專利名稱：用于檢測(cè)和定位接觸和振動(dòng)敏感平坦表面上的按鍵事件的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及易于清潔并允許用戶將他們的手或手指停留在表面上而不導(dǎo)致事件驅(qū)動(dòng)的平滑、固態(tài)接觸和振動(dòng)敏感表面。具體而言，表面可被用作用于輸入文本和指令的計(jì)算機(jī)鍵盤。
背景技術(shù)：
作為用于由人向機(jī)器輸入文本和數(shù)據(jù)的主要方法的當(dāng)代鍵盤的起源追溯至19世紀(jì)早期的打字機(jī)。隨著計(jì)算機(jī)的開(kāi)發(fā)，自然發(fā)展為使打字機(jī)鍵盤適于用作用于輸入文本和數(shù)據(jù)的主要方法。雖然打字機(jī)和隨后的計(jì)算機(jī)鍵盤上的鍵的實(shí)現(xiàn)從機(jī)械方式發(fā)展為電氣方式并最終發(fā)展為電子方式，但是，鍵自身的尺寸、位置和機(jī)械性質(zhì)在很大程度上保持不變。計(jì)算機(jī)以及伴隨的鍵盤已遍及各行各業(yè)，其中的許多處于計(jì)算機(jī)和鍵盤設(shè)計(jì)原本沒(méi)有考慮的惡劣環(huán)境中。例如，計(jì)算機(jī)現(xiàn)在被用于餐館的廚房中、制造設(shè)施的生產(chǎn)地板上和鉆油設(shè)備上。存在很多這樣的環(huán)境，即，由于極端污染條件，常規(guī)的鍵盤在不清潔的情況下不能長(zhǎng)期工作。為了克服鍵盤的可清潔性的問(wèn)題，直覺(jué)上似乎如果鍵盤表面自身是平坦或者幾乎平坦的表面就更加易于擦拭鍵盤以使其清潔。但是，這意味著，需要找到鍵盤的物理機(jī)械或膜片鍵的替代方案。在部分的響應(yīng)中，新計(jì)算機(jī)形狀因素已發(fā)展為完全消除外部鍵盤，只包括具有用于數(shù)據(jù)鍵入的基于軟件的“虛擬”鍵盤的觸敏平坦顯示屏。對(duì)于訓(xùn)練成使他們的手停留在鍵盤上的打字員來(lái)說(shuō)，接觸屏虛擬鍵盤難以在高速下使用，原因是停留的動(dòng)作導(dǎo)致來(lái)自鍵盤的不希望的鍵激活。因此，需要以便于清潔、允許用戶感覺(jué)鍵、允許用戶將手指停留在鍵上、如在標(biāo)準(zhǔn)鍵盤上那樣需要相同或更小的力以按壓鍵、響應(yīng)人接觸并允許用戶如常規(guī)的機(jī)械鍵盤那樣快或更快地打字的方式改善上述的用于鍵盤鍵入的方法。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供用于使得能夠使用固定于觸敏表面上的振動(dòng)傳感器以同時(shí)檢測(cè)和定位表面上的手指接觸事件的系統(tǒng)和方法。本發(fā)明特別區(qū)分有意的鍵入事件和源自正常的鍵入動(dòng)作的偶然或不希望的接觸。本發(fā)明使得能夠允許用戶使他們的手指停留在鍵上，從而允許他們?nèi)缭谝?guī)則的鍵盤上那樣鍵入。當(dāng)用戶將他們的手指放在表面上時(shí)，接觸傳感器(每個(gè)鍵一個(gè)或多個(gè))和振動(dòng)傳感器被同時(shí)激活。來(lái)自接觸和振動(dòng)傳感器的信號(hào)被轉(zhuǎn)換成一系列的輸入事件。輸入事件然后在時(shí)間上被關(guān)聯(lián)，以確定手指接觸的位置和相應(yīng)的鍵的激活。沒(méi)有相應(yīng)的“敲打”(即，振動(dòng))的接觸事件被忽略。關(guān)聯(lián)的事件然后被過(guò)濾，以去除不希望的事件并分解模棱兩可或矛盾的結(jié)果。例如，本發(fā)明能夠檢測(cè)有意的鍵按壓與用戶將他們的手放在鍵盤上以準(zhǔn)備鍵入之間的不同。本發(fā)明與常規(guī)的觸敏裝置相比具有明顯的優(yōu)點(diǎn)。一個(gè)這樣的優(yōu)點(diǎn)在于，用戶可使他們的手指停留在鍵上而不導(dǎo)致出現(xiàn)鍵驅(qū)動(dòng)。另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是用戶可通過(guò)接觸而不必觀看鍵盤進(jìn)行鍵入。


以下參照以下的附圖詳細(xì)描述本發(fā)明的優(yōu)選和替代性的例子:圖1是表示根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例形成的系統(tǒng)的典型的硬件部件的硬件框圖；圖2A 2E是由圖1所示的系統(tǒng)執(zhí)行以檢測(cè)和定位手指在表面上的按壓并計(jì)算相應(yīng)的鍵盤輸入鍵的示例性過(guò)程的流程圖。圖3表示為了檢測(cè)有效的鍵激活并從敲打(振動(dòng))傳感器數(shù)據(jù)產(chǎn)生接觸和敲打輸入事件實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的方法的軟件算法的實(shí)施例；圖4A 4E表不執(zhí)行接觸和敲打輸入事件關(guān)聯(lián)的軟件算法的實(shí)施例；圖5A 表示執(zhí)行關(guān)聯(lián)的輸入事件的過(guò)濾的軟件算法的實(shí)施例。
