KR20140014106A - 신호 향상에 의한 터치 판단 - Google Patents

신호 향상에 의한 터치 판단 Download PDF

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KR20140014106A
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토마스 크리스티안쏜
페테르 쥬흘린
마츠 페테르 왈란데르
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플라트프로그 라보라토리즈 에이비
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Abstract

멀티 터치 감도는, 복수의 인커플링 지점으로부터 복수의 아웃커플링 지점까지 신호를 안내하여, 인커플링 및 아웃커플링 지점 쌍들 사이에서 검출선(D)을 정의하는 패널(4)을 포함하는 터치 감응식 기구(100)를 이용하여 가능해진다. 신호 발생기(2)는 신호를 발생시키기 위하여 인커플링 지점에 결합되고, 신호 검출기(3)는 표면부(1) 위에 존재하는 하나 이상의 터치를 나타내는 출력 신호를 발생시키기 위하여 아웃커플링 지점에 결합된다. 신호 처리기(10)는, 주어진 입력 포맷의 데이터 샘플 세트로 전환되면, 표면부(1) 위의 실제 상호작용 패턴을 결정하기 위한 소정의 재구성 알고리즘을 가능하게 하는 출력 신호를 획득한다. 신호 처리기(10)는, 출력 신호를 기초로 하여, 상기 주어진 입력 포맷으로 수정된 데이터 샘플 세트를 생성하고; 및 표면부(1) 위의 수정된 상호작용 패턴을 결정하기 위하여 수정된 데이터 샘플 세트로 소정의 재구성 알고리즘을 작동시킨다. 수정된 상호작용 패턴은, 실제 상호작용 패턴 내의 강하게 상호작용하는 터치 및/또는 재구성 아티팩트에 대하여 약하게 상호작용하는 터치의 향상을 나타낼 수 있다.

Description

신호 향상에 의한 터치 판단{TOUCH DETERMINATION WITH SIGNAL ENHANCEMENT}
<관련 출원의 상호 참조>
본 출원은 2010년 12월 15일 출원된 스웨덴 특허출원 제1051323-2호와 2010년 12월 15일 출원된 미국 가출원 제61/423273호의 이익을 주장하며, 이들은 본원에 참조로서 통합된다.
<기술 분야>
본 발명은 터치 감지 시스템 및 그러한 시스템과 관련된 데이터 처리 기법에 관한 것이다.
터치 감지 시스템(“터치 시스템”)은 다양한 응용 분야에서 널리 이용되고 있다. 전형적으로, 터치 감지 시스템은 손가락이나 스타일러스와 같은 터치 객체가 터치면과 직접적으로 접촉하거나 또는 근접함으로써(즉, 접촉 없이) 작동된다. 터치 감지 시스템은 예를 들어, 노트북 컴퓨터의 터치 패드로, 컨트롤 패널에, 그리고 예컨대, 이동전화와 같은 휴대용 기기의 디스플레이에 대한 오버레이로 이용된다. 디스플레이 위에 오버레이되거나 디스플레이에 통합되는 터치 패널을 “터치 스크린”이라고도 한다. 여러 가지 기타 응용 분야가 당해 분야에 알려져 있다.
점차 터치 시스템은 동시에 둘 이상의 터치를 검출할 수 있도록 설계되고 있으며, 이러한 능력은 당해 분야에서는 흔히 “멀티 터치”라고 한다.
예컨대, 카메라를 이용하여 터치 패널 위의 터치 지점(들)에서 산란된 광을 포획하거나, 저항성 와이어 그리드, 정전용량형 센서, 스트레인 게이지 등을 터치 패널로 통합하여, 멀티 터치 감도를 제공하는 여러 가지 공지된 기법이 있다.
WO2010/064983호 및 WO2010/06882호는 불완전 전반사(frustrated total internal reflection, FTIR)를 기초로 하는 다른 유형의 멀티 터치 시스템을 개시하고 있다. 광 시트는 패널에 커플링되어, 내부 전반사에 의해 패널 내부로 전파된다. 객체가 패널의 터치면과 접촉하게 될 때, 둘 이상의 광 시트는 터치 지점에서 국부적으로 감쇠될 것이다. 광 센서 어레이는 패널의 주변부에 위치되어 각각의 광 시트에 수신된 광을 검출한다. 광 센서로부터의 데이터는 전달 값의 로그로 처리될 수 있으며, 이는 터치면 위에 2차원의 감쇠치 분포를 생성하는 이미지 재구성 알고리즘으로 입력된다. 이는 다수 터치의 모양, 위치 및 크기 결정을 가능하게 한다.
비슷한 유형의 멀티 터치 시스템이 WO2009/077962호에 개시되어 있다.
멀티 터치 시스템의 이용 가능성이 증가함에 따라, 그리고 특히, 이러한 시스템이 다양한 크기로 이용 가능하게 되고, 점차 더 많은 수의 동시적인 터치를 가능하게 함에 따라, 고급 사용자 상호작용을 갖춘 소프트웨어 응용 프로그램이 개발되어 이러한 유형의 터치 시스템을 구비한 장치 상에서 구동될 것을 예상할 수 있다. 예를 들어, 사용자가 터치면을 가로질러 한 손 또는 양손의 손가락을 드래그하여 고급 멀티 터치 제스처 또는 제어 명령을 입력하는 것이 허용될 수 있고, 여러 명의 사용자가 서로 다른 응용 프로그램 윈도우에서 또는 공동 응용 프로그램 윈도우에서 터치면에 동시에 작업하는 것이 가능할 수 있다.
센서 기술과는 관계없이, 터치는, 측정 노이즈 및 예컨대, 주변광, 지문 및 기타 유형의 터치면 위의 얼룩, 진동, 검출 아티팩트 등으로부터 유래하는 기타 간섭들의 백그라운드에 대해 검출되어야 한다. 측정 노이즈와 간섭의 영향은 시간이 경과함에 따라 그리고 터치면 내에서도 달라질 수 있어서, 어느 때나 터치면 위의 터치를 제대로 검출하는 것을 어렵게 만든다. 나아가, 터치하는 객체와 터치면 사이의 상호작용 정도는 시간의 경과에 따라, 그리고 상이한 객체들 간에 달라질 수 있다. 예를 들어, 상호작용은 터치면 상에서 객체가 두드려지거나 드래그되거나, 고정된 위치에 머물러있는지에 따라 달라질 수 있다. 상이한 객체들은 상이한 상호작용 정도를 낳을 수 있다. 예컨대, 상호작용 정도는 사용자의 손가락들 간에 다를 수 있으며, 상이한 사용자들의 손가락들 사이에서는 더더욱 그럴 수 있다.
상호작용 정도, 백그라운드 및 노이즈의 시간적 및 공간적 변화뿐만 아니라, 여러 번의 터치, 복합적인 제스처의 조합은 터치 식별을 더욱 큰 노력을 요하는 작업으로 만들 것이다. 예컨대, 터치 스크린 위에서 진행 중인 제스처가 제스처 도중 특정 터치를 검출하지 못하는 시스템에 의해 중단된다면, 사용자 경험은 상당히 방해를 받게 될 것이다.
본 발명의 목적은, 선행기술의 하나 이상의 한계를 적어도 부분적으로 극복하는 데에 있다.
상기 관점에서, 일 목적은 멀티 터치 시스템과 상호작용 시, 일관된 사용자 경험을 가능하게 하는 데에 있다.
이러한 목적 및 이하의 발명의 상세한 설명으로부터 나타날 수 있는 기타 목적은 독립항에 따른 터치 판단을 가능하게 하는 방법, 컴퓨터 프로그램 제품, 터치 판단을 가능하게 하는 장치 및 터치 감응식 기구에 의해 적어도 부분적으로 달성되며, 이들의 구현예는 종속항에 의해 정의된다.
본 발명의 제1 양태는 터치 감응식 기구로부터의 출력 신호를 기초로 한, 터치 판단을 가능하게 하는 방법이다. 터치 감응식 기구는, 복수의 인커플링 지점으로부터 복수의 아웃커플링 지점까지 신호를 안내하여 인커플링 및 아웃커플링 지점 쌍들 사이에서 패널의 표면부를 가로질러 연장되는 검출선을 정의하도록 구성된 패널, 신호를 발생시키기 위하여 인커플링 지점에 결합되는, 적어도 하나의 신호 발생기, 및 표면부 위에 존재하는 하나 이상의 터치를 나타내는 출력 신호를 발생시키기 위하여 아웃커플링 지점에 결합되는, 적어도 하나의 신호 검출기를 포함한다. 방법은 주어진 입력 포맷의 데이터 샘플 세트로 전환될 경우, 상기 표면부 위의 실제 상호작용 패턴을 결정하는 소정의 재구성 알고리즘을 가능하게 하는 출력 신호를 획득하는 단계; 출력 신호를 기초로 하여, 상기 주어진 입력 포맷으로 수정된 데이터 샘플 세트를 생성하는 단계; 및 상기 표면부 위의 수정된 상호작용 패턴을 결정하기 위하여, 수정된 데이터 샘플 세트로 소정의 재구성 알고리즘을 작동시키는 단계를 포함한다.
제1 양태는, 결과로써 얻어지는 상호작용 패턴에서 터치 데이터 추출을 용이하게 하기 위하여, 예컨대, 상호작용 패턴에서 어떤 원하는 특질을 향상시킴으로써, 수정된 데이터 샘플 세트를 생성할 수 있으므로, 출력 신호를 기초로 하여 표면부 위의 다수의 터치들을 검출하는 능력을 증가시키는 데에 이용될 수 있다. 그러한 향상은 예컨대, 상호작용 패턴에서 강하게 상호작용하는 터치 및/또는 재구성 아티팩트와 비교하여, 약하게 상호작용하는 터치의 출현을 향상시키는 것을 목표로 할 수 있다. 터치 감응식 기구의 증가된 멀티 터치 검출 능력은 사용자 경험을 향상시키는 데 활용될 수 있다.
실제 상호작용 패턴과 수정된 상호작용 패턴 모두는 표면부 위의 진정한 상호작용 패턴의 근사치이며, 수정된 상호작용 패턴은 상호작용 패턴에서 어떤 특질들을 향상시키는 것을 목표로 하는, 고의적이면서 요망되는 왜곡을 함유하고 있음을 인식해야 한다. 결과로써 얻어지는 상호작용 패턴에 대한 요망된 왜곡은, 입력 데이터를 재구성 알고리즘으로 조작함으로써 유발된다.
일 구현예에서, 수정된 상호작용 패턴은, 실제 상호작용 패턴에서 강하게 상호작용하는 터치에 대하여 약하게 상호작용하는 터치를 향상시키는 것을 나타낸다.
일 구현예에서, 각 상호작용 패턴은 표면부의 적어도 일부 내에서의 상호작용 값의 분포도를 포함하며, 이때 각각의 상호작용 값은 에너지의 국부적인 감쇠를 나타낸다.
일 구현예에서, 상기 데이터 샘플 세트는 표면부 위의 하나 이상의 터치와 검출선 사이의 실제 상호작용 정도를 나타내고, 수정된 데이터 샘플 세트를 생성하는 단계는 검출선의 적어도 일부에 대한 실제 상호작용 정도를 적극적으로 수정하는 단계를 포함한다. 수정하는 단계는 상이한 검출선들 사이에서의 실제 상호작용 정도에서 상호 연관성을 변경하는 단계 및/또는 가장 높은 실제 상호작용 정도를 나타내는 검출선에 대하여 실제 상호작용 정도를 상대적으로 감소시키는 단계를 포함할 수 있다.
