TWI435251B - 推估觸摸螢幕之壓力變化之方法及系統 - Google Patents

Description

推估觸摸螢幕之壓力變化之方法及系統

本發明係關於一種推估壓力變化之方法；特別是有關於一種推估觸摸螢幕之壓力變化之方法。

隨著科技的高速發展，有越來越多的觸控產品出現在我們的日常生活中，綜觀目前在市面上銷售的智慧型手機、數位相機、電腦及電視，莫不以具有觸控功能為特色之一。然而，使用者在碰觸螢幕時常會有預期心理，認為畫面被碰觸之後應產生特定的物理反應，例如按壓的同時畫面會下陷。

為了解決此問題，過去曾經利用產生視覺或聽覺效果來輔助，例如按壓同時出現畫面下陷的視覺效果，或是產生按鍵音效的聽覺效果，讓使用者能夠產生與畫面互動的感受。

然而，觸控是一種觸碰的動作，因此最理想的作法是產生可根據不同施力大小而有不同之回饋效果，透過「虛擬觸覺」直接滿足使用者的預期心理，讓使用者在操作系統或產品時能直接感受到。而提供觸覺效果之關鍵在於分辨使用者加於觸控螢幕上之壓力，如果壓力變大，觸覺效果隨之增大；若壓力變小，觸覺效果隨之遞減。

在先前技術中，一般是使用額外的壓力感測器來偵測壓力之變化，此種作法需增加壓力感測器的成本。因此，有必要提供一種可透過影像資料來推估觸摸螢幕之壓力變化之方法，以解決先前技術之缺失。

本發明之主要目的係在提供一種推估觸摸螢幕之壓力變化之方法。

為達成上述之目的，本發明推估觸摸螢幕之壓力變化之方法係用於光學式偵測輸入之影像系統，光學式偵測輸入之影像系統包括有左側影像擷取裝置及右側影像擷取裝置，以便偵測使用者於影像螢幕觸摸之位置，推估觸摸螢幕之壓力變化之方法包括以下步驟：於第一時間，透過左側影像擷取裝置取得第一左影像資料，及透過右側影像擷取裝置取得第一右影像資料；根據第一左影像資料及第一右影像資料，計算出第一預估按壓面積參數；於第二時間，透過左側影像擷取裝置取得第二左影像資料，及透過右側影像擷取裝置取得第二右影像資料；根據第二左影像資料及第二右影像資料，計算出第二預估按壓面積參數；以及比對第二預估按壓面積參數與第一預估按壓面積參數；藉由上述之步驟，若第二預估按壓面積參數大於第一預估按壓面積參數，則推測於第一時間至第二時間內，使用者於影像螢幕之觸摸壓力是增加的，若第二預估按壓面積參數小於第一預估按壓面積參數，則推測於第一時間至第二時間內，使用者於影像螢幕之觸摸壓力是減少的。

本發明之另一目的係在提供一種推估觸摸螢幕之壓力變化之系統，以判斷使用者於影像螢幕之觸摸壓力之變化。

為達成上述之目的，本發明推估觸摸螢幕之壓力變化之系統包含左側影像擷取裝置、右側影像擷取裝置及處理器。左側影像擷取裝置用以於第一時間取得第一左影像資料，並於第二時間取得第二左影像資料。右側影像擷取裝置用以於第一時間取得第一右影像資料，並於第二時間取得第二右影像資料。處理器用以根據第一左影像資料及第一右影像資料，計算出第一預估按壓面積參數；根據第二左影像資料及第二右影像資料，計算出第二預估按壓面積參數；並比對第二預估按壓面積參數與第一預估按壓面積參數，以進行下列其中之一機制：若第二預估按壓面積參數大於第一預估按壓面積參數，則推測於第一時間至第二時間內，使用者於影像螢幕之觸摸壓力增加；或是，若第二預估按壓面積參數小於第一預估按壓面積參數，則推測於第一時間至第二時間內，使用者於影像螢幕之觸摸壓力減少。

