WO2013011103A1 - Verfahren und vorrichtung zum erfassen und klassifizieren eines eingabesignals - Google Patents

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Erfassen und Klassifizieren eines Eingabesignals nach dem Oberbegriff der unabhängigen Ansprüche. Das Eingabesignal wird von einer berührungsempfindlichen Sensorfläche (5) erfasst und in einem Verfahrensschritt (22) ausgehend von der räumlichen Verteilung des Eingabesignals ein Gradientenprofil berechnet. Eine maximale Ausdehnung des berechneten Gradientenprofils (12) und/oder ein maximaler Gradient des Gradientenprofils werden mit einem vorgegebenen Schwellwert der Ausdehnung des Gradientenprofils (14) und einem vorgegebenen Schwellwert des maximalen Gradienten des Gradientenprofils verglichen und das Eingabesignal in Abhängigkeit von dem Vergleich als einer ersten Klasse oder als einer zweiten Klasse zugehörig klassifiziert.

Description

Beschreibung

Verfahren und Vorrichtung zum Erfassen und Klassifizieren eines Eingabesignals

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Erfassen und Klassifizieren eines Eingabesignals nach dem Oberbegriff der unabhängigen Ansprüche. Eingabesignale zur Steuerung von Geräten werden in verschiedenen Formen erfasst. Eine gängige Methode ist beispielsweise die Erfassung derartiger Signale durch eine berührungsempfindliche Sensorfläche. Hierzu wird in der Regel durch Berührungen eines oder mehrerer Finger ein Eingabesignal erzeugt und von der berührungsempfindlichen Sensorfläche erfasst, was als Aufnahmemodus bezeichnet wird. Weiterbildungen derartiger Sensorflächen können vorsehen, dass eine Hand oder ein Finger auch auf der Sensorfläche abgelegt werden können, ohne dass in diesem Fall ein Eingabesignal erfasst wird. In diesem Fall spricht man von einem Ablagemodus. Aus dem Stand der Technik sind derartige Sensorflächen bereits bekannt, wobei eine Um- schaltung zwischen Aufnahmemodus und Ablagemodus durch eine manuell zu aktivierende Gerätesperre vor der Benutzung als Ablagefläche erfolgt.

Nachteilig an der aus dem Stand der Technik bekannten Lösung ist daher, dass ein Benutzer einer derartigen Sensorfläche immer erst manuell die Gerätesperre aktivieren bzw. deaktivieren muss, um die Hand ohne ungewollte Eingabe von Signalen auf der Sensorfläche abzulegen, was umständlich und zeitraubend ist .

Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Erfassen und Klassifi- zieren eines Eingabesignals zu entwickeln, welche die genannten Nachteile vermeidet . Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Hauptanspruchs und eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 8.

Ein derartiges Verfahren zum Erfassen und Klassifizieren eines Eingabesignals, wobei das Eingabesignal von einer berührungsempfindlichen Sensorfläche erfasst wird, umfasst die Schritte: Aufnehmen des räumlich verteilten Eingabesignals auf der berührungsempfindlichen Sensorfläche und Berechnen eines Gradientenprofils des Eingabesignals, anschließend Vergleichen einer aus dem Gradientenprofil abgeleiteten Kennzahl mit einem vorgehaltenen Schwellwert der Kennzahl des Gradientenprofils und Klassifizieren des Eingabesignals als einer ersten Klasse zugehörig, sofern die Kennzahl in einer festgelegten Weise von dem Schwellwert abweicht, ansonsten Klassifizieren des Eingabesignals als einer zweiten Klasse zugehörig .

Die berührungsempfindliche Sensorfläche weist ein Raster mit einer Vielzahl von Sensoren auf, wobei an jedem dieser Sensoren ein mechanisches Signal, welches durch Berührung aufgebracht wird, gemessen und in ein elektronisches Signal umgewandelt wird. Die räumliche Verteilung der durch jeden dieser Sensoren erfassten elektronischen Signale bildet das Eingabe- Signal. Das Eingabesignal umfasst daher ein Skalarfeld, bei dem eine vorzugsweise zweidimensionale Verteilung von unterschiedlichen numerischen Werten des elektronischen Signals vorliegt . Für einzelne Punkte dieses Skalarfelds sind unter Berücksichtigung benachbarter Punkte eine Steigung bzw. Änderungsrate und eine Richtung einer größten Änderung des Skalarfelds berechenbar. Sowohl die Änderungsrate als auch die Richtung werden durch Anwendung eines Gradientenoperators auf das Ska- larfeld erhalten. Hierdurch erhält man ein Vektorfeld, welches an jedem Punkt einen Vektor aufweist, dessen Richtung in die Richtung eines stärksten Anstiegs in diesem Punkt weist und dessen Länge eine Stärke dieses Anstiegs anzeigt. Die Vektoren eines derartigen Vektorfelds werden auch als Gradientvektoren oder kürzer als Gradienten bezeichnet. Durch Betragsbildung der Gradienten des Vektorfelds wird eine räumliche Verteilung der Stärke der Änderungsrate erzielt, was in der vorliegenden Anmeldung dem Begriff des Gradientenprofils zugeordnet wird und wieder ein Skalarfeld darstellt. Das Berechnen des Gradientenprofils des Eingabesignals umfasst daher die Berechnung der Gradienten und Bilden des Betrags dieser Vektoren. Alternativ kann das Gradientenprofil auch durch das Vektorfeld gebildet sein.

Zur genaueren Beschreibung des Gradientenprofils werden genau eine oder mehrere, vorzugsweise zwei oder mehr, Kennzahlen verwendet, die charakteristische Eigenschaften des Gradientenprofils wiedergeben, wie z. B. eine maximale Ausdehnung, eine maximale Steigung des Gradientenprofils, ein maximaler Gradient oder ein mittlerer Gradient. Hierdurch müssen zwei einander ähnelnde Gradientenprofile nicht Punkt für Punkt miteinander verglichen werden. Jede der Kennzahlen erlaubt eine zuverlässige Unterscheidung mehrerer einander in ihrer Form ähnelnder Gradientenprofile, wobei die Zuverlässigkeit der Unterscheidung durch die Verwendung mindestens zweier derartiger Kennzahlen erhöht wird.

Das Klassifizieren des Eingabesignals umfasst ein Einteilen des erfassten Signals in eine bestimmte Klasse, die entsprechend der erfolgten Einteilung unterschiedlich durch beispielsweise eine Steuereinheit weiterverarbeitet wird. Als Parameter für das Klassifizieren werden beispielsweise eine oder beide der genannten Kennzahlen verwendet, die mit einem Schwellwert verglichen werden. Der Schwellwert kann dabei vor einer Durchführung des Programms bereits vorprogrammiert oder vorgehalten sein. Der Schwellwert unterteilt die möglichen numerischen Werte der Kennzahlen in mindestens zwei Klassen, wobei abhängig von der Klasse, in die die durch das vorliegende Gradientenprofil gegebene Kennzahl eingeteilt wird, das Klassifizieren und somit die Weiterverarbeitung des Eingabesignals durchgeführt wird. Die Klassifikation in eine erste Klasse bezeichnet dazu Abweichungen der Kennzahl von dem Schwellwert in der erwünschten Richtung bzw. festgelegten Weise, so dass die erste Klasse Eingabesignale in einem für das Verfahren vorteilhaften Wertebereich umfasst.

Die festgelegte Weise der Abweichung zwischen Kennzahl und Schwellwert ist von der Kennzahl abhängig. Handelt es sich bei der Kennzahl um einen skalaren Wert, kann dieser größer bzw. kleiner als oder gleich wie ein vorgegebener Schwellwert sein. Je nach Kennzahl, führt das Unterschreiten oder Überschreiten des Schwellwerts zu einer Klassifizierung des Eingabesignals in die erste bzw. zweite Klasse.

Vorteilhafte Weiterbildungen werden in den Unteransprüchen beschrieben .