일 구현예에서, 수정된 데이터 샘플 세트를 생성하는 단계는 출력 신호를 기초로 하여 각 검출선에 대한 크기 값(magnitude value)을 획득하는 단계; 및 검출선에 대한 크기 값에 소정의 재스케일링 함수(re-scaling function)를 적용하는 단계를 포함한다. 재스케일링 함수는 비선형일 수 있고, 적어도 비음수(non-negative) 크기 값에 대해 크기 값이 증가함에 따라 감소하는 미분 계수를 가지고 있을 수 있다. 대안적으로 또는 추가적으로, 재스케일링 함수는 일련의 제어 매개변수들로 정의될 수 있으며, 방법은 검출선에 대한 크기 값을 기초로 하여 제어 매개변수 중 적어도 하나를 설정하는 단계를 포함할 수 있다.
일 구현예에서, 방법은 출력 신호를 기초로 하여 각 검출선에 대한 크기 값을 획득하는 단계; 표면부 위에서의 기준 상호작용 패턴을 획득하는 단계; 기준 상호작용 패턴에서 강하게 상호작용하는 터치의 위치를 식별하는 단계; 상기 위치와 교차하는 검출선 세트를 식별하는 단계; 및 검출선 세트에 대하여 크기 값을 적극적으로 수정하는 단계를 더 포함한다.
수정된 데이터 샘플 세트를 생성하는 단계는, 소정의 양 또는 분수에 의해 교차 검출선 세트에 대한 크기 값을 변경하는 단계, 교차 검출선 세트에 대한 크기 값을 미리 정의된 기준에 따라 미리 정의된 값으로 설정하는 단계, 및 강하게 상호작용하는 터치의 추정 기여도로 교차 검출선 세트에 대한 크기 값을 감소시키는 단계 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 대안적으로 또는 추가적으로, 기준 상호작용 패턴을 획득하는 단계는 실제 상호작용 패턴을 생성하기 위하여 데이터 샘플 세트로 재구성 알고리즘을 작동시키는 단계, 및 실제 상호작용 패턴을 기초로 한 기준 상호작용 패턴을 획득하는 단계를 포함할 수 있다. 대안적으로 또는 추가적으로, 교차 검출선 세트를 식별하는 단계는 표면부 위의 영역과, 영역을 가로지르는 검출선을 연결하는 데이터 구조에 접근하는 단계를 포함할 수 있다. 대안적으로 또는 추가적으로, 각각의 검출선은 2차원 샘플 공간에서 제1 및 제2 차원값에 의하여 정의될 수 있고, 이때, 제1 및 제2 차원값은 표면부 위의 검출선의 위치를 정의할 수 있으며, 교차 검출선 세트를 식별하는 단계는 강하게 상호작용하는 터치의 위치를 샘플 공간 내의 소정의 곡선으로 매핑하는 단계, 및 샘플 공간에 매핑된 대로 소정의 곡선을 검출선과 교차시킴으로써 교차 검출선 세트를 식별하는 단계를 포함할 수 있다.
일 구현예에서, 검출선에 대한 크기 값은 표면부 위의 하나 이상의 터치와 검출선 사이의 상호작용 정도를 나타낸다.
일 구현예에서, 검출선에 대한 크기 값은 데이터 샘플 세트를 나타낸다. 따라서, 입력 포맷으로 제공되거나 입력 포맷으로 전환된다면, 크기 값은 데이터 샘플 세트를 형성할 것이며, 이는 실제 상호작용 패턴으로 이어질 것이다. 본 발명의 다양한 구현예에 따른 크기 값의 고의적인 수정은 수정된 데이터 샘플 세트 및 수정된 상호작용 패턴의 생성을 가능하게 한다.
일 구현예에서, 방법은 출력 신호를 획득하는 단계, 수정된 데이터 샘플 세트를 생성하는 단계, 및 수정된 데이터 샘플 세트로 재구성 알고리즘을 작동시키는 단계를 포함하는 일련의 단계, 수정된 상호작용 패턴을 기초로 한 터치 데이터를 결정하는 단계, 및 터치 데이터를 출력하는 단계를 반복적으로 실행한다.
일 구현예에서, 출력 신호는 각각의 검출선 위에서 검출된 신호 에너지를 나타낸다.
일 구현예에서, 상기 입력 포맷은 표면부 위의 하나 이상의 터치와 검출선 중 하나 사이의 상호작용에 의해 유발되는 신호 에너지의 감소를 나타낸다.
일 구현예에서, 상기 입력 포맷은 기준값으로 정규화된 각각의 검출선에 대한 검출된 신호 에너지의 함수로 표현되며, 이때, 기준값은 표면부 위의 터치 없이, 각각의 검출선 위에서 검출된 신호 에너지를 나타낸다. 입력 포맷은, 기준값으로 정규화된 각각의 검출선에 대하여 검출된 신호 에너지로 로그 함수를 작동시킴으로써 주어질 수 있다.
일 구현예에서, 소정의 재구성 알고리즘은 상기 입력 포맷 내의 데이터를 기초로 한 단층 촬영 재구성을 위해 설계된다.
수정된 상호작용 패턴은 임의의 시간 척도에서의 상호작용의 변화를 나타내는 실제 상호작용 패턴의 왜곡된 버전으로 생성될 수 있다. 일 예에서, 실제 상호작용 패턴은, 모든 상호작용이 본질적으로 표면부 위에 터치가 현재 존재하는 것으로부터 발생하도록, 터치가 없는 깨끗한 터치면에 대한 변화를 나타낸다. 또 다른 예에서, 실제 상호작용 패턴은 좀더 단기간의 시간 척도에서의 변화, 예컨대, 방법 단계의 현재 실행과 방법 단계의 이전의 실행 사이의 상호작용 변화를 나타낸다.
본 발명의 제2 양태는 데이터 처리 시스템에서 실행 시 제1 양태의 방법을 수행하도록 한 컴퓨터 코드를 포함하는 컴퓨터 프로그램 제품이다.
본 발명의 제3 양태는 터치 감응식 기구로부터의 출력 신호를 기초로 하는, 터치 판단을 가능하게 하는 장치이다. 터치 감응식 기구는, 복수의 인커플링 지점으로부터 복수의 아웃커플링 지점까지 신호를 안내하여 인커플링 및 아웃커플링 지점 쌍들 사이에서 패널의 표면부를 가로질러 연장되는 검출선을 정의하도록 구성된 패널, 신호를 발생시키기 위하여 인커플링 지점에 결합되는 신호 발생 수단, 및 표면부 위에 존재하는 하나 이상의 터치를 나타내는 출력 신호를 발생시키기 위하여 아웃커플링 지점에 결합되는 신호 검출 수단을 포함한다. 장치는 주어진 입력 포맷의 데이터 샘플 세트로 전환되면 상기 표면부 위의 실제 상호작용 패턴을 결정하기 위하여 소정의 재구성 알고리즘을 가능하게 하는 출력 신호 획득 수단; 출력 신호를 기초로 하여, 상기 주어진 입력 포맷으로 수정된 데이터 샘플 세트를 생성하는 수단; 및 상기 표면부 위의 수정된 상호작용 패턴을 결정하기 위하여, 수정된 데이터 샘플 세트로 소정의 재구성 알고리즘을 작동시키는 수단을 포함한다.
본 발명의 제4 양태는 복수의 인커플링 지점으로부터 복수의 아웃커플링 지점까지 신호를 안내하여 인커플링 및 아웃커플링 지점 쌍들 사이에서 패널의 표면부를 가로질러 연장되는 검출선을 정의하도록 구성된 패널; 인커플링 지점에서 신호를 발생시키는 수단; 아웃커플링 지점에서 검출된 신호를 기초로 하여, 표면부 위에 존재하는 하나 이상의 터치를 나타내는 출력 신호를 발생시키는 수단; 및 제3 양태에 따른 장치를 포함하는, 터치 감응식 기구이다.
본 발명의 제5 양태는 복수의 인커플링 지점으로부터 복수의 아웃커플링 지점까지 신호를 안내하여 인커플링 및 아웃커플링 지점 쌍들 사이에서 패널의 표면부를 가로질러 연장되는 검출선을 정의하도록 구성된 패널; 신호를 발생시키기 위하여 인커플링 지점에 결합되는, 적어도 하나의 신호 발생기; 표면부 위에 존재하는 하나 이상의 터치를 나타내는 출력 신호를 발생시키기 위하여 아웃커플링 지점에 결합되는, 적어도 하나의 신호 검출기를 포함하는, 터치 감응식 기구이다. 터치 감응식 기구는 출력 신호를 수신하고자 연결된 신호 처리기를 더 포함하고, 이러한 신호 처리기는, 주어진 입력 포맷의 데이터 샘플 세트로 전환되면 상기 표면부 위의 실제 상호작용 패턴을 결정하기 위한 소정의 재구성 알고리즘을 가능하게 하는 출력 신호를 획득하고, 출력 신호를 기초로 하여, 상기 주어진 입력 포맷으로 수정된 데이터 샘플 세트를 생성하고, 상기 표면부 상의 수정된 상호작용 패턴을 결정하기 위하여 수정된 데이터 샘플 세트로 소정의 재구성 알고리즘을 작동하도록 구성된다.
제1 양태의 구현예 중 임의의 하나는 제2 내지 제5 양태와 조합될 수 있다.
본 발명의 또 다른 목적, 특징, 양태 및 장점은 다음과 같은 발명의 상세한 설명, 도면뿐만 아니라 첨부된 청구항으로부터 나타날 것이다.
본 발명의 구현예를 첨부된 개요도를 참조로 하여 더욱 상세하게 기술한다.
도 1은 터치 감응식 기구의 평면도이다.
도 2a 및 도 2b는 불완전 전반사(FTIR)에 의해 작동하는 터치 감응식 시스템의 측면도 및 상부 평면도이다.
도 3a는 재구성 방법의 흐름도이고, 도 3b는 도 3a의 방법을 실현하는 장치의 블록 구성도이다.
도 4a는 재구성 처리에 의해 획득된 실제 상호작용 패턴을 도시한 것이고, 도 4b는 약한 신호 특성을 향상시키기 위한 스케일링 후, 도 4a의 실제 상호작용 패턴을 도시한 것이다.
도 5는 데이터 처리의 제1 구현예를 실현하기 위한 구조의 블록 구성도이다.
도 6a 내지 도 6c는 제1 구현예의 재구성 알고리즘의 업스트림에 사용하기 위한 상이한 재스케일링 기능을 나타내는 그래프이다.
도 7은 데이터 처리의 제1 구현예에 의해 획득된 수정된 상호작용 패턴을 도시한 것이다.
도 8은 데이터 처리의 제2 구현예를 실현하기 위한 구조의 블록 구성도이다.
도 9는 데이터 처리의 제2 구현예에 의해 획득된 수정된 상호작용 패턴을 도시한 것이다.
도 10은 이용 가능한 검출선에 대한 재구성 값을 2차원 샘플 공간에 매핑하여 획득된 시노그램이다.
본 발명은 터치 감응식 기구의 터치면과 접촉하는 다수의 객체들에 대한 터치 데이터의 추출을 가능하게 하는 기법에 관한 것이다. 발명의 상세한 설명은 그러한 터치 감응식 기구, 특히, 광의 불완전 전반사(FTIR)에 의해 작동하는 기구의 기저에 놓인 개념을 제시함으로써 시작한다. 발명의 상세한 설명은 이어서 터치 감응식 기구로부터 획득된 신호를 처리하여 생성된 상호작용 패턴 내의 강한 터치를 감추기 위한 구현예를 제시한다. 마지막으로, 상세한 예를 제공한다.
