用于校准触摸屏上的目标的方法和装置的制作方法

专利名称：用于校准触摸屏上的目标的方法和装置的制作方法
技术领域：
背景技术：
本发明总体涉及触摸显示系统，更具体地，涉及用于识别触摸显示系 统上的触摸的算法。
越来越多的应用配备了触摸显示系统(或"触摸显示器")。用于处理
百货公司内的交易的销售终端(POS)和信息终端(POI)(如电子号码簿) 是十分常见的。例如所述应用包括机场乘客和行李登记；以及提供有关 产品和服务的信息的位于商场内的资讯站。所述资讯站还可以用于在无需 销售人员协助的情况下预订和/或完成购买。
触摸显示系统具有用于以可视方式向用户呈现数据的显示器。触摸屏 安装在显示器前部，并且用户通过在位于显示图像中的软件编程按钮或图 标上方的位置处触摸触摸屏来选择和/或输入数据。存在用于触摸屏(如阻 性、容性、红外和声表面波(SAW)触摸屏)的多种不同技术。
为了使用户在触摸屏上的触摸能够成功地同显示器进行交互，需要彼 此相对地校准显示器和触摸屏的坐标。对于往往具有小尺寸按钮和图标 (例如微软Windows⑧的很小的关闭框"X")的图形用户界面(GUI),这 点尤为重要。为了确保用户触摸触摸屏的位置与显示图像中结果光标位置 间具有良好的线性对应关系，可以完成25点或3点校准过程，以在进行 基于触摸屏的GUI操作前产生校准常数。
触摸显示器通常具有覆盖在触摸屏外缘上的边框，因而沿暴露的触摸 屏表面的外缘的触摸屏区域通常被设计为死区。接近边框的非敏感区可以 防止由边框施加在触摸屏上的压力所引起的误触摸。这样的边框压力可能 会在触摸显示器受到碰撞时产生，或简单地来自于组装触摸显示器内的静 力。然而，所显示的GUI图像可能会提供落于死区附近或落入死区内或接 近边框的选择按钮或图标。由于触摸区不敏感以及来自边框的物理阻抗的缘故，用户很难或不能选择某些GUI按钮。显示器应用尺寸越小(如个人 数字助理和手持发运跟踪和签名采集设备)，这个问题出现的可能性越大。 因此，需要确保触摸显示器用户可以容易地激活位于暴露的触摸屏表 面的外缘附近的GUI按钮和图标。本发明的特定实施例旨在满足上述需 要，以及通过以下记载的说明和附图将变得显而易见的其他目的。

发明内容
在一实施例中， 一种使用触摸显示系统的方法，包括在触摸屏的区 域内定义局部失真区域。每个局部失真区域具有相关的校准触摸点和目 标。基于用户触摸点在第一局部失真区域内的位置，使第一局部失真区域 内的用户触摸点的坐标产生失真。
在另一实施例中， 一种触摸屏系统，包括显示屏、触摸屏、以及局 部失真模块。触摸屏安装至显示屏。局部失真模块被配置为基于显示在 显示屏上的第一目标和在触摸屏上检测到的第一校准触摸点，计算第一差 异矢量。局部失真模块计算包括第一校准触摸点的第一位置失真区域。所 述第一局部失真区域包含触摸屏的第一部分。所述局部失真模块基于第一 失真矢量，使在第一局部失真区域内检测到的用户触摸点的坐标产生失 真。
在另一实施例中， 一种用于校准触摸显示系统的方法，包括检测与 显示在显示屏上的第一目标相关的显示在触摸屏上的第一校准触摸点。所 述第一校准触摸点和第一目标分别具有第一和第二组坐标。基于第一校准 触摸点定义第一局部失真区域，所述第一局部失真区域包含至少包括第一 校准触摸点的触摸屏区域。确定第一差异矢量，所述第一差异矢量用于使 第一局部失真区域内的用户触摸点的坐标产生失真。所述第一差异矢量基 于第一组坐标和第二组坐标。
在另一实施例中， 一种用于具有触摸屏的触摸显示系统中的计算机可 读介质，所述计算机可读介质包括用于在触摸屏的区域内定义局部失真区 域的指令。每个局部失真区域具有相关的校准触摸点和目标。所述计算机 可读介质还包含用于基于用户触摸点在第一局部失真区域内的位置，使第 一局部失真区域内的用户触摸点的坐标产生失真的指令。


图1示出了根据本发明一实施例的触摸显示器。
图2示出了根据本发明一实施例的、具有与计算机互连的触摸显示器 的触摸显示系统的框图。
图3示出了根据本发明一实施例的、用于产生图2的局部失真模块所 使用的校准常数的方法。
图4示出了根据本发明一实施例的、使触摸屏上的线性特性产生局部 失真，从而使用户易于激活周边GUI按钮和图标的示例。
图5示出了根据本发明一实施例的、与图4的第一目标的位置相对应 的运行时第一GUI按钮。
图6示出了根据本发明一实施例的、用于使在单个局部失真区域内检 测到的用户触摸点的坐标位置产生失真的方法。
图7示出了根据本发明一实施例的、用于对在触摸屏上任意位置检测 到的用户触摸点进行局部失真校正的方法。
图8示出了根据本发明一实施例的第一、第二和第三校准触摸点和相 应的第一、第二和第三局部失真区域。
具体实施例方式
