适应性调整触控阀值的方法与相关控制器与流程

本发明系关于一种适应性调整触控阀值的方法与相关控制器，尤指一种适应性动态调整触控阀值以有效排除触控感测噪声并适应不同种类触控(如手指、触控笔、手套与悬空手势)的方法与相关控制器。

背景技术：

触控功能已被广泛运用各种现代化电子产品，例如智能手机、平板计算机、笔记本电脑、一体成形(all-in-one)计算机、穿戴式装置(如智能手表)、数字相机、数字摄影机(camcorder)、游乐器(game console)、导航机等等。触控功能的成功关键之一是要能正确分辨无意义的噪声与用户真正有意进行的触控。

技术实现要素：

为分辨噪声与有效的用户触控，须设立一触控阀值；若触控面板在各感测位置感测到的取样值小于触控阀值，可视为噪声。噪声的特性会随触控面板所处环境(例如温度、湿度、周遭是否有其他导体、电器等等)而变动；然而，习知技术中，此触控阀值是固定的，无法适应性动态地调整，容易发生误判，将噪声错误判读为有效触控，及/或，将有效触控错误判读为噪声。

本发明的目的之一系提供一种适应性调整一触控阀值的方法，应用于一触控面板(如106，图1)。该方法可包括：由该触控面板取得一图框(frame)的一组取样值(如步骤502)；依据该组取样值均不大于该触控阀值的一判断，基于该组取样值计算一平均值与一标准偏差(如步骤504至506)；以及，依据该平均值与该标准偏差更新该触控阀值(如步骤508与510)。

一范例中，依据该平均值与该标准偏差产生该更新后触控阀值的步骤可包 括：依据该平均值与该标准偏差的线性组合产生一参考阀值，并依据该参考阀值与该触控阀值的加权迭加产生该更新后触控阀值。

一范例中，依据该平均值与该标准偏差产生该更新后触控阀值的步骤可包括：依据该平均值与该标准偏差的线性组合产生一参考阀值，并依据该参考阀值与一先前参考阀值的移动平均(moving average)产生该更新后触控阀值。

一范例中，该方法更包括：由该触控面板取得另一图框的另一组取样值(如由步骤512递归至步骤502)，其中该另一组取样值包含一组相邻取样值，该组相邻取样值中的所有取样值均大于该更新后触控阀值(如步骤504至步骤514)；依据该组相邻取样值的个数产生一触控点的面积(如步骤514)；依据该触控点的该组相邻取样值与该更新后触控阀值的一平均差距产生一面积阀值(如步骤516)；依据该触控点的面积大于该面积阀值的一判断，更新该触控点的一存续计数值(如步骤518)；依据该存续计数值大于一存续阀值的一判断，判定该触控点为一有效触控点(如步骤520)。

一范例中，依据该组相邻取样值与该更新后触控阀值的该平均差距产生该面积阀值的步骤可包括：依据该平均差距增加的一判断，减少该面积阀值。一范例中，该方法更包括：依据该组相邻取样值与该更新后触控阀值的该平均差距产生该存续阀值，例如：依据该平均差距增加的一判断，减少该存续阀值。

一范例中，该方法更包含：由该触控面板取得另一图框的另一组取样值(如由步骤512递归至步骤502)，其中该另一组取样值包含一或多组相邻取样值，该一或多组相邻取样值中的所有取样值均大于该更新后触控阀值(如由步骤504至514)；依据该一或多组相邻取样值的个数对应产生一或多个触控点的面积(如步骤504)；依据该一或多个触控点的面积均小于一面积阀值的判断，基于该另一组取样值计算另一平均值与另一标准偏差(例如，由步骤518至步骤506)；并且，依据该另一平均值与该另一标准偏差更新该触控阀值(如步骤510)。

一范例中，该方法更包括：根据该标准偏差小于一标准偏差临限值的一判断，将该标准偏差设定为一标准偏差默认值，其中，依据该平均值与该标准偏差产生该更新后触控阀值的步骤包含：依据该平均值与该标准偏差默认值产生该更新后触控阀值。