본 발명의 상세한 설명을 통틀어, 상응하는 요소를 식별하기 위하여 동일한 도면부호를 이용하였다.
1. 터치 감응식 기구
도 1은 터치면(1)을 가로지르는 어떤 형태의 에너지를 전달하는 개념을 기초로 한 터치 감응식 기구(100)를 도시한 것으로, 터치면(1)과 근접하도록 하거나 접촉시킨 객체는 전달된 에너지의 국부적인 감소를 유발한다. 터치 감응식 기구(100)는 터치면(1)의 주변을 따라 분포되어 있는 이미터들(emitters)과 센서들의 배열을 포함한다. 이미터와 센서의 각 쌍은 검출선을 규정하고, 검출선은 이미터로부터 센서로 방출된 신호의 전파 경로에 해당한다. 도 1에서는, 오직 하나의 검출선(D)이 이미터(2)로부터 센서(3)로 연장되는 것으로 도시되어 있지만, 배열은 전형적으로 교차하는 검출선들의 조밀한 그리드(grid)를 규정하고, 각각은 이미터에 의해 방출되고 센서에 의해 검출되는 신호에 상응하는 것으로 이해하여야 한다. 따라서, 검출선(D)의 범위를 따라 터치면을 터치하는 임의의 객체는 센서(3)에 의해 측정되는 바와 같이, 그 에너지를 감소시킬 것이다. 따라서, 객체에 의한 터치면(1) 위의 터치는 하나 이상의 검출선의 감쇠를 가져온다.
센서(3)의 배열은 신호 처리기(10)에 전기적으로 연결되어 있으며, 이는 배열로부터 출력 신호를 샘플링하고 처리한다. 출력 신호는 각 센서(3)에서 수신된 에너지를 나타낸다. 아래에서 설명되는 바와 같이, 신호 처리기(10)는 터치면(1)을 가로지르는 상호작용 값의 분포 영상(간단하게, 이하에서는 “상호작용 패턴” 또는 “감쇠 필드(attenuation field)”라 함)을 재현하기 위하여 출력 신호를 처리하도록 구성될 수 있다. 상호작용 패턴은 신호 처리기(10) 또는 터치 판단을 위한 별도의 장치(미도시)에 의해 더 처리될 수 있으며, 터치 판단은 각각의 터치하는 객체의 위치(예컨대, x, y 좌표), 모양 또는 넓이와 같은 터치 데이터를 추출하는 것을 포함할 수 있다.
도 1의 예에서, 터치 감응식 기구(100)는 또한 이미터(2)의 활성화 및 가능하게는 센서(3)로부터의 데이터 판독을 선택적으로 제어하기 위하여 연결되는 제어기(12)를 포함한다. 신호 처리기(10) 및 제어기(12)는 별도의 유닛으로 구성될 수 있거나, 단일 유닛으로 통합될 수 있다. 신호 처리기(10)와 제어기(12) 중 하나 또는 둘 다는 처리 유닛에 의해 실행되는 소프트웨어에 의해 적어도 부분적으로 실현될 수 있다.
일반적으로, 터치 감응식 기구(100)(터치면(1))는 원형, 타원형, 또는 직사각형을 포함한 다각형과 같은 임의의 모양일 수 있다. 터치 감응식 기구(100)는 예컨대, <배경기술> 부분에 기술한 바와 같은, 디스플레이 장치 또는 모니터와 함께 이용되도록 설계될 수 있다.
터치 감응식 기구(100)는 여러 가지 상이한 형태 중의 하나로 에너지가 전달되도록 구성될 수 있다. 따라서, 방출된 신호는 가시광선 또는 적외선 또는 자외선 스펙트럼 영역 내의 광파, 전기 에너지, 전자기 또는 자기 에너지, 또는 음파 및 초음파 에너지 또는 진동 에너지를 포함하나 이에 한정되지 않는, 터치면(1) 내를 또는 터치면(1)을 가로질러 이동할 수 있는 임의의 복사선 또는 파동 에너지일 수 있다.
이하에서는, 광 전파를 기초로 한 예시적 구현예를 기술한다. 도 2a는 광 투과성 패널(4), 하나 이상의 광 이미터(2)(하나만 도시됨), 및 하나 이상의 광 센서(3)(하나만 도시됨)를 포함하는 터치 감응식 기구(100)의 측면도이다. 패널(4)은 두 개의 서로 마주보며 일반적으로 평행한 면(5, 6)을 규정하고, 평면형이거나 곡선형일 수 있다. 복사선 전파 채널이 패널(4)의 두 경계면(5, 6) 사이에 제공되며, 이때, 경계면 중 적어도 하나는 전파되는 광이 터치하는 객체(7)와 상호작용할 수 있게 한다. 전형적으로, 이미터(들)(2)로부터의 광은 복사선 전파 채널에서 내부 전반사(TIR)에 의해 전파되고, 센서들(3)은 패널(4)의 주변에 배열되어, 수신된 광의 에너지(또는 균등하게, 힘 또는 강도)를 나타내는 각각의 측정 신호를 생성한다.
도 2a에 도시된 바와 같이, 광은 패널(4)의 상면과 하면(5, 6)을 연결하는 가장자리를 통해 패널(4)의 내부와 외부로 직접적으로 커플링될 수 있다. 그렇지 않으면, 미도시된, 별도의 커플링 요소(예컨대, 웨지 모양)가 패널(4)의 가장자리부 또는 상면 또는 하면(5, 6)에 부착되어, 광을 패널(4)의 내부 및/또는 외부로 커플링할 수 있다. 객체(7)가 경계면에 충분히 가까워지는 경우, 광의 일부는 객체(7)에 의해 산란될 수 있고, 광의 일부는 객체(7)에 의해 흡수될 수 있으며, 광의 일부는 패널(4) 내에서 계속하여 전파될 수 있다. 따라서, 객체(7)가 패널의 경계면(예컨대, 상면(5))을 터치하는 경우, 내부 전반사는 충족되지 못하고, 전달된 광의 에너지는 감소된다. 이러한 유형의 터치 감응식 기구는 이하에서 “FTIR 시스템”(FTIR - 불완전 전반사(Frustrated Total Internal Reflection))이라 한다.
터치 감응식 기구(100)는 복수의 검출선들로 패널(4)을 통해 전달된 광의 에너지를 측정하도록 작동될 수 있다. 이는 예컨대, 이격된 이미터(2) 세트를 활성화시켜 패널(4) 내부의 상응하는 개수의 광 시트를 생성하고, 센서(3) 세트를 작동하여 각 광 시트의 전달된 에너지를 측정함으로써 이루어질 수 있다. 그러한 구현예를 도 2b에 도시하였으며, 여기서 각 이미터(2)는 패널(4)의 평면으로 확장되는 한편, 이미터(2)로부터 멀리 전파되는 광 빔을 생성한다. 각 빔은 패널(4) 위의 하나 이상의 입구 또는 인커플링 지점으로부터 전파된다. 광 센서(3) 어레이는 패널(4)의 주변부에 위치하여, 패널(4) 위의 여러 개의 이격된 아웃커플링 지점에서 이미터(2)로부터의 광을 수신한다. 인커플링 및 아웃커플링 지점은 단순히 빔이 패널(4)로 들어가고 나가는 지점을 나타낸다는 사실을 이해하여야 한다. 따라서, 하나의 이미터/센서는 여러 개의 인커플링/아웃커플링 지점에 광학적으로 커플링될 수 있다. 그러나 도 2b의 예에서, 검출선(D)은 개별적인 이미터-센서 쌍에 의해 규정된다. 이러한 실현예 및 추가적인 변형예는 전체가 본원에 참조로 통합된, 출원인의 WO2010/064983호에 더욱 상세하게 개시되어 있다.
도 2는 단순히 FTIR 시스템의 일례를 도시한 것이라고 이해하여야 한다. 예를 들어, 검출선은 대신 패널 내부의 하나 이상의 광 빔을 스위핑하거나 스캐닝하여 생성될 수 있다. 그러한 FTIR 시스템 및 다른 FTIR 시스템의 예는 예컨대, US6972753호, US7432893호, US2006/0114237호, US2007/0075648호, 제O2009/048365호, WO2010/006882호, WO2010/006883호, WO2010/006884호, WO2010/006885호, WO2010/006886호 및 WO2011/134865호에 개시되어 있으며, 이들은 모두 참조로 본원에 통합된다. 본 발명의 개념은 그러한 대안적인 FTIR 시스템에도 유리하게 적용될 수 있다.
실현예와는 관계없이, 광 센서들(3)은 집합적으로 출력 신호를 제공하며, 이는 신호 처리기(10)에 의해 수신되고 샘플링된다. 출력 신호는 “투사 신호(projection signal)”라고도 지칭되는 다수의 하위 신호들을 함유하며, 각 하위 신호는 특정 광 이미터(2)에 의해 방출되고, 특정 광 센서(3)에 의해 수신된 광 에너지, 즉, 특정 검출선 위에서 수신된 에너지를 나타낸다. 실현예에 따라, 신호 처리기(10)는 개별적인 투사 신호 분리를 위하여, 출력 신호를 처리할 필요가 있을 수 있다.
2. 강한 터치를 숨기기 위한 데이터 수정
다양한 양태에서, 본 발명은 터치들이 검출선들과 상이한 상호작용 정도를 나타내더라도, 예컨대, 하나 이상의 터치들이 하나 이상의 다른 터치들과 비교하여, FTIR 시스템에서 전파되는 광의 상당히 더 강한 감쇠로 이어지더라도, 터치면 위의 다수의 터치들을 검출할 수 있는 터치 판단 기법에 관한 것이다. 다양한 구현예에서, 이러한 향상된 터치 판단 능력은 투사 신호로부터 획득된 크기 값의 분포도의 적극적인 수정에 의해 이루어지며, 이때 각각의 크기 값은 터치들과 각각의 검출선 사이의 상호작용의 정도를 직접적으로 또는 간접적으로 나타낸다.
아래에서 더 설명되는 바와 같이, 적극적인 수정은 투사 신호의 값(“투사값”이라고도 함), 투사 신호를 처리하여 획득되고, 재구성 알고리즘/절차에 입력하기 위해 조정된 재구성 신호의 값(“재구성값”이라고도 함), 또는 투사 신호를 처리하여 획득된 임의의 유형의 중간 신호의 값(“중간값”이라고도 함)에 직접적으로 작동할 수 있다.
도 3a는 위에서 기술된 FTIR 시스템과 같은 터치 감응식 기구에서의 재구성 및 터치 데이터 추출 방법의 구현예를 도시한 것이다. 도시된 구현예에서, 적극적인 수정은 위에서 언급된 재구성 신호에 작동한다.
방법은 전형적으로 신호 처리기(10)에 의해, 반복적으로 실행되는 일련의 단계(20~28)를 포함한다(도 1 내지 도 2). 이러한 발명의 상세한 설명의 맥락에서, 단계들(20~28)의 각 시퀀스는 감지 인스턴스(sensing instance)라고 한다.
각각의 감지 인스턴스는 데이터 수집 단계(20)에 의해 시작하며, 이때 측정값은 일반적으로 상술한 각각의 투사 신호로부터 값을 샘플링 함으로써, FTIR 시스템의 광 센서들(3)로부터 획득된다. 데이터 수집 단계(20)는 각 검출선에 대하여 하나의 투사값을 창출한다. 데이터는 FTIR 시스템의 모든 이용 가능한 검출선들에 대해 수집될 수 있으나, 반드시 수집되어야 하는 것은 아님을 언급할 수 있다. 데이터 수집 단계(20)는 또한 측정값의 전 처리, 예컨대, 노이즈 감소를 위한 필터링을 포함할 수 있다.