Die Kennzahl kann die maximale Ausdehnung des Gradientenpro- fils oder den maximalen Gradienten, also den Maximalwert, den das Gradientenprofils aufweist, des berechneten Gradientenprofils umfassen, wobei das Eingabesignal als der ersten Klasse zugehörig klassifiziert wird, sofern die maximale Ausdehnung des berechneten Gradientenprofils einen Schwellwert der maximalen Ausdehnung unterschreitet und/oder der maximale Gradient des Gradientenprofils einen Schwellwert des maximalen Gradienten überschreitet. Alternativ oder zusätzlich kann die Kennzahl eine maximale Steigung des Gradientenprofils umfassen. Das Eingabesignal wird als der ersten Klasse zugehö- rig klassifiziert, falls die maximale Steigung des Gradientenprofils einen Schwellwert der maximalen Steigung überschreitet. Die maximale Steigung des Gradientenprofils wird aus einer Ableitung des Gradientenprofils bestimmt, deren Maximalwert die maximale Steigung des Gradientenprofils dar- stellt. Die Kennzahl kann auch einen mittleren Gradienten umfassen, wobei das Eingabesignal als der ersten Klasse zugehörig klassifiziert wird, sofern der mittlere Gradient einen Schwellwert des mittleren Gradienten überschreitet. Der mittlere Gradient kann aus dem Gradientenprofil berechnet werden, indem eine unter dem Gradientenprofil liegende Fläche z. B. durch eine Integralbildung bestimmt und durch die maximale Ausdehnung dividiert wird. Da der mittlere Gradient indirekt bereits die maximale Ausdehnung und den maximalen Gradienten umfasst, kann der mittlere Gradient auch vorteilhaft als einzige Kennzahl verwendet werden.

Da durch die Betragsbildung das Gradientenprofil bereits nur positive Werte umfasst, kann in vorteilhafter Weise als eine der Kennzahlen der Maximalwert des Gradientenprofils verwendet werden, welcher die maximale Steigung des Eingabesignals bezeichnet. Als eine weitere der Kennzahlen kann die Ausdehnung des Gradientenprofils verwendet werden. Die maximale Ausdehnung beschreibt einen Abstand zweier Positionen auf der berührungsempfindlichen Sensorfläche, wobei an diesen Positionen der Betrag des Gradienten einen bestimmten Wert unterschreitet und außerhalb des Bereichs zwischen den Positionen der Betrag des Gradienten diesen bestimmten Wert nicht mehr überschreitet. Der Maximalwert und die maximale Ausdehnung können voneinander abhängen. Ein breiteres Gradientenprofil, d. h. ein Gradientenprofil mit einer höheren maximalen Ausdehnung, weist oftmals auch einen niedrigeren Maximalwert des Gradienten auf.

Es kann vorgesehen sein, dass vor oder nach einem Auswerten des Gradientenprofils ein Berechnen mindestens eines weiteren Parameters des Eingabesignals erfolgt, welcher mit einem weiteren Schwellwert derart vergleichbar ist, so dass das Eingabesignal in Abhängigkeit von dem weiteren Parameter und unabhängig von dem Gradientenprofil als der zweiten Klasse zugehörig klassifiziert wird. Während eine oder mehrere Kennzahlen des Gradientenprofils somit als maßgeblicher Parameter für eine Klassifizierung des Eingabesignals als einer ersten Klasse zugehörig gilt, kann als Ausschlusskriterium für eine Klassifizierung in die erste Klasse ein weiterer Parameter herangezogen werden. Somit kann das Verfahren beschleunigt werden, da eine erste Sortierung bereits anhand dieses Parameters vorgenommen wird.

Der weitere Gültigkeitsparameter kann hierzu eine aus dem Eingabesignal ermittelte Anzahl von aufliegenden Fingern, eine Signalstärke des Eingabesignals oder ein Rauschen des Eingabesignals umfassen. Bei zu starkem Rauschen oder einer zu niedrigen Signalstärke kann kein aussagekräftiges Gradientenprofil mehr berechnet werden, so dass in diesem Fall das er- fasste Eingabesignal als der zweiten Klasse zugehörig klassifiziert wird. Eine zu große Fingeranzahl erlaubt ebenfalls keine sinnvolle Berechnung des Gradientenprofils .

Es kann außerdem vorgesehen sein, dass der vorgegebene

Schwellwert der Kennzahl des Gradientenprofils in einem Wertebereich mit einer unteren Grenze und einer oberen Grenze liegt. In diesem Fall kann das Verfahren derart ausgestaltet sein, dass die festgelegte Weise der Abweichung der Kennzahl von dem vorgegebenen Schwellwert, bei deren Vorliegen das Klassifizieren des Eingabesignals als der ersten Klasse zugehörig vorgenommen wird, ein mindestens einmaliges Überschreiten der oberen Grenze umfasst, wobei die untere Grenze nicht unterschritten wird. Durch das Merkmal des mindestens einmaligen Überschreitens der oberen Grenze wird das Eingabesignal bei einer entsprechend großen Abweichung nach oben vom vorgegebenen Schwellwert als der ersten Klasse zugehörig klassifiziert. Durch das Merkmal, dass die untere Grenze nicht unterschritten werden darf, wird erst bei einem entsprechend großen Abweichen der Kennzahl vom vorgegebenen Schwellwert nach unten eine Änderung der Klassifizierung vorgenommen, das heißt, das Unterschreiten der oberen Grenze alleine ist nicht ausreichend. Durch eine derartige Hysterese, d. h. das Vorsehen unterschiedlicher Schwellwerte für eine Klassifizierung der ersten Klasse und eine Klassifizierung der zweiten Klasse, kann die Klassifizierung stabilisiert werden, da bei geringen Schwankungen der numerischen Werte der Kennzahl um den vorgegebenen Schwellwert keine ständige Änderung der Klassifizierung vorgenommen wird. Bei größeren Abweichungen vom Schwellwert wird aber dennoch die Klassifizierung wie gewünscht durchgeführt. Vorzugsweise liegt der vorgegebene Schwellwert der Kennzahl mittig in dem Wertebereich, das heißt, ein Abstand des vorgegebenen Schwellwerts zu der oberen Grenze entspricht einem Abstand des vorgegebenen Schwellwerts zu der unteren Grenze. Somit können Schwankungen um den vorgegebenen Schwellwert in gleichem Maße sowohl oberhalb als auch unterhalb des Schwellwerts liegen, bevor eine Änderung der Klassifizierung erfolgt.

Alternativ oder zusätzlich kann ein Eingabesignal mit einer Ausdehnung von zwischen 0,1 cm mal 0,1 cm bis 2,2 cm mal 2,2 cm, vorzugsweise von zwischen 0,6 cm mal 0,4 cm bis 1,8 cm mal 1,8 cm, auf der berührungsempfindlichen Oberfläche ein Gradientenprofil erzeugen, das als der ersten Klasse zugehörig klassifiziert wird. Die Größenordnung der Ausdehnungen schließt somit eine Stiftspitze, die zur Eingabe auf der berührungsempfindlichen Sensorfläche benutzt wird, bis zu einem unter verschiedenen Winkel auf der Sensorfläche aufgesetzte Fingerspitze ein. Hierdurch sind Signale, deren maximale Ausdehnung auch dazu führt, dass eine maximal zulässige Ausdehnung des Gradientenprofils unterschritten und gleichzeitig ein geeignetes Gradientenprofil erzeugt wird, als der ersten Klasse zugehörig klassifizierbar.

Eine Ausführungsform des Verfahrens kann vorsehen, dass nur ein Eingabesignal der ersten Klasse an eine Steuereinheit zur weiteren Verarbeitung weitergeleitet wird. Dies stellt sicher, dass nur Signale, die bestimmte festgelegte Voraussetzungen erfüllen, überhaupt weiterverarbeitet werden, während alle anderen erfassten Signale verworfen werden, was den in der Folge anfallenden Rechenaufwand reduziert. Die Eingabesignale der ersten Klasse weichen in einer erwünschten Richtung vom Schwellwert ab und liegen somit in einem Wertebereich erwünschter Eigenschaften. Eine Vorrichtung zum Erfassen eines Eingabesignals und Klassifizieren umfasst eine berührungsempfindliche Sensorfläche zum Erfassen des Eingabesignals sowie eine Recheneinheit zum Verarbeiten des Signals . Die Recheneinheit ist derart konfiguriert, dass sie ein Gradientenprofil berechnet und eine Kennzahl des Gradientenprofils mit einem vorgegebenen

Schwellwert der Kennzahl des Gradientenprofils vergleicht und, sofern die Kennzahl in einer erwünschten Richtung von dem Schwellwert abweicht, das Eingabesignal als der ersten Klasse zugehörig klassifiziert oder andernfalls als einer zweiten Klasse zugehörig klassifiziert.

