用于校準觸摸屏上的目標的方法和裝置的制作方法

專利名稱：用于校準觸摸屏上的目標的方法和裝置的制作方法
技術領域：
背景技術：
本發明總體涉及觸摸顯示系統，更具體地，涉及用于識別觸摸顯示系 統上的觸摸的算法。
越來越多的應用配備了觸摸顯示系統(或"觸摸顯示器")。用于處理
百貨公司內的交易的銷售終端(POS)和信息終端(POI)(如電子號碼簿) 是十分常見的。例如所述應用包括機場乘客和行李登記；以及提供有關 產品和服務的信息的位于商場內的資訊站。所述資訊站還可以用于在無需 銷售人員協助的情況下預訂和/或完成購買。
觸摸顯示系統具有用于以可視方式向用戶呈現數據的顯示器。觸摸屏 安裝在顯示器前部，并且用戶通過在位于顯示圖像中的軟件編程按鈕或圖 標上方的位置處觸摸觸摸屏來選擇和/或輸入數據。存在用于觸摸屏(如阻 性、容性、紅外和聲表面波(SAW)觸摸屏)的多種不同技術。
為了使用戶在觸摸屏上的觸摸能夠成功地同顯示器進行交互，需要彼 此相對地校準顯示器和觸摸屏的坐標。對于往往具有小尺寸按鈕和圖標 (例如微軟Windows⑧的很小的關閉框"X")的圖形用戶界面(GUI),這 點尤為重要。為了確保用戶觸摸觸摸屏的位置與顯示圖像中結果光標位置 間具有良好的線性對應關系，可以完成25點或3點校準過程，以在進行 基于觸摸屏的GUI操作前產生校準常數。
觸摸顯示器通常具有覆蓋在觸摸屏外緣上的邊框，因而沿暴露的觸摸 屏表面的外緣的觸摸屏區域通常被設計為死區。接近邊框的非敏感區可以 防止由邊框施加在觸摸屏上的壓力所引起的誤觸摸。這樣的邊框壓力可能 會在觸摸顯示器受到碰撞時產生，或簡單地來自于組裝觸摸顯示器內的靜 力。然而，所顯示的GUI圖像可能會提供落于死區附近或落入死區內或接 近邊框的選擇按鈕或圖標。由于觸摸區不敏感以及來自邊框的物理阻抗的緣故，用戶很難或不能選擇某些GUI按鈕。顯示器應用尺寸越小(如個人 數字助理和手持發運跟蹤和簽名采集設備)，這個問題出現的可能性越大。 因此，需要確保觸摸顯示器用戶可以容易地激活位于暴露的觸摸屏表 面的外緣附近的GUI按鈕和圖標。本發明的特定實施例旨在滿足上述需 要，以及通過以下記載的說明和附圖將變得顯而易見的其他目的。

發明內容
在一實施例中， 一種使用觸摸顯示系統的方法，包括在觸摸屏的區 域內定義局部失真區域。每個局部失真區域具有相關的校準觸摸點和目 標。基于用戶觸摸點在第一局部失真區域內的位置，使第一局部失真區域 內的用戶觸摸點的坐標產生失真。
在另一實施例中， 一種觸摸屏系統，包括顯示屏、觸摸屏、以及局 部失真模塊。觸摸屏安裝至顯示屏。局部失真模塊被配置為基于顯示在 顯示屏上的第一目標和在觸摸屏上檢測到的第一校準觸摸點，計算第一差 異矢量。局部失真模塊計算包括第一校準觸摸點的第一位置失真區域。所 述第一局部失真區域包含觸摸屏的第一部分。所述局部失真模塊基于第一 失真矢量，使在第一局部失真區域內檢測到的用戶觸摸點的坐標產生失 真。
在另一實施例中， 一種用于校準觸摸顯示系統的方法，包括檢測與 顯示在顯示屏上的第一目標相關的顯示在觸摸屏上的第一校準觸摸點。所 述第一校準觸摸點和第一目標分別具有第一和第二組坐標。基于第一校準 觸摸點定義第一局部失真區域，所述第一局部失真區域包含至少包括第一 校準觸摸點的觸摸屏區域。確定第一差異矢量，所述第一差異矢量用于使 第一局部失真區域內的用戶觸摸點的坐標產生失真。所述第一差異矢量基 于第一組坐標和第二組坐標。
在另一實施例中， 一種用于具有觸摸屏的觸摸顯示系統中的計算機可 讀介質，所述計算機可讀介質包括用于在觸摸屏的區域內定義局部失真區 域的指令。每個局部失真區域具有相關的校準觸摸點和目標。所述計算機 可讀介質還包含用于基于用戶觸摸點在第一局部失真區域內的位置，使第 一局部失真區域內的用戶觸摸點的坐標產生失真的指令。


圖1示出了根據本發明一實施例的觸摸顯示器。
圖2示出了根據本發明一實施例的、具有與計算機互連的觸摸顯示器 的觸摸顯示系統的框圖。
圖3示出了根據本發明一實施例的、用于產生圖2的局部失真模塊所 使用的校準常數的方法。
圖4示出了根據本發明一實施例的、使觸摸屏上的線性特性產生局部 失真，從而使用戶易于激活周邊GUI按鈕和圖標的示例。
圖5示出了根據本發明一實施例的、與圖4的第一目標的位置相對應 的運行時第一GUI按鈕。
圖6示出了根據本發明一實施例的、用于使在單個局部失真區域內檢 測到的用戶觸摸點的坐標位置產生失真的方法。
圖7示出了根據本發明一實施例的、用于對在觸摸屏上任意位置檢測 到的用戶觸摸點進行局部失真校正的方法。
圖8示出了根據本發明一實施例的第一、第二和第三校準觸摸點和相 應的第一、第二和第三局部失真區域。
具體實施例方式