為讓本發明之上述和其他目的、特徵和優點能更明顯易懂，下文特舉出本發明之具體實施例，並配合所附圖式，作詳細說明如下。

以下請先參考圖1，係關於本發明之推估觸摸螢幕之壓力變化之方法之應用示意圖。如圖1所示，於本發明之一實施例中，光學式偵測輸入之影像系統10包含電腦90、投影機80、左側影像擷取裝置11、右側影像擷取裝置12、影像螢幕13及回饋裝置14。電腦90包含記憶體91、處理器92及影像介面93，其中記憶體91中存有電腦程式100。

投影機80與電腦90之影像介面93連接，將影像投影至影像螢幕13(於本實施例中為一般會議室常見之投影螢幕)上，而由分別架設於影像螢幕13左上方及右上方的左側影像擷取裝置11及右側影像擷取裝置12(譬如採用CCD/CMOS攝影機)，偵測使用者於影像螢幕13觸摸之位置。

電腦90可由處理器92執行記憶體91中之電腦程式100，實施本發明之推估觸摸螢幕之壓力變化之方法，推估觸摸影像螢幕13之壓力變化，最後根據此壓力變化提供回饋信號至回饋裝置14(於本實施例中為一喇叭)或影像螢幕13。

需注意的是，本發明之推估觸摸螢幕之壓力變化之方法，並不以應用在上述環境為限。譬如光學式偵測輸入之影像系統10亦可不需要投影機80，而影像螢幕13為一般的顯示螢幕(如LCD螢幕)，影像螢幕13直接與電腦90之影像介面93連接，而左側影像擷取裝置11及右側影像擷取裝置12則同樣地架設在LCD螢幕上方兩側。

接著請參考圖2，係關於本發明之推估觸摸螢幕之壓力變化之方法之步驟流程圖；並請一併參考圖1，以及圖3至圖5。

首先進行步驟201：取得第一左影像資料及第一右影像資料

請參考圖3，係關於本發明取得第一左影像資料及第一右影像資料之一具體實施例。於第一時間時，使用者之手指41a在第一座標位置41位置或接近之位置按壓在影像螢幕13。而光學式偵測輸入之影像系統10可透過左側影像擷取裝置11及右側影像擷取裝置12以取得第一左影像資料21及第一右影像資料31。其中由於手指41a遮蔽了影像螢幕13之部分區域，故第一左影像資料21中包含第一左遮蔽區211，第一右影像資料31包含第一右遮蔽區311。由於透過兩影像擷取裝置11、12以取得兩影像資料21、31，以及因手指41a而使兩影像資料21、31各包含遮蔽區211、311，皆為習知技術，因此不再贅述。

接著進行步驟202：計算第一座標位置

取得第一左影像資料21及第一右影像資料31後，將之傳送給電腦90，由電腦90執行電腦程式100利用遮蔽區211、311計算出手指41a所在的第一座標位置41。有關於如何計算精確的第一座標位置41，舉例來說，可以藉由三角定位法等方法來計算，但本發明不以此為限。由於三角定位法為習知技術，故不在此贅述。

接著進行步驟203：取得第二左影像資料及第二右影像資料

請參考圖4，係關於本發明取得第二左影像資料及第二右影像資料之一具體實施例。於第二時間時，使用者之手指42a在第二座標位置42位置或接近之位置按壓在影像螢幕13。同樣地，光學式偵測輸入之影像系統10透過左側影像擷取裝置11及右側影像擷取裝置12取得第二左影像資料22及第二右影像資料32。其中第二左影像資料22中包含第二左遮蔽區221，第二右影像資料32包含第二右遮蔽區321。

需注意的是，兩影像擷取裝置11、12實際上是不斷地傳送左右影像資料至電腦90，而電腦90也不斷計算是否有物體碰觸螢幕以及其座標位置，譬如每0.1秒進行一次計算，本說明書所述第二時間與第一時間之時間即相差0.1秒。一般而言，約以0.01秒至1秒之間進行一次計算，因此第二時間與第一時間之時間差可設定為在0.01秒至1秒之間，但本發明不以此為限。

接著進行步驟204：計算第二座標位置

取得第二左影像資料22及第二右影像資料32後，將之傳送給電腦90，由電腦90執行電腦程式100計算出第二座標位置42。

接著進行步驟205：比對第一座標位置與第二座標位置之距離是否在預設容許誤差距離之內

計算出第一座標位置41及第二座標位置42後，接著由電腦90執行電腦程式100，比對此兩位置之距離是否在一預設容許誤差距離之內，若是則進行步驟206。預設容許誤差距離較佳設定為0~15個像素，於本實施例中預設容許誤差距離設定為8個像素。