当结合附图加以阅读时，前述发明内容以及以下对本发明特定实施例 的详细说明将得到更好的理解。就附图示出了各实施例的功能框图这点而 言，功能框不一定表示硬件电路间的分割。因此，举例而言，可以用单个 硬件(如通用信号处理器或随机存取存储器、硬盘等)实现一个或多个功 能框(如处理器或存储器)。类似地，程序可以是独立的程序，可以作为 子例程结合在操作系统中，可以是安装软件包中的函数，可以驻留在相关 电子装置的微处理器中，等等。应当理解的是，各种实施例不限于图中所 示的配置和机构。
图1示出了根据本发明一实施例的触摸显示器100。应当注意的是， 触摸显示器IOO可以具有其他尺寸和形状。例如，触摸显示器100可以安 装在桌子、墙壁、资讯站上，或者可用于形成诸如个人数字助理(PDA)等手持设备的类似结构上。
触摸显示器100包括触摸屏102和显示器外壳104。触摸屏102安装 在显示屏(未示出)上。显示器外壳104可以具有覆盖触摸屏102和显示 屏外缘的边框宽度106。
图2示出了具有与计算机152互连的触摸显示器154的触摸显示系统 150的框图。计算机152可以运行一个或多个应用(如工厂中用于校准和 测试的应用、零售店应用、饭馆应用、医疗设施应用等)。除了触摸显示 器154，计算机152还包括可选用户输入184，如键盘和/或鼠标。虽然是 分开示出的，但触摸显示系统150的组件可以位于单个单元(如PDA或 其他便携设备)中。
触摸显示器154包括用于在显示屏156上显示数据的组件。显示屏156 可以包括LCD、 CRT、等离子、OLED显示器、摄影图像等。触摸屏158 通过手指触摸、铁笔等接收来自用户的输入。
显示线缆160连接触摸显示器154与显示器控制器162。显示器控制 器162通过视频线缆164接收来自计算机152的视频信息。显示器控制器 162接收视频信息并对视频信息进行处理，然后通过显示线缆160将其传 输至触摸显示器154，以在显示屏156上显示。应当理解的是，触摸显示 器154和显示器控制器162可以是硬线连接在一起或者互连从而无需显示 线缆160的。显示器控制器162包括诸如CPU 166和存储器168等组件。
触摸屏线缆170将触摸屏158与触摸屏控制器172互连。触摸屏控制 器172通过触摸数据线缆174向计算机152发送信息并从计算机152接收 信息。触摸信息由触摸屏158接收，并通过触摸屏线缆170传输至触摸屏 控制器172，然后通过触摸数据线缆174发送至计算机152。触摸屏控制 器172包括诸如CPU 178和存储器180等组件。
显示器外壳(未示出)可以封装触摸显示器154、显示器和触摸屏线 缆160和170、以及显示器和触摸屏控制器162和172。如图1所讨论的， 显示器外壳可以封装触摸屏158的外缘部分，所述外缘部分固定触摸屏 158和/或覆盖将触摸屏158固定至显示屏156的紧固件。视频和触摸数据 线缆164和174可以是分离的线缆或捆扎在一起。视频和触摸数据线缆164 和174可以从显示器外壳延伸至计算机152的位置。可选地，显示器外壳可以是PDA或其他小型手持或便携设备的机盖，PDA或其他小型手持或便携设备中可以也可以不包含计算机152。此外，可以用无线技术替代触 摸数据线缆174和视频线缆164。可以将触摸屏158的外缘部分或周边设计为死区186，以避免由边框 接触触摸屏158表面而引起的误触摸。例如，在典型的阻性触摸屏中，死 区186可以向触摸屏158中心延伸，并稍稍超出边框，以避免由于边框接 触因而的误触摸。在SAW触摸屏中，反射器阵列可以稍稍短于边框开口 尺寸，故意使得在应用了声学部分吸收密封的区域中缺少一个坐标轴。被 设计为避免误触摸的这些周边死区186还可能使用户更难激活位于显示屏 156周边的图形用户界面(GUI)按钮和图标。"线性"用于描述触摸显示系统150辨别离散触摸事件，并正确地将 触摸事件坐标同基本显示图像的实际坐标进行映射的能力。为了获得良好 的线性特性，可以触摸操作GUI前，校准触摸显示系统150。在某些情况 下，以较高程度的线性特性设计触摸显示系统150内的硬件组件，使得仅 需要简单的偏移和縮放校正。在这种情况下，简单的3点校准过程可能就 足够了。如果硬件线性特性稍差，可以使用更复杂的25点校准过程。为了在由先前执行的25点和/或3点线性校准过程产生的校准常数的 辅助下获得良好的线性特性，可以将线性校正模块188装配在计算机152 中。例如，在25点校准过程中，要求用户触摸显示目标的5x5格内的各 校准目标。使用结果触摸坐标数据来产生适当的校准常数，以供线性校正 模块188的运行时GUI所用。在运行时期间，线性校正模块188检测用户 触摸点，并发送任何先前产生的校准常数，以使用户触摸点与显示在显示 屏156上的图像上的光标位置相关联，从而确保触摸屏158的反应是线性 的。