用连续电容传感识别物体的系统和方法技术方案

本发明专利技术披露一种使电容传感器能够在物体被电容传感器探测到并将传感器转换为“接通”状态之后，进一步识别作用于该物体上的电容动作的系统和方法。当物体被电容传感器探测到并将电容传感器转换为“接通”状态，本发明专利技术披露的系统和方法通过传感器和无线通讯技术的结合使用，得以捕捉施加在物体上的电容动作。本发明专利技术通过操控物体来提供增强的人机交互，对多种教育、娱乐和生产应用有价值。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】对相关申请的交叉引用。本申请是标题为“识别物体身份、朝向和相对于互动表面的位置的系统及方法”、提交于2014年6月23日的国际专利申请PCT/CN2014/080495的部分继续申请；国际专利申请PCT/CN2014/080495是标题为“识别物体身份和相对于互动表面的位置的系统及方法”、提交于2014年6月13日的国际专利申请PCT/CN2014/079892的部分继续申请；国际专利申请PCT/CN2014/079892是标题为“识别物体身份和相对于互动表面的位置的系统及方法”、提交于2014年3月6日的国际专利申请PCT/CN2014/072961的部分继续申请；国际专利申请PCT/CN2014/072961是标题为“识别物体身份和相对于互动表面的位置的系统及方法”、提交于2014年1月30日的国际专利申请PCT/CN2014/071850的部分继续申请。上述每件申请的全部公开内容以引用方式纳入。
本专利技术涉及交互面上的物体识别，结合使用电容传感器和无线通讯技术，通过操控物体来增强终端用户与计算机的交互。
技术介绍
最近许多廉价的计算机处理器大大改进了游戏，玩具，书籍，乐器等。越来越多地，嵌入的传感器，与连接到例如音频和视频装置的感官配件的处理器耦合，被用于游戏中来增强玩家的互动体验。代表性地，计算机化游戏通过电子显示系统，例如像素化平板显示器或触摸屏，为玩家提供游戏活动的可视化显示。然而，这种显示不是三维的，不具有传统平板游戏的物理交互的固有特性。例如，传统平板游戏可以使用一个或多个可移动游戏块，玩家（尤其是年轻玩家）发现更自然并且更容易与其交互。另一方面，传统平板游戏经常缺乏计算机化游戏能提供的音频和/或声频交互。因此，结合计算机技术和物理感的游戏方法将增强玩家游戏体验。这样，发展一种使用计算机化系统从而允许物理边界环境中的物体被识别而且定位的系统和方法是值得的。例如，允许计算机化系统识别平板游戏块的身份和它在游戏平板上的位置，通过允许玩家的物理动作被识别并被计算机系统解读执行以便通过多个音频和/或声频输出等感官配件为玩家提供实时反馈，能增强玩家体验。
技术实现思路
本专利技术披露一种使电容传感器能进一步识别物体上的电容动作的系统和方法，当所述物体被所述电容传感器探测到并将传感器转换为“接通”状态之后。多个物体被放置在交互面上，直接放置或者叠加在另一个放置在所述交互面上的物体上面，电容动作施加给多个物体中的一个特定物体，这个特定物体没有电容动作已经施加给它。电容动作是终端用户的一个改变物体电容性质的动作。施加给第一物体的电容动作可以是用手指或触针触摸第一物体，也可以是放置第二物体在所述第一物体的顶部。对称地，施加给第一物体的电容动作可以是移开手指触摸，或者可以是移开放置在所述第一物体的顶部的第二物体。所述物体可以是按钮、卡片、块体、薄片、玩偶或者雕像。当物体被电容传感器探测到并将所述电容传感器转换为“接通”状态，本专利技术披露的系统和方法允许通过结合使用传感器和无线通讯技术来捕捉施加在所述物体上的电容动作。本专利技术通过提供操控物体来提供增强的人机交互，对各种各样的教育、娱乐和生产应用有价值。附图说明为了更好地说明本专利技术实施例的技术特征，本专利技术实施例将结合附图简要描述。