於本實施例中，兩座標位置41、42之相差距離為5個像素，在預設容許誤差距離之內，故會繼續進行步驟206。需注意的是，由於計算第一座標位置41及第二座標位置42間之相差距離為習知技術，故不在此贅述。

步驟205之目的在於偵測第一時間與第二時間手指41a、42a按壓於影像螢幕13時，是否為相同或接近同一位置，若是則再推算手指41a、42a按壓影像螢幕13之壓力變化。

若第一時間與第二時間手指41a、42a有一段距離，則代表手指於第二時間時移開一段距離(意即在容許誤差距離之外)，此時不推算手指41a、42a按壓影像螢幕13之壓力變化，接著便回到步驟201。

接著進行步驟206：計算第一預估按壓面積參數

確定相差距離在預設容許誤差距離之內後，就可以實際計算影像面積，並以影像面積之變化來判斷壓力之變化。請參考圖5，於第一時間取得之第一左影像資料21及第一右影像資料31，分別包含第一左遮蔽區211及第一右遮蔽區311，其中第一左遮蔽區211包括第一左遮蔽區寬度211w，第一右遮蔽區311包括第一右遮蔽區寬度311w。於本實施例中，是以第一左遮蔽區寬度211w與第一右遮蔽區寬度311w之乘積，作為第一預估按壓面積參數之估計值，但本發明並不以此為限。舉例來說，亦可將第一左遮蔽區寬度211w與第一右遮蔽區寬度311w之數值代入其他數學公式中，以求得第一預估按壓面積參數。第一左遮蔽區寬度211w為30個像素，而第一右遮蔽區寬度311w為25個像素，因此可計算出第一預估按壓面積參數為750個像素。

接著進行步驟207：計算第二預估按壓面積參數

同樣的，於第二時間取得之第二左影像資料22及第二右影像資料32，分別包含第二左遮蔽區221及第二右遮蔽區321，其中第二左遮蔽區221包括第二左遮蔽區寬度221w，第二右遮蔽區321包括第二右遮蔽區寬度321w。於本實施例中，第二左遮蔽區寬度221w為50個像素，而第二右遮蔽區寬度321w為47個像素，因此可計算出第二預估按壓面積參數為2350個像素。

接著進行步驟208：比對第一預估按壓面積參數及第二預估按壓面積參數

計算出第一預估按壓面積參數及第二預估按壓面積參數後，比對兩者之大小。若第二預估按壓面積參數大於第一預估按壓面積參數，則推測於第一時間至第二時間內，使用者於影像螢幕13之觸摸壓力是增加的，若第二預估按壓面積參數小於第一預估按壓面積參數，則推測於第一時間至第二時間內，使用者於影像螢幕13之觸摸壓力是減少的。於本實施例中，第二預估按壓面積參數大於第一預估按壓面積參數，因此推測在第一時間至第二時間內，使用者於影像螢幕13之觸摸壓力是增加的。

最後進行步驟209：產生回饋信號

推測出使用者於影像螢幕13之壓力變化後，電腦90可藉由處理器92執行電腦程式100產生回饋信號，傳送至回饋裝置14或影像螢幕13以回應之，其中回饋信號可以是關於視覺、聽覺或觸覺回饋之回饋信號。於本實施例中，回饋裝置14可為一喇叭，因為在第一時間至第二時間內之觸摸壓力增加，電腦程式100產生聽覺回饋信號，使喇叭發出較大的聲音。又或者可產生觸覺回饋信號，傳送至影像螢幕13，使影像螢幕13之振動幅度增加(回饋裝置裝在螢幕之後方)；或是產生視覺回饋信號，譬如於一遊戲軟體的應用程式上，使用者按壓一蟲子，使影像螢幕13的蟲子因為按壓之壓力不同而產生不同形狀或表情，當然亦可產生不同之聲音等。

此處需注意的是，本發明之推估觸摸螢幕之壓力變化之方法並不以上述之步驟次序為限，只要能達成本發明之目的，上述之步驟次序亦可加以改變。

綜上所陳，本發明無論就目的、手段及功效，在在均顯示其迥異於習知技術之特徵，懇請　貴審查委員明察，早日賜准專利，俾嘉惠社會，實感德便。惟應注意的是，上述諸多實施例僅係為了便於說明而舉例而已，本發明所主張之權利範圍自應以申請專利範圍所述為準，而非僅限於上述實施例。

