(57)【要約】【課題】マルチタッチのタッチ表面入力装置への種々の入力間を弁別する方法及び装置を提供する。【解決手段】マルチタッチのタッチスクリーン装置への異なる入力パターンを識別し、それらの間を弁別するための技術を説明する。例えば、タッチ表面から短い距離をホバリングする大きな物体（例えば、頬、大腿又は胸）が識別され、表面への物理的な接触とは区別される。更に、例えば、耳や耳朶による粗い接触も同様に識別され、指、親指、手のひら及び指把持による接触とは区別される。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
タッチ表面装置への入力ソースを弁別する方法において、
少なくとも１つのパッチを含む接近映像を得るステップと、
前記得られた接近映像に基づいて前記少なくとも１つのパッチの周辺パッチピクセル値を減少ないしダウンスケーリングするステップと、
前記減少ないしダウンスケーリングされた前記少なくとも１つのパッチの周辺パッチピクセル値の長軸半径値及び幾何学的平均半径値の1つを決定するステップと、
前記少なくとも１つのパッチの前記決定された長軸半径値または幾何学的平均半径値が第１の指定のスレッシュホールドより上である場合には大きな物体に関連するものとして前記少なくとも１つのパッチの減少ないしダウンスケーリングされた周辺パッチピクセル値を識別するステップと、
および、
前記識別されたパッチを使用して、タッチ表面装置の動作を制御するステップと、
を備えた方法。
【請求項２】
前記幾何学的平均半径値が、前記少なくとも１つのパッチの前記長軸半径値および短軸半径値の積の平方根から計算される、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
接近映像を得るステップが前記接近画像をセグメント化して前記少なくとも１つのパッチを識別するステップを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記大きな物体が足を含む、請求項１に記載の方法。
【請求項５】
前記大きな物体が頬を含む、請求項１に記載の方法。
【請求項６】
決定するステップが、前記長軸半径値を決定するステップを含み、識別するステップが前記少なくとも１つのパッチの長軸半径値が第１の指定のスレッシュホールドより上である場合には大きな物体に関連するものとして前記少なくとも１つのパッチを識別するステップを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項７】
決定するステップが、前記幾何学的平均半径値を決定するステップを含み、識別するステップが前記少なくとも１つのパッチの幾何学的平均半径値が第１の指定のスレッシュホールドより上である場合には大きな物体に関連するものとして前記少なくとも１つのパッチを識別するステップを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項８】
さらに、第２のパッチを識別するステップであって、該第２のパッチの前記決定された長軸半径値または幾何学的平均半径値が前記第１の指定のスレッシュホールドにより下で第２の指定のスレッシュホールドの上である場合には、手のひらに関連するものとして前記第２のパッチを識別するステップと、および
前記識別された第２のパッチを使用して前記タッチ表面装置の動作を制御するステップと、
を含む、請求項１、６または７のいずれか１つの請求項に記載の方法。
【請求項９】
さらに、第３のパッチを識別するステップであって、該第３のパッチの前記決定された長軸半径値または幾何学的平均半径値が前記第２の指定のスレッシュホールドにより下である場合には、指に関連するものとして前記第３のパッチを識別するステップと、および
前記識別されたパッチを使用して、タッチ表面装置の動作を制御するステップと、
を含む、請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
前記指に関連するパッチが親指と関連するパッチを含む、請求項９に記載の方法。
【請求項１１】
タッチ表面入力装置への入力ソースを弁別するための装置において、
少なくとも１つのパッチを含む接近映像を得る手段と、
前記少なくとも１つのパッチの周辺パッチピクセル値を減少またはダウンスケーリングするための手段と、
前記少なくとも１つのパッチの減少またはダウンスケーリングされた周辺パッチピクセル値の長軸半径値または幾何学的平均半径値の１つを決定する手段と、
前記少なくとも１つのパッチの前記決定された長軸半径値または幾何学的平均半径値が第１の指定のスレッシュホールドより上である場合には大きな物体に関連するものとして前記少なくとも１つのパッチの減少ないしダウンスケーリングされた周辺パッチピクセル値を識別する手段と、
および、
前記識別されたパッチを使用して、タッチ表面装置の動作を制御する手段と、
を備えた装置。
【請求項１２】
前記決定する手段が前記長軸半径値を決定する手段を含み、前記識別する手段が、前記少なくとも１つのパッチの長軸半径値が前記第１の指定のスレッシュホールドよりも上の場合には、大きな物体と関連するものとして前記少なくとも１つのパッチを識別する手段を含む、請求項１１に記載の装置。
【請求項１３】
前記決定する手段が前記幾何学的平均半径値を決定する手段を含み、前記識別する手段が、前記少なくとも１つのパッチの前記幾何学的平均半径値が前記第１の指定のスレッシュホールドよりも上の場合には、大きな物体と関連するものとして前記少なくとも１つのパッチを識別する手段を含む、請求項１１に記載の装置。
【請求項１４】
さらに、第２のパッチを識別する手段であって、該第２のパッチの前記決定された長軸半径値または幾何学的平均半径値が前記第１の指定のスレッシュホールドにより下で第２の指定のスレッシュホールドの上である場合には、手のひらに関連するものとして前記第２のパッチを識別する手段と、および
前記識別された第２のパッチを使用して、タッチ表面装置の動作を制御する手段と、
を含む、請求項１１ないし１３のいずれか１つの請求項に記載の装置。
【請求項１５】
タッチ表面装置と、
該タッチ表面装置からの接近映像を受けとる手段と、
前記請求項１、６または７のいずれか１つの請求項に従う動作を実行する処理手段とを備えるポータブル電子装置。
【請求項１６】
前記処理手段がさらに、第２のパッチを識別するステップであって、該第２のパッチの前記決定された長軸半径値または幾何学的平均半径値が前記第１の指定のスレッシュホールドにより下で第２の指定のスレッシュホールドの上である場合には、手のひらに関連するものとして前記第２のパッチを識別するステップと、および
前記識別された第２のパッチを使用して前記タッチ表面装置の動作を制御するステップと、
を含む、請求項１５に記載のポータブル電子装置。
【請求項１７】
プログラム可能な制御装置によって読み取り可能なプログラム記憶装置であって、
前記プログラム可能な制御装置に請求項１、６または７のいずれか１つの請求項に記載の方法を実行させるための記憶された命令を含む、装置。
【請求項１８】
さらに、前記記憶された命令が、前記プログラム可能な制御装置に、
第２のパッチを識別するステップであって、該第２のパッチの前記決定された長軸半径値または幾何学的平均半径値が前記第１の指定のスレッシュホールドにより下で第２の指定のスレッシュホールドの上である場合には、手のひらに関連するものとして前記第２のパッチを識別するステップと、および
前記識別された第２のパッチを使用して前記タッチ表面装置の動作を制御するステップと、
を実行させる、請求項１７に記載の方法。
【請求項１９】
前記得る動作が、
第１の接近映像を得るステップであって、該第１の接近画像が前記少なくとも１つのパッチの複数のピクセルを含み、それぞれのピクセルが１つの値を持つような第１の接近映像を得るステップと、
前記第１の接近映像における前記複数のピクセル値からのセンサ要素ベースライン値を抽出するステップとを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項２０】
前記得る動作が、
第１の接近映像を得るステップと、
前記第１の接近映像を空間的にフィルタリングしてフィルタリングされた接近映像を生成する、請求項１に記載の方法。
【請求項２１】