一般地，线性是校准的目标。然而，在存在周边死区的情况下，线性 特性会导致激活周边GUI按钮的问题。因此，为了便于激活沿触摸屏158 周边区域(如位于死区186内或接近边框)的GUI按钮，可以使用局部失 真模块190故意地使特定位置内的线性特性失真。其他区域内触摸屏158 的线性特性不受影响。接着，局部失真模块190将用户触摸点的坐标(先 前因线性特性得到校正，此时可能基于局部失真模块l卯内的信息使其发生了失真)传递至GUI模块192。微软的Windows⑧操作系统是GUI模块 192的一个示例。GUI模块192判断坐标是否指示选择了 GUI按钮或图标。 如果选择了 GUI按钮，计算机152将基于与特定GUI按钮相关的功能执 行进一步的动作。虽然是作为分离的模块示出的，但应当理解的是，可以用作为指令存 储在计算机可读介质(未示出)中的固件或软件的单一部分来实现线性校 正模块188、局部失真模块190和GUI模块192的功能，所述计算机可读 介质位于计算机152内和/或与计算机152互连。可选地，可以将用于实现 线性校正模块188、局部失真模块190和GUI模块192的功能的指令存储 在固件或软件的一个或多个模块中。图3示出了用于产生局部失真模块190所使用的校准常数的方法。GUI "目标"可以是与可能出现在GUI操作期间的GUI按钮相对应的预定位 置。特别感兴趣的是位于触摸屏158周边的目标，在所述触摸屏158的周 边，触摸屏死区可能存在问题。可选地，目标位置可以基于可用于一个或 多个GUI应用内的实际GUI按钮。例如，预定数量的、具有一个或多个 预定尺寸的GUI按钮可以位于触摸屏158的底部，以指示任务栏按钮。图 4示出了触摸屏200 ，以及使线性特性局部失真，以改善用户激活周边 GUI按钮和图标的功能的示例。下面将对图3和图4 一起进行讨论。在图3的300中， 一次一个地或同时在显示屏156上感兴趣的选定目 标位置处显示图形目标，如十字线或其他类似于目标的图像。例如，在图 4中显示第一、第二和第三目标202、 204和206。在该示例中，.第一、第 二和第三目标202、 204和206位于角落处，或位于触摸屏200的边缘， 而角落和边缘可能被边框所阻挡或位于触摸屏200的死区186内。可选地， 目标还可以位于触摸屏200的其他区域处，以例如保证使用频率较高的触 摸按钮位置处触摸屏和光标坐标间的良好对应关系。在302中，用户以尽可能接近于呈现在目标位置处的图像的方式触摸 触摸屏158，在304中，检测并记录相应的原始触摸屏坐标。如果目标在 触摸屏死区186内，用户触摸接近于该目标的敏感位置。在306中，计算 机152基于线性校准(如利用传统的縮放和校正方法)对所记录的原始坐 标进行处理，以形成未来由局部失真模块190所使用的经线性校正的校准触摸点，可选地，所述传统的縮放和校正方法包括25点和/或3点校准校正。例如，图4中的第一、第二和第三校准触摸点208、 210和212对应 于已在306中进行了校正的302的用户触摸点。在308中，局部失真模块 190计算差异矢量，如式l所定义的那样，差异矢量基于实际目标位置和 306所产生的相应的保存坐标间的偏移(△Xn, AYn) = (Xtruen - X25n, Ytruen - Y25n) 式1例如，计算并将第一、第二和第三差异矢量214、 216和218 (图4) 保存在局部失真模块190中。在310中，针对每个目标，局部失真模块190 定义关于在306中所保存的坐标的局部失真区域，或关于第一、第二和第 三校准触摸点208、 210和212的局部失真区域。例如，可以分别定义第 一、第二和第三局部失真区域224、 226和228，形成环绕第一、第二和 第三校准触摸点208、 210和212的圆。为了清晰起见，图4极大地放大 了差异矢量和局部失真区域的尺寸。局部失真区域可以也可以不包含相关 目标。举例而言，考虑包括基于25点校准的线性化的306 (图3)中的特定 情况。在图3的方法之前，或在执行300同时，计算机152检测与5乘5 格校准目标(未示出)相关的校准触摸事件，并在必要时计算校正系数， 以校正硬件中的非线性。因此，在正常操作期间，当用户触摸触摸屏200 时，此处由(X25,Y25)标记经25点校准后的相应的触摸屏坐标。(下标"25" 表示25点校准。)必要时，局部失真模块190将局部失真添加至特定的线 性化处理后的坐标，以产生局部失真坐标，局部失真坐标随后被传递至 GUI模块192。总之，在运行时期间，对在距相关目标的校准触摸点(图3的306所 产生的坐标)预定范围内检测到的用户触摸点进行校正或使其失真。