WO2014067803A1 - Bestimmung einer eingabeposition auf einem touch-screen - Google Patents

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Definitions

  • the predetermined direction may, for example, point upwards and / or upwards in the case of a display installed in a vehicle.
  • the predetermined direction is particularly in a plane itself. If the display is in a car can thus also be determined whether the driver or passenger operates the display.
  • the angle is based on the wink! between a projection of the viewing direction onto the display according to the direction of the normal in a plane perpendicular to the normal and the direction assigned to the display and predetermined. This further details that the angle between two distances is determined.
  • the projection is made in the direction of the normal, thus the predetermined direction and the projection lie in the same plane.
  • the viewing direction is projected onto the display.
  • connection 10 between the button 2 and the eyes 5 of the user is shown in FIG. 3b.
  • the connection 10 ends, for illustrative reasons, shortly before the button 2, although it actually extends to the button 2, for example to the center of gravity of the button 2.
  • the angle W1 is determined between the projection 8 and the connection 10 (see Fig. 3b ).
  • the angle W2 is determined between the projection 8 and the direction 1 associated with the display 1.
  • the direction 9 essentially serves as an arbitrarily determinable but fixed reference.

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Abstract

Offenbart wird ein Verfahren zum Bestimmen einer Eingabeposition auf einer berührungsempfindlichen Anzeige durch einen Benutzer, umfassend: Erfassen der Position der Augen des Benutzers, insbesondere mithilfe einer Kamera; Erfassen der Position einer Berührung auf der berührungsempfindlichen Anzeige; Bestimmen der Eingabeposition basierend auf der erfassten Position der Augen in Bezug auf zumindest einen Teil der berührungsempfindlichen Anzeige, insbesondere in Bezug auf ein auf der Anzeige angezeigtes graphisches Element, und der erfassten Position der Berührung.

Description

Bestimmung einer Eingabeposition auf einem Touch-Screen
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Bestimmen einer Eingabeposition auf einer berührungsempfindlichen Anzeige und eine Vorrichtung zu demselben Zweck.
Heutzutage sind berührungsempfindliche Anzeigen, manchmal auch Touch-Screens genannt, vor allen Dingen bei sogenannten Smartphones weit verbreitet. Der Einsatz von Touch-Screens in Kraftfahrzeugen ist erwogen worden. Für die Interaktion mit Touch-Screens und den darauf angezeigten Inhalten wie Schaltflächen ist es fundamental, dass der Eingabewunsch eines Benutzers, also die Position, die der Benutzer auf der Oberfläche des Touch-Screens berühren möchte, nachfolgend die Eingabeposition genannt, korrekt bestimmt wird.
Die Druckschrift US 2010/0079405 A1 schlägt zu diesem Zweck Verfahren vor, die mithilfe der Analyse von Eigenschaften der Fläche der Berührung auf den Eingabewunsch des Benutzers zu schließen versuchen. Die Verfahren basieren ausschließlich auf den der Berührung selbst inhärenten Eigenschaften, andere Quellen die Berührung zu analysieren werden außer Acht gelassen.
Aufgabe an den Fachmann ist es, eine verbesserte Vorrichtung und ein verbessertes Verfahren zu entwickeln, mit deren Hilfe die Eingabeposition bestimmt werden kann.
Die Aufgabe wird durch ein Verfahren nach Anspruch 1 und eine Vorrichtung nach Anspruch 9 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den abhängigen Ansprüchen definiert.
In einem Aspekt umfasst ein Verfahren zum Bestimmen einer Eingabeposition auf einer berührungsempfindlichen Anzeige durch einen Benutzer: Erfassen der Position der Augen des Benutzers, insbesondere mithilfe einer Kamera; Erfassen der Position einer Berührung auf der berührungsempfindlichen Anzeige; Bestimmen der Eingabeposition basierend auf der erfassten Position der Augen in Bezug auf zumindest einen Teil der berührungsempfindlichen Anzeige, insbesondere in Bezug auf ein auf der Anzeige angezeigtes graphisches Element, und der erfassten Position der Berührung.