Durch die berührungsempfindliche Sensorfläche und das Raster der Sensoren wird das Eingabesignal mit seiner räumlichen Verteilung erfasst und durch die Recheneinheit durch das bereits beschriebene Berechnen des Gradientenprofils verarbeitet, wobei die Klassifizierung anhand des Gradientenprofils schnell und zuverlässig erfolgt.

Es kann vorgesehen sein, dass die Recheneinheit derart konfiguriert ist, dass sie als Kennzahl eine maximale Ausdehnung des berechneten Gradientenprofils mit einem vorgegebenen Schwellwert der maximalen Ausdehnung und/oder als Kennzahl einen maximalen Gradienten des berechneten Gradientenprofils mit einem vorgegebenen Schwellwert des maximalen Gradienten vergleicht und, sofern die maximale Ausdehnung des berechneten Gradientenprofils den Schwellwert der maximalen Ausdehnung unterschreitet und bzw. oder der maximale Gradient des Gradientenprofils den Schwellwert des maximalen Gradienten überschreitet, das Eingabesignal als der ersten Klasse zugehörig klassifiziert oder andernfalls als der zweiten Klasse zugehörig klassifiziert. Alternativ oder zusätzlich kann die Recheneinheit eingerichtet sein, als Kennzahl eine maximale Steigung des Gradientenprofils zu verwenden und das Eingabesignal nach einem Vergleich der maximalen Steigung mit einem vorgegebenen Schwellwert als der ersten Klasse zugehörig zu klassifizieren, falls die maximale Steigung den Schwellwert übersteigt und andernfalls das Eingabesignal als der zweiten Klasse zugehörig zu klassifizieren. Die Recheneinheit kann auch ausgebildet sein, als Kennzahl einen mittleren Gradienten zu verwenden, diesen mit einem vorgegebenen Schwellwert zu vergleichen und das Eingabesignal als der ersten Klasse zugehörig zu klassifizieren, sofern der mittlere Gradient den Schwellwert überschreitet, oder andernfalls das Eingabesignal als der zweiten Klasse zu klassifizieren. Der mittlere Gradient kann aus dem Gradientenprofil berechnet werden, indem eine unter dem Gradientenprofil liegende Fläche z. B. durch eine Integralbildung bestimmt und durch die maximale Ausdehnung dividiert wird.

Die Recheneinheit kann außerdem derart konfiguriert sein, als erwünschte Richtung der Abweichung von dem Schwellwert ein mindestens einmaliges Überschreiten einer oberen Grenze eines Wertebereichs, in dem der vorgegebene Schwellwert liegt, und ein ausbleibendes Unterschreiten einer unteren Grenze dieses Wertebereichs anzunehmen. Hierdurch wird die Klassifizierung stabilisiert, da geringe Schwankungen der Kennzahl um den vorgegebenen Schwellwert nicht zu einer Änderung der Klasse führen .

Die berührungsempfindliche Oberfläche umfasst in vorteilhafter Weise ein Touchpad. Ein Touchpad ist ein gängiges Eingabeinstrument für von einem Eingabestift, einer Hand bzw. einem oder mehreren Finger ausgeübte Eingabesignale.

Es kann vorgesehen sein, dass die Vorrichtung eine Steuereinheit zur Weiterverarbeitung von Signalen der ersten Klasse umfasst. Die Weiterverarbeitung der als der ersten Klasse zugehörig klassifizierten Signale erfolgt somit in der Vorrichtung, die auch die Erfassung und Klassifizierung vornimmt. Somit wird ein zeit- und rechenaufwändiger Datenaustausch mit anderen Geräten vermieden. Die berührungsempfindliche Sensorfläche und eine Ausgabeeinheit können in einem Gehäuse kombiniert sein und vorzugsweise einen Touchscreen umfassen. Die Ausgabeeinheit dient der Ausgabe der erfassten Eingabesignale, welche in besonders vorteilhafter Weise in Echtzeit erfolgen kann. Ein Touchscreen kann die Eingabesignale aufnehmen und auch ausgeben und bietet somit eine komfortable Möglichkeit der Steuerung. Ein Benutzer erhält außerdem durch eine Verarbeitung in Echtzeit schnellstmöglich eine Reaktion auf der Ausgabeeinheit auf die von ihm ausgeübten Eingabesignale.

Die berührungsempfindliche Sensorfläche kann einen kapazita- tiv arbeitenden Sensor umfassen. Der kapazitive Sensor kann ein mechanisches Signal aufnehmen und in ein elektronisch verarbeitbares Signal umwandeln und kann durch einen oder mehrere Finger, einen leitfähigen Stift oder durch andere leitende Eingabemedien bedient werden.

Alternativ oder zusätzlich kann die berührungsempfindliche Sensorfläche einen resistiv arbeitenden Sensor umfassen. Re- sistive Sensoren reagieren auf Druck, wodurch ein mechanisches Signal ebenfalls in ein elektronisches Signal umgewandelt wird und das Gradientenprofil berechnet werden kann. Ferner können auch nichtleitende Gegenstände zur Eingabe des Eingabesignals verwendet werden und der Anwendungsbereich der Sensorfläche wird vergrößert.

Die Vorrichtung zum Erfassen des Eingabesignals und Klassifizieren wird vorzugsweise zur Durchführung des beschriebenen Verfahrens verwendet.

Eine Armlehne, die eine Vorrichtung mit den beschriebenen E genschaften umfasst, wird vorzugsweise in einem Kraftfahrze angebracht. In die Vorrichtung können somit Eingabesignale immer noch eingegeben werden (z. B. Signale erster Klasse), während ein Ablegen einer Hand oder eines Arms auf der Arm- lehne keine ungewollten Eingabesignale erzeugt (z. B. Signale zweiter Klasse) .

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden anhand der Figuren 1 bis 5 erläutert. Es zeigen:

Fign. la)-i) eine räumliche Verteilung je eines Eingabesignal einer ersten Klasse, eines Eingabesignal einer zweiten Klasse sowie entsprechende Gradientenprofile der Eingabesignale und je einen Schnitt durch die räumlichen Verteilungen des Eingabesignals und des Gradientenprofils; Fig. 2 ein Ablaufdiagramm einer ersten Variante eines

Verfahrens zum Klassifizieren eines Eingabesignals ;

Fig. 3 Beispiele einer Eingabe eines Eingabesignals der zweiten Klasse;

Fig. 4 Beispiele einer Eingabe eines Eingabesignals der ersten Klasse und Fig. 5a) -b) ein Zeitverlaufsdiagramm der Klassifizierung ohne und mit Berücksichtigung einer Hysterese

Fig. 6a ein Ablaufdiagramm einer zweiten Variante eines Verfahrens zum Klassifizieren eines Einga- besignals

Fig. 6b einen beispielhaften Signalverlauf bei Berührung einer Sensorzeile In Fig. la) ist eine berührungsempfindliche Sensorfläche 5 dargestellt, welche eine räumliche Verteilung eines Eingabesignals erfasst. Die berührungsempfindliche Sensorfläche 5 umfasst ein Touchpad mit einem kapazitativ arbeitenden Sensor, der zwei nicht dargestellte Ebenen aus mehreren leitfähigen Streifen umfasst. Die Streifen sind orthogonal zueinander, voneinander isoliert angeordnet und bilden ein Gitter diskreter Kreuzungspunkte. Befindet sich beispielweise ein Finger an einem Kreuzungspunkt zweier Streifen, ändert sich eine Kapazität eines durch die Streifen gebildeten Kondensators. Diese räumliche Verteilung der Kapazitätsänderungen bildet das Eingabesignal. In dem in Fig. la) dargestellten Ausführungsbeispiel weist der kapazitative Sensor beispielhaft dreizehn Zeilen und neun Spalten als leitfähige Streifen auf. Andere Sensorgrößen sind selbstverständlich möglich.