10．．．光學式偵測輸入之影像系統

11．．．左側影像擷取裝置

12．．．右側影像擷取裝置

13．．．影像螢幕

14．．．回饋裝置

21．．．第一左影像資料

211．．．第一左遮蔽區

211w．．．第一左遮蔽區寬度

22．．．第二左影像資料

221．．．第二左遮蔽區

221w．．．第二左遮蔽區寬度

31．．．第一右影像資料

311．．．第一右遮蔽區

311w．．．第一右遮蔽區寬度

32．．．第二右影像資料

321．．．第二右遮蔽區

321w．．．第二右遮蔽區寬度

41．．．第一座標位置

41a．．．手指

42．．．第二座標位置

42a．．．手指

80．．．投影機

90．．．電腦

91．．．記憶體

92．．．處理器

93．．．影像介面

100．．．電腦程式

圖1係本發明之推估觸摸螢幕之壓力變化之方法之應用示意圖。

圖2係本發明之推估觸摸螢幕之壓力變化之方法之步驟流程圖。

圖3係本發明取得第一左影像資料及第一右影像資料之一具體實施例。

圖4係本發明取得第二左影像資料及第二右影像資料之一具體實施例。

圖5係本發明之遮蔽區寬度之一具體實施例。

步驟201：取得第一左影像資料及第一右影像資料

步驟202：計算第一座標位置

步驟203：取得第二左影像資料及第二右影像資料

步驟204：計算第二座標位置

步驟205：比對第一座標位置與第二座標位置之距離是否在容許誤差距離之內

步驟206：計算第一預估按壓面積參數

步驟207：計算第二預估按壓面積參數

步驟208：比對第一預估按壓面積參數及第二預估按壓面積參數

步驟209：產生回饋信號

Claims (14)

