在干扰环境中检测目标对象的方法和实施所述方法的手势界面设备技术

本发明专利技术涉及一种用于检测在环境中移动的一个或更多个目标对象的方法。所述方法实施与所述一个或更多个目标对象电容耦合并且与存在于所述环境中的一个或更多个其他所谓的“干扰”对象电容耦合的至少一个测量电极。对于所述测量电极的至少一个，所述方法包括以下步骤：（i）测量所述测量电极和所述环境之间的总电容；（ii）存储所述总电容；（iii）基于预先确定在预存储的总电容测量历史之内的最小值，计算由于所述干扰对象产生的泄漏电容；（iv）通过从总测量电容中减去所述泄漏电容来计算由于所述目标对象产生的目标电容；和（v）处理所述如此计算得到的目标电容，以产生用于检测所述一个或更多个目标对象的信息。本发明专利技术还涉及实施所述方法的设备。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】在干扰环境中检测目标对象的方法和实施所述方法的手势界面设备
本专利技术涉及用于在干扰环境中检测目标对象的方法，其适用于手势界面。本专利技术还涉及实施所述方法的手势界面设备。本专利技术的领域更具体但不限于用于人机界面控制的触觉和3D电容表面的领域。
技术介绍
通信设备和工作设备越来越多地使用诸如平板电脑或屏幕的触觉控制界面。例如可提及手机、智能手机、触摸屏电脑、平板电脑、个人电脑、鼠标、触摸屏、投影屏等。大量这些界面使用电容技术。触摸表面配备有连接到电子装置的导电电极，其能够测量发生于所述电极和待检测对象之间的电容变化以执行命令。目前在触觉界面中实施的电容技术最经常使用行和列形式的两层导电电极。电子器件测量存在于这些行和列之间的耦合电容。当手指非常接近于活动表面时，在手指附近的耦合电容变化，并且所述电子器件可由此在活动表面平面内定位2D位置（YX）。这些技术能够通过电介质来检测手指的存在和位置。它们的优势在于使一个或更多个手指在敏感表面的（XY）平面中的定位具有非常高的分辨率。然而，这些技术的缺点是原则上在电极和电子器件的层面上产生高泄漏电容。这些泄漏电容可能会因为老化、材料变形、或环境温度变化的影响而进一步随着时间漂移。这些变化可能会降低电极的灵敏度，或甚至不合时宜地触发命令。一个解决方案是矫正这些漂移。已知Elia等人的文件US2010/0013800提供一种用于通过激发电极和测量寄生电容来矫正这些寄生电容的方法。然而该方法基本上适用于工厂中的校准阶段。能够测量出现于电极和待检测对象之间的绝对电容的技术也是已知的。例如已知Rozière的文件FR2844349公开了一种电容式接近检测器，其包括能够测量电极和其附近的对象之间的电容和距离的多个独立电极。这些技术能够以高的分辨率和灵敏度获得电极和对象之间的电容值，能够检测例如几厘米或甚至十厘米距离的手指。该检测可在三维空间（XYZ）和平面（XY）中的表面上进行。这些技术提供了发展真正无接触手势界面的机会并且也使触觉界面的性能得到提高。然而，与基于触觉表面的接触测量技术对比，出现了一个环境影响的新问题。实际上，常规触摸屏的范围是非常小的（在空气中最多几毫米的数量级），诸如手、手指或任何对象接近的环境变化只对触觉检测的性能和稳健性具有微不足道的影响。在另一方面，在使用诸如在FR2844349中所描述的绝对电容测量且能够以大于10厘米检测对象接近的技术中，在此距离处的寄生对象的任何移动也可以被解释为待检测对象的存在，从而触发不希望的寄生命令。对于诸如手机、笔记本电脑、便携电脑等所有的便携式设备，环境变化是特别重要的。例如，左手持有手机用右手做出（无接触的）手势命令从测量的角度可以证明是棘手的，这是因为左手手指可以具有与右手手指的手势动作相当的寄生手势动作。事实上，难以或者甚至不可能将移动靠近敏感表面边缘的手指与移动靠近几厘米距离的右手控制手指区别开。另一个实例涉及便携电脑的触觉和手势电容屏。屏倾斜的设置移动敏感屏表面靠近或远离键盘。这种变得更近或更远的变化可以被解释为待检测的手移动靠近或远离。而且，由于键盘面积非常大，因此屏的电容电极的灵敏度可以根据将它们与键盘分隔开的表面而变化。事实上，电容电极的灵敏度取决于它们的面积，还取决于可以偏离或干扰所讨论电极的静电场线的边缘效应。静止对象例如在桌子上手势界面的电容式触摸屏附近的对象的存在也可以明显地改变触摸屏的反应。静止对象也可以是电容式触摸屏的支撑体例如桌子。例如该支撑体可以包括或厚或薄的木材，或任何其他介电或导电材料。这些材料可以改变由于边缘效应产生的泄漏电容。由于诸如在桌子下面由介电表面构成的脚的存在，在桌子上移动到不同位置也可以改变泄漏电容。另一个实例是在车辆中使用手势控制，其中环境的变化可以是变速杆和手刹的移动、乘客的存在、座椅调节等。本专利技术的目的是提供手势界面控制方法及设备，使得能够矫正环境的干扰影响和改进命令的检测。
技术实现思路
