TW201346682A - 在觸控表面的追蹤目標 - Google Patents

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Abstract

一裝置在受抑內全反射技術(FTIR)式觸控裝置的觸控表面上實行追蹤目標的方法。產生(52)一互動圖，指示觸控表面上的局部互動變化。處理(53)互動圖，用以確認分別代表互動圖中局部增加和降低的互動之正和負峰值。為了壓制干擾的衝擊，應用(54)專用的第1直觀推論法(heuristics)及/或第2直觀推論法以確認正峰值中潛在假峰值。當上述正峰值被視為與一或更多上述負峰值關聯時，第1直觀推論法指定正峰值為潛在假峰值。當上述正峰值被視為位於沿著動作軌道之一時，第2直觀推論法指定正峰值為潛在假峰值。然後更新(56)在前次時間點觸控表面上被視為存在之所有目標的動作軌道，而將潛在假峰值考慮在內。

Description

在觸控表面的追蹤目標 【相互參照相關申請案】
本申請書主張2011年12月16日提出申請的瑞典專利申請案第1151208-4號以及2011年12月16日提出申請的美國臨時專利申請案第61/576550的利益，兩者在此合併參考。
本發明係關於在觸控表面上追蹤目標的技術，特別有關於觸控裝置的觸控表面，藉由在光傳導面板內從複數的入耦合點到複數的出耦合點傳送光之運作，用以從面板內照明觸控表面。
觸控系統(“touch systems”)普遍用於各種應用。典型地，以接觸物體例如手指或尖筆，不論是直接接觸或通過接近(即，無接觸)觸控表面，起動觸控系統。觸控系統在控制面板內例如用作手提電腦的觸控板，以及用作例如行動電話的手持裝置上的顯示器覆蓋物。覆蓋於顯示器上或整合於其內的觸控面板也指”觸控螢幕”。在此技藝中許多其他應用是已知的。
觸控系統日益設計為能夠同步偵測二或更多觸控，此能力在此技藝中常被稱作”多點觸控”。
有許多已知的技術提供多點觸控，例如，藉由使用攝影機捕捉面板上從觸控點驅散的光，或是藉由組合電阻線格柵、電容感應器、應變計等至面板內。
聯合國專利第2011/028169號(WO2011/028169)以及聯合國專利第2011/049512號(WO2011/049512)揭露根據受抑內全反射技術(FTIR)的多點觸控系統。光薄板(light sheet)耦合入面板內，用以藉由內全反射(TIR)傳送進入面板。當物體接觸面板的觸控表面，傳送的光在觸控點上減弱。在複數的出耦合點以一或更多的光感應器測量傳導的光。處理來自光感應器的信號，用以輸入至影像重建演算，產生橫過觸控表面的2維(2D)互動表示。當一或一以上使用者與觸控表面互動時，這實現以2維表示重複決定碰觸的目前位置/尺寸/形狀。
上述觸控需要在干擾出現時偵測，例如測量雜訊、環境光、觸控表面上的污染(例如，指紋及其他類型的污點)、振動等。這些干擾可能不只是在時間上還橫過觸控表面變化，使得難以總是適當偵測觸控表面上的碰觸。又，接觸物體和觸控表面之間互動的程度可能在時間上以及在不同物體間變化。例如，互動係根據是否在觸控表面上輕擊、拖曳或保持物體在固定位置。不同的物體可以產生不同程度的互動，例如互動程度可以在使用者的指間變化，在不同使用者的指間更是如此。
一些碰觸的組合、合成動作以及互動和干擾的時間和空間的變化會使觸控的確認工作更吃力。使用者經驗會大受阻礙，如果在例如觸控螢幕上的前進動作由於系統在動作期 間不能偵測某些碰觸而被中斷。
上述聯合國專利第2011/028169號(WO2011/028169)以及聯合國專利第2011/049512號(WO2011/049512)提出不同的技術以壓制污染的影響，例如藉由以評估污染引起的互動之斷續更新的2維背景狀態補償2維表示，或是藉由以斷續地更新以代表污染影響之參考值標準化測量信號。如此的壓制不完全，或出現其他類型的干擾，以至2維表示可能仍然包含弄錯為接觸物體的假峰值。
先前技術也包括聯合國專利第2010/006883號(WO2010/006883)，揭露在光學多點觸控系統中用於觸控判定的技術，其中確認和處理減弱的光路徑，用以決定一組候補觸控，可以包括真實觸控和假像觸控。於是根據各候補觸控的形狀及/或區域，確認候補位置，可以確認假像觸控並以更進一步的處理除去。
本申請人已經確認需要干擾出現時在觸控表面上用以追蹤目標的改良技術。
本發明的一目的係至少部分克服先前技術的一或更多上述確認的限制。
另一目的係在FTIR操作的多點觸控系統的觸控表面上實現目標的追蹤。
又一目的係根據觸控表面上互動的2維表示，實現如此的追蹤，即使2維表示包含干擾引起的峰值。
根據申請專利範圍獨立項、申請專利範圍附屬項 定義的其實施例，利用方法、電腦程式產品、裝置以及觸控裝置，至少部分達成一或更多的這些目的，還有在以下說明中出現的其他目的。
本發明的第1形態係根據裝置的輸出信號，在觸控裝置的觸控表面上追蹤一或更多目標的動作之方法。上述裝置可實施藉由在光傳導面板內從複數的入耦合點至複數的出耦合點以內部反射傳送光，用以從光傳導面板內照明觸控表面，其中至少一光偵測器係光學耦合至出耦合點以產生代表在出耦合點接收的光之輸出信號。上述方法包括下列步驟：處理輸出信號，用以產生表示觸控表面上互動的局部變化之互動圖；處理互動圖，用以確認正和負明顯峰值，其中各正明顯峰值代表互動圖中局部增加的互動，以及各負明顯峰值代表互動圖中局部降低的互動；處理上述正和負明顯峰值，以在上述正和負明顯峰值中確認潛在假峰值；以及根據上述潛在假峰值，更新前次時間點在觸控表面上被視為存在之所有目標的動作軌道；其中上述處理上述正和負明顯峰值的步驟，應用至少第1直觀推論法(heuristics)和第2直觀推論法(heuristics)其中之一，用以確認上述潛在假峰值，當正峰值被視為與一或更多負明顯峰值關聯時，上述第1直觀推論法指定正明顯峰值為潛在假峰值，以及當正峰值被視為位於沿著上述動作軌道之一時，上述第2直觀推論法指定正明顯峰值為潛在假峰值。
上述第1形態的方法，當在連續時間點執行時，產生在各時間點更新的動作軌道，以代表在那時間點被視為存在於觸控表面上的所有目標。在此使用的動作軌道代表觸控表 面上一目標之時間連續的位置。上述方法因此追蹤觸控表面上目標的動作。雖然以上未敘述，上述方法包含以下步驟是內含的：處理互動圖，用以在上述正和負峰值中確認真峰值，即無誤地被認為對應觸控裝置的使用者控制的目標之峰值；以及根據上述真峰值，更新動作軌道。這是追蹤觸控表面上目標的動作之傳統方法。
第1形態的方法確認正和負明顯峰值，以確認互動圖中的潛在假峰值，並根據確認的結果更新動作軌道。和真峰值成對比，假峰值係不符合使用者控制的目標之峰值。當確認潛在假峰值時的一項挑戰係降低被錯誤確認為新觸控之明顯峰值的數量，而確保確實代表新觸控的那些明顯峰值沒有弄錯為假峰值。因為動作軌道在時間上更新，導入動作軌道的錯誤可能傳播，甚至加強。要包含此風險，第1形態的方法應用當確認明顯峰值時利用觸控裝置的固有的特性之第1直觀推論法和第2直觀推論法。這些固有的特性有關如何知道真峰值出現在互動圖中。例如，存在的目標，移動與否，將在比較接近其先前位置的位置出現為互動圖中的明顯峰值，即其前一時間點的位置。又，接近觸控表面的新目標將出現為正峰值，即互動圖中局部增加的互動之峰值。
固有的特性也關於如何知道確定的假峰值出現在互動圖中。特別地，設計第1直觀推論法和第2直觀推論法以處理特別類型的干擾。第1直觀推論法設計為確認源自觸控表面上目標和污染引起的光散射之假峰值。已經發現如此的散射引起出耦合點的能量再分佈，產生在真峰值附近具有一或更多 負峰值的互動圖，即對應上述目標的正峰值。能量的再分佈也可能導致真峰值附近一或更多的正峰值。第2直觀推論法設計為確認源自觸控表面上目標的動作引起的污染變化之假峰值。如此的污染變化，在此也指”殘留變化”，可能由目標留下的污染蹤跡或拭去觸控表面上存在的污染引起。如此的殘留變化沿著目標的移動軌道可以產生一或更多正峰值。