當結合附圖加以閱讀時，前述發明內容以及以下對本發明特定實施例 的詳細說明將得到更好的理解。就附圖示出了各實施例的功能框圖這點而 言，功能框不一定表示硬件電路間的分割。因此，舉例而言，可以用單個 硬件(如通用信號處理器或隨機存取存儲器、硬盤等)實現一個或多個功 能框(如處理器或存儲器)。類似地，程序可以是獨立的程序，可以作為 子例程結合在操作系統中，可以是安裝軟件包中的函數，可以駐留在相關 電子裝置的微處理器中，等等。應當理解的是，各種實施例不限于圖中所 示的配置和機構。
圖1示出了根據本發明一實施例的觸摸顯示器100。應當注意的是， 觸摸顯示器IOO可以具有其他尺寸和形狀。例如，觸摸顯示器100可以安 裝在桌子、墻壁、資訊站上，或者可用于形成諸如個人數字助理(PDA)等手持設備的類似結構上。
觸摸顯示器100包括觸摸屏102和顯示器外殼104。觸摸屏102安裝 在顯示屏(未示出)上。顯示器外殼104可以具有覆蓋觸摸屏102和顯示 屏外緣的邊框寬度106。
圖2示出了具有與計算機152互連的觸摸顯示器154的觸摸顯示系統 150的框圖。計算機152可以運行一個或多個應用(如工廠中用于校準和 測試的應用、零售店應用、飯館應用、醫療設施應用等)。除了觸摸顯示 器154，計算機152還包括可選用戶輸入184，如鍵盤和/或鼠標。雖然是 分開示出的，但觸摸顯示系統150的組件可以位于單個單元(如PDA或 其他便攜設備)中。
觸摸顯示器154包括用于在顯示屏156上顯示數據的組件。顯示屏156 可以包括LCD、 CRT、等離子、OLED顯示器、攝影圖像等。觸摸屏158 通過手指觸摸、鐵筆等接收來自用戶的輸入。
顯示線纜160連接觸摸顯示器154與顯示器控制器162。顯示器控制 器162通過視頻線纜164接收來自計算機152的視頻信息。顯示器控制器 162接收視頻信息并對視頻信息進行處理，然后通過顯示線纜160將其傳 輸至觸摸顯示器154，以在顯示屏156上顯示。應當理解的是，觸摸顯示 器154和顯示器控制器162可以是硬線連接在一起或者互連從而無需顯示 線纜160的。顯示器控制器162包括諸如CPU 166和存儲器168等組件。
觸摸屏線纜170將觸摸屏158與觸摸屏控制器172互連。觸摸屏控制 器172通過觸摸數據線纜174向計算機152發送信息并從計算機152接收 信息。觸摸信息由觸摸屏158接收，并通過觸摸屏線纜170傳輸至觸摸屏 控制器172，然后通過觸摸數據線纜174發送至計算機152。觸摸屏控制 器172包括諸如CPU 178和存儲器180等組件。
顯示器外殼(未示出)可以封裝觸摸顯示器154、顯示器和觸摸屏線 纜160和170、以及顯示器和觸摸屏控制器162和172。如圖1所討論的， 顯示器外殼可以封裝觸摸屏158的外緣部分，所述外緣部分固定觸摸屏 158和/或覆蓋將觸摸屏158固定至顯示屏156的緊固件。視頻和觸摸數據 線纜164和174可以是分離的線纜或捆扎在一起。視頻和觸摸數據線纜164 和174可以從顯示器外殼延伸至計算機152的位置。可選地，顯示器外殼可以是PDA或其他小型手持或便攜設備的機蓋，PDA或其他小型手持或便攜設備中可以也可以不包含計算機152。此外，可以用無線技術替代觸 摸數據線纜174和視頻線纜164。可以將觸摸屏158的外緣部分或周邊設計為死區186，以避免由邊框 接觸觸摸屏158表面而引起的誤觸摸。例如，在典型的阻性觸摸屏中，死 區186可以向觸摸屏158中心延伸，并稍稍超出邊框，以避免由于邊框接 觸因而的誤觸摸。在SAW觸摸屏中，反射器陣列可以稍稍短于邊框開口 尺寸，故意使得在應用了聲學部分吸收密封的區域中缺少一個坐標軸。被 設計為避免誤觸摸的這些周邊死區186還可能使用戶更難激活位于顯示屏 156周邊的圖形用戶界面(GUI)按鈕和圖標。"線性"用于描述觸摸顯示系統150辨別離散觸摸事件，并正確地將 觸摸事件坐標同基本顯示圖像的實際坐標進行映射的能力。為了獲得良好 的線性特性，可以觸摸操作GUI前，校準觸摸顯示系統150。在某些情況 下，以較高程度的線性特性設計觸摸顯示系統150內的硬件組件，使得僅 需要簡單的偏移和縮放校正。在這種情況下，簡單的3點校準過程可能就 足夠了。如果硬件線性特性稍差，可以使用更復雜的25點校準過程。為了在由先前執行的25點和/或3點線性校準過程產生的校準常數的 輔助下獲得良好的線性特性，可以將線性校正模塊188裝配在計算機152 中。例如，在25點校準過程中，要求用戶觸摸顯示目標的5x5格內的各 校準目標。使用結果觸摸坐標數據來產生適當的校準常數，以供線性校正 模塊188的運行時GUI所用。在運行時期間，線性校正模塊188檢測用戶 觸摸點，并發送任何先前產生的校準常數，以使用戶觸摸點與顯示在顯示 屏156上的圖像上的光標位置相關聯，從而確保觸摸屏158的反應是線性 的。一般地，線性是校準的目標。