專利名稱：用于探測基于幅度比的觸摸事件的方法和系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明一般地涉及觸敏系統(tǒng)，更具體地，涉及識別在使用彎曲波觸 摸面板的觸敏系統(tǒng)上的觸摸位置。
背景技術(shù)：
觸摸面板用于提供二維坐標(biāo)信息。 一個(gè)例子是不透明跟蹤墊，另一 個(gè)例子是放置在顯示器比如液晶顯示器前面的透明觸摸屏。觸摸面板可 基于多種觸摸技術(shù)，包括四線電阻器和五線電阻器、電容、紅外和表面 聲波類型，以及彎曲波觸摸技術(shù)。
彎曲波也可稱為"曲折波"以及"最低級非對稱拉姆(Lamb)波"， 其有時(shí)縮寫為"Ao"。位于板比如觸摸屏襯底內(nèi)的彎曲波，特征在于主要 垂直于表面以及基本上相對于表面相同深度地運(yùn)動(dòng)。例如，己經(jīng)通過MHz 頻率范圍內(nèi)的超聲頻率的拉姆波的手指吸收，提出觸摸探測。然而，大 多數(shù)具有彎曲波觸摸系統(tǒng)的最近的工作使用低于包括音頻范圍的MHz范 圍的頻率。
在國際公開號WO00/38104 (智能振動(dòng)，2000年公開)的一種方法 中，彎曲波觸摸系統(tǒng)可基于物體上的輕打，例如按鍵或者手指，用以激 發(fā)襯底內(nèi)的彎曲波，從而探測觸摸。這些彎曲波誘發(fā)壓電元件或者連接 到襯底的傳感器(壓電)內(nèi)的電信號。這些信號由電子設(shè)備俘獲并處理, 來確定觸摸位置的(X，Y)坐標(biāo)，例如，通過使用飛行時(shí)間法從壓電信號 中提取觸摸坐標(biāo)信息。
在國際公開號WO01/43063 (聲音觸摸限制，2001年公開)的一種
方法可描述為"聲音指紋識別"。響應(yīng)壓電信號的頻率轉(zhuǎn)換而得到模板， 該壓電信號由襯底上的在與壓電(連接到襯底)相距不同距離"D"的校 準(zhǔn)觸摸而得到。在一個(gè)例子中，每一個(gè)模板具有代表頻率的橫軸和代表 標(biāo)準(zhǔn)化振幅幅度的縱軸。在系統(tǒng)的實(shí)時(shí)觸摸操作期間，產(chǎn)生了用于觸摸 事件的類似標(biāo)準(zhǔn)化的振幅對頻率的曲線(這將在下面進(jìn)一步討論)，并與 模板庫比較。觸摸到壓電的距離由相應(yīng)于最佳匹配模板的值"D"決定。 在英國公開號GB2385125 (Hardie-Bick， 2003年公開)討論的另一 個(gè)方法中，從活動(dòng)的觸摸計(jì)算出標(biāo)準(zhǔn)化的振幅對頻率的曲線，并與模板 曲線的庫比較。發(fā)現(xiàn)具有最佳匹配分?jǐn)?shù)的模板。然而，在這種情況下， 標(biāo)準(zhǔn)化的振幅曲線不只是觸摸和壓電之間的距離"D"的函數(shù)，還是兩維 方向上的觸摸坐標(biāo)(X，Y)的函數(shù)。然而，標(biāo)準(zhǔn)化的振幅對觸摸力的功率 譜的細(xì)節(jié)敏感，該觸摸力隨著用于產(chǎn)生觸摸的形式和工具而變化。因此， 標(biāo)準(zhǔn)化的振幅對除了觸摸的(X,Y)坐標(biāo)位置之外的因素敏感。
在另一個(gè)方法中，國際公開號WO03/067511 (聲音觸摸限制，2003 年公開)利用相位差曲線識別觸摸位置。提供以下數(shù)學(xué)符號來更精確地 限定標(biāo)準(zhǔn)化振幅曲線和相位差曲線的術(shù)語。
在一個(gè)例子中，操作者觸摸具有四個(gè)壓電的觸摸面板，其中產(chǎn)生兩 個(gè)模擬信號。(在其它的例子中，可以使用多于或少于四個(gè)壓電、傳感器 或者麥克風(fēng))。每一個(gè)信號，即S!(t)和S2(t)是時(shí)間"t"的函數(shù)。將信號 S"t)和S2(t)進(jìn)行數(shù)字化和頻率轉(zhuǎn)換，從而產(chǎn)生在頻域內(nèi)相應(yīng)的信號S"co) 和S2(o>)，其中co-27tf是角頻率?；诮穷l率co的任何函數(shù)或者算法容易 轉(zhuǎn)換為基于頻率f的函數(shù)或算法，反之亦然；在術(shù)語"頻率"下，廣泛地 解釋為包括頻率和角頻率。例如，S《①)和S2(c0)可表示S"t)和S2(t)的頻率 轉(zhuǎn)換。僅僅通過舉例的方式，S"c0)和S2(c0)可作為有限時(shí)間間隔上的離散 頻率轉(zhuǎn)換計(jì)算出來，例如由傅立葉轉(zhuǎn)換或者FFT (快速傅立葉轉(zhuǎn)換)提 供。S"t)和S2(t)是實(shí)函數(shù)，而S"co)和S2(CD)是復(fù)合函數(shù)，具有實(shí)數(shù)部分 Re{ S純和Re( S2(co)}以及虛數(shù)部分Im{ S"co》和Im{ S2( )}。這給出 了全部4個(gè)頻率的實(shí)函數(shù)。需要這樣的復(fù)數(shù)表示，因?yàn)樵诿恳粋€(gè)頻率， 信號振幅具有幅度和相位。復(fù)合函數(shù)S"co)和S2(c0)可表示為單元振幅的 正實(shí)幅度和復(fù)合相位因子的乘積，如下列方程.l和方程.2所示。 S"(o)-A"co).e勺(m)-A,(co).cos((h(a)》+i.A"①)'sin((lM(a)》方程.l S2(①)-A2(o))^2("^A2(o)).cos(())2(o)))+i.A2((o)'sin((J)2((D)) 方程.2
在此，A"co)叫S,(co)I以及A2((0)-IS2(0))I是信號振幅的正實(shí)幅度，((m(co) 和小2(c0)是復(fù)合振幅S"(o)和S2(co)的相位，"i"表示負(fù)1的平方根。對于
以下的方程.3和4，夂,是在頻率范圍上的振幅幅度A，(o))的最大值， A2MAX能夠類似地限定。方程.3和方程.4限定信號S1(t)和S2(t)的標(biāo)準(zhǔn)化振 幅曲線a1(w)和a2(w)，其中a1(w)和a2(w)被標(biāo)準(zhǔn)化為具有最大值1 。
<formula>formula see original document page 6</formula> 方程3<formula>formula see original document page 6</formula> 方程4方程.5限定相位差曲線AΦ(w)。
<formula>formula see original document page 6</formula> 方程5
為了使上述頻率函數(shù)的表示清楚，例如振幅幅度A1(w)和A2(w)和相 位差A(yù)Φ(w)表示為頻率W的連續(xù)函數(shù)。在實(shí)際工程執(zhí)行中，頻率W的數(shù)學(xué)連 續(xù)由有限組的離散頻率代替，例如，wk，其中整數(shù)指數(shù)k在從1到或許 大(perhaps large)、但是有限的整數(shù)K的范圍內(nèi)。同樣地，頻率的連續(xù) 函數(shù)由一些組的值代替，例如相應(yīng)于離散頻率wk的A1(wk)。
已經(jīng)注意到，相位差曲線AΦ(w)作為聲音指紋比標(biāo)準(zhǔn)化振幅a1(w)和a2(w)執(zhí)行地更好。例如，AΦ(w)表示對應(yīng)于在已知位置(X0,Y0)的校準(zhǔn) 觸摸的模板相位差曲線。當(dāng)相位差曲線AΦ(w)的活動(dòng)的聲音指紋接近匹配 于模板相位差曲線(AΦ(w)表示校準(zhǔn)信號，令表示活動(dòng)的信號)時(shí)，其 表示活動(dòng)觸摸的坐標(biāo)(X,Y)接近于產(chǎn)生模板相位差曲線(AΦ(w)的校準(zhǔn)觸 摸的坐標(biāo)(Xo,Yo)。
如當(dāng)前由現(xiàn)有產(chǎn)品證明的那樣，基于聲音指紋的彎曲波觸摸系統(tǒng)提 供了與多個(gè)其它期望產(chǎn)品特征結(jié)合的良好觸摸性能，例如高透光性、耐
磨性、對水污染的免疫性以及緊湊的機(jī)械設(shè)計(jì)。這對于較大尺寸的系統(tǒng) 尤其是正確的，例如基于例如15英寸(大約380mm)對角線液晶顯示器 的桌面尺寸的觸摸/顯示系統(tǒng)。然而，對于一些應(yīng)用，還需要對聲音指紋 限定和匹配算法進(jìn)行改進(jìn)。尤其是對較小的傳感器尺寸，例如用于手持 式應(yīng)用和銷售點(diǎn)應(yīng)用的那些傳感器，當(dāng)信號S1(t)和S2(t)遭受環(huán)境噪音時(shí)， 其自身的相位差曲線AΦ(w)對可靠提取觸摸坐標(biāo)不是經(jīng)常足夠的。而且， 在一些應(yīng)用中，由于錯(cuò)誤觸摸坐標(biāo)的產(chǎn)生，壞信號數(shù)據(jù)的短暫瞬間將是 主要問題。
還存在對于用于彎曲波觸摸系統(tǒng)的聲音指紋和匹配算法改進(jìn)、以及 壞信號數(shù)據(jù)識別改進(jìn)的需要
發(fā)明內(nèi)容
在一個(gè)實(shí)施例中，探測在觸摸面板上的觸摸事件的方法包含從至少 兩個(gè)傳感器獲得至少第一和第二信號，其中該至少第一和第二信號響應(yīng) 觸摸事件。計(jì)算出與該第一信號相關(guān)的第一振幅幅度，并計(jì)算出與該第 二信號相關(guān)的第二振幅幅度。該幅度比在第一和第二振幅幅度之間確定， 并基于該幅度比識別觸摸位置。
在另一個(gè)實(shí)施例中，觸摸系統(tǒng)包含觸摸面板以及至少兩個(gè)傳感器， 用于獲得至少兩個(gè)與在觸摸面板上的觸摸事件相關(guān)的信號?；谠撝辽?兩個(gè)信號，處理器模塊執(zhí)行頻率轉(zhuǎn)換以形成頻率轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)組，和基于該 頻率轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)組產(chǎn)生振幅幅度。該處理器模塊比較與至少兩個(gè)頻率轉(zhuǎn)換 數(shù)據(jù)組相關(guān)的振幅幅度和與在觸摸面板上的已知位置相關(guān)的模板指紋的 校準(zhǔn)文件，以確定與該觸摸事件相關(guān)的坐標(biāo)位置。該模板指紋至少部分 地基于幅度比。