具體實(shí)施例方式圖1表示接觸/敲打敏感鍵盤裝置100的實(shí)施例的硬件部件的簡(jiǎn)化框圖。裝置100包括容納接近度傳感器120、電容接觸傳感器130和振動(dòng)傳感器140的平坦表面。傳感器部件120、130和140提供對(duì)于CPUllO (處理器)110的輸入。CPU基于從傳感器部件120、130和140接收的原始信號(hào)的解釋，提供鍵盤表面被用戶的手接近或接觸時(shí)的接觸事件的通知。存儲(chǔ)器170與CPUllO數(shù)據(jù)通信。存儲(chǔ)器170包含程序存儲(chǔ)器180和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器190。程序存儲(chǔ)器180包含操作系統(tǒng)軟件181、敲打/接觸檢測(cè)軟件182和其它的應(yīng)用軟件183。數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器190包含接觸電容傳感器歷史陣列191、用戶選項(xiàng)/偏好192和其它的數(shù)據(jù) 193。當(dāng)用戶的手指接觸平坦表面時(shí)，電容接觸傳感器130被斷定。周期性地，執(zhí)行鍵盤操作系統(tǒng)軟件181的CPUllO從接觸傳感器130和敲打傳感器140收集原始傳感器數(shù)據(jù)，并且在數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器191中存儲(chǔ)原始傳感器數(shù)據(jù)。在單獨(dú)的執(zhí)行線程中，CPUllO連續(xù)地執(zhí)行這里描述的敲打和接觸檢測(cè)和定位軟件(算法)182，以將由鍵盤產(chǎn)生的傳感器數(shù)據(jù)處理成一系列的鍵“向上”和“向下”狀態(tài)。算法的每次執(zhí)行構(gòu)成作為算法的基本定時(shí)單位的“循環(huán)”。當(dāng)有效的鍵激活被檢測(cè)時(shí)，由接觸/敲打檢測(cè)軟件182支持的CPUllO執(zhí)行包含于存儲(chǔ)器191中的傳感器數(shù)據(jù)的算法分析，以確定平坦表面的哪個(gè)區(qū)域被接觸和敲打。當(dāng)有效的敲打/接觸位置通過(guò)算法182被計(jì)算時(shí)，它被轉(zhuǎn)送到鍵盤操作系統(tǒng)軟件181，在這里，它被映射為特定的鍵盤功能代碼。典型的鍵盤功能包含標(biāo)準(zhǔn)鍵盤文字?jǐn)?shù)字鍵、功能和導(dǎo)航鍵。映射的功能代碼然后通過(guò)USB或PS/2那樣的標(biāo)準(zhǔn)外圍/主機(jī)接口被發(fā)送到連接的主機(jī)計(jì)算機(jī)終端194。圖2A表示實(shí)現(xiàn)在接觸和敲打敏感表面上定位用戶鍵激活的示例性方法的軟件的實(shí)施例的流程圖。方法被分成五個(gè)不同的階段，每個(gè)由稱為“管理器”的單獨(dú)的系統(tǒng)軟件部件指導(dǎo):
階段I傳感器數(shù)據(jù)收集200 ；階段2傳感器數(shù)據(jù)分析和輸入事件產(chǎn)生300 ；階段3輸入事件關(guān)聯(lián)400 ；階段4輸入事件過(guò)濾500 ;和階段5鍵狀態(tài)改變分析600。在階段1(圖2A200)中，數(shù)據(jù)從接觸和敲打(振動(dòng))傳感器140被收集并被放入存儲(chǔ)器中以用于將來(lái)的處理。圖2B表示用于從接觸和敲打傳感器收集和概括信號(hào)值的軟件算法的實(shí)施例的流程圖。CPUllO由傳感器信道管理器200控制，并且通過(guò)SCM_GetSenSOrData方法200被調(diào)用。傳感器信道管理器200調(diào)用收集、概括和存儲(chǔ)傳感器數(shù)據(jù)的一個(gè)或多個(gè)傳感器信道部件。傳感器信道向傳感器信號(hào)施加特定的收集和概括算法以產(chǎn)生接觸或敲打傳感器數(shù)據(jù)記錄。傳感器數(shù)據(jù)記錄與相關(guān)的時(shí)間戳一起被存儲(chǔ)，以供將來(lái)在下一階段中的處理。由SC_Tap_CaptureData方法200調(diào)用的敲打傳感器信道識(shí)別表面上的手指起始的敲打的時(shí)間出現(xiàn)。圖3表示用于檢測(cè)敲打事件的軟件算法的實(shí)施例的流程圖。敲打傳感器信道方法220將對(duì)于當(dāng)前的循環(huán)存儲(chǔ)于振動(dòng)傳感器數(shù)據(jù)記錄221中的敲打模擬數(shù)據(jù)采樣。收集的一組數(shù)據(jù)表現(xiàn)為各振動(dòng)傳感器的波形，開(kāi)始時(shí)間固定于當(dāng)前的循環(huán)的開(kāi)始時(shí)間。