本发明的目的之一是提供一控制器，包括一接口电路与一核心电路。该接口电路耦接一触控面板，该核心电路耦接该接口电路，并可执行前述方法。

为了对本发明的上述及其他方面有更佳的了解，下文特举较佳范例，并配合所附图式，作详细说明如下：

附图说明

图1示意的是依据本发明一范例的控制器，运用于一触控面板。

图2举例示意图1中触控面板未受触摸时的取样值。

图3至图4举例说明本案原理。

图5示意的是依据本发明一范例的流程。

图6举例说明图5中步骤的进行。

符号说明

100：控制器

102：接口电路

104：核心电路

106：触控面板

300：曲线

500：流程

502-520：步骤

s1-s2、sN、sa1-sa4、sb1-sb5、sc1、sd1-sd2：感测位置

sv1-sv209：取样值

μ：平均值

σ：标准偏差

G1-G3：触控点

具体实施方式

图1示意的是依据本发明一范例的控制器100；控制器100可应用于一触控面板106，触控面板106可以是一触控显示面板。如图1所示，控制器100可包括一接口电路102与一核心电路104；接口电路102耦接触控面板106， 核心电路104可以是一逻辑计算处理电路，耦接接口电路102。触控面板106可感测N个感测位置s1、s2、…、sN的电容变化量以产生一图框(frame)的N个取样值sv1、sv2、…、svN(未示于图1)，并将这N个取样值sv1、sv2、…、svN经由接口电路102传送至核心电路104，以进行触控处理。

请参阅图2，图2为触控面板106未受触摸时一图框中的取样值sv1至sv209的一范例，换句话说，取样值sv1至sv209可代表噪声的取样值。请参阅图3，图3为噪声取样值sv1至sv209的一直方图。发明人发现，噪声的取样值会大致呈现一常态分布，如图3中的曲线300所示。请参阅图4，图4绘示理想噪声取样值的一常态分布，其中μ为平均值，σ为标准偏差。由统计学可知，84.1％的噪声其取样值会小于(μ+σ)，97.7％的噪声其取样值会小于(μ+2σ.)，99.8％的噪声其取样值会小于(μ+3σ)，99.9％的噪声其取样值会小于(μ+4σ)。因此，可利用噪声的平均值与标准偏差的线性组合来作为判断噪声的阀值。

请参考图5，图5为依据本发明一范例核心电路104所执行的流程500，详细说明如下:

步骤502：从触控面板106取得一组取样值。一范例中，此组取样值可为触控面板106的一图框中的N个取样值sv1至svN，例如图2所示一图框中的19*11个取样值sv1至sv209。

步骤504：依据该组取样值与一触控阀值THR[t](未图示)判断触控面板106是否受触摸。若是，则至步骤514；若否，则至步骤506。一范例中，若一图框的N个取样值sv1至svN均不大于触控阀值THR[t]，则判断触控面板106未受触摸；反之，若该图框的N个取样值sv1至svN中有任何一个取样值大于触控阀值THR[t]，则判断触控面板106受触摸。以图2所示的取样值sv1至sv209为例，假设取样值sv1至sv209均不大于触控阀值THR[t]，则判断触控面板106未受触摸，而取样值sv1至sv209应代表噪声的取样值，并进行步骤506。

步骤506：基于该组取样值计算一平均值与一标准偏差。举例而言，平均值M[t]可为该图框的取样值sv1至svN的一平均值m0(亦即：)，标准偏差SD[t]可为该图框的取样值sv1至svN的一标 准偏差s0(亦即：以图3中的取样值sv1至sv209为例，平均值M[t]＝0.435，标准偏差SD[t]＝7.144。另一范例中，平均值M[t]可为该图框的与一先前图框的取样值的一平均值，标准偏差SD[t]可为该图框与一先前图框的取样值的一标准偏差。

步骤508：依据平均值与标准偏差的一线性组合产生一参考阀值thr[t]。一范例中，参考阀值thr[t]＝M[t]+a0*SD[t]，其中a0可为大于零的一默认值，例如a0＝4。另一范例中，若标准偏差SD[t]小于一标准偏差临限值SDthr(SDthr>0，未图示)，则基于平均值M[t]与一标准偏差默认值SD0(SD0>0，未图示)产生参考阀值thr[t]，例如参考阀值thr[t]＝M[t]+a0*SD0。其中，标准偏差默认值SD0可以等于标准偏差临限值SDthr。另一方面，若标准偏差SD[t]不小于标准偏差临限值SDthr，则基于平均值M[t]与标准偏差SD[t]产生参考阀值thr[t]，例如参考阀值thr[t]＝M[t]+a0*SD[t]。