Auf diese Weise wird berücksichtigt aus welcher Position der Benutzer auf die berührungsempfindliche Anzeige blickt. Abweichungen in der Eingabe, die sich durch die gegenüber einer Eingabe aus einer ideafposition ergeben, können so berücksichtigt werden. Ein schematisches Beispiel hierfür ist in Fig. 1a und 2a in Draufsicht und in den die jeweils gleiche Situation zeigenden Fig. 1b und 2b in Seitenansicht gezeigt. Fig. 1a und 1 b zeigen die Eingabe eines sich mit seinen Augen 5 (nur symbolhaft dargestellt) nahezu senkrecht über der auf einer berührungsempfindiichen Anzeige 1 befindlichen Benutzers (nicht gezeigt). Der Benutzer möchte die Schaltfläche 2, manchmal Button genannt, berühren und erzeugt dabei die Berührungsfläche 3 mit seinem Finger 4 (mit angedeutetem Fingernagel) auf der Oberfläche der Anzeige 1 , wobei der Berührungsfläche 3 eine Position der Berührung, beispielsweise der Schwerpunkt der Berührungsfläche zugeordnet ist. Die Fig. 2a und 2b zeigen die Eingabe eines Benutzers, der schräg auf die berührungsempfindliche Anzeige 1 blickt, also unter einem Winkel. Gleiche Bezugszeichen bezeichnen sich entsprechende Elemente. Wie ersichtlich ist, ist die Berührungsfläche 3 des schräg auf die Anzeige blickenden Benutzers versetzt gegenüber der Schaltfläche 2. Dieser Versatz entsteht, da der Finger 4 des Benutzers aus Sicht des schräg blickenden Benutzers die Schaltfläche 2 zu bedecken scheint, obwohl dies tatsächlich nicht der Fall ist. Auch die zugewiesene Berührungsposition befindet sich außerhalb der Schattfläche 2. Der Benutzer geht davon aus, der Finger 4 würde sich oberhalb der Schaltfläche 2 befinden und die entsprechende Berührungsfläche 3 und die zugewiesene Berührungsposition würde entsprechend auf der Schaltfläche 2 liegen. Durch die Erfassung und Berücksichtigung der Position der Augen des Benutzers und der bekannten Position der berührungsempfindlichen Anzeige, Teilen davon, der Berührungsposition beispielsweise, oder eines graphischen Elements, eine Schaltfläche beispielsweise, ist es möglich den Versatz der Position der Berührung zu korrigieren, der sich aus der schrägen Sicht des Benutzers auf die Anzeige ergibt. Die Bestimmung der Eingabeposition wird somit verbessert und der Eingabewunsch des Benutzers besser erkannt. Die Position der Augen kann aufgrund von an sich bekannter Bildverarbeitung erfolgen. Dabei können die Augen jeweils einzeln erkannt werden, auf deren Basis dann eine repräsentative Blickposition bestimmt wird. Der Begriff „Position der Augen" umfasst hierin auch die repräsentative Blickposition. Der Teil der Anzeige kann die ganze Anzeige selbst sein, oder - gerade bei gekrümmten Anzeigeoberflächen - der für die Eingabe relevante Teil, sowie ein graphisches Element, die Schaltfläche beispielsweise, einer angezeigten graphischen Schnittstelle. Das graphische Element kann aufgrund einer im Vergleich zu anderen graphischen Elementen kleinsten Entfernung zur Position der Berührung gewählt werden.
