JP6008862B2 - 妨害のある環境で対象となる物体を検出する方法、および該方法を実施するジェスチャインターフェース機器 - Google Patents
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Description
−上記測定電極と上記環境との間の合計静電容量を測定するステップと、
−上記合計静電容量を記憶するステップと、
−事前に記憶された合計静電容量測定値の履歴内の最小値の判定に基づいて、上記妨害物体に起因する漏れ静電容量を計算するステップと、
−合計測定静電容量から上記漏れ静電容量を差し引くことにより、対象となる上記1つまたは複数の物体に起因する対象となる静電容量を計算するステップと、
−このように計算された対象となる上記静電容量を、対象となる上記1つまたは複数の物体の検出の情報を生成するように処理するステップと
を含むことを特徴とする。
−スライディング・タイム・ウィンドウの持続期間は、測定電極の付近の対象となる物体の平均存在持続期間よりも長いものとして決定することができ、
−スライディング・タイム・ウィンドウの持続期間は、1秒から10秒の間とすることができる。
−記憶された最新の測定値を、スライディング・タイム・ウィンドウより短い持続期間を有するタイムサブウィンドウとして集約するステップと、
−このサブウィンドウ内の最小値を判定するステップと、
−上記サブウィンドウに対応する測定値を、測定値の履歴内の上記最小値で置き換えるステップと
をさらに含むことができる。
−測定値の履歴内の最小値を判定するステップは、実質的に一定の計算時間で、最適な最小/最大フィルタリングアルゴリズムを使用することを含むことができ、
−対象となる静電容量を計算するステップは、漏れ静電容量と合計測定静電容量との結合を計算することを含むことができる。この結合は一次結合とすることができる。
−少なくとも1つの測定電極について、対象となる物体がない状態で測定電極の合計静電容量を測定することによって、初期漏れ静電容量を求めることを含む事前較正ステップと、
−結合として、この初期漏れ静電容量をその後に求められる漏れ静電容量に加えるステップであって、この結合を一次結合とすることができる、ステップと
をさらに含むことができる。
−上記測定電極と上記環境との間の合計静電容量を測定する電子的手段と、
−上記合計静電容量を記憶する手段と、
−事前に記憶された合計静電容量測定値の履歴内の最小値を判定する手段を含む、妨害物体に起因する漏れ静電容量を計算する手段と、
−対象となる物体に起因する対象となる静電容量を計算し、合計測定静電容量から上記漏れ静電容量を差し引く手段と、
−対象となる上記1つまたは複数の物体の検出の情報を届けるように配置された、このように計算される対象となる上記静電容量を処理する手段と
をさらに含むことを特徴とする。
−機器は、複数の測定電極を備える実質的に平面の面をさらに含むことができ、
−測定電極は、実質的に光を通す材料を含むことができる。
−図1は、触覚画面型のジェスチャ制御機器に対する環境の影響を示す図である。
−図2は、本発明による方法を用いた静電容量の測定を示す図である。
−図3は、本発明による方法を用いて計算された漏れ静電容量を見えるようにした図2の拡大図である。
−図1の電極2の静電容量は、対象となる物体3の、または環境4の存在と共に増加する。CE1、CE2およびCE3を環境4の物体の漏れ静電容量6とし、Cobjを対象となる物体3の静電容量5とした場合、電極2によって測定される静電容量は次式になる。
C=CE1+CE2+CE3+Cobj (式1)
−ジェスチャ検出型の用途では、指や手といった典型的な対象となる物体3は、環境に属するとみなされる物体4に対して相対的に速い動きを有する。
C∞=CE1+CE2+…+CEk (式2)
C∞(t)=min{C(s)} (式3)
式中、min{}は最小値の探索演算子であり、sは時間間隔[t−Tm,t]に属する。
C∞(t)=min{C(t−(n−1)・Δt),C(t−(n−2)・Δt),…,…,C(t−2)・Δt),C(t−Δt),C(t)} (式4)
