TWI468993B - 觸碰螢幕之觸碰軌跡連線方法 - Google Patents

Description

觸碰螢幕之觸碰軌跡連線方法

本發明是有關於一種觸碰螢幕之觸碰軌跡連線方法。

光學觸碰螢幕(Optical Touch display)擁有精密準確度、高解析度及低成本等優點，已逐漸成為觸碰螢幕中的重要一環。

光學觸碰技術是在螢幕的兩個角落安裝光學感應器，利用光學感應器來感應螢幕是否被觸碰。亦即，從兩個角度同時「感應」觸碰物件的動作，這樣的話，即便使用者的手或觸碰筆等沒有實際觸壓到螢幕，仍可達成高感應準確度。

光學觸碰螢幕更可支援多點觸碰。使用者可以使用任何物品，例如：手指、筆或信用卡等來觸碰螢幕的任何地方，即使是最輕微的觸碰，光學觸碰螢幕都能感應。無論螢幕尺寸大小，光學觸碰技術都能提供優質效能，因此對大尺寸螢幕更具成本效益。

以運作方式來看，由於兩個光學感應器共同運作，藉由偵測物件阻斷紅外線光源的事件，來追蹤任何接近螢幕表面的物件的移動軌跡。由光學感應器所發出的紅外線會照在螢幕表面上。光學感應器可以是主動式光學感應器(紅外線發光二極體(LED)或是被動式光學感應器。

有時，使用者會在螢幕表面上進行畫線等操作，故而，較好能有一種觸碰軌跡連線方法，其能準確地判斷使用者是否意圖連線觸碰軌跡。

本發明係有關於一種光學觸碰螢幕的觸碰軌跡連線方法，即使是使用者物件於螢幕上的移動速度為等速移動、非等速移動，甚至是非直線移動(如曲線移動、大轉彎移動)，仍能準確地連線觸碰軌跡。

根據本發明之一示範例實施例，提出一種顯示連線的方法，適用於一觸碰螢幕，包括：儲存該觸碰螢幕上之複數個歷史觸碰位置；顯示通過該複數個歷史觸碰位置的一線於該觸碰螢幕上；根據該些歷史觸碰位置，以預估一方向因子與一位置因子；根據該方向因子與該位置因子，產生一預估區間；以及偵測一下一觸碰位置，當該下一觸碰位置位於該預估區間內，於該螢幕上顯示該些歷史觸碰位置之最後一觸碰位置與該下一觸碰位置連線。

根據本發明之一示範例實施例，提出一種顯示連線的方法，適用於一觸碰螢幕，包括：儲存該觸碰螢幕上之複數歷史觸碰位置，該些歷史觸碰至少包括一第一觸碰位置與一第二觸碰位置；顯示通過該複數個歷史觸碰位置的一線於該觸碰螢幕上；根據該第一觸碰位置與該第二觸碰位置產生一預估區間；以及偵測一第三觸碰位置，當該第三觸碰位置位於該預估區間時，將該第二觸碰位置與該第三觸碰位置連線。

為了對本發明之上述及其他方面有更佳的瞭解，下文特舉較佳實施例，並配合所附圖式，作詳細說明如下：

第一實施例：等速移動

現請參考第1圖，其顯示根據本發明第一實施例之光學觸碰螢幕的觸碰軌跡連線方法的示意圖。如第1圖所示，應用本發明第一實施例的電子裝置100至少包括：影像感測器110與120，處理單元130，暫存記憶體140與螢幕150。

影像感測器110與120偵測物件阻斷紅外線光源的事件，來追蹤任何接近螢幕表面的物件的移動軌跡。由影像感測器110與120所發出的紅外線會照在螢幕150的表面。以第1圖為例，θ₀ 與θ₉ 是影像感測器110所偵測到使用者觸碰位置的角度，而θ’₀ 與θ’₉ 由影像感測器120所偵測到使用者觸碰位置的角度。

處理單元130接收影像感測器110與120所傳回的角度(θ與θ’)，以據以計算出使用者觸碰位置在螢幕150上的觸碰位置，且將之當成歷史觸碰位置而儲存於暫存記憶體140內。暫存記憶體140用於暫存由處理單元130所計算出的歷史觸碰位置。