Bei der Bestimmung der Eingabeposition kann durch die Erfassung der Augen auf eine Benutzerposition rückgeschlossen werden. Aiso beispielsweise, ob sich der Benutzer rechts oder links der Anzeige befindet. In dem Fall, dass die Anzeige in der Mittelkonsole eines Fahrzeugs verbaut ist, kann auf diese Weise bestimmt wer- den, ob der Fahrer oder Beifahrer die Anzeige bedient. Die Bestimmung der Eingabeposition berücksichtigt dann, ob es sich um einen Fahrer oder Beifahrer handelt und bestimmt die Eingabeposition abhängig von dieser vorbereitenden Bestimmung, beispielsweise durch Verschieben der Berührungsposition oder -fläche. Hierbei kann eine Abweichung der Berührungsposition oder -fläche in Richtung der Benut- zerposition angenommen werden. Fig. 1c zeigt typische Fingerpositionen bei Berührung der Anzeige für einen Fahrer (Finger links), einen sich in der Mitte hinter der Anzeige befindlichen Benutzer (Finger in der Mitte) und einen Beifahrer (Finger rechts). Wie ersichtlich ist die Position der Berührung für den Fahrer und Beifahrer in ihre jeweilige Richtung versetzt. Die Abweichung bei der Position der Berührungs- fläche beziehungsweise der Berührungsposition kann winkelabhängig sein, atso davon abhängig wie weit der Benutzer von der Mittelposition direkt hinter der Anzeige nach links oder rechts verrückt ist.
In einer vorteilhaften Weiterbildung wird die Eingabeposition ausgehend von der Position der Berührung bestimmt, die basierend auf einem Winkel angepasst wird, der der Position der Augen in Bezug auf den zumindest einen Teil der Anzeige zugeordnet ist, insbesondere derart, dass die Anpassung umso größer ist, je kleiner der Winkel ist, wobei der Winkel ausgehend von der Anzeige gemessen wird. Der Winkel wird dabei ausgehend von der Anzeigenoberfläche am zumindest einen Teil der Anzeige zu einer Verbindung zwischen dem zumindest einen Teil der Anzeige und der Position der Augen bestimmt. Wenn der Winkel klein ist, blickt der Benutzer besonders schräg auf die Anzeige und der Versatz des Berührungspunktes wird besonders groß ausfallen. Gemäß dieser Weiterbildung wird zur Bestimmung der Eingabeposition, die den Eingabewunsch repräsentiert, von dem von der berüh- rungsempfindlichen Anzeige bestimmten Berührungspunkt ausgegangen, der dann korrigiert wird anhand der Feststellung wie schräg der Benutzer auf die Anzeige blickt.
Insbesondere basiert der Winkel auf dem Winkel zwischen der durch die Position der Augen und dem zumindest einen Teil der Anzeige bestimmten Blickrichtung und dem zumindest einen Teil der Anzeige, wobei für die Winkelbestimmung die Normale des zumindest einen Teils der Anzeige berücksichtigt wird. Die Blickrichtung ist mit anderen Worten die Verbindung zwischen der Position der Augen und dem zumindest einen Teil der Anzeige. Eine Normale steht auf einer Ebene senkrecht. Bei gebogenen Anzeigenoberflächen gilt dies für den Aufsatzpunkt der Normalen, der auch approximiert oder gemittelt werden kann und für Aufsatzflächen bestimmt werden kann, hier der zumindest eine Teil der Anzeige, Die Normale wird insbesondere berücksichtigt, indem der Winkel der Blickrichtung zu einer Ebene bestimmt wird, die senkrecht zur Normalen steht und die Anzeigenoberfiäche berührt, also im Fall einer ebenen Anzeige zur Anzeigenoberfläche selbst. Auf diese Weise wird die Bestimmung des Winkels näher detailliert.
Ferner kann der Winkel basierend auf dem Winke! zwischen einer Projektion der Blickrichtung auf die Anzeige gemäß der Richtung der Normalen und der Blickrichtung bestimmt werden. Auf diese Weise wird die Bestimmung des Winkels genauer detailliert, sie findet nämlich zwischen zwei Strecken statt, einmal der Blickrichtung und zum anderen einer Projektion der Blickrichtung. Die Projektion kann am dem Berührungspunkt am nächsten liegenden graphischen Element aufsetzen (oder all- gemein einem der Anzeige oder einem Teil der Anzeige zugewiesenen Punkt) oder am Berührungspunkt selbst. Dieses kann ein Endpunkt der Projektion sein. Auf diese Weise soll die Winkelbestimmung unabhängig davon gemacht werden, ob sich die Position der Augen links oder rechts der Anzeige befinden, mit anderen Worten soll eine Rotation der Position der Augen um die Anzeige herum (auf der selben Höhe über der Anzeige) ausgeglichen werden.