如果收集的信號(hào)值與平均信號(hào)之間的差值超過(guò)閾值(從平均值的差值偏離)222，那么信號(hào)波形中的相應(yīng)的點(diǎn)表示可能的事件。算法啟動(dòng)同步執(zhí)行的兩個(gè)狀態(tài)機(jī)。第一個(gè)抑制(過(guò)濾)通過(guò)原始敲打的回響產(chǎn)生多個(gè)敲打事件，參見(jiàn)塊223。第二個(gè)嘗試通過(guò)檢測(cè)超過(guò)閾值的波形上的第一最小值(最低點(diǎn))計(jì)算敲打出現(xiàn)的確切時(shí)間。通過(guò)在各采樣點(diǎn)上計(jì)算波形的“第二斜率和”，檢測(cè)最小值的時(shí)間位置。CPU計(jì)算各采樣點(diǎn)224上的波形線的瞬時(shí)斜率。如果采樣點(diǎn)上的斜率從負(fù)(向下)變?yōu)檎?向上)，那么采樣表示可能的最小值，并且，采樣時(shí)間是敲打事件的時(shí)間。CPU然后檢測(cè)最小值是否描述為真實(shí)最小值。它通過(guò)將前五個(gè)采樣點(diǎn)的斜率加到當(dāng)前的采樣點(diǎn)斜率上，計(jì)算采樣點(diǎn)的“第一斜率和”。系統(tǒng)然后通過(guò)將前五個(gè)采樣點(diǎn)的第一斜率和加到當(dāng)前采樣點(diǎn)第一斜率和上計(jì)算“第二斜率和”，參見(jiàn)塊227。結(jié)果是，放大容易與閾值相當(dāng)?shù)牟蓸狱c(diǎn)上的斜率差以及識(shí)別作為最小值的典型的主斜率反向(下降到上升)，參見(jiàn)塊228。如果超過(guò)閾值，那么敲打事件產(chǎn)生并通過(guò)信道存儲(chǔ)為敲打傳感器數(shù)據(jù)對(duì)象，參見(jiàn)塊229。在階段2 (圖2A300)中，歷史傳感器數(shù)據(jù)被分析，以產(chǎn)生表示表面上的可能的鍵激活的“輸入事件”對(duì)象的流。圖2C表示用于分析傳感器數(shù)據(jù)并產(chǎn)生輸入事件的軟件算法的實(shí)施例的流程圖。CPUllO被輸入信道管理器控制，并被ICM_GetInputEVentS方法300調(diào)用。輸入信道管理器300調(diào)用分析在階段I中收集、概括和存儲(chǔ)的傳感器數(shù)據(jù)的一個(gè)或多個(gè)輸入信道部件。輸入信道向傳感器數(shù)據(jù)施加特定的分析算法，以檢測(cè)用于產(chǎn)生輸入事件的條件。由IC_TouCh_GetEVentS方法310調(diào)用的接觸輸入信道過(guò)程搜索用戶接觸輸入事件。執(zhí)行接觸輸入信道過(guò)程的CPUllO分析存儲(chǔ)的接觸電容傳感器數(shù)據(jù)，從而對(duì)于超過(guò)閾值的各信號(hào)產(chǎn)生接觸輸入事件。由IC_TapMultilateration_GetEvents方法330調(diào)用的敲打多點(diǎn)定位輸入信道使用各振動(dòng)傳感器上的敲打事件的相對(duì)到達(dá)時(shí)間差(TD0A)，以計(jì)算鍵盤上的敲打位置的坐標(biāo)并產(chǎn)生輸入事件。給定處于固定的已知的位置上的信號(hào)的三個(gè)或更多檢測(cè)器，CPUlio使用多點(diǎn)定位的技術(shù)以三角測(cè)量該信號(hào)的源位置。使用多點(diǎn)定位的CPUlio取得存儲(chǔ)于敲打事件記錄中的到各加速計(jì)的相對(duì)到達(dá)時(shí)間，并且，基于表面上的振動(dòng)波的傳播的實(shí)驗(yàn)測(cè)量速度，計(jì)算出現(xiàn)敲打的鍵盤上的最可能的位置。選擇接近計(jì)算的敲打位置的鍵作為產(chǎn)生的輸入事件中的候選鍵。圖4A表示用于敲打多點(diǎn)定位的軟件算法的實(shí)施例的流程圖。在塊322上計(jì)算傳感器中的每一個(gè)上的敲打事件的到達(dá)時(shí)間的時(shí)間△或差值。從表面上的敲打產(chǎn)生的聲波以大致恒定的速度通過(guò)表面材料行進(jìn)到各傳感器。實(shí)際上，波的傳播速度不是恒定的，隨表面上的位置以及在實(shí)施例的各單個(gè)實(shí)例之間改變。為了適應(yīng)變化，過(guò)程可使用相對(duì)到達(dá)時(shí)間作為進(jìn)入將相對(duì)到達(dá)時(shí)間的三倍映射到鍵坐標(biāo)的位置檢查表中的指數(shù)，參見(jiàn)塊324。表的值在經(jīng)驗(yàn)上通過(guò)重復(fù)試驗(yàn)和表面上的測(cè)量得到。當(dāng)確切的匹配不可能或者不可靠性時(shí)，過(guò)程選擇最接近地匹配相對(duì)到達(dá)時(shí)間的一組記錄。一組記錄限定包含與由非恒定的速度產(chǎn)生的統(tǒng)計(jì)誤差范圍對(duì)應(yīng)的一組候選鍵的區(qū)域位置。區(qū)域內(nèi)的候選鍵從區(qū)域的邊緣到中心具有增加的概率梯度，最大可能的鍵在區(qū)域的中心。