根據特定觸控裝置中不同類型干擾的影響，上述第1直觀推論法和第2直觀推論法可以應用於在明顯峰值中確認潛在假峰值，而仍然能夠確認代表新觸控的明顯峰值。
還應注意到第1及/或第2直觀推論法能夠確認源自其他類型干擾的假峰值，包括但不限於不完全污染補償、周圍光和測量雜訊。
在一實施例中，設計第1直觀推論法以進一步要求上述一或更多負明顯峰值位於動作軌道之外。當已知互動圖以負明顯峰值代表目標時，例如可以應用如此的實施例，於是可預料負明顯峰值沿著動作軌道發生。要改良確認的潛在假峰值的準確性，第1直觀推論法可以設計為排除如此的負明顯峰值。
在一實施例中，關於第1直觀推論法，當正明顯峰值與上述一或更多負峰值有特定的空間關係時，正明顯峰值被視為與上述一或更多負明顯峰值關聯。上述特定的空間關係可以定義正明顯峰值和上述一或更多負峰值之間的最大距離。另一選擇中，特定的空間關係可以以互動圖中正和負明顯峰值的一或更多既定樣式代表。
在一實施例中，處理正和負明顯峰值的步驟包括一步驟：配對至少部分的正和負明顯峰值至動作軌道，用以確認一組配對的明顯峰值和一組非配對的明顯峰值。
在一實施例中，第2直觀推論法更要求，為了指定正明顯峰值為潛在假峰值，正明顯峰值包括在上述組非配對明顯峰值內。這可以防止代表橫過存在動作軌道的目標之真峰值被確認為潛在假觸控。
在一實施例中，第2直觀推論法更要求，為了指定正明顯峰值為潛在假峰值，正明顯峰值位於離上述動作軌道之一的目前位置最大距離之內。這可以防止發生於存在動作軌道內的新觸控被確認為潛在假觸控。在一實施例中，最大距離係沿著上述動作軌道之一的一距離，以及第2直觀推論法配置為動態設定最大距離以上述動作軌道之一的增加速度增加。此實施例根據的洞察力係快速移動目標在觸控表面上快速留下殘留變化，以及除非當設定最大距離時注意，這些殘留變化可能弄錯為新觸控。藉由設定最大距離為速度的函數(和絕對距離成對比)，當確認潛在假峰值時，確保只有最近部分的動作軌道由第2直觀推論法評估。
在一實施例中，更新步驟包括：根據潛在假峰值，評估上述正和負峰明顯峰值，用以為至少部分的動作軌道決定目前位置；根據潛在假峰值，評估正和負峰明顯峰值，用以確認新觸控；以及添加各個新觸控的位置作為新動作軌道的起點。在一實施例中，更新步驟包括：防止根據潛在假峰值確認新觸控。在一實施例中，上述方法以連續重複的處理和更新步 驟操作，以及對於至少部分的潛在假峰值，在許多的連續重複期間，防止根據潛在假峰值確認新觸控，因此延遲新觸控的確認。
在一實施例中，更新步驟包括至少以下其中之一：根據上述至少部分的正和負明顯峰值更新上述動作軌道，而省略所有潛在假峰值；根據上述至少部分的正和負明顯峰值更新上述動作軌道，而應用指示潛在假峰值的各個峰值可能性值；延遲被視為與上述潛在假峰值關聯的至少一子集的動作軌道的上述更新；為至少一子集的潛在假峰值，建立暫時的動作軌道；以及延遲被視為在互動圖中關聯包含潛在假峰值的一或更多不確定區域之動作軌道的更新。
處理正明顯峰值和負明顯峰值的步驟，即確認，可以見到以某形式產生確認資料，以及可以見到更新動作軌道的步驟運算這確認資料。根據確認資料，更新步驟可以不同。
在第1範例中，確認資料指定一組明顯峰值為不是假的就是真的。在第2範例中，確認資料分配可能性值至指示各個明顯峰值是假的(或同等地，真的)之可能性的明顯峰值。這可以實現更複雜的更新，例如，說明確認潛在假峰值的不確定性。第3範例中，確認資料指示互動圖中一或更多不確定區域。關於某些明顯峰值及/或動作軌道的範圍和相對位置，可以固定或調整各個不確定區域的範圍。
在一實施例中，處理輸出信號的步驟包括：處理輸出信號以確認在成對的入耦合和出耦合點之間延伸複數的光路徑之信號值；以及藉由對信號值運算影像重建演算，產生 互動圖。可以產生互動圖以代表任何時間規模的互動變化。在一範例中，可以產生互動圖以代表在目前時間點橫過觸控表面的真實觸控互動。如此的互動圖將代表長時間規模的互動變化，例如從觸控裝置的啟動或校準以來所有的互動變化。此互動圖因而可以代表橫過觸控表面的互動分佈之即時”快拍”。在另一範例中，產生互動圖以指示在較短時間規模例如近似5毫秒到5秒的範圍內的時間性互動變化。不論實施，例如根據先前技術章節中討論的習知技術，互動圖可以或不可以補償觸控表面上的污染影響。
在一實施例中，表示上述互動為上述光的一減弱和一傳送的其中之一。因此，根據實施，正明顯峰值，呈現局部增加的互動，可以實際上由互動圖中局部最大值或最小值表示。
在一實施例中，上述方法更包括以下步驟：確認目前觸控資料，用於至少部分的更新動作軌道；以及輸出觸控資料。上述觸控資料因而可以代表所有的真觸控，或是子集的真觸控。上述觸控資料可以包括觸控表面上的位置、尺寸、形狀以及觸控表面上的施壓之任何組合。
在一實施例中，上述方法更包括：從電子記憶體取回資料結構，指示被視為在前次時間點觸控表面上存在的所有目標之動作軌道，其中更新步驟包括更新資料結構中的動作軌道，以及儲存更新的資料結構至電子記憶體中。
本發明的第2形態係電腦程式產品，包括電腦碼，當在資料處理系統上執行電腦碼時，改為執行第1形態的方法。
本發明的第3形態係一裝置，用以追蹤觸控裝置的觸控表面上一或更多目標的動作。可操作觸控裝置，藉由在光傳導面板內從複數的入耦合點至複數的出耦合點之內部反射，傳送光，用以從光傳導面板內照明觸控表面，其中光感應裝置光學耦合至出耦合點，以產生代表在出耦合點接收的光之輸出信號。上述裝置包括：處理輸出信號的裝置，用以產生指示觸控表面上局部的互動變化之互動圖；處理上述互動圖的裝置，用以確認正和負明顯峰值，其中各正明顯峰值代表互動圖中局部增加的互動，以及各負明顯峰值代表互動圖中局部降低的互動；處理正和負明顯峰值的裝置，用以確認正和負明顯峰值中的潛在假峰值；以及更新裝置，根據潛在假峰值，用以更新在前次時間點觸控表面上被視為存在之所有目標的動作軌道；其中，處理正和負明顯峰值的裝置配置為應用第1直觀推論法和第2直觀推論法中至少其一，用以確認潛在假峰值，當上述正明顯峰值被視為與一或更多上述負明顯峰值關聯時，第1直觀推論法指定正明顯峰值為潛在假峰值，以及當上述正明顯峰值被視為位於沿著動作軌道之一時，第2直觀推論法指定正明顯峰值為潛在假峰值。
本發明的第4形態係一裝置，用以追蹤觸控裝置的觸控表面上一或更多目標的動作。可操作觸控裝置，藉由在光傳導面板內從複數的入耦合點至複數的出耦合點之內部反射，傳送光，用以從光傳導面板內照明觸控表面，其中至少一光偵測器光學耦合至出耦合點，以產生代表在出耦合點接收的光之輸出信號。上述裝置包括：一輸入，用於上述輸出信號； 以及一信號處理器，配置為：處理輸出信號，以產生表示觸控表面上互動的局部變化之互動圖；處理互動圖，用以確認正和負明顯峰值，其中各正明顯峰值代表互動圖中局部增加的互動，以及各負明顯峰值代表互動圖中局部降低的互動；處理正和負明顯峰值以確認正和負明顯峰值中的潛在假峰值；以及根據上述潛在假峰值，更新在前次時間點觸控表面上被視為存在之所有目標的動作軌道；其中，上述信號處理器更配置為應用第1直觀推論法和第2直觀推論法中至少其一，用以確認潛在假峰值，當上述正明顯峰值被視為與一或更多上述負明顯峰值關聯時，上述第1直觀推論法指定正明顯峰值為潛在假峰值，以及當上述正明顯峰值被視為位於沿著動作軌道之一時，第2直觀推論法指定正明顯峰值為潛在假峰值。