In einer Alternative basiert der Winkel auf dem Winkel zwischen der durch die Posi- tion der Augen und dem zumindest einen Teil der Anzeige bestimmten Blickrichtung und einer der Anzeige zugeordneten und vorbestimmten Richtung, insbesondere wobei die vorbestimmte Richtung senkrecht zu der Normalen des zumindest einen Teils der Anzeige ist.
Mithilfe dieser Alternative kann bei der Bestimmung der Eingabeposition berücksich- tigt werden, ob der Benutzer von links oder von rechts und in welchem Maße beziehungsweise in welchem Winke! er auf die Anzeige blickt. Die vorbestimmte Richtung kann beispielsweise bei einer in einem Fahrzeug verbauten Anzeige nach oben und/oder vorne zeigen. Bei einer ebenen Anzeige liegt die vorbestimmte Richtung insbesondere in einer Ebene selbst. Falls sich die Anzeige in einem PKW befindet kann somit auch festgestellt werden, ob der Fahrer oder Beifahrer die Anzeige bedient. insbesondere basiert der Winkel auf dem Winke! zwischen einer Projektion der Blickrichtung auf die Anzeige gemäß der Richtung der Normalen in eine zur Normalen senkrechten Ebene und der der Anzeige zugeordneten und vorbestimmten Rich- tung. Hiermit wird weiter detailliert, dass der Winket zwischen zwei Strecken bestimmt wird. Damit die Winkel bestimmung korrekt verläuft und unabhängig von Abweichungen in der Höhe der Augen über der Anzeige ist, wird die Projektion in Richtung der Normalen vorgenommen, tdeaierweise liegt die vorbestimmte Richtung und die Projektion in derselben Ebene. Bei einer ebenen Anzeige wird die Blickrichtung auf die Anzeige projiziert.
In einer besonders bevorzugten Weiterbildung wird sowohl die Rotation der Position der Augen um die Anzeige herum, als auch die Höhe der Position der Augen über der Anzeige ausgeglichen durch die Kombination der oben dargestellten Verfahren. Das Erfassen der Position der Berührung kann mithilfe von berührungsempfindlichen Mitteln, insbesondere Mitteln zur kapazitiven Erfassung von Berührungen, ausgeführt werden, wobei die Mittel von der berührungsempfindlichen Anzeige um- fasst sind. Die berührungsempfindliche Anzeige kann somit ein typischer auf kapazi- tiver Erfassung der Berührungsfläche beruhender Touch Screen sein. Natürlich können auch Techniken wie auf Widerstand beruhender Technologien oder akustische Oberflächenweilen eingesetzt werden.
Weiterhin kann vorgesehen sein, dass mithilfe der Kamera die allgemeine Position des Benutzers erfasst wird, also beispielsweise ob es sich bei einer in einem Fahr- zeug befindlichen Anzeige um den Fahrer oder Beifahrer handelt. Die allgemeine Position kann anhand der vorhergehenden oder bei der Eingabe eingenommenen Orientierung oder Bewegung der Hand des Benutzers oder des Arms des Benutzers festgestellt werden. Aufbauend auf dieser Bestimmung kann die Eingabeposition ebenfalls bestimmt werden aufbauend auf der Berührungsposition. In einem anderen Aspekt umfasst eine Vorrichtung zum Bestimmen einer Eingabeposition auf einer berührungsempfindlichen Anzeige durch einen Benutzer: die be- rührungsempfindliche Anzeige, Mittel zur Erfassung der Position der Augen eines Benutzers der Vorrichtung, insbesondere umfassend eine Kamera; Elektronische Verarbeitungsmittel, wobei die Vorrichtung dazu eingerichtet ist ein Verfahren ge- mäß einem der vorhergehenden Ansprüche auszuführen. Bei der Kamera kann es sich um eine Kamera handeln, die im sichtbaren Lichtbereich Aufnahmen fertigt und/oder im Infrarotbereich. Die elektronischen Verarbeitungsmittel können mithilfe von Computerprogrammen einrichtbar sein und einen Mikroprozessor, Mikrocontrol- ler, dedizierte elektronische Schaltkreise und/oder einen Computer umfassen. Die Vorrichtung kann sich in einem Fahrzeug, insbesondere einem PKW, befinden. KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNG
Fig. 3a und 3b zeigen schematisch ein System gemäß einem Ausführungsbeispiel einmal in Draufsicht und einmal in Seitenansicht. Gleiche Bezugszeichen in Fig. 3 bezeichnen Elemente, die denen der Fig. 1a bis 2b entsprechen.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DES AUSFÜHRUNGSBEISPIELS
Fig. 3a und 3b zeigen schematisch ein System gemäß einem Ausführungsbeispiel, das zusätzlich zu den in Fig. 1a bis 2b gezeigten Elementen noch eine elektronische Verarbeitungseinheit 6 und eine Kamera 7 umfasst.
