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具有触敏表面的电子设备的降噪

阅读:783发布:2021-05-31

专利汇可以提供具有触敏表面的电子设备的降噪专利检索,专利查询,专利分析的服务。并且本 发明 涉及一种具有触敏表面的 电子 设备,包括:感测装置,用于捕获声学 信号 ;触摸 位置 确定单元,被配置为基于声学信号确定触敏表面上触摸事件的位置。为了提高触摸 定位 过程的可靠性,设备还包括:滤波单元,被配置为基于由电子设备的一个或多个伪声学信号产生器件提供的一个或多个参考信号和/或基于电子设备的一个或多个伪声学信号产生器件的一个或多个参数,提高声学信号的 信噪比 。本发明还涉及对应方法。此外,本发明涉及一种用于提高用户输入的机密性的方法。,下面是具有触敏表面的电子设备的降噪专利的具体信息内容。

1.一种具有触敏表面的电子设备,包括:
-感测装置,用于捕获声学信号
-触摸位置确定单元,被配置为基于声学信号确定触敏表面上触摸事件的位置,其特征在于,还包括,
-滤波单元,被配置为基于由电子设备的一个或多个伪声学信号产生器件提供的一个或多个参考信号和/或基于电子设备的一个或多个伪声学信号产生器件的一个或多个参数,提高声学信号的信噪比
2.根据权利要求1所述的电子设备,其中,伪声学信号产生器件或伪声学信号产生器件之一被配置为提供伪声学信号,使得感测到的声学信号包括触摸事件和伪声学信号的贡献,其中,触摸事件的贡献与伪声学信号的贡献之比小于或等于1。
3.根据权利要求2所述的电子设备,其中,伪声学信号产生器件包括对参考信号进行加密的信号加密装置,并且滤波单元包括对参考信号进行解密的解密装置。
4.根据权利要求2或3所述的电子设备,其中,感测装置包括对感测到的信号进行加密的感测信号加密装置,并且滤波单元包括对参考信号进行解密的解密装置。
5.根据权利要求2至4之一所述的电子设备,其中,伪声学信号是噪声信号,具体地,白噪声。
6.根据权利要求2至5之一所述的电子设备,其中,伪声学信号是不可听到的。
7.根据权利要求1至6之一所述的电子设备,其中,滤波单元包括自适应滤波单元。
8.根据权利要求1至7之一所述的电子设备,还包括:开关装置,被配置为在伪声学信号产生器件所提供的参考信号和/或参数之间进行切换,以向滤波单元提供一个信号。
9.根据权利要求1至8之一所述的电子设备,还包括:求和装置,被配置为对伪声学信号产生器件的参考信号和/或参数中的至少两个进行求和。
10.根据权利要求1至9之一所述的电子设备,其中,所述一个或多个参数是频率范围和关联的幅度中的至少一个。
11.根据权利要求1至10之一所述的电子设备,其中,所述一个或多个伪声学信号产生器件是扬声器、麦克、振动器件、加速度计、硬盘驱动器通风器、电源和电子部件中的至少一个。
12.根据权利要求1至11之一所述的电子设备,其中,电子设备是移动电话、计算机、游戏控制台、电子书阅读器、MP3播放器、视频播放器、HiFi播放器、自动取款机、访问控制系统、售卖机和导航设备中的至少一个。
13.根据权利要求1至12之一所述的电子设备,其中,电子设备是手持设备
14.一种集成芯片组,包括在根据权利要求1至13之一的电子设备中使用的滤波单元和触摸定位单元。
15.一种提高声学信号的信噪比的方法,声学信号用在电子设备中以确定触敏表面上触摸事件的位置,所述方法包括以下步骤:
a.捕获声学信号,
b.基于捕获的声学信号确定触敏表面上触摸事件的位置,具体地触摸事件是轻敲或滑动动作,
其特征在于,还包括,
