TWI605359B - 觸控板之手勢辨識方法與手勢辨識裝置 - Google Patents

Description

觸控板之手勢辨識方法與手勢辨識裝置

本發明係關於一種手勢辨識方法與手勢辨識裝置，特別是關於一種根據觸控板中被觸碰之感測器的數量來辨識一手勢之手勢辨識方法與手勢辨識裝置。

觸控板是一種可供手指在平滑的面板上滑動以控制游標移動的輸入裝置，觸控板的厚度非常薄，因此常使用於筆記型電腦、手機、PDA或其他電子裝置中，由於其原理並非如滑鼠或鍵盤一般的機械式設計，所以在維護上非常簡便，隨著現代電子產品日益輕薄化的設計趨勢，觸控板做為一種輸入裝置的應用也更為普及。

觸控板的原理為利用其上之感測器以感應使用者手指碰觸在觸控板上之位置與數目，並產生與其對應之感測值，手勢辨識裝置則根據該感測值辨識使用者的手勢以執行一相對應的操作，例如移動游標、開啟檔案等。

請參照第1圖，第1圖為習知技術中觸控板根據觸控板中各區域感測器被觸碰情形以產生相對應感測值之示意圖，如第1圖所示，在一第一空間軸方向上(在此定義為X軸)，觸控板設置有複數個感測器，以電容式觸控板為例來說，每一感測器會感測電容兩端的電壓差，以產生相對應之感測值，依據被觸碰的情況，各個感測器產生相對應的感測值，其大小各有不同，習知技術中係根據該些感測值分佈所產生的峰值(Peak)來決定碰觸到觸控板的手指數目及手勢，以判斷使用者所欲進行的動作，如第1圖中虛線橢圓A所示，其出現一個峰值，故可判斷觸控板上之對應處有一個觸碰點，而虛線橢圓B處則是另一個觸碰點，若是有兩個觸碰點同時存在，則代表同時有兩隻手指觸碰觸控板。習知技術常以觸碰到觸控板的手指數目來判斷使用者的手勢，不同的手勢對應到使用者不同之觸控操作，舉例來說，若判斷使用者使用第一手勢，則當使用者移動觸碰點時，系統會做出移動螢幕上游標的動作；而若觸控板判斷使用者使用第二手勢，則當使用者移動觸碰點時，系統則會做出捲動視窗的動作，故使用者便可以在同一觸控板上使用不同手勢完成不同的功能操作。

上述習知技術具有若干缺點，舉例來說，每個使用者手指粗細不同，按壓時的力道也不相同，當觸碰點太過接近時，例如小孩以兩根手指觸碰觸控板時，會如第1圖中虛線橢圓B所示，由於感測器產生相對應的感測值峰值太過靠近，手勢辨識裝置的判斷機制有可能會出錯而將上述由兩根手指產生的感測值誤判為由單根手指所產生。

因此，如何提供一種觸控板手勢辨識方法與辨識裝置以更準確及有效率判斷使用者在觸控板上的手勢是使得觸控板的應用是否能更便利的關鍵之一。

針對上述問題，本發明之目的在提供一種觸控板之手勢辨識方法與手勢辨識裝置，其係根據觸控板被觸碰之感測器的數量來辨識手勢，以產生與手勢相對應之操作。

為達成上述目的，本發明揭露一種手勢辨識方法，應用於一觸控板，觸控板設置有複數個感測器，用以根據一觸控操作產生複數感測值，辨識方法包含有：提供第一及第二參考值；判斷該些感測值超過一臨界值的數目，以產生計數值；當計數值大於第一參考值且小於第二參考值時，則決定觸控操作為第一手勢；以及當計數值大於第二參考值，則決定觸控操作為第二手勢。

本發明另提出一種手勢辨識裝置，應用於一觸控板，觸控板設置有複數感測器，用以根據一觸控操作產生複數感測值，辨識裝置包含有：一儲存單元，用以儲存第一參考值、第二參考值及一臨界值；一判斷單元，用以判斷該些感測值超過臨界值的數目，以產生計數值；以及一決定單元，用以決定觸控操作所對應的手勢，當計數值大於第一參考值且小於第二參考值時，決定單元則決定觸控操作為第一手勢，當計數值大於第二參考值，決定單元則決定觸控操作為第二手勢。

