TWI581131B

TWI581131B - 分析二維軌跡以產生至少一非線性指標之方法以及使用該方法之觸控模組

Info

Publication number: TWI581131B
Application number: TW099119596A
Authority: TW
Inventors: 林招慶; 李文定; 沈宗毅
Original assignee: 陞達科技股份有限公司
Priority date: 2010-06-15
Filing date: 2010-06-15
Publication date: 2017-05-01
Also published as: TW201145097A

Description

分析二維軌跡以產生至少一非線性指標之方法以及使用該方法之觸控模組

本發明係有關一種辨識手勢之方法與使用該方法之觸控模組，尤指一種根據手勢所產生之連續位移單元彼此間的夾角，所累計出之非線性指標作為手勢成立以及手勢功能之依據，進而廣泛應用於各式電子裝置上作為多功能觸控輸入之觸控模組。

隨著觸控技術之進步，以觸控板執行傳統滑鼠功能逐漸廣泛應用於各式電子裝置。於使用上，習知觸控板係經由偵測物體(例如手指)於其表面上滑行之軌跡，以執行移動游標或點選顯示於螢幕上之特定選項等功能，藉以取代傳統滑鼠之使用。

然而，隨著電子產品之附加功能日趨複雜，若仍使用習知觸控板所具有之游標移動以及選項點選等操控方式，將無可避免大幅提高操作程序之複雜度，其不僅增加操控之困難，同時亦降低使用者之使用意願。

為降低操作程序之複雜度，或有以不同手勢以執行相對應之輸入功能。於實施時，此種操控方式必須預設切入、跳出模式以及手勢與特定功能之對應連接。換言之，即根據於觸控板上所滑行之軌跡，辨識出特殊手勢(gesture)輸入(例如：視窗系統中單擊、雙擊、拖曳、視窗捲軸、視窗放大縮小、視窗旋轉等)的特殊功能。

然而，於實際操作上，此種方式仍具有以下缺點：其一，切入與跳出模式將增加操控上之繁複性；其二，隨著手勢種類之增多，使用者必須記憶手勢與特定操控之能之間之對應關係，且手勢判斷迴路以及對比電路之數量亦必須隨之增加，此亦將浪費運算空間，佔去電路設計空間，並使電子裝置更為耗電。

關於前述切入與跳出模式方面，亦有利用將觸控板表面劃出一獨立區域，專供特定功能之操控。以頁面捲動為例，可於觸控板表面分割出一特定區域，當使用者於該特定區域使用特定手勢進行操控時，則可捲動頁面以利於瀏覽。然而，此種操控方式僅能應用在頁面於垂直方向之捲動，且於操控效率上效果並不理想。

有鑑於此，為改善上述之缺點，本發明之發明人提出一種分析二維軌跡以產生至少一非線性指標之方法與使用該方法之觸控模組；藉此，使用者可利用簡單的手勢，進行多種功能之操控，而使觸控操作效率最佳化。

本發明之主要目的在於提供一種分析二維軌跡以產生至少一非線性指標之方法與使用該方法之觸控模組，藉此使用者利用簡單的手勢，即可操控多種功能，而使觸控操作效率最佳化。

為達上述目的，本發明係提供一種分析二維軌跡以產生至少一非線性指標之方法，包括以下步驟：擷取二維軌跡，其中該二維軌跡係為一隨時間排序之二維座標位置；根據該二維軌跡依序產生複數個位移單元，其中每一位移單元係包含該二維軌跡於一預設時距內所移動之位移量與其位移方向；依序將每一位移單元之位移量與一參考值相比較；當該位移單元之位移量大於該參考值時，計算該位移單元之位移方向與前一序次位移單元之位移方向所形成之夾角；依序累計該夾角以獲得一累計角，其中該累計角係包含一累計值以及一正負號；以及將該累計角度轉換為至少一非線性指標。

此外，本發明亦提供一種觸控模組，包括一感應面以及一控制器。前述感應面係於表面分布有複數接近感應器，用以感應至少一物體於該感應面上之接觸。前述一控制器則係與該複數接近感應器電氣連接，供決定每一物體於該感應面上滑動之複數組第一位移與第二位移，計算每一組第二位移與該第一位移間之夾角，累計該等夾角於一累計角，並依據該累計角輸出至少一非線性指標；其中，每一組之第二位移係決定於該第一位移之後，且該累計角係包含一累計值與一正負號。

