EP3030956A1 - Verfahren sowie bedienvorrichtung zum bedienen eines elektronischen gerätes über einen touchscreen - Google Patents

Verfahren sowie bedienvorrichtung zum bedienen eines elektronischen gerätes über einen touchscreen

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EP3030956A1
EP3030956A1 EP14747910.9A EP14747910A EP3030956A1 EP 3030956 A1 EP3030956 A1 EP 3030956A1 EP 14747910 A EP14747910 A EP 14747910A EP 3030956 A1 EP3030956 A1 EP 3030956A1
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EP
European Patent Office
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movement
position signal
touchscreen
input
component
Prior art date
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Ceased
Application number
EP14747910.9A
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English (en)
French (fr)
Inventor
Erik Alpman
Christoph Arndt
Rainer Busch
Urs Christen
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Ford Werke GmbH
Ford Global Technologies LLC
Original Assignee
Ford Werke GmbH
Ford Global Technologies LLC
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Filing date
Publication date
Application filed by Ford Werke GmbH, Ford Global Technologies LLC filed Critical Ford Werke GmbH
Publication of EP3030956A1 publication Critical patent/EP3030956A1/de
Ceased legal-status Critical Current

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    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
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    • G06F3/048—Interaction techniques based on graphical user interfaces [GUI]
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    • G06F3/0488—Interaction techniques based on graphical user interfaces [GUI] using specific features provided by the input device, e.g. functions controlled by the rotation of a mouse with dual sensing arrangements, or of the nature of the input device, e.g. tap gestures based on pressure sensed by a digitiser using a touch-screen or digitiser, e.g. input of commands through traced gestures
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60K—ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PROPULSION UNITS OR OF TRANSMISSIONS IN VEHICLES; ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PLURAL DIVERSE PRIME-MOVERS IN VEHICLES; AUXILIARY DRIVES FOR VEHICLES; INSTRUMENTATION OR DASHBOARDS FOR VEHICLES; ARRANGEMENTS IN CONNECTION WITH COOLING, AIR INTAKE, GAS EXHAUST OR FUEL SUPPLY OF PROPULSION UNITS IN VEHICLES
    • B60K35/00—Instruments specially adapted for vehicles; Arrangement of instruments in or on vehicles
    • B60K35/10—Input arrangements, i.e. from user to vehicle, associated with vehicle functions or specially adapted therefor
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    • G06F3/0418—Control or interface arrangements specially adapted for digitisers for error correction or compensation, e.g. based on parallax, calibration or alignment
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    • B60K2360/1438—Touch screens
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    • G06F3/0481—Interaction techniques based on graphical user interfaces [GUI] based on specific properties of the displayed interaction object or a metaphor-based environment, e.g. interaction with desktop elements like windows or icons, or assisted by a cursor's changing behaviour or appearance
    • G06F3/04817—Interaction techniques based on graphical user interfaces [GUI] based on specific properties of the displayed interaction object or a metaphor-based environment, e.g. interaction with desktop elements like windows or icons, or assisted by a cursor's changing behaviour or appearance using icons

Definitions

  • the invention relates to a method and an operating device for operating an electronic device, in particular in a vehicle, via a touchscreen.
  • a first line of keys for selecting the respective function can be located on a touchscreen, with a variable range depending on the selected function being provided below this first line which provides appropriate information or input keys according to the selected function.
  • the area outlined in dashed lines in FIG. 2 is adapted as a function of the function currently selected by the driver.
  • these virtual buttons can be very small at high utilization of the area provided by the touch screen or available for input fields, so that their exact operation can be difficult.
  • EP 2 587 350 A2 discloses, inter alia, a method for actuating a touchscreen in the cockpit of an aircraft, in which the determination of valid touch screen inputs is based on the comparison between a characteristic of the respective input with a reference characteristic.
  • inputs for example, are classified as inadvertent during the occurrence of turbulence or regarded as invalid, which can be done for example based on the detection of biomechanical (eg, palm or wrist turender) properties of the input or the size of the actuated area relative to the average fingertip size.
  • biomechanical eg, palm or wrist trehalose
  • a method according to the invention for operating an electronic device via a touchscreen, in particular in a vehicle, wherein the operation is performed on the basis of a position signal generated by a touch movement touching the touchscreen comprises the following steps: - performing a filtering of the position signal such that at least one movement component the input motion is at least partially suppressed, whereby a filtered position signal is obtained; and
  • the invention is based on the concept of subjecting a position signal (for example, the respective finger position) approaching the touchscreen to touch and finally touching it, the filter parameters used here depending on the current vehicle state (eg Vehicle speed and acceleration) can be selected.
  • a position signal for example, the respective finger position
  • the filter parameters used here depending on the current vehicle state eg Vehicle speed and acceleration
  • the invention is based on the consideration that the intended by the driver finger movement is superimposed by random or statistical components of movement, as will be described in more detail below.
  • the touch screen may be a vehicle-mounted touch screen or the touch screen of a tablet computer or smartphone (for example, connected to a vehicle).
  • the invention is not limited to these applications and generally advantageous in applications realized in which a touch screen in a mobile environment, possibly also at a greater distance or with the arm of the operator outstretched to be operated.