c.在步骤b之前提供电子设备的伪声学信号产生器件的一个或多个参考信号和/或电子设备的一个或多个伪声学信号产生器件的一个或多个参数,以提高声学信号的信噪比。
16.根据权利要求15所述的方法,其中,步骤c包括:使用电子设备的一个或多个伪声学信号产生器件的一个或多个信号和/或电子设备的一个或多个伪声学信号产生器件的一个或多个参数中的一个或多个来提供噪声参考信号,且将噪声参考信号输入自适应滤波单元的参考输入中,以减少对捕获的声学信号的噪声贡献。
17.根据权利要求15或16所述的方法,其中,步骤c还包括:通过使用开关装置来使用仅一个信号或参数。
18.根据权利要求15至17之一所述的方法,其中,步骤c还包括:对信号和/或参数中的至少两个进行求和,来形成参考信号。
19.一种提高至电子设备的基于用户触摸的输入的机密性的方法,电子设备包括触敏表面,所述方法包括以下步骤:
a.在触敏表面中和/或在触敏表面周围提供伪声学信号,
b.利用感测装置感测声学信号,感测到的声学信号包括用户在触敏表面上提供的触摸事件的贡献和伪声学信号的贡献,其中,触摸事件的贡献与伪声学信号的贡献之比小于或等于1,
c.基于代表伪声学信号的参考信号对感测到的声学信号进行滤波,从而减少伪声学信号的贡献,以及
d.基于已滤波的感测声学信号,确定触摸事件的位置。
20.根据权利要求19或20所述的方法,其中,伪声学信号提供装置向滤波单元提供参考信号。
21.根据权利要求19或20所述的方法,其中,参考信号与用于形成伪声学信号的控制信号相对应。
22.根据权利要求19至21之一所述的方法,其中,参考信号由伪声学信号提供装置加密,和/或感测到的声学信号由感测装置加密,以及参考信号和/或感测到的声学信号由滤波单元解密。
23.根据权利要求19至22之一所述的方法,其中,伪声学信号是白噪声。
24.根据权利要求19至23之一所述的方法,其中,伪声学信号是不可听到的。
25.根据权利要求19至24之一所述的方法,还包括步骤c)之前或之后的步骤e):提供电子设备的至少一个第二伪声学信号产生器件的至少一个第二参考信号和/或所述至少一个第二伪声学信号产生器件的一个或多个参数,以提高感测到的声学信号或已滤波的感测信号的信噪比。

说明书全文

具有触敏表面的电子设备的降噪

[0001] 本发明涉及一种具有触敏表面的电子设备,包括:感测装置,用于捕获声学信号;触摸位置确定单元,被配置为基于声学信号确定触敏表面上触摸事件的位置。本发明还涉及一种用于改善信噪比的对应方法和一种用于提高至电子设备的基于用户触摸的输入的机密性的方法。
[0002] 具有触敏表面的电子设备越来越普遍。为了向电子设备提供输入,用户例如通过轻敲或滑动动作来触摸表面,并且基于输入的位置,电子设备执行特定功能。一种现有技术分析在表面上发生了触摸事件之后能够观察到的声学信号,以确定触摸事件的位置。该技术的优势在于,能够发射声波的任何材料实际上都可以用作界面。
[0003] 然而,当触觉界面浸在嘈杂环境中时,用于捕获触摸事件的声学信号的传感器还会受到噪声污染,噪声污染会降低触摸事件检测和触摸事件定位的性能。
[0004] 此外,在声学系统中,通过将感测信号与数据库中存储的预定声学签名相比较来确定触摸的位置。可以使用实验校准设备建立预定声学签名,或者可以使用材料性质、器件设计和传感器的位置来计算预定声学签名。由于能够基于模型来建立声学签名,所以感测声学信号的未授权者能够通过秘密地将附加未授权传感器附着于触敏表面来分析触敏交互,以识别与一连串轻敲或触摸事件相关联的位置。这样做的话,未授权者能够潜在地识别出ATM或售卖机中使用的如pin码等机密信息。