於實施時，前述觸控模組係偵測該物體於該感應面上之接觸位置與接觸時間，並依據該接觸位置、該接觸時間以及該累計角以決定該非線性指標。

為對於本發明之特點與作用能有更深入之瞭解，茲藉實施例配合圖式詳述於後。

請參閱第1圖，其係顯示本發明之分析二維軌跡以產生至少一非線性指標之方法之流程圖。

於步驟A1中，如第2圖所示，首先擷取一段二維軌跡10，該二維軌跡10係為一隨時間排序之二維座標位置，包括一起點102以及一終點104；前述二維座標係可利用不同之座標系統(例如直角座標系統或圓柱座標系統)加以描述；換言之，即以該接觸感應面上一點為原點。前述二維軌跡10係代表使用者利用一物體(例如手指)，於一接觸感應面上滑行軌跡之至少一部分；即，所擷取之二維軌跡係為該滑行軌跡中之任一段滑行時距內者。

此外，於啟動二維軌跡之擷取方面，可利用以下模式：其一，當偵測到該物體第一次接觸該接觸感應面時，即開始擷取該二維軌跡；其二，當偵測到該物體持續接觸該接觸感應面一段時間(預設時間)，方開始擷取二維軌跡；其三，當偵測到該物體接觸該接觸感應面之特定區域(預設時間)，方開始擷取二維軌跡。

於步驟A2中，如第3圖所示，係根據前述二維軌跡10依序產生複數個位移單元12，其中每一位移單元12係包含該二維軌跡10於一預設時距內所移動之位移量及其位移方向。第3圖所示每一位移單元12其發生之時間彼此並不重複，惟，不應以此限縮本發明之位移單元實施範圍，每一位移單元12其發生之序次雖有前後關係，但其發生之時間彼此係可重複的，也就是前一序次之位移單元的終點時間可晚於後一序次之位移單元的起點時間。

隨後，於步驟A3中，依序將每一位移單元12之位移量與一參考值段14相比較；當該位移單元12之位移量大於該參考值段14之長度時，方計算該位移單元之位移方向與前一序次位移單元之位移方向所形成之夾角。據此，當判斷位移單元120、122、124之位移量皆大於參考值後，即著手計算前述位移單元120與122以及122與124之間的夾角θ 1與θ 2。

最後，於步驟A4與A5中，依序累加前述夾角，以獲得一累計角；其中，該累計角係包含一累計值以及一正負號；並將前述累計角度轉換為至少一非線性指標。於本實施例中，如第3A圖所示，其中逆時鐘方向係預設為正值角度，因此θ 1與θ 2等角度皆為正值。

此外，前述非線性指標之轉換可利用許多方式達成；例如，可預先設定一閥值，當前述累計角之累計值超過該閥值時，即根據該正負號以轉換前述非線性指標；另，亦可利用一公式，以將前述累計角度轉換為前述非線性指標。前述非線性指標則係代表相對應之控制訊號，以進行對特定功能之操控。

此外，本發明亦提供一種觸控模組。請參閱第4圖，其係顯示前述觸控模組之第一實施例之結構示意圖。

如圖所示，於第一實施例中，前述觸控模組2係包括一感應面20以及一控制器22。前述感應面20係於表面分布複數個接近感應器202，並設有複數個感應區；其中前述接近感應器202係用於感應至少一物體(例如手指)於前述感應面20上之接觸。前述控制器22則係與該複數個接近感應器202電氣連接，並具有一擷取單元220、一處理單元222、一計算單元224、一轉換單元226以及一偵測單元228。

前述擷取單元220係供擷取二維軌跡10(如第2圖所示) ；所擷取之二維軌跡10則經前述處理單元222，依序處理為複數組第一與第二位移，其中每一組之第二位移係決定於該第一位移之後；隨後，經由前述計算單元224，可計算出每一組中第二位移與該第一位移間之夾角，並累計該等夾角於一累計角，其中該累計角係包含一累計值與一正負號；最後，利用前述轉換單元226，可依據前述累計角而輸出至少一非線性指標24。