前記フィルタリングするステップが前記第１の接近映像を空間的にフィルタリングするステップを含む、請求項２０に記載の方法。
【請求項２２】
前記空間的にフィルタリングする動作が、前記第１の接近映像を空間的にフィルタリングする前に、前記第１の接近映像の周りに境界を挿入することを含む、請求項２１に記載の方法。
【請求項２３】
前記フィルタリングする動作が、前記第１の接近画像を第２の接近画像で時間的にフィルタリングするステップを含む、請求項２０に記載の方法。
【請求項２４】
タッチ表面装置への入力ソースを弁別する方法において、
少なくとも１つのパッチを含む接近映像を得るステップと、
前記得られた接近映像に基づいて前記少なくとも１つのパッチの周辺パッチピクセル値を減少ないしダウンスケーリングするステップと、
前記少なくとも１つのパッチの前記減少ないしダウンスケーリングされた周辺パッチピクセル値に対する長軸半径値と幾何学的平均半径値の１つを決定するステップと、
前記複数のパッチのそれぞれの信号密度値を決定するステップと、
前記少なくとも１つのパッチの前記減少ないしダウンスケーリングされた周辺パッチピクセル値の長軸半径値と幾何学的平均半径値の前記決定された１つが第１の指定のスレッシュホールドより上である場合には大きな物体に関連するものとして前記少なくとも１つのパッチを識別するステップであって、該第１の指定のスレッシュホールドが信号密度値と長軸半径値と幾何学的平均半径値の１つとの間の線形または非線型の関係であるような、前記識別するステップと、
および、
前記識別されたパッチを使用して、タッチ表面装置の動作を制御するステップと、
を備えた方法。
【請求項２５】
プログラム可能な制御装置によって読み取ることができ、プログラム可能な制御装置が請求項１９ないし２４のいずれか１つの請求項に記載の方法を遂行するようにさせるための記憶された命令を含む、プログラム記憶装置。
【請求項２６】
タッチ表面入力装置への入力ソースを弁別するための装置において、
少なくとも１つのパッチを含む接近映像を得る手段と、
前記得られた接近映像に基づいて前記少なくとも１つのパッチの周辺パッチピクセル値を減少ないしダウンスケーリングするステップと、
前記少なくとも１つのパッチの前記減少ないしダウンスケーリングされた周辺パッチピクセル値に対する長軸半径値と幾何学的平均半径値の１つを決定する手段と、
前記複数のパッチのそれぞれの信号密度値を決定する手段と、
前記少なくとも１つのパッチの前記減少ないしダウンスケーリングされた周辺パッチピクセル値の長軸半径値と幾何学的平均半径値の前記決定された１つが第１の指定のスレッシュホールドより上である場合には大きな物体に関連するものとして前記少なくとも１つのパッチを識別する手段であって、該第１の指定のスレッシュホールドが信号密度値と長軸半径値と幾何学的平均半径値の１つとの間の線形または非線型の関係であるような前記識別する手段と、
および、
前記識別されたパッチを使用して、タッチ表面装置の動作を制御する手段と、を備えた装置。
【請求項２７】
前記少なくとも１つのパッチを含む前記接近映像を得るステップが前記少なくとも１つのパッチピクセル値を識別するために前記接近映像をセグメント化するステップを含み、
さらに、背景ノイズに対して前記接近映像を補償するステップと、
前記接近映像をフィルタリングするステップと、
前記補償された接近映像とフィルタリングされた接近映像とに基づいて前記少なくとも１つのパッチに対する周辺パッチピクセル値を減少またはダウンスケールするステップとを備え、
前記少なくとも１つのパッチの長軸半径値または幾何学的平均半径値の１つを決定するステップが前記少なくとも１つのパッチに対する減少またはダウンスケールされた前記周辺パッチピクセル値の前記長軸半径値と幾何学的平均半径値の１つを決定するステップを含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項２８】
前記少なくとも１つのパッチを含む前記接近映像を得る手段が前記少なくとも１つのパッチピクセル値を識別するために前記接近映像をセグメント化する手段を含み、
さらに、背景ノイズに対して前記接近映像を補償する手段と、
前記接近映像をフィルタリングする手段と、
前記補償された接近映像とフィルタリングされた接近映像とに基づいて前記少なくとも１つのパッチに対する周辺パッチピクセル値を減少またはダウンスケールする手段とを備え、
前記識別するための手段が前記少なくとも１つの減少またはダウンスケールされた周辺パッチピクセル値の前記決定された長軸半径値または幾何学的平均半径値が第１の指定のスレッシュホールドを超える場合には、大きな物体と関連しているものとして前記少なくとも１つのパッチを識別する手段を含むことを特徴とする請求項１１に記載の装置。
【請求項２９】
前記少なくとも１つのパッチを含む前記接近映像を得るステップが前記少なくとも１つのパッチピクセル値を識別するために前記接近映像をセグメント化するステップを含み、
さらに、背景ノイズに対して前記接近映像を補償するステップと、
前記接近映像をフィルタリングするステップと、
前記補償された接近映像とフィルタリングされた接近映像とに基づいて前記少なくとも１つのパッチに対する周辺パッチピクセル値を減少またはダウンスケールするステップとを備え、
前記少なくとも１つのパッチ識別するステップが前記少なくとも１つの減少またはダウンスケールされた周辺パッチピクセル値の前記決定された長軸半径値または幾何学的平均半径値が第１の指定のスレッシュホールドを超える場合には、大きな物体と関連しているものとして前記少なくとも１つのパッチを識別するステップを含むことを特徴とする請求項２４に記載の方法。
【請求項３０】
前記少なくとも１つのパッチを含む前記接近映像を得る手段が前記少なくとも１つのパッチピクセル値を識別するために前記接近映像をセグメント化する手段を含み、
さらに、背景ノイズに対して前記接近映像を補償する手段と、
前記接近映像をフィルタリングする手段と、
前記補償された接近映像とフィルタリングされた接近映像とに基づいて前記少なくとも１つのパッチに対する周辺パッチピクセル値を減少またはダウンスケールする手段とを備え、
前記識別するための手段が前記少なくとも１つの減少またはダウンスケールされた周辺パッチピクセル値の前記決定された長軸半径値または幾何学的平均半径値が第１の指定のスレッシュホールドを超える場合には、大きな物体と関連しているものとして前記少なくとも１つのパッチを識別する手段を含むことを特徴とする請求項２６に記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般的に、電子装置のためのデータ入力方法及び装置に係り、より詳細には、マルチタッチのタッチ表面入力装置への種々の入力間を弁別するための方法及び装置に係る。
【背景技術】
【０００２】
現在、電子システムとのオペレーションを遂行するための多数の形式の入力装置が存在する。これらのオペレーションは、ディスプレイスクリーン上でカーソルを移動し及び／又は選択を行うことにしばしば対応する。又、電子システムは、タブレット、ノートブック、デスクストップ、及びサーバーコンピュータシステム、パーソナルデジタルアシスタント、オーディオ及びビデオ制御システム、ポータブル音楽及びビデオプレーヤ、並びに移動及び衛星電話を含む。これら形式の電子システムでは、使い易さ及び操作の多様性のために、タッチパッド及びタッチスクリーンシステム（集合的に「タッチ表面」）の使用が益々普及してきている。
【０００３】
１つの特定形式のタッチ表面は、タッチスクリーンである。タッチスクリーンは、典型的に、タッチパネル、コントローラ及びソフトウェアドライバを含む。タッチパネルは、特徴的には、ディスプレイスクリーンの前面にタッチ感知表面が位置された光学的に透明なパネルで、タッチ感知表面は、ディスプレイスクリーンのビューエリアの指定部分（全ディスプレイエリアであることがほとんどである）と同延である。タッチパネルは、タッチ事象を登録し、そしてそれらの事象を表す信号をコントローラへ送信する。コントローラは、それらの信号を処理し、そしてそれにより得られたデータをソフトウェアドライバへ送信する。ソフトウェアドライバは、次いで、その得られたデータを、電子システムにより確認できる事象（例えば、指の動き及び選択）へと変換する。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