Die gezeigte räumliche Verteilung des Eingabesignals ist be- reits vergrößert dargestellt und weist real eine vertikale

Ausdehnung 6 von 1,1 cm und eine horizontale Ausdehnung 7 von ebenfalls 1,1 cm auf der berührungsempfindlichen Sensorfläche 5 auf. Eine derartige Verteilung wird beispielsweise durch Auflegen eines Zeigefingers oder eines Mittelfingers unter einem Winkel von 25° auf die berührungsempfindliche Sensorfläche 5 erzeugt.

Die räumliche Verteilung des Eingabesignals wird in einen ersten Bereich 1, einen zweiten Bereich 2 sowie einen dritten Bereich 3 unterteilt. In dem ersten Bereich 1 ist die Kapazitätsänderung am größten, in dem zweiten Bereich 2 niedriger als in dem ersten Bereich 1, aber höher als in dem dritten Bereich 3, in dem die Kapazitätsänderungen den geringsten Wert aufweist. Die Kapazitätsänderung kommt durch unter- schiedlich große Auflageflächen der Fingerspitze zustande. Im Bereich 1 liegt die Fingerspitze flächig auf, ein Abstand zwischen Fingerspitze und Sensorfläche 5 ist null. Dementsprechend ändert sich die Kapazität maximal im Vergleich zu einem vollkommen berührungslosen Zustand. In den Bereichen 2 und 3 beträgt der Abstand nicht mehr exakt null, sondern die Fingerspitze ist geringfügig von der Sensorfläche abgehoben, sodass hier eine kleinere Kapazitätsänderung gemessen wird. In dem verbleibenden Bereich 4 der berührungsempfindlichen Sensorfläche 5 kann keine Kapazitätsänderung gemessen werden. Die Bereiche 1-3 decken hierbei jeweils einen bestimmten Wertebereich von Kapazitätsänderungen ab, bei Bedarf kann die Unterteilung mit zusätzlichen Bereichen verfeinert werden.

In Fig. lb) ist ein Schnitt durch die räumliche Verteilung des Eingabesignals entlang der horizontalen Ausdehnung 7 gezeigt. Wiederkehrende Merkmale sind in dieser Figur und den folgenden Figuren mit identischen Bezugszeichen versehen. Auf der Abszisse ist der Ort aufgetragen in der Einheit Millimeter, auf der Ordinate die Kapazitätsänderung in der Einheit Farad. Der dargestellte Schnitt weist die Form einer Glocke auf, wobei der Bereich 1 den Bereich der größten Kapazitäts- änderungen umfasst, während in dem Bereich 4 keine Änderungen der Kapazität mehr feststellbar sind.

In Fig. lc) ist ein aus dem in Fig. la) dargestellten Eingabesignal berechnetes Gradientenprofil dargestellt, welches die Steigung an jedem der Punkte der in Fig. la) dargestellten räumlichen Verteilung veranschaulicht. Das Gradientenprofil ist in vier Bereiche 8-11 unterschiedlich starker Kapazitätsänderungen pro Fläche unterteilt, wobei in einem ersten Bereich 8 der Gradient gering ist, während er im Bereich 9 sein Maximum aufweist und über die Bereiche 10 und 11 abfällt. Die Bereiche 8-10 weisen zusammengenommen einen Flächeninhalt auf, der dem Flächeninhalt des Eingabesignals, also dem zusammengenommenen Flächeninhalt der in Fig. 1 gezeigten Bereiche 1-3 entspricht. Der Bereich 11 ist ein berechne- ter Übergangsbereich, in dem eine Steigung zwischen einander benachbarten Punkten, nur gering ist. Die Bereiche 8-11 können bei Bedarf durch weitere Bereiche feiner unterteilt werden . In Fig. ld) ist entlang einer maximalen Ausdehnung 12 des in Fig. lc) dargestellten Gradientenprofils ein Schnitt durch das Gradientenprofil gezeigt. Auf der Abszisse ist wiederum der Ort aufgetragen in der Einheit Millimeter, auf der Ordinate der Gradient als ein Betrag einer Kapazitätsänderung pro Länge in der Einheit Farad/Millimeter. Die in dieser Figur gezeigte Kurve entspricht der Ableitung der in Fig. lb) dar- gestellten Kurve. In Bereich 8 befindet sich ein Mimimum der in Fig. ld) dargestellten Kurve, in Bereich 9 ein Maximum, also ein maximaler Gradient. Als eine maximale Ausdehnung des Gradientenprofils ist im dargestellten Ausführungsbeispiel die Grenze zwischen den Bereichen 10 und 11 definiert, da an diesen Stellen die Kapazitätsänderung pro Länge weniger als 10 % der maximalen Kapazitätsänderung beträgt. Selbstverständlich kann für die Definition der maximalen Ausdehnung auch eine andere Größe verwendet werden. Durch Vergleich der maximalen Ausdehnung des Gradientenprofils mit einem vorgegebenen Schwellwert sowie durch Vergleich des in Bereich 9 befindlichen maximalen Werts des Gradienten mit einem vorgegebenen Schwellwert wird das in Fig. la) gezeigte Eingabesignal als einer ersten Klasse oder als einer zweiten Klasse zugehörig klassifiziert. Der vorgegebene

Schwellwert für den maximalen Gradienten 13 und der vorgegebene Schwellwert für die maximale Ausdehnung 14 für einen Vergleich mit den Kennzahlen sind in Figur ld) eingezeichnet. Im vorliegenden Fall ist die erwünschte Weise der Abweichung zur Klassifizierung eines Eingabesignals zur ersten Klasse gehörig ein Unterschreiten der Schwellwerte 13 bzw. 14. Die aus dem Gradientenprofil ermittelten Kennzahlen 13 ' (Abstand der maximalen Gradienten) bzw. 14 ' (maximale Ausdehnung) sind ebenfalls eingezeichnet. Im in Figur ld) dargestellten Fall werden beide Schwellwerte 13 bzw. 14 durch die dazugehörigen Kennzahlen 13 ' bzw. 14 ' unterschritten, so dass ein Eingabesignal der ersten Klasse vorliegt, welches als "gültiges Signal" definiert wird und einer weiteren Verarbeitung zugeführt wird. Alternativ oder zusätzlich zur maximalen Ausdehnung oder zum Abstand der beiden Maxima (Kennzahl 13 ' ) kann auch die volle Breite der halben Höhe des linken bzw. rechten maximalen Gradienten (FWHM) , der Abstand des linken FHWM zum rechten FHWM oder andere einfach zu berechnende Kennzahlen des Gradientenprofils zusammen mit einem zur Kennzahl korrespondierenden Schwellwert verwendet werden. Als Kennzahl für die Klassifizierung kann auch die maximale Steigung des Gradientenprofils verwendet werden. Hierzu wird eine in den Fign. 1 nicht dargestellte Ableitung des Gradientenprofils sowie deren Betrag gebildet. Das Maximum dieses Betrags bezeichnet die maximale Steigung. Liegt die maximale Steigung oberhalb eines vorgegebenen Schwellwerts, wird das Eingabesignal als der ersten Klasse zugehörig klassifiziert.

In Fig. le) ist ein weiteres räumlich verteiltes und durch einen aufgelegten Handballen erzeugtes Eingabesignal eben- falls bereits vergrößert dargestellt. Die berührungsempfindliche Sensorfläche 5 ist identisch zu der in Fig. lb) dargestellten. Die vertikale Ausdehnung 6 und die horizontale Ausdehnung 7 betragen jeweils 1,4 cm. Das in Fig. lb) dargestellte Eingabesignal wird erzeugt durch die Ablage eines Handballens auf der berührungsempfindlichen Sensorfläche 5, wobei ein Teil des Handballens neben der berührungsempfindlichen Sensorfläche 5 aufliegt und hierdurch das Eingabesignal abgeschnitten erscheint. Die in Fig. lb) dargestellte räumliche Verteilung des Eingabesignals weist ebenfalls drei Berei- che auf, die wie in Fig. la) Bereiche unterschiedlich großer Kapazitätsänderungen anzeigen. Die vertikale Ausdehnung 6 sowie die horizontale Ausdehnung 7 sind nun jedoch größer als in Fig. la) , außerdem ist auch die Fläche des ersten Bereichs 1 vergrößert .