显而易见，这些图例仅为举例，本领域普通技术人员不脱离本专利技术的原则可以得到额外的附图。图1是根据本专利技术的一个实施例，当电容传感器被转换为“接通”状态后，捕捉电容动作的流程的示意图。图2是根据本专利技术的一个实施例，识别物体的身份、相对于交互面的位置和朝向的交互面的示意图。具体实施方式为了更好地说明本专利技术实施例的目的，技术特征和优点，本专利技术不同实施例将结合附图进一步描述。尽管本专利技术用不同特定实施例进行描述，本专利技术不局限于这些实施例。本领域技术人员将认识到本专利技术的系统和方法可以有许多其他应用。例如，为了简单起见，“面”和“交互面”的概念被讨论，但本专利技术也可以简单应用于三维，物体被放在交互面的侧面或底部，例如使用磁石将物体吸附在垂直面或倒置面。此外，尽管本专利技术实施例披露了特定的电容传感器阵列和特定的天线阵列设计，其他阵列设计也可以被使用，并且在本专利技术的范围之内。此外，尽管本专利技术实施例披露了使用嵌入交互面的电容传感器与嵌入物体中的电容标签之间的电容传感的传感系统，其他传感技术例如电阻触摸技术或压电触摸技术也可以根据本专利技术的目的被改变，并且在本专利技术的范围内。此外，尽管手指触摸被反复使用来代表改变物体电容性质的动作，为了，其他用于改变物体电容性质的手段的使用，例如触针，电导材料，或高介电常数材料，也在本专利技术的范围内。进一步地，尽管本专利技术实施例披露了处理器，射频天线阵列，以及多个物体射频识别标签之间的特定通信流程，本专利技术实施例不局限于任何物体的唯一识别码（UID）被交互面探测到的特定过程。商业上可用的电容传感器，例如来自爱特梅尔公司的SAMD20系列中的一款传感器，被制造为产生二元输出-传感器为“接通”或“断开”,“触摸”或“非触摸”,“使用中”或“非使用中”,“激活”或“睡眠”。对商业可用电容传感器所提供的功能，例如运行期间的动态阈值调整，的创造性使用，使其更广泛的应用成为可能。然而，它们仍然不能实现本专利技术的实施例。例如，根据爱特梅尔公司公开的文献，SAMD20微控制器认为负电容值是错误的。根据本专利技术的一个实施例，商业可用电容传感器能够输出电容传感信号的程度的指示，而不是二元输出。微计算机单元用于从电容传感器的集成电路输入电容变化的代理值，并输出这些值到计算机程序去分析发生在特定物体上的电容动作的性质。根据本专利技术的一个实施例，物体中嵌入电容标签，电容标签由能够触发电容动作的高介电常数材料制成。当物体放置在电容传感器上，通过嵌入物体中的电容标签，电容传感器被转换为“接通”，或“触摸”，或“使用中”，或“激活”状态。而且，物体被放置在电容传感器上（并且引起电容传感器转换为“接通”状态）之后，当手指触摸动作施加于物体上，电容传感器探测到手指触摸引起的电容变化，并将关于此电容变化的信息传递给有效连接到电容传感器的处理器。这个作用于已放置在电容传感器上的物体上的手指触摸动作从而被捕捉和记录。根据本专利技术的一个实施例，物体嵌入包含唯一识别码的射频识别标签。当处理器接收到代表由电容动作引起的电容变化的信号，处理器指示射频识别读头读取物体的唯一识别码。根据本专利技术的一个实施例，物体中嵌入电容标签和射频识别标签，电容标签由能够触发电容动作的高介电常数材料制成，射频识别标签具有物体的唯一识别码编码。当物体被放置在电容传感器上，电容传感器被电容标签转换为“接通”、“触摸”或“使用中”状态。此外，当手指触摸动作被施加于放置在电容传感器（已经被转换为“接通”状态）上的物体上，电容传感器探测到手指触摸引起的电容变化，并将该电容变化发送给有效连接到电容传感器的处理器。