对于 局部失真区域内的用户触摸点，用户触摸点距相关校准触摸点的坐标越 远，对该用户触摸点进行的校正要小。不使位于所有失真区外部的用户触 摸点产生失真。根据用户触摸点相对应每个校准触摸点的坐标位置，位于 多于一个的失真区内的用户触摸点可以受到一次或多次校正的影响。局部失真模块190的效果局限于至少一局部失真区域内的经线性校正 的触摸屏坐标。局部失真模块190访问在300中显示的图形坐标的真实坐标(此处记为(X^n,Yt，)，其中r^l至N)。例如，在图4中，N-3以及坐标(X,， Y,) 、 (XtrUe2, YtrUe2)禾口(义賜3，￥加、)分别对应于第一、第二和第三目标202、 204和206。局部失真模块190还访问在图3的306中产 生的校准触摸点的经线性校正的坐标(此处记为(X"n,Y、))。例如，坐标 (X^，Y25，)、 (乂252,丫252)和(乂253,￥253)分别对应于第一、第二和第三校准触摸 点208、 210和212。此外，局部失真模块190以精算了式1给出的差异矢 量。例如，(AX,，AY,)、 (AX2, AY2)和(AX3， AY3)分别对应于第一、第二和 第三差异矢量214、 216和218。此外，局部失真模块190确定图4所示的 第一、第二和第三局部失真区域224、 226和228。局部失真模块l卯将来自图3的校准过程的这一信息与运行时线性校正后的触摸坐标(X25，Y25)进 行组合，以在适当时计算局部失真坐标(Xdist。rted，Ydi自^)，随后局部失真坐 标(Xdi麵ed, Ydi舰ed)被传输至GUI模块192。图5示出了与第一目标202 (图4)的位置相对应的运行时第一 GUI 按钮252。例如，第一GUI按钮252的中心坐标或第一 GUI按钮252内的 任意一点可以对应于第一 目标202。第一 GUI按钮252对应于触摸屏的一 部分，并且可以通过选择多于一个的X、 Y坐标位置来激活。如果在正常 GUI操作期间，用户通过触摸第一校准触摸点208选择了第一 GUI按钮 252，那么将应用第一差异矢量214 (即(AX,, AY,))使用户触摸点的坐标 产生失真。这是一个最大偏移，代表用户直接触摸第一校准触摸点208的 极端情况。失真坐标与第一 目标202相关联(即(Xdis她d, Ydistorted) = (X^，Y2、) + (AX'，AY,) = (C)，并且GUI模块192将激活与第一GUI按钮 252相对应的命令。如果GUI模块192要接收25点校正的仅仅经线性校 正的坐标(X^,Y2、)，将不选择第一 GUI按钮252。如之前在图3的310中所讨论的，局部失真模块190限定与在图3的 306中定义的各校准触摸点208、 210和212临近的局部失真区域。在局部 失真区域内，将沿一个或多个目标的方向使用户触摸点产生平滑失真。定 义失真距离(DD)或范围参数(如图4中的失真距离220)。参数DD可 以是限定了第一校准触摸点208至第一局部失真区域224的边界222的距 离的预定距离。为了简单起见，将仅仅讨论一个参数DD，然而第二和第 三目标204和206还具有相关的第二和第三局部失真区域226和228，第二和第三局部失真区域226和228具有独立的失真距离DD参数值。DD 参数可以是对于所有目标是相同的，DD参数还可以随触摸屏158上的位 置或运行时应用而改变。DD参数还可以针对于单个校准触摸点，以限定 具有不规则边界的局部失真区域。根据用户相对于目标输入的校准触摸点的位置，目标可能位于相关局 部失真区域的外部。局部失真区域基于校准触摸点的位置，因此可以沿目 标的方向使用户触摸点发生失真。即使当用户触摸位于校准触摸点上时， 最大失真也无法使用户触摸点失真到目标上。然而，运行时应用通常将多 个坐标(如围绕目标的多个坐标)与目标相关联，因此可以激活该目标。 可选地，局部失真模块l卯可以丢弃距目标的距离大于预定距离的用户输 入，或者可以自动调整DD参数的大小，以确保激活相关GUI按钮。对距校准触摸点208较近的用户触摸点应用较大的校正或位移，并对 距校准触摸点208较远的用户触摸点应用较小的校正或位移。参考图4， 如果用户触摸点位于边界222上，或位于尺寸由参数DD所决定的第一局 部失真区域224之外，局部失真模块190不进行校正，而只是简单地将(如 前所述的线性化后的)用户触摸点的坐标传递至GUI模块192。在第一局 部失真区域224内，举例而言，利用线性方程在边界222和第一校准触摸 点208间使位移量平滑单调地增加。因此，如果用户沿触摸屏200拖动其 手指而不是选择单个触摸点，将产生一条无断点的连续线条。然而，使该 线条可能发生了失真。