In Fig. lf) ist in einer Fig. lb) entsprechenden Darstellung ein Schnitt entlang der horizontalen Ausdehnung 7 der räumlichen Verteilung des Eingabesignals aus Fig. le) gezeigt. Der Bereich 1 dieser Figur ist im Vergleich zu dem Bereich 1 der Figur lb) deutlich verbreitert und die maximale Kapazitätsänderung ist geringer. In Fig. lg) ist in entsprechender Darstellung wie Fig. lc) ein aus dem in Fig. le) dargestellten Eingabesignal berechnetes Gradientenprofil gezeigt. Das hier dargestellte Gradientenprofil weist wiederum vier Bereiche 8-11 auf, wobei Be- reich 8 einen niedrigen Gradienten höchste Gradient in Bereich 9 vorliegt. Fig. lh) stellt in entsprechender Darstellung wie Fig. ld) einen Schnitt entlang der vertikalen Ausdehnung 12 des in Fig. lg) gezeigten Gradientenprofils dar. Der Schwellwert des maximalen Gradienten 13 wird hierbei durch den maximalen Gradienten 13 ' des Gradientenprofils überschritten, so dass das zu diesem Gradientenprofil korrespondierende Eingabesignal als Signal einer zweiten Klasse klassifiziert wird, wobei Signale einer zweiten Klasse als "ungültige Signale" definiert sind, deren weitere Verarbei- tung unterbunden wird. Hierbei sei erwähnt, dass der Schwellwert 13 sowohl in Fig. ld) als auch in Fig. lh) identisch ist, selbstverständlich können aber auch unterschiedliche Schwellwerte vorgegeben werden. Fig. Ii) stellt ein dem in Fig. ld) dargestellten Gradientenprofil entsprechendes Gradientenprofil dar, bei dem ein mittlerer Gradient 35 ' aus dem Gradientenprofil berechnet wird. Eine zwischen der Abszisse und dem Gradientenprofil befindliche Fläche 33 wird hierzu zunächst durch Bilden eines Integ- rals bzw. einer Summe bestimmt. Diese Flächenberechnung kann im dargestellten Ausführungsbeispiel schnell und einfach erfolgen, da eine diskrete Anzahl von Kreuzungspunkten leitfähiger Streifen vorliegt, an denen jeweils eine Kapazitätsänderung gemessen wird, und somit das Gradientenprofil durch Summenbildung der an den Kreuzungspunkten ermittelten Messwerte berechnet werden. Die Fläche 33 wird dann durch die maximale Ausdehnung 14 ' dividiert, wodurch sich der mittlere Gradient 35 ' ergibt. Der mittlere Gradient 35 ' ist hierbei definiert als Höhe eines Rechtecks 34 mit der maximalen Aus- dehnung 14 ' als Breite, wobei das Rechteck 34 den gleichen Flächeninhalt wie die Fläche 33 aufweist. Übersteigt der mittlere Gradient 35 ' einen Schwellwert 35 des mittleren Gra- dienten, wird das Signal als der ersten Klasse zugehörig klassifiziert. Liegt der Wert des mittleren Gradienten 35 ' unterhalb des Schwellwerts 35, wird das Signal hingegen als der zweiten Klasse zugehörig klassifiziert.

In Fig. 2 ist ein Ausführungsbeispiel einer ersten Variante eines Ablaufdiagramms eines Verfahrens zum Klassifizieren eines Eingabesignals dargestellt. In einem ersten Schritt 15 wird das räumlich verteilte Eingabesignal auf der berührungs- empfindlichen Sensorfläche 5 aufgenommen. Die Weiterverarbeitung des aufgenommenen Eingabesignals erfolgt durch eine Recheneinheit. Diese Weiterverarbeitung umfasst in einem zweiten Schritt 16 eine Berechnung eines Rauschens des Eingabesignals. Überschreitet das Rauschen des Eingabesignals einen vorgegebenen Schwellwert, wird das Eingabesignal in einem Klassifizierungsschritt 17 von der Recheneinheit als einer zweiten Klasse zugehörig klassifiziert und als ungültiges Signal gewertet. Sofern das Rauschen hinreichend gering ist, wird das ermittelte Rauschen durch die Recheneinheit von dem Eingabesignal subtrahiert, um ein Restsignal zu erhalten

( Subtraktions schritt 18). Ist das so erhaltene Restsignal zu schwach, um eine Weiterverarbeitung durchführen zu können, unterschreitet das Restsignal also einen vorgegebenen

Schwellwert, wird Klassifizierungsschritt 17 durchgeführt und das Eingabesignal als der zweiten Klasse zugehörig klassifiziert .

Sofern das Restsignal ausreichend groß für eine Weiterverarbeitung ist, wird in einem Rohdatenschritt 19 zunächst die Anzahl der Rohdatenpunkte durch die Recheneinheit ermittelt. Als Rohdaten werden hierbei die Anzahl und Größe der aufgenommenen Messwerte bezeichnet, im Falle des in Fig. 1 dargestellten Touchpads mit kapazitativem Sensor also die diskrete Anzahl an Kreuzungspunkten leitfähiger Streifen. In Rohdaten- schritt 19 wird hierbei ermittelt, an wie vielen dieser Kreuzungspunkte überhaupt eine Kapazitätsänderung stattgefunden hat und wie groß die Kapazitätsänderung an jedem der Punkte ist. In einem Interpolations schritt 20 wird von der Recheneinheit eine Interpolation der Rohdaten durchgeführt, um aus einem eventuell groben Raster der Rohdaten mit Sprungstellen eine möglichst stetige Verteilung zu erhalten.

Mit den nach Durchführung von Interpolationsschritt 20 erhaltenen Daten wird in einem Berechnungsschritt 21 eine Fingeranzahl berechnet. Diese Berechnung erfolgt beispielsweise über die Anzahl und den Abstand von Maxima der Kapazitätsän- derung. Die Anzahl der ermittelten Maxima wird hierzu mit der Fingeranzahl gleichgesetzt, sofern ein bestimmter Abstand zwischen den Maxima überschritten wird. Bei Überschreitung eines vorgegebenen Schwellwerts der Fingeranzahl wird das Eingabesignal in Schritt 17 von der Recheneinheit als der zweiten Klasse zugehörig und somit als ungültiges Signal klassifiziert. Der Schwellwert kann hierbei beliebig gewählt werden, in der Regel wird jedoch die zulässige Fingeranzahl zwischen einem und fünf Fingern liegen. Im dargestellten Ausführungsbeispiel wird bei einer ermittelten Fingeranzahl grö- ßer als zwei das Signal als der zweiten Klasse zugehörig klassifiziert .

In einem weiteren Berechnungsschritt 22 wird das Gradientenprofil von der Recheneinheit berechnet, welches die Steigung des Eingabesignals an jedem Punkt angibt. In einem abschließenden Schritt 23 kann eine Hysterese des Eingabesignals berücksichtigt werden. Eine Berücksichtigung der Hysterese ist beispielhaft in Fig. 5b) dargestellt und wird im Zusammenhang mit dieser Figur beschrieben. Sofern die Hysterese nicht be- rücksichtigt wird, wird in dem ersten Klassifikationsschritt 17 das Signal als der zweiten Klasse zugehörig identifiziert, falls der maximale Gradient den vorgegebenen Schwellwert des maximalen Gradienten unterschreitet. Überschreitet der maximale Gradient den vorgegebenen Schwellwert, wird das Signal in einem zweiten Klassifikationsschritt 24 als einer ersten Klasse zugehörig klassifiziert, also als "gültiges Signal" definiert. Nur ein Eingabesignal, das als der ersten Klasse zugehörig klassifiziert wurde, wird in einem Schritt 25 an eine Steuereinheit zu einer weiteren Verarbeitung, beispielsweise zur Ausgabe auf einem Bildschirm, weitergeleitet. Falls das Eingabesignal dem ersten Klassifikationsschritt 17 als der zweiten Klasse zugehörig klassifiziert wurde, wird in einem Schritt 26 eine weitere Verarbeitung des Eingabesignals unterbunden .

Neben dem Gradientenprofil werden das Rauschen des Eingabe- Signals, die Signalstärke und die Fingeranzahl als weitere

Gültigkeitsparameter berechnet und verwendet. Unabhängig von dem Vergleich des maximalen Gradienten wird allein aufgrund dieses weiteren Gültigkeitsparameters das Eingabesignal als der zweiten Klasse zugehörig definiert. Das Berechnen des weiteren Gültigkeitsparameters erfolgt im in Fig. 2 dargestellten Ablaufdiagramm vor dem Berechnen des Gradientenprofils, kann jedoch auch danach erfolgen.