在另一個(gè)實(shí)施例中，在基于聲音指紋的觸摸系統(tǒng)中使用的計(jì)算機(jī)可 讀介質(zhì)，包含用于處理來自至少兩個(gè)傳感器的數(shù)字化信號的指令，其中 這些數(shù)字化信號響應(yīng)觸摸面板上的觸摸事件。這些數(shù)字化信號包含至少 第一和第二信號。計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)具有用于計(jì)算與第一信號相關(guān)的第一 振幅幅度和與第二信號相關(guān)的第二振幅幅度的指令。還提供了基于幅度 比用于識別與觸摸事件相關(guān)的觸摸位置的指令，該幅度比是基于第一和 第二振幅幅度。


圖1表示按照本發(fā)明實(shí)施例形成的基于聲音指紋的觸摸系統(tǒng)。
圖2表示按照本發(fā)明的實(shí)施例，基于使用幅度比構(gòu)建的單個(gè)聲音指 紋，用于確定圖1的觸摸面板上的活動(dòng)觸摸事件的位置的方法。
圖3表示按照本發(fā)明的實(shí)施例，基于兩個(gè)聲音指紋用于確定在圖1 的觸摸面板上活動(dòng)觸摸事件位置的方法，其中一個(gè)指紋利用幅度比構(gòu)建， 另一個(gè)指紋利用相位差構(gòu)建。
圖4表示按照本發(fā)明的實(shí)施例，基于結(jié)合幅度比和相位差信息的單 個(gè)規(guī)范不變量聲音指紋，用于確定在圖I的觸摸面板上的活動(dòng)觸摸事件 位置的方法。
圖5表示按照本發(fā)明的實(shí)施例，用于使用聲音指紋算法式的球坐標(biāo)系統(tǒng)。
圖6表示按照本發(fā)明的實(shí)施例，幅度比映射到緯度角。 圖7表示按照本發(fā)明的實(shí)施例形成的基于聲音指紋的觸摸系統(tǒng)，其 具有產(chǎn)生兩個(gè)以上用于觸摸探測的信號的觸摸面板。
圖8表示按照本發(fā)明的實(shí)施例，基于一個(gè)聲音指紋，用于確定在圖7
的觸摸面板上的活動(dòng)觸摸事件位置的方法，該聲音指紋基于兩個(gè)以上數(shù) 字化信號構(gòu)建。
圖9表示按照本發(fā)明的實(shí)施例，基于兩個(gè)以上聲音指紋，用于確定 在圖7的觸摸面板上的活動(dòng)觸摸事件位置的方法。
具體實(shí)施例方式
前面的概述以及以下本發(fā)明特定實(shí)施例的詳細(xì)描述，當(dāng)與附圖結(jié)合 時(shí)將會更好地得到理解。附圖表示不同實(shí)施例的功能塊的圖表，功能塊 不必表示硬件電路之間的分割。這樣，例如， 一個(gè)以上功能塊(例如處 理器或存儲器)可由單片硬件(例如，通常目的的信號處理器和隨機(jī)存 取存儲器、硬盤等)實(shí)現(xiàn)。類似地，程序可以是獨(dú)立程序，可以作為子 程序結(jié)合到操作系統(tǒng)中，可以是安裝的軟件包內(nèi)的函數(shù)，等等。可以理 解，各種實(shí)施例不限制于附圖中示出的裝置和手段。
圖1表示基于聲音指紋的觸摸系統(tǒng)100?；诼曇糁讣y的觸摸系統(tǒng) 100是彎曲波觸摸系統(tǒng)的例子。在一個(gè)實(shí)施例中，該基于聲音指紋的觸摸 系統(tǒng)100是一個(gè)這樣的系統(tǒng)，其中彎曲波是觸摸產(chǎn)生的，并在0-20kHz 的聲音頻率范圍和/或低于lMHz的低超聲頻率范圍內(nèi)探測。
觸摸面板102具有襯底104，例如玻璃、鋁或者其它材料板，在其上 面安裝傳感器106、 108、 110和112以及相關(guān)的跡線114、 116、 118和 120。傳感器可以是壓電傳感器(piezoelectric sensors),其可以縮寫為 "piezo sensors"或者簡單的"piezos"。這些傳感器也可以是任何其它類 型的傳感器，其探測襯底104的局部移動(dòng)或者應(yīng)變，例如各種類型的加 速度計(jì)和應(yīng)變測量儀。傳感器106、 108、 110和112也可指示為麥克風(fēng)。 傳感器106、 108、 110和112探測聲音并沿跡線114、 116、 118和120 傳送傳感器信號，這些跡線與觸摸屏電線122連接來向觸摸屏控制器124 傳送傳感器信號。在圖1所示的實(shí)施例中，跡線114和120之間的電壓差是由傳感器106和112的反串聯(lián)(anti-series)組合產(chǎn)生的模擬信號。 類似地，傳感器108和110的反串聯(lián)組合產(chǎn)生對應(yīng)于跡線116和118之 間的電壓差的模擬信號?？蛇x擇地，傳感器112和110可任意地移除， 以便每一個(gè)傳感器106和108對應(yīng)一個(gè)模擬信號。在其它實(shí)施例中，用 改變的跡線互聯(lián)和/或另外的傳感器(未示出)產(chǎn)生多于兩個(gè)的模擬信號。 可以理解，傳感器106、 108、 110和112不限制于顯示的關(guān)于襯底104 和/或彼此的布置。
當(dāng)觸摸面板102用作觸摸屏?xí)r，其由非不透明材料形成，例如玻璃， 并安裝在顯示器160的前面，其可支撐圖形用戶界面(GUI)顯示按鈕和 圖標(biāo)或者其它圖形表示。在其它實(shí)施例中，觸摸面板102可由不透明或 者非不透明材料形成，并可設(shè)置為與顯示器160物理分離，例如作為跟 蹤墊的功能?？梢岳斫?，盡管在下列討論中主要談到觸摸面板102，但是 其它觸摸面板、觸摸屏和跟蹤板設(shè)計(jì)也可同樣地使用。
通常，當(dāng)襯底104在被描述為(X,Y)坐標(biāo)位置的給定位置被觸摸時(shí)， 觸摸系統(tǒng)100識別產(chǎn)生的聲音。應(yīng)當(dāng)理解，可以使用其它坐標(biāo)系統(tǒng)，例 如具有關(guān)于原點(diǎn)的半徑和角的極坐標(biāo)。在襯底104上每一個(gè)不同位置的 觸摸事件產(chǎn)生獨(dú)特的聲音。更具體地，當(dāng)用戶觸摸襯底104上的點(diǎn)時(shí)， 襯底104上的一個(gè)以上的傳感器106、 108、 IIO和U2探測聲音并將該 聲音表示為信號。不管觸摸面板是透明觸摸屏或者不透明或者非不透明 的觸摸墊，聲音指紋的原理保持一樣。
在觸摸屏控制器124內(nèi)的模數(shù)(A/D)轉(zhuǎn)換器126接收由觸摸屏電線 122上的傳感器106-112產(chǎn)生的兩個(gè)模擬信號。該A/D轉(zhuǎn)換器126輸出由 處理器模塊128接收的數(shù)字化信號148。頻率轉(zhuǎn)換模塊134可對數(shù)字化信 號148執(zhí)行頻率轉(zhuǎn)換，例如傅立葉轉(zhuǎn)換，或者更具體地執(zhí)行快速傅立葉 轉(zhuǎn)換(FFT),輸出與每一個(gè)傳感器信號相關(guān)的頻率分量的頻率轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù) 組。然后振幅幅度模塊130可從每一個(gè)頻率轉(zhuǎn)換信號提取振幅幅度信息， 并且可選擇地，相位模塊132可從每一個(gè)頻率轉(zhuǎn)換信號中提取相位信息。 該處理器模塊128可構(gòu)建與基于振幅幅度信息的活動(dòng)觸摸事件相關(guān)的曲 線或者聲音指紋。在另一個(gè)實(shí)施例中，處理器模塊128可構(gòu)建與基于振 幅幅度信息和相位信息的活動(dòng)觸摸事件相關(guān)的曲線或者聲音指紋。在又
一個(gè)實(shí)施例中，處理器模塊128可構(gòu)建基于相位信息或者基于數(shù)字化信 號148內(nèi)的其它信息的聲音指紋。
存儲器136可存儲校準(zhǔn)文件138,其包含一組聲音指紋來允許用戶成 功地與顯示器160交互。在正常使用之前，觸摸面板102上的(X,Y)坐 標(biāo)位置與當(dāng)一系列已知的(X,Y)坐標(biāo)位置被觸摸時(shí)產(chǎn)生的傳感器信號相 關(guān)。該信號可以被處理和存儲為校準(zhǔn)文件138內(nèi)的聲音指紋，例如第一、 第二至第N模板指紋140、 142和144。在一些實(shí)施例中，這些信號可進(jìn) 行不同地處理來產(chǎn)生第二校準(zhǔn)文件164，第二校準(zhǔn)文件164也存儲在存儲 器136內(nèi)并包含相應(yīng)組的聲音指紋。在該例子中，第一、第二至第N模 板指紋174、 176和178分別對應(yīng)第一、第二至第N模板指紋140、 142 和144,這樣表示在觸摸面板102上的相同(X,Y)坐標(biāo)位置。下面將進(jìn) 一步討論使用校準(zhǔn)文件138和164的實(shí)施例。應(yīng)當(dāng)理解，可使用另外的 校準(zhǔn)文件。
在彎曲波觸摸屏技術(shù)的背景下，聲音指紋也毫無疑義地簡單指示為 "指紋"。通過舉例的方式，已知的位置152可對應(yīng)于第二模板指紋142, 已知的位置154可對應(yīng)于第N模板指紋144。校準(zhǔn)文件138因此包括多 個(gè)或者一些預(yù)定指紋或者模板，每一個(gè)與在觸摸面板102上的特定(X，Y) 位置相關(guān)。這里，術(shù)語"模板"指校準(zhǔn)文件內(nèi)的預(yù)定指紋。相反，用于 計(jì)算運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)間觸摸的活動(dòng)聲音指紋在此也指示為"活動(dòng)指紋"或者"實(shí) 時(shí)指紋"。如下面進(jìn)一步討論的，在一些實(shí)施例的討論中，聲音指紋也可 指示為"曲線"或"軌道"。
對于聲音指紋，觸摸是怎樣產(chǎn)生的能夠潛在地對獲得的聲音指紋具 有不期望的影響。例如，對相同(X,Y)坐標(biāo)位置的兩個(gè)觸摸，其中第一 觸摸使用硬指示筆產(chǎn)生，第二觸摸使用橡皮產(chǎn)生，將產(chǎn)生許多不同的信 號，并因此可產(chǎn)生不同的聲音指紋。阻力類型觸摸產(chǎn)生了其它類型的信 號。如果聲音指紋取決于這些和其它觸摸性質(zhì)，那么對于每一個(gè)觸摸位 置(X,Y)將有很多不同的對應(yīng)于觸摸表面上觸摸相同點(diǎn)的不同方式的聲 音指紋。這些對其它觸摸特征的聲音指紋敏感度使單個(gè)模板聲音指紋在 給定(X，Y)位置表示所有觸摸的能力減小了。因此，期望產(chǎn)生與(X， Y)位置相關(guān)的獨(dú)特的模板指紋，該位置使所有不同類型的信號相互關(guān)聯(lián)，