步骤510：依据参考阀值thr[t]更新触控阀值THR[t]为THR[t+1]。一范例中，可直接以参考阀值thr[t]作为更新后的触控阀值THR[t+1](亦即：THR[t+1]＝thr[t])。另一范例中，可依据参考阀值thr[t]与触控阀值THR[t]的加权迭加来更新触控阀值THR[t]，举例来说，更新后的触控阀值THR[t+1]＝THR[t]*(1–r0)+thr[t]*r0，其中r0为0到1间的一预设比率，例如r0＝0.7。相较于直接以参考阀值作为更新后的触控阀值，依据参考阀值与触控阀值的加权迭加来更新触控阀值，可使触控阀值的变化较为缓和；即使参考阀值有较大幅变动，触控阀值也不会连带地大幅变动。另一范例中，可依据参考阀值与先前参考阀值的移动平均来更新触控阀值，举例来说，更新后的触控阀值其中thr[t-k]代表前k次执行步骤508时所计算出的先前参考阀值，项目b_k可为预设的系数，数目K可以大于等于1。之后，若流程500再度进行至步骤504，便会利用依据更新后的触控阀值THR[t+1]来判断触控面板106是否受触摸。

步骤512：结束流程500。

延续图3的例子，并以直接以参考阀值作为更新后的触控阀值且a0＝4为例，更新后的触控阀值THR[t+1]＝0.435+4*7.144＝29。理想上，当噪声的取样值呈现一常态分布时，99.9％的噪声其取样值会小于29。因此，若将触控阀 值THR[t+1]设定为29，仅有0.1％的噪声会被误判，亦即噪声误判率为0.1％。同理，以a0＝3所计算出来的触控阀值，其噪声误判率则提高为0.2％，以a0＝2所计算出来的触控阀值，其噪声误判率则提高为2.3％。由此可知，利用噪声取样值的平均值与标准偏差的线性组合作为触控阀值可以有效地辨识噪声。由于触控面板使用的环境不同，噪声取样值也会随之可能变动；而利用噪声取样值的平均值与标准偏差的线性组合作为触控阀值，触控阀值便可动态地追随噪声取样值的变动，有效地辨识出绝大多数的噪声。

在另一范例中，更新触控阀值后可由触控面板106取得另一图框的另一组取样值(步骤502)。其中，该另一组取样值包括有一或多组相邻取样值，各组相邻取样值中的所有取样值均大于更新后触控阀值THR[t+1]。其中，判断两感测位置是否相互邻接的准则可以是：两感测位置的上、下、左或右是否相互邻接。举例而言，如图6所示，相邻感测位置sa1至sa4、sb1至sb5与sc1的取样值(意即：相邻取样值)均大于触控阀值THR[t+1](在图6中以斜纹代表)而其余感测位置(例如：sd1、sd2)的取样值则小于触控阀值THR[t+1]。

步骤514：依据该组相邻取样值的个数产生一触控点的面积。其中，每一组相邻取样值可形成一触控点，而触控点的面积可以与该组相邻取样值中所包含的取样值个数相关。举例而言，承图6的例子，三个感测位置sa1至sa4相互邻接而形成一触控点G1，触控点G1的面积A1＝4。类似地，五个感测位置sb1至sb5相互邻接，但未邻接于感测位置sa1至sa4，故感测位置sb1至sb5形成另一触控点G2，触控点G2的面积A2＝5。一个感测位置sc1未与其他感测位置sa1至sa4与sb1至sb5邻接，故可自成为一触控点G3，触控点G3的面积A3＝1。

步骤516：依据该触控点的该组相邻取样值与该更新后触控阀值的一平均差距产生一面积阀值。一范例中，可依据各触控点的各组相邻取样值与更新后触控阀值THR[t+1]间的平均差距，分别来为各触控点产生一对应的面积阀值；例如：当一触控点的一组相邻取样值与更新后触控阀值THR[t+1]间的平均差距越大时，使该触控点所对应的面积阀值越小。举例而言，承图6的例子，若触控点G1的感测位置sa1至sa4的取样值与更新后触控阀值THR[t+1]间的平均差距为10，触控点G2的感测位置sb1至sb5的取样值与更新后触控阀值 THR[t+1]间的平均差距为15，触控点G3的感测位置sc1的取样值与更新后触控阀值THR[t+1]间的平均差距为20，则触控点G1对应的面积阀值AT1可被设定为3，触控点G2与G3所对应的面积阀值AT2与AT3(未图示)可均被设定为较小的2。除了根据各触控点中各取样值与更新后触控阀值THR[t+1]间的差距的平均值(意即：平均差距)设定各触控点的面积阀值外，一范例中，也可依据各触控点中各取样值与更新后触控阀值THR[t+1]间的差距的产生一统计值(例如极大值、极小值、中位数等)，并据以设定各触控点的面积阀值。举例而言，在图6的触控点G1中，假设感测位置sa1至sa4的四个取样值分别为sva1至sva4(未图示)，各取样值和更新后触控阀值THR[t+1]的差距分别为d1＝(sva1-THR[t+1])至d4＝(sva4-THR[t+1])，则在设定触控点G1的面积阀值AT1时，可以依据差距d1至d4这四个数值的极大值、极小值或中位数等统计特性产生一统计值，并依据此统计值设定面积阀值AT1；例如，统计值越大时，减少面积阀值AT1。其中，可以由差距d1至d4选出其一作为该统计值，也可由差距d1至d4中选出一子集并由该子集中各元素的线性组合作为该统计值(例如，子集中可包括极大值与极小值，并由极大值与极小值的线性组合计算该统计值)；或者，亦可由差距d1至d4的线性组合作为该统计值。