過(guò)程320用由映射的區(qū)域規(guī)定的候選鍵產(chǎn)生輸入事件，參見(jiàn)塊326。在一個(gè)實(shí)施例中，敲打多點(diǎn)定位算法包含用于從作為敲打事件的考慮檢測(cè)和消除外部(關(guān)鍵盤)振動(dòng)的方法。當(dāng)用戶在外部振動(dòng)源正在激活振動(dòng)傳感器時(shí)在鍵盤的表面上移動(dòng)手指但不敲打時(shí)，出現(xiàn)常見(jiàn)的問(wèn)題。除非外部敲打被過(guò)濾，否則，由于振動(dòng)與接觸傳感器的變化相關(guān)，因此，這導(dǎo)致錯(cuò)誤的正量。因此，重要的是能夠檢測(cè)外部振動(dòng)并濾除它們。敲打多點(diǎn)定位算法利用表面的物理結(jié)構(gòu)的特性以檢測(cè)外部敲打。由于外部振動(dòng)在傳播到中心檢測(cè)器之前通過(guò)鍵盤的左右腳傳輸?shù)阶笥壹铀儆?jì)一中心檢測(cè)器是最后，因此，任何外部敲打?qū)е伦笥壹铀儆?jì)在中心加速計(jì)之前喚醒。如果滿足兩種方法的條件，那么信號(hào)具有很高的源自外部振動(dòng)的可能性，并且可作為敲打事件被消除。由IC_TapAmplitude_GetEvents方法330調(diào)用的敲打振幅輸入信道過(guò)程使用敲打信號(hào)振幅中的相對(duì)差值，以計(jì)算鍵盤上的敲打位置的坐標(biāo)，并產(chǎn)生輸入事件位置。振幅方差算法取得由加速計(jì)中的每一個(gè)記錄的相對(duì)振幅，以基于表面材料中的振動(dòng)波的實(shí)驗(yàn)測(cè)量的線性力響應(yīng)近似，三角 測(cè)量和計(jì)算鍵盤上的敲打位置的坐標(biāo)。選擇處于計(jì)算的振幅敲打位置附近的鍵作為候選輸出鍵。在一個(gè)實(shí)施例中，敲打振幅微分過(guò)程330包含用于檢測(cè)作為敲打事件的外部振動(dòng)并取消其資格的方法。當(dāng)在鍵盤的表面上出現(xiàn)敲打時(shí)，除了表面上的幾個(gè)已知的坐標(biāo)以外，通常在由各加速計(jì)檢測(cè)的振幅中存在大的微分，這是作為敲打振幅微分過(guò)程330的基礎(chǔ)的特性。但是，當(dāng)出現(xiàn)外部敲打時(shí)，由各傳感器檢測(cè)的振幅常常非常接近，并且可被用于將敲打識(shí)別為可能的外部敲打，并且不再加以考慮。圖4B表示用于敲打振幅微分(330)的軟件算法的實(shí)施例的流程圖。計(jì)算傳感器中的每一個(gè)上的敲打事件的振幅差異，參見(jiàn)塊332。從表面上的敲打產(chǎn)生的聲波以信號(hào)振幅的大致線性衰減(力劣化)通過(guò)表面材料傳播到各傳感器。振幅微分算法330使用存儲(chǔ)于敲打記錄中的相對(duì)振幅，并且，基于作為當(dāng)信號(hào)波穿過(guò)表面時(shí)由傳送材料中的吸收導(dǎo)致的信號(hào)振幅的假定的線性恒定衰減的線性力響應(yīng)近似，計(jì)算鍵盤上的最可能出現(xiàn)敲打的位置。信號(hào)源到信號(hào)檢測(cè)器越遠(yuǎn)，則信號(hào)越小。實(shí)際上，波的衰減不是恒定的，隨表面上的位置以及在實(shí)施例的各單個(gè)實(shí)例之間改變。為了適應(yīng)方差，過(guò)程可使用振幅值作為進(jìn)入將振幅微分的三倍映射到鍵坐標(biāo)的位置檢查表中的指數(shù)，參見(jiàn)塊334。表的值在經(jīng)驗(yàn)上通過(guò)重復(fù)試驗(yàn)和表面上的測(cè)量得到。當(dāng)確切的匹配不可能或者不可靠性時(shí)，過(guò)程選擇最接近地匹配振幅微分的一組記錄。一組記錄限定包含與由非恒定的衰減產(chǎn)生的統(tǒng)計(jì)誤差范圍對(duì)應(yīng)的一組候選鍵的區(qū)域位置。區(qū)域內(nèi)的候選鍵從區(qū)域的邊緣到中心具有增加的概率梯度，最大可能的鍵在區(qū)域的中心。在塊336中，過(guò)程320用由映射的區(qū)域規(guī)定的候選鍵產(chǎn)生輸入事件。由IC_Press_GetEvents方法340調(diào)用的按壓輸入信道過(guò)程檢測(cè)當(dāng)停留的手指實(shí)實(shí)在在地按壓到鍵盤表面上時(shí)出現(xiàn)的輸入事件。它識(shí)別并回憶停留的手指的接觸信號(hào)強(qiáng)度，并測(cè)量停留的手指與按壓的手指之間的差值。如果信號(hào)強(qiáng)度差超過(guò)閾值，那么產(chǎn)生輸入事件。由IC_TapWaveform_GetEvents方法350調(diào)用的敲打波形輸入信道過(guò)程比較敲打信號(hào)波形的形狀，以識(shí)別已知的形狀并由此計(jì)算鍵盤上的敲打位置的坐標(biāo)并產(chǎn)生輸入事件。對(duì)于多重使用環(huán)境中的表面上的各位置，記錄和存儲(chǔ)示例性的振動(dòng)波形。