允許不同類型觸摸的信號映射成獨(dú)特的指紋。而且，期望具有多于一種
類型的模板指紋，其中每一種類型的模板指紋對于給定的(X,Y)位置是 獨(dú)特的。
在產(chǎn)生與(X,Y)位置相關(guān)的獨(dú)特指紋的一個(gè)實(shí)施例中，第一、第二 至第N指紋模板140、 142和144可基于與兩個(gè)數(shù)字化信號相關(guān)的幅度比， 該兩個(gè)數(shù)字化信號由振幅幅度模塊130決定，例如兩個(gè)信號的每一個(gè)信 號的振幅幅度之間的比率，或者該比率的函數(shù)。在另一個(gè)實(shí)施例中，第 一、第二至第N模板指紋140、 142和144可基于結(jié)合有由相位模塊132 決定的相位信息，例如相位差信息的幅度比。因此，聲音指紋精確度可 以是幅度比和相位差的函數(shù)。
在典型應(yīng)用中，當(dāng)用戶觸摸觸摸面板102時(shí)，處理器模塊128比較 活動(dòng)觸摸聲音指紋和存儲在校準(zhǔn)文件138內(nèi)的第一、第二至第N模板指 紋140、 142和144的至少一個(gè)子集。然后最佳匹配聲音指紋或者模板可 用于識別觸摸事件的位置。
處理器模塊128然后可以將(X,Y)坐標(biāo)傳送給顯示模塊146，顯示 模塊146可以存儲在固件或軟件的一個(gè)以上模塊內(nèi)。比如顯示模塊146 可以是圖形用戶界面(GUI)模塊，例如Microsoft Windows頂操作系統(tǒng)。 在一個(gè)實(shí)施例中，顯示模塊146在主計(jì)算機(jī)162上運(yùn)行，主計(jì)算機(jī)162 也運(yùn)行用戶感興趣的應(yīng)用代碼。顯示模塊146確定坐標(biāo)是否表示按鈕的 選擇或者在顯示器160上顯示的圖標(biāo)。如果選擇了按鈕，主計(jì)算機(jī)162 或者其它元件(未示出)可基于與特定按鈕相關(guān)的功能釆取進(jìn)一步的動(dòng) 作。
可以在聲音指紋和自然基礎(chǔ)力的現(xiàn)代量子場規(guī)范(gauge)理論之間 進(jìn)行類推。在物理研究領(lǐng)域，"規(guī)范"理論己經(jīng)幫助量子場理論家理解自 然基礎(chǔ)力，例如電磁、弱和強(qiáng)核力。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，將自然正確地描述為在 實(shí)驗(yàn)室中觀察到的現(xiàn)象的這些理論，僅僅來自滿足"規(guī)范不變性"原理 的數(shù)學(xué)可能性子集的很小部分。
盡管術(shù)語"規(guī)范"的原始意義指用于測量機(jī)械維度的標(biāo)準(zhǔn)，而在"線 規(guī)"(wire gauge)中，"規(guī)范"的含義已經(jīng)一般化為物理系統(tǒng)的定量化描 述所需的非機(jī)械設(shè)置標(biāo)準(zhǔn)。具體地，當(dāng)在電路中選擇一個(gè)點(diǎn)標(biāo)注為"地"
或者o伏特時(shí)，可以做出"規(guī)范"的選擇。當(dāng)運(yùn)行電路模擬程序時(shí)，例 如SPICE，通過將電路中的另一個(gè)點(diǎn)限定為地并重新運(yùn)行SPICE模擬， 可執(zhí)行"規(guī)范轉(zhuǎn)換"。該規(guī)范轉(zhuǎn)換將引起電路中每一個(gè)點(diǎn)處的數(shù)字模擬電 壓變化。不過，由于參考地定義內(nèi)的改變沒有引起用于電子實(shí)驗(yàn)室測量 的任何預(yù)期的改變，例如電路中兩點(diǎn)之間的電壓差，SPICE程序在該規(guī) 范轉(zhuǎn)換下是"不變的"。該"規(guī)范不變性"可用作除錯(cuò)和質(zhì)量檢查工具。 在預(yù)備電路模擬代碼中缺少這樣的規(guī)范不變性，即在來自參考接地點(diǎn)的 重新定義的可測試預(yù)計(jì)中的變化，將標(biāo)記編碼錯(cuò)誤。這樣編碼錯(cuò)誤的例 子是通過電阻器的電流的歐姆定律計(jì)算，其錯(cuò)誤地在一個(gè)電阻器末端使 用絕對值電壓而不是正確地使用兩個(gè)電阻器末端之間的電壓差。
規(guī)范不變性的原理可應(yīng)用到彎曲波觸摸技術(shù)，以在好的和壞的候選 聲音指紋定義之間分類。對于觸摸屏應(yīng)用，感興趣的特性是觸摸位置， 即觸摸的(X，Y)坐標(biāo)。典型地，所有其它的觸摸性質(zhì)，例如力，與該應(yīng) 用不相關(guān)。如果聲音指紋分辨率受任何其它觸摸特性影響，正確的(X,Y) 坐標(biāo)位置就不會被識別和選擇，這就產(chǎn)生了應(yīng)用內(nèi)的很多問題。因此， 僅取決于觸摸坐標(biāo)(X,Y)的"規(guī)范不變聲音指紋"是期望的。
相位差曲線A(Kco)對其它被識別的觸摸特性不敏感，而對于觸摸位置 敏感。這是相位差曲線勝過其它候選聲音指紋分辨率，例如標(biāo)準(zhǔn)化振幅 曲線的歷史觀察的理論基礎(chǔ)。
如前面所述，觸摸的全部強(qiáng)度是一個(gè)觸摸特性而不是觸摸位置。例 如，使觸摸強(qiáng)度加倍，即，用兩倍的力以相同的方式觸摸，將使信號幅 度增加。在該例子中，信號振幅被加倍，即S"t)—S，"t) :2'S"t)以及 S2(t)—S'2(t) =2'S2(t)。撇號"'"用于表示規(guī)范轉(zhuǎn)換信號。S、(t)和S、(t)是 由于觸摸力加倍的"規(guī)范轉(zhuǎn)換"信號。該規(guī)范轉(zhuǎn)換，即規(guī)范(即在觸摸 位置觸摸的方法的變化)的變化對兩個(gè)信號具有相同的作用。另一個(gè)觸 摸特性是觸摸的精確定時(shí)。例如，"規(guī)范轉(zhuǎn)換的"信號S"t)—S、(t) =S"t-At) 以及S2(t)—S，2(t) ^S2(t-At)表示規(guī)范轉(zhuǎn)換的信號S',(t)和S'2(t)對應(yīng)于延遲 時(shí)間間隔At但是以別的方式識別的觸摸。然而，觸摸的另一個(gè)特性是激 發(fā)彎曲波的觸摸感應(yīng)力的功率譜；例如，從硬指示筆到軟指示筆的轉(zhuǎn)換 使觸摸功率譜改變。在頻域內(nèi)，這對應(yīng)于"規(guī)范轉(zhuǎn)換的"信號S"o)—S',(co)
-F(co)'S,(cd)以及S2(co)—S，2(co) =F(co)'S2((o)，其中F(co)涉及觸摸力的頻率 特性，并且是功率譜改變的觸摸力與沒有改變的觸摸力的比率(通常是
復(fù)數(shù))，作為頻率CD的函數(shù)。所有這些類型的規(guī)范轉(zhuǎn)換的信號對應(yīng)于在精
確的相同(X,Y)觸摸位置的觸摸。對于規(guī)范敏感的聲音指紋分辨率是不 期望的，該聲音指紋分辨率產(chǎn)生了取決于如何精確觸摸點(diǎn)(X,Y)的不同 結(jié)果。相反，僅取決于觸摸(X，Y)坐標(biāo)而不取決于所有其它觸摸特性的 "規(guī)范不變"聲音指紋，對于在基于聲音指紋的觸摸系統(tǒng)中使用是期望 的。
在彎曲波觸摸技術(shù)的背景下，對于不期望的規(guī)范敏感性和期望的規(guī) 范不變性的概念的數(shù)學(xué)準(zhǔn)則，能夠在幅度規(guī)范函數(shù)(gauge ftmction)G((o) 和相位規(guī)范函數(shù)Y(co)的幫助下進(jìn)一步發(fā)展。即使對于固定的觸摸位置，觸 摸怎樣產(chǎn)生的變化將一般地以作為頻率函數(shù)的復(fù)雜方式改變信號振幅幅 度和/或相位。然而，用戶怎樣觸摸給定位置的任何變化以相同的方式影 響兩個(gè)信號。通常，以數(shù)學(xué)術(shù)語描述，規(guī)范轉(zhuǎn)換的頻域信號如下。
<formula>formula see original document page 13</formula> 方程.6 <formula>formula see original document page 13</formula> 方程.7
這兩個(gè)信號S"o))和S2(0))以相同的方式變化。規(guī)范轉(zhuǎn)換可等價(jià)地如
下表示。
<formula>formula see original document page 13</formula> 方程.8
<formula>formula see original document page 13</formula>方程.9
<formula>formula see original document page 13</formula> 方程 10
<formula>formula see original document page 13</formula> 方程.ll
加倍觸摸強(qiáng)度的上述例子對應(yīng)于具有規(guī)范函數(shù)g(0))^2以及y(o))-0的 規(guī)范轉(zhuǎn)換。觸摸延遲時(shí)間At對應(yīng)于具有規(guī)范函數(shù)G(cd)-1以及Y(①)-co'At 的規(guī)范轉(zhuǎn)換。觸摸功率譜的變化對應(yīng)于具有更復(fù)雜形式的規(guī)范函數(shù)G(co) 和Y(co)的規(guī)范轉(zhuǎn)換。在以上等式中可以看出，所有的信號部分A!(co)、 A2(w)、 (h(cD)、 (Kco)對于規(guī)范轉(zhuǎn)換是敏感的，并因此對超出(X,Y)坐標(biāo) 的觸摸特性的變化是敏感的。相位差曲線的規(guī)范轉(zhuǎn)換如下所示。
<formula>formula see original document page 13</formula> 方程 12 如結(jié)果A(j)(co)—A(j)(0))所示，方程.12表示相位差曲線沒有受到觸摸特 性的規(guī)范轉(zhuǎn)換的影響。這樣，相位差曲線是規(guī)范不變聲音指紋，僅取決 于觸摸位置而不取決于觸摸的任何其它特性。相反，前面討論的標(biāo)準(zhǔn)振 幅是對規(guī)范敏感的，并取決于觸摸力的功率譜的細(xì)節(jié)，如下面的方程.13 和14所示