然而，在存在周邊死區的情況下，線性 特性會導致激活周邊GUI按鈕的問題。因此，為了便于激活沿觸摸屏158 周邊區域(如位于死區186內或接近邊框)的GUI按鈕，可以使用局部失 真模塊190故意地使特定位置內的線性特性失真。其他區域內觸摸屏158 的線性特性不受影響。接著，局部失真模塊190將用戶觸摸點的坐標(先 前因線性特性得到校正，此時可能基于局部失真模塊l卯內的信息使其發生了失真)傳遞至GUI模塊192。微軟的Windows⑧操作系統是GUI模塊 192的一個示例。GUI模塊192判斷坐標是否指示選擇了 GUI按鈕或圖標。 如果選擇了 GUI按鈕，計算機152將基于與特定GUI按鈕相關的功能執 行進一步的動作。雖然是作為分離的模塊示出的，但應當理解的是，可以用作為指令存 儲在計算機可讀介質(未示出)中的固件或軟件的單一部分來實現線性校 正模塊188、局部失真模塊190和GUI模塊192的功能，所述計算機可讀 介質位于計算機152內和/或與計算機152互連。可選地，可以將用于實現 線性校正模塊188、局部失真模塊190和GUI模塊192的功能的指令存儲 在固件或軟件的一個或多個模塊中。圖3示出了用于產生局部失真模塊190所使用的校準常數的方法。GUI "目標"可以是與可能出現在GUI操作期間的GUI按鈕相對應的預定位 置。特別感興趣的是位于觸摸屏158周邊的目標，在所述觸摸屏158的周 邊，觸摸屏死區可能存在問題。可選地，目標位置可以基于可用于一個或 多個GUI應用內的實際GUI按鈕。例如，預定數量的、具有一個或多個 預定尺寸的GUI按鈕可以位于觸摸屏158的底部，以指示任務欄按鈕。圖 4示出了觸摸屏200 ，以及使線性特性局部失真，以改善用戶激活周邊 GUI按鈕和圖標的功能的示例。下面將對圖3和圖4 一起進行討論。在圖3的300中， 一次一個地或同時在顯示屏156上感興趣的選定目 標位置處顯示圖形目標，如十字線或其他類似于目標的圖像。例如，在圖 4中顯示第一、第二和第三目標202、 204和206。在該示例中，.第一、第 二和第三目標202、 204和206位于角落處，或位于觸摸屏200的邊緣， 而角落和邊緣可能被邊框所阻擋或位于觸摸屏200的死區186內。可選地， 目標還可以位于觸摸屏200的其他區域處，以例如保證使用頻率較高的觸 摸按鈕位置處觸摸屏和光標坐標間的良好對應關系。在302中，用戶以盡可能接近于呈現在目標位置處的圖像的方式觸摸 觸摸屏158，在304中，檢測并記錄相應的原始觸摸屏坐標。如果目標在 觸摸屏死區186內，用戶觸摸接近于該目標的敏感位置。在306中，計算 機152基于線性校準(如利用傳統的縮放和校正方法)對所記錄的原始坐 標進行處理，以形成未來由局部失真模塊190所使用的經線性校正的校準觸摸點，可選地，所述傳統的縮放和校正方法包括25點和/或3點校準校正。例如，圖4中的第一、第二和第三校準觸摸點208、 210和212對應 于已在306中進行了校正的302的用戶觸摸點。在308中，局部失真模塊 190計算差異矢量，如式l所定義的那樣，差異矢量基于實際目標位置和 306所產生的相應的保存坐標間的偏移(△Xn, AYn) = (Xtruen - X25n, Ytruen - Y25n) 式1例如，計算并將第一、第二和第三差異矢量214、 216和218 (圖4) 保存在局部失真模塊190中。在310中，針對每個目標，局部失真模塊190 定義關于在306中所保存的坐標的局部失真區域，或關于第一、第二和第 三校準觸摸點208、 210和212的局部失真區域。例如，可以分別定義第 一、第二和第三局部失真區域224、 226和228，形成環繞第一、第二和 第三校準觸摸點208、 210和212的圓。為了清晰起見，圖4極大地放大 了差異矢量和局部失真區域的尺寸。局部失真區域可以也可以不包含相關 目標。舉例而言，考慮包括基于25點校準的線性化的306 (圖3)中的特定 情況。在圖3的方法之前，或在執行300同時，計算機152檢測與5乘5 格校準目標(未示出)相關的校準觸摸事件，并在必要時計算校正系數， 以校正硬件中的非線性。因此，在正常操作期間，當用戶觸摸觸摸屏200 時，此處由(X25,Y25)標記經25點校準后的相應的觸摸屏坐標。(下標"25" 表示25點校準。)必要時，局部失真模塊190將局部失真添加至特定的線 性化處理后的坐標，以產生局部失真坐標，局部失真坐標隨后被傳遞至 GUI模塊192。總之，在運行時期間，對在距相關目標的校準觸摸點(圖3的306所 產生的坐標)預定范圍內檢測到的用戶觸摸點進行校正或使其失真。對于 局部失真區域內的用戶觸摸點，用戶觸摸點距相關校準觸摸點的坐標越 遠，對該用戶觸摸點進行的校正要小。不使位于所有失真區外部的用戶觸 摸點產生失真。