CN205318353U - 用于操作电容式触摸屏幕的设备以及对应的装置 - Google Patents

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Abstract

提供了用于操作电容式触摸屏幕的设备以及对应的装置。例如移动设备(诸如智能电话或者平板电脑)的电容式触摸屏幕通过如下来进行操作：产生针对该屏幕(S)的电容值的电容地图(CM)，其中电容值指示该屏幕受到用户触摸的位置，并且通过将电容值与感应阈值的至少一个设置(2041至2045)进行比较，来标识屏幕(S)受到用户触摸的位置。向电容地图(CM)应用描述符处理(200)，以便提取描述符的集合，这些描述符指示该屏幕(S)处于多个不同的操作环境中的一个操作环境。向这些描述符(200)应用规则的集合，以便标识多个不同的操作环境(未被触摸的水、潮湿手指浮动、潮湿手指抓握、干燥手指/触笔浮动、干燥手指/触笔抓握)中的一个操作环境，并且根据由此被标识出的操作环境来选择感应阈值的至少一个设置(2041至2045)。

Description

用于操作电容式触摸屏幕的设备以及对应的装置
技术领域
本描述涉及触摸屏幕感应技术。
一个或多个实施例可以应用到例如电容式触摸屏幕。
背景技术
配备有触摸屏幕的设备时常在雨中由湿的或出汗的手指使用，或者在可能导致冷凝的湿润环境中使用。
尽管可能期望触摸屏幕在所有这些环境中正确地操作，表面的水/湿气可能以多种方式极大地影响触摸屏幕的性能，例如通过导致幻象触摸或者不利地影响准确性来影响触摸屏幕的性能。水/湿气可能会将触摸屏幕的互电容系统破坏到需要硬重启的地步。在某些情况下，在用户尝试将水擦拭干净时，屏幕甚至可能冻结或者变得完全没有反应。
在危险的湿润环境中或者利用潮湿的面板来管理设备，对于触摸控制器工业而言是一个挑战性问题，并且因此已经在该领域内得到广泛研究。
例如，US2012/0268411A1公开了一种图形接口，该图形接口驱使用户手动选择特定的设备工作模式。
文献US2012/0249470A1提出了一种通过对导电元件的形状的分析来执行潮湿检测的解决方案。
文献US2012/0274604A1公开了一种用于检测湿气在面板上的存在的硬件设置。
而且，甚至在耐水设备的情况中，多点触摸操作可能不可用于潮湿显示器。期望经由触摸屏幕而致动的操作系统可以能够支持例如四手指触摸以及更多，从而即使在潮湿环境下，真正的无假性(ghost-free)多点触摸可能智能电话等等中的有用配置。这种类型的操作可以通过诉诸两个不同的芯片来得以支持，一个芯片用于自电容，并且一个芯片用于互电容。
实用新型内容
在以上概述的场景中，因此需要能够克服前述概述出的缺陷的触摸屏幕控制器。
一个或多个实施例以满足这样的需求为目标。
一个或多个实施例可以涉及对应的设备以及装置(例如，移动通信设备、诸如智能电话或平板电脑)，该装置包括这样的设备以及计算机程序产品，该计算机程序产品可加载至少一个处理设备的存储器并且包括软件代码部分，该软件代码部分用于在该产品被运行在至少一个计算机上时执行方法的步骤。如本文中所使用的，对这样的计算机程序产品的引用被理解为等同于对计算机可读器件的引用，该计算机可读器件包含用于控制处理系统的指令以便与根据本实用新型的方法的实现方式进行协调。对“至少一个处理器设备”的引用旨在于突出本实用新型被实现在模块中和/或以分布式形式来实现的可能性。
一个或多个实施例提供了一种操作电容式触摸屏幕的设备，其特征在于，设备包括电子电路，其中电子电路包括：用于产生针对屏幕的电容值的电容地图的装置，其中电容值指示屏幕受到用户触摸的位置；用于向电容地图应用描述符处理以从电容地图提取描述符的集合的装置，描述符指示屏幕处于多个不同的操作环境中的一个操作环境；用于向描述符应用分类器规则的集合以标识多个不同的操作环境(未被触摸的水、潮湿手指浮动、潮湿手指抓握、干燥手指/触笔浮动、干燥手指/触笔抓握)中的一个操作环境的装置；以及用于通过将电容值与感应阈值的至少一个设置进行比较来标识屏幕受到用户触摸的位置的装置，感应阈值的至少一个设置是根据通过向描述符应用分类器规则的集合而从多个不同的操作环境中标识出的操作环境而选择的。
在一个或多个实施例中，电容地图是触摸屏幕的互电容地图。
在一个或多个实施例中，电子电路包括用于将描述符的集合提取为在整个电容地图上计算出的全局描述符的装置。
在一个或多个实施例中，描述符处理包括相对于针对电容值的可能范围的集合来校验电容值，以及根据校验的结果，提取描述符。
在一个或多个实施例中，描述符处理包括从电容地图中提取从以下各项中选择出的多个描述符：针对电容值的正数值的最大值；针对电容值的负数值的最大值；针对电容值的所有正数值的总和；针对电容值的所有负数值的总和；针对电容值的在第一正数范围中的正数值的总和；针对电容值的在第二正数范围中的正数值的总和；针对电容值的在第三正数范围中的正数值的总和；针对电容值的在第一负数范围中的负数值的总和；针对电容值的在第二负数范围中的负数值的总和；针对电容值的在第三负数范围中的负数值的总和。
在一个或多个实施例中，电子电路包括用于基于以下差异来将电容地图生成为电容强度值的地图的装置：强度＝基线-原始数据；其中基线是屏幕在未被触摸时的位置处的电容值，并且原始数据是由于屏幕的位置处的导体元件造成的电容变化。
