CN107797692B - 触摸力估计 - Google Patents

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Abstract

一种用于多输入对象力估计的处理系统包括传感器电路和处理电路。传感器电路配置成使用传感器电极来获取感测区的量度。处理电路连接到传感器电路。该处理系统配置成使用该量度来得到感测区的增量图像，使用增量图像来识别感测区中的输入对象的位置，并且使用增量图像、弯曲响应模型和多个位置来确定各输入对象的力估计。该处理系统还配置成基于多个输入对象中的各输入对象的力估计来执行动作。

Description

触摸力估计
技术领域
本发明一般涉及电子装置。
背景技术
包括接近传感器装置(通常又称作触摸板或触摸传感器装置)的输入装置广泛用于多种电子系统中。接近传感器装置通常包括常常通过表面来区分的感测区，其中接近传感器装置确定一个或多个输入对象的存在、位置和/或运动。接近传感器装置可用来提供电子系统的接口。例如，接近传感器装置常常用作较大计算系统的输入装置(例如笔记本或台式计算机中集成的或者作为其外设的不透明触摸板)。接近传感器装置还常常用于较小计算系统(例如蜂窝电话中集成的触摸屏)中。
发明内容
一般来说，在一个方面，一个或多个实施例涉及一种用于多输入对象力估计的处理系统。该处理系统包括传感器电路和处理电路。传感器电路配置成使用传感器电极来获取感测区的量度。处理电路连接到传感器电路。该处理系统配置成使用该量度来得到感测区的增量图像，使用增量图像来识别感测区中的输入对象的位置，并且使用增量图像、弯曲响应模型和多个位置来确定各输入对象的力估计。该处理系统还配置成基于多个输入对象中的各输入对象的力估计来执行动作。
一般来说，在一个方面，一个或多个实施例涉及一种用于多输入对象力估计的方法。该方法包括使用传感器电极来得到感测区的增量图像，使用增量图像来识别感测区中的输入对象的位置，并且使用增量图像、弯曲响应模型和多个位置来确定各输入对象的力估计。该方法还包括基于多个输入对象中的各输入对象的力估计来执行动作。
一般来说，在一个方面，一个或多个实施例涉及一种用于多输入对象力估计的输入装置。该输入装置包括：传感器电路，其配置成使用传感器电极来获取感测区的量度；以及处理电路，连接到传感器电路。处理电路配置成使用该量度来得到感测区的增量图像，使用增量图像来识别感测区中的输入对象的位置，并且使用增量图像、弯曲响应模型和位置来确定各输入对象的力估计。处理电路还配置成基于各输入对象的力估计来执行动作。
通过以下描述和所附权利要求书，本发明的其他方面将会显而易见。
附图说明
下面将结合附图来描述本发明的优选示范实施例，其中，相似的标号表示相似的元件，以及其中：
图1和图2是按照本发明的一实施例、包括输入装置的示例系统的框图；
图3、图4.1和图4.2是按照本发明的一个或多个实施例的示例简图；
图5、图6和图7是按照本发明的一个或多个实施例的示例流程图；以及
图8和图9是按照本发明的一个或多个实施例的示例图表。
具体实施方式
以下详细描述本质上只是示范性的，而不是要限制本发明或者本发明的应用和使用。此外，不存在通过前面的技术领域、背景、概述或者以下详细描述中提供的任何明确表达或暗示的理论进行限制的意图。
在本发明的实施例的以下详细描述中，提出许多具体细节，以便提供对本发明的更透彻理解。但是，对本领域的技术人员显而易见的是，即使没有这些具体细节也可实施本发明。在其他情况下，没有详细描述众所周知的特征，以免不必要地使描述复杂化。
在本申请中，序数(例如第一、第二、第三等)可通篇用作元件(即，本申请中的任何名词)的形容词。序数的使用不是暗示或创建元件的任何特定排序，也不是将任何元件限定到仅为单个元件，除非例如通过使用术语“之前”、“之后”、“单个”和其他这种术语来明确公开。序数的使用而是为了区分元件。作为举例，第一元件与第二元件不同，以及第一元件可包含多于一个元件，并且在元件的排序中后继(或前导)第二元件。
本发明的各个实施例提供促进改进的可用性的输入装置和方法。
现在来看附图，图1是按照本发明的实施例的示范输入装置(100)的框图。输入装置(100)可配置成向电子系统(未示出)提供输入。如本文档所使用的，术语“电子系统”(或“电子装置”)广义地表示能够以电子方式处理信息的任何系统。电子系统的一些非限制性示例包括所有尺寸和形状的个人计算机，例如台式计算机、膝上型计算机、上网本计算机、平板、网络浏览器、电子书阅读器和个人数字助理(PDA)。附加示例电子系统包括合成输入装置，例如包括输入装置和独立操纵杆或按键开关的物理键盘。其他示例电子系统包括诸如数据输入装置(包括遥控和鼠标)和数据输出装置(包括显示屏幕和打印机)之类的外围设备。其他示例包括远程终端、信息亭和视频游戏机(例如视频游戏控制台、便携游戏装置等)。其他示例包括通信装置(包括蜂窝电话、例如智能电话)和媒体装置(包括记录器、编辑器和诸如电视机的播放器、机顶盒、音乐播放器、数码相框和数码相机)。另外，电子系统可能是输入装置的主机或从机。
输入装置(100)可实现为电子系统的物理部分，或者可与电子系统在物理上分离。此外，输入装置(100)的部分可以是电子系统的组成部分。例如，确定模块的全部或部分可在电子系统的装置驱动器中实现。视情况而定，输入装置(100)可使用下列任一个或多个与电子系统的部分进行通信：总线、网络和其他有线或无线互连。示例包括I2C、SPI、PS/2、通用串行总线(USB)、蓝牙、RF和IRDA。
图1中，输入装置(100)示为接近传感器装置(又常常称作“触摸板”或“触摸传感器装置”)，其配置成感测由一个或多个输入对象(140)在感测区(120)中提供的输入。示例输入对象包括手指和触控笔，如图1所示。在本申请中，通篇使用输入对象的单数形式。虽然使用单数形式，但是多个输入对象可能在感测区(120)中存在。此外，哪些特定输入对象处于感测区中可随着一个或多个手势的过程发生变化。为了避免不必要地使描述复杂化，输入对象的单数形式被使用，并且表示上述变化的全部。
感测区(120)包含输入装置(100)上方、周围、之中和/或附近的任何空间，在其中输入装置(100)能够检测用户输入(例如由一个或多个输入对象(140)所提供的用户输入)。特定感测区的尺寸、形状和位置可逐个实施例极大地改变。
在一些实施例中，感测区(120)沿一个或多个方向从输入装置(100)的表面延伸到空间中，直到信噪比阻止充分准确的对象检测。输入装置表面上方的延伸可称作表面上方感测区。在各个实施例中，这个感测区(120)沿特定方向所延伸的距离可以是大约小于一毫米、数毫米、数厘米或者以上，并且可随所使用的感测技术的类型和期望的精度而显著改变。因此，一些实施例感测输入，其包括没有与输入装置(100)的任何表面相接触、与输入装置(100)的输入表面(例如触摸表面)相接触、与耦合某个量的外加力或压力的输入装置(100)的输入表面相接触，和/或其组合。在各个实施例中，可由传感器电极所在的壳体的表面、由施加在传感器电极或者任何壳体之上的面板等，来提供输入表面。在一些实施例中，感测区(120)在投射到输入装置(100)的输入表面上时具有矩形形状。