根據用戶觸摸點相對應每個校準觸摸點的坐標位置，位于 多于一個的失真區內的用戶觸摸點可以受到一次或多次校正的影響。局部失真模塊190的效果局限于至少一局部失真區域內的經線性校正 的觸摸屏坐標。局部失真模塊190訪問在300中顯示的圖形坐標的真實坐標(此處記為(X^n,Yt，)，其中r^l至N)。例如，在圖4中，N-3以及坐標(X,， Y,) 、 (XtrUe2, YtrUe2)禾口(義賜3，￥加、)分別對應于第一、第二和第三目標202、 204和206。局部失真模塊190還訪問在圖3的306中產 生的校準觸摸點的經線性校正的坐標(此處記為(X"n,Y、))。例如，坐標 (X^，Y25，)、 (乂252,丫252)和(乂253,￥253)分別對應于第一、第二和第三校準觸摸 點208、 210和212。此外，局部失真模塊190以精算了式1給出的差異矢 量。例如，(AX,，AY,)、 (AX2, AY2)和(AX3， AY3)分別對應于第一、第二和 第三差異矢量214、 216和218。此外，局部失真模塊190確定圖4所示的 第一、第二和第三局部失真區域224、 226和228。局部失真模塊l卯將來自圖3的校準過程的這一信息與運行時線性校正后的觸摸坐標(X25，Y25)進 行組合，以在適當時計算局部失真坐標(Xdist。rted，Ydi自^)，隨后局部失真坐 標(Xdi麵ed, Ydi艦ed)被傳輸至GUI模塊192。圖5示出了與第一目標202 (圖4)的位置相對應的運行時第一 GUI 按鈕252。例如，第一GUI按鈕252的中心坐標或第一 GUI按鈕252內的 任意一點可以對應于第一 目標202。第一 GUI按鈕252對應于觸摸屏的一 部分，并且可以通過選擇多于一個的X、 Y坐標位置來激活。如果在正常 GUI操作期間，用戶通過觸摸第一校準觸摸點208選擇了第一 GUI按鈕 252，那么將應用第一差異矢量214 (即(AX,, AY,))使用戶觸摸點的坐標 產生失真。這是一個最大偏移，代表用戶直接觸摸第一校準觸摸點208的 極端情況。失真坐標與第一 目標202相關聯(即(Xdis她d, Ydistorted) = (X^，Y2、) + (AX'，AY,) = (C)，并且GUI模塊192將激活與第一GUI按鈕 252相對應的命令。如果GUI模塊192要接收25點校正的僅僅經線性校 正的坐標(X^,Y2、)，將不選擇第一 GUI按鈕252。如之前在圖3的310中所討論的，局部失真模塊190限定與在圖3的 306中定義的各校準觸摸點208、 210和212臨近的局部失真區域。在局部 失真區域內，將沿一個或多個目標的方向使用戶觸摸點產生平滑失真。定 義失真距離(DD)或范圍參數(如圖4中的失真距離220)。參數DD可 以是限定了第一校準觸摸點208至第一局部失真區域224的邊界222的距 離的預定距離。為了簡單起見，將僅僅討論一個參數DD，然而第二和第 三目標204和206還具有相關的第二和第三局部失真區域226和228，第二和第三局部失真區域226和228具有獨立的失真距離DD參數值。DD 參數可以是對于所有目標是相同的，DD參數還可以隨觸摸屏158上的位 置或運行時應用而改變。DD參數還可以針對于單個校準觸摸點，以限定 具有不規則邊界的局部失真區域。根據用戶相對于目標輸入的校準觸摸點的位置，目標可能位于相關局 部失真區域的外部。局部失真區域基于校準觸摸點的位置，因此可以沿目 標的方向使用戶觸摸點發生失真。即使當用戶觸摸位于校準觸摸點上時， 最大失真也無法使用戶觸摸點失真到目標上。然而，運行時應用通常將多 個坐標(如圍繞目標的多個坐標)與目標相關聯，因此可以激活該目標。 可選地，局部失真模塊l卯可以丟棄距目標的距離大于預定距離的用戶輸 入，或者可以自動調整DD參數的大小，以確保激活相關GUI按鈕。對距校準觸摸點208較近的用戶觸摸點應用較大的校正或位移，并對 距校準觸摸點208較遠的用戶觸摸點應用較小的校正或位移。參考圖4， 如果用戶觸摸點位于邊界222上，或位于尺寸由參數DD所決定的第一局 部失真區域224之外，局部失真模塊190不進行校正，而只是簡單地將(如 前所述的線性化后的)用戶觸摸點的坐標傳遞至GUI模塊192。在第一局 部失真區域224內，舉例而言，利用線性方程在邊界222和第一校準觸摸 點208間使位移量平滑單調地增加。因此，如果用戶沿觸摸屏200拖動其 手指而不是選擇單個觸摸點，將產生一條無斷點的連續線條。然而，使該 線條可能發生了失真。如前所述，可以通過選擇第一目標202附近的坐標 位置來激活第一GUI按鈕252，因此，位于第一校準觸摸點208附近而不 是剛好位于第一校準觸摸點208上的失真用戶觸摸點仍可以激活第一 GUI 按鈕252。圖5還示出了關于第一校準觸摸點208的可選的菱形局部失真區域 230。此外，可選地，局部失真區域還可以是其他形狀，如橢圓、失真的 圓、正方形、矩形、三角形、或任意其他期望的形狀。舉例而言，形狀的 確定可以部分基于算法的復雜度和計算速度，或者可以基于周圍的GUI 按鈕和相關的局部失真區域。菱形局部失真區域230可以由四個頂點來限 定，四個頂點是通過將第一校準觸摸點208沿觸摸屏200的+/- X軸和+A Y 軸方向平移與DD參數相等的距離而形成的。圖6示出了使在單個局部失真區內檢測到的用戶觸摸點的坐標位置產 生失真的方法。稍后將處理用戶觸摸點位于多于 一個的局部失真區域的 重疊區域內的情況。