初期の入力装置とは異なり、現在入手できるタッチ表面は、複数の物体がタッチ表面に接近し及び／又は接触するときにそれらを同時に検出し、そして物体の形状を非常に詳細に検出することができる。この能力の利点を取り入れるためには、このようなタッチ表面に同時に接近し又は接触し得る多数の種類の物体を測定し、識別しそして区別することが必要である。従来のタッチ表面システム（それらのサポートソフトウェア及び／又は回路を含む）は、これを行うための健全な能力を発揮するものではない。従って、複数の同時のホバリング又はタッチ事象、例えば、２つ以上の密接にグループとなった指、手のひらの縁を１つ以上の指から、指を親指から、並びに指を耳及び頬から識別し、弁別する方法及び装置を提供するのが有益である。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
一実施形態では、本発明は、タッチ表面装置への入力ソースを弁別する方法を提供する。この方法は、接近映像を得るステップと、その接近映像をセグメント化して複数のパッチを識別するステップと、複数のパッチの各々について短軸半径を決定するステップと、パッチの１つを、そのパッチの短軸半径の値が第１の指定のスレッシュホールドより上である場合には大きな物体（例えば、頬又は脚の表面）に関連したものとして識別するステップと、その識別された大きな物体に基づいてタッチ表面装置の動作を制御するステップとを備えている。一実施形態では、装置の制御は、装置の動作モードを切り換える（例えば、オフからオンへ）ことで明示される。別の実施形態では、装置の制御は、その識別された大きな物体を無視して、それが装置の動作状態に変化を生じさせないようにすることで、明示される。
【０００６】
別の実施形態では、本発明は、マルチタッチのタッチ表面への種々の入力を識別し区別することに向けられる。ここに例示する入力は、耳、頬、脚、胸、指、親指及び手のひらのようなソースから生じる。
【０００７】
ここに例示するタッチ表面装置は、タブレットコンピュータシステム、ノートブックコンピュータシステム、ポータブル音楽及びビデオシステム、並びに移動電話を含むが、これらに限定されない。ここに述べる方法に基づくメソッドは、プログラム可能な制御装置、例えば、汎用コンピュータプロセッサにより読み取り可能で且つ実行可能な任意の媒体に記憶することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明の一実施形態によるマルチタッチ処理方法をフローチャートの形態で示す図である。
【図２】本発明の一実施形態によるパッチ非正規性の計算をフローチャートの形態で示す図である。
【図３】大きなタッチ表面接触（例えば、頬）と、他のタッチ表面接触（例えば、指先及び親指）との間を弁別するためのパッチ短半径能力を示す、実験で決定されたデータのグラフである。
【図４】手のひら接触と他のタッチ表面接触（例えば、指先及び親指）との間を弁別するためのパッチ短半径能力を示す、実験で決定されたデータのグラフである。
【図５】各接触と他のタッチ表面接触（例えば、指先、親指及び頬）との間を弁別するためのパッチ非正規性測定能力を示す、実験で決定されたデータのグラフである。
【図６】本発明の一実施形態による遠フィールド動作をフローチャートの形態で示す図である。
【図７】本発明の一実施形態によるタッチ表面装置をブロック図の形態で示す。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
タッチ表面への複数の同時の密接な接近又はタッチを検出及び弁別するための方法及び装置について説明する。以下の実施形態は、当業者が、請求の範囲に述べた発明を実施し且つ利用できるようにするためのもので、又、相互キャパシタンスタッチ表面装置の観点で述べられている。他の形式のタッチ表面、例えば、力又は光学的感知タッチ表面を使用する変形態様も、当業者に明らかであろう。従って、特許請求の範囲は、ここに開示する実施形態によって限定されるものではなく、ここに開示する原理及び特徴と一貫した最も広い範囲に基づくものとする。
【００１０】
上述したように、最近のタッチ表面入力装置は、複数の物体がタッチ表面に接近し及び／又は接触するときにそれら物体を同時に検出することができる。ポケットやハンドバックに入れられ又は頭部に保持されるハンドヘルドマルチタッチのタッチ表面装置（例えば、ポータブル音楽プレーヤ、ポータブルビデオプレーヤ、パーソナルデジタルアシスタント又は移動電話）の場合に、装置がポケットへの又はポケットからの途中で把持されたとき、又は身体に留められたとき、或いは頭部に留められたときを検出することは、入力の拒絶（それらアクションの結果として発生されるタッチ表面入力信号が通常の指／スタイラスタッチに対して間違ったものとならないよう保証する）、動作モードの移行（例えば、装置のバックライトを薄暗くし、装置をスリープ状態に入れ、及び装置を低電力状態からウェイクさせ）に対して非常に有用であると共に、移動電話については、コールの応答（例えば、装置が頭部の付近にもって行かれるが、必ずしもタッチしないとき）及び／又はコールの終了（例えば、ユニットがポケット又はハンドバックに入れられるとき）に対しても非常に有用である。
【００１１】
感知素子の二次元アレー（即ちタッチ表面）における各感知素子（別名「ピクセル」）は、そのセンサ素子における電界擾乱（キャパシタンスセンサの場合）、力（圧力センサの場合）、又は光学的結合（光学的センサの場合）を表す出力信号を発生する。ピクセル値の全体で「接近映像」を表す。ここに述べるように、本発明の種々の実施形態は、例えば、段落番号〔００１０〕に述べたアクションの形式から生じるタッチ表面信号（接近映像として表された）を検出し且つそれらの間を弁別する能力に向けられる。
【００１２】
図１を参照すれば、本発明の一実施形態によるマルチタッチ処理方法１００は、接近映像データを取得することで始まる（ブロック１０５）。取得されるデータは、通常、情報（物体がタッチ表面に接近するか又は接触することを指示する）、固定オフセット（回路の基線による）及びノイズ（例えば、高周波数干渉）を重畳したものであるから、センサ素子の基線アクティビティを補償するために、取得されるピクセルデータに対する初期の調整が行われる。例えば、マルチタッチ装置の初期化において、及び／又は低電力モード（例えば、スリープ）が行われるときには、１つ以上の映像が捕獲されることがある。これらの初期映像が表面の接触を含まないと仮定すれば、それらを使用してセンサの基線を与えることができる。複数の順次の映像を平均化すると（例えば、無限又は有限のインパルス応答フィルタを使用して）、より正確な基線値が得られることが分かった。これらの基線値を、その後に捕獲される各映像から減算して、進行中の映像処理ステップに使用する接近映像を得ることができる。別の実施形態では、ある時間にわたって基線ピクセル値をゆっくりと調整して、温度変化又は静的な変化を補償することができる。その上、実際に、始動時にタッチ表面の接触が存在する場合には、初期基線値を調整する必要がある。更に別の実施形態では、異なるセンサ素子駆動周波数の各々において複数の映像サンプルを取得することができる。これら映像の各ピクセルに対して、減算されたサンプルの平均又は中間値（即ち、捕獲された基線と情報映像との間）を合成して、ブロック１０５に基づく初期の（典型的にサインされた）映像を生成することができる。時々大きなアウトライアーピクセル値を発生するノイズ（「スパイク状」のノイズ）については、他のランク等級のフィルタを使用してもよい。図１に示すように、ブロック１０５に基づく動作から生じる接近映像データは、［ＰＲＯＸ］と示されている。
【００１３】