[0005] 关于上述噪声污染,现有技术文档US2006/0262104描述了一种系统,其通过分析测量的信号的频谱来将触摸事件与外部噪声污染(特别是来自周围环境的声学噪声或者通过与触觉界面相接触的机械部件向触觉界面传递的振动)相区分。在确定无价值的定位之前,将抑制不代表特定频率特性的信号。在与需要处理的触摸事件相比噪声污染不太高时,该方法往往运转良好。当信噪比变得极低时,即当噪声污染的幅度与触摸事件的幅度量级相同,甚至更大时,该方法就不那么有效,原因在于触摸事件可能完全消失在噪声内部并且将不再被检测到。
[0006] 因此,本发明的目的在于,提供一种具有触敏表面的电子设备,能够提高声学信号的信号质量,基于声学信号来确定触摸事件位置,和/或声学信号能够提高与电子设备的用户交互的机密性。
[0007] 利用本文描述的电子设备和方法实现本目的。
[0008] 相应地,本发明涉及一种具有触敏表面的电子设备,包括:感测装置,用于捕获声学信号;触摸位置确定单元,被配置为基于声学信号确定触敏表面上触摸事件的位置;其特征在于还包括,滤波单元,被配置为基于由电子设备的一个或多个伪(spurious)声学信号产生器件提供的一个或多个参考信号和/或基于电子设备的一个或多个伪声学信号产生器件的一个或多个参数,来提高声学信号的信噪比。本发明利用了以下事实:在这种电子设备中,与设备内部或外部的噪声的特性有关的信息已经是可用的,并且可以通过部件提供与噪声强相关的信号或参数而不必提供专用噪声检测器件。与现有技术相反,不用区分真实触摸事件与伪触摸事件,而是通过至少部分地去除伪噪声贡献来提高信号质量。
[0009] 本文中的术语“触摸事件”涉及与触敏表面的任何类型接触,如一次轻敲或多次轻敲等,可以是单触摸事件或多触摸事件,和/或滑动动作和/或保持动作。
[0010] 有利地,伪声学信号产生器件或多个伪声学信号产生器件之一可以被配置为提供伪声学信号,使得感测的声学信号包括触摸事件的贡献和伪声学信号的贡献,其中,触摸事件的贡献与伪声学信号的贡献之比小于或等于1。通过利用伪信号来掩蔽用户提供的触摸事件的贡献,未授权者将不再处于能够感测到信号的位置,基于电子设备的触敏表面的特性的现实模型,能够根据该信号来建立与触摸事件的触摸位置有关的信息。因此,用户经由触敏表面在触敏界面上输入的pin码将免受不期望的公开。在滤波单元中,然后可以滤除已知伪声学信号,并且剩余的有用信号可以用于确定触摸事件的位置。
[0011] 优选地,伪声学信号产生器件包括对参考信号进行加密的信号加密装置,并且滤波单元包括对参考信号进行解密的解密装置。因此,还保护向滤波单元的参考信号传输,使得即使未授权者能够截获参考信号,也不能使用参考信号来访问信号中用户交互的贡献。
[0012] 有利地,感测装置可以包括对感测信号进行加密的感测信号加密装置,并且滤波装置包括对参考信号进行解密的解密装置。这将进一步提高对尝试访问有用信号的未授权者的防御。
[0013] 优选地,伪声学信号可以是噪声信号,具体地,白噪声。因为噪声信号没有特定模式,所以未授权者将不能够识别伪声学信号的特性,因而不可能在不知道伪声学信号本身的情况下创建功能滤波单元。
[0014] 有利地,伪声学信号可以是不可听到的。在这种情况下,用户不会受到伪信号的干扰。
[0015] 优选地,滤波单元可以包括自适应滤波单元。通过使用自适应滤波单元,降噪自动地失配于噪声特性变化的变化情况。
[0016] 根据有利实施例,电子设备可以还包括:开关装置,被配置为在伪声学信号产生器件所提供的参考信号和/或参数之间进行切换,以向滤波单元提供一个信号。通过使用这种开关装置,变得可能的是,改变滤波使得考虑主导噪声贡献者来提高信噪比,而不必向滤波单元提供多个噪声贡献者输入。因此可以包括滤波单元设计简单。