전환 단계(22)에서는, 투사값이 위에서 언급된 재구성값으로 전환되도록 처리되며, 재구성값은 (이하의 재구성 단계(26)에서) 상호작용 패턴을 생성하기 위하여 이용되는 재구성 알고리즘에 맞춰진 포맷으로 주어진다. 재구성값의 포맷은 재구성 알고리즘의 유형에 의존하고 (또는 재구성 알고리즘 유형에 의해 주어지고), 포맷은 전형적으로 터치들과 검출선들 사이의 상호작용에 의해 유발된 신호 에너지의 감소를 나타낸다는 점은 강조되어야 한다. 이하의 상세한 예에서, 포맷은 검출선에 대한 신호 전달의 (음의) 로그값으로 주어지며, 이때 신호 전달은 기준값에 의해 정규화된 투사값에 의해 주어진다(이하 참조). 대안적인 실현예에서는, 포맷은 전달(예컨대, 기준값에 의해 정규화된 투사값에 의해 주어짐), 감쇠(예컨대, 1 - 전달에 의해 주어짐), 에너지 차이(예컨대, 투사값과 기준값 사이의 차이에 의해 주어짐), 또는 감쇠 또는 에너지 차이의 로그값으로 주어질 수 있다. 위에서 사용된 바와 같이, “로그”는 임의의 근거에서 진정한 로그 함수의 근사치를 내는 함수들도 포괄하고자 한 것이다. 나아가, 위의 전환 함수 전부는 임의의 조짐을 나타낼 수 있다. 즉, 그것들은 음의 값을 곱한 값으로 증가되거나 증가되지 않을 수 있다.
재구성 알고리즘에 따라, 전환 단계(22)를 생략할 수 있고, 이에 따르면 재구성값은 투사값과 동일하다.
수정 단계(24)에서는, 재구성값이 처리되어, 약한 터치들에 비해 강한 터치들의 영향을 숨긴다. 이는 재구성될 상호작용 패턴에서 강하게 상호작용하는 터치들을 숨기기 위하여, 재구성값들 총체, 즉, 상이한 검출선들에 대한 재구성값들 사이의 관계의 동역학을 변경하는 과정으로 여겨질 수 있다. 따라서, 수정 단계(24)는 검출선 사이에서의 재구성값의 상대적인 분포도를 적극적으로 수정함으로써 재구성값의 수정된 세트를 생성한다. 상세한 예들을 참조로 하여 이하에서 더 설명되는 바와 같이, 이것은 상이한 방법으로, 예컨대, 재구성값에 재스케일링 함수를 적용하거나, 기준 패턴에서 강하게 상호작용하는 터치들을 식별하고, 이렇게 강하게 상호작용하는 터치들에 의해 영향 받는 것으로 간주되는 검출선들에 대해서만 재구성값들을 적극적으로 수정함으로써, 이루어질 수 있다. 이하에서는, 재구성값의 수정된 세트는 “수정된 재구성값”이라고도 지칭되지만, 재구성값들 중 일부만이 수정될 필요가 있을 수 있음은 이해되어야 한다.
재구성 단계(26)에서는, 터치면 위의 상호작용 패턴은 수정 단계(24)에서 파생된, 수정된 재구성값을 처리함으로써 재구성된다. 상호작용 패턴은 터치면(또는 터치면의 해당 부분)을 가로지르는 상호작용 값의 분포도이다. 각각의 상호작용 값은 전형적으로 터치면 위의 특이적인 위치 또는 재구성 셀(픽셀)의 국부적인 에너지 감쇠를 나타낸다.
여기서, 재구성 알고리즘은 특이적인 포맷의 재구성값에 작동하도록 맞춰진다는 점을 이해하는 것이 중요하며, 이는 재구성값이 소정의 함수 또는 알고리즘에 따른 투사값으로부터 획득됨을 의미한다. 재구성값은 재구성 알고리즘의 기저를 이루는 물리적인 모델의 관점에서 정확할 수 있으나(적어도 근사치에서), 반드시 정확할 필요는 없다. 포맷은, 재구성 알고리즘이 재구성 값으로 작동된다면 재구성 알고리즘을 수정된 재구성값으로 작동함으로써 획득되는 상호작용 패턴보다 “진정한” 상호작용 패턴을 더 잘 나타내는 상호작용 패턴을 산출할 정도로 재구성 알고리즘에 적합하다. 따라서, 본 개시의 맥락에서, 후자의 상호작용 패턴은 “실제 상호작용 패턴”이라 하고, 전자의 상호작용 패턴을 “수정된 상호작용 패턴” 또는 “왜곡된 상호작용 패턴”이라 한다. 그러나, 실제 상호작용 패턴은 예컨대, 측정 또는 처리 노이즈, 신호 검출에서의 부정확 또는 비선형성, 물리적인 모델 및/또는 재구성 알고리즘의 의도적인 또는 비의도적인 단순화 등의 결과로, 진정한 상호작용 패턴에서 훨씬 크게 벗어날 수 있음을 이해하여야 한다.
임의의 이용 가능한 재구성 알고리즘이, 여과 후 역투사(Filtered Back Projection), FFT 기반 알고리즘, ART(대수적 재구성 기법), SART(동시 대수적 재구성 기법) 등과 같은 단층 촬영 재구성 방법을 포함하는, 재구성 단계(26)에 이용될 수 있다. 대안적으로는, 재구성 알고리즘은 하나 이상의 기본 함수를 재구성값으로 맞춤으로써 및/또는 베이지안 역산과 같은 통계적 방법에 의해 상호작용 패턴을 생성할 수 있다. 터치 판단에 이용하고자 설계된 이러한 재구성 알고리즘의 예는 WO 2010/006883호, WO2009/077962호, WO2011/049511호, WO2011/139213호, 2011년 10월 7일 출원된 PCT/SE2011/051201호 및 2011년 10월 27일 출원된 US61/552024호에서 볼 수 있으며, 이들 모두는 본원에 참조로 통합된다. 종래의 재구성 방법들은 수학 문헌, 예컨대, Natterer의 “The Mathematics of Computerized Tomography” 및 Kak과 Slaney의 “Principles of Computerized Tomographic Imaging”에서 볼 수 있다.
상호작용 패턴은 터치면의 하나 이상의 하위 영역 내에서 재구성될 수 있다. 하위 영역은, 위에서 언급된 투사 신호를 기초로 하여 터치면을 가로지르는 검출선들의 교차점들을 분석함으로써 식별될 수 있다. 그러한 하위 영역을 식별하는 기법은 WO2011/049513호에 추가로 개시되어 있으며, 이는 본원에 참조로서 통합된다.
이후의 추출 단계(28)에서는, 수정된 상호작용 패턴이 터치 관련 특성들의 식별 및 터치 데이터 추출을 위해 처리된다. 임의의 공지된 기법이 수정된 상호작용 패턴 내에서 터치들을 분리하는 데 이용될 수 있다. 예를 들어, 일반적인 블롭 검출 및 추적 기법이 터치들을 찾는 데 이용될 수 있다. 일 구현예에서는, 노이즈를 제거하기 위하여, 임계값이 수정된 상호작용 패턴에 먼저 적용된다. (실현예에 따라) 임계값 미만 또는 초과의 상호작용 값을 나타내는 임의의 영역은, 예를 들어, 2차원의 이차 다항식 또는 가우시안 벨 모양을 상호작용 값으로 맞춤으로써, 또는 상호작용 값의 단면 2차 타원을 찾음으로써, 중심 및 모양을 찾도록 추가로 처리될 수 있다. 클러스터링 알고리즘, 가장자리 검출 알고리즘, 표준 블롭 검출, 워터 쉐딩 기법, 플러드 필 기법 등과 같은 다수의 기타 기법들이 당해 기술분야에 잘 알려져 있다.
터치들의 x, y 좌표, 면적, 모양 및/또는 압력을 포함하나 이에 한정되지 않는 임의의 이용 가능한 터치 데이터가 추출될 수 있다.
단계(28) 후, 추출된 터치 데이터가 출력되고, 절차는 데이터 수집 단계(20)로 되돌아간다.
도 3a의 구현예의 몇 가지 변형예가 가능하다는 점을 인식하는 것이 중요하다. 수정 단계(24)의 목표는 단계(26)의 재구성 알고리즘에 입력될 수정된 재구성값을 산출하는 것이다. 일 변형예에서, 수정 단계(24)는 전환 단계(22) 이전에 투사값을 수정하기 위하여 데이터 수집 단계(20)와 전환 단계(22) 사이에 포함되며, 그런 다음, 전환 단계(22)는 수정된 투사값을 기초로 하여 수정된 재구성값을 직접적으로 생성할 수 있다. 비슷한 변형예에서, 수정 단계(24)는 데이터 수집 단계(20)에 포함되며, 그에 의해 데이터 수집 단계(20)는 수정된 투사값 세트를 산출한다. 다른 변형예에서, 수정 단계(24)는 전환 단계(22)에 포함되며, 그에 의해 전환 단계(22)는 수정된 재구성값을 직접적으로 생성한다. 위의 변형예들의 조합 또한 가능하다. 즉, 터치 판단 절차는 수정된 재구성값을 생성하도록 집합적으로 작동하는 복수의 수정 단계들을 포함한다. 수정 단계가 다른 단계에 “포함되는” 경우, 수정 단계는 다른 함수 연산들 사이에 삽입되며, 구조적으로, 수정은 방법의 독립된 단계가 아니다. 그러나, 기능적으로는, 방법은 수정 단계를 포함한다.
도 3a의 구현예 및 이의 변형예들에 관하여, 단계들(20~28) 중 하나 이상이 동시에 이루어질 수 있음을 이해하여야 한다. 예를 들어, 후속 감지 인스턴스의 데이터 수집 단계(20)는 단계들(22~28) 중 임의의 하나와 동시에 개시될 수 있다.
재구성 및 터치 데이터 추출 방법은 FTIR 시스템의 광 센서들(3)로부터 측정값을 획득하기 위하여 연결되는 데이터 처리 장치(도 1~2의 신호 처리기(10) 참고)에 의해 실행될 수 있다. 도 3b는, 도 3a의 방법을 실현하기 위한 데이터 처리 장치(10)의 일 예를 보여준다. 도시된 예에서, 장치(10)는 출력 신호를 수신하는 입력부(200)를 포함한다. 장치(10)는 투사값을 생성하기 위하여 출력 신호를 처리하는 데이터 수집 요소(또는 수단)(202), 투사값을 재구성값으로 전환하는 전환 요소(또는 수단)(204), 재구성값을 수정하는 수정 요소(또는 수단)(206), 수정된 상호작용 패턴을 생성하는 재구성 요소(또는 수단)(208), 및 수정된 상호작용 패턴을 출력하는 출력부(210)를 더 포함한다. 도 3b의 예에서, 터치 데이터의 실제 추출은 데이터 처리 장치(10)로부터 수정된 상호작용 패턴을 수신하기 위하여 연결된 별도의 장치(10’)에 의해 이루어진다.