藉由根據觸控板上感測到被觸碰的感測器數目來判斷手勢，可以更精確的反應使用者在觸控板上所使用的手勢，避免習知技術中因使用者手指粗細不同或兩指按壓太過靠近所引起的誤判，在設計時的判斷機制上也較容易實施且較有彈性。

本發明揭露了一種手勢辨識方法，其係利用觸控板上被觸碰之感測器的數目來判斷使用者的手勢。請參考第2圖，第2圖為本發明手勢辨識裝置之一實施例之方塊示意圖，手勢辨識裝置200包含有一儲存單元215、一判斷單元220以及一決定單元225。手勢辨識裝置200應用於一觸控板205，觸控板205在X軸方向上具有複數個感測器1~M，用來感測觸控板205X軸方向上被觸碰之情形以產生一組感測值，觸控板205中在Y軸方向上具有複數個感測器1~N，用來感測觸控板205中Y軸方向上被觸碰之情形以產生另一組感測值。儲存單元215係用以儲存判別手勢時所需要用到的各種參數，例如臨界值、第一參考值、第二參考值、及臨界參考值等，其中儲存單元215可以是各種形式的記憶體。判斷單元220則根據X軸方向上的感測值、Y軸方向上的感測值及儲存單元215中的臨界值來產生一計數值，決定單元225則利用此計數值及儲存單元215中的各項參考值，決定觸控操作所對應的手勢。以下將藉由對應的手勢辨識方法及實施例來說明手勢辨識裝置200之操作過程。

請參考第3圖，第3圖為一實施例中觸控板感測器感測觸控板中各區域上是否被觸碰以產生相對應感測值之示意圖，如第3圖所示，觸控板205沿著X軸方向設置有13個感測器，分別編號為1~13，在一觸控操作中，對應觸控板205中各區域上是否被觸碰，感測器1~13會產生相對應的感測值。判斷單元220係計數該等感測值中大於臨界值之數目來產生一計數值，如第3圖中有3個感測值大於臨界值，故其計數值為3。接著，決定單元225則依據此計數值、第一參考值、第二參考值及臨界參考值來判斷此觸控操作所對應的手勢，若計數值大於第一參考值且小於第二參考值，則決定觸控操作為第一手勢；若計數值大於第二參考值且小於臨界參考值，則決定觸控操作為第二手勢；以及若計數值大於臨界參考值，則判斷為一錯誤操作。舉例來說，可以設定第一參考值為0而第二參考值為2，當計數值大於2時，判斷此時之觸控操作為第二手勢；若計數值小於2而大於0時，則判斷此時之觸控操作為第一手勢，例如第3圖中計數值為3，故決定單元225判斷此觸控操作為第二手勢，其中可藉由臨界參考值來防止誤動作或雜訊干擾，當計數值大於臨界參考值時則判斷此時為錯誤操作而加以忽略，例如第3圖中可設定臨界參考值為所有感測器的總數，亦即13，由於不可能有超過13個感測器的感測值皆大於臨界值，故若計數值大於13，則判斷為錯誤操作而加以忽略。請注意，第一、第二參考值及臨界參考值的值可由設計者根據實際產品屬性及使用情況決定，例如觸控板尺寸大小、感測器數目(觸控板靈敏度)等等，本實施例僅為舉例說明，並不以此例為限。

本發明之手勢辨識裝置及方法可解決習知技術無法解決的問題，首先，手勢辨識裝置200直接以觸控板205上有被觸碰的感測器之數目(即計數值)作為判斷標的，在處理速度上較快，另外，由於直接計算計數值而不是計算峰值數，故不會有因觸碰點太過接近，例如小孩以兩根手指觸碰觸控板時所造成之誤判問題，以第3圖為例，虛線橢圓B代表觸碰點太過接近時感測器感測到的感測值差異太小，在習知技術中，其峰值數判斷會由於觸碰點太過接近而誤判為1個峰值，故使用者使用複數手指代表的手勢進行操作時卻會被誤判為是單數指代表的手勢，而本發明之方式不去判斷峰值數或觸碰點數目，而僅考慮感測到被觸碰的感測器數目(即感測值超過臨界值的數目)，來判斷使用者使用的手勢，故能更準確的判斷出手勢的態樣。