如前所述，可以通过选择第一目标202附近的坐标 位置来激活第一GUI按钮252，因此，位于第一校准触摸点208附近而不 是刚好位于第一校准触摸点208上的失真用户触摸点仍可以激活第一 GUI 按钮252。图5还示出了关于第一校准触摸点208的可选的菱形局部失真区域 230。此外，可选地，局部失真区域还可以是其他形状，如椭圆、失真的 圆、正方形、矩形、三角形、或任意其他期望的形状。举例而言，形状的 确定可以部分基于算法的复杂度和计算速度，或者可以基于周围的GUI 按钮和相关的局部失真区域。菱形局部失真区域230可以由四个顶点来限 定，四个顶点是通过将第一校准触摸点208沿触摸屏200的+/- X轴和+A Y 轴方向平移与DD参数相等的距离而形成的。图6示出了使在单个局部失真区内检测到的用户触摸点的坐标位置产 生失真的方法。稍后将处理用户触摸点位于多于 一个的局部失真区域的 重叠区域内的情况。
在350中，用户触摸触摸屏200 (图5)以选择GUI按钮或其他GUI 表示，从而产生原始触摸坐标信息。在以下示例中，用户试图激活第一 GUI按钮252。在352中，线性校准模块188基于例如25点校准过程所产 生的校正系数，对当前触摸点的原始坐标进行线性校正和縮放。在354中， 局部失真模块190将当前25点校正后的坐标同来自306的校准触摸点(图 3)进行比较，以确定当前触摸点是否位于局部失真区内。
例如，在图5中，用户产生具有25点校正坐标(X25, ￥25)的第一当前 触摸点232。返回图6，在354中，举例而言，如果想要菱形的局部失真 区域230，局部失真模块190将使用式2的不等式，将25点校正坐标同第 一校准触摸点208进行比较。
<formula>formula see original document page 14</formula>
在这种情况下，局部失真模块190分别计算X坐标和Y坐标间的差 的绝对值的和。如果该结果小于与第一校准触摸点208相关的失真距离参 数DD，那么第一当前触摸点232位于第一目标202的局部失真区域230 内。否则，第一当前触摸点232位于局部失真区域230以外。
在356中，如果第一当前触摸点232位于第一校准触摸点208的局部 失真区域230以外，则不进行局部失真校正(Xdis加ed, Ydistorted) = (X25,Y25)， 并且方法前进至358。在358中，如果存在更多的校准触摸点，方法将返 回354。如果不存在额外的校准触摸点，方法前进至360，在360中，局 部失真模块190向GUI模块192发送25点校正坐标(Xdi麵ed， Ydistorted)= (X25,Y25》
在另一示例中，在350中用户产生第二当前触摸点234 (图5)。为简 单起见，第二当前触摸点234具有与第一校准触摸点208相同的Y坐标。 在354中，局部失真模块190使用式2，将第二当前触摸点234的25点校 正坐标同第一校准触摸点208进行比较。在该示例中，Y坐标的差的绝对 值为O，因此可以忽略。然而，X坐标值小于参数DD，满足式2的不等 关系，因此方法从356前进至362，在362中，对第二当前触摸点234应用局部失真。
在362中，局部失真模块190使用例如式3 (对于菱形局部失真区域 230的情形)来计算局部失真。
(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。将 局部失真因子乘以第一差异矢量214 (图4)，以产生局部失真偏移。在本 例中，局部失真因子是1和0之间的数，因此局部失真偏移小于第一差异 矢量214的总位移，而大于0。如式3所示，最大局部失真偏移对应于局
部失真因子为1， (X^,Y^傳于(X25，Y25)的情况。
在364中，局部失真模块190通过将局部失真添加至当前的第二当前 触摸点234的25点校正坐标，来计算式3的局部失真坐标。这使第二当 前触摸点234的位置沿第一目标202的方向局部失真，并且在366中，局 部失真模块190向GUI模块192发送局部失真坐标(Xdi自ed,Ydi舰ed)。
在另一示例中，如果用户产生了具有与第一校准触摸点208相同坐标 的第三当前触摸点236 (即(X25，Y25) = (X25,， Y25,))，那么在362中，局部 失真因子等于1 。因此，对第三当前触摸点236应用整个第一差异矢量214， 以得到与第一目标202的位置相对应的(Xdis她d， Ydistorted) = (X Y25！) +
(AX，AY一(X加e,Y加e!)，随后，将(Xdi麵ed, Ydis她d)发送至GUI模块192。