於第1圖中，P₀ ~P₈ 乃是已儲存於光學觸碰螢幕內之複數個歷史觸碰位置。例如，歷史觸碰位置P₀ ~P₈ 儲存於暫存記憶體140內。在此實施例中，假設觸碰物件(如手、筆等)乃是以等速或近似等速移動。所以，於第一實施例中，可以根據歷史觸碰位置P₀ ~P₈ 來預估下一觸碰位置。

更詳細地說，於第一實施例中，可以根據歷史觸碰位置P₀ ~P₈ 來產生預估區間A，並且偵測下一觸碰位置是否於一預定時間內位於此預估區間A內，以決定是否將下一觸碰位置與歷史觸碰位置連線。舉例說明，影像感測器110與120於1秒內可擷取120個影像畫面(frame)。於此實施例中，每1個影像畫面，影像感測器110與120回傳一次感測角度給處理單元。在一段時間，比如但不受限於4個影像畫面(0.0333秒)內，處理單元130將判斷於第1個影像畫面內有沒有偵測到下一觸碰位置位於第一預估區間A中的話(處理單元130根據θ₉ 與θ’₉ 來計算下一觸碰位置的實際位置)，若沒有，產生第二預估區間A，並判斷於第2個影像畫面內有沒有偵測到下一觸碰位置位於第二預估區間A中，若有則連線，若沒有重複上述步驟，直到於第4個影像畫面內沒有偵測到下一觸碰位置位於第四預估區間A中，則連線將因此中斷。另一方面，如果於1個影像畫面內，處理單元130判斷偵測到下一觸碰位置位於預估區間A中的話，則，則處理單元130將下一觸碰位置與歷史觸碰位置中之最後觸碰位置P₈ 連線，並且將下一觸碰位置當成歷史觸碰位置P₉ 而儲存於暫存記憶體140中。如果所偵測到下一觸碰位置不是位於此預估區間A內的話，則將下一觸碰位置與歷史觸碰位置中之最後觸碰位置P₈ 斷線，並且以所偵測到的下一觸碰位置當成新的起點。於第1圖中，比如，每隔4個影像畫面，影像感測器110與120感測一次畫面，以得到θ與θ’，並傳給處理單元130，以計算觸碰位置。

現將說明如何根據歷史觸碰位置來產生預估區間A。於本實施例中，如果所儲存的歷史觸碰位置的數量足夠多的話，在此，假設已儲存的歷史觸碰位置至少包括兩個歷史觸碰位置的話，在一實施例中，如第1圖包含9個歷史觸碰位置，則預估區間A的中心點C表示為C=P₈ (X,Y)+V*t，P₈ (X,Y)代表歷史觸碰位置P₈ 座標。t代表影像感測器110、120的感測區間(亦即，影像感測器偵測到觸碰位置P₈ 到P₉ 之間的時間差，以上面例子的話，t=1個影像畫面(0.0083秒))。V代表P₀ 到P₈ 之間的平均速度，或P₇ 到P₈ 之間的速度。也就是說，於此情況下，預估區間A之中心點為所預估出的中心點C，且其半徑為R。在此雖然以預估區間為圓形做說明，但知本發明並不受限於此。V₉ 代表預估區間A之中心點C(C₉ )至觸碰位置P₈ 間的向量，此向量V₉ 的方向(亦可稱為預估區間A的中心點C的方向因子(direction factor))乃是由向量V₈ 減去向量V₇ 而得到的向量V_C ，其中，向量V₈ 代表歷史觸碰位置P₈ 與螢幕150的原點座標間所形成的向量，而向量V₇ 代表歷史觸碰位置P₇ 與螢幕150的原點座標間所形成的向量。預估區間A的中心點C的位置因子則可表示為V*t=P₈ (X,Y)-P₇ (X,Y)=[P₈ (X,Y)-P₀ (X,Y)]/8。方向因子用以決定預估區間A的中心點C的方向(也就是說，中心點C位於向量V_C 的延伸方向上，或者也可說成，向量V₉ 與向量V_C 的方向相同)，而位置因子則用於決定預估區間A的中心點C距離前一歷史觸碰位置P₈ 間的距離。值得注意，雖然上述方向因子是以P₇ 、P₈ 產生，但亦可由任意2點得到，但最近的2點準確性較高。

