检测手指在无触摸屏幕附近存在的方法和系统技术方案

一种用于检测手指(DT)在屏幕附近存在的方法，该屏幕生成在水平方向X上和在竖直方向Y上的检测信号，包括：采样所述检测信号以及生成原始数据向量X和原始数据向量Y，其中所述原始数据呈现了在X方向上和在Y方向上分别限定所述手指在所述屏幕上的所述位置的向量的元素的最大值；‑将前述向量X和前述向量Y划分成限定为宏区域的子集；‑通过将所述向量X和所述向量Y的属于所述宏区域的所有元素加在一起来计算每个宏区域的累积值(A,B,C,D,E,F)；‑从水平累积值(A,B,C)和竖直累积值(D,E,F)之中选择所述最大值。该方法在输出处供应标识基于累积值的最大值选择的宏区域的值，或者在屏幕附近存在扰动元素的情形下不供应任何值。

【技术实现步骤摘要】
检测手指在无触摸屏幕附近存在的方法和系统分案申请说明本申请是于2014年7月1日提交的申请号为201410314168.X、名称为“检测手指在无触摸屏幕附近存在的方法和系统”的中国专利技术专利申请的分案申请。
本公开涉及在利用投射式电容技术的无触摸类型的屏幕附近手指(或手)悬置(hover)的检测。即使在没有直接触摸屏幕而是与其距离一定距离操作时，该技术也实现典型的触摸屏的触摸功能的激活
技术介绍
当前触摸屏以相互感测技术工作。在这些屏幕中，控制系统测量其中屏幕被假设为划分成的虚拟栅格的每行和每列，并且产生唯一配对的触摸坐标(该坐标指示已经出现的手指触摸的精确位置)。由此得到手指在屏幕上的位置的非常精确的检测。参见图3和图4，当手指DT触摸交互感测技术的屏幕S时，控制器读取由手指DT激励的节点的所有配对的坐标(x和y)。具体而言，手指DT激励屏幕S的区域Z，该区域Z围绕接触PE的点同心地扩展。这是可能的，因为控制器读取在将屏幕划分成的虚拟栅格的每行和每列的交汇处的电容变化；因此，所检测的数据可以有利地设置成2D矩阵的形式。参见图4，节点PA对应于坐标x2和y0的配对，而节点PB对应于坐标x1和y3。当手指触摸点PA(或PB)的区域时，对应节点PA和PB(以及相邻节点)被激励，并且控制器在输出处返回与手指接触的点的精确坐标。由此在此情形中，在手指和屏幕之间存在交汇区域的非常精确检测。本专利技术人已经注意到，手指在电子设备的屏幕上遗留的踪迹实现用于解锁设备的密码的重构。图10示出了手指在屏幕上追踪的路径的示例，该手指顺序地触摸区域C1、C2、C3、C4和C5。因此可以通过分析手指在区域之上的移位的方向的改变的顺序来标识密码。图11(a)和图11(b)示出了在触摸模式中手指在电话的屏幕上遗留的踪迹的示例。使用照相机的不同位置并且在不同照明条件下拍摄的照片，在许多情形中可以完全或部分重构手指行进的路径。在任一情形下，都存在使用设备的应用所生成的背景噪声或衣物项偶然接触导致的失真，但是密码的重构总是可能的。图11(a)显示了手指DT在屏幕S上行进用于录入密码的路径OT的示例。可以注意，可以在每个反向和方向改变时清晰确定路径的定向性。图11(b)显示了图11(a)的在已用布料摩擦之后并且在已被放入或取出口袋或钱包之后的手机。通过示例，在此情形中，一些方向改变已丢失，尤其是在路径的左上方。用于重构已被录入的密码的备选技术基于移动传感器(例如加速计)的读取。这些传感器是用于提取在触摸屏的小键盘上输入的整个文本序列的优良源。与当前移动电话中存在的其它传感器不同，加速计并不要求用于访问当前智能电话的操作系统的专有特权。本专利技术人通过使用加速计进行测量的实验已经发现：可以以少于四次或五次尝试(平均而言)提取六个字符的密码。移动设备可以期望具有保护系统和安全访问。该保护系统使得用户能够仅在设备已被解锁(例如通过在屏幕上录入数字密码)之后访问存储在设备本身中的服务和数据。配备有触摸屏的设备的问题表现为由它们用户承担的安全性。具体而言，手指在屏幕上留下的踪迹以及设备中存在的加速计收集的数据可以被用于重构密码，这些密码通常被用于使得这些设备更为安全。在过去数年中，一些研究人员已经研究和发展了能够推断用于解锁配备有触摸屏的设备的密码的系统。一些关于在屏幕上遗留的手指标记的分析、另一些关于高精度传感器检测的移动数据的分析，高精度传感器诸如设备中存在的加速计或陀螺仪。一些研究已经发现存在通过遵循手指遗留在屏幕上的标记和/或利用来自移动传感器的信息来容易和快速重构用户输入的密码的可能性。广泛的无触摸屏和触摸屏的应用涉及用于检测手指在屏幕附近存在(悬置手指)的技术：智能电话、平板、导航仪、各种类型的交互显示设备、控制面板和/或各种类型的远程控制是这类应用的一些示例。诸如智能电话和平板之类的当前移动设备广泛分布，并且它们的用户逐渐运用它们也用于执行涉及敏感数据的操作。