Fig. 3 stellt Beispiele einer Eingabe eines Eingabesignals der zweiten Klasse dar. Fig. 3a) stellt eine Aufsicht auf einen Touchscreen 29, welcher in einem Gehäuse die berührungsempfindliche Sensorfläche 5 und eine Ausgabeeinheit kombiniert, dar. Die Verarbeitung der Eingabesignale durch eine unterhalb einer Bedienoberfläche im Touchscreen 29 enthaltene Recheneinheit 30, im dargestellten Fall einen Prozessor, und eine Weiterleitung von der Recheneinheit 30 an eine Steuereinheit 31, im dargestellten Ausführungsbeispiel einen weiteren Prozessor, welche die Eingabesignale auf der Ausgabeeinheit darstellt, erfolgt in Echtzeit mit einer Taktzeit von 10 ms, so dass ein Benutzer sofort eine Reaktion auf seine Eingabe auf dem Touchscreen 29 wahrnehmen kann. Im dargestellten Beispiel befindet sich eine zur Faust geballte Hand 28 auf dem Touchscreen 29, wobei die Knöchel 27 von Zeige-, Mittel-, Ring- und kleinem Finger auf dem Touchscreen 29 auf- liegen. Das hierdurch erzeugte Eingabesignal wird als der zweiten Klasse zugehörig klassifiziert, da die zulässige Fingeranzahl (hier: zwei Finger) des in Fig. 2 dargestellten Verfahrens überschritten wird. Der Touchscreen 29 ist in einer Armlehne eines Kraftfahrzeugs angebracht und die Hand 28 wird darauf abgelegt, solange keine Eingabe gewünscht ist. In Figur 3b) ist der Touchscreen 29 in einer seitlichen Ansicht dargestellt. In diesem Fall liegt eine Handkante der flach ausgestreckten Hand 26 auf dem Touchscreen 29 auf. Das hierdurch erzeugte und von dem Touchscreen 29 erfasste Einga^¬ besignal wird als der zweiten Klasse zugehörig identifiziert, da die maximale Ausdehnung des Gradientenprofils überschrit^¬ ten wird. Das Touchpad 29 umfasst einen kapazitativ arbeitenden Sensor, kann in einer alternativen Ausführungsform aber auch einen druckempfindlichen resistiven Sensor umfassen. In Fig. 3c) ist ebenfalls eine seitliche Ansicht des Touch- screens 29 gezeigt. Ein einzelner Finger 32, im dargestellten Fall der Zeigefinger, liegt komplett auf dem Touchscreen 29 auf. Auch das hierdurch hervorgerufene Eingabesignal wird als der zweiten Klasse zugehörig klassifiziert, da die maximale Ausdehnung überschritten und der maximale Gradient aufgrund der gleichmäßigen Auflage unterschritten ist.

Fig. 4 zeigt Beispiele einer Eingabe des Eingabesignals der ersten Klasse. In jeder der Figuren 4a) bis c) ist jeweils nur ein einzelner Finger dargestellt, es können allerdings auch mehrere Finger zu Eingabe verwendet werden. Fig. 4a) zeigt eine Auflage des Fingers 32 auf dem Touchscreen 29 un^¬ ter einem Winkel Ot = 20°. Eine derartige Auflage sorgt für ein Eingabesignal, dessen Ausdehnung 0,6 cm mal 0,4 cm bis 1,8 cm mal 1,8 cm beträgt, je nachdem, welcher Finger der Hand für die Bedienung des Touchscreens 29 verwendet wird. Die Ausdehnung des Eingabesignals ist minimal, falls ein kleiner Finger verwendet wird und maximal, falls der Daumen verwendet wird. Durch das Auflegen unter einem Winkel werden ein Gradientenprofil und eine Ausdehnung des Eingabesignals erzeugt, die das Eingabesignal als der ersten Klasse zugehö^¬ rig klassifizieren. Der Winkel Ot = 20° ist der kleinste Win- kel, unter dem diese Klassifizierung erfolgt. Das Auflösungsvermögen des Touchscreens 29 beträgt in dem dargestellten Ausführungsbeispiel 150 dpi (dots per inch) , kann jedoch in anderen Ausführungen größer bzw. kleiner sein.

Bei der in Fig. 4b) dargestellten Vergrößerung des Winkels γ zwischen einer Unterseite des Fingers 32 und dem Touchscreen 29 verringert sich zwar die Auflagefläche und die räumliche Verteilung des Eingabesignals, jedoch wird auch bei der dar- gestellten Auflage ein Gradientenprofil erzeugt, das das Eingabesignal als der ersten Klasse zugehörig einordnet.

In Fig. 4c) steht der Finger 32 unter einem Winkel ß = 90° auf dem Touchscreen 29. Die Auflagefläche wird zwar nochmals kleiner, allerdings wird selbst bei einer Auflagefläche von 0,1 cm mal 0,1 cm, beispielsweise unter Verwendung eines leitfähigen Stifts, ein Eingabesignal erzeugt, welches als der ersten Klasse zugehörig klassifiziert wird. In den hier vorgestellten Ausführungsbeispielen wird das Eingabesignale lediglich in eine von zwei Klassen eingeteilt. Es jedoch auch möglich, mehr als zwei Klassen zum Klassifizieren zu verwenden. In Fig. 5a) ist ein Zeitverlaufsdiagramm des mittleren Gradienten 35 ' sowie der Klassifizierung ohne Berücksichtigung einer Hysterese dargestellt, in Fig. 5b) ein Fig. 5a) entsprechendes Zeitverlaufsdiagramm mit Berücksichtigung der Hysterese. Im oberen Teil beider Figuren ist als Kennzahl der mittlere Gradient 35 ' aufgetragen, im unteren Teil beider Figuren eine entsprechende Klassifizierung des jeweiligen Wertes des mittleren Gradienten 35 ' als der ersten Klasse oder der zweiten Klasse zugehörig. Auf der Abszisse ist in beiden Figuren die Zeit aufgetragen. Der zeitliche Verlauf des mitt- leren Gradienten 35 ' ist in beiden Figuren identisch und weist mehrere über die Zeit veränderliche Werte auf. Der Schwellwert 35 des mittleren Gradienten, wie er in Fig. 5a) im oberen Teil der Figur eingezeichnet ist, wird hierbei mehrmals über- und unterschritten. Sofern der mittlere Gradient 35 ' unterhalb des Schwellwerts 35 liegt, wird das Eingabesignal, aus dem der mittlere Gradient ermittelt wurde, als der zweiten Klasse zugehörig klassifiziert. Übersteigt der mittlere Gradient 35 ' den Schwellwert 35, wird mit dem Übersteigen das Eingabesignal als der ersten Klasse zugehörig zugeordnet. Fällt der mittlere Gradient 35 ' anschließend wiederum unter den Schwellwert 35, wird das Eingabesignal wie zuvor als der zweiten Klasse zugehörig klassifiziert. In dem in Fig. 5a) dargestellten Beispiel findet ein Wechsel zwischen erster Klasse und zweiter Klasse somit insgesamt sechs Mal statt. In Fig. 5b) liegt der vorgegebene Schwellwert 35 mittig in einem Hysteresebereich, der durch eine obere Grenze 37 oberhalb des Schwellwerts 35 und eine untere Grenze 36 unterhalb des Schwellwerts 35 definiert ist. Die obere Grenze 37 liegt im dargestellten Ausführungsbeispiel beispielhaft bei einem Wert von sechs für den mittleren Gradienten, die untere Grenze 36 bei einem beispielhaften Wert von drei. Die genannten Werte sind mathematische Größen, denen nicht zwingend physikalische Größe zugrundeliegen, so dass selbstverständlich abhängig von der gemessenen Größe auch andere numerische Werte für die obere Grenze 37 und die untere Grenze 36 verwendet werden können. Die festgelegte Weise der Abweichung von dem Schwellwert, bei deren Vorliegen die Klassifikation als der ersten Klasse zugehörig erfolgt, umfasst ein mindestens einmaliges Überschreiten der oberen Grenzen 37, während die un- tere Grenze 36 nicht unterschritten wird. Dies wird durch die Recheneinheit 30 überwacht. Hierdurch wird die Klassifizierung stabilisiert, da geringe Schwankungen des mittleren Gradienten 35 ' um den Schwellwert 35 nicht in einer Änderung der Klassifizierung resultieren. Weicht der mittlere Gradient 35' jedoch deutlich vom Schwellwert 35 ab, wird eine entsprechende Klassifizierung durchgeführt. In Fig. 5b) wird daher der aus dem Eingabesignal ermittelte mittlere Gradient 35 ' zu- nächst als der zweiten Klasse zugehörig klassifiziert, da er unterhalb der unteren Grenze 36 und somit auch unterhalb des Schwellwerts 35 liegt. Erst bei einem Überschreiten der oberen Grenze 37 wird der mittlere Gradient 35 ' als der ersten Klasse zugehörig klassifiziert. Diese Klassifizierung wird auch beibehalten, falls die obere Grenze oder der Schwellwert 35 unterschritten werden, solange der mittlere Gradient 35 ' noch über der unteren Grenze 36 liegt. Erst bei Unterschreiten der unteren Grenze 36 wird das Eingabesignal wieder als der zweiten Klasse zugehörig klassifiziert. Hierdurch wird bei gleichem Verlauf des mittleren Gradienten 35 ' wie in Fig. 5a) nur zwei Mal ein Wechsel der Klasse durchgeführt und somit die Klassifizierung über die Zeit stabiler. Im in Fig. 5b) dargestellten Ausführungsbeispiel beträgt ein Abstand der oberen Grenze 37 zu dem Schwellwert ein Drittel des numerischen Werts des Schwellwerts. Die untere Grenze 36 liegt in einem gleich großen Abstand unterhalb des Schwellwerts.