1. 一種推估觸摸螢幕之壓力變化之方法，係用於一光學式偵測輸入之影像系統，該光學式偵測輸入之影像系統包括有一左側影像擷取裝置及一右側影像擷取裝置，以便偵測一使用者於一影像螢幕觸摸之位置，其中該方法包括：於一第一時間，透過該左側影像擷取裝置取得一第一左影像資料，及透過該右側影像擷取裝置取得一第一右影像資料；根據該第一左影像資料及該第一右影像資料，計算出一第一預估按壓面積參數；於一第二時間，透過該左側影像擷取裝置取得一第二左影像資料，及透過該右側影像擷取裝置取得一第二右影像資料；根據該第二左影像資料及該第二右影像資料，計算出一第二預估按壓面積參數；以及比對該第二預估按壓面積參數與該第一預估按壓面積參數，以進行下列其中之一步驟：若該第二預估按壓面積參數大於該第一預估按壓面積參數，則推測於該第一時間至該第二時間內，該使用者於該影像螢幕之一觸摸壓力增加；或若該第二預估按壓面積參數小於該第一預估按壓面積參數，則推測於該第一時間至該第二時間內，該使用者於該影像螢幕之一觸摸壓力減少。
2. 如申請專利範圍第1項所述之推估觸摸螢幕之壓力變化之方法，其中該第一左影像資料具有一第一左遮蔽區，該第一右影像資料具有一第一右遮蔽區，該第一預估按壓面積參數係根據該第一左遮蔽區及該第一右遮蔽區所計算出來；且該第二左影像資料具有一第二左遮蔽區，該第二右影像資料具有一第二右遮蔽區，該第二預估按壓面積參數係根據該第二左遮蔽區及該第二右遮蔽區所計算出來。
3. 如申請專利範圍第2項所述之推估觸摸螢幕之壓力變化之方法，其中：該第一左遮蔽區包括一第一左遮蔽區寬度；該第一右遮蔽區包括一第一右遮蔽區寬度；該第二左遮蔽區包括一第二左遮蔽區寬度；該第二右遮蔽區包括一第二右遮蔽區寬度；而該第一預估按壓面積參數係根據該第一左遮蔽區寬度乘上該第一右遮蔽區寬度所計算出來；且該第二預估按壓面積參數係根據該第二左遮蔽區寬度乘上該第二右遮蔽區寬度所計算出來。
4. 如申請專利範圍第3項所述之推估觸摸螢幕之壓力變化之方法，其中該第二時間與該第一時間之時間差為0.01秒至1秒之間。
5. 如申請專利範圍第4項所述之推估觸摸螢幕之壓力變化之方法，其中該方法更包括：根據該第一左影像資料及該第一右影像資料，計算出一第一座標位置；以及根據該第二左影像資料及該第二右影像資料，計算出一第二座標位置。
6. 如申請專利範圍第5項所述之推估觸摸螢幕之壓力變化之方法，其中該方法更包括：比對該第一座標位置與該第二座標位置之距離是否在一預設容許誤差距離之內，若是則進行計算該第一預估按壓面積參數與該第二預估按壓面積參數之步驟。
7. 如申請專利範圍第6項所述之推估觸摸螢幕之壓力變化之方法，其中該預設容許誤差距離為該影像螢幕的0~15個像素。
8. 如申請專利範圍第7項所述之推估觸摸螢幕之壓力變化之方法，其中於比對該第二預估按壓面積參數與該第一預估按壓面積參數之後，該方法根據比對結果更包括產生一回饋訊號。
9. 如申請專利範圍第1項所述之推估觸摸螢幕之壓力變化之方法，其中於比對該第二預估按壓面積參數與該第一預估按壓面積參數之後，該方法根據比對結果更包括產生一回饋訊號。
10. 如申請專利範圍第9項所述之推估觸摸螢幕之壓力變化之方法，其中該第二時間與該第一時間之時間差為0.01秒至1秒之間。
11. 一種推估觸摸螢幕之壓力變化之系統，用以判斷一使用者於一影像螢幕之觸摸壓力之變化，該推估觸摸螢幕之壓力變化之系統包含：一左側影像擷取裝置，用以於一第一時間取得一第一左影像資料，並於一第二時間取得一第二左影像資料；一右側影像擷取裝置，用以於該第一時間取得一第一右影像資料，並於該第二時間取得一第二右影像資料；以及一處理器，用以根據該第一左影像資料及該第一右影像資料，計算出一第一預估按壓面積參數；根據該第二左影像資料及該第二右影像資料，計算出一第二預估按壓面積參數；並比對該第二預估按壓面積參數與該第一預估按壓面積參數，以進行下列其中之一機制：若該第二預估按壓面積參數大於該第一預估按壓面積參數，則推測於該第一時間至該第二時間內，該使用者於該影像螢幕之一觸摸壓力增加；或若該第二預估按壓面積參數小於該第一預估按壓面積參數，則推測於該第一時間至該第二時間內，該使用者於該影像螢幕之一觸摸壓力減少。
12. 如申請專利範圍第11項所述之推估觸摸螢幕之壓力變化之系統，其中該第一左影像資料具有一第一左遮蔽區，該第一左遮蔽區包括一第一左遮蔽區寬度；該第一右影像資料具有一第一右遮蔽區，該第一右遮蔽區包括一第一右遮蔽區寬度；該第一預估按壓面積參數係根據該第一左遮蔽區寬度乘上該第一右遮蔽區寬度所計算出來；且該第二左影像資料具有一第二左遮蔽區，該第二左遮蔽區包括一第二左遮蔽區寬度；該第二右影像資料具有一第二右遮蔽區，該第二右遮蔽區包括一第二右遮蔽區寬度；該第二預估按壓面積參數係根據該第二左遮蔽區寬度乘上該第二右遮蔽區寬度所計算出來。
13. 如申請專利範圍第11項所述之推估觸摸螢幕之壓力變化之系統，該處理器更可用於根據該第一左影像資料及該第一右影像資料，計算出一第一座標位置；根據該第二左影像資料及該第二右影像資料，計算出一第二座標位置；並比對該第一座標位置與該第二座標位置之距離是否在一預設容許誤差距離之內，若是則進行計算該第一預估按壓面積參數與該第二預估按壓面積參數之機制。
14. 如申請專利範圍第11項所述之推估觸摸螢幕之壓力變化之系統，更包含：一回饋裝置，用以根據該處理器所產生之一回饋訊號，以產生一回饋效果。