因此，当当前触摸点远离第一校准触摸点208并向菱形局部失真区域 230的外缘靠近时，应用于当前触摸点的局部失真因子和第一差异矢量214 的量将单调下降。当在局部失真区域230的外缘上检测到当前触摸点时， 将不应用局部失真或位移。
图7示出了用户对在触摸屏200上的任意位置检测到的用户触摸点进 行局部失真校正的方法。通常，不对位于所有失真区域以外的用户触摸点 应用局部失真校正。当在多于一个的失真区域内检测到用户触摸点时，局 部失真模块190可以进行进一步的计算，以确定局部失真因子。例如，可 以使用每个适当的差异矢量的一部分，或者可以使用全部适当差异矢量的 一部分而不是所有的差异矢量。
图8示出了第一、第二和第三校准触摸点208、 210和212以及相应的第一、第二和第三局部失真区域224、 226和228。虽然以圆形作为示意， 但数学模型实际上可以基于其他形状(如椭圆形失真区域)来计算局部失 真因子。如前所述，失真区域的实际形状是不受限制的；然而，希望失真 区域内的改变是平滑和连续的，并且当用户触摸位置从失真区域内部靠近 失真区域边界时，具有0这一准确的极限。
重叠失真区域244被示为由部分第二和第三局部失真区域226和228 所覆盖的触摸屏200区域。因此，第二和第三校准触摸点210和212形成 了具有两个目标成员的孤立目标组。在触摸屏200上可能存在具有两个或 更多个目标成员的多个孤立目标组。目标成员的数量可以取决于触摸显示 器154上目标彼此的靠近程度以及失真区域的尺寸。
返回图7，在380中，用户触摸触摸屏200 (图8)，并产生第四当前 触摸点246。在该例中，用户可能试图激活第二GUI按钮254。在382中， 线性校正模块188基于25点校准校准数据，对第四当前触摸点246的坐 标进行校正和縮放。在384中，局部失真模块190使用式4计算经线性校 正的第四当前触摸点246和第一、第二和第三校准触摸点208、 210和212 中每一个间的距离R。
Rn =々{( X25 - X25n)2 + (Y25 - Y25n)2} 式4
例如，R,、尺2和R3分别对应于从第四当前触摸点246到第一、第二 和第三校准触摸点208、 210和212的距离。
式4受到了毕达哥拉斯定理的启示，当应用于笛卡尔坐标(X和Y坐 标縮放一致)时，将在数学上给出真实距离。然而，即使当X和Y坐标 縮放至相同的标度(例如对X和Y均缩放士l/2)，对于局部失真模块l卯， 式4仍是一种有用的选择，但是触摸显示器154通常不是正方形的，相反 具有3:4长宽比。这种X和Y标度间的不一致性使第一、第二和第三局部 失真区域224、 226和228变为椭圆形而不是圆形，但仍然能够产生符合 需要的具有正确极限行为的作为平滑变化函数的局部失真。
在386中，局部失真模块190确定要应用于第一、第二和第三差异矢 量214、 216和218中每个差异矢量的加权因子。当用户触摸点位于孤立 目标(诸如没有与任意其他目标形成重叠失真区域的第一目标202)附近 或孤立目标上时，可以使用式5来确定加权因子wn = Max( 0,1- Rn/DD ) 式5
返回图5所示的用户触摸了校准触摸点n(如第三当前触摸点236(图 5))的情况，距目标n的距离Rn为O。在式5中，IVDD变为0， 1-0 = 1， 并且0和1的最大值为1，因此加权因子Wn-l。此外，如果R^DD，那 么wn=0，所以当当前触摸点位于第一局部失真区域224的边界上时，不 执行局部失真。如果当前触摸点位于第一局部失真区域224以外，表达式 l-Rn/DD的负数给出wn=0。对于单个孤立目标，局部失真模块190将加
权函数Wn与式6 —起使用，以计算可能的失真坐标坐标(Xdist。rted, Ydistorted)。
值得注意的是，式3是『1，可选加权函数w。-Max(O, 1 - [(|X25n—X25| + |Y25n-Y25l)/DD]))的情况下，式6的特例。
(Xdistorted, Ydistorted) = (X25，Y25) + Wn * (AXn, AYn) 式6
如果局部失真模块190确定至多单个加权因子Wn是非零的，那么388 中的局部失真计算可以基于式6。值得注意的是，这包括用户触摸点位于 所有局部失真区域以外的特殊情况，因此所有加权因子Wn为0， (Xdistorted,
Y^t。一)等于(X25，Y25)，因而不执行局部失真。另一方面，如果局部失真模
块190确定多于一个的加权因子是非零的，那么用户触摸点位于多于一个 的失真区域的重叠部分内，并且如以下所述的那样，386中的加权因子计 算变得更为复杂。