上述實施例中，手勢的種類可以再增加，例如另設定一第三參考值；若計數值大於第一參考值且小於第二參考值，則辨識為第一手勢；若計數值大於該第二參考值且小於第三參考值，則辨識為第二手勢；以及若計數值大於第三參考值且小於臨界參考值，則辨識為第三手勢。如此一來，可定義的手勢數目就增加到三種，當然，設計者亦可視實際需要設定更多參考值以定義更多手勢應用。

本發明之手勢辨識方法及裝置中，手勢與第一、第二、第三參考值的定義亦可由手勢辨識裝置200執行一設定模式讓使用者自行設定，故本發明之手勢辨識方法及裝置可彈性地針對每一使用者手指粗細及按壓習慣來做更正確的判斷。請參考第4圖，第4圖為本發明手勢辨識方法中設定模式之流程圖，其具有以下步驟：步驟400：開啟設定模式，以根據使用者使用習慣自行設定相關參數，以作為之後判斷手勢時的依據；步驟405：執行與一觸控操作相對應之手勢，例如單指觸碰或雙指觸碰；步驟410：判斷該手勢是否為可被辨識的手勢，若是，繼續執行步驟415；若否，則跳回步驟405以重新執行該手勢；步驟415：根據此時觸控板感測器得到的感測值與臨界值做比對，以獲得與該手勢相對應的計數值；步驟420：依據計數值產生至少一參考值，並將所產生之參考值儲存至儲存單元215中。

步驟425：結束設定模式。

在設定模式中，可重覆進行步驟400~425以進行多個不同手勢的參考值設定。於是，手勢辨識裝置200便可根據設定模式的設定結果作為判斷使用者手勢時的判斷標準。

請參考第5圖，第5圖為本發明手勢辨識方法另一實施例之流程圖。此實施例中係以三種手勢辨識為例來說明本發明之手勢辨識方法，其包含以下步驟：步驟500：開始手勢辨識流程；步驟505：將第一、第二、第三參考值及臨界參考值等參數設為手勢辨識裝置中預存的設定值(該預存之設定值可為設計者設定或由使用者自行設定)；步驟510：判斷使用者是否要重新設定該等參數；若是，繼續執行步驟515以執行設定模式；若否，則跳至步驟520進行手勢辨識流程；步驟515：重新設定各參數(例如執行上述的設定模式以重新設定第一、第二、第三參考值及臨界參考值等參數)，此步驟可只進行某些參數的設定，亦或重設所有參數；步驟520：使用者進行一觸控操作時，根據感測到的感測值與臨界值做比較，將感測值超過臨界值的數目當作計數值；步驟525：判斷計數值是否大於臨界參考值，若是，跳至步驟550；若否，則繼續執行步驟530；步驟530：判斷計數值是否小於或等於第一參考值，若是，則判斷觸控板上並無手勢執行，需重新進行判斷流程或重新設定相關參數，跳至步驟510；若否，則繼續執行步驟535；步驟535：判斷計數值是否小於第二參考值，若是，跳至步驟555；若否，則繼續執行步驟540；步驟540：判斷計數值是否小於第三參考值，若是，跳至步驟560；若否，則繼續執行步驟545；步驟545：決定該手勢為第三手勢，跳回步驟510進行下一次的手勢判斷流程；步驟550：決定該手勢為一錯誤操作而不執行動作，重新進行手勢判斷流程，跳回步驟510；步驟555：決定該手勢為第一手勢，跳回步驟510進行下一次的手勢判斷流程；步驟560：決定該手勢為第二手勢，跳回步驟510進行下一次的手勢判斷流程。