次いで、［ＰＲＯＸ］映像データは、互いに順次に又はパラレルに動作する他の処理ブロックに供給される（ブロック１１０、１１５及び１２０）。セグメント化（ブロック１２５）の前に、接近映像をフィルタリング又は平滑化することで（ブロック１１５）、偽ピークの数を減少し、ひいては、過剰なセグメント化を減少する上で助けとなる。ブロック１１５の一実施形態では、離散的拡散動作に基づいて、各ピクセル値をそれに最も近い隣接ピクセルとで平均化することができる。この解決策を使用する場合には、捕獲された映像の縁にあるピクセルを平均化するための値が存在するように、捕獲された映像の周りに「境界」を挿入するのが有益であると分かった。例えば、１つのピクセル境界を［ＰＲＯＸ］映像に追加し、そこで、各「境界」ピクセルに、映像の「背景」に対応する値（例えば、ゼロ）が指定される。別の実施形態では、時間的平滑化動作（例えば、ある時間周期にわたり複数の映像を得る）及び空間的平滑化動作（例えば、隣接ピクセルを平均化する）の両方を使用することができる。捕獲されたピクセル映像が特にノイズ性である場合には、複数の平滑化動作が有益である。図１に示すように、ブロック１１５に基づく動作から得られる映像データは、［ＳＭＴＨ］と示されている。
【００１４】
［ＰＲＯＸ］映像ピクセル値は、典型的に、タッチ表面に接触する物体（別名「接地」物体）に応答してゼロ又は正となるが、タッチ表面に接近するがタッチしない物体（別名「非接地」物体）又は背景ノイズは、幾つかのピクセル値が負となる映像を発生する。背景ノイズは、静的であるか、或いは回路温度、タッチ表面水分、又は他のファクタと共に変化する、ノイズ性の負のピクセルは、セントロイド及び他のパッチ測定において過剰なジッタを生じさせる（ブロック１３５に関して以下に説明する）。これを補償するために、［ＰＲＯＸ］映像ピクセル値は、希望の、典型的に正の範囲に限定される（ブロック１１０）。ノイズスレッシュホールドを減算することは、連続映像フレームにおいてノイズスレッシュホールドの周りを（上下に）ふらつくピクセルから誘起されるセントロイドジッタを減少する上で役立つ。図１に示すように、ブロック１０に基づく動作から生じる映像データは、［ＣＮＳＴ］と示されている。一実施形態では、背景ノイズスレッシュホールドより低い値の全てのピクセルは、ゼロにセットされる。別の実施形態では、各ピクセル値からノイズスレッシュホールドが減算され、その結果は、テーブル１に示すように、強制的に負でない状態にされる。
【表１】
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一実施形態では、ノイズスレッシュホールド値は、各ピクセルにおいて測定されたノイズの標準偏差１と３との間にセットされ、そして背景値は、ゼロにセットされる。当業者であれば、他の値も考えられ、そして値の正確な選択は、なかんずく、使用するセンサ素子の形式、ピクセルノイズの実際のレベル又は予想レベル、並びにマルチタッチ装置の動作環境に依存する。例えば、ノイズスレッシュホールドを、ピクセルごとのベースで指定の予想値にセットしてもよいし、又は映像内の全てのピクセルに対して単一の値を使用してもよい。更に、センサ素子ノイズに対する熱的及び環境的作用を補償できるように、ピクセルノイズ値を時間と共に変化することが許される。
【００１５】
タッチ表面の接触は、典型的に、「アクティブ」なピクセル値のグループ化された集合として現れ、太い接触（例えば、指、手のひら、頬、耳又は大腿）の各領域は、ほぼ楕円形のピクセルパッチにより表される。
【００１６】
映像トポグラフィーを分析することにより、映像セグメント化動作で、タッチ表面接触に対応する個別のピクセルパッチを識別することができる（ブロック１２５）。一実施形態では、ボトムアップの尾根ハイキング(ridge-hiking)アルゴリズムを使用して、各ピークピクセルの周りの同じ分水嶺の一部分であるピクセルをグループ化することができ、各分水嶺グループ又はピクセルパッチは、タッチ表面接触に対応する。別の実施形態では、トップダウンサーチアルゴリズムを使用し、山から始めて、外方にサーチし、谷で停止するように、各ピークピクセルを取り巻くピクセルパッチを識別することができる。映像セグメント化プロセスの一部分として、一次元パッチは、それらが一般的にセンサ素子及び／又は関連回路の全行又は列の分離されたノイズスパイク又は欠陥から生じるという点で、識別されたパッチから抜粋することができる。更に、手のひら及び細長い親指のような大きな接触は（例えば、ノイズ又は非均一な信号飽和のために）接近映像に複数のピークを生じることがあるので、映像内の複数のピークが、複数の分割したパッチへと成長することになる。この現象を考慮するために、複数の検出されたパッチを合体させて、更なる処理のためのパッチの数を減少することができる。例えば、発見的又は実験的に決定されるルールを適用して、これを行うことができる。例えば、２つの別々に識別されたパッチは、それらの共有境界に沿ったサドル点が「非常に深い」ものではないとき、例えば、サドルの大きさが２つのパッチのピークピクセル値の６０％ないし８０％以上であるときに合体することができる。図１に示すように、ブロック１２５に基づく動作から生じる識別されたパッチは、［Ｐ１、Ｐ２、・・・Ｐｎ］と示されている。
【００１７】
分析により示されるように、中心又はピークピクセルから遠いパッチの周辺のピクセルからのノイズは、中心ピクセルからの同じ量のノイズより多くのジッタを、計算されたセントロイド（「質量」の中心）測定値に生じさせる。この現象は、他の統計学的に適合されるパッチパラメータ、例えば、長／短半径並びに方向にも適用される。このジッタは、ホバリングする物体を円滑に追跡するために特に重大な問題となる。というのは、ホバリングする物体は、一般的に、強い中心ピクセルを誘起せず、セントロイドの測定に大きく影響する周辺ピクセルを残すからである。しかしながら、これらの周辺ピクセルをパッチのセントロイド計算から完全に省くと、パッチの位置、サイズ、及び形状に関する潜在的に有用な情報が破棄される。更に、拡散映像においてパッチのパラメータ化を遂行すると、周辺ピクセルからのノイズを減少するが、標準の空間的フィルタリングプロセスは、パッチ形状の膨張及び歪みも生じさせ、隣接するパッチを互いに分散させると共に、特に、セントロイド及び楕円半径の測定を偏らせる他の作用も引き起こすことに注意されたい。従って、パッチ形状を著しく歪ませることなくパッチ周辺ピクセルからのノイズの量を最小にして測定を保証する技術が必要とされる。
【００１８】
それ故、本発明の一実施形態によれば、パッチ周辺ピクセル値を選択的に減少し、ダウンスケールし、又は減衰することができる（ブロック１３０）。一般的に、パッチセントロイドの決定は、非常に弱く且つその隣接部も非常に弱いパッチ周辺ピクセルを選択的にダウンスケールすることで改善できる。より詳細には、一実施形態において、対応する平滑化値（例えば［ＳＭＴＨ］における）が下限及び上限により定義された指定の範囲内に入るような校正映像ピクセル値（例えば［ＣＮＳＴ］における）は、その平滑化値がどこでその範囲内に入るかに比例して減少される。下限及び上限は、（パッチピーク値及び背景ノイズに比して）比較的弱いピクセル値のみが操作されるように経験的に選択される。下限が低くセットされ過ぎると、パッチは、正のノイズをもつことのある背景ピクセルから「開花(bloom)」し、下限が高くセットされ過ぎると、パッチのセントロイド位置は、センサ素子の中心（例えば、容量性電極プレートの中心）に向かう空間的な周期的偏りを有し、又、上限が下限より充分に高くないと、周辺の減衰が、顕著なセントロイドジッタ減少利益を与えず、そして上限が高過ぎると、パッチのピークピクセルの他に、全てのパッチピクセルが影響を受け、再びパッチのセントロイドの決定をセンサ素子の中心に向けて偏らせる。本発明の一実施形態によれば、下限は、ピクセルごとのベースで、背景ノイズ標準偏差の約２倍にセットされ、そして上限は、背景ノイズ標準偏差の約４倍にセットされる（背景値は典型的にゼロである）。別の実施形態では、下限は、接近映像における全てのピクセルにわたる「平均」又は「予想」ノイズを表す値にセットされる。ある実施形態では、ノイズ値は、変化する動作条件を反映するように動的に変化し得る（前記コメントを参照）。図１に示すように、周辺パッチピクセルがブロック１３０に基づいて減衰された映像は、［ＣＮＳＴ’］と示されている。一実施形態では、周辺パッチピクセルは、テーブル２に示すように減衰される。
【表２】
2014099189.tif 000004
【００１９】
上述したようなパッチ周辺ピクセル減衰は、一次元接近映像を与えるタッチ表面に等しく適用できる。例えば、投影スキャンタッチ表面は、タッチ表面におけるセンサ素子の各行及び列に対する出力値（又は信号）を与える。これら形式のタッチ表面では、「パッチ」は、行又は列の測定値を各々表す複数の値を含む。これらパッチの端の値（即ち、周辺値）は、ここに述べるようにノイズ減衰から有益である。