该目的通过以下方式实现：一种用于检测在环境中移动的一个或更多个目标对象的方法，实施与所述一个或更多个目标对象电容耦合并且与存在于该环境中的一个或更多个其他所谓的“干扰”对象电容耦合的至少一个测量电极，其特征在于对于所述测量电极的至少一个包括以下步骤：-测量所述测量电极和所述环境之间的总电容，-存储所述总电容，-基于在预存储的总电容测量历史之内的最小值的确定，计算由于所述干扰对象产生的泄漏电容，-通过从总测量电容中减去所述泄漏电容来计算由于所述一个或更多个目标对象产生的目标电容，和-处理所述如此计算得到的目标电容，以产生所述一个或更多个目标对象的检测信息。根据本专利技术的方法还可包括更新测量历史的步骤，使得所述测量历史包括在对应于关于测量时间的具有预定持续时间的滑动时间窗的一段时间内测得的总电容。根据实施方案，-滑动时间窗的持续时间可确定为高于目标对象在测量电极附近的平均存在持续时间。-滑动时间窗的持续时间可以为1秒到10秒。在一个非限制性的方式中，根据环境的类型也可以使用滑动时间窗的任何其他持续时间值。对于非常动态的应用该持续时间可以低于1秒，或者相反地对于非常静态的环境该持续时间可以在几十秒到几分钟的数量级。根据本专利技术的方法还可以包括根据测量的变化动态来调节滑动时间窗的持续时间的步骤。根据本专利技术的方法还可以包括以下步骤：-采集最新存储的测量作为持续时间低于滑动时间窗的时间子窗，-确定此子窗内的最小值，和-将对应于所述子窗的测量替换为测量历史中的所述最小值。根据实施方案：-确定测量历史中的最小值可以包括使用最佳最小值/最大值滤波算法，具有基本上不变的计算时间；-计算目标电容可以包括计算泄漏电容和总测量电容的组合。该组合可以是线性组合。根据本专利技术的方法还可以包括：-在先校准步骤，对于至少一个测量电极，其包括在没有目标对象的情况下通过测量测量电极的总电容来确定初始泄漏电容，-将该初始泄漏电容与之后确定的泄漏电容作为组合相加的步骤，其中该组合可以是线性组合。根据本专利技术的方法可以根据所述电极分别对多个测量电极实施。根据另一个方面，提供了一种手势界面设备，其实施本专利技术的用于在干扰环境中检测目标对象的方法，由在所述环境中手势移动的目标对象形成的所述手势界面还包括干扰对象，所述设备包括至少一个测量电极，所述测量电极能够通过所述测量电极和所述对象之间的电容耦合来检测对象，其特征在于对于至少一个测量电极还包括：-用于测量所述测量电极和所述环境之间的总电容的电子装置，-用于存储所述总电容的装置，-用于计算由于干扰对象产生的泄漏电容的装置，包括用于确定在预存储的总电容测量历史内的最小值的装置，-用于通过从总测量电容中减去所述泄漏电容来计算由于目标对象产生的目标电容的装置，和-用于处理所述如此计算得到的目标电容并且布置为传送所述一个或更多个目标对象的检测信息的装置。根据实施方案：-所述设备还可以包括含有多个测量电极的基本平坦的表面；-所述测量电极可包含基本上透光的材料。根据另一个方面，提供了以下类别之一的系统：电话、电脑、电脑外围设备、显示屏、仪表盘、控制面板，实施根据本专利技术的电容检测方法。根据再一个方面，提供了以下类别之一的系统：电话、电脑、电脑外围设备、显示屏、仪表盘、控制面板，包括根据本专利技术的手势本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2010.11.08 FR 10592031.一种用于检测在环境中移动的一个或更多个目标对象(3)的方法，包括：-实施至少一个测量电极(2)，所述至少一个测量电极(2)与所述一个或更多个目标对象(3)电容耦合并且与存在于该环境中的一个或更多个其他干扰对象(4)电容耦合：-对于每个测量电极，测量该测量电极(2)和所述环境之间的总电容(5、6)，该总电容包括由于所述一个或更多个目标对象产生的目标电容和由于所述一个或更多个干扰对象产生的泄露电容，-存储每个测量电极的所述总电容(5、6)，-对于每个测量电极，通过识别各个存储的总电容测量中的最小总电容测量，确定该测量电极的先前存储的总电容测量(5、6)的测量历史之内的最小值，所述总电容测量包括在一段预定持续时间期间测得的总电容，-使所述泄漏电容(6)等于所确定的最小值，-通过从总测量电容(5、6)中减去所述泄漏电容(6)来计算所述目标电容(5)，和-处理如此计算得到的目标电容(5)，以产生所述一个或更多个目标对象的检测信息。2.根据权利要求1所述的方法，还包括更新所述测量历史，使得所述测量历史仅保留在与具有所述预定持续时间的滑动时间窗(13)对应的一段时间内测得的总电容。3.根据权利要求1所述的方法，其中将所述预定持续时间确定为高于所述一个或多个目标对象(3)在所述至少一个测量电极(2)附近的平均存在持续时间。4.根据权利要求2或3所述的方法，其中所述预定持续时间为一秒到十秒。5.根据权利要求2或3所述的方法，还包括根据测量(5、6)的变化动态来调节所述预定持续时间。6.根据权利要求2所述的方法，还包括：-采集最新存储的测量作为持续时间低于所述滑动时间窗(13)的时间子窗，-确定该子窗内的最小值，和-将对应于所述子窗的测量替换为测量历史中的所述最小值。7.根据权利要求1-3和6之一所述的方法，其中确定测量历史中的最小值包括使用最佳最小值/最大值滤波算法，具有基本上不变的计算时间。8.根据权利要求1-3和6之一所述的方法，其中计算所述目标电容(5)包括计算所述泄漏电容(...

【专利技术属性】
技术研发人员：布鲁诺·隆，
申请(专利权)人：纳米技术方案公司，
类型：
国别省市：