  • the at least one movement component of the input movement comprises an irregular movement (for example in the sense of a reciprocating movement, a wobbling motion or "Brownian motion") of the hand of an operator stretched out to carry out the input movement.
  • the at least one movement component of the input movement comprises relative vibration-related movements, in particular due to vibrations of a vehicle, between the hand extended to carry out the input movement and the touchscreen.
  • the at least one movement component of the input movement comprises movements due to steering or braking processes of a vehicle and / or due to road bumps.
  • the position signal has three location coordinates (x, y, z) relative to the touchscreen, wherein the filtering of the position signal takes place for all of these three location coordinates.
  • the at least one movement component is determined on the basis of an autocorrelation of the position signal.
  • the at least one motion component is determined using a low-pass filter.
  • the at least one movement component is determined with the aid of at least one acceleration sensor.
  • the position signal is frozen when a position change determined during the input movement or an acceleration determined during the input movement exceeds a predetermined threshold value.
  • the invention in response to an input gesture contacting the touch screen, visual and / or haptic feedback is communicated to an operator performing the input movement.
  • the invention further relates to an operating device for operating an electronic device via a touchscreen, in particular in a vehicle, wherein the operation is based on a generated by a touchscreen touching input movement position signal, and wherein the operating device is configured to a method with the above perform described features.
  • FIG. 1 is a flow chart for explaining an example flow of the
  • Figure 2-3 are schematic representations for explaining conventional approaches for operating a touch screen.
  • the invention is based on the consideration that when operating a touchscreen, for example in a vehicle, the finger movement intended by the driver is superimposed by random or statistical components of motion, with respect to the relative movement between fingertip and touchscreen at least four components of movement can be distinguished: the driver intended movement, ie approach to the touchscreen and point to a defined area or point (hereinafter: “component a”); a “Brownian movement” in the form of minor movements, for example, due to the fact that the hand can be stretched out and not held in a completely consistent position or because of Driver with his other hand operated the steering wheel and with the outstretched hand performs compensatory movements (hereinafter: "component b"); accidental or statistical, minor movements due to vibration of the vehicle and their impact on both
  • component c Touchscreen as well as on the driver
  • component d unintentional large movements due to abrupt steering or braking or uneven road surfaces
  • a strong filtering since this is the average or mean component of motion around which the other components of motion oscillate.
  • conventional filtering using a slow low-pass filter eliminates delays that can be troublesome to the driver and make the display very sluggish to eliminate any unwanted motion components.
  • the Brownian motion component (component b)) can be seen from the position information captured by the touchscreen (eg, by cameras or other sensor technology).
  • the statistical properties of this Brownian motion component can be determined with an autocorrelation or a cross-correlation indicating after what time the correlation of the position signal with itself is lost (so that a corresponding low-pass filter can eliminate the uncorrelated, faster contributions). These statistical characteristics are generally dependent on the driver (eg the muscle tension), but also on the acceleration. By means of an adaptation of the filter to the detected statistical properties, a Adjustment of the filtering to the driver, so that the adverse effects described above can be avoided.
  • the corresponding adaptation of the low-pass filter can take place in that the output value of the correlation calculation with a suitable scaling factor is used directly as a filter constant.
  • a filter which reacts more quickly is preferably used than in the case of a more autocorrelated signal, in which a stronger filtering takes place.
  • the adjustment of the filter constant may only be gradual, i.e., follow the correlation signal only with some delay. That is, the filter constant itself is again subjected to additional low-pass filtering (preferably with a predetermined filter constant), thereby causing i.a. Disturbing effects can be eliminated in strongly transient states.
  • the filter constant can also be modified on the basis of an evaluation of the signals of an acceleration sensor.
  • a parameter in the calculation of the autocorrelation or cross-correlation of time-dependent functions represents the considered time shift between the functions. For this time shift, the value zero can be selected, or a specific time delay can be specified.
  • the auto or cross correlation can also be used instead of a low-pass filtering directly for the determination of corrected position values, since the application of the correlation operation is accompanied by an averaging.
  • the statistical properties of the acceleration signal can be evaluated to determine the standard deviation over short time windows. This information can be used in the consideration or processing of the fourth movement component described below.
  • a Fourier transform may be applied to the acceleration signal to determine the frequency range at which (apart from the contribution of the equilibrium state) the largest contribution occurs. This frequency range is generally dependent on the vehicle speed, the type of roadway and, if applicable, the suspension setting ("hard / sporty" or "soft / comfortable”).
  • a notch filter can be used to eliminate the corresponding frequency range from fingertip position information.
  • the duration of this suppression can be time based and for example 500ms. Alternatively, the duration of this suppression of changes in fingertip position may also be based on the Acceleration itself can be determined.
  • a resumption of the position determination can take place as soon as the acceleration is in a smaller range (eg ⁇ 1 standard deviations) for a certain number of sampling moments.
  • the suppression can also take place as a function of the evaluation of the Brownian motion, if, for example, the autocorrelation has reached its original value again.
  • Another possibility is to evaluate the cross-correlation between the acceleration and the position, whereby the position tracking can be resumed if the cross-correlation shows sufficient decoupling between the two signals (ie a low cross-correlation).