Die Kamera 7 nimmt zumindest die Augen des Benutzers auf. Die Kamera 7 ist mit der elektronischen Verarbeitungseinheit 6 verbunden, an die die Kamera 7 die Aufnahme übermittelt. Die Verarbeitungseinheit 6 bestimmt mit an sich bekannten Verfahren der Bildverarbeitung die Position der Augen 5 des Benutzers. Dabei bedient sich die Verarbeitungseinhett 6 auch der bekannten Position der Kamera 7.
Gleichzeitig oder anschließend empfängt die elektronische Verarbeitungseinheit 6 von der berührungsempfindlichen Anzeige 1 , mit der sie verbunden ist, Angaben für die Position der Berührung und/oder Angaben zur Berührungsfläche. Ausgehend von diesen Angaben bestimmt die elektronische Verarbeitungsvorrichtung ein gra- phisches Element der auf der Anzeige 1 angezeigten graphischen Schnittstelle. Dies kann beispielsweise das der Berührungsposition nächstliegende graphische Element sein.
Ausgehend von diesen empfangenen Daten bestimmt die elektronische Verarbeitungseinheit 6 die Winket W1 und W2, auf deren Basis dann die Berührungsposition korrigiert wird, um die Eingabeposition zu bestimmen. Um die Winkel W1 und W2 zu bestimmen projiziert die Verarbeitungseinheit zunächst die Verbindung zwischen einem Punkt der Schaltfläche 2 (allgemeiner einem graphischen Element) und der Position der Augen 5 des Benutzers auf die ebene Anzeige 1. Der gestrichelte Pfeil stellt die Projektion 8 der Verbindung dar, der Auf- satzpunkt wird als der Schwerpunkt der Schaltfläche 2 bestimmt und bildet Anfangsoder Endpunkt der Pfeile und Richtungen. Die Projektion 8 findet senkrecht zur Normalen der ebenen Anzeige 1 statt. In Fig. 3b wird die Projektion 8 aus zeichnerischen Gründen leicht über der Anzeige 1 dargestellt, obwohl sie eigentlich in der ebenen Anzeige liegt. In Fig. 3b ist zusätzlich die Verbindung 10 zwischen der Schaltfläche 2 und den Augen 5 des Benutzers gezeigt. Die Verbindung 10 endet aus zeichnerischen Gründen kurz vor der Schaltfläche 2, obwohl sie eigentlich bis auf die Schaltfläche 2 reicht, beispielsweise auf den Schwerpunkt der Schaltfläche 2. Der Winkel W1 wird zwischen der Projektion 8 und der Verbindung 10 bestimmt (vgl. Fig. 3b). Der Winkel W2 wird zwischen der Projektion 8 und der der Anzeige 1 zugeordneten Richtung 9 bestimmt. Die Richtung 9 dient im Wesentlichen als beliebig bestimmbare aber festgelegte Referenz.