本發明的第5形態係觸控裝置，包括：光傳導面板，配置為以內部反射從複數的入耦合點到複數的出耦合點傳送光，用以從光傳導面板內照明觸控表面；提供光的裝置，用以在入耦合點提供上述光；產生輸出信號裝置，用以產生輸出信號，代表在出耦合點接收的光；以及追蹤裝置，用以根據第3或4形態，追蹤一或更多目標的動作。
本發明的第6形態係觸控裝置，包括：光傳導面板，配置為以內部反射從複數的入耦合點到複數的出耦合點傳送光，用以從光傳導面板內照明觸控表面；至少一光發射器，光學耦合至入耦合點以提供光；至少一光偵測器，光學耦合至出耦合點以產生一輸出信號，代表在出耦合點接收的光；以及追蹤裝置，用以根據第3或4形態，追蹤一或更多目標的動 作。
第1形態的任一以上確認的實施例，可以改變並實施為第2至6形態的實施例。
根據以下詳細的說明、附加的申請專利範圍以及圖式，本發明還有其他的目的、特徵、形態及優點將出現。
1‧‧‧面板
2‧‧‧發射器
3‧‧‧光感應器或偵測器
4‧‧‧觸控表面
5‧‧‧上表面
6‧‧‧下表面
7‧‧‧接觸物
10‧‧‧信號處理器
12‧‧‧控制器
14‧‧‧處理單元
30‧‧‧動作軌道、蹤跡
90‧‧‧蹤跡
91、92‧‧‧區域
93‧‧‧舊蹤跡
94‧‧‧區域
100‧‧‧觸控裝置
102A‧‧‧輸入
102B‧‧‧輸出
200‧‧‧收集元件(或裝置)
201‧‧‧轉換元件(或裝置)
202‧‧‧樣式產生元件(或裝置)
203‧‧‧峰值偵測元件(或裝置)
204‧‧‧確認元件(或裝置)
205‧‧‧更新元件(或裝置)
206‧‧‧輸出元件(或裝置)
a t ‧‧‧減弱樣式
b1‧‧‧封鎖區或不確定區
bt-1‧‧‧背景樣式
D‧‧‧偵測線
ds t ‧‧‧變化值
da t ‧‧‧差異樣式
M‧‧‧電子記憶體
s t ‧‧‧輸入值
t‧‧‧時間點
o t ‧‧‧偏移樣式
α1‧‧‧第1減弱成分
α2‧‧‧第2減弱成分
α3‧‧‧第3減弱成分
P' ‧‧‧重建函數
It‧‧‧投影信號
、‧‧‧偶極峰值
R‧‧‧搜尋區
THLt‧‧‧目前蹤跡歷史表
THLt-1‧‧‧蹤跡歷史表
V t ‧‧‧確認資料
參考附圖，現在更詳細說明本發明的實施例。
[第1A-1B圖]係觸控FTIR系統的剖面及上平面圖；[第2A-2C圖]係分別為總減弱樣式、背景樣式和偏移樣式的3維圖；[第3A-3B圖]係代表兩移動目標的差異樣式圖；[第4圖]係顯示觸控表面上兩目標的動作軌道；[第5A圖]係根據本發明的實施例，用以追蹤目標的方法流程圖；[第5B圖]係用以實施第5A圖的方法之結構方塊圖；[第6圖]係維持第5A圖的方法中使用的蹤跡歷史表之處理；[第7A-7D圖]係FTIR系統的平面圖，圖示散射的光可能如何引起干擾；[第8圖]係偏移樣式圖，包含散射的光引起的真峰值和假峰值；[第9A-9B圖]係FTIR系統的平面圖，圖示污染變化可能如何引起干擾；[第10圖]係偏移樣式圖，包含污染變化引起的真峰值和假 峰值；以及[第11圖]係差異樣式圖，包含污染變化引起的真峰值和假峰值；
說明本發明實施例之前，提供一些定義。
“觸控物體(touch object)”或“接觸物體(touchinng object)”係主動地或有意地或接觸或足夠接近觸控表面之實體物件，用以在觸控系統中以一或更多感應器偵測。上述實體物件可以是有生命的如手指或無生命的。
當觸控物體影響感應器測量的參數時，發生”互動”。
“互動力”係互動程度的相對或絕對測量。
“互動圖”或“互動樣式”係橫過觸控表面或其一部分的互動之2維分佈。如果”互動圖”包含減弱值，也指”減弱圖”或”減弱樣式”。
“觸控”係指互動樣式中所見的互動點。觸控可以關聯不同的觸控參數，例如任何座標系統中觸控表面上的位置、互動力、尺寸(例如直徑、區域等)、形狀等。
“訊框”或”疊代”指示從資料收集開始並以決定觸控資料結束的重複事件。觸控資料可以包括或根據觸控參數之任何組合。
如同在此所使用的，”蹤跡”係關於互動的時間歷史的資訊。來自一連串訊框中，即不同的時間點，偵測的互動之觸控，被收集成蹤跡。
蹤跡可以關聯於不同的蹤跡參數，例如年代、位置、位置歷史、尺寸、形狀等。蹤跡的”年代”表示蹤跡已經存在多久，並可以提供作為許多的訊框、蹤跡中最早觸控的訊框數、時段等。蹤跡的”位置”由蹤跡中最新近的觸控位置提供，以及蹤跡的”尺寸”指示蹤跡中最新近的觸控尺寸。”位置歷史”或”動作軌道”指示橫過觸控表面的蹤跡之至少部分的空間伸展，例如提供為蹤跡中最近一些觸控的位置，或是蹤跡中所有觸控、近似蹤跡形狀的曲線、或是卡爾曼濾波器(Kalman filter)的位置。
以下全部說明，相同的參考數字係用於確認相當的元件。
1.觸控裝置
第1A-1B圖圖示觸控裝置100的範例實施例，觸控裝置100係根據FTIR(受抑內全反射技術)的概念，也表示”FTIR系統”。上述裝置的操作係藉由從發射器2到光感應器或偵測器3在面板1內傳送光，用以從面板1內照明觸控表面4。面板1係用固體材料以一或更多層製成，可以是任何形狀。面板1定義一內部放射傳送通道，其中以內部反射傳送光。在第1圖的範例中，傳送通道定義在面板1的邊界表面5、6之間，其中上表面5容許傳送光與接觸物7互動，並藉此定義觸控表面4。藉由射入上述光進入面板1而達成，因此當上述光傳送通過面板1時，上述光在觸控表面4內以內全反射(TIR)反射。上述光在下表面6內可以以內全反射(TIR)或在其上的反射覆蓋膜上反射。也可以預料傳送通道與下表面6隔開，例 如，如果面板包括多層的不同物質。觸控裝置100可以設計為覆蓋或整合在顯示裝置或監視器之上或其內。
裝置100容許非常接近或接觸觸控表面4的接觸物7與觸控點的傳送光互動。在此互動中，部分的光可以被物體7驅散，部分的光可以被物體7吸收，以及部分的光往其原方向繼續傳送橫過面板1。於是，物體7引起內全反射(TIR)的局部受抑，導致傳送光的能量(功率/強度)降低，如第1A圖的觸控物體7的下游變稀的線所示。
發射器2沿著表面4的周圍分佈，用以在面板1內產生對應數量的光薄板。在第1B圖的範例中，各發射器2產生一光束，當光束在面板1內傳送時，在面板1的平面中擴大。各光束從面板1上一或一以上入口或入耦合點(埠)傳送。光感應器3沿著觸控表面4的周圍分佈以接收來自面板1上在許多隔開的出耦合點(埠)之發射器2的光。應了解入耦合及出耦合點只是指光束分別進入和離開面板1的位置。於是，一發射器/感應器可以光學耦合至許多入耦合/出耦合點。不過，第1B圖的範例中，偵測線D由各個發射器-感應器對定義。
感應器3共同地提供一輸出信號，上述輸出信號由信號處理器10接收及取樣。上述輸出信號包含許多子信號，也指”投影信號”，各代表某一光發射器2發射的和某一光感應器3接收的能量。根據實施，信號處理器10可能需要處理用以分離各個投影信號的輸出信號。概念上，觸控裝置100被認為在觸控表面4上定義偵測線D的格柵，其中各偵測線D相當於從發射器2到感應器3的光傳送路徑，當投影在觸控表面 4上時。因此，投影信號代表各個偵測線D上接收的光的能量或功率。了解接觸物7導致一或更多偵測線D上接收的能量降低(減弱)。
如以下將說明的，信號處理器10可以配置成處理投影信號，用以決定橫過觸控表面1的減弱值分佈(為了簡化，稱作”減弱樣式”)，其中各減弱值代表局部的光減弱。上述減弱樣式可以以許多不同的方式，例如在一普通的數位影像中，表示為例如規律的x-y-格柵中排列的減弱值，但可預料其他類型的格柵，例如六角形樣式或三角形網眼。上述減弱樣式可以以信號處理器10或是以分離裝置(未顯示)對於觸控判定更進一步處理，可以包含抽出觸控資料，例如各接觸物體的位置(如x、y座標)、形狀或區域。
在圖示的範例中，觸控裝置100還包括控制器12，連接控制器12以選擇性控制發射器2的活化，並可以從感應器3讀出資料。信號處理器10和控制器12可以配置為分離單元，或是可以組合在單一單元內。信號處理器10和控制器12中之一或兩者可以至少部分以處理單元14執行的軟體實行。