  • the filtering according to the invention is carried out not only in two dimensions (ie for the x and y directions on the touchscreen), but also for the third dimension or spatial coordinate or spatial direction (z direction), in particular the approach to the touch screen ,
  • a first actual touch of the touchscreen is caused by one of the three inadvertent movement components (components b) -d)) described above and not by the intended movement (component a), such that the one associated with the touch Action should also be delayed in a similar manner as for the (x, y position) on the touch screen.
  • a feedback takes place if the contact has been recognized and accepted.
  • This may be visual feedback (for example, lighting up or changing the color of the driver touched icon (eg button or slide switch)).
  • a haptic feedback eg in the form of a vibration of the surface
  • an acoustic feedback may be transmitted, which indicates that the touch of the screen has been detected (in which case no information about the operated element is transmitted).
  • an evaluation of comparatively large, rapid changes in the position of the fingertip can take place. This makes use of the fact that deliberate movements take place relatively steadily or gradually, whereas unintentional movements take place relatively abruptly. In this case, a similar statistic as described in connection with the acceleration signal can be used.
  • step S10 the fingertip position is initialized from a stored position in step S20.
  • step S30 a reading is made of the acceleration sensor (ie, the acceleration signal (a x , a y , a z )).
  • step S40 the standard deviation of the acceleration (sa x , sa y , sa z ) is determined over a specific time window. If, according to the query in the following step S50, at least one of the acceleration components is greater than the product of the respective standard deviation with a predetermined factor, a "freezing" of the fingertip position occurs (step S55), returning to step S30, ie a new reading of the acceleration sensor. Otherwise, in step S60, the fingertip position is read in the three spatial directions, ie the coordinates (x, y, z). In the following step S70 an autocorrelation of the fingertip position as well as a determination of the time constants for the filtering takes place.
  • step S80 the position signal is filtered using a low-pass filter based on the corresponding filter constants.
  • step S90 an updating of the fingertip position in the memory for use in the touchscreen operation is performed.
  • step S100 the method ends.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren sowie eine Bedienvorrichtung zum Bedienen eines elektronischen Gerätes, insbesondere in einem Fahrzeug, über einen Touchscreen. Ein erfindungsgemäßes Verfahren zum Bedienen eines elektronischen Gerätes über einen Touchscreen, wobei die Bedienung auf Basis eines durch eine den Touchscreen berührende Eingabebewegung erzeugten Positionssignals erfolgt, weist folgende Schritte auf: Durchführung einer Filterung des Positionssignals derart, dass wenigstens eine Bewegungskomponente der Eingabebewegung zumindest teilweise unterdrückt wird, wobei ein gefiltertes Positionssignal erhalten wird, und Betätigen des elektronischen Gerätes auf Basis dieses gefilterten Positionssignals.

Description

Verfahren sowie Bedienvorrichtung zum Bedienen eines
elektronischen Gerätes über einen Touchscreen Beschreibung
Die Erfindung betrifft ein Verfahren sowie eine Bedienvorrichtung zum Bedienen eines elektronischen Gerätes, insbesondere in einem Fahrzeug, über einen Touchscreen.
Zur Entwicklung übersichtlicherer Instrumententafeln in Kraftfahrzeugen ist es bekannt, unter Vermeidung vorgegebener zweckgerichteter Tasten auf dem Armaturenbrett einen berührungsempfindlichen Bildschirm bzw. Touchscreen zu verwenden, welcher je nach der vom Fahrer gewünschten Funktion virtuelle Tasten bzw. Bedienfelder bereitstellt.
So kann sich beispielsweise gemäß Fig. 2 auf einem Touchscreen eine erste Zeile von Tasten zur Auswahl der jeweiligen Funktion (z.B. "Radio", "Navigation" oder "Klimasteuerung") befinden, wobei unterhalb dieser ersten Zeile ein je nach gewählter Funktion veränderlicher Bereich vorgesehen ist, welcher geeignete Informationen bzw. Eingabetasten entsprechend der gewählten Funktion bereitstellt. Hierbei wird der in Fig. 2 gestrichelt umrandete Bereich in Abhängigkeit von der vom Fahrer gerade ausgewählten Funktion angepasst. Hierbei kann in der Praxis das Problem auftreten, dass diese virtuellen Tasten bei großer Auslastung des von dem Touchscreen bereitgestellten bzw. für Eingabefelder zur Verfügung stehenden Bereichs sehr klein sein können, so dass deren exakte Betätigung schwierig werden kann. Das Problem wird dadurch noch verstärkt, dass solche Touchscreens häufig im Mittelbereich des Armaturenbretts (sogenannter "Center Stack" = "zentraler Bedienbereich") angeordnet sind, was zu Parallaxenfehlern führen und zur Folge haben kann, dass der Nutzer den Touchscreen außerhalb der Mitte des eigentlich beabsichtigten Bedienfeldes betätigt. Zur Überwindung dieses Problems kann gemäß der schematischen Darstellung von Fig. 3 eine Vergrößerung des vom Touchscreen angezeigten Bildes im Bereich rings um den Berührungspunkt des Fingers herum erfolgen, so dass der Benutzer ein visuelles Feedback zu dem jeweils betätigten Bereich erhält. Dieses visuelle Feedback tritt an die Stelle des bei herkömmlichen Tasten gewohnten haptischen Feedbacks und bestätigt den Benutzer darin, dass die beabsichtigte Änderung der jeweiligen Einstellungen auch erzielt wird. Auch bei dem unter Bezugnahme auf Fig. 3 beschriebenen Ansatz tritt jedoch das weitere Problem auf, dass während der Fahrt immer auch eine gewisse Bewegung der Hand bzw. des Fingers des Fahrers stattfindet, so dass ein stetiges Ausrichten des Fingers ohne Verwackeln schwierig ist. Ein unstetiges bzw. wackeliges Bewegen des Fingers hat jedoch ein Umherwandern oder Umherspringen des jeweils vergrößerten Bereichs und ein Flackern der Anzeige zur Folge. Dieses Problem wird dadurch vergrößert, dass bei Betätigung eines im zentralen Bedienbereich bzw. "Center Stack" des Armaturenbretts befindlichen Touchscreens der ausgestreckte Arm des Fahrers in anderer Weise bewegt bzw. positioniert wird, als dies etwa bei Betätigung eines in der jeweils anderen Hand gehaltenen Tabletcomputers der Fall ist. Zudem hat auch die Bewegung des Fahrzeuges Relativbewegungen zwischen dem ausgestreckten Finger und dem Touchscreen zur Folge. Die Betätigung eines gewünschten Bedienfeldes auf dem Touchscreen in einem Fahrzeug kann sich daher als wesentlich schwieriger erweisen als die Betätigung eines Tabletcomputers oder eines Smartphones.