데이터 처리 장치(10)는 하나 이상의 범용 또는 전용 컴퓨팅 장치에서 구동되는 전용 소프트웨어(또는 펌웨어)에 의해 실현될 수 있다. 이러한 맥락에서, 그러한 컴퓨팅 장치의 각각의 “요소” 또는 “수단”은 방법 단계의 개념적인 균등물을 나타냄을 이해하여야 한다. 요소/수단과 하드웨어 또는 소프트웨어 루틴의 특정 부분 사이에 항상 일대일 대응이 존재하는 것은 아니다. 하드웨어의 일 부분은 가끔 상이한 수단/요소를 포함한다. 예를 들어, 처리 유닛은 하나의 명령을 실행하는 경우 하나의 요소/수단으로 기능할 수 있지만, 다른 명령을 실행하는 경우에는 다른 요소/수단으로 기능할 수 있다. 또한, 하나의 요소/수단은 일부 경우에서는 하나의 명령에 의해 실현될 수 있지만, 다른 경우에서는 복수의 명령에 의해 실현될 수 있다. 물론, 아날로그 하드웨어 구성요소에 의해 하나 이상의 요소(수단)가 전부 실현되는 것이 가능하다.
소프트웨어로 제어되는 컴퓨팅 장치는 하나 이상의 처리 유닛, 예컨대, CPU(“중앙 처리 장치”), DSP(“디지털 신호 처리기”), ASIC(“주문형 집적회로”), 이산 아날로그 및/또는 디지털 구성요소, 또는 FPGA(“필드 프로그래머블 게이트 어레이”)와 같은 일부 다른 프로그램 가능한 논리 장치를 포함할 수 있다. 데이터 처리 장치(10)는 시스템 메모리 및, 시스템 메모리를 포함하는 다양한 시스템 구성요소들을 처리 유닛에 커플링하는 시스템 버스를 더 포함할 수 있다. 시스템 버스는, 다양한 버스 아키텍처 중 임의의 것을 이용하는 메모리 버스 또는 메모리 제어기, 주변 버스, 및 로컬 버스를 포함하는, 여러 유형의 버스 구조들 중 임의의 것일 수 있다. 시스템 메모리는 읽기전용 메모리(ROM), 랜덤 액세스 메모리(RAM) 및 플래시 메모리와 같은 휘발성 및/또는 비휘발성 메모리 형태의 컴퓨터 저장 매체를 포함할 수 있다. 전용 소프트웨어는, 시스템 메모리 또는, 자기적 매체, 광학적 매체, 플래시 메모리 카드, 디지털 테이프, 솔리드 스테이트 RAM, 솔리드 스테이트 ROM 등과 같이 컴퓨팅 장치에 포함되거나 이에 접근 가능한 기타 탈착식/비탈착식 휘발성/비휘발성 컴퓨터 저장 매체에 저장될 수 있다. 데이터 처리 장치(10)는, 직렬 인터페이스, 병렬 인터페이스, USB 인터페이스, 무선 인터페이스, 네트워크 어댑터 등과 같은 하나 이상의 통신 인터페이스, 및 A/D 컨버터와 같은 하나 이상의 데이터 획득 장치를 포함할 수 있다. 전용 소프트웨어는 임의의 적합한 컴퓨터 판독 가능한 매체, 예컨대, 기록 매체 또는 읽기전용 메모리를 통해 데이터 처리 장치(10)에 제공될 수 있다.
3. 재구성값의 선택
위에서 언급한 바와 같이, 재구성값의 포맷은 재구성 알고리즘의 유형에 의해 결정된다. 여러 가지 단층 촬영 재구성 알고리즘은 감쇠 필드를 재구성하고자 설계된다. 즉, 재구성된 상호작용 패턴 내의 각각의 상호작용 값은 감쇠 매체에 의한 에너지의 국부적인 감쇠를 나타낸다.
도 2a의 FTIR 시스템으로 되돌아가서, 광은 터치하는 객체(7)에 의해 차단되지 않을 것이다. 따라서, 두 개의 객체들(7)이 이미터(2)로부터 센서(3)까지의 광 경로를 따라 서로를 뒤따르게 되면, 양 객체들(7)은 전파되는 광과 상호작용하게 될 것이다. 광 에너지가 충분하다면, 광의 나머지는 센서(3)에 도달하여, 양 상호작용(터치들)이 식별되게 하는 출력 신호를 생성할 것이다. 따라서, 멀티 터치 FTIR 시스템에서, 전달된 광은 복수의 터치들에 관한 정보를 전달할 수 있다.
이하에서, T k 는 k번째 검출선 D k 에 대한 전달이고, T v 는 검출선 D k 를 따르는 특정 위치에서의 전달이며, A v 는 특정 위치에서의 상대적인 감쇠이다. 따라서, 검출선을 따른 (모형화된) 전체 전달은
Figure pct00001
이다.
위의 식은 지점들이 꽤 크고 거리상으로 떨어져 있을 때, 터치면 위의 별개의 객체들에 의해 유발된 감쇠를 분석하는 데 적합하다. 그러나, 감쇠 매체를 통한 감쇠의 더 정확한 정의가 이용될 수 있다:
Figure pct00002
.
이 공식에서, I k 는 감쇠 개체(들)이 있을 때 검출선 D k 위에 전달된 에너지를 나타내고, I o ,k 는 감쇠 객체들이 없을 때 검출선 D k 위에 전달된 에너지를 나타내며, a(x)는 검출선 D k 를 따른 감쇠 계수이다. 이 공식에서, 검출선은 검출선의 전체 범위를 따라 터치면과 상호작용하는 것으로 간주된다. 즉, 검출선은 수학적인 선으로 나타내어진다.
따라서, 단층 촬영 재구성 모델은 검출선에 대한 전달 데이터로 작동되도록 설계될 수 있음을 인식할 수 있다. 그러한 전달 데이터는 투사값을 각각의 백그라운드 값 또는 기준값으로 나눔으로써 획득될 수 있다. 백그라운드 값을 적당히 선택함으로써, 투사값은 전달값으로 전환되고, 따라서 전달값은 검출선 각각에 대해 측정되었던 이용 가능한 광 에너지의 분수(예컨대, [0, 1] 범위 내)를 나타낸다. 백그라운드 신호는 미리 설정(예컨대, 공장 캘리브레이션(factory calibration)에 의해), 터치 판단 절차 전후의 별도의 캘리브레이션 단계에서 유도, 또는 패널을 터치하는 임의의 객체 없이 하나 이상의 선행하는 감지 인스턴스 도중에 획득된 투사값으로부터, 가능하게는 투사값 세트의 평균을 냄으로써, 유도될 수 있다. 터치 판단 절차 도중에 획득되는 투사값을 분석하여 백그라운드 값이 선택적으로 업데이트되는, 더욱 발전된 백그라운드 값을 생성하는 기법에 대해서는(도 3a 참고), 본원에 참조로 통합되는 WO2011/028169호와 WO2011/049512호를 참조한다.
여과 후 역투사(FBP)와 같은 특정 단층 촬영 재구성 기법은 선적분을 다루는 라돈 변환 이론을 기초로 한다. 따라서, 그러한 재구성 기법은 전달의 음의 로그값으로 주어지는 재구성값 dk로 작동하도록 설계될 수 있다:
Figure pct00003
.
일 변형예에서, 재구성값 d k 는 이러한 전환 함수의 임의의 공지된 근사치로 주어질 수 있다. 1에 가까운 T k 에 대한 좋은 근사치이자 더 작은 값의 T k 에 대해서도 유용할 수 있는 -log(T k )의 단순 근사치는 d k = 1 - T k 에 의해 주어진다.
4. 상세한 예
이번 절에서는, 수정된 재구성값을 생성하는 두 가지 주요 접근법을 더욱 상세하게 예시할 것이다.
각 접근법의 성능 개선은, -log(T k )를 통한 주어진 투사값 세트를 전환함으로써 획득된 재구성값으로 단층 촬영 재구성 알고리즘을 작동하여 획득되는 상호작용 패턴과 비교하여 설명된다. 투사값은 도 2b에 도시된 유형의 FTIR 시스템에서의 수신된 광 에너지를 나타낸다. 도 4a는 터치면의 좌표 시스템 내에서 그에 따른 (실제) 상호작용 패턴을 도시한 것으로, 어두운 영역은 높은 감쇠를 나타낸다. 도 4a는 최소값과 최대값 사이의 상호작용 패턴을 자동 스케일링함으로써 생성된 것이다. 도 4a로부터, 실제 상호작용 패턴 내에는 오로지 두 개의 터치가 있는 것처럼 나타난다. 그러나, 투사 신호 세트는 실제로 터치면 위의 네 개의 객체들로 생성되며, 객체들 중 두 개는 다른 두 객체들보다 상당히 더 약한 상호작용(10배)을 나타낸다. 도 4b에서, 도 4a의 상호작용 패턴은 약한 특성들을 향상시키고자 재 스케일링되었다. 여기서, 두 개의 약하게 상호작용하는 터치는 강하게 상호작용하는 터치들 사이에서 구별될 수 있다. 약하게 상호작용하는 터치들의 상호작용 값은 강하게 상호작용하는 터치들에 의해 유발되는 아티팩트에 의해 부분적으로 감추어지는 것으로 보인다. 도 4b의 예에서, 아티팩트는 강하게 상호작용하는 터치들로부터 나오는 별 같은 흔적들을 포함한다. 예를 들어, 아티팩트는 터치하는 객체들에 의해 유발되는 터치면의 국부적인 변형으로부터 유래할 수 있고, 및/또는 그것들은 진정한 상호작용 패턴을 정확하게 재현하는 데 있어서의 재구성 알고리즘의 무능력으로부터 비롯될 수 있다.
아티팩트의 기원을 추가로 설명하기 위하여, 재구성값 d 는 투사 함수 P 에 따른 터치면 위의 감쇠 필드 a 에 의존하며, 투사 함수 P 는 물리적인 터치 시스템의 특성들을 반영한다고 가정하자:
Figure pct00004
재구성 단계(도 3a의 단계(26) 참고)는 재구성 함수 P’ 를 이용하여, 재구성값 d 로부터 감쇠 필드 a0 (진정한 상호작용 패턴 a 의 근사치)를 재구성하는 것을 목적으로 한다:
Figure pct00005
전형적으로, 재구성 함수 P’ 는 투사 함수 P 의 정확한 역이 아니다. 한 가지 이유는 물리적인 터치 시스템의 특정 성질들은 P’ 에 포함하기 어렵고/어렵거나 계산상으로 비용이 많이 들 수 있다는 점일 수 있다. 다른 이유는 P’ 가 완벽한 재구성을 허용하지 않는 수학적인 원칙을 기초로 하기 때문일 수 있다. 어느 사례에서든, 재구성된 상호작용 패턴 a0는 아티팩트를 함유할 것이다. 전형적으로, 강한 터치들은 약한 터치들보다 더 강한 아티팩트를 도입할 것이고, P’ 이 d 의 선형 함수라면, 이것은 분명히 사실이다. 터치 시스템이 상호작용 강도가 상당히 다른, 심지어 한 자릿수 또는 여러 자릿수만큼 다른 터치들에 노출된다면, 강하게 상호작용하는 터치로부터의 아티팩트가 약하게 상호작용하는 터치를 숨길 위험이 상당하다. 나아가, 상당한 노이즈 수준의 존재는 약하게 상호작용하는 터치들의 식별을 훨씬 더 어렵게 만들 수 있다.