In Fig. 5 wurde der mittlere Gradient 35 als Kennzahl verwen- det, es können jedoch auch der maximale Gradient, die maximale Steigung des Gradientenprofils oder die maximale Ausdehnung 14 ' stattdessen benutzt werden.

In Fig. 6a ist ein Ausführungsbeispiel einer zweiten Variante eines Ablaufdiagramms eines Verfahrens zum Klassifizieren eines Eingabesignals dargestellt. In einem ersten Schritt 41 wird die Anzahl berührter Gebiete auf der Sensorfläche bestimmt. Sofern die Anzahl der ermittelten Gebiete gleich Null ist erfolgt in Schritt 48 das Ergebnis: „Keine Berührung". Andernfalls wird im Schritt 42a die Anzahl der Sensoren berechnet, deren Signalwert ^ C_N_Noise_Threshold ist. Anschließend wird in Schritt 42b die Anzahl der Sensoren berechnet, deren Signalwert ^ C_N_Hardware_Noise_Threshold ist. Sofern die Anzahl der Sensoren in Rechenschritt 42a gleich Null ist, wird ebenfalls zum Schritt 48 abgezweigt und es wird festgestellt, dass keine Berührung stattgefunden hat. Andernfalls werden in Schritt 43 die spezifischen Gradienten je Sensor berechnet. Anschließend wird in Schritt 44 die Anzahl der Sensoren mit einem spezifischen Gradienten >

C_N_Gradient_Noise_Threshold berechnet. In Schritt 45 wird der durchschnittliche Gradient der Sensoren aus Schritt 44 berechnet, deren spezifischer Gradient ^

C_N_Gradient_Noise_Threshold ist. Anschließend wird unterschieden, ob die Anzahl der berührten Gebiete gleich 1 oder größer 1 ist. Ist die Anzahl der berührten Gebiete gleich 1 wird in Schritt 46a die Finger_Detection_Ratio_l dadurch berechnet, dass das das Ergebnis von Schritt 45 durch das Ergebnis von Schritt 42b geteilt wird. Anschließend wird das Ergebnis mit einer C_N_Palm_Detection_Ratio_l verglichen. Hierzu gibt es zwei verschiedene Werte, die davon abhängen, ob in einem vorherigen vollständigen Durchlauf des vorliegenden Ablaufdiagramms eine Nichtberührung, gültige oder ungültige Berührung festgestellt wurde. Dies bedeutet, dass unterschieden wird, ob in dem vollständigen Durchlauf des Ablaufdiagramms zuvor eine „Keine Berührung", "gültige Berührung" (Berührung mit einem oder mehreren Fingern) festgestellt wurde oder eine ungültige und damit Ablagesituation festgestellt wurde. Im ersten und zweiten Fall wird C_N_Palm_Detection_Ratio_l_Deactivate verwendet und im letzteren Fall die

C_N_Palm_Detection_Ratio_l_Activate verwendet, wobei die C_N_Palm_Detection_Ratio_l_Deactivate <

C_N_Palm_Detection_Ratio_l_Activate . Ist das Ergebnis aus Schritt 46a < C_N_Palm_Detection_Ratio_l_Activate bzw. < C_N_Palm_Detection_Ratio_l_Deactivate, wird zu Schritt 50 ab- gezweigt und so eine ungültige Berührung erkannt. Dies bedeutet insgesamt, dass beim Übergang von einer Ablagesituation in eine Berührungs Situation eine genaue Fingererkennung erst dann realisiert werden kann, wenn die restliche Hand weit genug entfernt ist, während beim Übergang von einer Berührungs- Situation zur Ablagesituation die Positionsbestimmung des Fingers länger möglich ist. Ist die Anzahl der berührten Gebiete größer als 1, wird in Schritt 46b die Finger_Detection_Ratio_n dadurch berechnet, dass das das Ergebnis von Schritt 45 durch das Ergebnis von Schritt 42b geteilt wird. Anschließend wird das Ergebnis mit einer C_N_Palm_Detection_Ratio_n verglichen. Hierzu gibt es analog zu Schritt 46a zwei verschiedene Werte, die davon abhängen, ob in einem vorherigen vollständigen Durchlauf des vorliegenden Ablaufdiagramms eine Nichtberührung, gültige oder ungültige Berührung festgestellt wurde. Dies bedeutet, dass unterschieden wird, ob in dem vollständigen Durchlauf des Ablaufdiagramms zuvor eine „Keine Berührung", "gültige Berührung" (Berührung mit einem oder mehreren Fingern) festgestellt wurde oder eine ungültige und damit Ablagesituation festgestellt wurde. Im ersten und zweiten Fall wird

C_N_Palm_Detection_Ratio_n_Deactivate verwendet und im letzteren Fall die C_N_Palm_Detection_Ratio_n_Activate verwendet, wobei die C_N_Palm_Detection_Ratio_n_Deactivate <

C_N_Palm_Detection_Ratio_n_Activate . Ist das Ergebnis aus Schritt 46b < C_N_Palm_Detection_Ratio_n_Activate bzw. < C_N_Palm_Detection_Ratio_n_Deactivate, wird zu Schritt 50 abgezweigt und so eine ungültige Berührung erkannt . Dies bedeutet insgesamt, dass beim Übergang von einer Ablagesituation in eine Berührungssituation eine genaue Fingererkennung erst dann realisiert werden kann, wenn die restliche Hand weit genug entfernt ist, während beim Übergang von einer Berührungssituation zur Ablagesituation die Positionsbestimmung der Finger länger möglich ist. Schritt 47 kann auch an einer anderen Stelle, frühestens nach Schritt 42b eingefügt werden, Wird nach den Schritten 46a bzw. 46b nicht zu Schritt 50 abgezweigt, wird in Schritt 47 die Noise_Ratio dadurch berechnet, dass das Ergebnis des Schrittes 42a durch das Ergebnis des Schrittes 42b geteilt wird. Das erhaltene Ergebnis wird anschließend mit einer C_N_Noise_Ratio verglichen. Ist es -S C_N_Noise_Ratio, wird zu Schritt 50 abgezweigt und so auf eine ungültige Berührung erkannt, ansonsten wird eine gültige Berührung im Schritt 49 erkannt und die erhaltenen Werte kön- nen weiterverarbeitet werden, hauptsächlich zur Gestenerkennung. Das in Fig. 6a dargestellte Verfahren kann auch dadurch abgewandelt werden, dass eine Abzweigung zu Schritt 48 bereits nach Schritt 42a oder an einer späteren Stelle reali- siert werden kann, wenn das Ergebnis von Schritt 42a gleich Null ist. Entsprechend kann die Abzweigung zu Schritt 48 nach Schritt 41 nach einem späteren Schritt eingefügt werden.

