TW201740250A

TW201740250A - 觸控偵測方法以及觸控偵測系統

Info

Publication number: TW201740250A
Application number: TW105113818A
Authority: TW
Inventors: 王國振; 陳世峯; 林漢昌
Original assignee: 原相科技股份有限公司
Priority date: 2016-05-04
Filing date: 2016-05-04
Publication date: 2017-11-16
Also published as: US10775933B2; US20170322675A1; US10048807B2; US20180329578A1

Abstract

一種觸控偵測方法，使用在包含一影像感測器的電子裝置上，包含：(a) 以該影像感測器擷取複數感測影像；以及(b) 根據該些感測影像的亮度變化趨勢來判斷一物件是否對該電子裝置執行一預定觸控動作

Description

觸控偵測方法以及觸控偵測系統

本發明有關於觸控偵測方法以及觸控偵測系統，特別有關於利用影像的亮度變化趨勢判斷觸控動作的觸控偵測方法以及觸控偵測系統。

現代生活中，智慧型電子裝置如平板電腦、智慧型電子裝置等變得越來越普及。此類智慧型電子裝置通常是以電容式觸控螢幕來做為控制介面。然而，電容式觸控螢幕在判斷較複雜的觸控動作例如連擊等，都較為困難。而且，在某些情況下，觸控螢幕可能難以判斷使用者的觸控動作。舉例來說，若使用者戴著手套來對電容式觸控介面施行一觸控動作，因為手套通常具有絕緣效果，因此觸控螢幕的電容值不會因為使用者的接觸產生變化。此狀況下，觸控螢幕無法判斷使用者的觸控動作。

為了使智慧型電子裝置具有較方便的控制介面，某些廠商使用硬體按鍵來做為智慧型電子裝置的控制介面。第1圖繪示了習知技術中利用硬體按鍵來做為控制介面的示意圖。如第1圖所示，電子裝置100上具有一硬體按鍵101。使用者可以將此硬體按鍵定義為常用的功能鍵。此類硬體按鍵可以是固定在電子裝置100上的按鍵，或是可拆卸式的按鍵。然而，不論是那一種按鍵，都具有一些缺點。

舉例來說，若硬體按鍵101是固定在電子裝置100上的按鍵，則電子裝置100須提供讓硬體按鍵安裝的區域，如此不符現代電子裝置要求簡潔的趨勢。此外，若硬體按鍵101是可拆卸的按鍵，則電子裝置100上須有跟硬體按鍵101相對應的孔洞 (例如耳機孔)。然而，不僅裝設硬體按鍵101的孔洞無法執行其原本的功能，硬體按鍵101在未裝設到電子裝置100上時，亦容易遺失。

因此，本發明一目的為提供一種可依據感測影像來判斷觸控動作的種觸控偵測方法。

本發明另一目的為提供一種可依據感測影像來判斷觸控動作的種觸控偵測方法。

本發明一實施例揭露了一種觸控偵測方法，使用在包含一影像感測器的電子裝置上，包含：(a) 以該影像感測器擷取複數感測影像；以及(b) 根據該些感測影像的亮度變化趨勢來判斷一物件是否對該電子裝置執行一預定觸控動作。

本發明另一實施例揭露了一種觸控偵測系統，包含：一影像感測器，用以擷取複數感測影像；以及一控制單元，用以根據該些感測影像的亮度變化趨勢來判斷一物件是否對一控制介面執行一預定觸控動作。

根據前述實施例，可以根據感測影像來判斷觸控動作，因此可以避免習知技術中，使用電容式觸控螢幕或是硬體按鍵來做為控制介面的問題。

以下將以不同實施例來說明本發明的概念。然請留意，下列實施例中的系統、裝置或模組可以硬體 (例如：電路)，或者硬體和軟體的組合來實現 (例如，執行至少一程式的處理單元)。而且，下列實施例中的物件是以一手指做為例子來說明，然請留意，手指之外的其他物件 (例如觸控筆)亦可適用在本發明。此外，以下均以觸控螢幕做為例如來說明，但本發明亦可運用在其他觸控介面上 (例如光學觸控板)。

以下實施例中，會先以一影像感測器擷取複數感測影像，然後再以這些感測影像的亮度變化趨勢來判斷一手指是否對一電子裝置執行一預定觸控動作。在一實施例中，影像感測器為常開 (always on)，如此才不會遺漏任何的觸控動作，但並不限定。在一實施例中，影像感測器會先以低解析度來擷取感測影像，當感測到亮度有變化，亦即可能有手指靠近時，則切換成以較高解析度來擷取感測影像。