a(co)—a，"w)-A、((o)/A、麗-G(cD).A"co)/Max(G((o).A"co))扭"a)) 方程.13
a2(co)—a，2((o)-A，2(co)/A，2薩-G((D)'A2(co)/Max《G(w).A2(o))^a2(0) 方程.14
，因?yàn)橄辔徊钋€是規(guī)范不變聲音指紋，因此相位差曲線提供了有 效聲音指紋，gp，相位差曲線對非控制和非相關(guān)觸摸特性不敏感。然而，
在該規(guī)范不變性質(zhì)中，相位差曲線不唯一。具體地，幅度比A2(Q))/A"CD)
也是規(guī)范不變的，即，不取決于超出(X，Y)坐標(biāo)位置的無關(guān)觸摸特性， 如方程.15所示，其中取消了規(guī)范函數(shù)G(Q))。
A2(C0)/A"(D)—A，2(CD)/A、(0))—G(0)).A2((D))/(G((D).A,(①"
^A2(G))/A"(0)方程.15
方程.15的結(jié)果表示A2(C0)/A!(C0)—A2((D)/A《CO)。
幅度比的任何函數(shù)f(x)也是規(guī)范不變的。
f(A2((o)/A"G)》—f(A，2(co)/A，"①))-f(A2(co)/A"o))) 方程.16
這樣，f(A2(a))/A"w))—f(A2(co)/A"co))。例如，如果f(x)4/x，可以看 出A"①)/A2(co)也是規(guī)范不變的，如從簡單地交換任意的標(biāo)記"1"和"2"
中預(yù)期的。在這種情況下，其中f(X)=(X-l)/(X+l)， f(X)= (XM)/(X2+1)以及
f(x)-arctan(x)，能夠確定以下規(guī)范不變聲音指紋。
(A2(co)誦A(①))/(A2(cD)+A,(a))) 方程.17
(A2(CO)2-A"0))2)/(A2((0)2+A,(G))2) 方程.18
arctan(A2( )/A(G))) 方程.19
因此，如幅度比的任何函數(shù)表示為規(guī)范不變的，在幅度比怎樣構(gòu)建 為獲得聲音指紋中，存在高度的靈活性。出于編碼目的，方程.17-19表示 具有有限范圍(對于方程.17和18，是-l到+l的范圍，對于方程.19，是 0到n/2的范圍)的優(yōu)點(diǎn)的聲音指紋的選擇，例如，它們可簡單地被依比
例決定為8位整數(shù)的范圍。相反，幅度比A2(co)/A"a))具有從0到無窮大 的范圍，并因此可導(dǎo)致在執(zhí)行期間的高度復(fù)雜性。幅度比A2(co)/A—)以 及幅度比f(A2(①)/A,(o)))的各種函數(shù)，例如(A2(co)-A,(co))/(A2(o))+A,((o》和 arctan(A2(co)/A,((D))都提供了規(guī)范不變性；這樣，術(shù)語"幅度比"廣泛地 限定為包括A2(co)/A,(o))及其所有函數(shù)。
僅通過舉例的方式，聲音指紋的校準(zhǔn)文件可以在校準(zhǔn)點(diǎn)的76x57點(diǎn) 陣內(nèi)的每一個(gè)點(diǎn)處，總共N=4332個(gè)校準(zhǔn)點(diǎn)，通過輕敲15英寸(大約 380mm)對角線彎曲波傳感器而構(gòu)建。例如，可以在校準(zhǔn)點(diǎn)處觸摸圖1 的觸摸面板102以在校準(zhǔn)文件138內(nèi)產(chǎn)生第一、第二至第N模板指紋140、 142和144。在這些4332個(gè)校準(zhǔn)點(diǎn)位置的每一個(gè)位置， 一對模擬信號(例 如來自傳感器106和112的信號以及來自傳感器108和110的信號)可 由A/D轉(zhuǎn)換器126數(shù)字化，由頻率轉(zhuǎn)換模塊134轉(zhuǎn)換頻率，例如通過使 用后面連接有FFT的Hamming或者Harming濾波器。例如，對于在從 2.1kHz至19.3kHz范圍內(nèi)選擇的900 (從1024中)離散FFT頻率中的每 一個(gè)頻率，可以計(jì)算、按比例決定anctan(A2(a))/A"Q)))并將其四舍五入到 從0至127的整數(shù)范圍，并存儲為8位整數(shù)。參考聲音指紋模板的校準(zhǔn) 文件138隨后可以和匹配算法一起使用，以識別由觸摸事件導(dǎo)致的活動(dòng) 信號的觸摸位置。
圖2表示基于使用幅度比構(gòu)建的單個(gè)聲音指紋，用于確定在觸摸面 板102上的活動(dòng)觸摸事件位置的方法。在200，操作者可在觸摸面板102 上的(X,Y)位置開始觸摸事件，例如圖1上的點(diǎn)(X1,Y1) 150。因?yàn)?使用幅度比，僅僅考慮觸摸位置，其它因素例如用于產(chǎn)生觸摸的工具或 者施加的力不影響正確位置的確定。應(yīng)當(dāng)注意，傳感器106、 108、 110 和112在觸摸面板102上的放置僅僅是示范性的而不是限制性的。
在201和202， A/D轉(zhuǎn)換器126探測來自四個(gè)傳感器106、 108、 110 和112的兩個(gè)信號，這些信號可以在跡線114、 116、 118和120上傳送到 觸摸屏電纜122。 A/D轉(zhuǎn)換器126向處理器模塊128輸出數(shù)字化信號組 148。
在203和204，頻率轉(zhuǎn)換模塊134執(zhí)行頻率轉(zhuǎn)換，例如對對應(yīng)于兩個(gè) 傳感器信號的數(shù)字信號組148進(jìn)行傅立葉轉(zhuǎn)換，更具體地是FFT，并輸 出第一和第二頻率轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)組。在205和206，振幅幅度模塊130對每一 個(gè)第一和第二頻率轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)組在頻率范圍上進(jìn)行振幅幅度計(jì)算。例如， 可以計(jì)算與第一和第二頻率轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)組相關(guān)的第一和第二組振幅幅度 (A"co)和A2( ))。在208,振幅幅度模塊130基于205和206的振幅幅 度確定幅度比。
在210，處理器模塊128可基于幅度比構(gòu)建活動(dòng)指紋。該活動(dòng)指紋是
活動(dòng)觸摸事件的代表，活動(dòng)觸摸事件包括頻率轉(zhuǎn)換的每一個(gè)頻率帶(其 在一些實(shí)施例中可限制為選擇的范圍)。在212，處理器模塊128比較活 動(dòng)指紋和模板指紋，例如存儲在校準(zhǔn)文件138內(nèi)的第一至第N模板指紋 140-144，以確定其間的差值并識別一個(gè)以上與聲音指紋"最匹配"的模 板指紋。在該例子中，第一至第N模板指紋140-144是幅度比作為頻率 函數(shù)的代表。該用于獲得活動(dòng)指紋的處理方法也用于構(gòu)造用于比較的校 準(zhǔn)文件內(nèi)的模板指紋。在一個(gè)實(shí)施例中，處理器模塊128可確定用于每 個(gè)比較的分?jǐn)?shù)或者得分關(guān)系，其中該分?jǐn)?shù)可以是整個(gè)頻率范圍上的絕對 值差之和。該分?jǐn)?shù)表示活動(dòng)指紋對于校準(zhǔn)文件138內(nèi)的第一至第N模板 指紋140-144中每個(gè)模板指紋多么不同，或者多么緊密地匹配。該處理器 模塊28可確定表示一個(gè)、或者可選擇地多于一個(gè)的可能校準(zhǔn)位置或者 最佳匹配模板指紋的最低分。
在214，處理器模塊128可以比較最佳匹配模板指紋和活動(dòng)指紋之間 的差值與預(yù)定閾值。如果該差值大于預(yù)定閾值，該方法進(jìn)入216，活動(dòng)指 紋被拒絕。換言之，在校準(zhǔn)文件138中，活動(dòng)指紋沒有充分地與任何模 板指紋匹配。如果在214的該差值小于預(yù)定閾值，在218，處理器模塊 128識別在212識別的最佳匹配坐標(biāo)例如(X,Y)坐標(biāo)。然后基于最佳匹 配模板指紋的坐標(biāo)和相鄰模板指紋的坐標(biāo)和分?jǐn)?shù)，該處理器模塊128可 在220插入，以進(jìn)一步提煉在觸摸面板102上的活動(dòng)觸發(fā)事件的位置。 然后在222，向主機(jī)162報(bào)告觸摸坐標(biāo)。如果活動(dòng)觸摸事件對應(yīng)于顯示器 160上的選擇，主機(jī)162可開始特定動(dòng)作或功能和/或更新顯示器160。
除了幅度比(例如A2((0)/A"①)或者其任何函數(shù))之外，可能的規(guī)范 不變聲音指紋組包括幅度比和相位差曲線A())(o))的函數(shù)。聲音指紋可結(jié)合 幅度比和相位差。另一種方法是一個(gè)聲音指紋使用幅度比，明顯不同的
聲音指紋使用相位差。
圖3表示基于兩個(gè)聲音指紋用于確定在圖1的觸摸面板102上的活 動(dòng)觸摸事件位置的方法，其中一個(gè)聲音指紋利用幅度比構(gòu)建，另一個(gè)聲 音指紋利用相位差構(gòu)建。圖3的方法表示冗余確認(rèn)的例子，其中基于單 個(gè)刺激或者觸發(fā)事件產(chǎn)生多于一個(gè)的聲音指紋。通過使用多于一個(gè)的聲 音指紋，更好地處理小屏幕內(nèi)的噪音敏感性問題。冗余確認(rèn)可與利用幅 度比構(gòu)建的一個(gè)或兩個(gè)聲音指紋一起使用?？蛇x擇地，幅度比可用于構(gòu) 建一個(gè)聲音指紋，而相位差可用于構(gòu)建第二聲音指紋。在另一個(gè)實(shí)施例 中，相位差可用于構(gòu)建兩個(gè)聲音指紋，而在又一個(gè)實(shí)施例中，不同的聲 音指紋構(gòu)造可用于構(gòu)建一個(gè)或者兩個(gè)聲音指紋。
在230，操作者在觸摸面板102上的(X,Y)位置開始觸摸事件，例 如如前面用圖2討論的圖1上的點(diǎn)(X1,Y1) 150。在231和232, A/D 轉(zhuǎn)換器126探測如上面討論的兩個(gè)信號，并向處理器模塊128輸出數(shù)字 化信號組148。