步骤518：依据该触控点的面积大于该面积阀值的一判断，更新该触控点的一存续计数值。一范例中，若一触控点的面积大于其对应的面积阀值，则更新该触控点的一存续计数值；反之，若一触控点的面积小于其对应的面积阀值，则不更新该触控点的一存续计数值。举例而言，承图6，触控点G1的面积A1＝4，触控点G1对应的面积阀值AT1＝3，若触控点G1于前一图框中已存在且其存续计数值C1＝L(例如:13)，则更新触控点G1的存续计数值C1＝L+1(例如:14)，因为触控点G1面积A1大于面积阀值AT1。相似地，触控点G2的面积A2＝5，触控点G2对应的面积阀值AT2＝2，若触控点G2于前一图框中不存在，则启始触控点G2的一存续计数值C2(未图示)，且C2＝1，因为触控点G2面积A2亦大于面积阀值AT2。相对地，触控点G3的面积A3＝1，触控点G3对应的面积阀值AT3＝2，若触控点G3于前一图框中不存在，则不启始触控点G3的一存续计数值C3，若触控点G3于前一图框中已存在，则删除触控点G3的一存续计数值C3，因为触控点G2面积A3小于面积阀值AT3。

另一范例中，若每一触控点的面积均小于对应的面积阀值，则可判定触控面板106未受触摸，并进行至步骤506。亦即，依据所有触控点的面积均小于对应面积阀值的判断，计算平均值M[t+2]与标准偏差SD[t+2]，并更新触控阀值为THR[t+2]。

步骤520：依据一触控点的存续计数值大于一存续阀值的一判断，判定该触控点为一有效触控点。举例而言，承图6，假设触控点G1的存续计数值C1等于14，且触控点G1的存续阀值ET1(未图示)为10，则可判定触控点G1为一有效触控点。另一方面，假设触控点G2的存续计数值C2等于1，且触控点G2的存续阀值ET2(未图示)为4，则尚无法判定触控点G2为一有效触控点。步骤520结束后可续行至步骤512。

一范例中，本发明可在进行步骤520前先依据各组相邻取样值与触控阀值THR[t+1]间的差距来为各组相邻取样值设定对应的存续阀值。例如当一触控点的一组相邻取样值与更新后触控阀值THR[t+1]间的平均差距越大时，该触控点所对应的存续阀值越小。

由前述叙述可知，本发明不仅可动态地调整触控阀值，也可连带地动态调整步骤516的面积阀值及/或步骤520的存续阀值，因为各触控点对应的面积阀值及/或存续阀值可依据各触控点中相邻取样值与触控阀值的差距而设定。动态设定面积阀值及/或存续阀值有助于适应各种不同种类的触控工具(如手指、触控笔、手套与悬空手势)。举例而言，由于触控笔或手指形成的触控点其取样值远大于触控阀值，但面积较小；相对应地，本发明可因取样值与触控阀值的差距较大而减少面积阀值，故可使步骤516不会因触控点面积较小而错误地不更新其存续计数值而将其汰除。另一方面，透过手套或悬空手势形成的触控点其面积较大且持续时间较久，但取样值仅略大于触控阀值THR[t+1]；相对应地，由于本发明可因取样值与触控阀值THR[t+1]的差距较小而增加面积阀值及/或存续阀值，故可有效排除面积小、时间短的噪声，而正确地判断出取样值低的手套或悬空触控。