前述非線性指標可為控制一電子裝置之控制訊號，或為一供計算機系統(Computer System)讀取之訊號，以達到控制的目的。此外，前述每一組之第一位移係該物體於二時間點間接觸該感應面之位置差異，每一組之第二位移則係該物體於另二時間點間接觸該感應面之位置差異，且第二位移之時間點係較第一位移時間點為晚。

如前文所述，前述轉換單元226可利用多種方式，以達成將累計角轉換並輸出非線性指標之目的；例如，可預先設定一閥值，當前述累計角之累計值超過該閥值時，即根據該正負號以轉換前述非線性指標；或利用一公式，以將前述累計角度轉換為前述非線性指標。

上述閥值之設定於實施時，可參考該複數接近感應器202於該感應面20上之空間分布情形，舉例來說：若該複數接近感應器202分布的間距約為手指的寬度，則該閥值可設定為90度；又若該複數接近感應器202分布的間距約為手指寬度的一半以下，該閥值則可設為45度等較小的數值。

此外，於實施時，前述控制器20可利用偵測單元228偵測該物體於該感應面20上之接觸位置與接觸時間，並依據接觸位置、接觸時間以及累計角，決定非線性指標之種類，以執行特定相對應之功能。

請參閱第5A至5E圖，其係顯示前述觸控模組之使用示意圖。如第5A所示，前述感應面20表面設有四個感應區2040、2042、2044、2046；於操作時，控制器(未顯示於圖中)係依據二維軌跡之起始位置所歸屬之感應區，以判斷產生何種非線性指標。

於實施時，如第5B至5E圖所示，使用者可利用前述觸控模組，於一電子裝置3之螢幕30上，操控以下四種功能：頁面垂直方向捲動、頁面水平方向捲動、影像旋轉以及影像放大/縮小。

如第5B圖所示，感應面20之上方的感應區2046係預設為操控顯示畫面於垂直方向之捲動者，且上述物體先接觸該感應區2046後滑行出一二維軌跡；當該二維軌跡表現出的累計值超過一閥值時，便以該累計角之正負號分別轉換為可將螢幕30上畫面向下或向上捲動之控制訊號。

同樣的，該累計角之正負號亦可分別轉換為可將螢幕30所顯示之頁面向下翻一頁或是向上翻一頁之控制訊號；或者是將螢幕30所顯示之項次往上一項次顯示或是往下一項次顯示之控制訊號。

第5C圖係顯示另一功能之操控，其中感應面20之左方的感應區2044係預設為操控顯示畫面於水平方向之捲動者且上述物體先接觸該感應區2044後滑行出一二維軌跡；當該二維軌跡表現出的累計值超過一閥值時，便以該累計角之正負號分別轉換為可將畫面向左或向右捲動之控制訊號。

同樣的，該累計角之正負號亦可分別轉換為可將螢幕30所顯示之頁面向右翻一頁或是向左翻一頁之控制訊號。

於第一實施例中，關於手勢控制頁面捲動方面，係以一物體(即一根手指)為示例，且所控制之頁面捲動係為等速者；換言之，控制器僅決定頁面捲動之方向，但不涉及速度之判斷。然而，藉由進行手勢操控物體數目之增加，則可進一步控制頁面捲動之速度。例如，可利用前述偵測單元偵測物體數目，並隨著物體數目(例如手指數目)之增減，等比例增減頁面捲動速度。

第5D圖係顯示影像旋轉之功能操控，其中感應面20之右方的感應區2040係預設為相對應該功能之區域，且上述物體先接觸該感應區2040後滑行出一二維軌跡；當該二維軌跡表現出的累計值超過一閥值時，便以該累計角之正負號分別轉換為可將螢幕30上影像順時鐘或逆時鐘旋轉之控制訊號。