Nachteil der Einfügung nach einem späteren Schritt ist eine länger zu bearbeitende Aufgabe und damit eine größere abgeru- fene Rechenleistung

In Fig. 6b erkennt man einen Signalverlauf einer Berührung durch eine Hand 55 am Beispiel einer Sensorzeile, wobei auf der Ordinate des Diagramms der Signalwert dargestellt ist und auf der Abszisse der Weg der Sensorzeile. Unterhalb des Diagramms erkennt man die Hand 55, deren Zeigefinger eine Sensorfläche einschließlich der im Diagramm dargestellten Sensorzeile berührt, während der Daumen der Hand 55 absteht und der Mittelfinger, Ringfinger und kleine Finger der Hand 55 zusam- mengeballt sind, so dass die letzten vier genannten Finger der Hand die Sensorfläche nicht berühren, ihr aber doch nahe kommen, was man an dem Signalverlauf wahrnehmen kann. Man erkennt die Werte für den C_N_Noise_Threshold 51,

C_N_Hardware_Noise_Threshold 52, Noise_Threshold 53 und eine Baseline 54. Der C_N_Noise_Threshold 51 ist eine erste

Schwelle und ist sensornah und kaum veränderbar. Der

C_N_Hardware_Noise_Threshold 52 ist ein dynamischer Parameter, der sich auf das System insgesamt bezieht und je nach verwendetem System und gewünschter Genauigkeit verändert wer- den kann.

Claims

Verfahren zum Erfassen und Klassifizieren eines Eingabesignals, wobei das Eingabesignal von einer berührungsempfindlichen Sensorfläche (5) erfasst wird, umfassend die Schritte:

- Aufnehmen (15) des räumlich verteilten Eingabesignals auf der berührungsempfindlichen Sensorfläche (5);

- Berechnen (22) eines Gradientenprofils des Eingabesignals;

- Vergleichen mindestens einer Kennzahl des Gradientenprofils mit einem vorgegebenen Schwellwert der Kennzahl des Gradientenprofils;

- Klassifizieren des Eingabesignals als einer ersten Klasse zugehörig (24), sofern die Kennzahl in einer festgelegten Weise von dem Schwellwert abweicht, ansonsten Klassifizieren des Eingabesignals als einer zweiten Klasse zugehörig (17).

Verfahren nach Anspruch 1, d a du r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass die Kennzahl eine maximale Ausdehnung des berechneten Gradientenprofils (12), eine maximale Steigung des Gradientenprofils (12), einen maximalen Gradienten des berechneten Gradientenprofils und/oder einen mittleren Gradienten (35 ') umfasst, wobei das Eingabesignal als der ersten Klasse zugehörig klassifiziert wird (24), sofern die maximale Ausdehnung des berechneten Gradientenprofils (12) einen Schwellwert der maximalen Ausdehnung (14) unterschreitet und/oder die maximale Steigung des Gradientenprofils (12) einen Schwellwert der maximalen Steigung überschreitet und/oder der maximale Gradient des Gradientenprofils einen Schwellwert des maximalen Gradienten überschreitet und/oder der mittlere Gradient (35 ') einen Schwellwert des mittleren Gradienten (35) überschreitet, ansonsten Klassifizieren des Eingabesignals als der zweiten Klasse zugehörig (17). Verfahren nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass vor oder nach einem Auswerten des Gradientenprofils ein Berechnen mindestens eines weiteren Parameters des Eingabesignals erfolgt, welcher mit einem weiteren Schwellwert derart vergleichbar ist, dass das Eingabesignal in Abhängigkeit von dem weiteren Parameter und unabhängig von dem Gradientenprofil als der zweiten Klasse zugehörig klassifiziert wird (17).

Verfahren nach Anspruch 3, d a du r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass der weitere Gültigkeitsparameter eine Fingeranzahl (21), eine Signalstärke des Eingabesignals (18) oder ein Rauschen des Eingabesignals (16) umfas st .

Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, d a du r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass der vorgegebene Schwellwert der Kennzahl des Gradientenprofils in einem Wertebereich mit einer unteren Grenze (36) und einer oberen Grenze (37) liegt, wobei die festgelegte Weise der Abweichung von dem Schwellwert in einem mindestens einmaligen Überschreiten der oberen Grenze (37) liegt und die untere Grenze (36) nicht unterschritten wird .

Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, d a du r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass ein Eingabesignal mit einer Ausdehnung von zwischen 0,1 cm mal 0,1 cm bis 2,2 cm mal 2,2 cm, vorzugsweise von zwischen 0,6 cm mal 0,4 cm bis 1,8 cm mal 1,8 cm, auf der berührungsempfindlichen Oberfläche ein Gradientenprofil erzeugt, das als der ersten Klasse zugehörig klassifiziert wird (24) .

Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, d a du r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass nur ein Eingabesignal der ersten Klasse an eine Steuereinheit (31) zur weiteren Verarbeitung weitergeleitet wird (25) .

Vorrichtung zum Erfassen eines Eingabesignals und Klassifizieren, umfassend eine berührungsempfindliche Sensorfläche (5) zum Erfassen des Eingabesignals sowie eine Recheneinheit (30) zum Verarbeiten des Signals, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass die Recheneinheit (30) derart konfiguriert ist, ein Gradientenprofil zu berechnen und eine Kennzahl des Gradientenprofils mit einem vorgegebenen Schwellwert der Kennzahl des Gradientenprofils zu vergleichen, und, sofern die Kennzahl in einer erwünschten Richtung von dem Schwellwert abweicht, das Eingabesignal als einer ersten Klasse zugehörig zu klassifizieren oder andernfalls als einer zweiten Klasse zugehörig zu klassifizieren.

Vorrichtung nach Anspruch 8, d a du r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass die Recheneinheit (30) derart konfiguriert ist, als Kennzahl eine maximale Ausdehnung des berechneten Gradientenprofils (12) mit einem vorgegebenen Schwellwert der maximalen Ausdehnung (14) und/oder als Kennzahl eine maximale Steigung des Gradientenprofils (12) mit einem vorgegebenen Schwellwert der maximalen Steigung und/oder als Kennzahl einen maximalen Gradienten des berechneten Gradientenprofils und einem vorgegebenen Schwellwert des maximalen Gradienten und/oder als Kennzahl einen mittleren Gradienten (35 ') mit einem vorgegebenen Schwellwert des mittleren Gradienten (35) zu vergleichen und, sofern die maximale Ausdehnung des berechneten Gradientenprofils (12) den Schwellwert der maximalen Ausdehnung unterschreitet und/oder die maximale Steigung des Gradientenprofils (12) den Schwellwert der maximalen Steigung überschreitet und/oder der maximale Gradient des Gradientenprofils den Schwellwert des maximalen Gradienten überschreitet und/oder der mittlere Gradient (35 ') den Schwellwert des mittleren Gradienten (35) überschreitet, das Eingabesignal als der ersten Klasse zugehörig zu klassifizieren oder andernfalls als der zweiten Klasse zugehörig zu klassifizieren.

Vorrichtung nach Anspruch 8 oder Anspruch 9, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass die Recheneinheit (30) derart konfiguriert ist, als erwünschte Richtung der Abweichung von dem Schwellwert ein mindestens einmaliges Überschreiten einer oberen Grenze (37) eines Wertebereichs, in dem der vorgegebene Schwellwert liegt, und kein Unterschreiten einer unteren Grenze (36) dieses Wertebereichs anzunehmen.

Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 10, d a du r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass die berührungsempfindliche Sensorfläche (5) ein Touchpad umfasst

Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 11, d a du r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass die Vorrichtung eine Steuereinheit zur Weiterverarbeitung von Signalen der ersten Klasse umfasst.

Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 12, d a du r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass die berührungsempfindliche Sensorfläche (5) und eine Ausgabeein heit in einem Gehäuse kombiniert sind und vorzugsweise einen Touchscreen (29) umfassen. 14. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 13, d a du r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass die berührungsempfindliche Sensorfläche (5) einen kapazitativ arbeitenden Sensor umfasst.

Armlehne, vorzugsweise in einem Kraftfahrzeug, umfassend eine Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 14.