输入装置(100)可利用传感器组件和感测技术的任何组合来检测感测区(120)中的用户输入。输入装置(100)包括用于检测用户输入的一个或多个感测元件。作为若干非限制性示例，输入装置(100)可使用电容性、倒介电、电阻性、电感性、磁、声、超声和/或光学技术。
一些实现配置成提供跨越一维、二维、三维或更高维的空间的图像。一些实现配置成提供沿特定轴或平面的输入的投影。此外，一些实现可配置成提供一个或多个图像和一个或多个投影的组合。
在输入装置(100)的一些电阻性实现中，柔性且导电的第一层通过一个或多个隔离元件与导电的第二层分隔。在操作期间，跨层创建一个或多个电压梯度。按压柔性第一层可使它充分偏转，以创建层之间的电接触，从而产生反映层之间的(一个或多个)接触的点的电压输出。这些电压输出可用来确定位置信息。
在输入装置(100)的一些电感性实现中，一个或多个感测元件获得由谐振线圈或线圈对所感应的回路电流。电流的幅值、相位和频率的某个组合则可用来确定位置信息。
在输入装置(100)的一些电容性实现中，施加电压或电流以创建电场。附近的输入对象引起电场的变化，并且产生电容性耦合的可检测变化，其可作为电压、电流等的变化来被检测。
一些电容性实现利用电容性感测元件的阵列或者其他规则或不规则图案来创建电场。在一些电容性实现中，独立感测元件可欧姆地短接在一起，以形成更大的传感器电极。一些电容性实现利用电阻片，其可以是电阻均匀的。
一些电容性实现利用基于传感器电极与输入对象之间的电容性耦合的变化的“自电容”(或“绝对电容”)感测方法。在各个实施例中，传感器电极附近的输入对象改变传感器电极附近的电场，因而改变所测量的电容性耦合。在一个实现中，绝对电容感测方法通过相对参考电压(例如系统地)来调制传感器电极以及通过检测传感器电极与输入对象之间的电容性耦合进行操作。参考电压可以是基本上恒定的电压或变化电压，以及在各个实施例中，参考电压可以是系统地。使用绝对电容感测方法所获取的量度可称作绝对电容性量度。
一些电容性实现利用基于传感器电极之间的电容性耦合的变化的“互电容”(或“跨电容”)感测方法。在各个实施例中，传感器电极附近的输入对象改变传感器电极之间的电场，因而改变所测量的电容性耦合。在一个实现中，互电容感测方法通过下列步骤进行操作：检测一个或多个发射器传感器电极(又称作“发射器电极”或“发射器”与一个或多个接收器传感器电极(又称作“接收器电极”或“接收器”)之间的电容性耦合。发射器传感器电极可相对于参考电压(例如系统地)来调制，以传送发射器信号。接收器传感器电极可相对于参考电压保持为基本上恒定，以促进所产生信号的接收。参考电压可以是基本上恒定的电压，以及在各个实施例中，参考电压可以是系统地。在一些实施例中，发射器传感器电极均可调制。发射器电极相对于接收器电极来调制，以便传送发射器信号并且促进所产生信号的接收。所产生信号可包括与一个或多个发射器信号和/或与一个或多个环境干扰源(例如其他电磁信号)对应的(一个或多个)影响。(一个或多个)影响可以是发射器信号、由一个或多个输入对象和/或环境干扰所引起的发射器信号的变化、或者其他这类影响。传感器电极可以是专用发射器或接收器，或者可配置成既传送又接收。使用互电容感测方法所获取的量度可称作互电容量度。
此外，传感器电极可具有变化的形状和/或尺寸。相同形状和/或尺寸的传感器电极可以或者可以不处于相同编组中。例如，在一些实施例中，接收器电极可具有相同形状和/或尺寸，而在其他实施例中，接收器电极可以是变化的形状和/或尺寸。
图1中，处理系统(110)示为输入装置(100)的一部分。处理系统(110)配置成操作输入装置(100)的硬件，以检测感测区(120)中的输入。处理系统(110)包括一个或多个集成电路(IC)的部分或全部和/或其他电路组件。例如，互电容传感器装置的处理系统可包括：发射器电路，配置成采用发射器传感器电极来传送信号；和/或接收器电路，配置成采用接收器传感器电极来接收信号。此外，绝对电容传感器装置的处理系统可包括：驱动器电路，配置成将绝对电容信号驱动到传感器电极上；和/或接收器电路，配置成以那些传感器电极来接收信号。在一个或多个实施例中，组合互电容和绝对电容传感器装置的处理系统可包括以上所述互电容和绝对电容电路的任何组合。在一些实施例中，处理系统(110)还包括电子可读指令，例如固件代码、软件代码等。在一些实施例中，组成处理系统(110)的组件定位在一起，例如在输入装置(100)的(一个或多个)感测元件附近。在其他实施例中，处理系统(110)的组件在物理上是独立的，其中一个或多个组件靠近输入装置(100)的(一个或多个)感测元件，而一个或多个组件在其他位置。例如，输入装置(100)可以是耦合到计算装置的外设，并且处理系统(110)可包括配置成运行于计算装置的中央处理单元上以及运行于与中央处理单元分离的一个或多个IC(也许具有关联固件)上的软件。作为另一个示例，输入装置(100)可在物理上集成到移动装置中，并且处理系统(110)可包括作为移动装置的主处理器的部分的电路和固件。在一些实施例中，处理系统(110)专用于实现输入装置(100)。在其他实施例中，处理系统(110)还执行其他功能，例如操作显示屏幕、驱动触觉致动器等。
处理系统(110)可实现为操控处理系统(110)的不同功能的一组模块。各模块可包括作为处理系统(110)的一部分的电路、固件、软件或者其组合。在各个实施例中，可使用模块的不同组合。例如，如图1所示，处理系统(110)可包括确定模块(150)和传感器模块(160)。确定模块(150)可包括执行下列步骤的功能性：确定何时至少一个输入对象处于感测区中；确定信噪比；确定输入对象的位置信息；识别手势；基于手势、手势的组合或其他信息来确定要执行的动作；和/或执行其他操作。
传感器模块(160)可包括驱动感测元件以传送发射器信号和接收所产生信号的功能性。例如，传感器模块(160)可包括耦合到感测元件的感知电路。传感器模块(160)可包括，例如，发射器模块和接收器模块。发射器模块可包括发射器电路，其耦合到感测元件的发射部分。接收器模块可包括耦合到感测元件的接收部分的接收器电路，并且可包括接收所产生信号的功能性。
虽然图1仅示出确定模块(150)和传感器模块(160)，但是按照本发明的一个或多个实施例，备选或附加模块可以存在。这类备选或附加模块可对应于与上述模块的一个或多个截然不同的模块或子模块。示例备选或附加模块包括：硬件操作模块，用于操作诸如传感器电极和显示屏幕之类的硬件；数据处理模块，用于处理诸如传感器信号和位置信息之类的数据；报告模块，用于报告信息；识别模块，配置成识别手势、例如模式变更手势；以及模式变更模块，用于改变操作模式。此外，各种模块可组合在独立集成电路中。例如，第一模块可至少部分包含在第一集成电路中，以及独立模块可至少部分包含在第二集成电路中。此外，单个模块的部分可跨越多个集成电路。在一些实施例中，处理系统作为整体可执行各种模块的操作。