Aufgrund der in drei Dimensionen bzw. Raumrichtungen stattfindenden Fingerbewegung kann ferner eine rasche Änderung der Vergrößerung und des vergrößerten Bereichs stattfinden, bevor die auf dem Touchscreen anvisierte Stelle schließlich getroffen wird, was dazu führt, dass die Anzeige scheinbar flackert und das Auffinden und Betätigen des anvisierten Punktes bzw. Bedienfeldes noch erschwert wird. Aus EP 2 587 350 A2 ist u.a. ein Verfahren zur Betätigung eines Touchscreens im Cockpit eines Flugzeuges bekannt, bei dem die Ermittlung gültiger Touchscreen- Eingaben auf Basis des Vergleichs zwischen einer Charakteristik der jeweiligen Eingabe mit einer Referenzcharakteristik erfolgt. Hierbei werden Eingaben beispielsweise während des Auftretens von Turbulenzen als versehentlich eingestuft oder als ungültig angesehen, was beispielsweise auf Basis der Erfassung biomechanischer (z.B. auf Handfläche oder Handgelenk hinweisender) Eigenschaften der Eingabe oder der Größe der betätigten Fläche relativ zur durchschnittlichen Fingerspitzengröße erfolgen kann.
Aus der DE 1 1 2009 002 612 T5 ist es bekannt, dass die Positionseingaben eines Touchscreens einer Tiefpassfilterung mit konstanter Filterkonstante bzw. Grenzfrequenz (z.B. 3 Hz) zur Elimination von Vibrationen unterzogen werden. Eine derartige konstante Tiefpassfilterung führt jedoch zu einer unerwünschten Anzeigeträgheit.
Zum weiteren Stand der Technik wird lediglich beispielhaft auf US 2012/0308204 A1 , US 7 865 838 B2, EP 2 160 675 B1 , US 2010/0328351 A1 und US 8 373 669 B2 verwiesen.
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren sowie eine Bedienvorrichtung zum Bedienen eines elektronischen Gerätes über einen Touchscreen, insbesondere in einem Fahrzeug, bereitzustellen, welche eine exaktere und möglichst fehlerfreie Bedienung auch bei ungleichmäßigen oder abrupten Eingabe- bzw. Fingerbewegungen der Bedienperson ermöglichen, wobei der Eindruck einer trägen Anzeigenreaktion für den Benutzer vermieden werden soll.
Diese Aufgabe wird durch das Verfahren gemäß den Merkmalen des unabhängigen Patentanspruchs 1 sowie die Bedienvorrichtung gemäß den Merkmalen des nebengeordneten Patentanspruchs 1 1 gelöst. Ein erfindungsgemäßes Verfahren zum Bedienen eines elektronischen Gerätes über einen Touchscreen, insbesondere in einem Fahrzeug, wobei die Bedienung auf Basis eines durch eine den Touchscreen berührende Eingabebewegung erzeugten Positionssignals erfolgt, weist folgende Schritte auf: - Durchführung einer Filterung des Positionssignals derart, dass wenigstens eine Bewegungskomponente der Eingabebewegung zumindest teilweise unterdrückt wird, wobei ein gefiltertes Positionssignal erhalten wird; und
Betätigen des elektronischen Gerätes auf Basis dieses gefilterten Positionssignals.
Der Erfindung liegt insbesondere das Konzept zugrunde, die sich aus einer sich dem Touchscreen annähernden und diesen schließlich berührenden Hand- bzw. Fingerbewegung ergebenden Positionssignale (etwa der jeweiligen Fingerposition) einer Filterung zu unterziehen, wobei die hierbei verwendeten Filterparameter in Abhängigkeit vom aktuellen Fahrzeugzustand (z.B. Fahrzeuggeschwindigkeit und -beschleunigung) gewählt werden können. Dabei geht die Erfindung von der Überlegung aus, dass die vom Fahrer beabsichtigte Fingerbewegung durch zufällige bzw. statistische Bewegungskomponenten überlagert wird, wie im Weiteren noch detaillierter beschrieben wird.