4.1. 재스케일링 함수의 이용
상호작용 패턴에 있어서, 강하게 상호작용하는 터치들에 대해 약하게 상호작용하는 터치들을 향상시키는 한 가지 주요한 접근법은 재구성 알고리즘에 전달되는 재구성값에 있어서, 강한 터치들과 약한 터치들 사이의 동역학을 감소시키는 재스케일링 함수를 적용하는 것이다. 위에서 언급한 바와 같이, 재스케일링 함수는 터치 판단 절차에서 이용된 재구성값, 투사값, 또는 일부 중간값을 수정하는 데 적용될 수 있다(도 3a 참고). 이하의 예에서는, 상이한 검출선들의 재구성값을 수정하는 데 재스케일링 함수가 적용된다고 가정하였다.
도 5는 그러한 재스케일링 함수를 실현하는 터치 데이터를 결정하는 절차 구조의 개략적인 블록 구성도이다. 처리 구조는 광 센서들(3)로부터 출력 신호를 획득하는 블록(51)을 포함하고, 상이한 검출선들에 대해 재구성값 세트 d 를 생성한다. 블록(52)은 검출선에 대한 수정된 재구성값 세트 d' 를 생성하기 위하여 투사값에 대하여 재스케일링 함수를 적용한다. 블록(53)은 수정된 상호작용 패턴 a 1 을 생성하고자 수정된 재구성값으로 재구성 알고리즘을 작동한다. 블록(54)은 다운스트림 처리 또는 다른 용도를 위한 출력물인 터치 데이터를 결정하고자 수정된 상호작용 패턴 a 1 으로 작동한다.
이러한 예에서, 재스케일링 함수 f는 재구성을 하기 전에 각각의 개별적인 재구성값에 적용된다:
Figure pct00006
.
여기서 f 는 수정된 재구성값 d' 을 생성하기 위하여, 요소에 대하여 재스케일링 함수 f를 재구성값을 d 로 적용하는 함수이다. 재스케일링 f는 전형적으로 증가율 감소에 따라 비선형의 단조적으로 증가하는 함수일 것이다. 즉, 함수의 미분은 재구성값이 증가함에 따라 감소한다.
도 6a 내지 도 6c는 적합한 재스케일링 함수 f의 세 가지 예를 도시한 것이다. 도 6a는 로그를 기초로 한 함수 f l (d k ) = δ·log(1 + γ d k )의 그래프이고, 도 6b는 역 쌍곡선 사인 함수를 기초로 한 재스케일링 함수 f a ( d k ) = δ·asinh(γ d k )의 그래프이고, 도 6c는 시그모이드 함수(로지스틱 함수)를 기초로 한 재스케일링 함수
Figure pct00007
의 그래프이다. 이러한 재스케일링 함수 전부는 대략적으로 d k = 0에 가까운 선형이고, 매개변수 γ는, (d k 가 0에서부터 증가할 때) 재스케일링 함수가 d k 의 큰 값을 축소하는 효과와 함께, 얼마나 빨리 상당히 비선형적이 되어가는지를 제어한다. 도 6a 내지 도 6c의 그래프에서, 제어 매개변수 γ는 각각 10, 1000 및 10으로 설정되었다. 매개변수 δ는, 예를 들어, 이것이 재구성 알고리즘에 의해 요구된다면, 최대 재구성 값이 1이 되도록, 함수를 선형적으로 스케일링하는 데 이용될 수 있다. 이러한 재스케일링 함수 전부는 노이즈 때문에 발생할 수 있는 음의 신호값을 다룰 수 있지만, f l (도 6a)는 더 큰 음의 값에 대해서는 정의되지 않으며, 그러한 사례들을 개별적으로 다룰 필요가 있음을 주목해야 한다. 모든 재스케일링 함수에 대한 다른 접근법은 d k < 0일 때, f(d k ) = 0를 설정하는 것이 될 것이다.
위의 재스케일링 함수들은 예로서만 주어지며, 당해 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 f에 대해 여러 가지 다른 실행 가능한 선택을 곧 인식할 것이다.
도 7은 도 4a의 상호작용 패턴 생성을 위해 처리된 재구성값 d 를 수정함으로써 획득된, 수정된 상호작용 패턴을 도시한 것으로, 여기서 재구성값은 f(d k ) = δ·asinh(γ d k )를 γ = 107과 함께 적용함으로써 수정된다. 도 7의 수정된 상호작용 패턴은 최소값과 최대값 사이의 상호작용 패턴을 자동 스케일링하여 생성된 것이다. 도 4a의 실제 상호작용 패턴과 비교하여, 약하게 및 강하게 상호작용하는 터치들 모두가 노이즈 및 재구성 아티팩트와는 무관하게, 수정된 상호작용 패턴에서 용이하게 식별된다는 점은 명백하다.
터치 판단 절차는 더 이상 진정한 상호작용 패턴의 밀접한 근사치를 재구성하는 것을 목표로 하지 않음을 주목해야 한다. 이것은 수정된 상호작용 패턴에서 강하게 및 약하게 상호작용하는 터치들 사이의 비율이 진정한 비율로부터 상당히 벗어날 가능성이 높다는 사실로부터 명백할 것이다. 예컨대, 주요한 과제가 모든 터치들을 검출하고, 충분히 높은 정확도로 그것들의 위치를 추정하는 것이라면, 이것은 많은 경우에 심각한 제한점이 아니다. 터치들의 절대적인 감쇠 또한 요구된다면, 이것은 여러 가지 방식으로 획득될 수 있다. 터치의 실제 감쇠를 재구성하는 한 가지 방법은 요구되는 위치에서(예컨대, 터치 내부에서) P’(d) 를 계산함으로써, 실제 상호작용 패턴을 국부적으로 재구성하는 것이다. 함수 P’ 이 더 강한 터치들로부터 상당한 아티팩트를 생산한다면, 더 정확하지만(아티팩트가 더 적고) 더 시간이 걸리는 재구성 함수 P” 이 요구되는 위치에서의 실제 상호작용 패턴을 국부적으로 재구성하는 데 적용될 수 있다. 다른 방법은 재구성하기 전에 재구성값 d 에서의 모든 다른 터치들로부터의 기여도를 억제하기 위하여, 이하에 기술된, 반복적인 보상 접근법을 이용하는 것이다. 또 다른 방법은 재스케일링 함수 f의 영향을 없애기 위하여, 수정된 상호작용 패턴에 보상 함수 f’을 적용하는 것이다:
a’ 1 = f ’( P’ ( f ( d ))).
그러나, 일반적으로, 비선형 재스케일링 함수 f를 적용하는 것은 f’에 의해 완전히 보상될 수 없는 재구성의 왜곡 P’ ( f ( d ))를 초래함을 주목해야 한다.
예시하는 도 6a 내지 도 6c의 재스케일링 함수와 연결하여 언급한 바와 같이, 재스케일링 함수 f는 어떤 신호값은 대략적으로 선형으로 매핑되고, 어떤 것은 비선형적으로 매핑되는지(축소됨)를 제어하는 매개변수 γ를 가질 수 있다. 그러한 제어 매개변수 γ는 강하고 무거운 터치들에 의해 생산된 신호 수준, 및/또는 노이즈 수준의 범위에 따라 설정될 수 있다. 전형적으로, (대략적으로) 선형적으로 매핑된 범위 내에서 가장 약한 터치들로부터, 및 (상당히) 비선형적으로 매핑된 범위 내에서 더 강한 터치들로부터의 신호 수준을 가지는 것이 좋은 생각일 수 있다. 실현예에 따라, “신호값”은 투사값, 재구성값, 또는 중간값일 수 있다.
4.2 반복적 보상의 이용
상호작용 패턴에서 강하게 상호작용하는 터치들에 대해 약하게 상호작용하는 터치들을 향상시키는 또 다른 주요한 접근법은 터치면 위의 기준 패턴을 획득하고, 기준 패턴 내의 강하게 상호작용하는 모든 터치들의 위치를 식별하는 것이다. 그런 다음, 이러한 위치들을 가로지르는 검출선들을 식별하고, 이러한 검출선들에 대한 투사값/중간값/재구성값을 수정하여 강하게 상호작용하는 터치들로부터의 기여도를 감소시킨다. 다음과 같은 예에서, 교차하는 검출선에 대한 재구성값에 대하여 수정이 이루어진다고 가정된다.
따라서, 기준 패턴은 강하게 상호작용하는 터치들의 위치가 결정될 수 있도록 해야 한다. 다음과 같은 예에서는, 재구성 알고리즘을 투사값으로부터 획득된 재구성값 d 로 작동함으로써 기준 패턴이 획득된다:
a 0 = P’ ( d ).
따라서, 제1의 재구성 반복에서는, 실제 상호작용 패턴 a 0 는 기준 패턴으로 이용하기 위하여 획득된다. 도 4a에 나타낸 바와 같이, 실제 상호작용 패턴은 강한 터치들이 식별되는 것을 용이하게 한다. 그런 다음, 재구성값 d 에서 실제 상호작용 패턴 a 0 에서 식별된 강한 터치들로부터의 기여도를 억제 또는 심지어 제거함으로써, 수정된 재구성값 d’ 이 결정된다. 그 이후, 제2의 재구성 반복에서, 약하게 상호작용하는 터치들이 강하게 상호작용하는 터치들에 대해 향상되는 수정된 상호작용 패턴 a 1 = P’ ( d’ )을 생성하기 위하여, 재구성 알고리즘은 수정된 재구성값 d’ 으로 작동된다.
도 8은 이러한 반복적 보상 접근법을 이용하여 터치 데이터를 결정하는 처리 구조의 개략적인 블록 구성도이다. 처리 구조는 광 센서들(3)로부터 출력 신호를 획득하여, 상이한 검출선들에 대한 재구성값 d 를 생성하는 블록(81)을 포함한다. 반복적 보상을 제어하기 위하여 설계되는 블록(82)은 실제 상호작용 패턴 a 0 를 생성하기 위하여, 재구성값 d 로 재구성 알고리즘을 먼저 작동한다. 블록(83)은 실제 상호작용 패턴 a 0 를 분석하여 모든 강한 터치들 및 이러한 강한 터치에 의해 영향을 받는 검출선들을 식별한다. 이러한 맥락에서 “강한 터치”는 실제 상호작용 패턴 a 0 에서 식별 가능한 모든 터치들로 정의될 수 있다. 영향 받은 검출선 및 가능하게는, 그러한 각 검출선에 대한 기여도 값에 관한 정보 p 는 블록(81)에 의한 사용을 위해 블록(83)에 의해 출력된다. 블록(81)은 블록(83)으로부터 정보 p 를 이용하여 수정된 재구성값 d’ 을 생성하도록 구성되며, 이에 블록(82)은 수정된 상호작용 패턴 a1을 생성하기 위하여 수정된 재구성값 d’ 으로 재구성 알고리즘을 작동한다. 블록(84)은 수정된 상호작용 패턴 a1 및 가능하게는 실제 상호작용 패턴 a 0 으로 작동하여, 다운스트림 처리 또는 다른 용도를 위하여 출력되는 터치 데이터를 결정한다.
일 구현예에서, 수정된 재구성값 d’ 은, 각각의 재구성값에 대한 강한 터치들의 예상 기여도에 의해 영향 받은 검출선에 대한 재구성값을 (예컨대, 위에서 언급된 기여도 값을 이용하여) 감소시킴으로써 생성된다.
더 적은 처리를 요하고 더 강력할 수 있는 대안적인 구현예에서, 영향 받은 검출선의 재구성값을 감소된 상호작용을 나타내는 값으로 설정함으로써, 예컨대, 이러한 재구성값들을 소정의 양 또는 퍼센트(분수)로 감소시키거나, 그것들을 미리 정의된 값으로 설정함으로써, 수정된 재구성값 d’ 이 생성된다. 일 구현예에서, 강한 터치들이 이후에 수정된 상호작용 패턴에서 필수적으로 제거되도록(“소멸되도록”), 미리 정의된 값이 선택된다. 예를 들어, 미리 정의된 값은, 영향 받은 검출선이 터치에 의해 전적으로 영향 받지 않음을 나타내도록 설정될 수 있다. 재구성값이 d k = -log(T k )에 의해 주어진다면, 미리 정의된 값은 0이 될 수 있다.