了解第1圖只是圖示FTIR系統的一範例。例如，可以取而代之在面板1內以掃過或掃描一或更多的光束產生偵測線，以及上述光可以取而代之經由上和下表面5、6耦合進及出面板1，例如藉由使用附加在面板1的專用耦合元件。另一選擇的FTIR系統的範例例如揭露於美國專利第6972753號(US6972753)、美國專利第7432893號(US7432893)、美國專利第2006/0114237號(US2006/0114237)、美國專利第 2007/0075648號(US2007/0075648)、聯合國專利第2009/048365號(WO2009/048365)、聯合國專利第2010/006882號(WO2010/006882)、聯合國專利第2010/006883號(WO2010/006883)、聯合國專利第2010/006884號(WO2010/006884)、聯合國專利第2010/006885號(WO2010/006885)、聯合國專利第2010/006886號(WO2010/006886)、聯合國專利第2010/064983號(WO2010/064983)以及聯合國專利第2010/134865號(WO2010/134865)，以上所有在此合併參考。上述發明概念也可以應用於如此另一選擇的FTIR系統。
2.減弱樣式
重建函數或演算法可以用於根據輸出信號中的投影信號，決定觸控表面4上的減弱樣式。根據投影信號值，本發明的實施例可以使用任何可用的影像重建演算法，包括斷層重建法，例如濾波逆投影(Filtered Back Projection)、傅立葉式演算法、ART(代數重建技術)、SART(同步代數重建技術)等。或者，藉由改變一或更多的基礎函數及/或藉由統計法，例如貝氏反轉(Bayesian inversion)，重建函數可以產生減弱樣式。設計用於觸控判定之如此的重建函數的範例，在聯合國專利第2010/006883號(WO2010/006883)、聯合國專利第2009/077962號(WO2009/077962)、聯合國專利第2011/049511號(WO2011/049511)、聯合國專利第2011/139213號(WO2011/139213)以及聯合國專利第2012/050510號(WO2012/050510)中可找到，以上所有在此合併參考。傳統的 影像重建技術可在數學文獻中找到，例如Natterer所著的”The Mathematic of Computerized Tomography(電腦化的斷層掃描數學)”以及Kak和Slaney所著的”Principle of Computerized Tomography Imaging(電腦化的斷層成像原理)”。
根據反映實體接觸系統的性質：s t =P(a t )之投影函數 P ，假設輸入值s t 在時間點t依減弱樣式 a t 而定，據此設計重建函數。重建演算法因而設計為使用重建函數從s t 重建 a t ： a t =P'(s t )。
了解輸入值s t 的格式對重建函數 P' 可以是特定的。為了實現減弱樣式的重建，輸入值s t 可以表示為各個偵測線的減弱值。如此的減弱值可以例如根據傳送值，而傳送值係藉由第k偵測線的投影值I k 除以各個參考值：Tk=I k /REF k 而得到。經由適當選擇參考值，可以產生傳送值以代表已經在各偵測線上測量之可用光能的分數(例如，在範圍[0,1]中)。可以提供各偵測線的輸入值例如為：sk=-log(Tk)或其近似值，例如sk=1-Tk。
減弱樣式 a t 將代表在時間點t觸控表面上累積減弱的分佈。累積減弱包括接觸物引起的減弱及觸控面板上污染引起的減弱兩者，以及如此的互動樣式 a t 可以因此表示”總減弱樣式”或”總樣式”。
如先前技術章節所述，已知在此技藝中，對於觸控表面上污染的影響，至少部分補償上述總減弱樣式 a t ，產生補償的減弱樣式ot，表示”觸控減弱樣式”或”偏移樣式”。例如，聯合國專利第2011/049512號(WO2011/049512)提出重複產生目前光狀態(相當於總樣式)的一觸控裝置。上述觸控裝置也重 複更新背景狀態(或”背景樣式”)，係觸控表面上污染引起的估計減弱值的2維分佈。於是由目前光狀態減去背景狀態形成補償的光狀態(相當於偏移樣式)。另一選擇或補充的補償技術在聯合國專利第2011/028169號(WO2011/028169)中提出，其中參考值(REFk)，用於轉換投影值為輸入值，斷續地更新以包括觸控表面4上污染的影響。藉由以更新參考值追蹤污染的影響，觸控裝置補償已經輸入至重建函數的污染，藉此直接產生偏移樣式。WO2011/049512和WO2011/028169以及申請人2012年9月24日提出申請的PCT(專利合作條約)申請編號PCT/SE2012/051006，全部在此合併參考。
總樣式 a t 圖示於第2A圖，成為觸控表面(參照第1B圖)的座標系統X,Y中的3D(3維)圖。樣式 a t 代表觸控表面上累積的減弱，來自觸控和污染兩者。第2B圖係背景樣式bt-1圖，展示來自較早的觸控指紋引起的第1減弱成分α1、停留在觸控表面上的手掌污點引起的第2減弱成分α2、以及液體濺出引起的第3減弱成分α3。第2C圖係偏移樣式o t 圖，從 a t 減去bt-1得到，畫素接畫素。在接近零減弱的均勻背景水平上，可看見形成3觸控的3峰值β1、β2、β3。
了解此偏移樣式o t 反映觸控表面上觸控相關的減弱之長期變化，例如相較於無接觸物的乾淨觸控表面的減弱變化。
也可以產生差別減弱樣式，代表較短時間規模上的變化，典型地在比蹤跡的時間範圍短(多了)的時段△t發生的變化。如此的差別減弱樣式在此表示”差異樣式”並由 da t 指 定。
藉由目前偏移樣式減去先前偏移樣式： da t =o t -o t-△t ，可以計算差異樣式 da t 。或者，藉由目前總樣式減去先前總樣式可以計算差異樣式 da t ：da t =a t -a t-△t ，假設選擇△t夠小以避免明顯的污染形成，而對於接觸物動作夠長以產生減弱變化。在一範例中，時間差異大於約5毫秒，最好約20-80毫秒，但可以多達1-5秒。
在又另一選擇中，可以從變化值 ds t 重建差異樣式 da t ，變化值 ds t 係藉由取得目前時間點(t)和先前時間點(t-△t)之間輸入值差異而得到。
或者，同等地，藉由對數信號值中的差異： ds t =-log(I t /I t-△t )=log(I t-△t )-log(I t )
因此，重建函數 P' 可以運算變化值 ds t ，以產生差異樣式 da t ，假設重建函數 P' 至少趨近線性： da t =a t -a t-△t =P'(s t )-P'(s t-△t )=P'(s t -s t-△t )=P'(ds t )
藉由運算變化值，可以除去在不同時間點計算、儲存和取回總樣式或偏移樣式的需要。
用於產生差異樣式的又另一選擇揭露於申請人2012年10月8日提出申請的PCT(專利合作條約)申請編號PCT/SE2012/051073，全部在此合併參考。
與實施無關，差異樣式 da t 係橫過觸控表面(或觸控的有關部分)的差異值分佈，其中各差異值可以代表在觸控表 面上特定位置或重建單元(畫素)中△t期間減弱的局部變化(增加/減少)。於是差異樣式 da t 可以看作橫過觸控表面在△t期間觸控互動和污染貢獻中的變化影像。差異樣式 da t 主要指示接觸觸控表面的移動目標，還有在△t期間移開和加入觸控表面的目標，引起的減弱時間性變化。移動目標在差異樣式中一般出現為”偶極峰值”，即正峰值和負峰值的組合。第3A圖係包含兩偶極峰值：和的差異樣式 da t 之3D圖。第3B圖係第3A圖的差異樣式 da t 之平面圖。當目標在△t期間移動時，對應的觸控佔據新畫素，產生正峰值，並離開舊畫素，產生負峰值。如果目標從觸控表面移開，移開的觸控在差異樣式中將以單一負峰值表示，而且如果目標接觸觸控表面，新的觸控將以單一正峰值表示。第3B圖中，了解物體已經在△t期間移開彼此。