在233和234，頻率轉(zhuǎn)換模塊134對相應(yīng)于兩個(gè)信號的數(shù)字化信號組 148執(zhí)行頻率轉(zhuǎn)換，并輸出第一和第二頻率轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)組。相反在圖2中， 從基于幅度和相位的第一和第二頻率轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)組中提取信息，并用于構(gòu) 建兩個(gè)單獨(dú)的指紋。
基于幅度比的聲音指紋的構(gòu)建使用類似于圖2中的過程。在235和 237，振幅幅度模塊130分別在頻率范圍上基于頻率轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)組233和234 計(jì)算第一組和第二組振幅幅度。在239，振幅幅度模塊130基于235和 237內(nèi)計(jì)算的振幅幅度確定幅度比。在241，處理器模塊128可基于幅度 比構(gòu)建第一活動(dòng)指紋。在243，處理器模塊128比較活動(dòng)觸摸事件的第一 活動(dòng)指紋和模板指紋以確定它們之間的差值，并識別與活動(dòng)指紋"最匹 配"的模板指紋。該模板指紋可以是校準(zhǔn)文件138內(nèi)的第一、第二至第N 模板指紋140、 142和144。該處理器模塊128可確定表示可能候選位置 的最佳分?jǐn)?shù)或者最佳匹配模板指紋。
在245,處理器模塊128可比較最佳匹配模板指紋和活動(dòng)指紋之間的 差值與預(yù)定閾值。如果該差值大于預(yù)定閾值，該方法進(jìn)入248，活動(dòng)指紋 被拒絕，并且該方法終止。如果在245該差值小于預(yù)定閾值，在249，處
17
理器模塊128識別在243識別的最佳匹配的(Xmr，Ymr)坐標(biāo)。
基于相位差的聲音指紋的構(gòu)造使用233和234的數(shù)據(jù)組。相位被確 定，相位差曲線被計(jì)算出來。在236和238，相位模塊132分別確定233 和234的每一個(gè)頻率轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)組的相位，在240，相位模塊132確定兩個(gè) 信號之間的相位差。在242，處理器模塊128可基于該相位差構(gòu)建活動(dòng)指 紋。在244，處理器模塊128比較活動(dòng)觸摸事件的活動(dòng)指紋和模板指紋， 以確定它們之間的差值，并識別與活動(dòng)指紋"最佳匹配"的模板指紋。 在該例子中，模板指紋可以是校準(zhǔn)文件164內(nèi)的第一、第二至第N模板 指紋174、 176和178。再一次，處理器模塊128可確定表示可能候選位 置或者最佳匹配模板指紋的分?jǐn)?shù)。
在246，處理器模塊128可比較最佳匹配模板指紋和聲音指紋之間的 差值與預(yù)定閾值。如果該差值大于預(yù)定閾值，該方法進(jìn)行到248，聲音指 紋被拒絕，該方法終止。如果在246該差小于預(yù)定閥值，在250，處理器 模塊128識別在244識別的最佳匹配的坐標(biāo)(XpD,YpD)。
在252，處理器模塊128考慮基于最佳匹配幅度比模板的觸摸坐標(biāo)
(Xmr,Ymr)和基于最佳匹配相位差模板的觸摸坐標(biāo)(XpD,YpD)。在這種
情況下，計(jì)算出兩個(gè)獨(dú)立觸摸坐標(biāo)估計(jì)值。如果幅度比推導(dǎo)的坐標(biāo)
(Xmr,Ymr)和相位差推導(dǎo)的坐標(biāo)(XpD,YpD〉不一致，例如當(dāng)相互比較
時(shí)超出預(yù)定距離，該方法進(jìn)入254,其中坐標(biāo)被拒絕，不向主計(jì)算機(jī)I62 報(bào)告觸摸坐標(biāo)。如果在252， (Xmr,Ymr)和(XpD，YpD)坐標(biāo)在預(yù)定距離 內(nèi)，在256，向主計(jì)算機(jī)162報(bào)告觸摸坐標(biāo)，其中如果活動(dòng)觸摸事件對應(yīng) 于顯示器160上的選擇，主計(jì)算機(jī)162可以開始特定動(dòng)作或功能和/或更 新顯示器160。已經(jīng)觀察到在信號處理中的這種冗余，從而極大地減少由 于環(huán)境噪聲導(dǎo)致的錯(cuò)誤觸摸率。該冗余聲音指紋方法可以以不同的方式 推廣。
圖4表示基于結(jié)合幅度比和相位差信息的單個(gè)規(guī)范不變聲音指紋， 用于在圖1的觸摸面板102上確定活動(dòng)觸摸事件位置的方法。圖4中的 一些項(xiàng)目編號與圖3相同，表示相同的處理技術(shù)。轉(zhuǎn)向239和240,己經(jīng) 確定基于兩個(gè)數(shù)字化信號的幅度比和相位差。
在260，處理器模塊128基于幅度比和相位差構(gòu)建單個(gè)活動(dòng)指紋。具
體地，對于兩個(gè)變量的任何函數(shù)f(x,y)，其中x是A2(co)/A！((0)， y是相位 差，f(A2(tD)/A一),A())(a))是規(guī)范不變聲音指紋。例如，如果f(X,y)=cos(y>x 或者f(x，y)-sin(y》x，下列規(guī)范不變聲音指紋僅僅部分地取決于幅度比。 cos(A(Kco))'(A2(co)/A"co)) 方程.20 sin(A(J)(o)):KA2(o))/A)(w)) 方程.21 上述兩個(gè)表達(dá)式(方程.20和21)能夠表示為多個(gè)頻率轉(zhuǎn)換，可以看 出兩個(gè)表達(dá)式等于復(fù)數(shù)比S2(a))/S"co)的實(shí)數(shù)部分和虛數(shù)部分，而不是幅 度和相位。利用少量進(jìn)一步的數(shù)學(xué)運(yùn)算，能夠示出這兩個(gè)表達(dá)式(方程.19 和20)等價(jià)于下面的兩個(gè)表達(dá)式，方程.22和23。 [Re(S"co)〉.Re(S2(co)〉+Im(S((o)Hm(S2(co)〉〗/[Re(S"tt)))2+Im(S"CD)〉2〗 方程.22 方程,23
在實(shí)現(xiàn)時(shí)，程序員可注意作為浮點(diǎn)或者整數(shù)值的Re(S"(D)〉、 Im(S，(a))、 Re(S2(co)〉和Im(S2((o)〉的量典型地是FFT編碼的原輸出。因 此，上述表達(dá)式(方程.22和23)提供了規(guī)范不變指紋，其可以由FFT 輸出直接計(jì)算出來，而不使用平方根或者先驗(yàn)的函數(shù)，僅僅是加、減、 乘和除。
聲音指紋不需要限制為作為頻率函數(shù)的單一實(shí)變量，即"曲線"，但 是可一般化為作為頻率函數(shù)的兩維或者更高維空間內(nèi)的點(diǎn)。然后聲音指 紋變成在更高維空間內(nèi)等價(jià)為"路徑"或者"軌道"(由頻率參數(shù)化)的 點(diǎn)的組。 一對作為頻率函數(shù)的實(shí)變量可用于結(jié)合和保持包含在規(guī)范不變 A2(①yA"o))曲線和規(guī)范不變相位差曲線A(Ka))內(nèi)的全部信息。結(jié)合該兩種 曲線的一種方式是形成作為頻率函數(shù)(X(co),Y((o))-(A2(a))/A"o))，A(Ka)))的 2-D向量。對于特定頻率，相應(yīng)實(shí)數(shù)(A2/AhA(j))對可視為在極坐標(biāo)平面 302內(nèi)的點(diǎn)330 (如圖5所示)，其中與原點(diǎn)的距離是比率A2/Ap極角是 A小。作為頻率co的函數(shù)的完整組的點(diǎn)(A2((d)/A,(g)),A(Ko)))在幾何上在極 坐標(biāo)平面302內(nèi)限定軌道332。對于活動(dòng)觸摸，軌道332是聲音指紋，其 可與存儲在校準(zhǔn)文件內(nèi)的模板軌道比較為類似或不類似。很多用于構(gòu)建 聲音指紋的選項(xiàng)以這樣軌道的形式存在。特別的重要性是支持無偏匹配 分?jǐn)?shù)算法的軌道坐標(biāo)系。
即使當(dāng)分辨率減少到僅僅一比特，由于具有足夠大取樣頻率W,己經(jīng) 發(fā)現(xiàn)聲音指紋(A2(O)/A"(0),A(KQ)》是有效的；例如，如果A2(C0^A"C0)，
幅度比A2(co)/Ai(①)可設(shè)置為1，否則為0，并且A(Kco)減小為其符號位， 即如果A(Kco)是負(fù)數(shù),則幅度比A2(w)/A"co)為1，否則為0?？蛇x擇地， 幅度比和相位差可用8比特分辨率(1字節(jié))或者任何其它分辨率存儲。 如果存儲器固定數(shù)目的比特對每個(gè)指紋有效，多個(gè)選擇對于指紋的分辨 率和用于構(gòu)建指紋而取樣的頻率數(shù)目之間的交換是有效的。當(dāng)處理能力 有限時(shí)， 一比特分辨率的重要優(yōu)點(diǎn)是活動(dòng)和模板指紋可使用邏輯XOR函
數(shù)與大計(jì)算效率比較。
圖5表示用于將這樣的聲音指紋形象化為集合軌道的球坐標(biāo)系。復(fù) 數(shù)聲音指紋可由A2(a))/A!(a))和相位差曲線形成，以在單元球300的表面 上限定軌道342，其中緯度e((o)和經(jīng)度(p((O)是頻率的函數(shù)，這將在下面 描述。對于每一個(gè)頻率，在球面上有一個(gè)點(diǎn)，例如點(diǎn)340,與所有的頻率 一起形成軌道，例如342。為了在此討論的目的，單元球300可指示為具 有典型的地球使用的地理參考點(diǎn)，例如北極320、南極322和赤道324、 緯度和經(jīng)度。所示的是單元球300和相應(yīng)的具有極坐標(biāo)半徑的極坐標(biāo)平 面302,極坐標(biāo)半徑等于幅度比A2/A,，并且極坐標(biāo)角度等于相位差(()2-^。 在該單元球上，經(jīng)度(東/西)角由相位差曲線限定