處理單元130可能藉由判斷P₇ 到P₈ 之間的距離(因擷取時間相同，距離可代表速度)與P₆ 到P₇ 之間的距離是否相等或近似，決定是否以等速移動狀況決定下一觸碰位置P₉ 是否位於預估區間A內。

於本實施例中，如果歷史觸碰位置的數量不夠多的話，在此，假設已儲存的歷史觸碰位置只包括一個歷史觸碰位置P₀ 的話，則P₁ 預估區間的中心點C就是目前唯一的歷史觸碰位置P₀ 。P₁ 預估區間範圍為中心點C與半徑R決定，若P₁ 落入P₁ 預估區間內，則P₀ 與P₁ 連線且將P₁ 的位置資訊存入暫存記憶體140中。

第二實施例：非等速移動

現請參考第2圖，其顯示根據本發明第二實施例之光學觸碰螢幕的觸碰軌跡連線方法的示意圖。

更詳細地說，於第二實施例中，由於觸碰物件乃是以非等速移動，所以預估區間A的產生方式將不同於第一實施例。當然，在4個影像畫面內，若處理單元130判斷出沒有偵測到下一觸碰位置位於預估區間A中的話，則連線將因此中斷。另一方面，於一實施例中，若於4個影像畫面內，處理單元130判斷偵測到下一觸碰位置位於預估區間A中的話，則，則處理單元130將下一觸碰位置與歷史觸碰位置中之最後觸碰位置P₈ 連線，並且將下一觸碰位置當成歷史觸碰位置P₉ 而儲存於暫存記憶體140中。如果所偵測到下一觸碰位置不是位於此預估區間A內的話，則將下一觸碰位置與歷史觸碰位置中之最後觸碰位置P₈ 斷線，並且以所偵測到的下一觸碰位置當成新的起點。

現將說明如何根據歷史觸碰位置來產生預估區間A。於第二實施例中，如果歷史觸碰位置的數量足夠多的話，在此，假設已儲存的歷史觸碰位置至少包括三個歷史觸碰位置，在本實施例中，如第2圖包含9個歷史觸碰位置，則預估區間A的中心點C可表示C₉ =P₈ (X,Y)+V₈ *t+0.5*a*t² ，其中，V₈ 代表觸碰物件通過觸碰位置P₈ 的速度，而t則代表比如1個影像畫面(0.0083秒)，a代表觸碰物件的加速度，V₈ *t亦稱為速度因子而0.5*a*t² 亦稱為加速度因子。在此假設觸碰物件為等加速度移動，則V₈ =[(P₈ (X,Y)-P₇ (X,Y)]/t，而a=(V₈ -V₇ )/t={[(P₈ (X,Y)-P₇ (X,Y)]-[(P₇ (X,Y)-P₆ (X,Y)]}/t² ，V₇ 代表觸碰物件通過觸碰位置P₇ 的速度。則上式可更進一步表示為：C₉ =P₈ (X,Y)+[(P₈ (X,Y)-P₇ (X,Y)]+0.5*{[(P₈ (X,Y)-P₇ (X,Y)]-[(P₇ (X,Y)-P₆ (X,Y)]}。請再次參考第2圖，V₉ 代表C₉ 至觸碰位置P₈ 間的向量，此向量V₉ 的方向為向量V₈ 減去向量V₇ 後所得到的向量V_C (也就是說，中心點C位於向量V_C 的延伸方向上)，而其大小(稱為位置因子)則表示為[(P₈ (X,Y)-P₇ (X,Y)]+0.5*{[(P₈ (X,Y)-P₇ (X,Y)]-[(P₇ (X,Y)-P₆ (X,Y)]}。亦即，於第二實施例中，至少有兩個歷史觸碰位置的話，即可推算出方向因子，不限於最近2點，但根據最近2點計算較準確。於加速度情況下至少需有三個歷史觸碰位置，才可推算出位置因子，不限於最近3點，但根據最近3點計算較準確。方向因子用於決定預估區間A的方向，而位置因子則用於決定C₉ 至觸碰位置P₈ 間的距離。