第5E圖係顯示影像放大/縮小之功能操控，其中感應面20之下方的感應區2042係預設為相對應於該功能之區域，且上述物體先接觸該感應區2040後滑行出一二維軌跡；當該二維軌跡表現出的累計值超過一閥值時，所轉換之非線性指標分別為可將螢幕30上影像放大或縮小之控制訊號。

關於影像旋轉以及影像放大/縮小功能之操控方面，除上述預設閥值以決定非線性指標所代表之控制訊號種類外，亦可利用累計角之累計值進一步定義控制訊號。例如，以影像旋轉而言，除可利用順時鐘與逆時鐘手勢將影像順時鐘或逆時鐘旋轉，亦可進一步根據累計角之累計值決定某一方向旋轉之角度(例如90、180、270度等)。此外，於影像放大/縮小功能方面，亦可根據累計角之累計值決定影像放大或縮小之倍率。

請參閱第6圖，其係顯示本發明之觸控模組之第二實施例之結構示意圖。於本實施例中，控制器22’除具有擷取單元220、處理單元222、計算單元224、轉換單元226以及偵測單元228外，更包括一比較單元223。

其中，該處理單元222係用於將由擷取單元220所獲得之二維軌跡依序處理為複數個位移單元；隨後，經由前述比較單元223，藉以將每一位移單元之位移量與一參考值相比較。當一位移單位之位移量大於該參考值時，前述計算單元224方將計算該位移單元之位移方向與前一序次位移單元之位移方向所形成之角度，並累加前述角度以獲得一累計角度。

此外，當使用於操控前述觸控裝置之物體的數目超過一個時，可預先設定二維軌跡之擷取標準-即選擇擷取前述多個物體中之部分物體所產生之軌跡；於實施時，茲以下列四種樣態示例解釋。

第一種方式係擷取複數物體之質心位置或地理中心位置所產生之二維軌跡，作為位移判斷標準，以獲得相對應之非線性指標。換言之，每一組之第一位移係於二時間點間，該複數物體接觸感應面之中心位置差異；每一組之第二位移則係於另二時間點間，該複數物體接觸該感應面之中心位置差異；其中第二位移之時間點係較第一位移之時間點為晚。以第7A圖為例，其中使用者係利用三根手指進行觸控，然而所擷取之二維軌跡係由居中位之手指所產生。

第二種方式係擷取複數物體之左邊緣位置所產生之二維軌跡，作為位移判斷標準。換言之，每一組之第一位移係於二時間點間，該複數物體接觸感應面之偏左邊緣位置差異；每一組之第二位移則係於另二時間點間，該複數物體接觸該感應面之偏左邊緣位置差異；其中第二位移之時間點係較第一位移之時間點為晚。以第7B圖為例，其中所擷取之二維軌跡係由居左位之手指所產生。

第三種方式係擷取複數物體之右邊緣位置所產生之二維軌跡，作為位移判斷標準。換言之，每一組之第一位移係於二時間點間，該複數物體接觸感應面之偏右邊緣位置差異；每一組之第二位移則係於另二時間點間，該複數物體接觸該感應面之偏右邊緣位置差異；其中第二位移之時間點係較第一位移之時間點為晚。以第7C圖為例，其中所擷取之二維軌跡係由居右位之手指所產生。

第四種方式則係分別擷取每一物體所產生二維軌跡，將其處理為複數組第一位移與第二位移，並計算出累計角之累計值；隨後，比較複數物體之累計角的累計值，並將具有較大累計值之累計角轉換為非線性指標，以執行特定操控功能。

綜上所述，本發明確實可達到預期之目的，而提供一種分析二維軌跡以產生至少一非線性指標之方法與使用該方法之觸控模組，藉此使用者利用簡單的手勢，即可操控多種功能，而使觸控操作效率最佳化。其極具產業利用之價值，爰依法提出專利申請。