在一个或多个实施例中，多个不同的操作环境包括从以下各项中选择出的操作环境：用户的手指干燥并且屏幕由用户手持(干燥手指抓握)；触笔干燥并且屏幕由用户手持(干燥触笔抓握)；触笔干燥并且屏幕倚靠在绝缘表面上(干燥触笔浮动)；用户的手指干燥并且屏幕倚靠在绝缘表面上(干燥手指浮动)；用户的手指潮湿并且屏幕由用户手持(湿润手指抓握)；用户的手指潮湿并且屏幕倚靠在绝缘表面上(湿润手指浮动)；屏幕上未被触摸的水(未被触摸的水)。
在一个或多个实施例中，多个不同的操作环境包括：针对屏幕由用户手持和屏幕倚靠在绝缘表面上中的至少一种并且优选的是这两种而言，针对用户的手指的干燥操作环境(干燥手指抓握；干燥手指浮动)和针对触笔的干燥操作环境(干燥触笔抓握；干燥触笔浮动)。电子电路包括用于在干燥操作环境中的手指操作(干燥手指抓握；干燥手指浮动)与触笔操作(干燥触笔抓握；干燥触笔浮动)之间进行辨别的装置。
一个或多个实施例提供了一种装置，诸如移动通信设备，该装置包括电容式触摸屏幕和以上的用于操作电容式触摸屏幕的设备。
权利要求书是如本文中所提供的一个或多个示例性实施例的公开的整体部分。
一个或多个实施例可以涉及差分信号分析，该分析使得仅仅使用互感应来检测潮湿环境和潮湿多点触摸成为可能。
一个或多个实施例可以通过克服对单点触摸操作的限制和在潮湿环境的情况中支持多点触摸操作，来提供移动通信设备的有效防水。
一个或多个实施例可以通过仅仅使用互感应来促进潮湿多点触摸检测。
一个或多个实施例可以提供以下优势中的一个或多个：
-可以忽略在自感应与互感应之间的连续扫描，因此减少功率消耗；
-用于自感应的第二芯片可以被免除；
-适用于配备有投射电容式(P-cap)触摸屏幕的多种多样的移动设备。
附图说明
现在将参照附图，以纯粹非限制性示例的方式描述一个或多个实施例，其中：
-图1和2是移动通信设备的可能的使用模式的示意性呈现；
-图3和4是触摸屏幕中的自电容和互电容的基本原理的示意性呈现；
-图5是表示实施例的基本原理的流程图；
-图6是实施例的示意性操作的功能框图；
-图7是实施例的示意性操作的流程图；
-图8是实施例的进一步示意性操作的流程图。
具体实现方式
在以下描述中，图示了一个或多个具体细节，旨在于提供对示例实施例的深入理解。可以在没有一个或多个具体细节的情况下或者在利用其它方法、组件、材料等的情况下获得这些实施例。在其它情况下，已知的结构、材料或操作未被详细示出或描述，从而将不会模糊这些实施例的方面。
在本描述的框架中对“实施例”或者“一个实施例”的引用指的是结合该实施例所描述的特定配置、结构或特征被包括在至少一个实施例中。因此，诸如“在实施例中”或者“在一个实施例中”的短语出现在本描述的各个地方并非必要地指代一个且同一个实施例。此外，特定配置、结构或特征可以以任何适当的方式被组合在一个或多个实施例中。
在此提供的标记和引用仅仅为了方便读者，并且不会限定保护范围或者实施例的范围。
图1和2是移动通信设备、诸如举例而言是智能电话P的可能的使用模式的示意性呈现，例如：
-“抓握(grip)”模式，其中设备P由例如用户的手持有(图1)，
-“浮动(float)”模式，其中设备P倚靠在(电子)绝缘表面(图2)。
如本文中示例化的移动设备P可以配备有“触摸屏幕”显示器/控制面板S，从而用户可以通过在该面板上——或者在足够接近该面板时放置一个或多个手指来操作该设备：因此，尽管在本领域中很流行，本文中所使用的名称“触摸”屏幕并非旨在于被限制成与该屏幕的实际物理手指接触，而是还涵盖例如“悬停(hovering)”或者“手套(glove)”操作。
如今，投射电容式(P-cap)触摸屏幕被广泛地使用在移动设备中。尽管广泛的使用以及对于潮湿屏幕能够检测和管理单点触摸的能力，然而在屏幕潮湿时的多点触摸检测(例如，对于屏幕而言感应多个手指的能力)当前是不可用的特征。
潮湿的单点触摸检测可以依赖于P-cap技术的某些基本特征，这可以涉及不同方式的感应触摸。
在例如触摸屏幕中使用的电容式感应能工作是因为人是导电的。水、诸如自来水或者诸如举例而言咖啡之类的“不纯的”水也是导电的并且这导致了电容测量中的误差。
投射电容式技术通过测量在屏幕(例如，移动通信设备的显示面板)的每个可寻址电极处的电容来检测触摸。
手指或者靠近电极的导电触笔可能产生电磁场中的“扰动”并且改变相关联的电容。电容中的这种变化可以由与屏幕S相关联的电子电路C电子地检测到，并且然后这种变化可以被转换成该设备可以用来检测触摸的一个空间位置(例如，由该屏幕的概念笛卡尔平面定义的X、Y坐标)。
这样的方法可以依赖于两个主要类型的感应方法的基础，例如自电容和互电容的感应方法。
在自电容(self-cap，图3)中，与感应屏幕S相关联的电子器件C可以在每个电极上检测和测量到地的电流。
为了在自电容实现方式中感应到触摸，与感应屏幕S相关联的电子器件C可以贯穿每个电极进行扫描，并且测量在每个电极上的电流量，以建立稳态电流。当手指或者接地的导电触笔接近该屏幕时，它们与电极耦合并且通过产生到地的路径而增加了电流消耗。最接近触摸位置的那个行和列(例如，图3中的X1、Y0和X3、Y2)然后可以被确定，并且使用更高准确度的插值来确定，例如控制器可以确定触摸的位置。
在互电容(mutualcap，图4)中，投射电容触摸屏幕产生在列和行彼此交叉的附近的元件之间的互电容。与感应屏幕S相关联的电子器件C然后可以在一个屏幕扫描期间单独地检测和测量每个节点(交叉点)以便检测该屏幕上的多个触摸。当手指(或者触笔)接近交叉点时，行与列之间的一些互电容与该手指耦合，这减少了由系统电子器件C在交叉点处测量到的电容。当达到电子器件C设置的“触摸阈值”时，然后可以指示发生了触摸(例如，再次在图4的X1、Y0和X3、Y2)。