在350中，用戶觸摸觸摸屏200 (圖5)以選擇GUI按鈕或其他GUI 表示，從而產生原始觸摸坐標信息。在以下示例中，用戶試圖激活第一 GUI按鈕252。在352中，線性校準模塊188基于例如25點校準過程所產 生的校正系數，對當前觸摸點的原始坐標進行線性校正和縮放。在354中， 局部失真模塊190將當前25點校正后的坐標同來自306的校準觸摸點(圖 3)進行比較，以確定當前觸摸點是否位于局部失真區內。
例如，在圖5中，用戶產生具有25點校正坐標(X25, ￥25)的第一當前 觸摸點232。返回圖6，在354中，舉例而言，如果想要菱形的局部失真 區域230，局部失真模塊190將使用式2的不等式，將25點校正坐標同第 一校準觸摸點208進行比較。
<formula>formula see original document page 14</formula>
在這種情況下，局部失真模塊190分別計算X坐標和Y坐標間的差 的絕對值的和。如果該結果小于與第一校準觸摸點208相關的失真距離參 數DD，那么第一當前觸摸點232位于第一目標202的局部失真區域230 內。否則，第一當前觸摸點232位于局部失真區域230以外。
在356中，如果第一當前觸摸點232位于第一校準觸摸點208的局部 失真區域230以外，則不進行局部失真校正(Xdis加ed, Ydistorted) = (X25,Y25)， 并且方法前進至358。在358中，如果存在更多的校準觸摸點，方法將返 回354。如果不存在額外的校準觸摸點，方法前進至360，在360中，局 部失真模塊190向GUI模塊192發送25點校正坐標(Xdi麵ed， Ydistorted)= (X25,Y25》
在另一示例中，在350中用戶產生第二當前觸摸點234 (圖5)。為簡 單起見，第二當前觸摸點234具有與第一校準觸摸點208相同的Y坐標。 在354中，局部失真模塊190使用式2，將第二當前觸摸點234的25點校 正坐標同第一校準觸摸點208進行比較。在該示例中，Y坐標的差的絕對 值為O，因此可以忽略。然而，X坐標值小于參數DD，滿足式2的不等 關系，因此方法從356前進至362，在362中，對第二當前觸摸點234應用局部失真。
在362中，局部失真模塊190使用例如式3 (對于菱形局部失真區域 230的情形)來計算局部失真。
(Xdistorted, Ydistorted) = (X25，Y25) + {1 - [(IX25, — X25| + |Y25, — Y25l)/DD]〉承(AX!， AY,)
式3
式3的因子{1-[(|XG25 -X25| + |YQ25-Y25l)/DD])是局部失真因子。將 局部失真因子乘以第一差異矢量214 (圖4)，以產生局部失真偏移。在本 例中，局部失真因子是1和0之間的數，因此局部失真偏移小于第一差異 矢量214的總位移，而大于0。如式3所示，最大局部失真偏移對應于局
部失真因子為1， (X^,Y^傳于(X25，Y25)的情況。
在364中，局部失真模塊190通過將局部失真添加至當前的第二當前 觸摸點234的25點校正坐標，來計算式3的局部失真坐標。這使第二當 前觸摸點234的位置沿第一目標202的方向局部失真，并且在366中，局 部失真模塊190向GUI模塊192發送局部失真坐標(Xdi自ed,Ydi艦ed)。
在另一示例中，如果用戶產生了具有與第一校準觸摸點208相同坐標 的第三當前觸摸點236 (即(X25，Y25) = (X25,， Y25,))，那么在362中，局部 失真因子等于1 。因此，對第三當前觸摸點236應用整個第一差異矢量214， 以得到與第一目標202的位置相對應的(Xdis她d， Ydistorted) = (X Y25！) +
(AX，AY一(X加e,Y加e!)，隨后，將(Xdi麵ed, Ydis她d)發送至GUI模塊192。
因此，當當前觸摸點遠離第一校準觸摸點208并向菱形局部失真區域 230的外緣靠近時，應用于當前觸摸點的局部失真因子和第一差異矢量214 的量將單調下降。當在局部失真區域230的外緣上檢測到當前觸摸點時， 將不應用局部失真或位移。