Die Verarbeitungseinheit 6 bestimmt im Folgenden die Eingabeposition ausgehend von der Berührungsposition und den Winkeln W1 und W2. Im vorliegenden Beispiel wird die Berührungsposition entlang der Projektion 8 um einen aus dem Winkel W1 bestimmten Betrag verschoben.
Generell wird bei der Bestimmung der Eingabeposition auch berücksichtigt inwieweit die Schaltfläche 2 von dem Finger 4 für die Augen 5 des Benutzers verdeckt wird. Ergibt sich beispielsweise aus der Bestimmung des Winkeis W2, der Position der Augen 5 des Benutzers und der Berührungsfläche 3, dass die Schaltfläche 2 für den Blick des Benutzers ausgehend von den Augen 5 nicht oder nur teilweise verdeckt wird, wird die Berührungsposition nicht oder nur vergleichsweise wenig verschoben.

Claims

ANSPRÜCHE 1. Verfahren zum Bestimmen einer Eingabeposition auf einer berührungsempfindlichen Anzeige durch einen Benutzer, umfassend:
Erfassen der Position der Augen des Benutzers, insbesondere mithilfe einer Kamera;
Erfassen der Position einer Berührung auf der berührungsempfindlichen Anzeige;
Bestimmen der Eingabeposition basierend auf der erfassten Position der Augen in Bezug auf zumindest einen Teil der berührungsempfindlichen Anzeige, insbesondere in Bezug auf ein auf der Anzeige angezeigtes graphisches Element, und der erfassten Position der Berührung.
2. Verfahren nach Anspruch 1 , wobei die Eingabeposition ausgehend von der Position der Berührung bestimmt wird, die basierend auf einem Winkel angepasst wird, der der Position der Augen in Bezug auf den zumindest einen Teil der Anzeige zugeordnet ist, insbesondere derart, dass die Anpassung umso größer ist, je kleiner der Winkel ist, wobei der Winkel ausgehend von der Anzeige gemessen wird.
3. Verfahren nach Anspruch 2, wobei der Winkel basierend auf dem Winkel zwischen einer durch die Position der Augen und dem zumindest einen Teil der Anzeige bestimmten Blickrichtung und dem zumindest einen Teil der Anzeige bestimmt wird, wobei für die Winkelbestimmung die Normale des zumindest einen Teils der Anzeige berücksichtigt wird.
4. Verfahren nach Anspruch 3, wobei der Winkel basierend auf dem Winkel zwischen einer Projektion der Blickrichtung auf die Anzeige gemäß der Richtung der Normalen und der Blickrichtung bestimmt wird.
5. Verfahren nach Anspruch 2, wobei der Winkel basierend auf dem Winkel zwischen der durch die Position der Augen und dem zumindest einen Teil der Anzeige bestimmten Blickrichtung und einer der Anzeige zugeordneten und vorbestimmten Richtung be- stimmt wird, insbesondere wobei die vorbestimmte Richtung senkrecht zu der Normalen des zumindest einen Teils der Anzeige ist.
6. Verfahren nach Anspruch 5, wobei der Winkel basierend auf dem Winkel zwischen einer Projektion der Blickrichtung auf die Anzeige gemäß der Richtung der Normalen und der der Anzeige zugeordneten und vorbestimmten Richtung bestimmt wird.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 3 oder 4 und einem der Ansprüche 5 oder 6, wobei der in den Ansprüchen 5 und 6 genannte Winkel ein weiterer Winkel ist.
8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Erfassen der Position der Berührung mithilfe von berührungsempfindlichen Mitteln, insbesondere Mitteln zur kapazitiven Erfassung von Berührungen, ausgeführt wird, wobei die Mittel von der berührungsempfindlichen Anzeige um- fasst sind.
9. Vorrichtung zum Bestimmen einer Eingabeposition auf einer berührungs- empfindlichen Anzeige durch einen Benutzer, umfassend: die berührungsempfindliche Anzeige,
Mittel zur Erfassung der Position der Augen eines Benutzers der Vorrichtung, insbesondere umfassend eine Kamera;
Elektronische Verarbeitungsmittel, wobei die Vorrichtung dazu eingerichtet ist ein Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche auszuführen.
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