在一些实施例中，处理系统(110)通过引起一个或多个动作，来直接响应感测区(120)中的用户输入(或者没有用户输入)。示例动作包括改变操作模式以及诸如光标移动、选择、菜单导航和其他功能之类的图形用户界面(GUI)动作。在一些实施例中，处理系统(110)向电子系统的某个部分(例如向电子系统中与处理系统(110)分离的中央处理系统，若这种独立中央处理系统存在的话)提供与输入(或者没有输入)有关的信息。在一些实施例中，电子系统的某个部分处理从处理系统(110)所接收的信息，以便对用户输入起作用，例如促进全范围的动作，包括模式变更动作和GUI动作。
例如，在一些实施例中，处理系统(110)操作输入装置(100)的(一个或多个)感测元件，以便产生指示感测区(120)中的输入(或者没有输入)的电信号。处理系统(110)可在产生提供给电子系统的信息过程中对电信号执行任何适当量的处理。例如，处理系统(110)可数字化从传感器电极所得到的模拟电信号。作为另一个示例，处理系统(110)可执行滤波或者其他信号调节。作为又一个示例，处理系统(110)可减去或者以其他方式计及基线，使得信息反映电信号与基线之间的差。作为又一些示例，处理系统(110)可确定位置信息，将输入识别为命令，识别笔迹等。
如本文所使用的“位置信息”广义地包含绝对位置、相对位置、速度、加速度和其他类型的空间信息。示范“零维”位置信息包括近/远或者接触/无接触信息。示范“一维”位置信息包括沿轴的位置。示范“二维”位置信息包括平面中的运动。示范“三维”位置信息包括空间中的瞬时或平均速度。其他示例包括空间信息的其他表示。还可确定和/或存储与一种或多种类型的位置信息有关的历史数据，包括，例如，随时间来跟踪位置、运动或者瞬时速度的历史数据。
在一些实施例中，输入装置(100)采用由处理系统(110)或者由某种其他处理系统所操作的附加输入组件来实现。这些附加输入组件可提供用于感测区(120)中的输入的冗余功能性或者某种其他功能性。图1示出感测区(120)附近的可用来促进使用输入装置(100)来选择项目的按钮(130)。其他类型的附加输入组件包括滑块、球、轮、开关等。相反，在一些实施例中，输入装置(100)可以在没有其他输入组件的情况下实现。
在一些实施例中，输入装置(100)包括触摸屏界面，并且感测区(120)重叠显示屏幕的工作区的至少一部分。例如，输入装置(100)可包括覆盖显示屏幕、基本上透明的传感器电极，并且提供用于关联电子系统的触摸屏界面。显示屏幕可以是能够向用户显示可视界面的任何类型的动态显示器，并且可包括任何类型的发光二极管(LED)、有机LED(OLED)、阴极射线管(CRT)、液晶显示器(LCD)、等离子体、电致发光(EL)或者其他显示技术。输入装置(100)和显示屏幕可共享物理元件。例如，一些实施例可将相同电组件的一部分用于显示和感测。在各个实施例中，显示装置的一个或多个显示电极可配置用于显示更新和输入感测。作为另一个示例，显示屏幕可部分或全部由处理系统(110)来操作。
应当理解，虽然在全功能设备的上下文中描述本发明的许多实施例，但是本发明的机制能够作为采用各种形式的程序产品(例如软件)来分配。例如，本发明的机制可作为电子处理器可读的信息承载介质(例如，处理系统(110)可读的非暂时计算机可读和/或可记录/可写信息承载介质)上的软件程序来实现和分配。另外，本发明的实施例同样适用，而与用于执行分配的介质的特定类型无关。例如，采取计算机可读程序代码的形式以执行本发明的实施例的软件指令可完全或部分、暂时或永久地存储在非暂时计算机可读存储介质上。非暂时电子可读介质的示例包括各种磁盘、物理存储器、存储器、存储棒、存储卡、存储器模块和/或任何其他计算机可读存储介质。电子可读介质可基于闪速、光、磁、全息或者任何其他存储技术。
虽然图1中未示出，但是处理系统、输入装置和/或主机系统可包括一个或多个计算机处理器、关联存储器(例如随机存取存储器(RAM)、高速缓冲存储器、闪速存储器等)、一个或多个存储装置(例如硬盘、诸如致密光盘(CD)驱动器或数字多功能光盘(DVD)驱动器之类的光盘驱动器、闪速存储棒等)，以及许多其他元件和功能性。(一个或多个)计算机处理器可以是用于处理指令的集成电路。例如，(一个或多个)计算机处理器可以是一个或多个核心或者处理器的微核心。此外，一个或多个实施例的一个或多个元件可位于远程位置，并且通过网络连接到其他元件。此外，本发明的实施例可在具有若干节点的分布式系统上实现，其中本发明的各部分可位于分布式系统中的不同节点上。在本发明的一个实施例中，节点对应于不同计算装置。备选地，节点可对应于具有关联物理存储器的计算机处理器。节点备选地可对应于具有共享存储器和/或资源的计算机处理器或者计算机处理器的微核心。
图2示出按照本发明的一个或多个实施例的示例系统的框图。具体来说，图2示出按照本发明的一个或多个实施例、具有输入装置的电子系统(200)的截面图。电子系统可以是智能电话、平板计算装置、触摸屏、具有触摸板的计算装置，或者其他装置。如图2所示，电子系统(200)至少包括壳体(202)和输入装置。电子系统(200)可包括附加组件，例如中央处理单元、存储器、控制器和未示出的其他组件。
壳体(202)可以是金属、塑料、其他材料或者材料的组合。壳体(202)可称作电子系统(200)的框架，并且可保持输入装置。
输入装置包括输入表面(204)、显示器(206)和可压缩层(208)。输入表面(204)是可由输入对象所触摸的输入装置的表面。例如，输入表面(204)可以是玻璃或其他材料。显示器(206)是物理装置，其配置成向用户呈现视觉信息。输入表面(204)和显示器(206)具有弯曲属性，其定义输入表面(204)和显示器(206)响应沿输入表面在各位置处的力而产生的弯曲的量。换言之，输入表面(204)和显示器(206)的弯曲属性表示输入表面(204)和显示器(206)在受到输入表面(204)和显示器(206)上的外力时的弯曲的量。输入表面(204)和显示器(206)可被看作具有单个弯曲属性或者个体弯曲属性。虽然图2示出截然不同的输入表面(204)和显示器(206)，但是输入表面可以是显示器的最上部分。