그러한 미리 정의된 기준을 이용함으로써, 약한 터치에 관한 정보 또한 재구성값 d 로부터 제거되지만, 일반적으로, 더 약한 터치로부터 충분한 정보가 수정된 재구성값 d’ 에 남아, 수정된 상호작용 패턴 a 1 에서 더 약한 터치를 검출 가능하게 하여, 충분히 훌륭한 터치 데이터의 추출을 허용한다.
도 9는 도 4a의 상호작용 패턴의 생성을 위해 처리된 재구성값 d 를 수정함으로써 획득되는, 수정된 상호작용 패턴을 도시한 것이다. 이러한 예에서, 수정된 재구성값 d’ 은 도 4a의 강한 터치에 의해 영향 받는 검출선들에 대한 모든 재구성값들을 0으로 설정함으로써 획득되었다. 도 9의 수정된 상호작용 패턴은 최소값과 최대값 사이의 상호작용 패턴을 자동 스케일링하여 생성되었다. 도 4a의 실제 상호작용 패턴에서 강하게 상호작용하는 터치들은 빠진 반면, 약하게 상호작용하는 양 터치는 수정된 상호작용 패턴에서 용이하게 식별됨이 명백하다. 따라서, 실제 상호작용 패턴과 수정된 상호작용 패턴 양자에 접근할 수 있음으로써, 블록(84)(도 8)는 터치면의 모든 객체들에 대한 터치 데이터를 결정할 수 있다.
반복적 보상 접근법이 임의의 재구성 알고리즘 P’ 과 함께 이용될 수 있으며, 추가적인 반복을 실시하기 위하여, 즉, 수정된 상호작용 패턴 a 1 에서 검출된 터치들로부터 기여도를 제거함으로써 추가로 수정된 재구성값 d” 을 생성하기 위하여, 그리고 추가로 수정된 상호작용 패턴 a 2 등을 생성하기 위하여 추가로 수정된 재구성값 d” 으로 재구성 알고리즘을 작동하기 위하여 처리 구조를 구성하는 것이 가능하다는 점은 이해될 것이다.
예를 들어, 특성 향상, 노이즈 감소 등을 위하여, 강한 터치들에 의하여 영향 받는 검출선들을 식별하기 위한 기준 패턴으로 이용되기 전에 실제 상호작용 패턴이 전 처리되는 것이 가능하다. 대안에서는, 기준 패턴은 선행되는 감지 인스턴스에서 결정된 실제 상호작용 패턴으로부터 획득된다.
도 8의 블록(83)으로 되돌아가, 강한 터치들은 예컨대, 도 3a의 추출 단계(28)와 관련하여 논의된 바와 같이, 임의의 공지된 특성 추출 기법에 의해 식별될 수 있다. 일단 강한 터치들이 식별되면, 강한 터치들에 의해 영향 받는 검출선들을 결정하는 데 상이한 기법들이 활용될 수 있다.
일 구현예에서, 블록(83)은, 터치면 위의 영역과, 영역을 가로지르는 검출선을 연결하는 데이터 구조(DB)(도 8)에 접근할 수 있다. 예를 들어, 상호작용 패턴이 터치면 위의 재구성 셀(픽셀) 그리드 내의 상호작용 값을 정의한다면, 데이터 구조(DB)는 터치면의 좌표 시스템 내의 특정 위치를 가지고 있는 각각의 재구성 셀을 일련의 교차하는 검출선 세트에 연관시킬 수 있다. 그렇게 함으로써, 블록(83)은 각각의 강한 터치에 포함된 재구성 셀을 데이터 구조(DB)에 매핑하여 영향 받는 검출선을 식별할 수 있다.
다른 구현예에서, 각 검출선은 2차원 샘플 공간 내의 1차원 값 및 2차원 값에 의해 정의되는 까닭에, 1차원 값과 2차원 값이 터치면 위에서 검출선의 위치를 정의한다. 예를 들어, 여과 후 역투사(FBP)의 영역에서, 기준 방향에 대한 검출선의 회전각 φ에 관하여 검출선을, 그리고 소정의 원점으로부터 검출선의 거리 s를 정의하는 일은 드물지 않다. 소위 시노그램을 형성하기 위하여, 재구성값이 2차원의 샘플 공간인 (φ, s) 평면으로 매핑될 수 있다는 점 또한 잘 알려져 있다. 그러한 시노그램의 일 예는 도 10에 나타나 있고, 도 10에서 각 사각형 모양은 검출선의 재구성값을 나타낸다. 터치면 위의 각 위치는 (φ, s) 평면에서 소정의 부비강 곡선에 해당한다. 도 10은 실제 상호작용 패턴에서 식별된 세 개의 강한 터치들과 상응하는 세 개의 그러한 곡선들 P1~P3을 도시하고 있다. 사실, 각각의 도시된 곡선 P1~P3은 실제 상호작용 패턴 내의 각각의 강한 터치에 의해 가려진 각 재구성 셀에 대한 몇몇 곡선들로 이루어져 있다. 나아가, 각각의 그러한 곡선은 (φ, s) 평면에 밴드를 형성하기 위하여, s 방향으로 일정한 폭이 주어진다. 폭은 상호작용 패턴의 재구성 셀의 크기에 의존하여 설정될 수 있다.
상호작용 패턴 내의 각각의 강한 터치의 위치를 (φ, s) 평면의 상응하는 곡선 P1~P3에 단순히 매핑함으로써, 그리고 각 곡선 P1~P3 를 (φ, s) 평면에 매핑된 바와 같이 검출선과 교차시킴으로써, 영향 받은 검출선이 식별될 수 있음을 인식할 수 있다. 도 10에 나타낸 바와 같이, 재구성값이 매핑되어 (φ, s) 평면에 시노그램을 형성할 경우, 예컨대, 곡선 P1~P3에 의해 교차된 모든 재구성값을 소정의 값, 예컨대, 0으로 설정함으로써, 소정의 기준이 매핑과 동시에 적용될 수 있다.
비교를 위해, 도 10은 또한 실제 상호작용 패턴에서 검출 가능하지 않은 약한 터치에 해당하는 곡선 P4(점선)을 포함한다. 모든 영향 받은 검출선의 재구성값이 0으로 설정되는 경우에도, 약한 터치가 검출 가능한, 수정된 상호작용 패턴을 생성하기 위하여 재구성 함수를 가능하게 하는 곡선 P4를 따라 상당량의 재구성값이 유지된다는 점을 인식할 수 있다.
샘플 공간을 규정하는 데 이용될 수 있는 기타 검출선의 매개변수 표현이 있음을 인식해야 한다. 예를 들어, 검출선은 예컨대, 의료 분야에서, 종래의 단층 촬영에 널리 이용되는 일반적인 기하학인 팬 기하학에서 이용되는 바와 같이, (β,α) 평면에 표현될 수 있다. 그러한 일반적인 기하학에서, 기준 방향 및 검출선의 회전각(α)에 대하여, 검출선의 인커플링 또는 아웃커플링 지점의 각 위치(β)면에서, 검출선이 정의될 수 있다. 대안적으로, 인커플링 지점과 아웃커플링 지점은 각각의 독특한 인덱스에 의해 주어질 수 있으며, 그에 의해, 샘플 공간의 제1 차원은 인커플링 지점의 인덱스에 의해 주어지고, 샘플 공간의 제2 차원은 아웃커플링 지점의 인덱스에 의해 주어진다.
5. 결론
본 발명은 위에서 주로 몇 가지의 구현예를 참조로 하여 설명되었다. 그러나, 당해 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 이해하는 바와 같이, 위에서 개시한 것들 이외의 구현예가 본 발명의 범위 및 정신 내에서 동등하게 가능하고, 본 발명의 범위 및 정신은 첨부된 특허청구범위에 의해서만 정의되고 제한된다.
수정된 상호작용 패턴 및, 적용 가능하다면, 실제 상호작용 패턴은 터치 데이터 추출 전에 후처리의 대상이 될 수 있음을 이해하여야 한다(도 3a의 단계 28 참고). 그러한 후처리는 예컨대, 노이즈 제거 및/또는 이미지 향상을 위하여 여러 가지 유형의 여과를 포함할 수 있다.
당업자는 출력 신호를 기초로 하여 재구성값을 생산하는 다른 방법이 있음을 인식하고 있다. 예를 들어, 출력 신호에 포함된 각각의 개별적인 투사 신호는 시간 도메인의 고주파수 필터링의 대상이 될 수 있고, 그에 따라 여과된 투사 신호는 백그라운드 보상된 에너지를 나타내며, 재구성값 생성을 위해 처리될 수 있다.
임의의 시간 척도상의 터치면 위의 상호작용의 변화를 나타내도록 상호작용 패턴이 생성될 수 있다. 전술한 예는 긴 시간 척도상의, 예컨대, 터치 감응식 기구의 기동 또는 캘리브레이션 이후로의 상호작용의 변화에 상응하는, 터치면 위의 현재의 상호작용을 나타내는 실제 상호작용 패턴의 왜곡된 버전인 수정된 상호작용 패턴을 낳는다. 대안에서는, 더 짧은 시간 척도, 예컨대, 1ms ~ 100s 또는 5ms ~ 5s의 대략적인 범위 내에서의 상호작용의 변화를 나타내는 실제 상호작용 패턴의 왜곡된 버전으로 수정된 상호작용 패턴이 생성된다.
나아가, FTIR 시스템에 관하여 주어진, 위의 구현예, 예, 변형예 및 대안 전부는 빛보다는 다른 에너지의 전달에 의해 작동하는 터치 감응식 기구에 동등하게 적용 가능하다. 일 예에서, 터치면은 전기 전도성 패널로써 실현될 수 있고, 이미터와 센서는 패널의 내부와 외부로 전류를 커플링하는 전극일 수 있으며, 출력 신호는 개별적인 검출선 위에서 패널의 저항/임피던스를 보여줄 수 있다. 다른 예에서, 터치면은 유전체로 작용하는 물질을 포함할 수 있고, 이미터 및 센서는 전극일 수 있으며, 출력 신호는 개별적인 검출선 위에서 패널의 정전 용량을 보여줄 수 있다. 또 다른 예에서, 터치면은 진동 전도 매체로 작용하는 물질을 포함할 수 있고, 이미터는 진동 발생기(예컨대, 음향 또는 압전 변환기)일 수 있으며, 센서는 진동 센서(예컨대, 음향 또는 압전 센서)일 수 있다.