通过指示射频天线和读头读取物体的唯一识别码，处理器本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种捕捉施加于物体上的电容动作的系统，其特征在于：包含：‑ 多个物体，每个所述物体嵌入一个电容标签和一个唯一识别码，‑ 一个有效连接到处理器的电容传感器，‑ 一个有效连接到所述处理器的读头，所述读头的探测范围包含所述电容传感器的探测范围，其中，第一物体放置在所述电容传感器上，所述电容传感器从“断开”状态转换为“接通”状态，接着一个电容动作施加于所述第一物体，所述电容传感器探测到所述第一物体的电容变化，所述处理器从所述电容传感器接收到一个代表所述电容变化的信号并指示所述读头探测所述唯一识别码。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.01.30 CN PCT/CN2014/071850;2014.03.06 CN PCT/1.一种捕捉施加于物体上的电容动作的系统，其特征在于：
包含：
-多个物体，每个所述物体嵌入一个电容标签和一个唯一识别码，
-一个有效连接到处理器的电容传感器，
-一个有效连接到所述处理器的读头，所述读头的探测范围包含所述电容传感器的探测范围，
其中，第一物体放置在所述电容传感器上，所述电容传感器从“断开”状态转换为“接通”状态，接着一个电容动作施加于所述第一物体，所述电容传感器探测到所述第一物体的电容变化，所述处理器从所述电容传感器接收到一个代表所述电容变化的信号并指示所述读头探测所述唯一识别码。
2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于：施加于物体的所述电容动作从一组动作中选择，包含：
-手指触摸所述物体，以及从所述物体移除所述手指触摸，
-在所述物体的邻近空间放置手指，以及从所述物体的邻近空间移除所述手指，
-用物理触笔触摸所述物体，以及从所述物体移除所述物理触笔，
-用能够引起所述物体的电容性能变化的装置触摸所述物体，以及从所述物体移除这样的装置，
-用能够引起所述物体的电容性能变化的装置接近所述物体，以及移动这样的装置远离所述物体。
3.根据权利要求1所述的系统，其特征在于：被施加的所述电容动作是在所述第一物体的顶部放置第二物体，所述读头探测到所述第一物体的唯一识别码和一个新唯一识别码，所述处理器分配所述新唯一识别码给所述第二物体。
4.根据权利要求3所述的系统，其特征在于：第三物体放置在所述第二物体的顶部，所述读头探测到所述第一物体的唯一识别码,所述第二物体的唯一识别码，以及一个新唯一识别码，所述处理器分配所述新唯一识别码给所述第三物体。
5.根据权利要求1所述的系统，其特征在于：所述唯一识别码用射频识别标签编码，所述读头是射频天线和读写模块。
6.根据权利要求1所述的系统，其特征在于：进一步包含嵌入交互面的电容传感器阵列和读头阵列，其中，当多个物体被放置在所述交互面上时，所述处理器捕捉到发生在任何一个物体上的电容动作。
7.根据权利要求1所述的系统，其特征在于：所述物体从一组物体中选择，包含：按钮，卡片，块体，薄片，玩偶或雕像。
8.一种用于捕捉施加于物体上的电容动作的系统，其特征在于：
包含：
-多个物体，每个所述物体内嵌一个电容标签，
-一个有效连接到处理器的电容传感器，
其中，第一物体放置在所述电容传感器上，所述电容传感器从“断开”状态转换为“接通”状态，接着一个电容动作施加于所述第一物体，所述电容传感器探测到所述第一物体的电容变化，所述处理器从所述电容传感器接收到一个代表所述电容变化的信号。
9.根据权利要求8所述的系统，其特征在于：还包含有效连接到所述处理器的存储器，所述存储器存储了关于物体和被所述电容传感器探测到的所述物体的电容值的一套校正曲线，其中，所述处理...

【专利技术属性】
技术研发人员：施政，刘春江，
申请(专利权)人：施政，
类型：发明
国别省市：北京;11