一个或多个扣件(例如扣件X(210)、扣件Y(212))可在附连点(例如附连点X(214)、附连点Y(216))将输入表面(204)和显示器(206)连接到壳体(202)。例如，扣件可以是粘合剂(例如焊接、焊料、水泥、胶水)、卷边、安装托架或者其他硬件连接器或者其他类型的扣件。附连点(例如附连点X(214)、附连点Y(216))是扣件将输入表面(204)和显示器(206)连接到壳体(202)所在的点。例如，附连点可在输入表面和/或显示器的边缘周围。其他附连点可存在，而没有背离本发明的范围。扣件可影响输入表面(204)和显示器(206)的弯曲属性。换言之，弯曲量可根据所使用扣件的类型和附连点的位置而改变。参照图3更详细论述弯曲属性。
继续参见图2，可压缩层(208)是配置成响应施加到输入表面(204)的力而至少垂直压缩的输入装置的层。具体来说，可压缩层可包括一个或多个可压缩材料。例如，可压缩层(208)可包括泡沫、空气隙、橡胶或其他可压缩材料。
继续图2，输入装置还可包括传感器电极(未示出)。传感器电极可包括一个或多个触摸电极和一个或多个力电极。触摸电极配置成检测输入表面之上或上方的输入对象的存在。换言之，如果传感器电极是电容性电极，则使用触摸电极所测量的电容受到至少一个输入对象的存在所影响。力电极是配置成感测至少一个输入对象所施加的力的量的电极。例如，通过力电极所测量的电容受到输入对象在输入表面上施加的力的量所影响。力电极可以是与触摸电极相同的电极。此外，力和/或触摸电极可以是用于显示更新的相同电极。
在本发明的一个或多个实施例中，通过(一个或多个)力电极所测量的电容受到可压缩层的垂直压缩的量所影响。换言之，力电极测量可压缩层的压缩响应的量。压缩响应又可称作导电响应，其通过可压缩层的压缩来提供。可使用具有力电极的各种配置的各种力感测技术。例如，力感测可基于互电容或绝对电容感测。按照本发明的一个或多个实施例，力电极可在可压缩层的上方、下面和/或中间。下面是力电极的配置的一些示例。
作为第一示例，力电极可在可压缩层的顶截面之上或之内，以及至少可压缩层之下的壳体的截面可包括导电材料。在该示例中，当压缩可压缩层并且采用感测信号来驱动力电极时，所产生信号包括至壳体的所减少距离的效果。可通过将一个或多个力电极放在下截面之内或者可压缩层下面并且使导电材料处于可压缩层之上，来实现类似效果。作为另一个示例，一力电极可在可压缩层之上，并且一力电极可在可压缩层下面。在该示例中，两个电极之间所获取的互电容性量度识别两个电极之间的距离并且因而识别可压缩层的压缩的量。基于压缩的量，可进行关于施加到输入表面的力的量的确定。一般来说，在本发明的一个或多个实施例中，可使用几乎任何力感测技术。
来看图3，图3示出按照本发明的一个或多个实施例的示例简图。具体来说，图3示出示例输入表面(300)的由顶向下视图和对应像素图(302)。在该示例中，考虑一种情形，在其中用户将第一力施加到触摸位置X(304)，并且同时将第二力施加到触摸位置Y(306)。第一力和第二力可以是相同幅值或者不同幅值。力的施加引起输入表面和显示器的弯曲。
由于输入表面和显示器到壳体的附连，在输入表面的位置的显示器的弯曲的量与从附连点到该位置的距离相关。例如，如果附连点在输入表面的边缘周围，则输入表面(300)可在输入表面(300)的边缘周围偏转更少而朝输入表面的中心偏转更多。换言之，当施加相等量的力时，弯曲属性可朝中间向内辐射，由此更少弯曲处在边缘周围，而更多弯曲朝中间发生。在其中附加或不同的(一个或多个)附连点存在或者其他效果存在的一些情况下，弯曲属性是不规则的。例如，由可压缩层所计及的弯曲属性可包括可压缩层中的孔径的效果，以计及支持传感器和显示器的、贯穿可压缩层的电和其他连接器。
弯曲在互电容性力感测的情况下可使传感器电极移动成相互更靠近，和/或在绝对电容性感测的情况下使传感器电极移动成更靠近导电表面。这样，接收所测量电容的变化。测量力的传感器电极可与像素相关。换言之，各像素可具有使用一个或多个传感器电极所得到的像素的对应原始测量值。在图3的示例简图中，像素是网格中的正方形。但是，像素可以是三角形或者不同形状，或者可以是非均匀形状，而没有背离本发明的范围。此外，虽然图3将输入表面示为具有180个像素，但是更多或更少像素可存在，而没有背离本发明的范围。例如，在一些实现中，只有九个像素可存在。
如示例像素图(302)中所示，当力施加在触摸位置X(304)和触摸位置Y(306)时，对感测区的各像素获取量度。具体来说，感测区的各位置可具有对触摸位置处的力的对应弯曲响应。例如，响应触摸位置X(304)和触摸位置Y(306)处的力，在示例像素(308)呈现弯曲响应。基于电子系统的配置的弯曲响应的变化可使示例像素(308)具有比触摸位置更大的弯曲响应。换言之，通过扫描感测区并且使基线被去除所生成的增量图像或感测图像按照一些力配置在示例像素(308)具有比在触摸位置下的像素更大的值。此外，即使与触摸位置X(304)相比，更大量的力施加到触摸位置Y(306)，触摸位置Y(306)也可具有比触摸位置X(304)更低的弯曲响应，从而导致增量图像中的更低值。
一个或多个实施例针对使用对感测区的像素所采集的增量图像和校准数据来单独为各输入对象生成力的估计。换言之，一个或多个实施例生成由同时处在感测区上的多个输入对象中的各输入对象所施加的力的单独估计。在图3的示例中，一个或多个实施例生成触摸位置X(304)的力值(其是施加到触摸位置X(304)的力的估计)和触摸位置Y(306)的单独力值(其是施加到触摸位置Y(306)的力的估计)。为了生成估计，当得到校准数据时，一个或多个实施例使用处于感测区中的单个输入对象所生成的校准数据。
图4.1和图4.2示出按照本发明的一个或多个实施例、用于得到校准数据的示例简图。图4.1中，测试对象(400)采用所施加的力来放置于感测区(402)上。测试对象是用于校准的输入对象。例如，测试对象可以是金属块。在一个或多个实施例中，预先定义力的量。在一个或多个实施例中，测试对象是与平均手指近似相同的大小。例如，手指大小可以是所定义置信区间之内的平均成人手指。作为更具体示例，测试对象可以为1.6至2厘米左右，其中施加某种程度的可变性。
为了校准，测试对象(400)放置在感测区(402)上的一位置，以及获取感测区的模型力图像(未示出)。测试对象移动到新位置，并且获取新模型力图像。因此，为了校准，对多个位置中的每个获取多个模型力图像。图4.1中的加阴影像素对应于放置测试对象并且得到模型力图像所在的位置。在所示实施例中，测试对象放置在感测区的各位置，以及对各位置获取模型力图像。此外，在所示实施例中，位置是重叠的。在一些实施例中，位置在校准期间是非重叠的。在一些实施例中，放置测试对象并且获取模型力图像所在的位置分隔某个距离。作为示例，测试对象可放置在图4.1所示感测区的六个位置而不是感测区的全部位置中。因此，这些位置的至少一部分可以没有放置于该位置的测试对象。在这种情形中，当测试对象放置在其中模型力图像不存在所在的位置中时，线性内插可用来在运行时间期间内插模型力图像。
模型力图像是具有感测区的各像素的值的感测区的图像。在一个或多个实施例中，模型力图像是增量图像。附加地或备选地，模型力图像可基于采用测试对象所施加的力的量来归一化。