圖7示出了用戶對在觸摸屏200上的任意位置檢測到的用戶觸摸點進 行局部失真校正的方法。通常，不對位于所有失真區域以外的用戶觸摸點 應用局部失真校正。當在多于一個的失真區域內檢測到用戶觸摸點時，局 部失真模塊190可以進行進一步的計算，以確定局部失真因子。例如，可 以使用每個適當的差異矢量的一部分，或者可以使用全部適當差異矢量的 一部分而不是所有的差異矢量。
圖8示出了第一、第二和第三校準觸摸點208、 210和212以及相應的第一、第二和第三局部失真區域224、 226和228。雖然以圓形作為示意， 但數學模型實際上可以基于其他形狀(如橢圓形失真區域)來計算局部失 真因子。如前所述，失真區域的實際形狀是不受限制的；然而，希望失真 區域內的改變是平滑和連續的，并且當用戶觸摸位置從失真區域內部靠近 失真區域邊界時，具有0這一準確的極限。
重疊失真區域244被示為由部分第二和第三局部失真區域226和228 所覆蓋的觸摸屏200區域。因此，第二和第三校準觸摸點210和212形成 了具有兩個目標成員的孤立目標組。在觸摸屏200上可能存在具有兩個或 更多個目標成員的多個孤立目標組。目標成員的數量可以取決于觸摸顯示 器154上目標彼此的靠近程度以及失真區域的尺寸。
返回圖7，在380中，用戶觸摸觸摸屏200 (圖8)，并產生第四當前 觸摸點246。在該例中，用戶可能試圖激活第二GUI按鈕254。在382中， 線性校正模塊188基于25點校準校準數據，對第四當前觸摸點246的坐 標進行校正和縮放。在384中，局部失真模塊190使用式4計算經線性校 正的第四當前觸摸點246和第一、第二和第三校準觸摸點208、 210和212 中每一個間的距離R。
Rn =々{( X25 - X25n)2 + (Y25 - Y25n)2} 式4
例如，R,、尺2和R3分別對應于從第四當前觸摸點246到第一、第二 和第三校準觸摸點208、 210和212的距離。
式4受到了畢達哥拉斯定理的啟示，當應用于笛卡爾坐標(X和Y坐 標縮放一致)時，將在數學上給出真實距離。然而，即使當X和Y坐標 縮放至相同的標度(例如對X和Y均縮放士l/2)，對于局部失真模塊l卯， 式4仍是一種有用的選擇，但是觸摸顯示器154通常不是正方形的，相反 具有3:4長寬比。這種X和Y標度間的不一致性使第一、第二和第三局部 失真區域224、 226和228變為橢圓形而不是圓形，但仍然能夠產生符合 需要的具有正確極限行為的作為平滑變化函數的局部失真。
在386中，局部失真模塊190確定要應用于第一、第二和第三差異矢 量214、 216和218中每個差異矢量的加權因子。當用戶觸摸點位于孤立 目標(諸如沒有與任意其他目標形成重疊失真區域的第一目標202)附近 或孤立目標上時，可以使用式5來確定加權因子wn = Max( 0,1- Rn/DD ) 式5
返回圖5所示的用戶觸摸了校準觸摸點n(如第三當前觸摸點236(圖 5))的情況，距目標n的距離Rn為O。在式5中，IVDD變為0， 1-0 = 1， 并且0和1的最大值為1，因此加權因子Wn-l。此外，如果R^DD，那 么wn=0，所以當當前觸摸點位于第一局部失真區域224的邊界上時，不 執行局部失真。如果當前觸摸點位于第一局部失真區域224以外，表達式 l-Rn/DD的負數給出wn=0。對于單個孤立目標，局部失真模塊190將加
權函數Wn與式6 —起使用，以計算可能的失真坐標坐標(Xdist。rted, Ydistorted)。
值得注意的是，式3是『1，可選加權函數w。-Max(O, 1 - [(|X25n—X25| + |Y25n-Y25l)/DD]))的情況下，式6的特例。
(Xdistorted, Ydistorted) = (X25，Y25) + Wn * (AXn, AYn) 式6
如果局部失真模塊190確定至多單個加權因子Wn是非零的，那么388 中的局部失真計算可以基于式6。值得注意的是，這包括用戶觸摸點位于 所有局部失真區域以外的特殊情況，因此所有加權因子Wn為0， (Xdistorted,
Y^t。一)等于(X25，Y25)，因而不執行局部失真。另一方面，如果局部失真模
塊190確定多于一個的加權因子是非零的，那么用戶觸摸點位于多于一個 的失真區域的重疊部分內，并且如以下所述的那樣，386中的加權因子計 算變得更為復雜。
再次參考圖8，考慮用于在嘗試激活第二 GUI按鈕254時產生第四當 前觸摸點246的情況。第四當前觸摸點246落于第二和第三局部失真區域 226和228內，因此當使用式5時，針對第二和第三差異矢量216和218 (圖4)計算非零加權函數。不幸地是，^Z用式6 (隱含針對所有的n對 非零加權函數進行求和)可能導致基于第二和第三校準觸摸點210和212 使第四當前觸摸點246產生失真，并且由于與相鄰第三目標206相關的非 期望失真的緣故，可能無法激活第二GUI按鈕254。為了解決這個問題， 將加權因子wn (如式5中定義的加權因子wj看作以下介紹的更復雜的 加權因子計算的中間結果。