例如，由于水的高介电常数(相较于空气的εo＝1，水是εr＝80)，感应器板与周围的地面之间的静态电容可能显著地增加。在互感应的情况中，水加强了相邻感应器之间的边缘场(fringefield)并且增加了电容。取决于触摸屏幕覆盖厚度和电介质，这可能使得电容改变到足以让电路C检测为轻微手指触摸，并且导致错误触摸。出于那样的原因，互感应可能不被认为是应对水的有效方式。
在前述概述的概念是本领域熟知的，因此不必要在本文中提供更详细的描述。
观察到，这两种类型的感应可以显示出优势和缺陷。
自电容具有对触摸的高敏感度，并且可以被用在例如悬停或者手套应用(例如，不需要与屏幕的实际物理手指接触)中。它的特点在于低分辨率，并且在多于一个手指接触该屏幕时被暴露出存在“假性触点(ghostpoint)”。
假性触点GP的一个示例在图3中被示出。这个示例示出了实际上是在X1、Y0和X3、Y2处的双点触摸被错误地揭示为四手指触摸，因为与屏幕S相关联的电子器件C读取到针对(在X1和X3处的)行的两个高数值和针对(在Y0和Y2处的)列的两个高数值，并且不能够将X和Y坐标与这些触摸正确地相关联。
相较于自电容，互电容可以展示出较低的敏感度和较高的分辨率。而且，它不会被暴露出假性触摸，因为与屏幕S相关联的电子器件C在每个行与列的交叉点处进行正确地读取。
这两种感应方法受潮湿环境影响也不同。出于那样的原因，它们可以均被使用，以便结合单手指触摸(例如，仅一根手指触摸屏幕)来揭示水在屏幕面板上的存在。
例如，抗水性可以通过使用互电容感应和自电容感应两者来实现，其中通过在两种模式中在它们(例如，自电容(仅使用顶部电极层)和互电容(使用两个电极层))之间来回切换进行触摸面板操作来使用互电容感应和自电容感应。自电容可能很大程度上不受水的影响，而互电容将水视为触摸。通过从互电容感应检测电容的变化并且同时从自电容感应读取出没有改变，可以检测出进入潮湿环境。
一旦揭示出在屏幕面板上有水，与屏幕相关联的电子器件可以仅从自感应读取数据，附带条件是将仅能恰当应对单点触摸的潮湿操作，因为在多点触摸的情况中可能出现假性触点(参见图3)。
简而言之，自电容感应在存在水时工作良好，但是不支持真实的多点触摸操作。相反，互电容感应可以支持多点触摸操作，但是可能在存在水时变得有问题。
一个或多个实施例旨在于提供一种配备有投射电容(p-cap)触摸屏幕的设备，用以也潮湿显示器的情况中执行多点触摸感应，这可能通过使用仅仅互感应来实现且会考虑如下的事实：配备有P-cap技术触摸屏幕的设备可能容许在图1和2中图示的两者不同的使用模式。
当在图1的抓握模式中被手持时，设备P可以很好地被接地，从而在感应期间感应电流中的任何增长可能至少稍微高于期望值，原因在于对感应电流而言可用的另外的通流路径：流通过用户的手指的感应电流中的电子将受到由矩阵线路(matrixline)发射出的电场的影响，并且还受到由用户的身体本身发射出的场的影响(当触摸到触摸屏幕的外壳时，用户的身体的传导性将外壳的场扩展到用户的指尖)，并且原因还在于将通过用户的身体形成AC电流的另外的流通路径。
在图2的浮动模式的情况中，设备P由手指触摸、同时被放置在(电子)绝缘表面，设备P将不会被很好地接地，并且相较于抓握操作模式而言将产生较弱的触摸信号。
而且，这种不同的行为将受到感应器的设计的影响。
一个或多个实施例可以涉及仅基于互电容感应数据的潮湿p-cap触摸屏幕操作。这样的方法可以为设备设计者在电子器件设计方面提供不同的选择，同时由于无需对自感应数据进行校验的可能性而允许功率消耗的降低。
一个或多个实施例通过克服仅可以揭示单个潮湿触摸的如下这些触摸控制器的缺陷来允许对潮湿多点触摸的检测，这些控制器可能由于在潮湿(例如显示器)屏幕的情况下固有的避免错误触摸环境的困难性、而通过读取自感应数据来揭示单点潮湿触摸：即使自感应数据理论上对可能的水的存在是“免疫”的，这些数据可能受到假性触点的影响，这可能不会允许检测出多点触摸。
观察到，例如与在潮湿面板上移动的两个手指有关的互电容数据可能展示出两个相对于手指触摸而言较大的“信号铃(bell)”和相对于由手指在它们的追踪期间穿过的面板的区域而言较低的信号铃。
这些假性点(ghost)是由于边缘场的增加以及随之发生的相邻感应器之间的电容的增加。在这些环境中，与触摸屏幕S相关联的电子器件C可能不能够辨别真实触摸和错误触摸。
一个或多个实施例可以能够针对屏幕面板上的未被触摸的水和针对在屏幕上追踪的潮湿手指两者来揭示“潮湿”环境。一旦检测到潮湿环境，一个或多个实施例可以允许例如选择可以使用的阈值的新的设置，以便避免错误触摸检测和促进正确手指触摸位置检测。通过克服错误触摸问题，一个或多个实施例可以受益于互感应的主要特点，该特点就是提供多点触摸检测的能力。
通过简单解释，可以考虑对与触摸屏幕S相关联的电子器件C进行配置(以本身已知的方式)的可能性，以便能够用两个阈值Th1和Th2进行操作，其中：
-Th2是用于在干燥操作模式中检测手指“信号铃”的默认阈值，并且在潮湿显示器的情况中，这样的阈值Th2可以被用于对错误触摸的检测；并且
-Th1是另一个阈值，其可以在利用避免错误触摸检测的能力而揭示潮湿环境时使用。
简而言之，一个或多个实施例可以采用适应性阈值机制，该机制可以通过仅读取“互”数据而克服在潮湿显示器的情况中的错误触摸检测的问题。
在一个或多个实施例中，可以通过旨在于将屏幕面板的环境(例如，干燥且未触摸，潮湿且由多个手指触摸，干燥和触笔等等)进行分类的步骤，来使得这样的适应性阈值机制成为可能。