在一個(gè)實(shí)施例中，分析記錄波形中的每一個(gè)，并且，存儲(chǔ)波形的許多唯一特性(“指紋”)而不是完整的波形。各用戶起動(dòng)的敲打出現(xiàn)的特性與數(shù)據(jù)庫(kù)中的各鍵的存儲(chǔ)特性相比較，并且找到最好的匹配?？捎兄谖ㄒ坏刈R(shí)別各敲打位置的波形的特性包含但不限于以下方面:波形的最小峰值；波形的最大峰值；波形的衰減速率、波形的標(biāo)準(zhǔn)偏差；波形的快速傅立葉變換；波形的平均頻率；波形的平均絕對(duì)振幅等。在階段3 (圖2A400)中，輸入事件基于激活的位置、內(nèi)容和持續(xù)時(shí)間的相互一致性被關(guān)聯(lián)成限定鍵激活的時(shí)間和空間相關(guān)事件。圖2D表示用于關(guān)聯(lián)輸入事件的軟件算法的實(shí)施例的流程圖。系統(tǒng)由輸入關(guān)聯(lián)管理器控制并由ICOR_CorrelateInputEvents方法400調(diào)用。關(guān)聯(lián)將由接觸、按壓和敲打輸入信道產(chǎn)生的相關(guān)的輸入事件合并成單一的關(guān)聯(lián)輸入事件。關(guān)聯(lián)在六個(gè)不同的階段中進(jìn)行:在塊410中表示的關(guān)聯(lián)階段I分析輸入事件以確定歷史上多少事件是可用的以及它們的相對(duì)時(shí)間差是多少；在塊420中表示的關(guān)聯(lián)階段2產(chǎn)生作為可能的組合的多對(duì)事件(多個(gè)二倍體)；在塊430中表示的關(guān)聯(lián)階段3從一組計(jì)算的二倍體產(chǎn)生元組(三個(gè)或更多事件)；在塊440中表示的關(guān)聯(lián)階段4減少候選元組和二倍體的組，從而消除不完全反身支持的組合中的任一個(gè)；在塊450中表示的關(guān)聯(lián)階段5從一組元組產(chǎn)生新的關(guān)聯(lián)輸入事件，從而用單一關(guān)聯(lián)輸入事件代替構(gòu)成元組的各單個(gè)輸入事件。輸入關(guān)聯(lián)管理器過(guò)程400從輸入事件管理器請(qǐng)求歷史輸入事件，從輸入事件歷史消除冗余的事件，并且，產(chǎn)生新的關(guān)聯(lián)的輸入事件。從輸入事件歷史數(shù)據(jù)庫(kù)去除有助于關(guān)聯(lián)的事件的所有輸入的事件。圖5A 詳細(xì)表示關(guān)聯(lián)過(guò)程。圖5A表示階段2輸入事件成對(duì)算法的實(shí)施例。運(yùn)行對(duì)規(guī)則方法420在塊421中產(chǎn)生一組輸入事件對(duì)組合(二倍體)，并然后施加一系列的規(guī)則以評(píng)價(jià)它們作為關(guān)聯(lián)對(duì)的可能。用于對(duì)關(guān)聯(lián)的規(guī)則包括:時(shí)間關(guān)聯(lián)(塊422)檢查以確認(rèn)事件是否在時(shí)間上相互接近；鍵相交關(guān)聯(lián)(塊424)檢查以確認(rèn)輸入的事件是否共享候選鍵；信道關(guān)聯(lián)(塊426)檢查以確保產(chǎn)生事件的輸入的信道是相容的。規(guī)則執(zhí)行的結(jié)果在邏輯上被組合成該對(duì)的總分?jǐn)?shù)。在塊428中，如果分?jǐn)?shù)超過(guò)閾值，那么二倍體是有效的關(guān)聯(lián)對(duì)并被添加到二倍體的輸出列表。圖5B表示階段3輸入事件組合算法的實(shí)施例。由成對(duì)算法420產(chǎn)生的二倍體進(jìn)一步在塊430中組合成三個(gè)或更多個(gè)事件的組合，從而產(chǎn)生一系列的“元組”。各元組在塊432中被評(píng)價(jià)以確保元組內(nèi)的輸入事件的組合對(duì)于各有貢獻(xiàn)的二倍體是完全反身的。例如，給定三個(gè)事件A、B和C，如果關(guān)聯(lián)二倍體存在AB、BC和AC，那么元組ABC是有效的。在塊436中，元組評(píng)價(jià)的結(jié)果附加于有效二倍體的列表上。在塊437上附加原二倍體，并在塊438中附加未關(guān)聯(lián)的各單個(gè)事件，從而導(dǎo)致所有可能的關(guān)聯(lián)事件的列表。具有更多的有貢獻(xiàn)的事件的元組具有更強(qiáng)的關(guān)聯(lián)性并因此具有(一般)更高的分?jǐn)?shù)。圖5C表示階段3輸入事件減少算法(塊)440的實(shí)施例?；谳斎胧录年P(guān)聯(lián)性和可靠性的強(qiáng)度，元組、二倍體和單體事件被評(píng)價(jià)并被分配數(shù)值分?jǐn)?shù)。如果輸入事件是兩個(gè)或更多個(gè)元組或二倍體的成員，那么具有最高的分?jǐn)?shù)的元組或二倍體主張事件，并且，從候選組444消除(減去)分較低的元組或二倍體。