−環境の新しい物体4が現れた場合、および/または対象となる物体3が検出面により近づいた場合、瞬間静電容量Cは増加する。この場合、フィルタは、この増加が、少なくとも、スライディングウィンドウ13の全持続期間Tmにわたって続くまで「待機」してから、式3または式4に従って漏れ静電容量C∞の値を上げる。よって、この持続期間Tmを慎重に選択することにより、対象となる物体3が漏れ静電容量C∞を計算する際に考慮に入れられることが回避される。
−これに対して、環境の物体4が消失し、かつ/または対象となる物体3が検出面から遠ざかる場合には、瞬間静電容量Cが減少し、静電容量C∞は、最小フィルタの作動によってほぼ瞬時に減少する。よって検出感度が瞬時に調整される。これが提案する本発明の利点の1つである。
Cobj=C(t)−C∞(t) (式5)
−M.Van Herk,「A fast algorithm for local minimum and maximum filters on rectangular and octagonal kernels」,Pattern Recogn Lett 13(7),pages 517−521,1992、
−J.Gil,R.Kimmel,「Efficient Dilation,Erosion,Opening and Closing Algorithms」,IEEE Trans Pattern Anal Mach Intell 24(12),pages 1606−1617,2002、
−D.Lemire,「Streaming Maximum−Minimum Filter Using No More than Three Comparisons per Element」,Nordic Journal of Computing,13(4),pages 328−339,2006。
−ウィンドウ13の時間幅Tmは、この環境の経時的変化を測定値から考慮に入れて特定のアルゴリズムを使用することにより、環境の種類の関数として自律的に適応させることができる。またウィンドウ13の時間幅Tmは手動で適応させることもでき、
−対象となる静電容量Cobjの計算は、合計静電容量Cと漏れ静電容量C∞の一次結合、またはCとC∞との他の任意の関数を含むことができ、
−式(4)に記載した最小フィルタリングを用いた静電容量C∞の評価は、例えば工場での較正などから、事前に決定され、記憶された漏れ静電容量C∞’の別の較正マップと結合することができる。この結合は、利得およびオフセット係数を用いた一次結合とすることができ、他の任意の結合とすることもできる。これは、静電容量検出の感度の過度に急激な変動が回避されることを可能にする。
−方法は、インターフェース機器1の異なる電極2について同様に実施することも、異なるやり方で実施することもできる。特に方法は、機器1の感受面の外周に位置する電極について異なるやり方で実施することができ、外周に位置する電極は必然的に環境の変化の影響をより受けやすい。これらの電極には、ウィンドウ13により短い時間幅Tmを持たせたより迅速な修正を適用することができる。
−本発明は、容量性漏れが制限されることを可能にする任意の種類の静電容量測定電子回路を用いて実施することができる。
Claims (15)
- 環境内で動く対象となる1つまたは複数の物体と、前記環境内に存在する1つまたは複数の妨害物体と容量性結合する少なくとも1つの測定電極を用いて、対象となる前記1つまたは複数の物体を検出するための方法であって、前記測定電極のうちの少なくとも1つについて、
前記1つまたは複数の物体に起因する対象となる静電容量及び前記1つまたは複数の妨害物体に起因する漏れ静電容量を含む、前記測定電極と前記環境との間の合計静電容量を測定するステップと、
前記測定された合計静電容量を記憶するステップと、
事前に記憶された合計静電容量測定値の履歴内の最小値の判定に基づいて、前記1つまたは複数の妨害物体に起因する前記漏れ静電容量を計算するステップと、
前記測定された合計静電容量から前記漏れ静電容量を差し引くことにより、対象となる前記1つまたは複数の物体に起因する対象となる前記静電容量を計算するステップと、