再次参考图8，考虑用于在尝试激活第二 GUI按钮254时产生第四当 前触摸点246的情况。第四当前触摸点246落于第二和第三局部失真区域 226和228内，因此当使用式5时，针对第二和第三差异矢量216和218 (图4)计算非零加权函数。不幸地是，^Z用式6 (隐含针对所有的n对 非零加权函数进行求和)可能导致基于第二和第三校准触摸点210和212 使第四当前触摸点246产生失真，并且由于与相邻第三目标206相关的非 期望失真的缘故，可能无法激活第二GUI按钮254。为了解决这个问题， 将加权因子wn (如式5中定义的加权因子wj看作以下介绍的更复杂的 加权因子计算的中间结果。
除了式4的运行时用户触摸点和校准触摸点n间的距离Rn，还可以按 式7给出的那样计算每对校准点n和m间的距离。
Rn,m=W{(X25m-X25n)2 + (Y25m- Y25n)2} 式7例如，Ru二Ru表示第一和第二校准触摸点208和210间的距离的度 量，Ru = R3j是第一和第三校准触摸点208和212间的距离的度量，R2,3 = R3,2是第二和第三校准触摸点210和212间的距离的度量。值得注意的是， 当用户触摸校准触摸点m时，式4的Rn等于式7的Rn>m。
当进一步准备更复杂的加权因子，以便与失真重叠区一起使用时，针 对触摸校准触摸点m的特殊情况评估孤立目标加权函数Wn是十分有用的。 可以按式8给出的那样表示并计算这个量。例如，当用户触摸点恰好位于 第二校准触摸点210上时，第三目标206的孤立加权函数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的辅助下，可以在386中计算更复杂的加权因子，并且388 中的局部失真计算可以基于式10。
Wn = wn * n {(1 — wm)/(l - wn,m) } 式9
现在考虑用户触摸点在孤立目标n附近，且用户触摸点位于所有其他 目标m的局部失真区域以外的情况。在这种情况下，wm = 0， wn,m = 0，并 且式9中连乘中的全部因子都是1，因此W。-Wn，并且对于所有其他目 标m， Wm = 0。在这种情况下，.式10简化为式6。还可以证明，对于位于 所有目标失真区域以外的用户触摸点，式9和10不导致失真，即(Xdia。" Ydist。rted) = (X25，Y25)。以下，考虑用户触摸点位于两个或多个局部失真区域 间的重叠部分内的情况。
参考图8，再次考虑位于第二和第三目标204和206的局部失真区域 内的第四当前触摸点246。在这种情况下，加权因子W,为O，而加权因子 \￥2和W3为非零，并且通过式10在388中计算的局部失真将包含来自第 二和第三差异矢量216和218 (图4)的部分偏移。由于式9和10的特性， 失真坐标将随用户触摸点位置的改变以平滑连续的方式变化，使得在如下 所示的重叠情况下，当用户触摸点落的相应校准点上时，失真坐标落在目
(Xdistorted, Ydistorted) = (X25,Y25) + SWn * (AXn， AYn)标上。
在另一示例中，用户可能尝试激活第二GUI按钮254，并产生与第二 校准触摸点210相对应的第五当前触摸点248。在382中的线性校正后，
第五当前触摸点248具有坐标(X25，Y25)^X"2,Y252)。在这种情况下，非零 加权因子Wn是W2-l并且W3-W3,2-W2,3^0。记住，式9的连乘排除了
m-n的情况，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，当用户触摸第二校准触摸点210时，式10的连加中只有11=2 的项是非零的，并且式10简化为所期望的(Xdistorted, Ydist。rted) = (X252， Y252) + (AX2, AY2) = (Xtrue2, Ytnje2)。更一般地，当用户触摸校准触摸点k时，wk = l且Wk-l，而对于所有其他校准触摸点(n^k)，导致式9连乘中的因 子(l-wO-O，因此Wn-O。因此，对于校准触摸点k位置处的触摸，式 10所应用的失真是差异矢量(AXk,AYk)，不含来自任何其他差异矢量的贡 献，因而如所期望的那样，(Xdistorted, Ydistorted) = (X25k, Y25k) + (AXk, AYk)= (X旨k, Yt^k)。式9和IO提供了能够处理重叠失真区域的情况同时确保 将与校准点相对应的用户触摸点映射至期望目标位置的数学算法的明确 示例。返回图7，随后在390中，将388中的这样的局部失真计算的结果 传递至GUI模块192。
虽然就各种特定实施例对本发明进行了描述，但所述领域任意将认识 到可以在权利要求的精神和范围内对本发明进行修改。
权利要求
1.一种使用触摸显示系统的方法，包括在触摸屏的区域内定义局部失真区域，每个局部失真区域具有相关的校准触摸点和目标；以及基于第一局部失真区域内的用户触摸点的位置，使第一局部失真区域内的用户触摸点的坐标产生失真。