模型力图像的组合形成弯曲响应模型(404)。换言之，弯曲响应模型(404)包括放置测试对象(400)所在的感测区的不同位置的模型力图像，由此各模型力图像包括感测区的各像素的值。
来看图4.2，不是手指大小的测试对象，测试对象(450)是一个单元大小。单元(例如示例单元(452))是感测区的一分区。换言之，表面感测区(402)划分为所定义数量的单元。在图4.2所示的示例中，单元是像素大小，由此各像素小于手指的大小。在一些实施例中，单元的数量大于像素的数量。例如，力像素的数量可以为9，而单元的数量可以为45。在一些实施例中，单元的数量大于像素的数量。换言之，电极和单元的大小可与单元无关。使用单元大小的测试对象(450)，可执行如以上参照图4.1所述的类似校准。
虽然图1、图2、图3、图4.1和图4.2示出组件的某种配置，但是可使用其他配置，而没有背离本发明的范围。例如，各种组件可以相结合，以创建单个组件。作为另一个示例，由单个组件所执行的功能性可由两个或更多组件来执行。此外，本文所公开的各种配置可按照实际上任何所考虑方式相结合。
图5、图6和图7示出按照本发明的一个或多个实施例的流程图。虽然按次序提供和描述这些流程图中的各种步骤，但是本领域的技术人员将会理解，步骤的部分或全部可按照不同顺序来运行，可以相结合或省略，以及步骤的部分或全部可并行运行。此外，步骤可主动或被动地执行。例如，按照本发明的一个或多个实施例，一些步骤可使用轮询来执行或者是中断驱动的。作为举例，按照本发明的一个或多个实施例，确定步骤可以不要求处理器来处理指令，除非接收到中断表示条件存在。作为另一个示例，按照本发明的一个或多个实施例，可通过执行测试、例如检查数据值以测试该值是否符合所测试条件，来执行确定步骤。
在步骤501，按照本发明的一个或多个实施例，测试对象采用所定义力放置于感测区的一位置上。换言之，测试对象采用在感测区上沿所定义方向所施加的所定义量的力施加到感测区。在一个或多个实施例中，力的方向与感测区的平面垂直。定义力的量，因为力的量是固定值。例如，机器人可采用所定义量的力在感测区上施加金属块。通过另一个示例，具有已知重量的测试对象可放置在感测区上，使得力由测试对象的重力来引起。可使用其他机制，而没有背离本发明的范围。
在步骤503，按照本发明的一个或多个实施例，当测试对象处于该位置的同时，得到感测区的原始图像。在一个或多个实施例中，原始图像来自感测区的绝对和/或互电容性量度。通过确定电荷的量被添加到传感器电极以便将传感器电极的电势增加一个单位，来确定绝对电容或自电容。在本发明的一个或多个实施例中，电势的量受到至壳体的距离，以及随后，受到力所影响的可压缩层的压缩，所影响。为了确定绝对电容，传感器电极采用调制感测信号来驱动，以确定电荷的量。得到在各传感器电极处的量度。例如，量度可同时或者在不同时间得到。互电容量度可通过采用发射器电极(例如传感器电极)传送发射器信号来得到。所产生信号使用另一个传感器电极(其是接收器电极)来接收。在本发明的一个或多个实施例中，所产生信号受到发射器电极与接收器电极之间的距离，以及随后，受到力所影响的可压缩层的压缩，所影响。不管是使用互电容性量度还是绝对电容性量度，量度可组合为原始图像。
在步骤505，按照本发明的一个或多个实施例，增量图像从原始图像来确定，以得到力图像。增量图像是计及基准的原始图像的量度。换言之，增量图像是去除了本底电容和噪声的原始图像。可例如通过从原始图像的对应值中减去基线中的值，来执行确定增量图像。如果增量图像包括触摸以及力信息，则可执行附加步骤，以便从增量图像得到力图像。例如，可执行图7的步骤，以执行转换。在一些实施例中，测试对象是非导电材料、例如木材。因此，即使传感器电极可设置成得到单个图像中的触摸和力信息，所获取的增量图像可以是力图像，因为在图像中不反映非导电材料的纯触摸。
在步骤507，按照本发明的一个或多个实施例，力图像转换成位移图像。例如，增量图像中的增量值可使用平行板电容公式以及与电子系统中的传感器电极和可压缩层的传感器层叠有关的一些假定来转换成位移值。转换可基于电极的面积、显示器下面的层的介电常数、显示器的厚度、可压缩层的厚度以及执行转换所在的位置处的部分力。可使用用于执行转换的其他技术，而没有背离本发明的范围。
此外，在一些实施例中，没有执行转换。例如，校准和运行时间可直接使用力图像，而没有转换成位移图像。在这种情形中，以下关于位移图像的论述可使用力图像或增量图像来执行。
在步骤509，按照本发明的一个或多个实施例，位移图像基于所定义力来归一化。在一个或多个实施例中，归一化位移图像包括将位移图像除以所定义力值。在一个或多个实施例中，归一化图像通过将图像中的每个值除以图像中的像素值的平方和的平方根来执行。在这类实施例中，图像的范数为一。
在步骤511，作出关于另一个位置是否存在以放置测试对象的确定。具体来说，作出关于是否将测试输入对象移动到新位置并且获得附加校准数据的确定。在一个或多个实施例中，位置的数量取决于可接受误差的量以及数据的存储的量。具体来说，各位置导致校准数据的存储以及用于确定力的误差的降低。位置和位置的数量可基于存储和误差要求预先定义为配置参数。如果作出确定使用另一个位置，则过程以步骤501开始重复进行。
继续图5，在步骤513，按照本发明的一个或多个实施例，预先计算点积。在一些实施例中，预先计算每对增量图像之间的点积，并且存储预先计算的点积。作为举例，考虑下列情况：向量ai是测试对象处于位置i时的展平图像，以及向量aj是测试对象处于位置j时的展平图像。展平图像是被转换为一维向量而没有损失信息的一种二维图像。例如，每行可接连存储在一维向量(例如p0,0、…、p0,n、p1,0、…、p1,n、p2,0、…、p2,n、pm,0、…、pm,n)中，其中pi,j是位置行i、列j处的像素的值。不是行顺序，向量可以是列顺序。点积是两个向量的内积。在一个或多个实施例中，保持每对向量的点积。弯曲响应模型可包括预先计算的点积和/或向量。
在一些实施例中，不是创建点积，而是直接存储校准数据。例如，在运行时间使用的弯曲响应模型可包括测试对象的各位置的位移图像和/或归一化增量图像。在一些实施例中，弯曲响应模型是单个二维矩阵。当测试对象处于特定位置时，二维矩阵的每列可以是上述展平图像。例如，矩阵的列1可对应于测试对象处于位置1时的展平图像，列2是处于位置2的展平图像等。
虽然以上关于向量和矩阵来论述，但是可使用实际上任何数据结构。具体来说，本发明的一个或多个实施例并不局限于任何特定数据结构。
使用校准数据，可执行每输入对象力估计。图6示出按照本发明的一个或多个实施例、用于估计运行时间期间的力的流程图。在步骤601，使用传感器电极，获取感测区的原始图像。获取感测区的原始图像可使用电容性感测、例如使用以上参照步骤503所述的方法来执行。