本發明的實施例可以運算總樣式、偏移樣式或差異樣式，或是這些樣式的組合，用以在觸控表面上追蹤目標的動作。於是以下，除非另外說明，參照意圖表示上述所有類型的樣式之”減弱樣式”或”樣式”。
在真實世界的實施中，減弱樣式將包括使觸控確認成為吃力的工作之干擾。這些干擾可能產生成為可能弄錯為真觸控的峰值。例如干擾可能由測量雜訊、重建函數導入的偽影或周圍光即源自面板外部來源的光所引起，並由感應器偵測。干擾也可能源自對觸控表面上的污染之不完全補償。如以下更進一步的說明，干擾也可能由觸控目標散射的光所引起。
3.追蹤
操作觸控裝置100，在連續時間點產生上述樣式，用以實現在觸控表面上追蹤目標的動作成為時間的函數。追蹤在觸控表面上產生動作軌道，並且可以例如容許辨認觸控表面上使用者控制的手勢。例如，第4圖顯示兩物體7的動作軌道30，以”捏縮(pinch)”的手勢在觸控表面4上拖曳。了解追蹤係吃力的任務，特別是出現干擾時，因為必須不只在不同時間正確地配對偵測的觸控，還有正確地偵測新觸控的發生(即，新動作軌道的開始，”按下(touch down)”)以及存在的觸控消失(即，進行的動作軌道終止，”放開(touch up)”)。也注意到，觸控在樣式中和作為時間函數兩者的減弱可能明顯不同。例如，常看到移動觸控(“拖曳”)產生比FTIR式觸控裝置中固定觸控弱的減弱。
第5A圖係第1圖的控觸裝置100中用以追蹤目標的方法實施例之流程圖。上述方法包括一連串的步驟50-57，典型地由信號處理器10(第1圖)重複執行。此說明書的本文中，各連串的步驟50-57表示”訊框”或”疊代”。
各訊框以資料收集步驟50開始，其中輸出信號從光感應器3取得，例如經由取樣來自各上述投影信號It的值。資料收集步驟50為各偵測線產生一投影值。可以注意到，可以但不需要，為裝置100中所有可用的偵測線收集資料。資料收集步驟50也包括投影值的預先處理，例如濾波以降低雜訊。
在轉換步驟51中，根據實施，處理投影值It，用以轉換為輸入值s t 或變化值 ds t 。
根據例如第2章節所述的任一技術，其次的樣式 產生步驟52對輸入或變化值運算重建函數 P' 以產生樣式。
在峰值偵測步驟53中，例如使用任何已知的技術，處理樣式以偵測峰值。在一實施例中，首先應用全體的或局部的臨界於偏移樣式，以壓制雜訊。減弱值落在臨界之上的任何區域，可以更進一步處理以找出局部最大值。例如藉由使例如2維2階多項或高斯(Gaussian)鐘形符合減弱值，或是藉由找出減弱值的慣性橢圓，可以更進一步處理確認的最大值以決定觸控形狀和中心位置。局部的最小值可以用相似的方式確認。此技藝中還有許多其他眾所周知的技術，例如分群(clustering)演算法、邊緣偵測演算法、標準斑點偵測、分流技術、填色技術等。步驟53產生一峰值表，可以包括以下峰值參數之一的值：峰值位置、峰值尺寸、峰值形狀、峰值減弱以及峰值符號。峰值減弱可以由峰值形狀內峰值減弱值或減弱值的加權總量提供。峰值符號指示峰值在樣式中是正或負。
設計確認步驟54，處理用以確認不確定峰值的峰值表(“可能假峰值”)，即廣義上視為可能(或不視為不可能)源自干擾之峰值。概念上地，步驟54可以分開為配對步驟54’以及確認資料產生步驟54”。
配對步驟54’配對峰值表中偵測的峰值至蹤跡歷史表THLt-1中存在的蹤跡，蹤跡歷史表THLt-1係存在蹤跡的記錄以及從電子記憶體M取回。上述記錄可以由任何適合的資料結構實施，線性的或非線性的，例如表、雜湊表(hash table)、二元樹(binary tree)等。維持蹤跡歷史表包含蹤跡參數值，用於視為關聯於目前訊框的蹤跡，例如視為存在的所有 蹤跡，也可以包括不視為不可能存在的任何蹤跡。如上所示，蹤跡參數可以例如包括對於各蹤跡的年代、位置、位置歷史、互動強度、尺寸、形狀。第5A圖中，在最近訊框中和目前訊框中更新的蹤跡歷史表，分別由THLt-1和THLt表示。步驟54’產生配對表，指示配對峰值、非配對峰值及非配對蹤跡。
確認資料產生步驟54”處理峰值表及/或配對表，用以確認不確定峰值。為了這個目的，步驟54”應用規定偵測峰值的禁止或允許的特徵之規則。這些規則典型地利用至少峰值位置和峰值符號決定峰值是否為潛在假的。步驟54”產生指示不確定峰值的確認資料 V t 。
在更新步驟56中，根據配對表和確認資料 V t 更新蹤跡歷史表THLt-1。因此實施更新步驟以更新存在蹤跡的有關蹤跡參數，移除終止的蹤跡，以及為新蹤跡插入有關的蹤跡參數。更新的蹤跡歷史表THLt-1儲存在記憶體M中，在即將出現的的訊框中由配對步驟54”使用。
步驟54和56的不同實施例和例證組合，還有確認資料的範例在以下第4和5章節提供。
步驟57中，決定和輸出目前觸控資料，於是處理回到資料收集步驟50。藉由選擇峰值偵測期間決定的值、配對或更新步驟53、54’、56，例如峰值參數值或蹤跡參數值，可以決定目前觸控資料。步驟57可以輸出步驟56中確認的所有存在新蹤跡之觸控資料。不過，步驟57實行”輸出濾波器”是可預料的，處理目前觸控資料以改良使用者經驗。例如，輸出濾波器可以延後用於許多訊框之新蹤跡的目前觸控資料輸 出，以壓制錯誤峰值偵測的影響。同樣地，輸出濾波器可以配置為延遲移除對許多訊框的非配對蹤跡，例如在這些訊框期間藉由輸出非配對的蹤跡之最近的觸控資料，或是藉由根據觸控歷史表中的蹤跡參數值，輸出為這些訊框投影的觸控資料。輸出濾波器配置為在步驟56發現的蹤跡中做主動選擇，以及只有輸出選擇的蹤跡的目前觸控資料，也是可預料的。
參考第5A圖中的實施例，及其變形，了解可以同時產生一或更多的指示步驟。例如，其次訊框的資料收集步驟50可以與任一的步驟51-57同時起始。
上述方法可以以資料處理裝置(參照第1圖中10)實行，連接資料處理裝置以在FTIR系統中從光感應器3取樣測量值。第5B圖顯示如此的信號處理裝置10的範例，裝置10包括輸入102A，用以接收輸出信號。裝置10更包括資料收集元件(或裝置)200，用以得到目前投影值；轉換元件(或裝置)201，用以轉換目前投影值為目前輸入值或變化值；樣式產生元件(或裝置)202，用以產生目前減弱樣式；峰值偵測元件(或裝置)203，用以在目前減弱樣式中偵測峰值；確認元件(或裝置)204，用以配對峰值至存在的蹤跡以及根據在此所述的規則用以確認峰值；更新元件(或裝置)205，用以更新蹤跡歷史表；輸出元件(或裝置)206，用以提供輸出的目前觸控資料；以及輸出102B，用以輸出目前觸控資料。
裝置10可以以特殊用途軟體(或韌體)實現，在一或一以上的一般用途或特殊用途計算裝置上執行。本文中，要了解如此的計算裝置的各”元件”或”裝置”係指方法步驟的概 念同等物；不總是元件/裝置與特別件硬體或軟體程序之間一對一相符。一件硬體有時供給不同的裝置/元件。例如，當執行一指令時，處理單元可以用作一元件/裝置，但當執行另一指令時，用作另一元件/裝置。必然地，完全以類比硬體元件實現一或一以上的元件(裝置)是可預料的。