同樣地，此流程可推廣至辨識更多手勢，其只需增加更多參數值的設定，在此不再贅述，本實施例僅為舉例說明，並不以此例為限。

上述觸控板之手勢辨識方法可再擴充至二維平面上，亦即同時將X軸方向上的感測值及Y軸方向上的感測值做為判斷手勢的依據，在X軸方向上的第一感測器群組會產生複數第一感測值，同樣地，在Y軸方向上的第二感測器群組會產生複數第二感測值，由於多了一方向上的感測值可供判斷，手勢的辨識正確率可再提高。結合兩組感測值作判斷的方式很多，舉例來說，可以採用較簡單的方式而直接根據第一、第二感測器群組的感測器數目來決定採用哪一個方向的感測器群組作為判斷基準使用，例如若X軸上的感測器數目為13而Y軸上的感測器數目為5，則採用X軸上感測器群組產生的計數值作為判斷依據；反之，若Y軸上的感測器數目為13而X軸上的感測器數目為5，則採用Y軸上感測器群組產生的計數值作為判斷依據；另外，也可以先分別求出X軸與Y軸方向上的計數值後加以比較，選擇計數值較大者作為判斷依據。若採用上述第一種方法(直接比較第一、第二感測器群組的感測器數目來決定採用哪一個方向的感測器群組作為判斷基準)，則其實施方式與前述實施例相似。若採用上述第二種方法(比較第一、第二感測器群組的感測器所產生之計數值大小來決定採用哪一個方向的感測器群組作為判斷基準)，則可另外針對Y軸方向設定一組第四、第五、第六參考值及臨界參考值來判斷手勢，也可以使用上述的設定模式以重新設定第四、第五、第六參考值及臨界參考值等參數，在此不再贅述。請注意，X軸與Y軸方向上的手勢判斷方法雖然相似，但不同方向上的參數設定不一定要相同，必須視實際觸控板尺寸與應用而定，其感測到的計數值也不一定會相同，但最後判斷出的手勢只會有一種。舉例來說，若稱X軸方向上的感測器群組產生的計數值為X軸方向計數值，Y軸方向上的感測器群組產生的計數值為Y軸方向計數值，則當X軸方向計數值大於Y軸方向計數值時，便依據X軸方向計數值、X軸方向上的第一、第二、第三參考值及臨界參考值來辨識手勢；若X軸方向計數值小於Y軸方向計數值，則依據Y軸方向計數值、第二空間軸方向上的第四、第五、第六參考值及臨界參考值來辨識手勢。請參考第6圖，第6圖為本發明觸控板手勢辨識方法決定使用X軸方向或Y軸方向計數值作為手勢判斷依據之流程圖，其所依循之方法為比較第一、第二感測器群組的感測器所產生之計數值大小來決定採用哪一個方向的感測器群組作為判斷基準，具有以下步驟：步驟600：流程開始；步驟605：將X軸方向上複數感測器的感測值(稱為第一感測值)與臨界值做比較，判斷第一感測值超過臨界值的數目，以產生X軸方向計數值；同樣地，將Y軸方向上複數感測器的感測值(稱為第二感測值)與臨界值做比較，判斷第二感測值超過臨界值的數目，以產生Y軸方向計數值；步驟610：判斷X軸方向計數值是否大於Y軸方向計數值，若是，繼續執行步驟615；若否，跳至步驟620；步驟615：使用X軸方向計數值、第一、第二、第三參考值及臨界參考值來辨識手勢，跳至步驟625；步驟620：使用Y軸方向計數值、第四、第五、第六參考值及臨界參考值來辨識手勢，執行步驟625；步驟625：流程結束。

一般來說，使用二維方式來判斷手勢會有較佳的準確度，同時也允許有更高的設計彈性，例如可設計在X軸方向計數值為x而在Y軸方向計數值為y時(此時x不等於y)的亦對應到某些手勢。

惟以上所述者，僅為本發明之較佳實施例而已，當不能以此限定本發明實施之範圍，即依本發明申請專利範圍及發明說明內容所作之等效變化與修飾，皆屬本發明專利可能涵蓋之範圍。

400~425、500~560、600~625．．．步驟

200．．．手勢辨識裝置

205．．．觸控板

215．．．儲存單元

220．．．判斷單元

225．．．決定單元

第1圖為習知技術中觸控板之感測器感測一觸控操作所產生相對應電信號之示意圖。

第2圖本發明手勢辨識裝置之一實施例之方塊示意圖。

第3圖為本發明一實施例中觸控板感測器感測一觸控操作所產生相對應電信號之示意圖。

第4圖為本發明手勢辨識方法中設定模式之操作流程圖。

第5圖為本發明手勢辨識方法之另一實施例之流程圖。

第6圖為本發明手勢辨識方法使用X軸或Y軸計數值作為手勢判斷依據之流程圖。

500~560．．．步驟

Claims (9)