在一个或多个实施例中，对触摸屏幕的环境这样的分类可以依赖于对以下的识别：屏幕电容器(即屏幕的敏感元件)可以以模式布局、诸如举例而言矩阵布局来布置，以及互感应提供对行和列的每个交叉点的值的读取，从而对应的“电容的地图”(例如，全部的电容器矩阵值)对于与屏幕S相关联的电子器件C变得可用。
在一个或多个实施例中，分类过程可以针对电容的地图来执行，该地图可以例如是在触摸处理管线(pipeline)的开始时被检测到的(可能是在噪声预处理步骤之后)，以便能够驱动如下管线处理中的所有连续步骤，该管线处理旨在于手指/触笔岛提取和估计(x,y)相对坐标对。
图5的流程图是这样的方法的一般性示例。在此，框100是可能的(本身是非强制的)预处理的示例，这样的预处理诸如举例而言是对以本身已知的方式(例如，经由互电容感应)而产生的电容地图CM的噪声滤波。
在后续的步骤102中，可以对屏幕环境执行校验，以便在例如“干燥”环境(例如，步骤102的否定结果)和“潮湿”环境(例如，步骤102的肯定结果)之间进行区分，该“潮湿”环境指示水、湿润湿气、汗水等等的存在。
在一个或多个实施例中，步骤102的校验可以仅基于互电容数据(而不基于互电容数据和自电容数据两者)来执行。
在一个或多个实施例中，这可以允许潮湿多点触摸检测，同时避免连续地校验互电容数据和自电容数据两者来验证未被触摸的水是否存在于触摸面板上(这例如可能意味着在自电容地图上没有数据变化并且在互电容地图上有变化)。
观察到，如果水存在的话，仅使用自电容来揭示一个触摸的可能性是存在的。然而，这样的方法对于其他“潮湿”环境可能不是有效的，其他“潮湿”情况例如是对于屏幕上没有未被触摸的水、但又用潮湿的手指在屏幕上移动。这样的潮湿环境可能无法在早期被检测到(因为例如“自”和“互”地图两者均显示出了电容的变化)并且与屏幕S相关联的电子器件C继续将互电容地图用于手指检测，这可能引起不正确的结果(例如，由于错误触摸)。在这样的预想事故中，仅仅在手指移出面板之后，与屏幕S相关联的电子器件C才将能够检测到潮湿环境(例如，在屏幕上由手指留下的水坑在进入潮湿环境时转换)。然而，在那样的情况下，对于恢复正确的设备功能而言将是太晚了，这还可能使得重启变得必要。
在一个或多个实施例中，“干燥”环境(例如，步骤102的否定结果)可能导致对互电容数据的感应，因此允许多点触摸和触笔检测(框104)。
在一个或多个实施例中，“潮湿”环境(例如，步骤102的肯定结果)可能导致再次对互电容数据执行感应，因此允许多点触摸(多达5个潮湿手指)检测(框106)。
一个或多个实施例可以依赖于对不同类型的面板环境的分类，这些面板环境可以包括例如在两个不同的操作模式中的多个潮湿和干燥环境(具有单点和多点触摸操作)，这两个不同的操作模式诸如举例而言是浮动和抓握(参见图1和2)。
在一个或多个实施例中，这样的分类可以基于(仅仅)在互数据上计算出的特点的集合，从而一旦例如验证了潮湿环境，则允许多点触摸检测。
例如，一个或多个实施例可以具有在浮动和抓握操作模式中区分潮湿和干燥环境的能力，从而可以在如下的浮动(潮湿或干燥)或抓握(潮湿或干燥)情况中采用不同的参数设置，这些浮动(潮湿或干燥)或抓握(潮湿或干燥)情况引起例如在潮湿面板的情况下更具鲁棒性的设备行为。
在一个或多个实施例中，在前述考虑的分类机制可以允许针对抓握(图1)和浮动(图2)环境两者，通过仅仅使用互电容数据来辨别在干扰和潮湿屏幕的情况中和在未被触摸的水(水滴或水雾)的情况中的多点触摸(multi-touch)。
在一个或多个实施例中，这可以例如基于以下分类法来进行：
-抓握潮湿多点触摸(潮湿手指-抓握)；
-浮动潮湿多点触摸(潮湿手指-浮动)；
-抓握干燥多点触摸或者触笔(干燥手指/触笔抓握)；
-浮动干燥多点触摸或者触笔(干燥手指/触笔-浮动)；
-未被触摸的水(水雾、水滴、水雾或凝结、假性点)。
一个或多个实施例可以考虑最多五个手指，但是同样的方法可以被扩展到更高数目的手指。
一个或多个实施例可以根据由图6的功能框图示例化出的基本布局来进行操作，该功能框图可以例如在与屏幕S相关联的电子器件C中以SW形式来实现。
到该过程的输入可以是具有可能的预处理100的(互)电容地图CM。(可能经过预处理的)地图CM可以被馈送至描述符处理框200，并且然后被馈送至分类框202，该分类框可以基于某些分类规则来引起对如先前示例化出的多个屏幕环境(例如，潮湿手指-抓握；潮湿手指-浮动；干扰手指/触笔抓握；干燥手指/触笔-浮动；未被触摸的水)中的任何屏幕环境进行标识。
然后可以产生与屏幕S相关联的电子器件C的对应的设置2041、2042、2043、2044、2045，用于在由框206表示出的感应中使用。
在一个或多个实施例中，可以基于在框200中计算出的描述符集合来执行分类202，例如开始形成电容地图CM的正数值和负数值。
实际上，观察到，这样的正数和负数可以在从潮湿、干燥、抓握和浮动、单点触摸和多点触摸或者干燥触笔的组合中得到的所有环境下展现出很强的变化。
例如，可以根据以下差异为电容地图CM中的信号/数据定义“强度”值：
强度＝基线－原始数据
其中“基线(Baseline)”表示电容感应器在“无触摸”的环境中的值，该值是例如从设备(例如，屏幕S加上电子器件C)的校准过程中导出的。在由于导体元件接近或者在屏幕S上而存在电容变化时，“原始数据(RawData)”将是非零的。在“无触摸”的情况下，预期强度值将接近于零。