在步骤603，按照本发明的一个或多个实施例，增量图像从原始图像来得到。在一个或多个实施例中，得到增量图像可如以上参照步骤505所述来执行。在一些实施例中，在步骤603所得到的增量图像包括单个图像，其具有力和位置信息。例如，在相同传感器电极设置成同时检测力和位置信息的情况下，单个量度可反映特定位置处的输入对象的存在以及输入对象所施加的力。在一些实施例中，增量图像包括至少两个独立图像，即位置图像和力图像。例如，检测位置信息的传感器电极可与检测力信息的传感器电极至少部分不同。
在步骤605，感测区中的输入对象的位置基于增量图像来确定。换言之，处理增量图像，以识别位置。例如，如果增量图像是具有力和位置信息的单个图像，则可处理该单个图像以识别具有满足阈值的峰值的图像的部分。例如，可进行关于增量图像的哪些部分大于阈值的确定。如果增量图像是独立位置图像，则处理位置图像以识别满足阈值的位置图像的部分。可应用各种处理技术来处理增量图像并且识别输入对象的位置。
在步骤607，按照本发明的一个或多个实施例，力图像从增量图像来得到。如果增量图像具有与位置图像独立的力图像，则得到力图像是为了识别力图像。如果增量图像包括具有两种信息的单个图像，则对该单个图像执行处理，以去除输入对象的存在的影响。例如，处理可以是应用例如以下参照图7所述的平滑方法。作为另一个示例，处理可以是应用最小二乘拟合，并且去除对应于输入对象的异常值(outlier)，作为执行以下所述步骤611的组成部分。
在步骤609，按照本发明的一个或多个实施例，位移图像从力图像来确定。从力图像来确定位移图像可如以上参照图5的步骤507所述来执行。此外，如上所述，在一些实施例中，不执行转换。
在步骤611，按照本发明的一个或多个实施例，从位移图像、弯曲响应模型和输入对象的位置对各输入对象确定力估计。一般来说，通过使用输入对象的位置来识别弯曲响应模型中的校准信息，来确定力估计。采用校准数据对运行时间图像(例如力图像)执行点积，以及使用点积来执行线性解，以得到各独立输入对象的力的估计。执行线性解可以是各输入对象的展平模型力图像对当前展平位移图像的线性最小二乘拟合。因此，一个或多个实施例将力的某些部分归因于特定输入对象，使得各输入对象具有力的独立估计。换言之，独立估计对各输入对象可以是不同的。下面是用于确定力估计的更具体方法。
一种技术是使用输入对象的位置来识别对应模型力图像(其在输入对象处于相应位置时被得到)。如果特定位置的模型力图像不存在，则可使用现有模型力图像来执行近似计算，以估计所触摸位置的模型力图像。此外，如果这样一种预先计算的点积不存在，则执行模型力图像的点积。执行线性解，以确定力。在示例技术中，可使用下列矩阵方程(方程1)。
Figure BDA0001391943490000211
方程1中，
Figure BDA0001391943490000212
是第i个输入对象的展平模型力图像，由此展平模型力图像匹配位置i处的第i个输入对象的位置。因此，
Figure BDA0001391943490000213
是第一输入对象的展平模型力图像。xi是第i个测试输入对象的力的估计。
Figure BDA0001391943490000214
是在步骤609或607取决于是否使用位移图像所确定的运行时间力图像。
另一种技术使用单元大小位置信息。在这种情形中，可创建作为模型力图像的组合的矩阵W。例如，W的每列可以是特定位置处的输入对象的展平模型力图像。在该示例中，W的第i列是输入对象处于位置i时所得到的展平模型力图像。输入对象的位置可在稀疏矩阵P中指定，由此P是具有m×n项的m,n矩阵。在矩阵P中，如果输入对象处于特定项所表示的位置，则特定项采用1来标记，否则该项采用0来标记。因此，如果输入对象跨越多个连续项，则连续项的每个可采用1来标记。W×P相乘产生仅具有仅对输入对象所在的位置的校准力信息的矩阵。下列方程2是用于使用矩阵W和P来估计力的示例方程。
Figure BDA0001391943490000221
在方程2中，PT是矩阵P的转置，以及WT是矩阵W的转置。
Figure BDA0001391943490000222
是包括各输入对象位置的力的估计的力向量，以及
Figure BDA0001391943490000223
是在步骤609或607所得到的所测量力图像。例如，Jacobi方法可用来得到
Figure BDA0001391943490000224
可执行其他技术和优化，以确定运行时间期间的
Figure BDA0001391943490000225
这类技术可基于例如P是稀疏矩阵。在这种第二技术中，方程1在概念上可与下列变化一起使用。不是基于各输入对象的位置从存储器中读取各展平模型力图像
Figure BDA0001391943490000226
而是通过组合使用参照图4.1所述过程所得到的展平模型力图像对各输入对象动态生成更定制化的展平模型力图像
Figure BDA0001391943490000227
例如，可计算
Figure BDA0001391943490000228
其中W是上述矩阵，以及
Figure BDA0001391943490000229
是上述矩阵P的第i列。矩阵向量积
Figure BDA00013919434900002210
等于矩阵W的列的线性组合。线性组合是与对象(其覆盖与
Figure BDA00013919434900002211
中的多个1对应的网格单元)对应的展平力图像的近似。然后可如常求解方程1，以得到力估计。
换言之，对于上述第二技术，对于感测表面上的各输入对象，执行对输入对象下面的各像素的总计，以及组合对应弯曲响应以创建输入对象所引起的位移的所预测形状。然后，线性地组合所预测形状以拟合所测量位移，以及来自这个线性组合的系数是各输入对象的所估计力。
如上所述，当力图像与位置图像相结合时，处理可以是为了应用最小二乘拟合，并且去除异常值，作为执行步骤611的部分。具体来说，方程1的线性系统相当于线性最小二乘拟合。如果A是具有列
Figure BDA0001391943490000231
的矩阵，则方程1相当于下列方程3。
Figure BDA0001391943490000232
为了应用最小二乘拟合并且去除异常值，可通过求解下列方程4来执行加权最小二乘拟合。
Figure BDA0001391943490000233
在方程4中，Q具有对角线项
Figure BDA0001391943490000234
其中bi是向量
Figure BDA0001391943490000235
的第i个元素，以及
Figure BDA0001391943490000236
是由矩阵A和在前一帧期间所计算的力向量
Figure BDA0001391943490000237
的乘积所形成的向量的第i个元素。