減去在塊444中繼續(xù)，直到剩余的元組、二倍體和單體事件的組不包含共享的單一輸入事件，從而具有與任何其它的組合不同的唯一輸入事件成員資格。然后，在塊446中，以遞減的分?jǐn)?shù)次序?qū)⑹Ｓ嗟脑M、二倍體和單體事件分類。圖表不階段4關(guān)聯(lián)輸入事件產(chǎn)生(塊450)的實(shí)施例。在塊452中，一組的減少的元組、二倍體和單體事件的各要素被測(cè)試，以確認(rèn)它們是否可被釋放，使得具有約束的那些對(duì)于后面的處理被延緩。通過(guò)塊452的那些在塊454中被轉(zhuǎn)換成新的關(guān)聯(lián)輸入事件。有助于元組、二倍體和單體事件的原輸入信道產(chǎn)生的輸入事件在塊456中被標(biāo)記為被處理，使得它們將不再被重新處理。得到的一組關(guān)聯(lián)事件表示用戶鍵激活的真實(shí)候選。在階段4 (圖2A500)中，關(guān)聯(lián)的事件的流被分析，以去除不希望的事件并分解事件內(nèi)的模棱兩可的鍵候選。圖2E表示用于過(guò)濾輸入事件的軟件算法的實(shí)施例的流程圖。CPUllO被輸入過(guò)濾管理器控制，并被IFM_FiIterInputEvents方法500調(diào)用。輸入管理器調(diào)用輸入過(guò)濾管理器以從輸入事件流消除不希望的關(guān)聯(lián)事件，并使事件內(nèi)的候選鍵減少到單個(gè)鍵。輸入過(guò)濾管理器將最終確定的一系列的輸入事件轉(zhuǎn)送到鍵狀態(tài)管理器，以供處理成適于傳送到主機(jī)計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)的鍵激活代碼。實(shí)施例實(shí)現(xiàn)用于依次向關(guān)聯(lián)的輸入事件組施加過(guò)濾器規(guī)則的規(guī)則執(zhí)行引擎。各過(guò)濾器被定義為在輸入事件組的特定的方面上操作從而改變分?jǐn)?shù)并更新輸入管理器系統(tǒng)的長(zhǎng)期狀態(tài)的規(guī)則。過(guò)濾器訪問(wèn)輸入事件的完整的組，并被允許從處理的考慮去除事件并且/或者減少事件內(nèi)的候選鍵的組。在長(zhǎng)期趨勢(shì)和行為分析的支持下，過(guò)濾器還被允許訪問(wèn)和更新輸入管理器的長(zhǎng)期(多循環(huán))狀態(tài)。長(zhǎng)期狀態(tài)反饋到輸入事件處理的其它階段中。由輸入關(guān)聯(lián)管理器計(jì)算的一組關(guān)聯(lián)輸入事件通過(guò)IFM_FilterEvents (塊500)方法被轉(zhuǎn)送到輸入過(guò)濾管理器。規(guī)則引擎以規(guī)則登記的次序在塊520中向輸入事件的各要素施加過(guò)濾器規(guī)則。規(guī)則的結(jié)果是在塊530中被施加到(過(guò)濾的)輸入事件并在塊540中被輸出到下一處理階段的一組修改。實(shí)施例實(shí)現(xiàn)針對(duì)鍵輸入的特殊情況的許多規(guī)則。實(shí)施例包含垂直接觸過(guò)濾器規(guī)則。垂直接觸過(guò)濾器調(diào)整用于具有垂直相鄰的候選鍵的事件的鍵概率。當(dāng)用戶在原位行(home row)之上的鍵上打字時(shí)，手指在鍵盤上伸開(kāi)并且“伸出”，常常激活原位行之上的期望的鍵和原位行上面在其下面緊挨著的鍵。過(guò)濾器檢測(cè)該情況的簽名，并且將垂直相鄰的最上面的候選鍵的分?jǐn)?shù)提升為最可能鍵入的一個(gè)。提升因子被適當(dāng)?shù)乜s減，使得垂直相鄰鍵之間的錯(cuò)誤鍵入不會(huì)強(qiáng)過(guò)下面的鍵上的強(qiáng)信號(hào)。因此，提升足夠小以有利于更高的鍵，但是，當(dāng)部分錯(cuò)誤鍵入到較高的鍵邊界上時(shí)，不排除選擇下面的鍵。實(shí)施例包括下一鍵過(guò)濾器。下一鍵過(guò)濾器調(diào)整具有模棱兩可(分?jǐn)?shù)相同)的候選鍵的事件的鍵概率。過(guò)濾器使用簡(jiǎn)單的概率數(shù)據(jù)庫(kù)，該概率數(shù)據(jù)庫(kù)對(duì)于任何給定的字符限定最可能跟隨當(dāng)前目標(biāo)語(yǔ)言中的字符的字符。當(dāng)前的語(yǔ)言由鍵盤的目標(biāo)國(guó)家語(yǔ)言鍵布局規(guī)定。下一字符概率與目標(biāo)語(yǔ)言的單詞或語(yǔ)法結(jié)構(gòu)沒(méi)有關(guān)系。它是目標(biāo)語(yǔ)言中的字符對(duì)的概率分布。在一個(gè)實(shí)施例中，置放(set down)過(guò)濾器檢測(cè)源自用戶將手置于鍵盤的原位行上的停留位置中的輸入事件的簽名。在鍵盤的未使用的某周期之后或者在活動(dòng)鍵入暫停的過(guò)程中，可出現(xiàn)“置放”。過(guò)濾器消除當(dāng)手指在置放過(guò)程中與原位行鍵接觸時(shí)出現(xiàn)的不希望的鍵激活。