在以抓握模式(例如，设备P如图1所示的那样被手持)进行操作的情况下，当手指触摸干燥屏幕面板S时，预期原始数据(RawData)将假设是负数值，因为相邻电容感应器之间的电磁场降低。将观察到电容中的负变化，并且由于原始数据(RawData)的负号，强度(Strength)将是正数。
相反，如果在潮湿环境中考虑强度的行为，面板上的“未被触摸的水”的存在将导致相邻电容器之间的边缘场增加，并且因此导致RawData的增加(由于电容的正变化)。假设基线维持不变，与屏幕S相关联的电子器件C将在与水所处的屏幕区域对应的感应器交叉点处读取到负的强度值。
在潮湿手指在屏幕面板上移动的情况中，可能能够观察到，对应于触摸，强度的正数值(RawData将具有负数值)具有相比手指干燥触摸而言更高的数值。由于水的高介电常数(该水与用户的手指F的导电能力耦合)，这个增加的数值可能将决定了相邻感应器之间的电磁场被高度减少。这将引起高的电容变化(负的)，从而相对于正常尺寸的手指而言，潮湿触摸的强度(正的)将对应于较大的手指(例如，拇指)或者手掌。同时，边缘场增加的影响将导致在潮湿触摸周围的负数值的增加。
根据i)手指的数目和ii)水的量，在正数或者负数中的这些变化将是不同的。
如果参照图2的浮动环境，其中设备P可能被放置在电子隔离表面上，预期在触摸情况中边缘场的减少将低于“抓握”情况(设备P如图1所示的那样被手持)。这种情况的一种解释可以在于，该设备可能无法如在抓握环境下那样被很好地接地。在浮动的情况下，预期电容中的变化将较低，并且预期信号强度将低于在“抓握”操作模式的情况。
而且，在一个或多个实施例中，浮动模式可以显示出关于先前考虑的抓握环境而言不同的正数和负数的变化。这种变化可以在互电容地图CM上被观察到，例如手指“信号铃”的峰值在“浮动”中可以达到比在“抓握”中更低的数值。
在一个或多个实施例中，为了促进将本文中示例化的布置表现出鲁棒性和可靠性，分类器框202的输出可以针对抓握操作模式和浮动操作模式两者来辨别可能的潮湿和干燥环境。
在一个或多个实施例中，可以定义描述符的集合(参见图6中的框200)，以便在例如以下环境或类别中进行辨别：
-屏幕S上未被触摸的水，例如以水滴或者水雾/冷凝的形式(浮动或抓握)；
-屏幕S上的潮湿手指(浮动或抓握)；
-屏幕S上的干燥手指或者干燥触笔(浮动或抓握)。
在一个或多个实施例中，如图6的框200所简化的分类可以在触摸处理管线开始时(例如，在100的预处理之后)被执行，随后后续的管线步骤旨在于手指岛提取和(x,y)手指坐标对的估计。
如图6所示例化的，可以由分类器202通过将描述符数值(例如，强度数据)与规则集合进行比较来辨别各种类别。
在一个或多个实施例中，这些规则(可能被存储在电子器件C中)可以从“离线”计算步骤导出，这意味着例如可以使用监督分类器。
图7的流程图是旨在于辨别屏幕面板环境的可能处理的示例，该处理例如在感应管线的开始时被执行，该感应管线可能导致电子器件(控制器)C选择要被应用在互电容数据CM上的阈值(设置2041至2045)以便辨别例如来自错误触摸的手指。
在一个或多个实施例中，这样的处理可以涉及观察某些全局描述符的变化，因此使得辨别要被识别的多个类别(例如，潮湿或者干燥、单点触摸或者多点触摸)成为可能。
在一个或多个实施例中，这些描述符可以是全局的，也就是说，它们可以在互电容数据的全部分布上被计算出来。在一个或多个实施例中，这些描述符可以不考虑与如下各项有关的信息：例如触摸面板的导体元件的形状、诸如由手指产生的“信号铃”的区域，或者水滴的尺寸，或者相关形状的轮廓规则性。
在一个或多个实施例中，描述符计算可以不依赖于例如针对形状提取和分类的任何(先前的)例程。这可以在提供对先前通过形状识别步骤而可能引起的错误传播的免疫时促进计算和/或贡献。
一个或多个实施例可以涉及如下的描述符，这些描述符基于所定义的正数和负数的子范围的全局变化。
例如(根据正数和负数的全局范围，这可以取决于由控制器电子器件C使用的比特的数目)，可以选择三个范围，例如，具有对称(镜面)正数值和负数值，诸如b1、b2、b3和-b1、-b2、-b3。
一个或多个实施例可以提供如下：根据设备规范、诸如举例而言是感应器模式、敏感性、噪声免疫等等，使用具体的限制值或者重新固定(调整)相对子范围的末端。
在示例性实施例中，描述符可以从例如以下各项选择出来：
-正数值的最大值：maxPos；
-负数值的最大值：maxNeg；
-所有正数的总和：sumN；
-所有负数的总和：sumP；
-在范围1中的正数的总和：sumPos1；
-在范围2中的正数的总和：sumPos2；
-在范围3中的正数的总和：sumPos3；
-在范围1’中的负数的总和：sumNeg1；
-在范围2’中的负数的总和：sumNeg2；
-在范围3’中的负数的总和：sumNeg3；
以下是用于计算子范围总和的方法的示例，假设电容地图CM被从左到右和从上到下扫描，从而以下的总和值之一可以根据值的幅度(模数)和正负号来更新。
正数值
如果b1<数值<b2→sumPos1+＝数值
如果b2＝<数值<b3→sumPos2+＝数值
如果b3＝<数值<b4→sumPos3+＝数值
负数值
如果-b1>数值>-b2→sumNeg1+＝│数值│
如果-b2>＝数值>-b3→sumNeg2+＝│数值│
如果-b3>＝数值>-b4→sumNeg3+＝│数值│