在步骤613，按照本发明的一个或多个实施例，基于力估计来执行动作。例如，动作可以是向主机装置发送各输入对象上的力的报告。在一些实施例中，动作是GUI动作、例如显示数据或者执行另一个动作。在一些实施例中，动作是在第二输入对象具有多于阈值量的力时确定忽略第一输入对象(其被估计为具有少于阈值量的力)，其中阈值可以是相同或不同的。忽略可以是丢弃或忽视所忽略输入对象的位置和/或力信息。可执行其他动作，而没有背离本文所述实施例的范围。
来看图7，图7示出用于从单个图像(其具有位置信息以及力信息)来得到力图像的流程图。在步骤701，确定输入对象的位置。确定输入对象的位置可如以上参照图6的步骤605所述来执行。
在步骤703，按照本发明的一个或多个实施例，确定位置处的图像的曲率。在一个或多个实施例中，通过得到图像的二维二阶导数或拉普拉斯，来得到曲率。二阶导数在输入对象的位置处为负。值得注意的是，输入对象的位置可基于二阶导数的负方面作为确定步骤703的组成部分来确定。
在步骤705，曲率在多个位置处被平滑所定义次数，以得到力图像。例如，可应用欧拉方法来模拟各向异性扩散，以便选择性地弄平输入对象所引起的峰值。迫使输入对象下面的像素具有相应输入对象周围的曲率而没有输入对象的曲率。因此，图像中反映的力影响可与图像中的影响的触摸部分相分离，而没有使触摸信号污染力信号。
图8和图9示出按照本发明的一个或多个实施例的示例。以下示例仅为了便于说明，而不是要限制本发明的范围。
图8示出用于平滑输入对象的曲率的示例。具体来说，图表A(803)、图表B(805)和图表C(807)分别是在时间t1、t2和t3的图像的图表的顶部透视图。图表D(813)、图表E(815)和图表F(817)分别是在时间t1、t2和t3的图像的图表的侧视图。如图8的图表A(803)和图表D(813)所示，在时间t1，中心输入对象的曲率较大。对图表的中间输入对象执行平滑，以便创建在时间t2的图表B(805)和图表E(815)。因此，中间输入对象位置的曲率在时间t2保持，但是中间输入对象不像在时间t1那么显著。还对图表的中间输入对象执行平滑，以便创建在时间t3的图表C(807)和图表F(817)。因此，中间输入对象位置的曲率是使得中间输入对象消失并且只有力的影响还保持。相应地，可处理力图像，以确定输入对象的各位置的力的量。
图9示出按照本发明的一个或多个实施例的示例简图(900)。如图9所示，在触摸数据的图像的图表(902)中，两个输入对象位于感测区上的位置X(904)和Y(906)。基于输入对象的位置，得到模型力图像(例如校准数据)a1(908)和a2(910)。具体来说，a1(908)是位于位置X(904)的输入对象的模型力图像，以及a2(910)是位于位置Y(906)的输入对象的模型力图像。继续图9，模型力图像与运行时间力图像(916)相乘，以得到原始力1(912)和原始力2(914)。原始力1(912)是位置X(904)处的输入对象的力，以及原始力2(914)是位置Y(906)处的输入对象的力。按代数方式，确定原始力可通过求解下列方程5来执行。
Figure BDA0001391943490000251
虽然图9仅示出两个输入对象，但是一个或多个实施例可用来得到任何数量的输入对象的力。例如，每输入对象力估计可使用本文所述技术对十个输入对象来得到。
因此，提供本文中提出的实施例和示例，以便最好地说明本发明及其特定应用，并且由此使本领域的技术人员能够实施和使用本发明。但是，本领域的技术人员将会知道，仅为了便于说明和举例的目的而提供以上描述和示例。所提出的描述并非意在是穷尽性的或者将本发明局限于所公开的精确形式。

Claims (20)

1.一种用于多输入对象力估计的处理系统，包括：
传感器电路，配置成使用多个传感器电极来获取感测区的多个量度；
处理电路，连接到所述传感器电路，并且配置成：
使用所述多个量度来得到所述感测区的增量图像；
使用所述增量图像来识别所述感测区中的多个输入对象的多个位置；
使用所述增量图像、弯曲响应模型和所述多个位置来确定所述多个输入对象中的各输入对象的力估计；以及
基于所述多个输入对象中的各输入对象的所述力估计来执行动作。
2.如权利要求1所述的处理系统，其中，所述增量图像包括力图像和位置图像。
3.如权利要求1所述的处理系统，其中，所述弯曲响应模型包括所述感测区的各单元的唯一模型力图像。
4.如权利要求3所述的处理系统，其中，通过以所定义力将模型输入对象施加到所述感测区上的单元以得到各单元的力值并且基于所述所定义力来归一化所述力值，来生成所述唯一模型力图像。
5.如权利要求1所述的处理系统，其中，所述弯曲响应模型包括像素的多个子集的每个的唯一模型力图像。
6.如权利要求5所述的处理系统，其中，确定所述力估计包括：
得到与所述多个位置中的各位置对应的所述唯一模型力图像，以得到多个模型力图像；以及
使用所述多个模型力图像以及从所述增量图像所得到的位置图像来执行线性最小二乘拟合。
7.如权利要求1所述的处理系统，其中，所述增量图像包括力图像和位置图像，所述位置图像在所述增量图像中与所述力图像分离，其中识别所述多个位置是从所述位置图像进行。
8.如权利要求1所述的处理系统，其中，确定力图像包括：
确定所述增量图像中的所述多个位置处的所述增量图像的曲率；以及
将所述多个位置处的所述曲率平滑所定义次数，以得到力图像。
9.一种用于多输入对象力估计的方法，包括：
使用多个传感器电极来得到感测区的增量图像；
使用所述增量图像来识别所述感测区中的多个输入对象的多个位置；
使用所述增量图像、弯曲响应模型和所述多个位置来确定所述多个输入对象中的各输入对象的力估计；以及
基于所述多个输入对象中的各输入对象的所述力估计来执行动作。
10.如权利要求9所述的方法，其中，所述增量图像包括力图像和位置图像。
11.如权利要求9所述的方法，其中，所述弯曲响应模型包括所述感测区的各单元的唯一模型力图像。
12.如权利要求11所述的方法，其中，通过以所定义力将模型输入对象施加到所述感测区上的单元以得到各单元的力值并且基于所述所定义力归一化所述力值，来生成所述唯一模型力图像。
13.如权利要求9所述的方法，其中，所述弯曲响应模型包括像素的多个子集的每个的唯一模型力图像。
14.如权利要求13所述的方法，其中，确定所述力估计包括：
得到与所述多个位置中的各位置对应的所述唯一模型力图像，以得到多个模型力图像；以及
使用所述多个模型力图像以及从所述增量图像所得到的位置图像来执行线性最小二乘拟合。
15.如权利要求9所述的方法，其中，所述增量图像包括力图像和位置图像，所述位置图像在所述增量图像中与所述力图像分离，其中识别所述多个位置是从所述位置图像进行。
16.如权利要求9所述的方法，其中，确定力图像包括：
确定所述增量图像中的所述多个位置处的所述增量图像的曲率；以及
将所述多个位置处的所述曲率平滑所定义次数，以得到力图像。
17.一种用于多输入对象力估计的输入装置，包括：
传感器电路，配置成使用多个传感器电极来获取感测区的多个量度；
处理电路，连接到所述传感器电路，并且配置成：