Bei dem Touchscreen kann es sich um einen im Fahrzeug eingebauten Touchscreen oder auch um den Touchscreen eines (z.B. an ein Fahrzeug angeschlossenen) Tabletcomputers oder Smartphones handeln. Die Erfindung ist jedoch auch auf diese Anwendungen nicht beschränkt und allgemein in Anwendungen vorteilhaft realisierbar, in denen ein Touchscreen in einer beweglichen Umgebung, ggf. auch in größerem Abstand bzw. mit ausgestrecktem Arm der Bedienperson, betätigt werden soll.
Gemäß einer Ausführungsform umfasst die wenigstens eine Bewegungs- komponente der Eingabebewegung eine unregelmäßige Bewegung (etwa im Sinne einer Hin- und Herbewegung, einer wackelnden Bewegung oder "Brownschen Bewegung") der zur Durchführung der Eingabebewegung ausgestreckten Hand einer Bedienperson. Gemäß einer Ausführungsform umfasst die wenigstens eine Bewegungskomponente der Eingabebewegung vibrationsbedingte Relativbewegungen, insbesondere aufgrund von Vibrationen eines Fahrzeuges, zwischen der zur Durchführung der Eingabebewegung ausgestreckten Hand und dem Touchscreen.
Gemäß einer Ausführungsform umfasst die wenigstens eine Bewegungskomponente der Eingabebewegung Bewegungen aufgrund von Lenk- oder Bremsvorgängen eines Fahrzeuges und/oder aufgrund von Fahrbahnunebenheiten.
Gemäß einer Ausführungsform weist das Positionssignal drei Ortskoordinaten (x, y, z) relativ zum Touchscreen auf, wobei die Filterung des Positionssignals für sämtliche dieser drei Ortskoordinaten erfolgt. Gemäß einer Ausführungsform wird die wenigstens eine Bewegungskomponente auf Basis einer Autokorrelation des Positionssignals ermittelt.
Gemäß einer Ausführungsform wird die wenigstens eine Bewegungskomponente unter Verwendung eines Tiefpassfilters ermittelt.
Gemäß einer Ausführungsform wird die wenigstens eine Bewegungskomponente mit Hilfe wenigstens eines Beschleunigungssensors ermittelt.
Gemäß einer Ausführungsform erfolgt ein Einfrieren des Positionssignals, wenn eine während der Eingabebewegung ermittelte Positionsänderung oder eine während der Eingabebewegung ermittelte Beschleunigung einen vorbestimmten Schwellenwert überschreitet.
Gemäß einer Ausführungsform wird in Reaktion auf eine den Touchscreen berührende Eingabebewegung ein visuelles und/oder haptisches Feedback an eine die Eingabebewegung durchführende Bedienperson übermittelt. Die Erfindung betrifft weiter auch eine Bedienvorrichtung zum Bedienen eines elektronischen Gerätes über einen Touchscreen, insbesondere in einem Fahrzeug, wobei die Bedienung auf Basis eines durch eine den Touchscreen berührende Eingabebewegung erzeugten Positionssignals erfolgt, und wobei die Bedienvorrichtung dazu konfiguriert ist, ein Verfahren mit den vorstehend beschriebenen Merkmalen durchzuführen.
Weitere Ausgestaltungen der Erfindung sind der Beschreibung sowie den Unteransprüchen zu entnehmen.
Die Erfindung wird nachstehend anhand einer beispielhaften Ausführungsform unter Bezugnahme auf die beigefügten Abbildungen näher erläutert.
Es zeigen:
Figur 1 ein Flussdiagramm zur Erläuterung eines beispielhaften Ablaufs des
Verfahrens gemäß der vorliegenden Erfindung; und
Figur 2-3 schematische Darstellungen zur Erläuterung herkömmlicher Ansätze zur Bedienung eines Touchscreens.
Die Erfindung geht von der Überlegung aus, dass bei der Bedienung eines Touchscreens z.B. in einem Fahrzeug die vom Fahrer beabsichtigte Fingerbewegung durch zufällige bzw. statistische Bewegungskomponenten überlagert wird, wobei hinsichtlich der Relativbewegung zwischen Fingerspitze und Touchscreen wenigstens vier Bewegungskomponenten unterschieden werden können: die vom Fahrer beabsichtigte Bewegung, d.h. Annäherung an den Touchscreen und Zeigen auf einen definierten Bereich bzw. Punkt (im Weiteren: "Komponente a"); eine "Brownsche Bewegung" in Form geringfügiger Bewegungen z.B. aufgrund des Umstandes, dass die Hand ausgestreckt und nicht in vollständig gleichbleibender Position gehalten werden kann oder da der Fahrer mit seiner anderen Hand das Lenkrad betätigt und mit der ausgestreckten Hand Ausgleichbewegungen durchführt (im Weiteren: "Komponente b"); zufällige bzw. statistische, geringfügige Bewegungen aufgrund von Vibrationen des Fahrzeuges und deren Auswirkung sowohl auf den
Touchscreen als auch auf den Fahrer (im Weiteren: "Komponente c"); und unbeabsichtigte größere Bewegungen aufgrund abrupter Lenk- oder Bremsvorgänge oder Fahrbahnunebenheiten (im Weiteren: "Komponente d").