此軟體控制裝置10可以包括一或一以上的處理單元(參照第1B圖中14)，例如CPU(中央處理單元)、DSP(數位信號處理器)、ASIC(特殊應用積體電路)、不連續類比及/或數位元件或某其他可編程邏輯裝置，例如FPGA(現場可編程閘陣列)。裝置10可以更包括系統記憶體和系統匯流排，系統匯流排耦合各種系統元件包括系統記憶體，至處理單元。系統匯流排可以是一些類型的匯流排結構之其中任一，包括記憶體匯流排或記憶體控制器、周邊匯流排以及使用各種匯流排結構其中任一的局部匯流排。上述系統記憶體可以包括揮發性及/或非揮發性記憶體形式的電腦儲存媒體，例如唯讀記憶(ROM)、隨機存取記憶體(RAM)及快閃記憶體。特殊用途軟體、蹤跡歷史表以及執行期間需要的任何其他資料可以儲存於系統記憶體內，或是包括在計算裝置之內或可存取計算裝置之其他可移動/不可移動揮發性/非揮發性電腦儲存媒體內，例如磁性媒體、光學媒體、快閃記憶卡、數位磁帶、固態RAM、固態ROM等。資料處理裝置10可以包括一或一以上的通訊界面，例如串列界面(Serial Interface)、平行界面、USB(通用串列匯流排)界面、無線界面、網路配接器等，還有一或一以上的資料擷取裝置，例如A/D(類比/數位)轉換器。包括記錄媒體及唯讀記憶體 的任何適當的電腦可讀取媒體中的特殊用途軟體可以提供給資料處理裝置10。
4.維持蹤跡歷史表
參考第6圖，將簡明說明根據步驟54和56維持蹤跡歷史表的處理，而省略產生和使用確認資料。如此的維持處理的目標，根據(步驟53中偵測的)目前峰值和蹤跡歷史表THLt-1中的蹤跡之間確認的配對，以目前蹤跡參數值更新蹤跡歷史表。第6圖中，步驟61-62屬於配對步驟54’以及步驟63-65屬於更新步驟56。
步驟61中，處理蹤跡歷史表THLt-1中蹤跡的蹤跡參數值，用以產生目前訊框的預測值。根據實施，步驟61可以運作以預測蹤跡歷史表中所有蹤跡最有可能的位置(座標)、尺寸和形狀。可以省略步驟61，但目前被認為當計算配對值時(以下)，改良距離測量的品質。
步驟62中，蹤跡參數的(預測)值配對至峰值表中峰值的對應參數值。因此，在蹤跡歷史表中每一峰值和每一蹤跡之間，計算配對值。配對值指示峰值和特定蹤跡之間配對的可能性。
配對值可以例如計算為峰值的位置和蹤跡的(預測)位置之間歐式距離(Euclidian Distance)函數，及/或尺寸及/或形狀及/或減弱力的相似性的函數。又，對於被視為不可能的峰值-蹤跡組合，可以設定無效的配對值。可以由峰值的(預測)位置和蹤跡的位置之間最大距離提供對峰值-蹤跡組合的一限制。在一範例中，如果距離大於15mm(毫米)，配對被視為 不可能。對容許的峰值-蹤跡組合加以限制也使得對配對值計算使用敏捷的演算法成為可能，例如在觸控表面上分級搜尋。
了解可以計算配對值以納入包括在蹤跡歷史表中更進一步的蹤跡參數，例如蹤跡年代。
總樣式和偏移樣式中，接觸物由正峰值代表。對於這些類型的樣式，步驟62可忽略所有的負峰值，即只有正峰值配對至存在的蹤跡。在差異樣式中，接觸物體可以由正和負峰值兩者代表(參照第3圖)。對於差異樣式，步驟62可以配對正峰值或負峰值、或其組合至存在的蹤跡。
步驟62中，確認的峰值根據配對值也被分配(即，配對)進入蹤跡歷史表，用以決定一蹤跡(如果有的話)作為各峰值的最佳配對。執行此分配的簡單方式，如果計算配對值以高的配對值表示較佳配對，係以最高配對值開始並進行至逐漸較低的配對值(貪婪法則)，而且如果較佳的配對以較低的配對值表示的話，反之亦然。有許多其他和更多精巧的演算法，用以執行此分配，例如匈牙利法(Hungarian method)(庫恩演算法(Kuhn’s algorithm))或是任何其他根據配對值解決分成兩部分的配對之演算法。另一選擇中，上述分配說明關聯個別配對值之蹤跡的年代，例如經由從最早的配對值/蹤跡(年代參數的最大值)開始並進行至漸漸較新的配對值/蹤跡。
步驟62產生上述配對表，其中各峰值不是被分配至蹤跡(“配對峰值”)就是被確認為缺乏分配的蹤跡(“非配對的峰值”)。同樣地，各蹤跡不是被分配至一峰值就是被確認為缺乏關聯(“非配對的蹤跡”)。
步驟63中，藉由為配對的峰值更新對應的蹤跡參數作為峰值參數值的函數，為所有配對的峰值更新蹤跡歷史表。
步驟64中，非配對的峰值被解釋為新蹤跡並且添加至蹤跡歷史表。如同在步驟63中，蹤跡參數值可以由峰值參數值提供，或計算作為峰值參數值的函數。
步驟65中，非配對的蹤跡被解釋為失去的蹤跡並從蹤跡歷史表中移除。在一變形中，移除如此的蹤跡延遲一些(例如1-10)訊框，使得找到屬於較後的訊框中的蹤跡變得可能，這可以例如避免移除可能暫時隱藏在雜訊或偽影中的微弱蹤跡。另一變形中，如果一或更多蹤跡參數值符合既定的標準，例如如果局部雜訊已經降低至預期以下，或是如果蹤跡的減弱力經過一連串的前次訊框已經快速降低(可以指示已經從觸控表面舉起對應物體)，移除非配對的蹤跡。
5.峰值確認和使用確認資料
根據第5A圖所了解的，用以產生確認資料的步驟54”可以在第6圖的步驟62和步驟63-65之間執行，以及步驟63-65可以配置為把步驟54”產生的確認資料考慮在內。
步驟54”應用一組規則，用以找到峰值中的不確定峰值。調整規則以找到FTIR系統的特定現象所引起之假峰值。本發明的實施例將說明關於兩如此現象：光散射和污染(殘留)變化。
5.1光散射引起的假峰值
光散射係物理處理，引起面板中一些傳送光脫離 其原路徑。在FTIR系統中，在面板中可以有固有的散射，例如定義放射傳送通道的邊界表面中的不規則引起的散射，以及面板的塊材料中的不規則引起的散射。此散射可以是時間上不變的，並可由裝置的校準列入考慮。
在FTIR系統中，光散射也可以由接觸物引起，還有觸控表面上的污染，例如指紋和污點。這類型的光散射是動態的，即隨著系統被使用而變化，因為目標的位置和污染的分佈可能在時間上變化。又，光散射可能依目標的類型以及在觸控面板上多用力按下目標而不同。同樣地，光散射對於不同類型的污染可能不同，例如指紋和液體濺出。例如，依照傳送光的一致性，人的手指上或指紋中凹下和隆起的樣式可能引起不規則的光散射，還有干擾/繞射現象。
第7A-7D圖顯示光散射對FTIR系統中以光感應器3測量的投影值之衝擊。對了簡化的目的，顯示系統具有一個光發射器2和5個光感應器3。第7A圖中，物體7接觸觸控表面。第7B圖中，假設裝置沒有動態的光散射。發射器2被活化產生第1和第2偵測線。第1偵測線直接通過物體7和觸控表面之間的接觸區，導致減少的投影值(即，增加的減弱)。第2偵測線直接通到接觸區的右邊並導致不變的投影值(即，無減弱)。第7C圖顯示動態光散射的效果。有些往前擊中接觸區的光被目標驅散，並衝擊第2偵測線的感應器。於是，如第7D圖所示，第2偵測線的投影值將代表到達其感應器之傳送光(第7B圖)以及到達其感應器的散射光(第7C圖)的總量。這導致第2偵測線增加的投影值(即，減少的減弱)。當物體7 被局部污染例如指紋取代時，有關第7圖的討論同樣適用。
如果現在物體7在第7D圖中從觸控表面提起(或是同等地，如果局部污染至少部分移除)，第1偵測線的投影值將增加，而第2偵測線的投影值將減低(因為散射光被移除)。因此，第2偵測線的減弱將增加，可能在結果樣式中導致正峰值，可能錯誤解釋為新觸控。
了解動態光散射在偵測線之間導致光能的再分佈。典型地，但非通常，動態的光散射影響通行接近散射目標/污染之偵測線。這將導向結果樣式中減弱的再分佈(在第5A圖的步驟52中產生)。因為光散射沒有產生新的光，樣式中再分佈的減弱總量應為零。這表示動態光散射在樣式中產生正和負兩峰值。這些散射引起的峰值典型地發散為在散射目標/污染周圍的局部現象。第8圖係覆蓋在偏移樣式(o t )之蹤跡30的概要圖，包含起源於單一接觸物的峰值。峰值形成一限定群，具有兩正峰值和兩負峰值。對應目標的正峰值之一，已經配對至蹤跡30，而其他三峰值係非配對峰值。步驟55設計為確保在更新步驟56中一或更多這些非配對峰值沒有輸入蹤跡歷史表作為新蹤跡。