第2圖繪示了根據本發明一實施例的，利用複數感測影像所呈現的亮度變化方向來判斷那一方向鍵被點擊的示意圖。在此實施例中，複數個方向鍵，例如上鍵U、下鍵D、左鍵L以及右鍵R會被顯示在電子裝置上。當使用者欲點擊或長按其中一方向鍵時，複數感測影像會呈現一特定的規則。舉例來說，當使用者點擊或長按左鍵L時，手指通常會呈現由右至左移動的移動動作。因此，會如第2圖所示般，低亮度區域DR_1先出現在右方，然後往左移動。在另一例子中，當使用者點擊上鍵U時，手指通常會呈現由下至上移動。因此，會如第2圖所示般，低亮度區域DR_2先出現在下方，然後往上移動。綜上所述，第2圖所示的實施例是以複數感測影像所呈現的亮度變化方向來判斷物件所點擊的方向鍵。

以下將說明如何判斷是否執行了一連擊動作。在以下實施例中，會利用電子裝置的影像感測器擷取感測影像來做為觸控動作判斷之用。第3圖繪示了手指執行一點擊動作時，感測影像之變化的示意圖。如第3圖所示，當施行一點擊動作時，手指會逐漸靠近觸控螢幕，因此感測影像Img(僅一感測影像有標示) 會呈現由亮變暗的狀況，例如在時間點t1-t9的感測影像Img。而手指接觸觸控螢幕時會擋住光，因此感測影像Img會是暗影像，例如在時間點t10-t11的感測影像Img。而手指在離開觸控螢幕時，感測影像Img會呈現由暗變亮的狀況，例如在時間點t12-t14的感測影像Img。根據第3圖的內容，可藉由偵測複數感測影像的亮度是否高於一高亮度臨界值或減少到一低亮度臨界值，來判斷是否有點擊動作。

第4圖繪示了根據複數感測影像所呈現的亮度來判斷是否為連續點擊的示意圖。根據第3圖所揭露的內容，若複數感測影像的亮度變化是由高變成低於或等於低亮度臨界值Th_low，然後再變成高於或等於高亮度臨界值Th_high，則可判斷手指執行了一點擊動作。因此，在第4圖所示的實施例中，手指執行了4次點擊，由於是在一預定時間週期內完成，因此會視為一4連擊的連擊動作。綜上，第4圖的實施例可簡示為：感測影像的亮度若在一預定時間週期內，增加到一高亮度臨界值Th_high以及減少到一低亮度臨界值Th_low的次數高於或等於一連擊臨界值 (例如2，但亦可為其他值)，則判斷預定觸控動作為一連擊動作。

於一實施例中，會將感測影像的亮度收斂在一收斂值CV。因此，如第4圖所示，當未有物件靠近影像感測器時，感測影像的平均亮度會被調整成收斂在一收斂值CV。如此可讓點擊或連擊動作更易於判斷。

第5圖至第7圖繪示了依據不同實施例以根據複數感測影像所呈現的亮度變化趨勢來判斷是否為長按動作的示意圖。手指的長按動作是由手指放下、間接或直接按住影像感測器、手指離開所組成。請再參照第3圖，如前所述，若手指接觸觸控螢幕，感測影像為暗影像。因此，若手指執行長按動作，則感測影像為暗影像之數目會變多。據此，手指執行長按動作時，感測影像為較暗的影像之數目可能從2張變成4張、6張或更多張。

請參閱第5圖，其繪示了手指執行長按動作時，複數感測影像所呈現的亮度變化趨勢的示意圖。如第5圖所示，感測影像在減少至低於或等於低亮度臨界值Th_low後 (手指按下)，後續感測影像的亮度會被調整成收斂值CV。請留意，若未調整感測影像亮度時，此時感測影像應該是暗影像 (因為被手指遮住)。感測影像的亮度持續為收斂值CV一預定時間週期後 (例如1 秒，但亦可為其他值)，後續感測影像的亮度會增加到高亮度臨界值Th_high (手指離開)。因此，第5圖的實施例可簡示如下：若複數感測影像所呈現的亮度變化趨勢是亮度減少至低於或等於低亮度臨界值Th_low後收斂到收斂值CV，然後在回到收斂值CV後亮度又增加至高於或等於高亮度臨界值Th_high，且亮度為收斂值CV的時間高於或等於一預定時間週期，則判斷手指對電子裝置執行長按動作。