Diese Komponenten der insgesamt stattfindenden Relativbewegung können in unterschiedlicher Weise gemessen werden und unterschiedliche Frequenzbereiche sowie unterschiedliche statistische Eigenschaften aufweisen.
Die beabsichtigte Bewegung (= Komponente a)) kann mittels einer "starken" Filterung extrahiert werden, da es sich hierbei um die durchschnittliche bzw. mittlere Bewegungskomponente handelt, um die herum die übrigen Bewegungskomponenten oszillieren. Allerdings treten bei einer herkömmlichen Filterung unter Verwendung eines langsamen Tiefpassfilters zur Eliminierung sämtlicher unerwünschter Bewegungskomponenten Verzögerungen auf, die für den Fahrer lästig sein können und die Anzeige sehr träge erscheinen lassen können.
Die Brownsche Bewegungskomponente (Komponente b)) ist aus der Positionsinformation ersichtlich, welche von dem Touchscreen (z.B. mittels Kameras oder einer anderen Sensortechnologie) erfasst wird. Die statistischen Eigenschaften dieser Brownschen Bewegungskomponente können mit einer Autokorrelation oder einer Kreuzkorrelation ermittelt werden, welche angibt, nach welcher Zeit die Korrelation des Positionssignals mit sich selbst verlorengeht (so dass ein entsprechender Tiefpassfilter die nicht korrelierten, schnelleren Beiträge eliminieren kann). Diese statistischen Eigenschaften sind im Allgemeinen vom Fahrer (z.B. der Muskelanspannung), aber auch von der Beschleunigung abhängig. Mittels einer Anpassung des Filters an die erfassten statistischen Eigenschaften erfolgt eine Anpassung der Filterung an den Fahrer, so dass die vorstehend beschriebenen Beeinträchtigungen vermieden werden können.
Die entsprechende Anpassung des Tiefpassfilters kann dadurch erfolgen, dass der Ausgangswert der Korrelationsberechnung mit einem geeigneten Skalierungsfaktor direkt als Filterkonstante verwendet wird. Dabei wird beispielsweise bei einem schwach autokorrelierten (d.h. in der Regel "sprunghafteren" Positionssignal) vorzugsweise ein schneller reagierender Filter verwendet als bei einem stärker autokorrelierten Signal, bei dem eine stärkere Filterung erfolgt. Vorzugsweise erfolgt - zumindest in dem Betriebsmodus, in dem das Positionssignal nicht "eingefroren" wird - stets eine Filterung mit angepasster Filterkonstante, so dass gleichzeitig eine optimale Unterdrückung der "Brownschen" Bewegungskomponente und eine optimale Reaktionsgeschwindigkeit der Eingabe erzielt wird. Alternativ kann die Anpassung der Filterkonstante nur allmählich sein, d.h., nur mit einer gewissen Verzögerung dem Korrelationssignal folgen. D.h., die Filterkonstante selbst wird wiederum einer zusätzlichen Tiefpassfilterung (diese vorzugsweise mit vorgegebener Filterkonstante) unterzogen, wodurch u.a. Störeffekte bei stark transienten Zuständen eliminiert werden können.
Als Alternative zu der vorbeschriebenen Modifikationen anhand der Korrelation oder Kreuzkorrelation kann die Filterkonstante auch anhand einer Auswertung der Signale eines Beschleunigungssensors modifiziert werden. Ein Parameter bei der Berechnung der Autokorrelation bzw. Kreuzkorrelation zeitabhängiger Funktionen stellt die jeweils betrachtete Zeitverschiebung zwischen den Funktionen dar. Für diese Zeitverschiebung kann der Wert null gewählt werden, oder es kann eine bestimmte Zeitverzögerung vorgegeben werden. Alternativ kann die Auto- oder Kreuzkorrelation auch anstelle einer Tiefpassfilterung direkt zur Bestimmung korrigierter Positionswerte benutzt werden, da mit der Anwendung der Korrelationsoperation auch eine Mittelwertbildung einhergeht. Die geringfügigen, stochastischen bzw. zufälligen Bewegungen (= Komponente c)) können mit Hilfe von Beschleunigungssensoren ermittelt werden, wie sie z.B. in Fahrzeugen sowie zahlreichen anderen, jeweils mit einem Touchscreen versehenen Vorrichtungen verfügbar sind. Die statistischen Eigenschaften des Beschleunigungs-signals können ausgewertet werden, um die Standardabweichung über kurze Zeitfenster zu ermitteln. Diese Information kann bei der nachfolgend beschriebenen Berücksichtigung bzw. Verarbeitung der vierten Bewegungskomponente verwendet werden. Zur meisten Zeit besteht keine Notwendigkeit zur Filterung der dritten Komponente (Komponente c)) mit einem speziell hierfür ausgelegten Filter, da die zwischen Beschleunigungssignal und Positionssignal erfolgende zweifache Integration i.d.R. sämtliche stochastischen Beiträge von hoher Frequenz eliminiert. Falls gleichwohl eine Filterung für diese dritte Bewegungskomponente (Komponente c)) erforderlich ist, kann eine Fourier-Transformation auf das Beschleunigungssignal angewendet werden, um denjenigen Frequenzbereich zu ermitteln, bei dem (abgesehen von dem Beitrag des Gleichgewichtszustandes) der größte Beitrag stattfindet. Dieser Frequenzbereich ist im Allgemeinen abhängig von der Fahrzeuggeschwindigkeit, dem Fahrbahntyp und ggf. (falls einstellbar bzw. verfügbar) der Einstellung der Aufhängung ("hart/sportlich" oder "weich/komfortabel"). Ein Notchfilter kann dazu verwendet werden, den entsprechenden Frequenzbereich aus der Positionsinformation der Fingerspitze zu eliminieren.