一个或多个实施例可以在设备P中实现，该设备P配备有p-Cap触摸屏幕S和触摸控制器C，该触摸控制器C具有申请人的公司在市场上出售的商业名称为STFingerTip的类型。可以在这样的实现方式中使用的示例性数值和具体限制被报告如下：
数值的范围＝(-4095,+4095)
b1＝60
b2＝980
b3＝1960
b4＝3000。
尽管这样的示例性数值可以被认为是“被调谐”到用于该实现方式的设备的规范，某些一般性规则可以应用(联合地或者单独地)至一个或多个实施例。
例如，限制值可以是连续的/毗邻的，即范围2(b2+1)可以开始于范围1(b2)的末尾。
类似地，限制值可以几乎同等相距，其中一个限制值与随后的限制值之间的距离在例如900/1000附近。
例如，以下各项中的一项或多项可以应用：
-范围之间的间隙的示例性数值可以是间隙(gap)＝980；
-b3可以被选择为恰好是b3＝b2+间隙，
-第一数值b1＝60可以是固定的，例如可以是大于零，因为0与60之间的变化可能主要由于噪声的原因而被忽略。
-即使是在“潮湿”情况中，例如当在感应地图中不存在具有比2940更高值的手指峰值的情况下，b4的准确数值、即b3+delta＝1960+980＝2940可以被化整到例如3000(如所指示的)，而不会明显地影响性能水平。更一般性地，一个或多个实施例中，间隙可以以如下这样的方式来选择的，该方式是使得例如范围3还包括可以由感应设备针对(多个)干燥手指和针对(多个)潮湿手指两者而提供的峰值。
同样的方式可以被应用到负数范围，但是在那种情况下，仅一个范围、例如范围1’可以出于分类目的而被实际使用。两个其他范围(范围2’和范围3’)可以不出于分类目的而被使用。然而，在某些情况中，它们可能对于分类其他环境是有用的，这些其他环境诸如潮湿手掌或者面颊、与水不同的液体等等。
在一个或多个实施例中，分类器202可以将描述符集合作为输入，并且然后每个描述符符合那个(那些)规则。例如，在一个或多个实施例中，示例性规则可以对应于以下的输出分类：
1.手指/触笔干燥抓握(Fingers/stylusdrygrip)；
2.手指/触笔干燥浮动(Fingers/stylusdryfloat)；
3.手指潮湿浮动(Fingerswetfloat)；
4.手指潮湿抓握(Fingerswetgrip)；
5.未被触摸的水(Untouchedwater)(水滴或水雾)。
图7是可能的描述符实现方式连同以上考虑的内容的示例性流程图。相关的过程是简单的，具有较低的计算开销。
在步骤1000中对输入值落入在屏幕面板S的可容许范围内(例如，坐标i、j满足基本条件，诸如i<高度；j<宽度)的效果进行校验之后，电容地图CM如在框1002所示意性指示的那样被扫描，该框1002表示与扫描动作对应的坐标i和j的步进式递增。
在步骤1004中，电容地图CM中的每个元素(例如，强度[i][j])被标识为正数(步骤1004的输出为“是”)或者负数(步骤1004的输出为“否”)。
然后，执行一行中的各种校验(如果是正数的话则是1006a、1008a、1010a，而如果是负数的话则是1006b、1008b、1010b)以便找到相对子范围，同时相对子范围被增加(如果是正数的话则是1012a、1014a、1016a，而如果是负数的话则是1012b、1014b、1016b)，并且更新最大全局值和最小全局值(分别在1018a和1018b)，从而一旦地图CM已经被扫描，那么全局正数总和以及全局负数总和可以通过对部分子总和进行加和来计算。
在一个或多个实施例中，可以使用决策树，以便通过依靠于在机器学习的上下文中可以被称为监督分类器的东西来执行最终的分类。
名称“机器学习”涵盖广义类别的计算方法，这些方法旨在于从在某些情形中对系统的观察(或者模拟)来提取系统的模型。一种模型可以通过观察到的系统的变量之间的一组准确或者近似的关系来表示。这样的模型可以允许预测该系统在某些未被观察到的情形中的行为和/或促进理解已经观察到的行为。监督学习指示机器学习方法的子集，这个子集以输入-输出关系的形式导出模型。例如，监督学习可以允许在对这些变量的数值的联合观察的给定样本基础上，标识从某些输入变量到某些输出变量的映射。在这种上下文中，(输入或输出)变量可以被称为属性或特征，而对它们的数值的联合观察可以被称为对象并且用于推断模型的对象的给定样本组成学习样本。
在分类树中的树归纳算法之下的概念是找到在学习样本上具有良好预测性能的简单树。决策树可以是一种有用和简单监督的学习过程。相关信息可以在例如P.Geurtsetal.:“Supervisedlearningwithdecisiontree-basedmethodsincomputationalandsystemsbiology”,MolecularBiosystems,Vol.5,No.12,Dec.2009,pp.1593-1605,ISSN1742-206X中找到。
一个或多个实施例可以想到一种只此一次(onceforall)被执行的学习步骤，本质上是作为该设备的校准过程。例如，在该设备(例如，触摸屏幕或者装置、诸如包括这样的设备的移动通信终端)在市场上可获得之前，该设备可以针对数据的正确调谐而被校准，并且以同样的方式，决策树学习步骤的输出可以被存储为该设备/装置中的规则集合。
在一个或多个实施例中，这些规则可以是如果-则-否则(if-then-else)决策的集合，这些决策将针对每个电容地图而被实时使用，以便分类具体的情形(潮湿或干燥或未被触摸的水，等等)。