第6圖和第7圖繪示了可能被誤判為長按動作的觸控動作之示意圖。如第6圖所示，複數感測影像的亮度在減少至低於或等於低亮度臨界值Th_low後，並沒有收斂到收斂值CV，而是直接增加至高於或等於高亮度臨界值Th_high，因此可能是一點擊動作而非長按動作。而在第7圖中複數感測影像的亮度在減少至低於或等於低亮度臨界值Th_low後，會收斂到收斂值CV，但並沒有增加至高於或等於高亮度臨界值Th_high。此狀況可能是電子裝置被移到較暗的地方或是被其他物體遮蓋住，並非是一長按動作。

第8圖繪示了依據不同實施例以根據感測影像的亮度變化趨勢來判斷一預定觸控動作是否被執行的狀態機之示意圖。如第8圖所示，電子裝置可能處於4種狀態：無觸控狀態S_1 (例如電子裝置靜置於桌上或包包內)，手指按下狀態S_2 (例如第3圖t10和t11的狀態)，手指提起狀態S_3 (例如第3圖t12-t14的狀態)以及觸控動作確認狀態S_4。電子裝置在未被操作時，會處於無觸控狀態S_1。而當電子裝置中的影像感測器所感測到的感測影像之亮度Br低於或等於低亮度臨界值Th_low時，會轉變為手指按下狀態S_2。此狀態下若亮度有增加至高於或等於高亮度臨界值Th_high，則進入手指提起狀態S_3，若否則又回到無觸控狀態S_1。而在手指提起狀態S_3，若感測影像之亮度Br有收斂至收斂值CV，則進入觸控動作確認狀態S_4。若亮度Br又漸少至低於或等於低亮度臨界值Th_low，則回到手指按下狀態S_2。

而在觸控動作確認狀態S_4，除了前述的亮度Br減少至低於或等於低亮度臨界值Th_low，然後再增加至高於或等於高亮度臨界值Th_high來決定是否有觸控動作外，還可參考其他因素來判斷是何種觸控動作。舉例來說，若只有亮度Br減少至低於或等於低亮度臨界值Th_low，然後再增加至高於或等於高亮度臨界值Th_high的動作 (如第6圖)，則判斷此觸控動作為一點擊動作。若一預定時間週期內，亮度Br減少至低於或等於低亮度臨界值Th_low，然後再增加至高於或等於高亮度臨界值Th_high的次數高於一連擊臨界值 (如第4圖)，則判斷此觸控動作為一連擊動作。若亮度Br減少至低於或等於低亮度臨界值Th_low後，會先收斂至收斂值CV一預定時間週期 (即存在一收斂區間)，然後再增加至高於或等於高亮度臨界值Th_high(如第5圖)，則判斷此觸控動作為一長按動作。

第9圖繪示了根據本發明一實施例的觸控偵測系統的方塊圖。如第9圖所示，觸控偵測系統900包含：一影像感測器901、一收斂模組903、一控制單元905、一計數器907、一長按模組909、一連擊模組911以及一方向鍵模組913。影像感測器901用以擷取複數感測影像。收斂模組903用以將影像感測器901擷取的感測影像之亮度調整成前述的收斂值CV。許多方法可用以調整感測影像之亮度，舉例來說，調整感測影像之影像訊號的增益值。控制單元905用以控制各元件的動作。計數器907用以根據臨界值Th (包含高亮度臨界值Th_high以及低亮度臨界值Th_low)來計算感測影像的亮度高於或等於高亮度臨界值Th_high以及低於或等於低亮度臨界值Th_low的次數。長按模組909、連擊模組911以及方向鍵模組913則分別用以執行前述的長按判斷動作、連擊判斷動作以及方向鍵點擊動作。

然請留意，收斂模組903、長按模組909、連擊模組911以及方向鍵模組913可以軟體的方式來實現，可整合至控制單元905。此外，計數器907亦可整合至控制單元905。因此，根據本發明的觸控偵測系統可簡示為：一種觸控偵測系統，包含：一影像感測器 (例如第9圖中的影像感測器901)，用以擷取複數感測影像；以及一控制單元 (例如第9圖中的控制單元905)，用以根據感測影像的亮度變化趨勢來判斷一物件是否對電子裝置執行一預定觸控動作。

此外，由於本發明採用光學機制進行觸控判斷，因此電子裝置在使用本發明之實施例的架構來進行點擊偵測時，並無需於電子裝置的本體開孔來容置傳統的按鍵或按鈕，如此也可減少灰塵或是水氣滲入而影響點擊的功能。以上所述僅為本發明之較佳實施例，凡依本發明申請專利範圍所做之均等變化與修飾，皆應屬本發明之涵蓋範圍。