在一實施例中，步驟54”應用”散射直觀推論法”，包括第1規則，規定關聯一或更多負峰值(例如位於其附近)的正峰值被指定為不確定峰值。在另一變形中，上述第1規則只應用於非配對正峰值，因此第8圖中只有一非配對峰值被指定為不確定。可以應用第1規則至位於指定範圍的搜尋區內與一或更多負峰值一起之正峰值。例如可以定義搜尋區在各負峰值 周圍。在一變形中，表示於第8圖，定義搜尋區R在一或更多正峰值周圍，例如已經配對至蹤跡30的正峰值。可以依觸控裝置的設計、步驟52中使用的重建函數以及散射目標/污染的最大可預料尺寸，設定搜尋區R的範圍。在一非限制範例中，設定搜尋區R的直徑在1-50mm(毫米)的範圍內。另一選擇中，藉由搜尋正及負峰值的特定空間組合的峰值，例如第8圖所示的正和負峰值的正方柱，確認關聯負峰值的正峰值。這”空間樣式辨認”還可以納入各個峰值的減弱力、尺寸、形狀等。
根據第3B圖，了解差異樣式可以呈現不源自干擾的負峰值，但隨著接觸物的動作軌道(蹤跡)實際發生。於是，當運算差異樣式時，只要關聯的負峰值與目前蹤跡空間分開，步驟54”中應用的第1規則可以，但不需要，更正以規定正峰值被指定為不確定峰值。也可以應用如此更正的第1規則至偏移樣式，可以呈現相似負峰值，例如延遲的或不完全的污染補償所引起的。
又一變形中，散射直觀推論法可以包括第2規則，所有負峰值將被指定為不確定峰值，用以防止導入負峰值至蹤跡歷史表。不過，熟悉技藝者了解有其他排除負峰值的方式，例如在配對步驟54’中排除使用所有的負峰值及/或在更新步驟56中防止使用任何負峰值。
根據散射直觀推論法，步驟54”產生指示不確定峰值的確認資料。確認資料可以加入峰值表(產生於步驟53)，或是配對表(產生於步驟54’)，或是可以提供於分開的資料結構中，由更新步驟56存取。確認資料可以採用不同的形式。在 第1變形中，確認資料係關聯峰值的指標(旗標、標示、值等)，用以指示峰值是不確定或是真的。在第2變形中，步驟54”運作從峰值表刪除不確定峰值，因此確認資料隱含地嵌入峰值表。在第3變形中，步驟54”運作以決定偵測峰值的可能值，其中可能值指示特定的峰值是假的(真的)的可能性。可能值可以以任何基底的數值或邏輯值表示。在第4變形中，確認資料可以提供作為偏移樣式中的不確定區域。不確定區域可以發信號給更新步驟56，指示這區域中的峰值可能是假的。不確定區域可以，但不需要符合上述搜尋區(第8圖中的R)。
更新步驟56，當更新蹤跡歷史表時，把確認資料考慮在內。在一實施例中，步驟63可以設計為避免根據被視為不確定的配對峰值更新存在的蹤跡。在另一實施例中，步驟64設計為避免根據被視為不確定的非配對(正)峰值添加新蹤跡至蹤跡歷史表。
在又另一實施例中，可以分別設計步驟63及/或步驟64為許多隨後的疊代暫時追蹤如此的不確定峰值，以延遲更新存在蹤跡和添加新蹤跡的決定。可以從蹤跡歷史表分開追蹤如此的暫時蹤跡。另一選擇，它們可以包括在蹤跡歷史表內，但是分別被指定為暫時蹤跡路徑和暫時新蹤跡。當確認暫時追蹤峰值在隨後疊代實際上形成蹤跡，或是暫時蹤跡在觸控表面上具有足夠的範圍時，可以實行蹤跡確認步驟(未顯示)以決定更新。還可以實行蹤跡確認步驟以決定是否如此的確認暫時蹤跡應連接至蹤跡歷史表內存在的蹤跡，或是加入作為新蹤跡。蹤跡確認步驟還可以從蹤跡歷史表刪除其他暫時蹤跡。
第5A圖的方法變形例中，步驟54中在配對步驟54’之前執行步驟54”。步驟50-57的以上說明同樣可適用於如此的變形例。不過，配對步驟54’配置為使用確認資料以改善配對處理是可預料的，例如，當計算配對值時，納入可能值/不確定區。
了解散射直觀推論法將降低確認散射現象引起的峰值為指示FTIR式系統的觸控表面的接觸物之可能性。又，散射直觀推論法可用於壓制源自其他類型干擾的峰值影響。
5.2污染變化引起的假峰值
當目標沿著觸控表面上軌道移動，可以改變觸控表面上的污染。例如，如果目標是手指，可能添加手指油脂至觸控表面以及重新安排觸控表面上存在的污染兩者。如此的污染變化或”殘留變化”可以解釋為樣式中的峰值，即使實行樣式產生步驟52以主動補償污染，或用其他方式壓制污染的影響。
第9A圖係觸控表面4上物體7的概要圖，其中目標已經留下污染的蹤跡90，如虛線所示。藉由存在的技術，可以評估和補償蹤跡90引起的減弱。不過，可能難以完全補償污染的影響，特別是如果污染沿著蹤跡90及在蹤跡90內不均勻分佈。例如，第9A圖指示兩區域91、92，其中污染明顯大於預期。因此，區域91、92將在樣式內沿著動作軌道產生正峰值。這更進一步圖解於第10圖的偏移樣式o t ，其中看到局部增加的污染所引起的兩正非配對峰值沿著單一接觸物體的存在蹤跡30。相似的干擾可能發生在差異樣式 da t 中，如第11圖所示，其中蹤跡30包含：蹤跡30前端的正峰值，係目標的動 作在△t期間在觸控表面上進入新區域所引起的；負峰值，係目標從其先前位置移開所引起的；以及兩正峰值，係導向局部增加減弱之新添加的指紋所引起的。
第9B圖係其上有污染的舊蹤跡93之觸控表面4上物體7的概要圖。當拭去舊蹤跡93中一些污染時，物體7已經在觸控表面4上移動，而在表面4上堆積污染的新蹤跡90。當產生樣式時(第5A圖的步驟52)，如果不適當地評估舊蹤跡93中的污染，可能不是低估就是高估區域94中污染的數量，沿著目標的蹤跡產生正或負峰值。
為了降低污染引起的正峰值在更新步驟56被輸入至蹤跡歷史表作為新蹤跡的可能性，步驟54”可以應用”污染直觀推論法”包括第3規則，規定正峰值如果位於沿著存在蹤跡的話被指定為不確定。污染直觀推論法可以包含第4規則，規定如此的正峰值只要是非配對至存在蹤跡時(參照步驟54’)就被指定為不確定。第4規則將允許上述方法追蹤橫過另一蹤跡的觸控，由於污染直觀推論法沒有確認配對的峰值。
污染直觀推論法也包括第5規則是可預料的，規定正(配對或非配對)峰值只要位於離存在蹤跡的前端在最大距離之內就被指定為不確定峰值。第5規則可以降低發生在存在蹤跡中的新觸控被指定為不確定峰值，以及被阻礙在步驟56加入蹤跡歷史表之風險。由於污染引起的峰值很有可能比較接近蹤跡前端發生，可以使用第5規則而不導入假峰值進入蹤跡歷史表。第5規則中使用的最大距離可以是歐式距離(Euclidian Distance)或沿著蹤跡的距離。在一實施中，最大距離是固定 的絕對距離。在另一實施中，動態設定最大距離為蹤跡速度的函數，因此較高蹤跡速度產生較大的最大距離。這將確保污染引起的峰值被指定為不確定，還有對於目標快速移動橫過觸控表面。在一範例中，最大距離係沿著蹤跡的範圍，從目前位置到其先前位置一既定數量的訊框，時間往前例如5、10、20個訊框。因此，正峰值只要落在蹤跡的最近軌道內，將被指定為不確定，其中最近軌道的範圍自動隨蹤跡的速度增減。
確認資料可以以任一上述格式提供，並且可用於說明散射引起的峰值。如果實行確認步驟54”以領先配對步驟54’，步驟54”可以設計為省略第4規則(以及可能第5規則)，藉此落在存在蹤跡上的所有正峰值被指定為不確定峰值。選擇性地，更新步驟56中可以應用第4規則(以及可能第5規則)，如果不確定峰值在配對步驟54’中已經確實地配對至存在蹤跡，更新步驟56可以設計為包括如此的不確定峰值在蹤跡歷史表內，雖然已經說明本發明有關目前被認為最實用且最佳實施例，了解本發明不限於上述揭露的實施例，而相反地，意圖包含不同的修正以及包括在附加的申請專利範圍的精神和範圍之同等的安排。
例如，輸入值 s t 的格式依重建函數 P' 以及想要的/需要的重建樣式精確度而定(或提供)。在另一選擇的實施中，可以例如提供格式作為傳送(例如，由參考值規格化的投影值提供)、能量差異(例如由投影值和參考值之間的差異提供)、或是能量差異的對數。如同以上所使用的，”對數”也意圖包含 趨近任意底的真對數函數之函數。又，輸入值可以有任何符號，即它們可以或不可以乘以負值。根據重建函數，甚至可以使用投影值作為輸入值。關於產生差異樣式可以作相似的更正。於是，在更普遍的水平上，上述全體偏移和差異樣式可以視為”互動樣式”，包括與一或更多接觸物體引起的傳送光局部互動中變化的分佈。