前記計算された対象となる前記静電容量を、対象となる前記1つまたは複数の物体の検出の情報を生成するように処理するステップと
を含むことを特徴とする方法。 - 測定値の前記履歴を、測定値の前記履歴が、所定の持続期間の、測定時刻に対するスライディング・タイム・ウィンドウに対応する期間に測定された合計静電容量を含むように更新するステップをさらに含むことを特徴とする、請求項1に記載の方法。
- 前記スライディング・タイム・ウィンドウの前記持続期間が、前記測定電極の付近での対象となる前記物体の平均存在持続期間よりも長いものとして決定されることを特徴とする、請求項2に記載の方法。
- 前記スライディング・タイム・ウィンドウの前記持続期間が1秒から10秒の間であることを特徴とする、請求項2または3に記載の方法。
- 前記測定値の変動に応じて、前記スライディング・タイム・ウィンドウの前記持続期間を調整するステップをさらに含むことを特徴とする、請求項2または3に記載の方法。
- 記憶された最新の測定値を、前記スライディング・タイム・ウィンドウより短い持続期間を有するタイムサブウィンドウとして集約するステップと、
前記サブウィンドウ内の最小値を判定するステップと、
前記サブウィンドウに対応する測定値を、測定値の前記履歴内の前記最小値で置き換えるステップと
をさらに含むことを特徴とする、請求項2〜5のいずれか一項に記載の方法。 - 測定値の前記履歴内の最小値を判定するステップが、実質的に一定の計算時間で最適な最小/最大フィルタリングアルゴリズムを使用することを含むことを特徴とする、請求項1〜6のいずれか一項に記載の方法。
- 対象となる前記静電容量を計算するステップが、前記漏れ静電容量と前記測定された合計静電容量との結合を計算することを含むことを特徴とする、請求項1〜7のいずれか一項に記載の方法。
- 少なくとも1つの測定電極について、対象となる物体がない状態で前記測定電極の合計静電容量を測定することによって、初期漏れ静電容量を求めることを含む事前較正ステップと、
結合として、前記初期漏れ静電容量をその後に求められる漏れ静電容量に加えるステップと
をさらに含むことを特徴とする、請求項1〜8のいずれか一項に記載の方法。 - 複数の測定電極について前記電極に応じて異なるやり方で実施されることを特徴とする、請求項1〜9のいずれか一項に記載の方法。
- 妨害物体のある環境で対象となる物体を検出するためのジェスチャインターフェース機器であって、
測定電極と対象となる前記物体との間の容量性結合によって対象となる前記物体を検出することができる少なくとも1つの測定電極と、
対象となる前記物体に起因する対象となる静電容量及び前記妨害物体に起因する漏れ静電容量を含む、前記測定電極と前記環境との間の合計静電容量を測定する電子的手段と、
前記測定された合計静電容量を記憶する手段と、
事前に記憶された合計静電容量測定値の履歴内の最小値を判定する手段を含む、前記妨害物体に起因する漏れ静電容量を計算する手段と、
対象となる前記物体に起因する対象となる静電容量を計算し、前記測定された合計静電容量から前記漏れ静電容量を差し引く手段と、
対象となる前記物体の検出の情報を届けるように配置された、前記計算される対象となる前記静電容量を処理する手段と
をさらに含むことを特徴とする機器。 - 複数の測定電極を備える実質的に平面の面をさらに含むことを特徴とする、請求項11に記載の機器。
- 前記測定電極が実質的に光を通す材料を含むことを特徴とする、請求項11および12のいずれか一項に記載の機器。
- 請求項1〜10のいずれか一項に記載の静電容量検出方法を実施することを特徴とする、電話機、コンピュータ、コンピュータ周辺機器、表示画面、ダッシュボード、制御パネルの各カテゴリのうちの1つのシステム。
- 請求項11〜13のいずれか一項に記載のジェスチャインターフェース機器を備えることを特徴とする、電話機、コンピュータ、コンピュータ周辺機器、表示画面、ダッシュボード、制御パネルの各カテゴリのうちの1つのシステム。
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