Die vierte Bewegungskomponente (= Komponente d)), welche die unbeabsichtigten Bewegungen aufgrund von Fahrbahnunebenheiten betrifft, kann dadurch ermittelt werden, dass das Signal des Beschleunigungssensors mit der zuvor ermittelten Standardabweichung verglichen wird. Wenn das Signal außerhalb eines Bereichs von z.B. ±3 Standardabweichungen liegt, hat eine Fahrbahnunebenheit oder abrupte Lenkbewegung eine signifikante Bewegung der Hand zur Folge. In diesem Falle erfolgt vorzugsweise für eine bestimmte Zeitdauer die Unterdrückung jeglicher Änderungen der Fingerspitzenposition. Die Dauer dieser Unterdrückung kann zeitbasiert sein und beispielsweise 500ms betragen. Alternativ kann die Dauer dieser Unterdrückung von Änderungen der Fingerspitzenposition auch anhand der Beschleunigung selbst ermittelt werden. So kann eine Wiederaufnahme der Positionsermittlung erfolgen, sobald die Beschleunigung sich für eine bestimmte Anzahl von Abtastmomenten in einem kleineren Bereich (z.B. ± 1 Standardabweichungen) befindet. Des Weiteren kann die Unterdrückung auch in Abhängigkeit von der Auswertung der Brownschen Bewegung erfolgen, wenn z.B. die Autokorrelation ihren ursprünglichen Wert wieder erreicht hat. Eine weitere Möglichkeit besteht in der Auswertung der Kreuzkorrelation zwischen der Beschleunigung und der Position, wobei die Positionsverfolgung wieder aufgenommen werden kann, wenn die Kreuzkorrelation eine ausreichende Entkopplung zwischen den beiden Signalen (d.h. eine geringe Kreuzkorrelation) zeigt.
Vorzugsweise wird die erfindungsgemäße Filterung nicht nur in zwei Dimensionen (d.h. für die x- und y-Richtung auf dem Touchscreen), sondern auch für die dritte Dimension bzw. Ortskoordinate oder Raumrichtung (z-Richtung), insbesondere die Annäherung an den Touchscreen, durchgeführt. Insbesondere kann der Fall eintreten, dass eine erstmalige tatsächliche Berührung des Touchscreens durch eine der drei vorstehend beschriebenen, unbeabsichtigten Bewegungskomponenten (Komponenten b)-d)) und nicht durch die beabsichtigte Bewegung (Komponente a) verursacht wird, so dass die mit der Berührung verbundene Aktion ebenfalls in ähnlicher Weise wie für die (x, y-Position) auf dem Touchscreen verzögert werden sollte.
Um den Fahrer zusätzlich bei der Manipulation bzw. Betätigung der auf dem Touchscreen gezeigten Symbole zu unterstützen, erfolgt vorzugsweise zusätzlich die Übermittlung eines Feedbacks, wenn die Berührung erkannt und akzeptiert wurde. Hierbei kann es sich um ein visuelles Feedback (beispielsweise durch Aufleuchten oder Farbveränderung des vom Fahrer berührten Symbols (z.B. Taste oder Schiebeschalter)) handeln. In weiteren Ausführungsformen kann auch ein haptisches Feedback (z.B. in Form einer Vibration der Oberfläche) oder ein akustisches Feedback übermittelt werden, welches angibt, dass die Berührung des Bildschirms erkannt wurde (wobei in diesem Falle keine Information über das betätigte Element übermittelt wird). In alternativen Ausführungsformen kann anstelle der vorstehend unter Bezugnahme auf die dritte und vierte Bewegungskomponente (Komponenten c) und d)) beschriebenen Beschleunigungsmessung eine Auswertung vergleichsweise großer, rascher Änderungen der Position der Fingerspitze erfolgen. Hierdurch wird der Umstand ausgenutzt, dass absichtliche Bewegungen vergleichsweise stetig bzw. allmählich erfolgen, wohingegen unbeabsichtigte Bewegungen relativ abrupt stattfinden. Dabei kann eine ähnliche Statistik wie im Zusammenhang mit dem Beschleunigungssignal beschrieben verwendet werden.
Im Weiteren wird ein möglicher Ablauf des erfindungsgemäßen Verfahrens unter Bezugnahme auf das in Fig. 1 gezeigte Flussdiagramm beschrieben.