例如，关键操作是在线金融交易和保密的个人通信。在这些操作期间，例如录入秘密的密码，该密码如果对设备可用并且由第三方重构，则可以导致设备的安全性的问题。对于许多这些应用而言，诸如例如要求在屏幕上输入密码来解锁设备以便增加隐私性、安全性和用户保护，可以感兴趣的是能够确定手指在屏幕上的位置而不实际接触屏幕。在这些应用中，因此有用的是构思手指距屏幕以介于约3和10mm之间的距离浮置或悬置的情形。通常，无触摸设备也是可以以触摸模式工作的设备；因此，两种技术(即，自感测和互相感测)共存，并且设备能够根据检测的电容信号中的变化从一种模式转向另一模式。一般而言，当手指触摸屏幕(手指-屏幕距离为0-1mm)时设备以触摸模式操作；在1毫米以上直至约10cm的距离时，设备转入无触摸模式。
技术实现思路
各种实施例的目的在于满足前述需求。对于许多应用而言，采用手指在无触摸屏的附近和给定位置处存在的检测可以是有用的。具体而言，在本说明书中，参考利用附近检测结束的交互屏幕，其能够标识屏幕上手指存在的区域并且对所述区域编码以便向系统返回表示屏幕的所涉及的区域的值。无触摸屏幕因此可以控制屏幕而无需在屏幕本身和手指(或手)之间的直接接触。各种实施例通过具有在随附的权利要求书中阐述的独特元素的方法来实现上述目标。某些实施例也关于对应系统、对应无触摸设备、以及对应的可以加载进入至少一个处理设备的存储器并且包括用于当产品在这类设备上运行时执行实施例的方法的步骤的软件代码的一部分的对应计算机程序产品。如本文所述，可以理解，对于这类计算机程序产品的引用等同于对包含用于控制电子设备已被协同执行根据本专利技术的方法的指令的计算机可读装置的引用。对于“至少一个计算机”的引用应被理解为突出某些实施例以分布式或模块化方式实现的可能性。权利要求书形成本文提供的专利技术的描述的一部分。各种实施例可以关于由密码保护的设备的解锁。例如可以通过在设备的屏幕上以悬置方式录入数字密码来获得设备的解锁。此外，不同实施例可以关于手在屏幕附近的对应手势和位置的识别，例如用于在设备上放大或缩小的操作。各种实施例可以关于用于检测手指在屏幕附近的存在的方法，屏幕生成在水平方向X和竖直方向Y上的检测信号，其中该信号表示手指在屏幕上的位置中的存在，并且其中该方法包括：-采样检测信号并且生成原始数据向量X和Y，其中原始数据具有限定手指在屏幕上分别在X方向和在Y方向上的位置的向量的元素的最大值；-将前述向量X和Y划分成称为“宏区域”的子集；-通过将向量X和向量Y的属于宏区域的所有元素相加在一起来计算每个宏区域的累积值(A,B,C,D,E,F)；-从水平累积值(A,B,C)和竖直累积值(D,E,F)之中选择最大值并且在输出处供应标识基于累积值的最大值选择的宏区域的值，或者在屏幕附近存在扰动元素的情形中不输出值。优选地，该方法包括生成表示源自原始数据向量X和Y的屏幕的矩阵M并且根据下式计算矩阵M的各个单独元素作为对应原始数据X和Y的均值：在各种实施例中，该方法构思了将前述矩阵M划分成宏区域并且通过将矩阵M的属于宏区域本身的所有元素加在一起来计算各个宏区域的累积值。在各种实施例中，该方法构思了在所计算的前述累积值之中寻找最小值，并且如果最小值超过阈值，则在输出处不返回任何值。在各本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种系统，包括：显示屏，具有节点并且被配置用于针对节点生成检测信号；以及控制器，被配置为响应于检测信号确定所述显示屏的多个多节点区域中的哪一个多节点区域之上存在对象，所述控制器还被配置为：接收由所述显示屏产生的所述检测信号，所述检测信号包括所述显示屏的水平方向和垂直方向上的检测信号，其中所述检测信号具有指示手指存在于靠近所述显示屏的位置的值；基于所述水平方向上的检测信号生成原始数据向量X，并且基于所述垂直方向上的检测信号生成原始数据向量Y，其中所述原始数据向量X和所述原始数据向量Y的每一个均包括具有基于所述手指在所述水平方向和所述垂直方向上的位置的值的多个元素；将所述原始数据向量X和所述原始数据向量Y的元素划分为多个子集，每个子集与所述显示屏的对应的多节点区域相关联；通过将所述原始数据向量X中的属于所述子集的所有元素相加，计算针对所述原始数据向量X的每个子集的水平累积值；通过将所述原始数据向量Y中的属于所述子集的所有元素相加，计算针对所述原始数据向量Y的每个子集的垂直累积值；从所述水平累积值和所述垂直累积值中选择最大值；提供输出值，所述输出值基于所选择的最大值识别所述多个多节点区域中的一个所选多节点区域；以及当所选择的最大值指示在所述显示屏附近存在干扰时，基于所选择的最大值不提供输出值，从而当所选择的最大值指示存在所述显示屏附近的干扰时，不识别多节点区域。...