【００２０】
電話のようなあるタッチ表面入力装置の場合に、耳及び耳朶がタッチ表面に即座に又はコール中には頬より頻繁に接触する。不都合なことに、耳朶パッチは、サイズが指及び親指パッチに非常に近いものであるが、それでも、コール中に偽の指ボタンアクチベーションを生じてはならない。本発明の一実施形態によれば、特定の耳（パッチ）形状を探すものではなく、むしろ、ピクセルパッチにおける一般的な粗さ、丸みのなさ又は折り重ねを指示するパッチ非正規性の測定が定義される（ブロック１２０）。即ち、パッチの非正規性尺度が指定のスレッシュホールドより高い場合には、接触が、非正規物体（例えば、頬、指又は手のひらでないもの）として識別され、さもなければ、パッチは、非正規物体でないもの（例えば、頬、指又は手のひら）として識別される。
【００２１】
図２を参照すれば、パッチ非正規性決定方法１２０は、分散映像の計算で始まる（ブロック２００）。一般的に、分散映像（図２に［ＤＩＳＰ］で示す）は、初期接近映像［ＰＲＯＸ］のハイパスフィルタリングされたものでよい。一実施形態では、［ＤＩＳＰ］映像は、次のような非鮮鋭なマスキングの一形式を使用して発生される。
【数１】
2014099189.tif 000005
次いで、各パッチ［Ｐ１、Ｐ２、・・・Ｐｎ］の合計エネルギーが計算される（ブロック２０５）。一実施形態では、例えば、パッチの合計エネルギーは、パッチの各ピクセル値の二乗の総和を求めることで計算することができる。これは、数学的には、次のように表される。
【数２】
2014099189.tif 000006
図２に示すように、ブロック２０５による動作から生じる合計パッチエネルギー値は、［Ｅ１、・・・Ｅｎ］と示される。
【００２２】
次いで、パッチの隣接ピクセル間の合計エネルギーが決定される（ブロック２１０）。縁をまたぐピクセルパッチに対するエネルギースパイクの作用を減少するために、以下の総和は、隣接ピクセルが映像の境界にあるようなピクセルからの貢献を無視（即ち、ゼロの値を仮定）しなければならない。式３を参照。同じ理由で、以下の総和は、隣接ピクセルが異なるパッチからのものであるピクセルからの貢献を無視しなければならない。
【数３】
2014099189.tif 000007
この和を４で除算するのは、接近映像における各方向（左、右、上、下）に対して各ピクセルが一度カウントされるからである。図２に示すように、ブロック２１０による動作から生じる合計パッチ空間エネルギー値は、［ＳＥ１、・・・ＳＥｎ］と示される。次いで、各パッチのピークピクセルに関連したエネルギーは、次のように決定される（ブロック２１５）。
【数４】
2014099189.tif 000008
図２に示すように、ブロック２１５による動作から得られるピークパッチエネルギー値は、［ＰＥ１、・・・ＰＥｎ］と示される。
【００２３】
最終的に、各パッチの非正規性尺度が計算される（ブロック２２０）。一実施形態では、非正規性尺度は、パッチの空間エネルギーからそのピークエネルギーを引いたものと、パッチの合計エネルギーとの比として定義される。
【数５】
2014099189.tif 000009
図２に示すように、ブロック２２０による動作から生じるパッチ非正規性尺度値は、［ＩＭ１、・・・ＩＭｎ］と示される。別の実施形態では、ピクセルエネルギー値の計算中に発生される負のピクセル値を破棄するか、又はパッチエネルギーを計算するときにピクセル値を二乗するのではなく絶対ピクセル値を取り出す。
【００２４】
別の実施形態では、非正規性尺度は、接近映像全体に基づく。即ち、分散映像の全体（即ち、全ピクセル）が、非正規性尺度値を発生する目的で単一「パッチ」として処理される。この解決策に対する１つの利益は、ブロック１２５（図１）によるセグメント化動作の前に、異常なタッチ表面の表面条件を検出して、それに応答できることである。ここに例示する異常なタッチ表面の表面条件とは、タッチ表面に液体（例えば、水又は汗）があること、或いは複数の非正規物体（例えば、コイン及び／又はキー）がタッチ表面の近くにあるか又はそれに接触していることを含むが、これに限定されない。これらの状態が検出されると、新たなセンサ素子基線値を取得するのが有利である。更に、複数のタッチ表面センササンプリング周波数が使用される場合は、各周波数において非正規性尺度が計算される。計算された非正規性尺度値の１つ以上が、上述した指定のスレッシュホールドより大きい場合には、そのスレッシュホールド値に関連したサンプリング周波数は、過剰な量のノイズによって影響されると思われ、無視される（例えば、高周波ノイズ）。このように、周波数依存性の非正規性尺度の周期的な決定を使用して、このようなノイズソースがいつ発生するか及びそれらがいつ消えるか検出することができる。例えば、タッチ表面により、装置動作環境が変化する。
【００２５】
一般的に、ピクセルの奇妙な形状の集合（即ち、パッチ）は、その境界と、パッチ内の各ピクセルの信号値とを定義するために、数字の比較的大きなセットを必要とする。しかしながら、タッチ事象を識別し、区別しそして追跡する計算上の複雑さを減少するために、ブロック１２５により識別されたパッチを、実際上少ない数字で特徴付けるのが効果的である。肌接触からのほとんどのパッチは、楕円形状をもつ傾向があるが、パッチパラメータ化に対する１つの解決策は、楕円を各パッチに適合させることである。この解決策の１つの利益は、数字の比較的小さな集合、即ちその中心座標、長軸及び短軸の長さ、並びに長軸の向き、により楕円が完全に描かれることである。
【００２６】
再び図１を参照すれば、この解決策を使用し、既知のセントロイド又は質量中心の計算を使用して、各パッチをパラメータ化することができる（ブロック１３５）。一般的に、パッチのセントロイドは、これらの技術及び［ＣＮＳＴ’］映像（ブロック１３０を参照）を使用して決定することができる。更に、［ＣＮＳＴ’］映像を使用して、固有値がパッチの長及び短半径を識別し且つ固有ベクトルがパッチの向きを識別するようなパッチ共分散マトリクスを発生することができる。接触弁別動作（ブロック１４０に関する以下の説明を参照）については、次のパッチ特性も計算される。
【数６】
2014099189.tif 000010
別の実施形態では、パッチ信号密度は、次の式で近似できる。
【数７】
2014099189.tif 000011
【００２７】
タッチ表面に実際に接触する物体を、その周りを単にホバリングする物体から区別するための従来の技術は、パッチの合計信号パラメータに依存していた（例えば、式６を参照）。しかしながら、この解決策は、識別される物体のサイズに大きく依存する。即ち、従来技術では、パッチの合計信号値に対するスレッシュホールドが、一般に、単一サイズの物体についてしか良好に機能しない。例えば、指先接触を識別するために選択された合計パッチ信号スレッシュホールドは、それらの物体がタッチ表面上で遠くにあるときには、親指又は手のひらの検出をトリガーし得る。そのような状態は、キー、ボタン又は他の制御素子の誤ったアクチベーション、表面接触の前の制御素子のアクチベーション、及びパッチの誤った識別（例えば、実際に手のひらにより生じたパッチを親指と識別する）を招くことになる。
【００２８】
対照的に、本発明の一実施形態による弁別技術は、パッチの信号密度パラメータを使用する（例えば、式７及び式８を参照）。この解決策は、物体のサイズに関わらず、タッチ表面に接触する物体を、表面上に保持されるか又は表面上をホバリングする物体から区別するための健全な手段を提供することが分かった。例えば、同じ密度スレッシュホールドで、指（大人及び子供）、親指、手のひら及び頬に対する表面接触を弁別することができる。
【００２９】
硬い指先がタッチ表面に接触することで１のピーク値が発生するようにパッチ信号密度パラメータが正規化された場合には、軽いブラシ掛け接触で、典型的に、０．５（例えば、正規化された値の半分）より若干大きな値を発生するが、ホバリングする物体は、一般に、０．５より小さいパッチ密度値を発生する。何が「若干大きな」又は「若干小さな」を構成するかは、使用するセンサ素子の形式及びそれらの物理的なレイアウトのようなファクタに依存することが明らかである。従って、パッチ信号密度に基づくスレッシュホールド値の正確な決定は、ある程度の実験を必要とするが、これは、この開示から利益を得る当業者の技術の範囲内である。