除了式4的運行時用戶觸摸點和校準觸摸點n間的距離Rn，還可以按 式7給出的那樣計算每對校準點n和m間的距離。
Rn,m=W{(X25m-X25n)2 + (Y25m- Y25n)2} 式7例如，Ru二Ru表示第一和第二校準觸摸點208和210間的距離的度 量，Ru = R3j是第一和第三校準觸摸點208和212間的距離的度量，R2,3 = R3,2是第二和第三校準觸摸點210和212間的距離的度量。值得注意的是， 當用戶觸摸校準觸摸點m時，式4的Rn等于式7的Rn>m。
當進一步準備更復雜的加權因子，以便與失真重疊區一起使用時，針 對觸摸校準觸摸點m的特殊情況評估孤立目標加權函數Wn是十分有用的。 可以按式8給出的那樣表示并計算這個量。例如，當用戶觸摸點恰好位于 第二校準觸摸點210上時，第三目標206的孤立加權函數w是w3，2。(由 于Rn，m = Rm,n ，因此wn，m = wm,n 。)
wn,m = Max( 0,1- Rn,m/DD ) 式8
在式7和8的輔助下，可以在386中計算更復雜的加權因子，并且388 中的局部失真計算可以基于式10。
Wn = wn * n {(1 — wm)/(l - wn,m) } 式9
現在考慮用戶觸摸點在孤立目標n附近，且用戶觸摸點位于所有其他 目標m的局部失真區域以外的情況。在這種情況下，wm = 0， wn,m = 0，并 且式9中連乘中的全部因子都是1，因此W。-Wn，并且對于所有其他目 標m， Wm = 0。在這種情況下，.式10簡化為式6。還可以證明，對于位于 所有目標失真區域以外的用戶觸摸點，式9和10不導致失真，即(Xdia。" Ydist。rted) = (X25，Y25)。以下，考慮用戶觸摸點位于兩個或多個局部失真區域 間的重疊部分內的情況。
參考圖8，再次考慮位于第二和第三目標204和206的局部失真區域 內的第四當前觸摸點246。在這種情況下，加權因子W,為O，而加權因子 \￥2和W3為非零，并且通過式10在388中計算的局部失真將包含來自第 二和第三差異矢量216和218 (圖4)的部分偏移。由于式9和10的特性， 失真坐標將隨用戶觸摸點位置的改變以平滑連續的方式變化，使得在如下 所示的重疊情況下，當用戶觸摸點落的相應校準點上時，失真坐標落在目
(Xdistorted, Ydistorted) = (X25,Y25) + SWn * (AXn， AYn)標上。
在另一示例中，用戶可能嘗試激活第二GUI按鈕254，并產生與第二 校準觸摸點210相對應的第五當前觸摸點248。在382中的線性校正后，
第五當前觸摸點248具有坐標(X25，Y25)^X"2,Y252)。在這種情況下，非零 加權因子Wn是W2-l并且W3-W3,2-W2,3^0。記住，式9的連乘排除了
m-n的情況，如下所示W2-1和W3 = 0。
W2 = w2 *{ (1 - w3)/(l — w2,3) } = w2 *{(1 - w2,3)/(l — w2,3) } = w2 = 1;
禾口
W3 = W3 * { (1 - W2)/(l 一 W3,2) } = W3 * { (1 - 1 )/(l — W3,2) } = 0。
因此，當用戶觸摸第二校準觸摸點210時，式10的連加中只有11=2 的項是非零的，并且式10簡化為所期望的(Xdistorted, Ydist。rted) = (X252， Y252) + (AX2, AY2) = (Xtrue2, Ytnje2)。更一般地，當用戶觸摸校準觸摸點k時，wk = l且Wk-l，而對于所有其他校準觸摸點(n^k)，導致式9連乘中的因 子(l-wO-O，因此Wn-O。因此，對于校準觸摸點k位置處的觸摸，式 10所應用的失真是差異矢量(AXk,AYk)，不含來自任何其他差異矢量的貢 獻，因而如所期望的那樣，(Xdistorted, Ydistorted) = (X25k, Y25k) + (AXk, AYk)= (X旨k, Yt^k)。式9和IO提供了能夠處理重疊失真區域的情況同時確保 將與校準點相對應的用戶觸摸點映射至期望目標位置的數學算法的明確 示例。返回圖7，隨后在390中，將388中的這樣的局部失真計算的結果 傳遞至GUI模塊192。
雖然就各種特定實施例對本發明進行了描述，但所述領域任意將認識 到可以在權利要求的精神和范圍內對本發明進行修改。
權利要求
1.一種使用觸摸顯示系統的方法，包括在觸摸屏的區域內定義局部失真區域，每個局部失真區域具有相關的校準觸摸點和目標；以及基于第一局部失真區域內的用戶觸摸點的位置，使第一局部失真區域內的用戶觸摸點的坐標產生失真。