在流程500中，步骤514至520可视为一触控点判读程序。其中，步骤518与520可分别视为空间与时间的过滤，两者并用可进一步避免噪声导致的触控点判读错误。举例而言，假设触控阀值有0.1％的机率会将噪声误判为非 噪声；亦即，在进行步骤514时，一感测位置的取样值实为噪声，但有0.1％的机率错误地将其视为一触控点(以下称噪声触控点)的相邻取样值之一。不过，在进行步骤518及/或520时，若触控点的面积阀值为3、存续阀值为5，则在步骤518中错误地为噪声触控点更新存续计数值的机率会下降为0.1％的三次方，因为要有三个邻接感测位置的取样值均被错误判读为非噪声，步骤518才会为其更新存续计数值；再者，在步骤520中误将噪声判定为有效触控点的机率会进一步下降至0.1％的十五次方(三次方的五次方)，因为步骤520要出错五次才会使噪声触控点的存续计数值超过存续阀值。

流程500不仅可依据一个参考阀值(步骤508)产生/维护/更新一个触控阀值(步骤510)，也可分别依据多个参考阀值产生/维护/更新多个触控阀值，以分辨出不同种类的触控。举例而言，在步骤508中可计算两种参考阀值thr[t]＝M[t]+4*SD[t]与thr1[t]＝M[t]+3*SD[t]，分别对应两种触控，例如触控笔触控与手套触控；在步骤510中可依据参考阀值thr[t]与先前参考阀值(如thr[t-1]等)的移动平均计算/更新触控阀值THR[t+1]，并依据参考阀值thr1[t]与先前参考阀值(如thr1[t-1]等)的移动平均计算/更新另一触控阀值THR1[t+1]；如此，依据触控阀值THR[t+1]进行步骤514、516、518与520便可侦测、识别并回报触控笔的有效触控点，依据触控阀值THR1[t+1]进行步骤514、516、518与520则可侦测、识别并回报手套触控的有效触控点。在步骤520中判定有效触控点后，不仅可回报有效触控点的面积、位置，也可利用一触控种类旗标反映各有效触控点的种类(或是基于何种触控阀值)，例如，该触控种类旗标可反映各有效触控点是触控笔的触控(基于触控阀值THR[t+1])或是手套的触控(基于触控阀值THR1[t+1])。再者，在步骤508中的一参考阀值thr2[t]也可以是用负数将标准偏差SD[t]线性组合于平均值M[t]，例如，参考阀值thr2[t]可等于M[t]-4*SD[t]；据此参考阀值thr2[t]所建立/维护/更新的触控阀值THR2[t+1]可用以分辨噪声与水迹，因为水迹在触控面板上会形成负的取样值。

在步骤508中，在计算参考阀值thr[t]＝M[t]+a0*SD[t]时，参数a0的值也可以是动态调整的。步骤506、508与510可以是周期性或非周期性地执行，也可依据一计时值及/或其他状态值(例如电子装置是否运作于省电状态)决定是否要执行。举例而言，步骤504可以是：若同一图框的所有取样值皆小于触 控阀值THR[t]且计时值大于一计时阀值(如500ms)，才进行至步骤506；在步骤510更新触控阀值THR[t+1]时，也可一并将计时值归零，由0ms开始重新计数经过的时间。如此，便可每500ms才进行步骤506、508与510。

在进行步骤506时，数目M可以大于一图框的总取样值个数N；举例而言，触控面板106可以是一尺寸较小(或触控分辨率较低)的触控面板，故数目N较少，例如是35个；相对地，数目M可以是105。由于一图框只有35个取样值，在第一次进行步骤506时，只会收集到35个取样值，不及M个(105个)，故步骤506可暂不计算平均值与标准偏差，并跳过步骤508与510不执行，直接进行至步骤512。当第二次进行步骤506时，可再度收集到另一图框的35个取样值，累计共收集到70个取样值，仍小于M个，故步骤506可暂不计算平均值与标准偏差，并跳过步骤508与510不执行，直接进行至步骤512。当第三次进行步骤506时，会再度收集到又一图框的35个取样值，累计共收集到105个取样值，满足M个取样值，故步骤506就可以针对这M个取样值计算平均值与标准偏差，并继续进行步骤508与510。

总结而言，相对于已知技术的固定触控阀值，本发明可动态地依据未触控时的取样值重新计算并更新触控阀值以因应不同的运用背景与环境，并用面积过滤(步骤518)与存续过滤(步骤520)以进一步减少将噪声判读为有效触控点的机率，并适应性地依据各取样值与触控阀值的差距来设定面积过滤的面积阀值与存续过滤的存续阀值，以广泛地因应不同种类的触控，如触控笔、手指、手套与悬空手势的触控。

综上所述，虽然本发明已以较佳范例揭露如上，然其并非用以限定本发明。本发明所属技术领域中普通技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作各种的更动与润饰。因此，本发明的保护范围当视后附的权利要求所界定者为准。