2. 根据权利要求1所述的方法，其中，所述局部失真区域包括圆、 椭圆、菱形、正方形、矩形、三角形之一。
3. 根据权利要求1或2所述的方法，还包括确定重叠失真区域，所述重叠失真区域包含位于第一局部失真区域和 第二局部失真区域内的触摸屏坐标；以及基于第二用户触摸点相对于第一和第二校准触摸点的位置，使重叠失 真区域内的第二用户触摸点的坐标产生失真，所述第一和第二校准触摸点 分别与第一和第二局部失真区域相关。
4. 根据权利要求1或2所述的方法，还包括确定第一校准触摸点和第一目标间的第一差异矢量； 基于用户触摸点计算加权因子；以及基于加权因子计算第一差异矢量的量，应用所述量使用户触摸点的坐 标产生失真。
5. 根据权利要求1或2所述的方法，还包括计算第一校准触摸点 和第一目标间的第一差异矢量，所述第一差异矢量表示可以应用于所述用 户触摸点的最大局部失真偏移。
6. 根据权利要求1或2所述的方法，还包括定义包含第一和第二局部失真区域的重叠部分在内的重叠失真区域， 所述第一和第二局部失真区域分别与第一和第二校准触摸点相关；确定重叠失真区域内的第二用户触摸点和第一校准触摸点间的第一 位移，以及第二用户触摸点和第二校准触摸点间的第二位移；以及当第二用户触摸点更接近于第一校准触摸点时，最小化与第二校准触 摸点相关的局部失真偏移。
7. —种触摸屏系统，包括-显示屏；被安装至显示屏的触摸屏；以及 局部失真模块，被配置为基于显示在显示屏上的第一目标和在触摸屏上检测到的第一校准 触摸点，计算第一差异矢量；计算包括第一校准触摸点的第一局部失真区域，所述第一局部失 真区域包含触摸屏的第一部分；以及基于第一失真矢量，使在第一局部失真区域内检测到的用户触摸 点的坐标产生失真。
8. 根据权利要求7所述的系统，所述局部失真模块还被配置为使 第一局部失真区域内的第一用户触摸点的坐标产生的失真是第一失真矢 量的一部分，所述部分基于第一用户触摸点与第一校准触摸点的接近程 度。
9. 根据权利要求7所述的系统，所述局部失真模块还被配置为 基于从用户触摸点到第一校准触摸点的位移，计算加权因子；以及 至少基于加权因子，计算用户触摸点的局部失真坐标。
10. 根据权利要求7所述的系统，所述局部失真模块还被配置为 基于第二校准触摸点和第二目标，计算第二差异矢量； 计算包含第二校准触摸点的第二局部失真区域，所述第一和第二局部失真区域形成公共触摸屏坐标的重叠区域；以及当第二用户触摸点位于所述重叠区域内时，对第一和第二差异矢量中 的每个差异矢量应用加权因子。
11. 根据权利要求7所述的系统，所述局部失真模块还被配置为至 少基于与第一校准触摸点的第一差异，计算用于对第一目标的第一差异矢 量进行縮放的加权因子，当用户触摸点位于第一局部失真区域以外时，所 述加权因子为0。
12. —种用于校准触摸显示系统的方法，包括检测与显示在显示屏上的第一目标相关的触摸屏上的第一校准触摸 点，所述第一校准触摸点和第一目标分别具有第一和第二组坐标；基于第一校准触摸点定义第一局部失真区域，所述第一局部失真区域 包含至少包括第一校准触摸点的触摸屏区域；以及确定第一差异矢量，所述第一差异矢量用于使第一局部失真区域内的 用户触摸点的坐标产生失真，所述第一差异矢量基于第一组坐标和第二组 坐标。
13. 根据权利要求12所述的方法，其中，所述第一坐标显示在与触摸屏的角落和周边中的至少一个相对应的显示屏上。
14. 根据权利要求12所述的方法，还包括检测与显示在显示屏上的第二目标相关联的触摸屏上的第二校准触摸点，所述第二校准触摸点和第二目标分别具有第三和第四组坐标；基于第二校准触摸点定义第二局部失真区域，所述第二局部失真区域包含至少包括第二校准触摸点的触摸屏区域；以及确定重叠区域，在所述重叠区域中，第一和第二局部失真区域包含同样的坐标。
15. 根据权利要求12所述的方法，还包括对第一校准触摸点应用 线性校正，以形成经校正的第一校准触摸点，所述第一局部失真区域基于 经校正的第一校准触摸点。
全文摘要
一种使用触摸显示系统(150)的方法，包括在触摸屏(102)的区域内定义局部失真区域(224，226，228)。每个局部失真区域(224，226，228)具有相关的校准触摸点(208，210，212)和目标(202，204，206)。基于用户触摸点在第一局部失真区域内的位置，使第一局部失真区域内的用户触摸点的坐标产生失真。
文档编号G06F3/041GK101553777SQ200780045626
公开日2009年10月7日 申请日期2007年12月11日 优先权日2006年12月11日
发明者杰弗里·L·巴赫, 约尔·C·肯特, 肯尼斯·J·诺思 申请人:泰科电子公司