例如，这些规则可以基于对某个设备/装置的可能的数据变化的分析来定义，其中该分析的结果由决策树获得的那些规则来确认。这意味着，例如，针对具有某个硬件配置(例如，感应器模式、LCD噪声规范、面板厚度等等)的设备而使用的具体规则可能针对不同的设备的话就不适于“按照它们现在的样子(astheyare)”来使用。
本领域技术人员将另外理解到，使用决策树不是本文中示例出的分类器的强制性选择。一个或多个实施例可以使用其他监督学习算法、诸如举例而言是k个最邻近值(k-NearestNeighbour)、人工神经网络、支持向量机等等。
图8示意性表示了在接收描述符集合sumP,sumN,maxNeg,maxPos,sumNeg1,sumNeg2,sumNeg3,sumPos1,sumPos2,sumPos3时和在将这些描述符应用到规则集合(例如，如被存储在存储器的一部分中的规则集合(该存储器被包括在设备电子器件C中/与设备电子器件C相关联)时分类器202的操作，以便从例如五个可能的类别中标识出一个类别，这些描述符如图7中示意性表示的那样在电容的当前地图CM上被计算，这五个可能的类别诸如未被触摸的水、潮湿手指浮动、潮湿手指抓握、干燥手指浮动、干燥手指抓握。
例如，对于智能电话诸如TCLHero2智能电话，以下可以应用：
Ifa＝b＝c＝d＝e＝f＝0→无触摸
elseif(g>mtwth1&&mtwth3<h<mtwth2)→未被触摸的水(水滴/水雾)
elseif(a<mtwth4&&i<mtwth4&&(e>mtwth2││f>mtwth2))→干燥抓握(单个手指/多个手指或者触笔)
elseif(a>mtwth4&&f<mtwth5&&j>mtwth4&&j>i)→干燥浮动(单个手指/多个手指或者触笔)
elseif(i>j&&j>mtwth4)→潮湿浮动(单个手指/多个手指)
elseif(a>mtwth4&&f>mtwth5&&j>mtwth4&&j>i)→潮湿抓握(单个手指/多个手指)
其中：
a＝sumNeg1；d＝sumPos1；th1＝100；
b＝sumNeg2；e＝sumPos2；th2＝500；
c＝sumNeg3；f＝sumPos3；th3＝20；
g＝maxNeg；h＝maxPos；th4＝1000；
i＝a+b+c；j＝d+e+f；th5＝5000。
将理解的是，一个或多个实施例允许针对“抓握”和“浮动”环境(分别是屏幕S由用户手持和倚靠在绝缘表面上)中的至少一种并且优选的是它们中的两种，通过例如在“干燥”情况中辨别(多个)手指和触笔来确定干燥触笔抓握和浮动操作。
在一个或多个实施例中，这可以涉及辨别干燥抓握或干燥浮动环境，并且电路(控制器)C然后可以确定手指数目和位置以及可能的触笔数目和位置。在一个或多个实施例中，控制器可以通过已经查明要处理干燥环境而执行这样的辨别(触笔和手指)。
在没有像水在屏幕上的其他可能存在之类的信息时，这样的辨别将难以可行(并且在实践上是不可能的)，这将对辨别触笔和假性水(waterghost)造成妨碍。这些可能产生于由触笔产生的那些信号(低峰值—小的“信号铃”)类似的信号。
基于本文中示例化的分类，控制器C然后可以处于这样的位置：通过作用于“互”地图来有效地在触笔与假性水之间进行辨别。
利用在申请人的公司生产的STFingerTip族的触摸控制器上实施的一个或多个实施例而执行的测试已经验证了在不同的潮湿和干燥环境中在不同的浮动和抓握的操作模式下对从一到五个手指进行检测的能力。而且，未被触摸的水和干燥触笔环境也被覆盖在测试中。
还执行了“水滴测试”和“水雾测试”，以便对从消费者的角度可能被考虑到的环境进行测试，从而评估设备的防水性。在将对手指的检测以及还有对设备的正确操作的尊重作为整体时，触摸屏幕的表面上的湿气确实可能影响性能；事实上，取决于湿气的量和它的属性，性能可能变化。
水滴测试包括两个步骤，即：
步骤1：在触摸的表面(屏幕表面)上有四个水滴，每个水滴具有10mm直径。
步骤2：在没有水的区域测试操作(例如，通过在水滴之间“回旋滑动(slalom)”而不触碰它们)，并且在水被擦拭之后再次测试它(例如，通过在水被移除之后在屏幕上滑动一个或多个手指)。
在这两个步骤之后进行校验，以便查看该设备是被阻止(因此需要重新启动)或者是继续正确地进行操作。
水雾测试包括三个步骤，即：
步骤1：在触摸表面上喷射3ml水。
步骤2：将这个水在触摸表面上保持60秒。
步骤3：擦拭掉水，然后测试功能。
在一个或多个实施例中，在潮湿/水环境的情况中，电子器件C(例如，固件)可以进入水多点检测模式，或者以其他方式可以继续如已经针对干燥环境所完成的那样继续工作。一个或多个实施例可以提供针对抓握和浮动两者来可靠地辨别潮湿和干燥环境的优势，即使潮湿/干燥/抓握/浮动环境的组合可能导致无法以其他方式被轻易地辨别的行为类型。
例如，观察到，即使针对触摸屏幕的完全不同的模式，也可能产生显示出非常类似的电容变化的电容地图。针对在浮动模式中五个手指触摸干燥的显示器而言的电容地图和针对在浮动模式中五个手指触摸潮湿的显示器而言的地图可能是一个恰当的例子。
单个描述符可能不能够在具有非常类似的地图的这样两个不同的环境之间进行辨别。例如，单个描述符、诸如该地图的最小负数值不可以区别这两种不同的环境，因为最小负数值在这两种情况中可能非常类似(例如，-1421、-1430)，因此导致检测到错误触摸。
使用多个描述符可以克服这个缺陷，因为一组描述符可以将在所选范围之内的数据变化考虑在内。检测潮湿环境的可能性使得可以避免在由于水而检测到错误触摸的风险时屏幕控制器应当继续使用“干燥”阈值设置，由于水而检测到错误触摸的该风险是：在浮动模式中在潮湿手指的情况下使用“干燥”设置，可以导致对例如错误手指触摸和错误触笔触摸的检测。
