2010-02-16 Flatfrog Lab Ab Detecting the location of an object on a touch surface
TW201005606A (en) 2008-06-23 2010-02-01 Flatfrog Lab Ab Detecting the locations of a plurality of objects on a touch surface
TW201001258A (en) 2008-06-23 2010-01-01 Flatfrog Lab Ab Determining the location of one or more objects on a touch surface
TW201013492A (en) 2008-06-23 2010-04-01 Flatfrog Lab Ab Determining the location of one or more objects on a touch surface
WO2010006885A2 (en) 2008-06-23 2010-01-21 Flatfrog Laboratories Ab Detecting the location of an object on a touch surface
SE533704C2 (sv) 2008-12-05 2010-12-07 Flatfrog Lab Ab Pekkänslig apparat och förfarande för drivning av densamma
US8317352B2 (en) * 2008-12-11 2012-11-27 Robert Saccomanno Non-invasive injection of light into a transparent substrate, such as a window pane through its face
EP2433204A4 (en) 2009-05-18 2014-07-23 Flatfrog Lab Ab DETERMINING THE LOCATION OF AN OBJECT ON A TOUCH SURFACE
US20100309169A1 (en) 2009-06-03 2010-12-09 Lumio Inc. Optical Touch Screen with Reflectors
EP2473905A4 (en) 2009-09-02 2014-07-09 Flatfrog Lab Ab TOUCH SURFACE WITH COMPENSATED SIGNAL PROFILE
EP2491481A4 (en) 2009-10-19 2014-08-20 Flatfrog Lab Ab DETERMINE TOUCH DATA FOR ONE OR MORE OBJECTS ON A TOUCH SURFACE
KR20120095926A (ko) * 2009-10-19 2012-08-29 플라트프로그 라보라토리즈 에이비 2차원 보상을 가지는 터치 면
RU2012118595A (ru) 2009-10-19 2013-11-27 ФлэтФрог Лэборэторис АБ Извлечение данных касания, представляющих один или несколько предметов на сенсорной поверхности
TW201203052A (en) 2010-05-03 2012-01-16 Flatfrog Lab Ab Touch determination by tomographic reconstruction
US9411444B2 (en) 2010-10-11 2016-08-09 Flatfrog Laboratories Ab Touch determination by tomographic reconstruction

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1777859A (zh) * 2003-03-12 2006-05-24 O－笔公司 确定射线发射单元位置的系统和方法
CN101971129A (zh) * 2008-02-11 2011-02-09 奈克斯特控股有限公司 解决光学触摸屏的多点触摸情景的系统和方法
WO2010056177A1 (en) * 2008-11-12 2010-05-20 Flatfrog Laboratories Ab Integrated touch-sensing display apparatus and method of operating the same
CN101847062A (zh) * 2009-01-30 2010-09-29 索尼公司 信息输入设备、信息输入/输出设备和电子设备
US20110169971A1 (en) * 2010-01-11 2011-07-14 Stmicroelectronics (Research & Development) Limited Optical navigation devices and associated methods
CN101866247A (zh) * 2010-07-08 2010-10-20 合肥工业大学 基于受抑全内反射的侧面探测型多点触摸屏

Also Published As

Publication number Publication date
WO2013048312A3 (en) 2013-06-27
EP2673696A4 (en) 2014-03-26
CN103842946B (zh) 2016-11-09
KR20140077173A (ko) 2014-06-23
TW201329821A (zh) 2013-07-16
EP2673696A2 (en) 2013-12-18
WO2013048312A2 (en) 2013-04-04
US20140002400A1 (en) 2014-01-02
CN103842946A (zh) 2014-06-04
JP2014530425A (ja) 2014-11-17
US8890849B2 (en) 2014-11-18
KR101941730B1 (ko) 2019-01-24

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN103842946B (zh) 用于触摸确定的图像重建
US9626018B2 (en) Object detection in touch systems
EP2766797B1 (en) Improved multi-touch detection in a touch system
US9411464B2 (en) Touch determination with signal compensation
US10318041B2 (en) Object detection in touch systems
US9594467B2 (en) Touch determination with signal enhancement
CN104662496B (zh) 在基于ftir的投影型触摸感测装置中的触摸力估计
US9927920B2 (en) Tracking objects on a touch surface
US9317168B2 (en) Tracking objects on a touch surface
TW201342162A (zh) 具交互作用補償之觸控判定

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication
WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication

Application publication date: 20170531