【００３０】
又、指の爪のタッチは、一般的に約０．５低いパッチ信号密度値を発生すると決定されている。これは、非導電性の指の爪が、導電性の指の肌を約１ｍｍ以上、タッチ表面の上に保持するからである。従って、パッチ信号密度に基づくスレッシュホールド動作は、指先の肌でのタッチと指の爪の裏でのタッチとの間を弁別するための信頼性の高い手段でもある。
【００３１】
パッチパラメータ化が完了すると、種々の形式のタッチ表面接触を弁別することができる（ブロック１４０）。上述したパラメータを使用すると、大きな物体（例えば、頬及び手のひら）を他の物体（例えば、指及び親指）から、又、非正規物体（例えば、耳）を正規物体（例えば、指、親指、頬及び手のひら）から、及び指で握るアクション（例えば、ユーザがマルチタッチのタッチ表面装置を握ってポケットに入れたり又はポケットから取り出したりするとき）を、健全に且つ確実に区別することができる。これらの形式のタッチ表面入力の識別及びそれらの間の弁別は、その関連装置を、より健全な仕方で制御できるようにする。例えば、一実施形態では、大きな物体の検出を使用して、装置をある動作状態（例えば、オフ）から別の状態（例えば、オン）へ移行させることができる。別の実施形態では、通常、状態移行を生じさせる大きな物体又は非正規物体の結果として識別される入力は、１つ以上の指定の状態にある場合には安全に無視することができる。例えば、タッチ表面電話が既に「オン」又は「アクティブ」状態にある場合には、大きな物体又は非正規物体の識別が無視されてもよい。
【００３２】
上述したように、物体がタッチ表面より数ミリメータ上でホバリングするか又は表面に対してしっかり押されるかに関わらず、大きな物体（例えば、頬及び手のひら）を小さな物体（例えば、指先）から区別するのが効果的である。接触の短半径尺度は、これを達成するための健全な弁別尺度を与えることが分かった。パッチの短半径が指定のスレッシュホールドを越える場合には、その接触は、例えば、指又は親指ではなく、頬として確実に分類することができる。又、この同じ測定は、数ミリメータの布を通して近くの脚（例えば、大腿）を検出することもできる（例えば、装置のタッチ表面を身体に向けた状態で装置をポケットに挿入したとき）。この測定は、小さな短半径をもつ表面に他のパッチが現れた（例えば、耳朶から）場合に、それらを安全に無視できるように健全であることが分かった。図３を参照すれば、パッチ短半径に基づく頬接触３００と他の接触３０５（例えば、指先及び親指）との間の区別を例示する実験データが示されている。パッチ接触に対する厳密な値は、センサからセンサへ及びポピュレーションからポピュレーションへと変化するが、約１１ｍｍと約１５ｍｍとの間のどこかにスレッシュホールド３１０が設けられることが図３から明らかである。（このデータグラフ及びその後のデータグラフにおいて、パッチ信号密度値は、完全に接触する指先に対して１に正規化される。）スレッシュホールド３１０は、一定値で示されている（即ち、パッチの短半径のみに依存する）が、これは必要ではない。例えば、スレッシュホールド３１０は、パッチ短半径及びパッチ信号密度のような複数のパラメータ間の直線的又は非直線的関係により説明される（図４に関連した以下の説明を参照されたい）。
【００３３】
パッチの長半径又は幾何学的平均半径
【数８】
2014099189.tif 000012
を使用して同様のサイズテストを行うことができ、ここに述べる短半径弁別は、親指又は平らにされた指の間を良好に弁別することができるので、優れていることが分かった。（平らにされた指は、頬の長半径と同程度の長半径を形成するが、それらの短半径は、典型的に、通常の指先タッチより大きくない。）
【００３４】
手のひら接触を指先又は親指接触から区別することは、特に困難であることが分かっている。というのは、手の小さな人の手のひら接触から生じるパッチ半径は、手の大きな人の親指又は指先接触により生じるパッチ半径に近いからである。これらの形式の接触も、本発明によれば、パッチ短半径パラメータを使用して区別することができる。図４を参照すれば、パッチ短半径に基づく手のひら接触４００と他の接触４０５（例えば、指先及び親指）との間の区別を例示する実験データが示されている。パッチ信号密度値は、いかなるサイズのホバリング接触についても低くなる傾向があり、そして物体がタッチ表面をしっかり押圧するときには物体のサイズとは独立したレベルに飽和することが分かった。従って、手のひら・対・他の物体の判断スレッシュホールド４１０は、低い信号密度の接触に対して減少される。というのは、ホバリングする指又は軽くタッチする指は、しっかりタッチする指よりも小さい短半径を生じるが、手のひらは、ホバリングするときでも大きな短半径を生じる傾向があるからである。従って、判断スレッシュホールド４１０は、小さな正の勾配をもつまっすぐな曲線により表される。パッチ接触の厳密な値は、上述したように変化するが、スレッシュホールド４１０は、手のひら接触を他の接触から区別するように設けられることが図４から明らかであろう。この解決策を使用すると、ホバリングする手のひら（典型的にタッチする指と同様のパッチ信号密度値を発生する接触）が、カーソル移動又はボタンアクチベーション（例えば、「クリック」事象）として誤って解釈されるおそれが実質上なくなる。
【００３５】
耳及び耳朶接触は、指及び親指により発生されるものとほぼ同じサイズのパッチを発生することができる。しかしながら、耳の皺や、隆起や、一般的に粗いトポグラフィーは、少なくとも映像センサ（即ち、タッチ表面）が耳の顕著な部分（即ち、肉質の耳朶だけではなく）をカバーする場合には、指及び親指とは独特の接近映像を発生することが分かった。上述した非正規性尺度は、接触の粗さを特徴付ける１つの方法である（式５を参照）。これは、耳及び耳朶による接触を、指、親指、頬、大腿、及び手のひらによる接触から弁別する健全な手段を許す。ここに定義された非正規性尺度は、耳及び耳朶接触の場合に１．０から２．０の値を与える傾向があるが、指、親指、手のひら及び頬に起因する正規の（例えば、平滑な）接触は、約１．０より小さい値を与える。図５を参照すれば、前記で定義された非正規性尺度に基づく耳接触５００と他の接触５０５（例えば、指先、親指及び頬）との間の区別を例示する実験データが示されている。一実施形態では、スレッシュホールド５１０は、非正規性尺度が約１．０から１．２の第１レベルと、約１．１から１．２の第２レベルとを伴う直線段階状又はスプライン構造を備えている。別の実施形態では、正の勾配を有する単一の一次関数が使用される。更に別の実施形態では、より上位レベルの関数を使用して種々の接触形式を分離する。上述したように、パッチ接触のための厳密な値は、図５に示したものから変化するが、最も粗い物体接触を、ここに定義された非正規性尺度を使用して、最も滑らかな又は正規性の物体接触から区別できることが明らかであり、ここで、判断スレッシュホールド（例えば、スレッシュホールド５１０）の厳密な性質又は形態は、ターゲットとするマルチタッチ装置の正確な実施、動作目標及び能力に依存する。
【００３６】
一実施形態では、次々の接近映像（別名「フレーム」）を使用し、タッチ表面を横切って物体が移動するときにその物体を追跡する。例えば、物体がタッチ表面を横切って移動されるときに、それに関連したパッチ（１つ又は複数）を、重畳計算を通して相関させることができる。即ち、指定数のピクセル（又はパッチピクセルの一部分）が重畳する次々の映像において識別されたパットは、同じ物体により生じると解釈することができる。このような実施形態では、追跡される接触の寿命にわたる最大パッチ短半径を、上述したスレッシュホールド（例えば、図３のスレッシュホールド３１０、図４の４１０、及び図５の５１０）と比較することができる。この解決策は、例えば、短半径が一時的に判断スレッシュホールド（例えば、４１０）より小さくなった場合に、手のひら接触が手のひらのアイデンティティを失わないことを保証する。更に、判断スレッシュホールドが、一定値（例えば、３１０）でなく、むしろ、ある程度カーブしている（例えば、４１０及び５１０）場合には、ここに述べる最大短半径累積動作の前に瞬時短半径に密度修正を適用するのが好都合である。