又上述說明與圖式僅是用以說明本發明之實施例，凡熟於此業技藝之人士，仍可做等效的局部變化與修飾，其並未脫離本發明之技術與精神。

10‧‧‧二維軌跡

102‧‧‧起點

104‧‧‧終點

θ 1、θ 2‧‧‧夾角

12、120、122、124‧‧‧位移單位

14‧‧‧參考值段

2‧‧‧觸控模組

20‧‧‧感應面

202‧‧‧接近感應器

2040、2042、2044、2046‧‧‧感應區

22、22’‧‧‧控制器

220‧‧‧擷取單元

222‧‧‧處理單元

223‧‧‧比較單元

224‧‧‧計算單元

226‧‧‧轉換單元

228‧‧‧偵測單元

24‧‧‧非線性指標

3‧‧‧電子裝置

30‧‧‧螢幕

步驟A1‧‧‧擷取二維軌跡，其中該二維軌跡係為一隨時間排序之二維座標位置

步驟A2‧‧‧根據該二維軌跡依序產生複數個位移單元，其中每一位移單元係包含該二維軌跡於一預設時距內所移動之位移量與其位移方向

步驟A3‧‧‧依序將每一位移單元之位移量與一參考值相比較；當該位移單元之位移量大於該參考值時，計算該位移單元之位移方向與前一序次位移單元之位移方向所形成之夾角

步驟A4‧‧‧依序累計該夾角以獲得一累計角，其中該累計角係包含一累計值以及一正負號

步驟A5‧‧‧將該累計角度轉換為至少一非線性指標

第1圖係為本發明之分析二維軌跡以產生至少一非線性指標之方法之流程圖。

第2圖係為本發明之分析二維軌跡以產生至少一非線性指標之方法中步驟A1之示意圖。

第3圖係為本發明之分析二維軌跡以產生至少一非線性指標之方法中步驟A2之示意圖。

第3A圖係為本發明之分析二維軌跡以產生至少一非線性指標之方法中步驟A3之示意圖。

第4圖係為本發明之觸控模組之第一實施例之結構示意圖。

第5A至5E圖係顯示本發明之觸控模組之第一實施例之使用示意圖。

第6圖係為本發明之觸控模組之第二實施例之結構示意圖。

第7A至7C係顯示本發明之觸控模組於複數物體觸控操作時之使用示意圖。

步驟A5‧‧‧將該累計角度轉換為至少一非線性指標

Claims

一種分析二維軌跡以產生至少一非線性指標之方法，包括以下步驟：A1：在一感應面上定義複數個感應區，其中各個感應區分別對應不同的功能；A2：擷取二維軌跡，其中該二維軌跡係為一隨時間排序之二維座標位置；A3：根據該二維軌跡依序產生複數個位移單元，其中每一位移單元係包含該二維軌跡於一預設時距內所移動之位移量與其位移方向；A4：依序將每一位移單元之位移量與一參考值相比較；當該位移單元之位移量大於該參考值時，計算該位移單元之位移方向與前一序次位移單元之位移方向所形成之夾角；A5：依序累計該夾角以獲得一累計角，其中該累計角係包含一累計值以及一正負號；A6：根據該二維軌跡之起始位置所對應的感應區，觸發該感應區的功能；及A7：根據觸發之該感應區的功能以及該累計角度產生至少一非線性指標。
如申請專利範圍第1項所述之方法，其中步驟A7係於該累計值超過一閥值時，根據該正負號轉換上述非線性指標。
如申請專利範圍第1項所述之方法，其中步驟A7係利用一公式以將該累計角度轉換為非線性指標。
如申請專利範圍第1項所述之方法，其中該二維軌跡係為一物體於一接觸感應面上滑行軌跡之至少一部分。
如申請專利範圍第4項所述之方法，其中該二維座標係以該接觸感應面上一點為原點。
如申請專利範圍第4項所述之方法，其中該步驟A1係於該物體第一次接觸該接觸感應面時，開始擷取該二維軌跡。
如申請專利範圍第4項所述之方法，其中該步驟A1係擷取該滑行軌跡中任一段滑行時距內以作為該二維軌跡。