在觸碰物件的移動過程中，有時，觸碰物件可能是以大轉彎非等速移動，如第3圖所示，所以，於本發明第二實施例中，導入了方向因子與位置因子來正確地預估下一觸碰位置的可能落點位置。詳細地說，導入方向因子可更加準確地預估觸碰物件的可能移動方向。導入位置因子可隨著觸碰物件的可能加速度行為而更加準確地預估出預估區間的中心點C距離前一歷史觸碰位置間之距離。也就是說，如果觸碰物件的加速度愈大的話，則位置因子也會愈大，使得預估區間的中心點C距離歷史觸碰位置中之最後觸碰位置愈遠。

底下將說明，於第二實施例中，如果所儲存的歷史觸碰位置的數量不夠多的話，該如何產生預估區間A。底下將分別說明：(1)所儲存的歷史觸碰位置包括二個歷史觸碰位置與(2)所儲存的歷史觸碰位置只包括一個歷史觸碰位置。

(1)歷史觸碰位置包括二個歷史觸碰位置

如果所儲存的歷史觸碰位置只包括二個歷史觸碰位置P₀ ~P₁ 的話，則預估區間A的中心點C₂ 的方向因子為(P₁ (X,Y)-P₀ (X,Y))，而其位置因子則表示為((P₁ (X,Y)-P₀ (X,Y))。

(2)歷史觸碰位置只包括一個歷史觸碰位置

如果歷史觸碰位置包括一個歷史觸碰位置P₀ 的話，則預估區間A的中心點C表示如下：

C=P₀ (X,Y)

故而，在此情況下，可直接將目前所儲存的歷史觸碰位置P₀ 直接當成預估區間A的中心點C。

此外，觸碰物件等速移動的情況可視為觸碰物件非等速移動的特例之一。當應用於等速移動時，等加速度參數a=0，由此可推知出，本發明第二實施例(非等速移動)的上述等式亦可應用於本發明第一實施例(等速移動)中，只是等加速度參數a=0。

此外，於本發明第二實施例中，更可以根據位置因子來調整預估區間。詳細地說，如果位置因子高於一上限門檻值的話，則調大預估區間A(比如，將半徑R變大)，此情況代表，觸碰物件的加速度甚高，為了能更加準確預估下一觸碰位置的可能落點，所以將預估區間A調大。相反地，如果位置因子低於一下限門檻值的話，則調小預估區間A(比如，將半徑R變小)，此情況代表，觸碰物件的加速度甚低(甚至可能處於減速)，在此情況下，為了節省運算能力及/或省電考量，所以將預估區間A調小。

第4圖顯示歷史觸碰位置P與根據本發明第二實施例所預估出之預估區間A之中心點C。由第4圖可看出，根據本發明第二實施例所預估出之預估區間A之中心點C之誤差可視為在容忍範圍內，所以，本發明第二實施例之觸碰軌跡連線方法具有高準確度。

此外，雖然上述實施例以無法於短時間內連續產生觸碰位置資訊的光學觸碰螢幕為例做說明，但本發明其他實施例亦可應用於非光學式觸碰螢幕，比如，可於短時間內產生連續觸碰位置資訊的電容/電阻式觸碰螢幕，亦在本發明精神範圍內。

綜上所述，雖然本發明已以較佳實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明。本發明所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作各種之更動與潤飾。因此，本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。

P₀ ~P₈ ．．．歷史觸碰位置

A．．．預估區間

C．．．預估區間之中心點

R．．．預估區間之半徑

V₉ 、V₇ 、V₈ 、V_C ．．．向量

100．．．電子裝置

110、120．．．影像感測器

130．．．處理單元

140．．．暫存記憶體

150．．．螢幕

第1圖顯示根據本發明第一實施例之光學觸碰螢幕的觸碰軌跡連線方法的示意圖。

第2圖顯示根據本發明第二實施例之光學觸碰螢幕的觸碰軌跡連線方法的示意圖。

第3圖顯示根據本發明第二實施例之光學觸碰螢幕的觸碰軌跡連線方法的示意圖，觸碰物件以大轉彎非等速移動。

第4圖顯示歷史觸碰位置與根據本發明第二實施例所預估出之預估區間之中心點。

P₀ ~P₈ ．．．歷史觸碰位置

A．．．預估區間

C．．．預估區間之中心點

R．．．預估區間之半徑

V₉ 、V₇ 、V₈ 、V_C ．．．向量

100．．．電子裝置

110、120．．．影像感測器

130．．．處理單元

140．．．暫存記憶體

150．．．螢幕

Claims (12)