101‧‧‧硬體按鍵
100‧‧‧電子裝置
上鍵U‧‧‧下鍵D
左鍵L‧‧‧右鍵R
t1-t14‧‧‧時間點
S_1‧‧‧無觸控狀態
S_2‧‧‧手指按下狀態
S_3‧‧‧手指提起狀態
S_4‧‧‧觸控動作確認狀態
900‧‧‧觸控偵測系統
901‧‧‧影像感測器
903‧‧‧收斂模組
905‧‧‧控制單元
907‧‧‧計數器
909‧‧‧長按模組
911‧‧‧連擊模組
913‧‧‧方向鍵模組

第1圖繪示了習知技術中利用硬體按鍵來做為控制介面的示意圖。第2圖繪示了根據本發明一實施例的，利用複數感測影像所呈現的亮度變化方向來判斷那一方向鍵被點擊的示意圖。第3圖繪示了手指執行一點擊動作時，複數感測影像之變化的示意圖。第4圖繪示了根據複數感測影像所呈現的亮度來判斷是否為連續點擊的示意圖。第5圖繪示了手指執行長按動作時，複數感測影像所呈現的亮度變化趨勢的示意圖。第6圖和第7圖繪示了可能被誤判為長按動作的觸控動作之示意圖。第8圖繪示了依據不同實施例以根據感測影像的亮度變化趨勢來判斷一預定觸控動作是否被執行的狀態機之示意圖。第9圖繪示了根據本發明一實施例的觸控偵測系統的方塊圖。

S_1‧‧‧無觸控狀態

S_2‧‧‧手指按下狀態

S_3‧‧‧手指提起狀態

S_4‧‧‧觸控動作確認狀態

Claims

一種觸控偵測方法，使用在包含一影像感測器的電子裝置上，包含： (a) 以該影像感測器擷取複數感測影像；以及 (b) 根據該些感測影像的亮度變化趨勢來判斷一物件是否對該電子裝置執行一預定觸控動作。
如請求項1所述的觸控偵測方法，其中該預定觸控動作為一方向鍵點擊動作。
如請求項2所述的觸控偵測方法，其中該步驟(b)以該些感測影像所呈現的亮度變化方向來判斷該物件所點擊的方向鍵。
如請求項1所述的觸控偵測方法，其中該預定觸控動作為一連擊動作。
如請求項4所述的觸控偵測方法，其中若該些感測影像的亮度變化趨勢為：在一預定時間週期內，增加到一高亮度臨界值以及減少到一低亮度臨界值的次數高於或等於一連擊臨界值，則該步驟(b)判斷該預定觸控動作為一連擊動作。
如請求項1所述的觸控偵測方法，其中該預定觸控動作為一長按動作。
如請求項6所述的觸控偵測方法，其中若該些感測影像的亮度變化趨勢為：減少至低於或等於該低亮度臨界值後收斂到該收斂值，然後又增加至等於或高於該高亮度臨界值，且等於該收斂值的時間高於或等於一預定時間週期，則該步驟(b)判斷該物件對該電子裝置執行該長按動作。
如請求項1所述的觸控偵測方法，其中該觸控偵測方法施行在一觸控螢幕上。
如請求項1所述的觸控偵測方法，其中該觸控偵測方法施行在一光學觸控板上。
一種觸控偵測系統，包含：一影像感測器，用以擷取複數感測影像；以及一控制單元，用以根據該些感測影像的亮度變化趨勢來判斷一物件是否對一控制介面執行一預定觸控動作。
如請求項10所述的觸控偵測系統，其中該預定觸控動作為一方向鍵點擊動作。
如請求項11所述的觸控偵測系統，其中該控制單元以該些感測影像所呈現的亮度變化方向來判斷該物件所點擊的方向鍵。
如請求項10所述的觸控偵測系統，其中該預定觸控動作為一連擊動作。
如請求項13所述的觸控偵測系統，其中若該些感測影像的亮度變化趨勢為：在一預定時間週期內，增加到一高亮度臨界值以及減少到一低亮度臨界值的次數高於或等於一連擊臨界值，則該控制單元判斷該預定觸控動作為一連擊動作。
如請求項10所述的觸控偵測系統，其中該預定觸控動作為一長按動作。
如請求項15所述的觸控偵測系統，其中若該些感測影像的亮度變化趨勢為：減少至低於或等於該低亮度臨界值後收斂到該收斂值，然後又增加至等於或高於該高亮度臨界值，且等於該收斂值的時間高於或等於一預定時間週期，則該控制單元判斷該物件對該電子裝置執行該長按動作。
如請求項10所述的觸控偵測系統，其中該控制介面為一觸控螢幕。
如請求項10所述的觸控偵測系統，其中該控制介面為一光學觸控板上。