【００３７】
マルチタッチ装置をポケットに入れたり出したりするか、さもなければ、一般的にそれを取り扱うときに、ユーザは、偽の入力を発生せずに、その周りを手で握る自由度をもたねばならない。このような指での把持は、次の基準のいずれか１つにより検出することができる。
●５、６又はそれ以上の個別の表面接触の識別（図１のブロック１２５による）。（カードのデッキのサイズのタッチ表面に対して、この多数の指先は、通常、表面に適合しないが、平らにされた各指の指骨関節が２つ以上の接触パッチへセグメント化されるので、２つ又は３つの平らにされた指は、５つ以上の接触パッチを発生する。）
●２、３又はそれ以上の接触パッチが識別され、そして少なくとも２つの長半径が約１５ｍｍないし１８ｍｍを越える。頬及び他の大きな身体部分は、通常、大きな長半径をもつ１つのパッチしか生じないので、２つ又は３つの大きなパッチに対する要求は、頬、脚又は胸においてこのテストをトリガーするのを防止する。又、複数の大きな長半径に対する要求は、表面に対して長い親指を平らに置いて２つの指先でこのテストをトリガーするのを防止する。
【００３８】
本発明の別の実施形態では、マルチタッチ処理方法は、遠フィールド処理を含む。ここで使用する、遠フィールド処理とは、タッチ表面に接近はする（例えば、１ｍｍ未満から１ｃｍ以上まで）が接触はしない身体（例えば、指、手のひら、頬、耳、大腿、・・・）に関連した検出及び処理を指す。遠フィールド物体を検出する能力は、通常の使用中に、ユーザに接近するようにもっていかれるタッチ表面装置において有益である。このような装置の一例は、ユーザ入力（例えば、ダイヤリング）のためのタッチ表面を含む電話である。
【００３９】
図６を参照すれば、一実施形態において、接近映像データが取得された後に、初期の遠フィールド処理を行うことができる。即ち、図１のブロック１０５に基づく動作の後である。遠フィールド測定が、タッチ表面の付近に物体がないときに負のままであり、そして大きな物体が存在するときだけ正になるように設計された場合には、第１ステップは、最初に取得された接近映像から小さなノイズファクタを減算して、負の背景の遠フィールド映像を生成する（ブロック６００）。
負の遠フィールド映像＝［ＰＲＯＸ］−（ノイズファクタ）          式９
一実施形態では、ノイズファクタは、全映像にわたり測定又は予想される平均ノイズの約１ないし２標準偏差にセットすることができる。これは、得られる負の遠フィールド映像内のほとんどのピクセルを、タッチ表面接触が存在しないときに、中性ではなく、若干負にさせる。図６に示すように、ブロック６００に基づく動作から生じる負の遠フィールド映像は、［ＮＦＡＲ］と示されている。
【００４０】
次いで、［ＮＦＡＲ］映像の各ピクセルは、タッチ表面から数ミリメータホバリングしている物体から予想される最高レベルへ飽和される（ブロック６０５）。一実施形態では、それにより得られる遠フィールド飽和映像（図６に［ＳＦＡＲ］と示された）は、テーブル３に示すように発生される。
【表３】
2014099189.tif 000013
【００４１】
遠フィールド動作の目標は、少数の非常にアクティブなピクセル（例えば、大きな正の値を有する）によって圧倒されることなく、若干アクチベートされただけの（例えば、小さな正の値を有する）非常に多数のピクセルを感知することであるから、飽和限界値は、タッチ表面の約１ないし２ｍｍ以内でホバリングしている指又は親指からのピークピクセル値未満でなければならないが、得られる［ＳＦＡＲ］映像が多くの情報コンテンツを失うようにさせるほど小さくてはならない。正確な遠フィールド飽和限界値は、（センサ素子技術及び関連回路が異なるために）実施形態ごとに変化するが、適当な値は、一般的に、初期の遠フィールド映像に関連したノイズの＋３標準偏差と＋６標準偏差との間であることが実験で決定された。（この場合も、このノイズは、ピクセルごと、又は全映像ベースである。）
【００４２】
初期の接近映像［ＰＲＯＸ］が著しい量のノイズを含む場合には、［ＳＦＡＲ］映像をフィルタリングするのが有益である（ブロック６１０）。一実施形態では、２つ以上の連続的な［ＳＦＡＲ］映像が一緒に平均化される有限インパルス応答フィルタ技術を使用することができる。別の実施形態では、無限インパルス応答フィルタ技術を使用して、平滑化された映像を発生することができる。無限インパルス応答フィルタは、重み付けされたランニング平均（又は自動回帰）映像を発生することが明らかである。一実施形態では、例えば、無限インパルス応答フィルタは、現在遠フィールド飽和映像（例えば、［ＳＦＡＲ］new）を、その直前の遠フィールド飽和映像（例えば、［ＳＦＡＲ］prior）と１対３ないし２対３の比で合成する。図６に示すように、ブロック６１０に基づいて発生されたフィルタされた遠フィールド飽和映像は、［ＦＡＲＦ］と示されている。
【００４３】
ブロック１２５（図１を参照）に基づく映像セグメント化動作に続いて、非線型スケールの背景ピクセル値の重み付けされた平均を使用して、本発明によるスカラーの遠フィールドインジケータ値（ＦＡＲ−ＦＩＥＬＤ）を次のように発生することができる。
【数９】
2014099189.tif 000014
ここで、ＥＮｅｇ（）関数は、スレッシュホールド（例えば、ゼロ）より小さいピクセル値を非直線的に増幅し、そして［ＬＯＣ］は、ピクセル重み付けメカニズムを表す。式１０に示すように、計算されたFAR-FIELD値に貢献するのは接近映像背景ピクセルだけである。即ち、映像セグメント化動作中にパッチに属するものとして識別されるピクセルは、遠フィールド測定動作中に除外される。
【００４４】
一実施形態では、ＥＮｅｇ（）関数は、背景ピクセルからの貢献を次のように不均衡に強調させる。
【数１０】
2014099189.tif 000015
ここで、Ｂは、遠フィールド飽和限界値を表す。実験で決定されるＢは、少数の負のピクセルで、正のピクセルの指又は親指サイズのパッチを打ち消すことができるように選択される。このように、正のピクセルの、ほぼいっぱいのカバレージの頬サイズパッチに、中性／背景ピクセルの僅かな残部を加えたものだけで、強い正の遠フィールド測定値を発生することができる。
【００４５】
必要ではないが、式１０及び１１に基づき背景ピクセルからの貢献を不均衡に強調することは、タッチ表面のほとんどのピクセルに積極的に作用するに充分な大きさの身体（例えば、頬及び脚）に対してFAR-FIELD測定値がより敏感であるようにするが、中間サイズの物体（例えば、ホバリングしている親指）により著しく影響されないようにする。例えば、ホバリングしている親指が、タッチ表面のセンサ素子の半分に背景ピクセルより若干上の値をもたせる場合には、背景より低いままである半分を不均衡に強調することで、FAR-FIELDの測定値をゼロより低く保持し、これは、大きな物体がタッチ表面の「近く」（例えば、１ないし３ｃｍ以内）にないことを指示する。別の実施形態では、背景ピクセルが直線的に合成（例えば、加算）されてもよい。
【００４６】
上述したように、［ＬＯＣ］は、ピクセル重み付けメカニズムを表す。一般的に、タッチ表面に存在するピクセルごとに１つの値が［ＬＯＣ］にある。全てのタッチ表面ピクセルを等しく考慮することが望まれる場合には、［ＬＯＣ］映像の各値を１．０（又はある同様の一定値）にセットすることができる。しかしながら、ハンドヘルドフォームファクタについては、底縁及び側縁付近の重みを（例えば、０．１ないし０．９の値）に下げることにより、大きな本体に対する選択性を改善することができる。これを行うことで、（把持）操作中に指が装置の周りを包むところの手からの偽の積極的な貢献を減少することができる。移動電話のフォームファクタでは、耳及び頬の遠フィールドに対する感度を保つために、上縁（親指及び指がホバリングしたり又はそれを包んだりするおそれが低い）に沿った重みがその全強度に保持される。
【００４７】