1. 一種顯示連線的方法，適用於一觸碰螢幕，包括：儲存該觸碰螢幕上之複數個歷史觸碰位置；顯示通過該複數個歷史觸碰位置的一線於該觸碰螢幕上；根據該些歷史觸碰位置，以預估一方向因子與一位置因子；根據該方向因子與該位置因子，產生一預估區間；以及偵測一下一觸碰位置，如果該下一觸碰位置位於該預估區間內，於該螢幕上顯示該些歷史觸碰位置之最後一觸碰位置與該下一觸碰位置連線。
2. 如申請專利範圍第1項所述之顯示連線的方法，其中，根據該些歷史觸碰位置之該最後一觸碰位置與一最後倒數第二觸碰位置，預估該下一觸碰位置之該方向因子。
3. 如申請專利範圍第2項所述之顯示連線的方法，其中，根據該些歷史觸碰位置之該最後一觸碰位置與該最後倒數第二觸碰位置產生一速度因子；以及根據該些歷史觸碰位置之該最後一觸碰位置、該最後倒數第二觸碰位置與一最後倒數第三觸碰位置產生一加速度因子；以及根據該速度因子與該加速度因子產生該位置因子。
4. 如申請專利範圍第1項所述之顯示連線的方法，更包括：根據該位置因子，調整該預估區間。
5. 如申請專利範圍第4項所述之顯示連線的方法，其中，若該位置因子高於一上限門檻值，調大該預估區間；以及若該位置因子低於一下限門檻值，調小該預估區間。
6. 如申請專利範圍第1項所述之顯示連線的方法，更包括：若該下一觸碰位置不位於該預估區間內，將顯示於該觸碰螢幕上的該線斷線於該下一觸碰位置，並以該下一觸碰位置為一新起點。
7. 如申請專利範圍第1項所述之顯示連線的方法，更包括：如果該些歷史觸碰位置只包括該最後一觸碰位置與一最後倒數第二觸碰位置，則根據該最後一觸碰位置與該最後倒數第二觸碰位置來產生該方向因子，並以該最後一觸碰位置為該預估區間之一中心點。
8. 如申請專利範圍第1項所述之顯示連線的方法，更包括：如果只儲存單一歷史觸碰位置，則根據該單一歷史觸碰位置來產生該預估區間，並以該單一歷史觸碰位置為該預估區間之一中心點。
9. 一種顯示連線的方法，適用於一觸碰螢幕，包括： 儲存該觸碰螢幕上之複數歷史觸碰位置，該些歷史觸碰至少包括一第一觸碰位置與一第二觸碰位置；顯示通過該複數個歷史觸碰位置的一線於該觸碰螢幕上；根據該第一觸碰位置與該第二觸碰位置產生一預估區間；以及偵測一第三觸碰位置，當該第三觸碰位置位於該預估區間時，將該第二觸碰位置與該第三觸碰位置連線。
10. 如申請專利範圍第9項所述之顯示連線的方法，更包括：根據該第一觸碰位置與該第二觸碰位置，以預估一方向因子與一位置因子；以及根據該方向因子與該位置因子，產生該預估區間。
11. 如申請專利範圍第9項所述之顯示連線的方法，其中，該些歷史觸碰更包括一第四觸碰位置，該方法更包括：根據該第一觸碰位置與該第二觸碰位置，以預估一方向因子；根據該第一觸碰位置、該第二觸碰位置與該第四觸碰位置，以預估一位置因子；以及根據該方向因子與該位置因子，產生該預估區間。
12. 如申請專利範圍第9項所述之顯示連線的方法，更包括：如果只儲存單一歷史觸碰位置，則根據該單一歷史觸碰位置來產生該預估區間，並以該單一歷史觸碰位置為該 預估區間之一中心點。