【技术特征摘要】
2013.07.01 IT TO2013A0005491.一种系统，包括：显示屏，具有节点并且被配置用于针对节点生成检测信号；以及控制器，被配置为响应于检测信号确定所述显示屏的多个多节点区域中的哪一个多节点区域之上存在对象，所述控制器还被配置为：接收由所述显示屏产生的所述检测信号，所述检测信号包括所述显示屏的水平方向和垂直方向上的检测信号，其中所述检测信号具有指示手指存在于靠近所述显示屏的位置的值；基于所述水平方向上的检测信号生成原始数据向量X，并且基于所述垂直方向上的检测信号生成原始数据向量Y，其中所述原始数据向量X和所述原始数据向量Y的每一个均包括具有基于所述手指在所述水平方向和所述垂直方向上的位置的值的多个元素；将所述原始数据向量X和所述原始数据向量Y的元素划分为多个子集，每个子集与所述显示屏的对应的多节点区域相关联；通过将所述原始数据向量X中的属于所述子集的所有元素相加，计算针对所述原始数据向量X的每个子集的水平累积值；通过将所述原始数据向量Y中的属于所述子集的所有元素相加，计算针对所述原始数据向量Y的每个子集的垂直累积值；从所述水平累积值和所述垂直累积值中选择最大值；提供输出值，所述输出值基于所选择的最大值识别所述多个多节点区域中的一个所选多节点区域；以及当所选择的最大值指示在所述显示屏附近存在干扰时，基于所选择的最大值不提供输出值，从而当所选择的最大值指示存在所述显示屏附近的干扰时，不识别多节点区域。2.根据权利要求1所述的系统，其中：所述显示屏包括：第一组子节点，每个第一组沿第一维度定向，以及第二组子节点，每个第二组沿第二维度定向；以及每个节点位于所述第一组之一的相应子节点和所述第二组之一的相应子节点的交叉处。3.根据权利要求1所述的系统，其中所述显示屏具有非接触能力。4.根据权利要求1所述的系统，其中每个检测信号指示在所述对象和与所述检测信号所关联的节点之间的距离。5.根据权利要求1所述的系统，其中每个检测信号对应于所述对象和与所述检测信号相关联的节点之间的电容。6.根据权利要求1所述的系统，其中每个检测信号与相应节点的相应子节点相关联。7.根据权利要求1所述的系统，其中，所述控制器还被配置为识别：所述显示屏的被定位在第一维度上的第一多节点带；所述显示屏的被定位在第二维度上的第二多节点带；以及作为所述显示屏的多节点区域的所述第一多节点带和所述第二多节点带中的多节点带的相交区域。8.根据权利要求1所述的系统，其中，所述控制器还被配置为识别：所述显示屏的被定位在第一维度上的第一多节点带；所述显示屏的被定位在第二维度上的第二多节点带，所述第二维度近似垂直于所述第一维度；以及作为所述显示屏的多节点区域的所述第一多节点带和所述第二多节点带中的一些多节点带的相交区域。9.根据权利要求1所述的系统，其中，所述控制器还被配置为确定所述对象存在于其上的所述多节点区域是具有最大水平累积值和最大...

【专利技术属性】
技术研发人员：N·I·瓜尔尼里，A·卡普拉，
申请(专利权)人：意法半导体股份有限公司，
类型：发明
国别省市：意大利,IT