50‧‧‧收集資料
51‧‧‧轉換為輸入值或變化值
52‧‧‧產生減弱樣式
53‧‧‧偵測峰值
54’‧‧‧配對
54”‧‧‧產生確認資料
56‧‧‧蹤跡歷史更新
57‧‧‧濾波和輸出
M‧‧‧電子記憶體
THLt‧‧‧目前蹤跡歷史表
THLt-1‧‧‧蹤跡歷史表
V t ‧‧‧確認資料

Claims (19)

  1. 一種在一觸控裝置(100)的一觸控表面(4)上追蹤一或更多目標(7)的動作之方法，上述觸控裝置(100)可實施藉由在一光傳導面板(1)內從複數的入耦合點至複數的出耦合點以內部反射傳送光，用以從上述光傳導面板(1)內照明上述觸控表面(4)，其中至少一光偵測器(3)係光學耦合至上述出耦合點以產生代表在上述出耦合點接收的光之一輸出信號，上述方法包括下列步驟：處理(51,52)上述輸出信號，以產生表示上述觸控表面上互動的局部變化之一互動圖；處理(53)上述互動圖，用以確認正和負明顯峰值，其中各正明顯峰值代表上述互動圖中一局部增加的互動，以及各負明顯峰值代表上述互動圖中一局部降低的互動；處理(54)上述正和負明顯峰值，用以在上述正和負明顯峰值中確認潛在假峰值；以及根據上述潛在假峰值，更新(56)一前次時間點在上述觸控表面(4)上被視為存在之所有目標(7)的動作軌道；其中，上述處理(54)上述正和負明顯峰值的步驟，應用至少一第1直觀推論法(heuristics)和一第2直觀推論法(heuristics)其中之一，用以確認上述潛在假峰值，當上述正峰值被視為與一或更多上述負明顯峰值關聯時，上述第1直觀推論法指定一正明顯峰值為一潛在假峰值，以及當上述正峰值被視為位於沿著上述動作軌道之一時，上述第2直觀推論法指定一正明顯峰值為一潛在假峰值。
  2. 如申請專利範圍第1項所述的方法，其中上述第1直觀推論法進一步要求上述一或更多負明顯峰值位於上述動作軌道之外。
  3. 如申請專利範圍第1或2項所述的方法，其中當上術正明顯峰值與上述一或更多負明顯峰值有一特定的空間關係時，上述正明顯峰值被視為與上述一或更多負明顯峰值關聯。
  4. 如申請專利範圍第3項所述的方法，其中上述特定的空間關係定義上述正明顯峰值和上述一或更多負峰值之間的一最大距離。
  5. 如申請專利範圍第1至4項中任一項所述的方法，其中上述處理(54)上述正和負明顯峰值的步驟包括一步驟：配對(54’)至少部分的上述正和負明顯峰值至上述動作軌道，用以確認一組配對的明顯峰值和一組非配對的明顯峰值。
  6. 如申請專利範圍第5項所述的方法，其中，上述第2直觀推論法更要求，為了指定上述正明顯峰值為一潛在假峰值，上述正明顯峰值包括在上述組非配對明顯峰值內。
  7. 如申請專利範圍第1至6項中任一項所述的方法，其中上述第2直觀推論法更要求，為了指定上述正明顯峰值為一潛在假峰值，上述正明顯峰值位於離上述動作軌道之一的一目前位置一最大距離之內。
  8. 如申請專利範圍第7項所述的方法，其中上述最大距離係沿著上述動作軌道之一的一距離，以及上述第2直觀推論法配置為動態設定上述最大距離以上述動作軌道之一的增加 速度增加。
  9. 如申請專利範圍第1至8項中任一項所述的方法，其中上述更新(56)步驟包括：根據上述潛在假峰值，評估上述正和負峰明顯峰值，用以為至少部分的上述動作軌道決定一目前位置；根據上述潛在假峰值，評估上述正和負峰明顯峰值，用以確認新觸控；以及添加各個上述新觸控的位置作為一新動作軌道的一起點。
  10. 如申請專利範圍第9項所述的方法，其中上述更新步驟(56)包括：防止根據上述潛在假峰值確認新觸控。
  11. 如申請專利範圍第10項所述的方法，以連續重複的上述處理(51-54)和更新(56)步驟操作，其中對於至少部分的上述潛在假峰值，在許多的連續重複期間，防止根據上述潛在假峰值確認新觸控。
  12. 如申請專利範圍第9項所述的方法，其中上述更新(56)步驟包括至少以下其中之一：a)根據上述至少部分的上述正和負明顯峰值更新上述動作軌道，而省略所有潛在假峰值；b)根據上述至少部分的上述正和負明顯峰值更新上述動作軌道，而應用指示上述潛在假峰值的各個峰值可能性值；c)延遲被視為與上述潛在假峰值關聯的至少一子集的動作軌道的上述更新；d)為至少一子集的上述潛在假峰值，建立暫時的動作軌 道；以及e)延遲被視為在上述互動圖中關聯包含上述潛在假峰值的一或更多不確定區域之動作軌道的上述更新。
  13. 如申請專利範圍第1至12項中任一項所述的方法，更包括下列步驟：確認(57)目前觸控資料，用於至少部分的上述更新動作軌道；以及輸出(57)上述觸控資料。
  14. 如申請專利範圍第1至13項中任一項所述的方法，其中上述處理(51,52)上述輸出信號的步驟包括：處理(51)上述輸出信號以確認在成對的入耦合和出耦合點之間延伸複數的光路徑之信號值；以及藉由對上述信號值運算一影像重建演算，產生(52)上述互動圖。
  15. 如申請專利範圍第1至14項中任一項所述的方法，其中表示上述互動為上述光的一減弱和一傳送的其中之一。
  16. 如申請專利範圍第1至15項中任一項所述的方法更包括：從一電子記憶體(M)取回一資料結構(THLt-1)，指示所有被視為在上述前次時間點上述觸控表面(4)上存在的所有目標(7)之上述動作軌道，其中上述更新(56)步驟包括更新上述資料結構(THLt-1)中的上述動作軌道，以及儲存上述更新的資料結構(THLt)至上述電子記憶體(M)中。
  17. 一種電腦程式產品，包括電腦碼，當在一資料處理系統上執行電腦碼時，改為執行上述申請專利範圍中任一項所述 的方法。
  18. 一種裝置，用以追蹤一觸控裝置(100)的一觸控表面上一或更多目標的動作，可操作上述觸控裝置(100)，藉由在一光傳導面板(1)內從複數的入耦合點至複數的出耦合點之內部反射傳送光，用以從上述光傳導面板(1)內照明上述觸控表面(4)，其中一光感應裝置(3)光學耦合至上述出耦合點，以產生代表在上述出耦合點接收的光之一輸出信號，上述裝置包括：處理上述輸出信號的裝置(201，202)，用以產生指示上述觸控表面上局部的互動變化之一互動圖；處理(203)上述互動圖的裝置，用以確認正和負明顯峰值，其中各正明顯峰值代表上述互動圖中一局部增加的互動，以及各負明顯峰值代表上述互動圖中一局部降低的互動；處理(204)上述正和負明顯峰值的裝置，用以確認上述正和負明顯峰值中的潛在假峰值；以及更新(205)裝置，根據上述潛在假峰值，用以更新在一前次時間點上述觸控表面(4)上被視為存在之所有目標(7)的動作軌道；其中，處理(204)上述正和負明顯峰值的上述裝置配置為應用一第1直觀推論法和一第2直觀推論法中至少其一，用以確認上述潛在假峰值，當上述正明顯峰值被視為與一或更多上述負明顯峰值關聯時，上述第1直觀推論法指定一正明顯峰值為一潛在假峰值，以及當上述正明顯峰值被視為位於沿著上述動作軌道之一時，上述第2直觀推論法指 定一正明顯峰值為一潛在假峰值。
  19. 一種觸控裝置，包括：一光傳導面板(1)，配置為以內部反射從複數的入耦合點到複數的出耦合點傳送光，用以從上述光傳導面板(1)內照明上述觸控表面(4)；提供光的裝置(2,12)，用以在上述入耦合點提供上述光；產生輸出信號裝置(3)，用以產生一輸出信號，代表在上述出耦合點接收的光；以及上述追蹤裝置(10)，用以根據申請專利範圍第18項，追蹤一或更多目標的動作。
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