Nach Start des Verfahrens (Schritt S10) erfolgt im Schritt S20 eine Initialisierung der Fingerspitzenposition aus einer gespeicherten Position. Im Schritt S30 erfolgt eine Ablesung des Beschleunigungssensors (d.h. des Beschleunigungssignals (ax, ay, az)).
Im Schritt S40 wird die Standardabweichung der Beschleunigung (sax, say, saz) über ein bestimmtes Zeitfenster ermittelt. Wenn gemäß Abfrage im nachfolgenden Schritt S50 wenigstens eine der Beschleunigungskomponenten betragsmäßig größer als das Produkt der jeweiligen Standardabweichung mit einem vorgegebenen Faktor ist, erfolgt eine "Einfrierung" der Fingerspitzenposition (Schritt S55) unter Rückkehr zu Schritt S30, d.h. einer erneuten Ablesung des Beschleunigungssensors. Anderenfalls erfolgt im Schritt S60 ein Ablesen der Fingerspitzenposition in den drei Raumrichtungen, d.h. der Koordinaten (x, y, z). Im nachfolgenden Schritt S70 erfolgt eine Autokorrelation der Fingerspitzenposition sowie eine Ermittlung der Zeitkonstanten für die Filterung. Anschließend erfolgt im Schritt S80 eine Filterung des Positionssignals unter Verwendung eines Tiefpassfilters bei Zugrundelegung der entsprechenden Filterkonstanten. Im Schritt S90 erfolgt eine Aktualisierung der Fingerspitzenposition im Speicher zur Verwendung bei der Touchscreen- Betätigung. Im Schritt S100 endet das Verfahren.

Claims

Patentansprüche
1 . Verfahren zum Bedienen eines elektronischen Gerätes über einen
Touchscreen, insbesondere in einem Fahrzeug, wobei die Bedienung auf Basis eines durch eine den Touchscreen berührende Eingabebewegung erzeugten Positionssignals erfolgt,
dadurch gekennzeichnet, dass
das Verfahren folgende Schritte aufweist:
Durchführung einer Filterung des Positionssignals derart, dass wenigstens eine Bewegungskomponente der Eingabebewegung zumindest teilweise unterdrückt wird, wobei ein gefiltertes Positionssignal erhalten wird; und Betätigen des elektronischen Gerätes auf Basis dieses gefilterten Positionssignals.
2. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass
die Durchführung der Filterung des Positionssignals derart erfolgt, dass wenigstens eine Bewegungskomponente der Eingabebewegung zumindest teilweise mittels Tiefpassfilterung des Positionssignals unterdrückt wird, wobei die Filterkonstante des Tiefpassfilters abhängig von dem
Positionssignal und/oder abhängig von dem Signal eines
Beschleunigungssensors modifiziert wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass
die Filterkonstante des Tiefpassfilters abhängig von dem Ergebnis einer Autokorrelation des Positionssignals oder einer Kreuzkorrelation des Positionssignals und einer auf dem Signal des Beschleunigungssensors beruhenden Größe angepasst wird. Verfahren nach Anspruch 1 bis 3,
dadurch gekennzeichnet, dass
die wenigstens eine Bewegungskonnponente der Eingabebewegung eine unregelmäßige Bewegung der zur Durchführung der Eingabebewegung ausgestreckten Hand einer Bedienperson umfasst.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4,
dadurch gekennzeichnet, dass
die wenigstens eine Bewegungskomponente der Eingabebewegung vibrationsbedingte Relativbewegungen, insbesondere aufgrund von Vibrationen eines Fahrzeuges, zwischen der zur Durchführung der Eingabebewegung ausgestreckten Hand einer Bedienperson und dem Touchscreen umfasst.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5,
dadurch gekennzeichnet, dass
die wenigstens eine Bewegungskomponente der Eingabebewegung
Bewegungen aufgrund von Lenk- oder Bremsvorgängen eines Fahrzeuges und/oder aufgrund von Fahrbahnunebenheiten umfasst. 7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
das Positionssignal drei Ortskoordinaten (x, y, z) relativ zum Touchscreen aufweist, wobei die Filterung des Positionssignals für sämtliche dieser drei Ortskoordinaten erfolgt.
8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
die wenigstens eine Bewegungskomponente auf Basis einer Autokorrelation des Positionssignals ermittelt wird.
9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
die wenigstens eine Bewegungskomponente mit Hilfe wenigstens eines Beschleunigungssensors ermittelt wird.
10. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
ein Einfrieren des Positionssignals erfolgt, wenn eine während der Eingabebewegung ermittelte Positionsänderung oder eine während der Eingabebewegung ermittelte Beschleunigung einen vorbestimmten Schwellenwert überschreitet.
1 1 . Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
in Reaktion auf eine den Touchscreen berührende Eingabebewegung ein visuelles und/oder haptisches Feedback an eine die Eingabebewegung durchführende Bedienperson übermittelt wird.
12. Bedienvorrichtung zum Bedienen eines elektronischen Gerätes über einen Touchscreen, insbesondere in einem Fahrzeug, wobei die Bedienung auf Basis eines durch eine den Touchscreen berührende Eingabebewegung erzeugten Positionssignals erfolgt,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Bedienvorrichtung dazu konfiguriert ist, ein Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche durchzuführen.
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