置放過(guò)濾器是更新并依賴于輸入管理器和輸入事件隊(duì)列的長(zhǎng)期狀態(tài)的多循環(huán)過(guò)濾器。置放過(guò)濾器在兩個(gè)不同的階段中處理。階段I是檢測(cè)階段，它分析關(guān)聯(lián)輸入事件組，以尋找兩個(gè)或更多個(gè)同步的包含具有時(shí)間接近性的原位行上的多次接觸激活的原位行事件。如果檢測(cè)到置放，那么對(duì)于隨后的處理循環(huán)和向鍵激活的事件轉(zhuǎn)換斷定長(zhǎng)期置放狀態(tài)。一旦斷定置放狀態(tài)，所有的輸入事件就被延緩，直到完成置放。階段2是完成階段，它分析延緩的和新的事件，并且賦予或取消事件參與置放的資格。通過(guò)以下過(guò)程中的任何一個(gè)確定置放終止:超過(guò)置放的最大持續(xù)期、超過(guò)置放內(nèi)的各單個(gè)事件之間的最大時(shí)間持續(xù)期(間隙閾值)或者檢測(cè)到非原位行輸入事件。當(dāng)滿足置放終止條件中的任一個(gè)時(shí)，通過(guò)過(guò)濾器清除置放狀態(tài)。任何延緩的事件作為置放的一部分被去除或者對(duì)于處理被釋放。由于置放完成可檢測(cè)取消原位行事件參與置放的資格的終止，因此，置放檢測(cè)不總是導(dǎo)致事件被去除。在一個(gè)實(shí)施例中，鍵入樣式過(guò)濾器分析輸入事件和輸入管理器的長(zhǎng)期狀態(tài)，以確定當(dāng)前的用戶正在使用什么鍵入樣式。它然后設(shè)定各種控制參數(shù)和反饋包含置放和特殊情況的其它過(guò)濾器(被它們使用)的長(zhǎng)期狀態(tài)值。在一個(gè)實(shí)施例中，多重修改過(guò)濾器防止由于錯(cuò)誤鍵入導(dǎo)致的兩個(gè)或更多個(gè)修改鍵的偶然的激活。修改鍵一般占據(jù)鍵盤的外圍并且難以適當(dāng)?shù)丶せ?，特別是對(duì)于接觸打字員。多重修改過(guò)濾器調(diào)整具有修改鍵的事件的鍵概率，從而有利于shift鍵作為最常用的修改器，并降低作為很少使用的鍵的caps lock鍵的分?jǐn)?shù)。調(diào)整的分?jǐn)?shù)避免到達(dá)shift鍵時(shí)的caps lock的許多無(wú)意的激活。在階段5 (圖2A600)中，受鍵狀態(tài)管理器控制并由KSM_CalculateKeyStates方法600調(diào)用，過(guò)濾的事件的次序被轉(zhuǎn)換成鍵上下激活的流，這些激活隨后被轉(zhuǎn)送到主機(jī)計(jì)算機(jī)。雖然這里對(duì)于鍵盤應(yīng)用描述了本發(fā)明的要點(diǎn)，但是，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以想到，系統(tǒng)也可被成功應(yīng)用于任何類型的接觸屏裝置。雖然以上示出和描述了本發(fā)明的優(yōu)選的實(shí)施例，但是，可以在不背離本發(fā)明的精神和范圍的情況下提出許多的修改。因此，本發(fā)明的范圍不受優(yōu)選的實(shí)施例的公開(kāi)的限制。事實(shí)上,本發(fā)明應(yīng)完全由以下的權(quán)利要求確定。
權(quán)利要求
1.要求排他的性能或特權(quán)的本發(fā)明的實(shí)施例被限定如下:一種檢測(cè)固態(tài)平面觸敏表面上的用戶輸入以確定用戶輸入的位置的方法，該方法由與包含于觸敏表面中的多個(gè)傳感器信號(hào)通信的處理器裝置執(zhí)行，該方法包括: 基于多個(gè)接觸傳感器記錄觸敏表面的用戶接觸； 基于通過(guò)三個(gè)或更多個(gè)振動(dòng)傳感器感測(cè)的敲打事件從與觸敏表面耦合的一個(gè)或多個(gè)振動(dòng)傳感器接收敲打事件信號(hào)；和 在基于記錄的用戶接觸接收敲打事件信號(hào)之后，斷定選擇。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中，斷定包含將接觸和振動(dòng)傳感器信號(hào)轉(zhuǎn)換成與固定的時(shí)間基準(zhǔn)點(diǎn)結(jié)合的一系列的離散接觸和敲打傳感器數(shù)據(jù)事件。
3.根據(jù)權(quán)利要求2的方法，其中，斷定包含基于超過(guò)固定閾值的來(lái)自一個(gè)或多個(gè)振動(dòng)傳感器的信號(hào)的振幅檢測(cè)敲打傳感器數(shù)據(jù)事件信號(hào)的出現(xiàn)。
4.根據(jù)權(quán)利 要求2的方法，其中，斷定包含基于使用斜率和值的振動(dòng)波形最小值的位置檢測(cè)敲打傳感器數(shù)據(jù)事件信號(hào)的出現(xiàn)時(shí)間。