1. 一種手勢辨識方法，應用於一觸控板，該觸控板設置有複數感測器，用以根據一觸控操作產生複數感測值，該方法包含有：提供一第一參考值、一第二參考值及一臨界值；判斷該些感測值超過該臨界值的數目，以產生一計數值；當該計數值大於該第一參考值且小於該第二參考值時，則決定該觸控操作為一第一手勢；當該計數值大於該第二參考值，則決定該觸控操作為一第二手勢；提供一臨界參考值，其大於該第二參考值；以及當該計數值大於該臨界參考值時，則決定該觸控操作為一錯誤操作。
2. 如申請專利範圍第1項所述之手勢辨識方法，其中該臨界參考值係等於該等感測器之總數。
3. 如申請專利範圍第1項所述之手勢辨識方法，其另包含有：開始一設定模式，以進行該第一手勢之該觸控操作；以及依據該計數值產生該第二參考值。
4. 如申請專利範圍第1項所述之手勢辨識方法，其中該些感測器包含一第一感測器群組及一第二感測器群組，該第一感測器群組用以產生對應於一第一方向上之複數第一感測值，該第二感測器群組用以產生對應於一第二方向上之複數第二感測值，該方法另包含有： 當該第一感測器群組之感測器數目大於該第二感測器群組之感測器數目時，依據該些第一感測值超過該臨界值之數目，產生該計數值。
5. 如申請專利範圍第1項所述之手勢辨識方法，其中該些感測器包含一第一感測器群組及一第二感測器群組，該第一感測器群組用以產生對應於一第一方向上之複數第一感測值，該第二感測器群組用以產生對應於一第二方向上之複數第二感測值；而產生該計數值之步驟包含有：判斷該些第一感測值超過該臨界值的數目，以產生一第一方向計數值；判斷該些第二感測值超過該臨界值的數目，以產生一第二方向計數值；以及當該第一方向計數值大於該第二方向計數值時，以該第一方向計數值做為該計數值；當該第一方向計數值小於該第二方向計數值時，以該第二方向計數值做為該計數值。
6. 一種手勢辨識裝置，應用於一觸控板，該觸控板設置有複數感測器，用以根據一觸控操作產生複數感測值，該手勢辨識裝置包含有：一儲存單元，用以儲存一第一參考值、一第二參考值及一臨界值；一判斷單元，用以判斷該些感測值超過該臨界值的數目，以產生一計數值；以及 一決定單元，用以決定該觸控操作所對應的手勢，當該計數值大於該第一參考值且小於該第二參考值時，該決定單元則決定該觸控操作為一第一手勢，當該計數值大於該第二參考值，該決定單元則決定該觸控操作為一第二手勢，其中該儲存單元更儲存一臨界參考值，其大於該第二參考值；當該計數值大於該臨界參考值時，該決定單元則決定該觸控操作為一錯誤操作。
7. 如申請專利範圍第6項所述之手勢辨識方法，其中該臨界參考值係等於該等感測器之總數。
8. 如申請專利範圍第6項所述之手勢辨識裝置，其中該些感測器包含一第一感測器群組及一第二感測器群組，該第一感測器群組用以產生對應於一第一方向上之複數第一感測值，該第二感測器群組用以產生對應於一第二方向上之複數第二感測值，當該第一感測器群組之感測器數目大於該第二感測器群組之感測器數目時，該判斷單元依據該些第一感測值超過該臨界值之數目，來產生該計數值。
9. 如申請專利範圍第6項所述之手勢辨識裝置，其中該些感測器包含一第一感測器群組及一第二感測器群組，該第一感測器群組用以產生對應於一第一方向上之複數第一感測值，該第二感測器群組用以產生對應於一第二方向上之複數第二感測值，該判斷單元更判斷該些第一感測值超過該臨界值的數目，以產生一第一方 向計數值，及判斷該些第二感測值超過該臨界值的數目，以產生一第二方向計數值，當該第一方向計數值大於該第二方向計數值時，該判斷單元以該第一方向計數值做為該計數值；當該第一方向計數值小於該第二方向計數值時，該判斷單元以該第二方向計數值做為該計數值。