一種觸控模組，包括：一感應面，其表面分布有複數接近感應器，用以感應至少一物體於該感應面上之接觸，該感應面表面設有多個感應區，其中各個感應區分別對應不同的功能；以及一控制器，電氣連接該複數接近感應器，供決定每一物體於該感應面上滑動產生之二維軌跡之複數組第一位移與第二位移，計算每一組第二位移與該第一位移間之夾角，累計該等夾角於一累計角，依據該第一位移之起始位置所對應的感應區，觸發該感應區的功能，並依據觸發之該感應區的功能以及該累計角輸出至少一非線性指標；其中，每一組之第二位移係決定於該第一位移之後，且該累計角係包含一累計值與一正負號。
如申請專利範圍第8項所述之觸控模組，其中，該非線性指標係代表該累計角之累計值是否大於一門閥值。
如申請專利範圍第8項所述之觸控模組，其中，該控制器係偵測該物體於該感應面上之接觸位置與接觸時間，並依據該接觸位置、該接觸時間以及該累計角以決定該非線性指標。
如申請專利範圍第8項所述之觸控模組，其中，每一組之第一位移係該物體於二時間點間接觸該感應面之位置差異，每一組之第二位移則係該物體於另二時間點間接觸該感應面之位置差異，且第二位移之時間點係較第一位移時間點為晚。
如申請專利範圍第8項所述之觸控模組，其中，接觸該感應面之物體數目大於1；該控制器係分別決定每一物體之複數組第一位移與第二位移以及其對應之累計角；該控制器係依據具有較大累計值之該累計角輸出該非線性指標。
如申請專利範圍第8項所述之觸控模組，其中，該非線性指標係為控制一電子裝置之控制訊號。
如申請專利範圍第8項所述之觸控模組，其中，該非線性指標係為一供計算機系統(Computer System)讀取之訊號。
一種觸控模組，包括：一感應面，其表面分布有複數接近感應器，用以感應至少一物體於該感應面上之接觸，該感應面表面設有多個感應區；以及一控制器，電氣連接該複數接近感應器，供決定每一物體於該感應面上滑動產生之二維軌跡之複數組第一位移與第二位移，計算每一組第二位移與該第一位移間之夾角，累計該等夾角於一累計角，並依據該第一位移之起始位置所歸屬之該感應區以及該累計角輸出至少一非線性指標；其中，每一組之第二位移係決定於該第一位移之後，且該累計角係包含一累計值與一正負號，其中，接觸該感應面之物體數目係大於1；每一組之第一位移係該複數物體於二時間點間接觸該感應面之中心位置差異，每一組之第二位移則係該複數物體於另二時間點間接觸該感應面之中心位置差異，且第二位移之時間點係較第一位移時間點為晚。
一種觸控模組，包括：一感應面，其表面分布有複數接近感應器，用以感應至少一物體於該感應面上之接觸，該感應面表面設有多個感應區；以及一控制器，電氣連接該複數接近感應器，供決定每一物體於該感應面上滑動產生之二維軌跡之複數組第一位移與第二位移，計算每一組第二位移與該第一位移間之夾角，累計該等夾角於一累計角，並依據該第一位移之起始位置所歸屬之該感應區以及該累計角輸出至少一非線性指標；其中，每一組之第二位移係決定於該第一位移之後，且該累計角係包含一累計值與一正負號，其中，接觸該感應面之物體數目大於1；每一組之第一位移係該複數物體於二時間點間接觸該感應面之偏左邊緣位置差異，每一組之第二位移則係該複數物體於另二時間點間接觸該感應面之偏左邊緣位置差異，且第二位移之時間點係較第一位移時間點為晚。
一種觸控模組，包括：一感應面，其表面分布有複數接近感應器，用以感應至少一物體於該感應面上之接觸，該感應面表面設有多個感應區；以及一控制器，電氣連接該複數接近感應器，供決定每一物體於該感應面上滑動產生之二維軌跡之複數組第一位移與第二位移，計算每一組第二位移與該第一位移間之夾角，累計該等夾角於一累計角，並依據該第一位移之起始位置所歸屬之該感應區以及該累計角輸出至少一非線性指標；其中，每一組之第二位移係決定於該第一位移之後，且該累計角係包含一累計值與一正負號，其中，接觸該感應面之物體數目大於1；每一組之第一位移係該複數物體於二時間點間接觸該感應面之偏右邊緣位置差異，每一組之第二位移則係該複數物體於另二時間點間接觸該感應面之偏右邊緣位置差異，且第二位移之時間點係較第一位移時間點為晚。