5.根據(jù)權(quán)利要求2的方法，其中，斷定包含將傳感器數(shù)據(jù)事件轉(zhuǎn)換成一系列的離散輸入事件，其中，一系列的離散輸入事件通過(guò)與傳感器數(shù)據(jù)相關(guān)的類型被分類，并且其中，一系列的離散輸入事件包含一組候選鍵和相關(guān)的位置信息。
6.根據(jù)權(quán)利要求5的方法，其中，斷定包含基于多個(gè)振動(dòng)傳感器上的敲打事件的到達(dá)時(shí)間差三角測(cè)量表面上的敲打傳感器數(shù)據(jù)事件的物理坐標(biāo)。
7.根據(jù)權(quán)利要求6的方法，其中，斷定包含通過(guò)將多點(diǎn)定位計(jì)算結(jié)果映射到已知的表面坐標(biāo)并選擇一組可能的坐標(biāo)調(diào)整物理材料和組件的差異，其中，一組可能的坐標(biāo)被分配作為敲打事件的原點(diǎn)的坐標(biāo)的O I之間的概率。
8.根據(jù)權(quán)利要求5的方法，其中，三角測(cè)量包含使用多個(gè)振動(dòng)傳感器上的敲打事件的振幅微分和線性力響應(yīng)近似，以三角測(cè)量物理坐標(biāo)。
9.根據(jù)權(quán)利要求8的方法，其中，斷定包含通過(guò)將振幅微分計(jì)算結(jié)果映射到已知的表面坐標(biāo)并選擇一組可能的坐標(biāo)調(diào)整物理材料和組件的差異，其中，一組可能的坐標(biāo)被分配作為敲打事件的原點(diǎn)的坐標(biāo)的O I之間的概率。
10.根據(jù)權(quán)利要求5的方法，其中，斷定包含通過(guò)與一組示例性波形相比基于敲打波形的識(shí)別來(lái)檢測(cè)敲打傳感器數(shù)據(jù)事件信號(hào)的出現(xiàn)時(shí)間。
11.根據(jù)權(quán)利要求10的方法，其中，通過(guò)使用波形的計(jì)算的特性而不是整個(gè)波形進(jìn)行信號(hào)波形的識(shí)別。
12.根據(jù)權(quán)利要求5的方法，其中，斷定包含通過(guò)使用多個(gè)規(guī)則關(guān)聯(lián)輸入事件，以產(chǎn)生包含原事件的所有數(shù)據(jù)的一組相互支持復(fù)合輸入事件。
13.根據(jù)權(quán)利要求12的方法，其中，關(guān)聯(lián)包含通過(guò)接近時(shí)間位置關(guān)聯(lián)。
14.根據(jù)權(quán)利要求12的方法，其中，關(guān)聯(lián)包含基于傳感器數(shù)據(jù)的源關(guān)聯(lián)。
15.根據(jù)權(quán)利要求12的方法，其中，關(guān)聯(lián)包含基于輸入事件表示的候選鍵激活的共性關(guān)聯(lián)。
16.根據(jù)權(quán)利要求12的方法，其中，斷定包含通過(guò)多個(gè)濾波器從一組輸入事件去除不希望的輸入事件。
17.根據(jù)權(quán)利要求16的方法，其中，斷定包含檢測(cè)和去除源自希望的鍵下面的鍵的無(wú)意激活的不希望的鍵激活。
18.根據(jù)權(quán)利要求16的方法，其中，斷定包含作為在緊挨著鍵入之前使人手停留于鍵盤的原位行位置上的結(jié)果檢測(cè)和去除鍵激活。
19.根據(jù)權(quán)利要求16的方法，其中，斷定包含檢測(cè)選擇性檢測(cè)并抑制修改器鍵的偶然或部分激活中的至少一個(gè)，以與CAPS LOCK相比有利于SHIFT鍵的最常使用。
20.根據(jù)權(quán)利要求16的方法，其中，斷定包含在激活鍵入的過(guò)程中選擇性地檢測(cè)和抑制多個(gè)同時(shí)的修改器。
21.根據(jù)權(quán)利要求16的方法，其中，斷定包含基于歷史接觸激活數(shù)據(jù)來(lái)檢測(cè)用戶的鍵入樣式作為“接觸”或“懸停”打字員并將該信息反饋到其它的過(guò)濾機(jī)構(gòu)。
22.根據(jù)權(quán)利要求16的方法， 其中，斷定包含將一組的輸入事件轉(zhuǎn)換成一系列的鍵向上和鍵向下激活。
全文摘要
用于使得能夠使用固定于觸敏表面上的振動(dòng)傳感器以同時(shí)檢測(cè)和定位表面上的手指接觸事件的系統(tǒng)和方法。本發(fā)明特別區(qū)分有意的鍵入事件和源自正常的鍵入操作的偶然或不希望的接觸，由此允許用戶使手指停留在鍵上并允許他們?nèi)缭谝?guī)則的鍵盤上那樣鍵入。來(lái)自接觸和振動(dòng)傳感器的信號(hào)被轉(zhuǎn)換成一系列的輸入事件。輸入事件然后有時(shí)間上被關(guān)聯(lián)，以確定手指接觸的位置和相應(yīng)的鍵的激活。關(guān)聯(lián)事件然后被過(guò)濾，以去除不希望的事件并分解模棱兩可或相反的結(jié)果。
文檔編號(hào)G06F3/02GK103154860SQ201180039270
公開(kāi)日2013年6月12日 申請(qǐng)日期2011年6月28日 優(yōu)先權(quán)日2010年6月28日
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