(p( )=A(j)(co)=(|)20)-(|)i(co) 方程.24 緯度(北/南)角是由下列函數(shù)A2(co)/A"co)限定的幅度比的例子 e((o)-;c/2-2arctan(A2(co)/A,(co)) 方程.25 整個(gè)極坐標(biāo)平面302可映射到單元球300的球表面，以便極坐標(biāo)平 面302內(nèi)的點(diǎn)330映射到單元球300內(nèi)的點(diǎn)340,平面軌道332映射到球 軌道342。交換任意信號標(biāo)號"1"和"2"通常會改變極坐標(biāo)面302內(nèi)相 應(yīng)的活動(dòng)點(diǎn)(同一頻率)和模板軌道之間的距離，其導(dǎo)致用于分?jǐn)?shù)計(jì)算 的不期望的情形。相反，基于單元球300內(nèi)的軌道點(diǎn)之間距離的分?jǐn)?shù)不 受這些偏差的影響。交換第一和第二傳感器信號(其由來自圖1的傳感 器106和108的信號表示)的角色，僅僅翻轉(zhuǎn)北極320和南極322，并關(guān) 于極軸180。旋轉(zhuǎn)單元球300;球300上的任意兩個(gè)點(diǎn)之間的距離不改變。
而且，通過蒙特卡羅(Monte Carlo)模擬，已經(jīng)觀察到如果沒有觸摸信 號，并且信號S"t)和S2(t)是簡單的隨機(jī)噪音，然后用于(0(co)，cp(0)))的 相應(yīng)值均勻地和隨機(jī)地分布在球表面上。這意味著結(jié)合的幅度比和相位 差聲音指紋由上述等式以無偏方式表示為單元球的二維表面上的軌道 (作為頻率的函數(shù))。由于在表面或者更高維空間上的路徑或者軌道的圖 像，每頻率提供多于一個(gè)值的聲音指紋可稱為"軌道"，以區(qū)別每頻率僅
提供一個(gè)值的聲音指紋，其歷史上有時(shí)稱為"曲線"。
圖6更詳細(xì)地表示比率A2/A,到緯度角0i/2-2arctan(A2/AO的映射。 通過舉例的方式，接近北極320的點(diǎn)可對應(yīng)分別從傳感器106和112以 及傳感器108和110接收的信號S1、 S2 (在給定頻率)，其中信號振幅幅 度A相比信號振幅幅度A2很大，在這種情況下，來自傳感器108和110 的信號可簡單地是噪音。接近南極322的點(diǎn)可對應(yīng)于信號S1、 S2,其中 信號振幅幅度A2相比信號振幅幅度Ad艮大，在這種情況下，來自傳感 器106和112的信號可簡單地是噪音。接近赤道324的點(diǎn)在信號振幅幅 度A和A2近似相等的位置，即傳感器106和112產(chǎn)生振幅可與來自傳感 器108和110的信號幅度相比的信號。
基于活動(dòng)觸摸的軌道的每一個(gè)點(diǎn)可與表示模板指紋軌道的相同頻率 的對應(yīng)點(diǎn)比較，以確定相應(yīng)點(diǎn)在單元球上間隔多近或者多遠(yuǎn)。對全部點(diǎn) 做這樣的比較，即對該對軌道的所有頻率，對這兩個(gè)軌道即是聲音指紋 多么相似或者不同進(jìn)行測量。這種在單元球上的相應(yīng)軌道點(diǎn)之間間隔的 距離，提供了距離的無偏感，該距離的無偏感不是由比率A2/A,或者自身
的相位差(l)2(CD)-(h((0)提供。如果S2與S,相比很小，從而A2/A,基本上等 于0， S2是噪音，(h(G))變成隨機(jī)值，相位差(I)2(G)HM(G))變成在正180度到
負(fù)180度的整個(gè)范圍內(nèi)的隨機(jī)值。這樣(h(coH),(Q))是差值的偏差測量，其
中小的隨機(jī)噪聲波動(dòng)可能有時(shí)錯(cuò)誤地意味著聲音指紋中的大的差值。對
于幅度，A2的值是A,的兩倍大，A產(chǎn)2A,(或者A2/A產(chǎn)2);離開等式， A2=A(或者A2/A產(chǎn)l);不大于或者小于A,的值是A2的兩倍大，A1=2-A2 (或者A2/A尸l/2)。如果值A(chǔ)2/A,=2、 1和1/2在圖6中繪制在數(shù)字線326 上，從A2/A，=l給出錯(cuò)誤的表達(dá)式A^A產(chǎn)2比從Az/A產(chǎn)l得出A2/A，l/2 更遠(yuǎn)。如圖6所示，該偏差通過將比率A2/A，映射到緯度角
e-兀/2-2arctan(A2/AJ而去除。
在實(shí)際編碼中，弧度角例如方程.24的經(jīng)度角(p(o)，可以被按比例決 定和偏移，以容易計(jì)算和數(shù)據(jù)存儲。例如，-兀至+71的輻射范圍( (0))可通 過由標(biāo)度因子(128/tO乘以cp(co)，按比例決定為從-128到+127的有符號 的8位(l字節(jié))整數(shù)范圍。同樣地，方程.25的緯度角e(co)也可由相同 的因子(128/tO按比例決定(即通過乘以常數(shù))，在這種情況下，-71/2至 +71/2的輻射范圍e(①)按比例決定為-64至+63。如果優(yōu)選正整數(shù)，輻射范 圍e((o)通過簡單地增加常數(shù)64,可順次地偏置為從0至127的范圍。更 一般地，在不脫離本發(fā)明范圍的情況下，可按比例決定(乘以常數(shù))或 者偏置(加上常數(shù))任何聲音指紋。
返回圖4，在262，處理器模塊128可比較活動(dòng)信號軌道(260的聲 音指紋)和相應(yīng)于存儲在其中一個(gè)校準(zhǔn)文件內(nèi)的模板的軌道。在這種情 況下，校準(zhǔn)文件138的第一、第工至第N模板指紋140、 142和144存儲 基于幅度比和相位差的模板軌道。當(dāng)使用幅度比和相位差來確定活動(dòng)觸 摸(X,Y)的位置時(shí)，除了活動(dòng)信號軌道(e(O)),cp(co))，在單元球300表
面上的模板軌道(0(q)),O(cd))對應(yīng)在位置(Xq,Yq)的校準(zhǔn)觸摸。處理器
模塊128對所有的頻率計(jì)算不匹配距離。該作為頻率函數(shù)的不匹配距離 在活動(dòng)信號軌道和每一個(gè)第一、第二至第N模板指紋140、 142和144之 間計(jì)算，并可以使用方程.25計(jì)算，如下所述。
活動(dòng)觸摸坐標(biāo)(X,Y)與校準(zhǔn)觸摸坐標(biāo)(XQ，YQ)的近似度通過活動(dòng) 信號聲音指紋(e(co)，(p(co))和模板指紋( (cd)，<D(co))的相似度判斷。在 每一個(gè)頻率o)，活動(dòng)觸摸和模板對應(yīng)于單元球300上的點(diǎn)(e((o)，cp(o)))和
(G)(co)，O)((o))。 a (co)是球300上的兩點(diǎn)之間的最短距離，也是從球300 的中心到單元球表面上兩個(gè)點(diǎn)(e((O),cp(G)))和(€)((0),0>(0)))的每一個(gè)點(diǎn) 的單位向量之間的輻射角(正的)。方程.26允許由活動(dòng)信號聲音指紋
(e(o)，cp(a)))和模板聲音指紋(O(co),O(o)))(存儲為第一、第二至第N 模板指紋140、 142和144)計(jì)算不匹配距離參數(shù)a ( )。
cos(a( 》=cos((0(co)-G)(co))+cos(6(co》.cos( (co))'cos((p(co)-。(a)》 方程.26
在實(shí)際中，計(jì)算距離參數(shù)a(co)用于大量離散值cok,其中k是整數(shù)指 數(shù)。距離參數(shù)的頻率之和即s:a(fi)k),提供了活動(dòng)信號和第一、第二至第
N模板指紋140、 142和144的一個(gè)、 一些或者全部之間不匹配度的全部 分?jǐn)?shù)。數(shù)學(xué)上，分?jǐn)?shù)函數(shù)可由下列積分表示。
I a(co) do
J 方程.27
而且，如果f(x)對(Kx〈兀是任何單調(diào)遞增函數(shù)，/f(a(o)))d。也是可 能的計(jì)分函數(shù)。例如，/U-cos(a(w)))dco和/ V(l-cos(a(co)》dco都是用 于cos(a(a)k))的以上給定明確公式的可能選項(xiàng)。在圖4的264，處理器模 塊128識別在262識別的最佳匹配坐標(biāo)(X,Y)。如上面用圖2和3所述 的那樣，可隨意地實(shí)現(xiàn)閾值。在266，處理器模塊128可像如前所述的那 樣實(shí)現(xiàn)插入，在268,處理器模塊128向主機(jī)162報(bào)告觸摸坐標(biāo)。
規(guī)范不變聲音指紋在具有多于兩個(gè)信號的彎曲波觸摸系統(tǒng)中也有 用。因此，兩個(gè)以上的信號可用于構(gòu)建一個(gè)、兩個(gè)或多個(gè)聲音指紋。通 常，兩個(gè)以上的信號從被構(gòu)建的一個(gè)或多個(gè)聲音指紋中接收。聲音指紋 可基于相位差、幅度比、不同的構(gòu)造和/或它們的組合來構(gòu)建。如果構(gòu)建 了多于一個(gè)的聲音指紋，可獲得冗余確認(rèn)的益處。如上參考圖3所描述 的那樣，冗余確認(rèn)提供了在所有尺寸的觸摸屏、特別是對于較小尺寸的 觸摸屏和用于噪音環(huán)境的觸摸屏內(nèi)的穩(wěn)固觸摸點(diǎn)探測。
圖7表示基于聲音指紋的具有觸摸板401的觸摸系統(tǒng)400，觸摸板 401產(chǎn)生用于觸摸探測的兩個(gè)以上的信號。該觸摸板401具有襯底402， 在其上安裝有第一、第二至第M傳感器404、 406和408。在圖7中，單 個(gè)傳感器404、 406和408用于產(chǎn)生信號而不是一對反串聯(lián)相互連接的壓 電或者麥克風(fēng)(如圖1所示)。跡線410和412傳送與第一傳感器404相 關(guān)的第一信號，跡線414和416傳送與第二傳感器406相關(guān)的第二信號， 跡線418和420傳送與第M傳感器408相關(guān)的第M信號。如上面圖1 中所討論的，電纜422向觸摸屏控制器124傳送信號。圖l的觸摸屏控 制器124、顯示器160和主機(jī)162內(nèi)的元件連同觸摸系統(tǒng)400—起被復(fù)制。
歸納規(guī)范轉(zhuǎn)換的概念，受限于與觸摸特性不相關(guān)的變化的觸摸信號 可表示為一組數(shù)字化信號S(t)、 S2(t)...SM(t)，其中M是大于或等于2的
任何整數(shù)。相應(yīng)的頻率轉(zhuǎn)換信號是S!(CO)、 S2(c0)...SM((D)。給定振幅幅度 規(guī)范函數(shù)G(CD)和相位規(guī)范函數(shù)Y(CO),該規(guī)范轉(zhuǎn)換信號如下
S《(0)-A《co).^1(①)—A，!(o)).ei"(《G(co).A,((o).e，一咖)方程.28 S2(fo)-A2(①),e力(①)—A，2(q)).^XG(co)'A2(co).e勺(^) 方程.29
...直到...