2. 根據權利要求1所述的方法，其中，所述局部失真區域包括圓、 橢圓、菱形、正方形、矩形、三角形之一。
3. 根據權利要求1或2所述的方法，還包括確定重疊失真區域，所述重疊失真區域包含位于第一局部失真區域和 第二局部失真區域內的觸摸屏坐標；以及基于第二用戶觸摸點相對于第一和第二校準觸摸點的位置，使重疊失 真區域內的第二用戶觸摸點的坐標產生失真，所述第一和第二校準觸摸點 分別與第一和第二局部失真區域相關。
4. 根據權利要求1或2所述的方法，還包括確定第一校準觸摸點和第一目標間的第一差異矢量； 基于用戶觸摸點計算加權因子；以及基于加權因子計算第一差異矢量的量，應用所述量使用戶觸摸點的坐 標產生失真。
5. 根據權利要求1或2所述的方法，還包括計算第一校準觸摸點 和第一目標間的第一差異矢量，所述第一差異矢量表示可以應用于所述用 戶觸摸點的最大局部失真偏移。
6. 根據權利要求1或2所述的方法，還包括定義包含第一和第二局部失真區域的重疊部分在內的重疊失真區域， 所述第一和第二局部失真區域分別與第一和第二校準觸摸點相關；確定重疊失真區域內的第二用戶觸摸點和第一校準觸摸點間的第一 位移，以及第二用戶觸摸點和第二校準觸摸點間的第二位移；以及當第二用戶觸摸點更接近于第一校準觸摸點時，最小化與第二校準觸 摸點相關的局部失真偏移。
7. —種觸摸屏系統，包括-顯示屏；被安裝至顯示屏的觸摸屏；以及 局部失真模塊，被配置為基于顯示在顯示屏上的第一目標和在觸摸屏上檢測到的第一校準 觸摸點，計算第一差異矢量；計算包括第一校準觸摸點的第一局部失真區域，所述第一局部失 真區域包含觸摸屏的第一部分；以及基于第一失真矢量，使在第一局部失真區域內檢測到的用戶觸摸 點的坐標產生失真。
8. 根據權利要求7所述的系統，所述局部失真模塊還被配置為使 第一局部失真區域內的第一用戶觸摸點的坐標產生的失真是第一失真矢 量的一部分，所述部分基于第一用戶觸摸點與第一校準觸摸點的接近程 度。
9. 根據權利要求7所述的系統，所述局部失真模塊還被配置為 基于從用戶觸摸點到第一校準觸摸點的位移，計算加權因子；以及 至少基于加權因子，計算用戶觸摸點的局部失真坐標。
10. 根據權利要求7所述的系統，所述局部失真模塊還被配置為 基于第二校準觸摸點和第二目標，計算第二差異矢量； 計算包含第二校準觸摸點的第二局部失真區域，所述第一和第二局部失真區域形成公共觸摸屏坐標的重疊區域；以及當第二用戶觸摸點位于所述重疊區域內時，對第一和第二差異矢量中 的每個差異矢量應用加權因子。
11. 根據權利要求7所述的系統，所述局部失真模塊還被配置為至 少基于與第一校準觸摸點的第一差異，計算用于對第一目標的第一差異矢 量進行縮放的加權因子，當用戶觸摸點位于第一局部失真區域以外時，所 述加權因子為0。
12. —種用于校準觸摸顯示系統的方法，包括檢測與顯示在顯示屏上的第一目標相關的觸摸屏上的第一校準觸摸 點，所述第一校準觸摸點和第一目標分別具有第一和第二組坐標；基于第一校準觸摸點定義第一局部失真區域，所述第一局部失真區域 包含至少包括第一校準觸摸點的觸摸屏區域；以及確定第一差異矢量，所述第一差異矢量用于使第一局部失真區域內的 用戶觸摸點的坐標產生失真，所述第一差異矢量基于第一組坐標和第二組 坐標。
13. 根據權利要求12所述的方法，其中，所述第一坐標顯示在與觸摸屏的角落和周邊中的至少一個相對應的顯示屏上。
14. 根據權利要求12所述的方法，還包括檢測與顯示在顯示屏上的第二目標相關聯的觸摸屏上的第二校準觸摸點，所述第二校準觸摸點和第二目標分別具有第三和第四組坐標；基于第二校準觸摸點定義第二局部失真區域，所述第二局部失真區域包含至少包括第二校準觸摸點的觸摸屏區域；以及確定重疊區域，在所述重疊區域中，第一和第二局部失真區域包含同樣的坐標。
15. 根據權利要求12所述的方法，還包括對第一校準觸摸點應用 線性校正，以形成經校正的第一校準觸摸點，所述第一局部失真區域基于 經校正的第一校準觸摸點。
全文摘要
一種使用觸摸顯示系統(150)的方法，包括在觸摸屏(102)的區域內定義局部失真區域(224，226，228)。每個局部失真區域(224，226，228)具有相關的校準觸摸點(208，210，212)和目標(202，204，206)。基于用戶觸摸點在第一局部失真區域內的位置，使第一局部失真區域內的用戶觸摸點的坐標產生失真。
文檔編號G06F3/041GK101553777SQ200780045626
公開日2009年10月7日 申請日期2007年12月11日 優先權日2006年12月11日
發明者杰弗里·L·巴赫, 約爾·C·肯特, 肯尼斯·J·諾思 申請人:泰科電子公司