使用所述多个量度来得到所述感测区的增量图像；
使用所述增量图像来识别所述感测区中的多个输入对象的多个位置；
使用所述增量图像、弯曲响应模型和所述多个位置来确定所述多个输入对象中的各输入对象的力估计；以及
基于所述多个输入对象中的各输入对象的所述力估计来执行动作。
18.如权利要求17所述的输入装置，其中，所述弯曲响应模型包括像素的多个子集的每个的唯一模型力图像。
19.如权利要求18所述的输入装置，其中，确定所述力估计包括：
得到与所述多个位置中的各位置对应的所述唯一模型力图像，以得到多个模型力图像；以及
使用所述多个模型力图像以及从所述增量图像所得到的位置图像来执行线性最小二乘拟合。
20.如权利要求17所述的输入装置，其中，确定力图像包括：
确定所述增量图像中的所述多个位置处的所述增量图像的曲率；以及
将所述多个位置处的所述曲率平滑所定义次数，以得到力图像。
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Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2018085991A1 (zh) * 2016-11-08 2018-05-17 深圳市汇顶科技股份有限公司 确定感应电极初始距离发生变化的方法
US10775889B1 (en) * 2017-07-21 2020-09-15 Apple Inc. Enclosure with locally-flexible regions
GB2585653B (en) * 2019-07-09 2022-03-23 Cambridge Touch Tech Ltd Force signal processing

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2014092758A1 (en) * 2012-12-14 2014-06-19 Changello Enterprise Llc Force sensing through capacitance changes

Family Cites Families (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9019209B2 (en) 2005-06-08 2015-04-28 3M Innovative Properties Company Touch location determination involving multiple touch location processes
US7932899B2 (en) * 2009-09-01 2011-04-26 Next Holdings Limited Determining the location of touch points in a position detection system
US10068728B2 (en) 2009-10-15 2018-09-04 Synaptics Incorporated Touchpad with capacitive force sensing
US8570297B2 (en) 2009-12-14 2013-10-29 Synaptics Incorporated System and method for measuring individual force in multi-object sensing
US20120120017A1 (en) 2010-11-17 2012-05-17 Synaptics Incorporated System and method for determining object information using an estimated deflection response
US8618428B2 (en) * 2010-12-14 2013-12-31 Synaptics Incorporated System and method for determining object information using an estimated rigid motion response
US9218071B2 (en) * 2012-04-20 2015-12-22 Microsoft Corporation Interpolation of position of a stylus in a touch sensor
US9213052B2 (en) * 2012-08-01 2015-12-15 Parade Technologies, Ltd. Peak detection schemes for touch position detection
US9310457B2 (en) * 2013-03-13 2016-04-12 Synaptics Incorporated Baseline management for sensing device
MX2016003408A (es) * 2013-09-18 2016-06-30 Tactual Labs Co Sistemas y metodos para proporcionar respuesta a una entrada de usuario utilizando informacion sobre cambios de estado que predicen una entrada de usuario futura.
EP3100145B1 (en) * 2014-01-27 2018-12-19 Tactual Labs Co. Decimation strategies for input event processing
DE112014006608B4 (de) * 2014-04-21 2024-01-25 Apple Inc. Verfahren, Systeme und elektronische Vorrichtungen zum Bestimmen der Kräfteaufteilung für Multi-Touch-Eingabevorrichtungen elektronischer Vorrichtungen

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2014092758A1 (en) * 2012-12-14 2014-06-19 Changello Enterprise Llc Force sensing through capacitance changes

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