Sm(co一Am(co).一M^)—A,M(co).ei令'l^《G(co).AM(co).^M,一) 方程.30
等價(jià)地，下列給出。
A"co)—A，(cd)-G(w).A"co) <h( )—(|)，i(o))=())i(a))+y(cD) 方程.31 A2(to)—A，2( )=G(co).A2( ) (|)2((0)—f2( )=(|)2((o)+Y(co) 方程.32
...直到...
AM(co)—A,M(o))=G(co).Am(q))小m(co)—<()，m(co)=(|)m(0))+Y( )方程.33 為了構(gòu)建一般化的規(guī)范不變幅度比，讓a,、 ot2…aM為一組和等于0 的指數(shù)，即Sa產(chǎn)O。 一般化的幅度比可定義為下列乘積。
A!((0產(chǎn).A2(o)產(chǎn)'....Am(co)福 方程.34 在規(guī)范轉(zhuǎn)換下，該乘積是如下所示的規(guī)范不變量。 A(0".….An((d)"m
—(G((D)'A"(o)r1, {G(co).A2(co)}a2..... (G(co).AN(a))r
={ G(0))a、.G(CO".….G(CO)aM).( A"①,.A2(0)產(chǎn).….AN(a))福}
=G(co)al+a2+ +aM.{ A(c0".A2(0)產(chǎn)'….AN(CO)aM } =G(必產(chǎn)1. {A"(o"' .A2(①產(chǎn)...'AN(cor1}
=G(q))。' { A!(a)".A2(0))a2.... .AN((D)aM }
-A—^.A^co)012'... AN(corM 方程.35
類似地，對任何函數(shù)f(x)， f(A,((d產(chǎn)A2(①產(chǎn)…'AN((0y^)也是規(guī)范不
變聲音指紋。對于M-2， a產(chǎn)-l以及ct產(chǎn)+l，該形式減少到前面的幅度比 表達(dá)式A2((d)/A!(a))。對于三個(gè)數(shù)字化信號，一個(gè)例子是M-3、 a產(chǎn)+l、 a2=+l和a產(chǎn)-2，其對應(yīng)于用于三個(gè)信號的一般化幅度比 A"co)A2(a))/A3(w)2 方程.36 而且，如果f(x,y，...z)是多個(gè)變量的任何函數(shù)，每一個(gè)自變量可由不 同的一般化幅度比代替，得到的聲音指紋將仍舊是規(guī)范不變量。因此，
聲音指紋可至少部分地基于這些一般化幅度比的任何函數(shù)。與提供規(guī)范 不變性的目的一致，術(shù)語幅度比廣義地限定為包括一般化幅度比以及一 個(gè)或多個(gè)一般化幅度比的函數(shù)。
任何幅度比，包括一般化幅度比，能夠用于構(gòu)建相應(yīng)于單個(gè)觸摸坐
標(biāo)決定的單個(gè)聲音指紋。圖8表示基于一個(gè)活動(dòng)指紋用于確定在圖7的 觸摸面板401上的活動(dòng)觸摸事件的位置的方法，該活動(dòng)指紋基于兩個(gè)以 上數(shù)字化信號而構(gòu)建。在450，操作者在具有第一、第二至第M傳感器 404、 406和408的觸摸面板401上的(X,Y)位置開始觸摸事件。該觸 摸事件可以是點(diǎn)(X2，Y2) 424。在452、 453和454, A/D轉(zhuǎn)換器126探 測如上討論的第一至第M信號，并向該處理器模塊128輸出相應(yīng)組的數(shù) 字化信號148。
在456、 457和458，頻率轉(zhuǎn)換模塊134對相應(yīng)于第一至第M組數(shù)字 化信號的數(shù)字化信號148的組執(zhí)行頻率轉(zhuǎn)換，并輸出第一、第二至第M 頻率轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)組。從第一、第二至第M頻率轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)組提取的信息用于 構(gòu)建一個(gè)活動(dòng)指紋。在460，該處理器模塊128構(gòu)建頻率的一個(gè)以上規(guī)范 不變函數(shù)，例如頻率461、 462和463的第一、第二至第K規(guī)范不變函數(shù)。 通過舉例的方式，至少一個(gè)規(guī)范不變函數(shù)可基于上述討論的幅度比。頻 率的規(guī)范不變函數(shù)也可由前面討論的相位差和幅度比以及后面討論的一 般化相位差構(gòu)建。
在464,處理器模塊128構(gòu)建基于頻率的第一、第二至第K規(guī)范不 變函數(shù)的活動(dòng)指紋(例如多維軌道)。在466，處理器模塊128比較活動(dòng) 觸摸事件的活動(dòng)指紋和模板指紋(例如第一、第二至第N模板指紋140、 142和144)，以確定它們之間的差值，并識別與活動(dòng)指紋"最佳匹配" 的模板指紋。如所述的那樣，處理器模塊128可確定表示可能候選位置 或者最佳匹配模板指紋的最低分?jǐn)?shù)。
任意地，閾值可如前面圖2的214討論的那樣使用。在468,處理器 模塊128識別在466識別的最佳匹配的坐標(biāo)(X，Y)。在470，向主機(jī)162 報(bào)告觸摸坐標(biāo)，其中，如果活動(dòng)觸摸事件對應(yīng)于在顯示器160上的選擇， 主機(jī)162可開始特定動(dòng)作或功能和/或更新顯示器160。
在一個(gè)實(shí)施例中，觸摸坐標(biāo)的兩個(gè)以上估計(jì)值可通過構(gòu)建兩個(gè)以上
截然不同的聲音指紋確定，每一個(gè)聲音指紋用于通過其自身的匹配分?jǐn)?shù) 獨(dú)立地確定候選觸摸位置。如上面注意的，通過要求這樣冗余計(jì)算的坐 標(biāo)的一致性，可抑制錯(cuò)誤觸摸。例如，考慮基于聲音指紋的觸摸屏系統(tǒng)，
使用例如圖7的觸摸面板401 ，其中M-3傳感器(第一、第二、第三(M) 傳感器404、 406和408)以及第一至第三數(shù)字化和頻率轉(zhuǎn)換信號S"①)、 S2((o)和S3(co)(如在圖8中討論的456、 457和458)，從中推導(dǎo)出振幅幅 度A林A2(co)和A3(co)。估算的觸摸坐標(biāo)(XE1,YE1)、 (XE2,YE2)和 (XE3，YE3)能夠利用分別由規(guī)范不變比A2(co)/A(G))、 A3(co)/A2(co)和 A,((o)/A3(cD)構(gòu)建的第一至第三獨(dú)立活動(dòng)指紋計(jì)算出。在向計(jì)算機(jī)162報(bào) 告觸摸之前，需要三方面適合?？蛇x擇地，三個(gè)中的兩個(gè)適合視為對背 景噪聲抑制是足夠的。
因此，聲音指紋可純粹地由幅度比曲線構(gòu)建?？蛇x擇地，聲音指紋
可由幅度比和相位差曲線結(jié)合構(gòu)建。一個(gè)例子是COS(厶()))A2(C0)/A《(D)。在
多于兩個(gè)數(shù)字化信號的情況下，相位差可如下一般化。例如，(h((o)、 (|)2(co)、...小M(a))是作為對M個(gè)數(shù)字化信號的頻率函數(shù)的信號相位，d、 C2、 ...CM是一組和為零的系數(shù)，EC尸0。 一般化的相位差可限定為 Cr(JM(co)+CV(l)2(a))…+CM'(t)M(a))的形式。使用等式31、 32和33能夠示出， 一般化的相位差是規(guī)范不變量。例如，數(shù)量(h(co)+(h((o)-2.(j)M(a))是用于三 個(gè)信號的一種可能的一般化相位差。因此，聲音指紋分辨率可以是幅度 比曲線和一般化相位差的函數(shù)。與提供規(guī)范不變性的目的一致，術(shù)語相 位差廣泛地限定為包括一般化相位差和一個(gè)以上一般化相位差的函數(shù)。
任何相位差，包括一般化相位差，進(jìn)一步提高了對冗余坐標(biāo)估計(jì)的 選擇。例如，基于聲音指紋的觸摸系統(tǒng)可具有三個(gè)以上傳感器和三個(gè)數(shù)
字化和頻率轉(zhuǎn)換信號S"(O)、 S"Q))和S3(C0)，從中推導(dǎo)出振幅幅度A"G))、 A"C0)和A3(C0)和相位(h(C0)、 (|)2((0)和(|)3(00)。兩個(gè)以上聲音指紋可由例如兩 個(gè)以上的下列頻率函數(shù)構(gòu)建A2(C0)/A"C0)、 A3(CO)/A2((0)、 A,(C0)/A3(C0)、
A"ro).A2((o)/A3(0))2 、A2(co).A3(o))/A"co)2 、A3(co).A，((o)/A2(a))2 、
((h(G)H)2(C0))、 (<M>H>3(C0))、 ((h((O)-(h(CO))、 (h(C0)+令2(W)-2'())3(a))等等，
以產(chǎn)生兩個(gè)以上估計(jì)觸摸坐標(biāo)。如果執(zhí)行三個(gè)以上冗余坐標(biāo)計(jì)算，那么
向主機(jī)162報(bào)告觸摸坐標(biāo)可由任何等級的適合度確定，例如四個(gè)中的三個(gè)。
圖9表示基于兩個(gè)以上聲音指紋，用于確定在圖7的觸摸面板401 上的活動(dòng)觸摸事件位置的方法，該聲音指紋基于兩個(gè)以上數(shù)字化信號構(gòu) 建。在500,操作者在觸摸面板401上的(X,Y)位置開始觸摸事件，例 如點(diǎn)(X2，Y2) 424。在502、 504和506， A/D轉(zhuǎn)換器126探測前面討論 的第一、第二至第M信號，并向處理器模塊128輸出第一、第二至第M 組數(shù)字化信號148。
在508、 509和510，頻率轉(zhuǎn)換模塊134對相應(yīng)于第一、第二至第M 傳感器信號的第一、第二至第M數(shù)字化信號148執(zhí)行頻率轉(zhuǎn)換，并輸出 第一、第二至第M頻率轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)組。在該例子中，信息可以基于幅度和 相位從第一、第二至第M頻率轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)組中提取，以構(gòu)建兩個(gè)以上獨(dú)立 的指紋。然而，應(yīng)當(dāng)理解， 一個(gè)、兩個(gè)、小于M個(gè)、大于M個(gè)的指紋可 基于幅度比和/或相位差構(gòu)建，并可使用其它聲音指紋結(jié)構(gòu)。