在不违背基本原理的情况下，细节和实施例可以关于本文中以纯粹非限制示例的方式解释说明的这些细节和实施例而进行变化、甚至可以进行显著地变化，而不会因此偏离保护范围。
保护范围由所附权利要求来确定的。

Claims (9)

1.一种操作电容式触摸屏幕(S)的设备，其特征在于，所述设备包括电子电路(C)，所述电子电路(C)包括：
-用于产生针对所述屏幕(S)的电容值的电容地图(CM)的装置，其中所述电容值指示所述屏幕受到用户触摸的位置(X，Y)，
-用于向所述电容地图(CM)应用描述符处理(200；1000至1018a，1018b)以从所述电容地图(CM)提取描述符的集合(SumP,SumN,MaxNeg,MaxPos,SumNeg1,SumNeg2,SumNeg3,SumPos1,SumPos2,SumPos3)的装置，所述描述符指示所述屏幕(S)处于多个不同的操作环境中的一个操作环境，
-用于向所述描述符应用(202)分类器规则的集合以标识多个不同的操作环境(未被触摸的水、潮湿手指浮动、潮湿手指抓握、干燥手指/触笔浮动、干燥手指/触笔抓握)中的所述一个操作环境的装置，以及
-用于通过将所述电容值与感应阈值的至少一个设置(2041至2045)进行比较来标识所述屏幕(S)受到用户触摸的位置的装置，所述感应阈值的至少一个设置是根据通过向所述描述符(200)应用(202)分类器规则的所述集合而从多个不同的操作环境中标识出的操作环境而选择的。
2.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，其中所述电容地图(CM)是所述触摸屏幕(S)的互电容地图。
3.根据权利要求1或权利要求2所述的设备，其特征在于，其中所述电子电路(C)包括用于将描述符的所述集合(SumP,SumN,MaxNeg,MaxPos,SumNeg1,SumNeg2,SumNeg3,SumPos1,SumPos2,SumPos3)提取为在整个所述电容地图(CM)上计算出的全局描述符的装置。
4.根据权利要求1或权利要求2所述的设备，其特征在于，其中所述描述符处理(202；1000至1018a，1018b)包括：
-相对于针对所述电容值的可能范围的集合(b1,b2,b3,-b1,-b2,-b3)来校验(1006a,1008a,1010a,1006b,1008b,1010b)所述电容值，以及
-根据所述校验的结果，提取(1012a,1014a,1016a,1018a,1012b,1014b,1016b,1018b)所述描述符。
5.根据权利要求4所述的设备，其特征在于，其中所述描述符处理(202；1000至1018a，1018b)包括从所述电容地图(CM)中提取从以下各项中选择出的多个描述符：
-针对所述电容值的正数值的最大值(maxPos)；
-针对所述电容值的负数值的最大值(maxNeg)；
-针对所述电容值的所有正数值的总和(sumN)；
-针对所述电容值的所有负数值的总和(sumP)；
-针对所述电容值的在第一正数范围中的正数值的总和(sumPos1)；
-针对所述电容值的在第二正数范围中的正数值的总和(sumPos2)；
-针对所述电容值的在第三正数范围中的正数值的总和(sumPos3)；
-针对所述电容值的在第一负数范围中的负数值的总和(sumNeg1)；
-针对所述电容值的在第二负数范围中的负数值的总和(sumNeg2)；
-针对所述电容值的在第三负数范围中的负数值的总和(sumNeg3)。
6.根据权利要求1或权利要求2所述的设备，其特征在于，其中所述电子电路(C)包括用于基于以下差异来将所述电容地图(CM)生成为电容强度值的地图的装置：
强度＝基线-原始数据
其中：
-基线是所述屏幕在未被触摸时的位置处的电容值，并且
-原始数据是由于所述屏幕的所述位置处的导体元件造成的电容变化。
7.根据权利要求1或权利要求2所述的设备，其特征在于，其中所述多个不同的操作环境包括从以下各项中选择出的操作环境：
-用户的手指(F)干燥并且屏幕(S)由用户手持(干燥手指抓握)；
-触笔干燥并且屏幕(S)由用户手持(干燥触笔抓握)；
-触笔干燥并且屏幕(S)倚靠在绝缘表面上(干燥触笔浮动)；
-用户的手指(F)干燥并且屏幕(S)倚靠在绝缘表面上(干燥手指浮动)；
-用户的手指(F)潮湿并且屏幕(S)由用户手持(湿润手指抓握)；
-用户的手指(F)潮湿并且屏幕(S)倚靠在绝缘表面上(湿润手指浮动)；
-屏幕上未被触摸的水(未被触摸的水)。
8.根据权利要求1或权利要求2所述的设备，其特征在于，其中：
-所述多个不同的操作环境包括：针对所述屏幕(S)由用户手持和所述屏幕(S)倚靠在绝缘表面上中的至少一种并且优选的是这两种而言，针对用户的手指的干燥操作环境(干燥手指抓握；干燥手指浮动)和针对触笔的干燥操作环境(干燥触笔抓握；干燥触笔浮动)，并且
-其中所述电子电路(C)包括用于在所述干燥操作环境中的手指操作(干燥手指抓握；干燥手指浮动)与触笔操作(干燥触笔抓握；干燥触笔浮动)之间进行辨别的装置。
9.一种装置，诸如移动通信设备，其特征在于，所述装置包括电容式触摸屏幕(S)和根据权利要求1至8中任一项所述的用于操作所述电容式触摸屏幕(S)的设备(C)。
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