ここで、図１を参照すれば、ブロック１４０において、接触弁別動作中に遠フィールド測定値を考慮するときに、指定のスレッシュホールド（例えば、ゼロ）より大きいFAR-FIELD値は、大きな「近傍」物体が検出されたことを指示する。上述したように、この情報を使用して、タッチ表面装置を指定のモード（例えば、オン、オフ又は低電力）へ移行させることができる。更に、遠フィールド測定値を他の測定値（例えば、非正規性尺度）と合成して、改良された耳検出を与えることができる。例えば、タッチ表面が部分的に耳に接していると共に頬から１又は２ｃｍのところでホバリングしているときには、ブロック１２５に基づき、スクリーンの頂部で、弱い耳ピクセルパッチをセグメント化することができる。その間に、タッチ表面の中央及び底部は、頬の遠フィールドにより影響されるだけである。耳パッチの外部で得られたFAR-FIELD測定値が、それ自身の指定のFAR-FIELDスレッシュホールドを越えるに充分な強さでない場合でも、FAR-FIELD値を（弱い）パッチ密度及び非正規性尺度インジケータに加算するか、さもなければ、合成して、その和又は組合せで耳検出スレッシュホールドを越えるようにすることができる。
【００４８】
更に、タッチ表面の上縁の上、又は例えば、電話受話部の開口の周りに１つ以上の接近センサを配置することができる。この形式の接近センサは、アクティブな赤外線反射センサ及びキャパシタンス感知電極ストリップを含むが、これに限定されない。移動電話フォームファクタでは、受話部が耳導管を中心とするように装置が保持されたときに、耳の隆起部が接近センサをトリガーする。その間に、耳朶がタッチ表面の頂部に小さなピクセルパッチを生じさせる。ブロック１４０に基づく弁別動作は、著しい受話部接近トリガーに付随してタッチ表面の頂部のピクセルパッチが生じたときに、ピクセルパッチが、指ではなく、耳であることを判断できる。別の実施形態では、同じ条件であるが、タッチ表面の下部に対して著しいFAR-FIELD値を伴う（ホバリングする頬を指示する）ことを使用して、タッチ表面の頂部において耳の検出をトリガーすることができる。一般的に述べると、信号密度（式７及び８を参照）、パッチ非正規性（式５を参照）FAR-FIELD測定値（式１０を参照）、及び接近センサ入力の１つ以上を合成し（例えば、重み付けされた平均）、複数のインジケータが弱くアクティブであるか又は１つのインジケータのみが強くアクティブであるときに耳検出をトリガーできるようにする。最終的に、パッチのセントロイド、短軸半径、パッチ非正規性（式５）、パッチ信号密度（式７及び８）遠フィールド（式１０）、及び接近センサ入力（もし得られれば）のような接触弁別パラメータを（ローパス）フィルタリングして、頻繁な散在性を打ち消す上で助けとなることに注意されたい。これは、上昇する入力値に応答して迅速に上昇するが、入力値が降下し及び／又は欠落したときにはゆっくり減衰する適応時定数をフィルタが使用する場合に、特に有益である。
【００４９】
図７を参照すれば、ここに述べる形式のタッチ表面装置７００がブロック図の形態で示されている。ここで使用するタッチ表面装置とは、マルチタッチ可能なタッチ表面コンポーネント（即ち、接近映像の形態のユーザ入力を与える入力ユニット）からユーザ入力を受け取る装置である。ここに例示するタッチ表面装置は、タブレットコンピュータシステム、ノートブックコンピュータシステム、ポータブル音楽及びビデオディスプレイ装置、パーソナルデジタルアシスタント並びに移動電話を含むが、これらに限定されない。
【００５０】
図示されたように、タッチ表面要素７０５は、センサ素子、並びに必要なドライブ及び信号取得及び検出回路を含む。メモリ７１０は、取得した接近映像情報（例えば、［ＰＲＯＸ］映像データ）を保持するのに使用されると共に、計算された映像情報（例えば、パッチ特徴付けパラメータ）に対してプロセッサ７１５により使用される。プロセッサ７１５は、タッチ表面要素７０５により発生された情報を使用して図１に基づく種々のメトリックを決定することのできる計算ユニット又はプログラム可能な制御装置を表す。更に、外部コンポーネント７２０は、発生された情報を使用するエンティティを表す。ここに例示する実施形態では、外部コンポーネント７２０は、プロセッサ７１５から、又はメモリ７１０から直接的に、情報を得ることができる。例えば、プロセッサ７１５は、例えば、大きな身体接触状態、大きな身体遠フィールド状態、非正規性物体指示状態、接近センサ状態（もし使用されれば）、平らな指握り状態、及び通常の指タッチ状態の指示を保持するためのデータ構造をメモリ７１０に維持することができる。一実施形態では、各状態は、単一のブール値（即ち、フラグ）により指示することができる。
【００５１】
特許請求の範囲から逸脱せずに、材料、コンポーネント、回路素子、並びにここに例示する操作方法の細部に種々の変更がなされ得る。例えば、図１に示す全てのステップを遂行する必要はなく、一方、他のステップを組み合わせ且つ他のステップを更に洗練されたステップへと分割できることも明らかであろう。例えば、一実施形態では、パッチ周辺ピクセルノイズが抑制されない（ブロック１３０を参照）。別の実施形態では、パッチ周辺ピクセルノイズ抑制が使用されるが、パッチ非正規性尺度は作られない（ブロック１２０を参照）。更に別の実施形態では、パッチ周辺ピクセルノイズ抑制及びパッチ非正規性尺度の両方が決定され使用される。周辺パッチピクセルノイズ減少技術を使用しない実施形態については、ブロック１３５によるパッチパラメータ化動作は、上述した［ＣＮＳＴ］映像は使用するが、［ＣＮＳＴ’］映像は使用しない（テーブル２を参照）。更に、ブロック１３５によるパッチパラメータ化動作は、統計学的な楕円適合に依存する必要がない。それらは、むしろ、パッチ周辺ピクセルを総和し、そして得られた値を全てのパッチピクセルと比較するか、或いは多角形適合を試みる。更に、校正動作（テーブル１及び２を参照）は、映像セグメント化動作（ブロック１２５）まで遅延されるか、又はその一部分として行われる。更に、映像セグメント化の目的で、背景レベルにあるか又はそこにセットされたピクセルをマークすることが有益である（例えば、ブロック１１０による動作中に）。又、指把持を識別するための基準は、大きな身体接触の検出に対して直交するので（〔００３７〕の説明を参照）、平らな指把持を、スクリーンをロックし、スリープに至らせ、又は電話コールを終了するような特定の動作を指令する個別のジェスチャーとして使用することができる。
【００５２】
ここに例示するタッチ表面装置７００に関して、タッチ表面要素７０５は、メモリ（例えば、７１０）及び／又はプロセッサ（例えば、７１５）機能を組み込むことができる。更に、外部コンポーネント７２０は、ハードウェア要素（例えば、ホストプロセッサ）又はソフトウェア要素（例えば、ドライバユーティリティ）を表す。
【００５３】
最後に、図１、２及び６に基づく動作は、１つ以上のプログラムモジュールへと編成されたインストラクションを実行するプログラム可能な制御装置によって遂行することができる。プログラム可能な制御装置は、単一のコンピュータプロセッサ、特殊目的のプロセッサ（例えば、デジタル信号プロセッサ“ＤＳＰ”）、通信リンクにより結合された複数のプロセッサ、又はカスタム設計のステートマシンでよい。カスタム設計のステートマシンは、集積回路のようなハードウェア装置で実施されてもよく、これは、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）、又は現場でプログラム可能なゲートアレー（ＦＰＧＡ）を含むが、それに限定されない。又、プログラムインストラクションを有形に実施するのに適した記憶装置は、磁気ディスク（固定、フロッピー（登録商標）及び取り外し可能な）及びテープ；光学的媒体、例えば、ＣＤ−ＲＯＭ、及びデジタルビデオディスク（ＤＶＤ）；並びに半導体メモリデバイス、例えば、電気的にプログラム可能なリードオンリメモリ（ＥＰＲＯＭ）、電気的に消去可能でプログラム可能なリードオンリメモリ（ＥＥＰＲＯＭ）、プログラム可能なゲートアレー、及びフラッシュ装置を含むが、これらに限定されない。
【符号の説明】
【００５４】
１００：マルチタッチ処理方法
３００：頬接触
３０５：他の接触
３１０：スレッシュホールド
４００：手のひら接触
４０５：他の接触
４１０：判断スレッシュホールド
５００：耳接触
５０５：他の接触
５１０：判断スレッシュホールド
７００：装置
７０５：タッチ表面要素
７１０：メモリ
７１５：プロセッサ
７２０：外部コンポーネント
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【外国語明細書】
2014099189000001.pdf