在512、 514和516，振幅幅度模塊130分別在頻率范圍上基于508、 509和510的頻率轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)組計(jì)算第一、第二和第M組振幅幅度。在518, 處理器模塊128可基于幅度比構(gòu)建至少一個(gè)活動(dòng)指紋。該振幅幅度模塊 130基于振幅幅度確定幅度比，并可結(jié)合不同的信號，例如基于第一和第 M振幅幅度確定第一幅度比率和基于第二和第M振幅幅度確定第二幅度 比。因此，可使用任何信號組合， 一些信號可利用一次以上。
基于相位差的活動(dòng)指紋可通過確定相位和計(jì)算相位差曲線來構(gòu)建。 在513、 515和517，相位模塊132確定每一個(gè)第一、第二至第M頻率轉(zhuǎn) 換數(shù)據(jù)組的相位，在518，處理器模塊128可基于相位差構(gòu)建活動(dòng)指紋。 該相位模塊132確定兩個(gè)以上信號之間的相位差，并可使用任何兩個(gè)以 上信號的群。
處理器模塊128輸出第一、第二至第P活動(dòng)指紋520、 521和522。 在524、 525和526，處理器模塊128比較活動(dòng)觸摸事件的相應(yīng)的第一、 第二至第P活動(dòng)指紋和模板指紋，以確定它們之間的差值，并識別與第 —、第二至第P活動(dòng)指紋"最佳匹配"的第一、第二至第P模板指紋。 在該例子中，模板指紋可以是校準(zhǔn)文件138內(nèi)的第一、第二至第N模板 指紋140、 142和144，校準(zhǔn)文件164內(nèi)的第一、第二至第N模板指紋174、
176和178,或者在另外或其它校準(zhǔn)文件(未示出)內(nèi)的指紋。再者，處 理器模塊128可確定表示可能候選位置或者最佳匹配模板指紋的分?jǐn)?shù)(其 可以是最低或最高分?jǐn)?shù)之一 )。
在528、 529和530,處理器模塊128可將最佳匹配模板指紋和活動(dòng)
指紋之間的差與預(yù)定閾值比較。任意地，可僅對于最佳匹配模板指紋和 活動(dòng)指紋中的一個(gè)指紋確定閾值。任意地，可不使用閾值。
當(dāng)使用閾值時(shí)，如果該差值大于預(yù)定閾值，該方法進(jìn)入532，活動(dòng)指 紋被拒絕。任意地，該方法可基于單個(gè)拒絕而終止。在另一個(gè)實(shí)施例中， 如果一個(gè)以上的拒絕被識別，或者如果活動(dòng)指紋的預(yù)定百分比被拒絕， 則該方法終止。如果在528、 529和/或530的差值小于預(yù)定閥值，在534、 535和536該處理器模塊128識別分別在524、 525和526識別的最佳匹 配的(X,Y)坐標(biāo)。
在538，處理器模塊128確定在探測的(X，Y)坐標(biāo)之間是否有足夠 的適合度。例如，處理器模塊128可相互比較每一個(gè)坐標(biāo)。如果一個(gè)以 上坐標(biāo)超出預(yù)定距離，處理器模塊128可確定這些坐標(biāo)是錯(cuò)誤的，并拋 棄這些特定坐標(biāo)。在另一個(gè)實(shí)施例中，處理器模塊128可基于全部坐標(biāo) 點(diǎn)計(jì)算平均值X和平均值Y。然后，可在平均值點(diǎn)和每個(gè)單獨(dú)點(diǎn)之間計(jì) 算出歐幾里得(Euclidean)距離。如果任何點(diǎn)的最大距離小于距離平均 值的預(yù)定距離，或者，例如在具有環(huán)繞平均值(X,Y)點(diǎn)形成的預(yù)定尺寸 的圓的直徑內(nèi)，該特定點(diǎn)可保持為適合的點(diǎn)。在圓的直徑外面的點(diǎn)可被 拋棄。如果足夠數(shù)目的點(diǎn)適合，例如大多數(shù)或者預(yù)定百分率的點(diǎn)，處理 器模塊128確定已經(jīng)探測到有效的觸摸，并在540，向主機(jī)162報(bào)告一組 觸摸坐標(biāo)。該組觸摸坐標(biāo)可以例如是平均值坐標(biāo)。如果處理器模塊128 確定沒有滿足適合度，該方法進(jìn)入542,其中坐標(biāo)被拒絕，并不向主機(jī) 162報(bào)告觸摸坐標(biāo)。這可以是這樣的情況，其中噪聲環(huán)境導(dǎo)致將被探測到 的錯(cuò)誤觸摸。
可以理解，上述描述僅僅是說明性的而不是限制性的。例如，上述 實(shí)施例(和/或其觀點(diǎn))可用于彼此結(jié)合。此外，可以根據(jù)本發(fā)明的教導(dǎo) 做出很多修改來適合特定位置或者材料，而沒有脫離本發(fā)明的范圍。盡 管在此描述的維度和材料的類型意欲限定本發(fā)明的參數(shù)，但這些維度和
材料決不是限制，而是示范性的實(shí)施例。在看了上述說明后，很多其它 實(shí)施例將對本領(lǐng)域技術(shù)人員變得顯而易見。因此本發(fā)明的范圍應(yīng)當(dāng)參考 附加的權(quán)利要求、和這些權(quán)利要求給予的與其等價(jià)的全部范圍一起來限 定。在附加的權(quán)利要求書中，術(shù)語"包括"和"在其中"用作各術(shù)語"包
含"和"其中"的普通英語(plain-English)的等價(jià)物。而且，在以下權(quán) 利要求中，術(shù)語"第一"、"第二"和"第三"等等，僅僅用于標(biāo)示，而 不是要對它們的對象施加數(shù)字要求。此外，下列權(quán)利要求書的限制沒有 以裝置加功能的形式寫出，并不意欲基于35U.S.CS 112第六段解釋，除 非或者直到這些權(quán)利要求的技術(shù)特征清楚地跟隨有進(jìn)一步結(jié)構(gòu)的功能陳 述的措詞"用于..的方式"。
權(quán)利要求
1、一種探測在觸摸面板上的觸摸事件的方法，包含從至少兩個(gè)傳感器獲得至少第一和第二信號，其中該至少第一和第二信號響應(yīng)觸摸事件；計(jì)算與第一信號相關(guān)的第一振幅幅度，并計(jì)算與第二信號相關(guān)的第二振幅幅度；確定第一和第二振幅幅度之間的幅度比；以及基于幅度比識別觸摸位置。
2、 如權(quán)利要求1的方法，其中計(jì)算包括分別計(jì)算作為頻率函數(shù)的與 第一和第二信號相關(guān)的第一和第二組振幅幅度。
3、 如權(quán)利要求1的方法，進(jìn)一步包含數(shù)字化第一和第二信號以形成第一和第二組數(shù)字化信號；以及 對第一和第二組數(shù)字化信號執(zhí)行頻率轉(zhuǎn)換，以形成頻率分量的第一和第二頻率轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)組，該第一和第二振幅幅度基于該第一和第二頻率轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)組計(jì)算出來。
4、 如權(quán)利要求l的方法，其中識別觸摸位置包括分析與模板幅度比 的校準(zhǔn)文件相關(guān)的幅度比，其中每一個(gè)模板幅度比與在觸摸面板上的己 知位置相關(guān)。
5、 一種觸摸系統(tǒng)，包含 觸摸面板；至少兩個(gè)傳感器，用于獲得至少兩個(gè)與在觸摸面板上的觸摸事件相 關(guān)的信號；以及處理器模塊，用于基于該至少兩個(gè)信號執(zhí)行頻率轉(zhuǎn)換，以形成頻率 轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)組，該處理器模塊基于該頻率轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)組產(chǎn)生振幅幅度，該處 理器模塊比較與該至少兩個(gè)頻率轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)組相關(guān)的振幅幅度和與在觸摸 面板上的已知位置相關(guān)的模板指紋的校準(zhǔn)文件，以確定與該觸摸事件相 關(guān)的坐標(biāo)位置，該模板指紋至少部分地基于幅度比。
6、 如權(quán)利要求5的系統(tǒng)，其中振幅幅度比表示與該觸摸事件相關(guān)的 活動(dòng)指紋的至少一部分。
7、 如權(quán)利要求5的系統(tǒng)，其中該處理器模塊基于頻率轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)組獲得相位差，該相位差和幅度比用于構(gòu)建與該觸摸事件相關(guān)的活動(dòng)指紋。
8、 如權(quán)利要求7的系統(tǒng)，包含M個(gè)信號，其中M至少是三，優(yōu)選 地，其中該處理器模塊為M個(gè)信號的每一個(gè)信號產(chǎn)生相位(h(Q))、 (|)2(0))...(|)M(co)，其中線性組合常數(shù)C,、 <:2...(^與1^個(gè)相位的每一個(gè)相位 相關(guān)，并且其中M個(gè)線性組合常數(shù)的和是零，該處理器模塊基于每一個(gè) 線性組合常數(shù)與相位的乘積之和形成規(guī)范不變相位差C1(|)1((d)+C2(|)2((0).,,+ Cn(J)n(CO)。
9、 如權(quán)利要求7的系統(tǒng)，其中活動(dòng)指紋是具有兩個(gè)維度的軌道，其 中該軌道的第一坐標(biāo)基于Ti/2-2arctan(A2(w)/A,((0))，該軌道的第二坐標(biāo)基 于A(KcD—())2(a))-(lh(0)。
10、 如權(quán)利要求7的系統(tǒng)，其中校準(zhǔn)文件內(nèi)的模板指紋是進(jìn)一步基 于與觸摸面板上的已知位置相關(guān)的相位差，該處理器模板基于在活動(dòng)指 紋和模板指紋之間的比較產(chǎn)生分?jǐn)?shù)。
全文摘要
用于探測基于幅度比的觸摸事件的方法和系統(tǒng)。一種用于探測在觸摸面板上的觸摸事件的方法，包含從至少兩個(gè)傳感器獲得至少第一和第二信號，其中該至少第一和第二信號響應(yīng)觸摸事件。計(jì)算與第一信號相關(guān)的第一振幅幅度，并計(jì)算與第二信號相關(guān)的第二振幅幅度。確定第一和第二振幅幅度之間的幅度比，以及基于幅度比識別觸摸位置。
文檔編號G06F3/043GK101339478SQ20081021036
公開日2009年1月7日 申請日期2008年7月2日 優(yōu)先權(quán)日2007年7月2日
發(fā)明者C·D·弗里, H·M·德索扎, J·C·肯特, J·L·阿羅彥 申請人:泰科電子有限公司