Claims (26)

  1. 복수의 인커플링 지점으로부터 복수의 아웃커플링 지점까지 신호를 안내하여 인커플링 및 아웃커플링 지점 쌍들 사이에서 패널(4)의 표면부(1)를 가로질러 연장되는 검출선(D)을 정의하도록 구성된 패널(4), 신호를 발생시키기 위하여 인커플링 지점에 결합되는 적어도 하나의 신호 발생기(2), 및 표면부(1) 위에 존재하는 하나 이상의 터치를 나타내는 출력 신호를 발생시키기 위하여 아웃커플링 지점에 결합되는 적어도 하나의 신호 검출기(3)를 포함하는 터치 감응식 기구(100)로부터의 출력 신호를 기초로 한, 터치 판단을 가능하게 하는 방법에 있어서,
    주어진 입력 포맷의 데이터 샘플 세트( d )로 전환될 경우, 상기 표면부(1) 위의 실제 상호작용 패턴(a 0 )을 결정하는 소정의 재구성 알고리즘을 가능하게 하는 출력 신호를 획득하는 단계;
    출력 신호를 기초로 하여, 상기 주어진 입력 포맷으로 수정된 데이터 샘플 세트( d’ )를 생성하는 단계; 및
    상기 표면부(1) 위의 수정된 상호작용 패턴( a 1 )을 결정하기 위하여, 수정된 데이터 샘플 세트( d’ )로 소정의 재구성 알고리즘을 작동시키는 단계를 포함하는, 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    수정된 상호작용 패턴( a 1 )은 실제 상호작용 패턴( a 0 )에서 강하게 상호작용하는 터치에 대하여 약하게 상호작용하는 터치의 향상을 나타내는, 방법.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    각 상호작용 패턴( a 0 , a 1 )은 표면부(1)의 적어도 일부 내에서의 상호작용 값의 분포도를 포함하며, 이때 각각의 상호작용 값은 에너지의 국부적인 감쇠를 나타내는, 방법.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 데이터 샘플 세트( d )는 표면부(1) 위의 하나 이상의 터치와 검출선(D) 사이의 실제 상호작용 정도를 나타내고, 수정된 데이터 샘플 세트( d’ )를 생성하는 단계는 검출선(D)의 적어도 일부에 대한 실제 상호작용 정도를 적극적으로 수정하는 단계를 포함하는, 방법.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 수정하는 단계는 상이한 검출선들(D) 사이에서의 실제 상호작용 정도에서 상호 연관성을 변경하는 단계를 포함하는, 방법.
  6. 제4항 또는 제5항에 있어서,
    상기 수정하는 단계는 가장 높은 실제 상호작용 정도를 나타내는 검출선(D)에 대하여 실제 상호작용 정도를 상대적으로 감소시키는 단계를 포함하는, 방법.
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 수정된 데이터 샘플 세트( d’ )를 생성하는 단계는, 출력 신호를 기초로 하여 각 검출선(D)에 대한 크기 값을 획득하는 단계; 및 검출선(D)에 대한 크기 값에 소정의 재스케일링 함수(re-scaling function)(f)를 적용하는 단계를 포함하는, 방법.
  8. 제7항에 있어서,
    재스케일링 함수(f)는 비선형이고, 적어도 비음수(non-negative) 크기 값에 대해 크기 값이 증가함에 따라 감소하는 미분 계수를 가지고 있는, 방법.
  9. 제7항 또는 제8항에 있어서,
    재스케일링 함수(f)는 일련의 제어 매개변수들(γ, δ)로 정의되며, 방법은 검출선(D)에 대한 크기 값을 기초로 하여 제어 매개변수(γ, δ) 중 적어도 하나를 설정하는 단계를 포함하는 방법.
  10. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
    출력 신호를 기초로 하여 각 검출선(D)에 대한 크기 값을 획득하는 단계; 표면부(1) 위에서의 기준 상호작용 패턴을 획득하는 단계; 기준 상호작용 패턴에서 강하게 상호작용하는 터치의 위치를 식별하는 단계; 상기 위치와 교차하는 검출선(D) 세트를 식별하는 단계; 및 검출선(D) 세트에 대하여 크기 값을 적극적으로 수정하는 단계를 더 포함하는, 방법.
  11. 제10항에 있어서,
    수정된 데이터 샘플 세트( d’ )를 생성하는 단계는, 소정의 양 또는 분수에 의해, 교차 검출선(D) 세트에 대한 크기 값을 변경하는 단계; 교차 검출선(D) 세트에 대한 크기 값을 미리 정의된 기준에 따라 미리 정의된 값으로 설정하는 단계, 및 강하게 상호작용하는 터치의 추정 기여도로 교차 검출선(D) 세트에 대한 크기 값을 감소시키는 단계 중 적어도 하나를 포함하는, 방법.
  12. 제10항 또는 제11항에 있어서,
    기준 상호작용 패턴을 획득하는 단계는 실제 상호작용 패턴( a 0 )을 생성하기 위하여 데이터 샘플 세트( d )로 재구성 알고리즘을 작동시키는 단계, 및 실제 상호작용 패턴( a 0 )을 기초로 한 기준 상호작용 패턴을 획득하는 단계를 포함하는, 방법.
  13. 제10항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서,
    교차 검출선(D) 세트를 식별하는 단계는 표면부(1) 위의 영역과, 영역을 가로지르는 검출선(D)을 연결하는 데이터 구조(DB)에 접근하는 단계를 포함하는, 방법.
  14. 제10항 내지 제13항 중 어느 한 항에 있어서,
    각각의 검출선(D)은 2차원 샘플 공간에서 제1 및 제2 차원값(s, φ; a, β)에 의하여 정의되고, 이때, 제1 및 제2 차원값(s, φ; a, β)은 표면부(1) 위의 검출선(D)의 위치를 정의하며, 교차 검출선(D) 세트를 식별하는 단계는 강하게 상호작용하는 터치의 위치를 샘플 공간 내의 소정의 곡선(P1, P2, P3)으로 매핑하는 단계, 및 샘플 공간에 매핑된 대로 소정의 곡선(P1, P2, P3)을 검출선(D)과 교차시킴으로써 교차 검출선(D) 세트를 식별하는 단계를 포함하는, 방법.
  15. 제7항 내지 제14항 중 어느 한 항에 있어서,
    검출선(D)에 대한 크기 값은 표면부(1) 위의 하나 이상의 터치와 검출선(D) 사이의 상호작용 정도를 나타내는, 방법.
  16. 제7항 내지 제15항 중 어느 한 항에 있어서,
    검출선(D)에 대한 크기 값은 데이터 샘플 세트( d )를 나타내는, 방법.
  17. 제1항 내지 제16항 중 어느 한 항에 있어서,
    출력 신호를 획득하는 단계, 수정된 데이터 샘플 세트( d' )를 생성하는 단계, 및 수정된 데이터 샘플 세트( d' )로 재구성 알고리즘을 작동시키는 단계를 포함하는 일련의 단계, 수정된 상호작용 패턴( a 1 )을 기초로 한 터치 데이터를 결정하는 단계, 및 터치 데이터를 출력하는 단계를 반복적으로 실행하는 방법.
  18. 제1항 내지 제17항 중 어느 한 항에 있어서,
    출력 신호는 각각의 검출선(D) 위에서 검출된 신호 에너지를 나타내는, 방법.
  19. 제1항 내지 제18항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 입력 포맷은 표면부(1) 위의 하나 이상의 터치와 검출선(D) 중 하나 사이의 상호작용에 의해 유발되는 신호 에너지의 감소를 나타내는, 방법.
  20. 제1항 내지 제19항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 입력 포맷은 기준값으로 정규화된 각각의 검출선(D)에 대한 검출된 신호 에너지의 함수로 표현되며, 이때, 기준값은 표면부(1) 위의 터치 없이, 각각의 검출선(D) 위에서 검출된 신호 에너지를 나타내는, 방법.
  21. 제20항에 있어서,
    상기 입력 포맷은, 기준값으로 정규화된 각각의 검출선(D)에 대하여 검출된 신호 에너지로 로그 함수를 작동시킴으로써 주어지는, 방법.
  22. 제1항 내지 제21항 중 어느 한 항에 있어서,
    소정의 재구성 알고리즘은 상기 입력 포맷 내의 데이터를 기초로 한 단층 촬영 재구성을 위해 설계되는, 방법.
  23. 데이터 처리 시스템에서 실행 시 제1항 내지 제22항 중 어느 한 항의 방법을 수행하도록 한 컴퓨터 코드를 포함하는 컴퓨터 프로그램 제품.
  24. 터치 감응식 기구(100)로부터의 출력 신호를 기초로 하는, 터치 판단을 가능하게 하는 장치로서, 터치 감응식 기구(100)는, 복수의 인커플링 지점으로부터 복수의 아웃커플링 지점까지 신호를 안내하여 인커플링 및 아웃커플링 지점 쌍들 사이에서 패널(4)의 표면부(1)를 가로질러 연장되는 검출선(D)을 정의하도록 구성된 패널(4), 신호를 발생시키기 위하여 인커플링 지점에 결합되는 신호 발생 수단(2), 및 표면부(1) 위에 존재하는 하나 이상의 터치를 나타내는 출력 신호를 발생시키기 위하여 아웃커플링 지점에 결합되는 신호 검출 수단(3)을 포함하며, 상기 장치는
    주어진 입력 포맷의 데이터 샘플 세트( d )로 전환되면 상기 표면부(1) 위의 실제 상호작용 패턴( a 0 )을 결정하기 위하여 소정의 재구성 알고리즘을 가능하게 하는 출력 신호 획득 수단(200, 202; 51; 81);
    출력 신호를 기초로 하여, 상기 주어진 입력 포맷으로 수정된 데이터 샘플 세트( d’ )를 생성하는 수단(204, 206; 52; 81); 및
    상기 표면부(1) 위의 수정된 상호작용 패턴( a 1 )을 결정하기 위하여, 수정된 데이터 샘플 세트( d’ )로 소정의 재구성 알고리즘을 작동시키는 수단(208; 53; 82)을 포함하는, 터치 감응식 기구(100)로부터의 출력 신호를 기초로 하는, 터치 판단을 가능하게 하는 장치.
  25. 복수의 인커플링 지점으로부터 복수의 아웃커플링 지점까지 신호를 안내하여 인커플링 및 아웃커플링 지점 쌍들 사이에서 패널(4)의 표면부(1)를 가로질러 연장되는 검출선(D)을 정의하도록 구성된 패널(4);
    인커플링 지점에서 신호를 발생시키는 수단(2, 12);
    아웃커플링 지점에서 검출된 신호를 기초로 하여, 표면부(1) 위에 존재하는 하나 이상의 터치를 나타내는 출력 신호를 발생시키는 수단(3); 및
    제24항에 따른 터치 판단을 가능하게 하는 장치(10)를 포함하는, 터치 감응식 기구.
  26. 복수의 인커플링 지점으로부터 복수의 아웃커플링 지점까지 신호를 안내하여 인커플링 및 아웃커플링 지점 쌍들 사이에서 패널(4)의 표면부(1)를 가로질러 연장되는 검출선(D)을 정의하도록 구성된 패널(4);
    신호를 발생시키기 위하여 인커플링 지점에 결합되는, 적어도 하나의 신호 발생기(2, 12);
    표면부(1) 위에 존재하는 하나 이상의 터치를 나타내는 출력 신호를 발생시키기 위하여 아웃커플링 지점에 결합되는, 적어도 하나의 신호 검출기(3); 및
    출력 신호를 수신하고자 연결되며, 주어진 입력 포맷의 데이터 샘플 세트( d )로 전환되면, 상기 표면부(1) 위의 실제 상호작용 패턴( a 0 )을 결정하기 위한 소정의 재구성 알고리즘을 가능하게 하는 출력 신호를 획득하고; 출력 신호를 기초로 하여, 상기 주어진 입력 포맷으로 수정된 데이터 샘플 세트( d’ )를 생성하고; 및 상기 표면부(1) 위의 수정된 상호작용 패턴( a 1 )을 결정하기 위하여 수정된 데이터 샘플 세트( d’ )로 소정의 재구성 알고리즘을 작동시키도록 구성된 신호 처리기(10)를 포함하는, 터치 감응식 기구.
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