[0017] 优选地,电子设备还可以包括求和装置,被配置为对伪声学信号产生器件的参考信号和/或参数中的至少两个进行求和。通过简单地添加求和装置,可以通过简单地将多个噪声贡献者的贡献进行求和来考虑多个噪声贡献者,以进一步提高降噪。
[0018] 有利地,一个或多个参数是频率范围和关联幅度中的至少一个。基于这些特性,可以选择适当滤波装置,以减少对用于确定触摸事件的位置的声学信号的噪声贡献。
[0019] 根据优选实施例,一个或多个伪声学信号产生器件可以是扬声器、麦克、振动器件、加速度计、硬盘驱动器通风器、电源和电子部件中的至少一个。因此,这些器件产生针对用于确定击打位置的声学信号的噪声(因而,需要减少这些器件的贡献),或者捕获环境噪声(麦克风),因而,这些器件可以提供代表了电子设备局部环境中的声学噪声的信号。
[0020] 有利地,电子设备可以是移动电话、计算机、游戏控制台、电子书阅读器、MP3播放器、视频播放器、HiFi播放器、和/或导航设备中的至少一个。这些器件都具有至少一个伪声学信号产生器件,这些伪声学信号产生器件的信号或参数可以用于提高信噪比。
[0021] 优选地,电子设备可以是手持式设备。即使在噪声级别变化的变化环境中,即对于手持式设备而言是常见的情况下,根据本发明的电子设备将能够基于内置其它器件的信号或参数减少噪声贡献。
[0022] 本发明还涉及一种集成芯片组,包括在如上所述的电子设备中使用的滤波单元和触摸定位单元。因此,触摸定位单元和滤波单元的用于改善信号的功能可以被嵌入到芯片组中,以便于电子设备的集成。
[0023] 此外,还利用一种提高电子设备中使用的声学信号的信噪比以确定触敏表面上触摸事件的位置的方法来实现本发明的目的,所述方法包括以下步骤:a)捕获声学信号,b)基于所捕获的声学信号确定触敏表面上触摸事件(具体地,轻敲或滑动动作)的位置,其特征在于还包括步骤c)在步骤b)之前提供电子设备的一个或多个伪声学信号产生器件和/或电子设备的所述一个或多个伪声学信号产生器件的一个或多个参数,以提高声学信号的信噪比。可以利用该方法获得关于本发明电子器件的上述相同优点。
[0024] 根据优选实现,步骤c)可以包括:使用电子设备的一个或多个伪声学信号产生器件的一个或多个信号和/或使用电子设备的一个或多个伪声学信号产生器件的一个或多个参数中的一个或多个提供噪声参考信号,且将噪声参考信号输入自适应滤波单元的参考输入中,以减少所捕获声学信号的噪声贡献。通过利用这样的参考信号,即考虑了多个噪声贡献者的贡献并且使用了能够改变对用于触摸定位的声学信号的滤波动作的特性的自适应滤波单元的参考信号,可以容易地考虑改变关于频率和幅度的噪声特性。
[0025] 有利地,步骤c)还可以包括通过使用开关装置来使用仅一个信号或参数。使用开关装置是一种使滤波适应于最重要噪声贡献者的简单方式。
[0026] 优选地,步骤c)还可以包括:对至少两个信号和/或参数进行求和,来形成参考信号。因此,可以通过简单地向滤波单元提供求和装置来考虑多个器件的噪声贡献。
[0027] 利用根据权利要求19所述的方法来实现本发明用于提高基于用户触摸的至具有触敏表面的电子设备的输入的机密性的目的,所述方法包括以下步骤:a)在触敏表面中和/或在触敏表面周围提供伪声学信号,b)利用感测装置感测声学信号,感测的声学信号包括用户在触敏表面上提供的触摸事件的贡献以及伪声学信号的贡献,其中,触摸事件的贡献与伪声学信号的贡献之比小于或等于1,c)基于代表伪声学信号的参考信号对感测的声学信号进行滤波,从而减少伪声学信号的贡献,以及d)基于已滤波的感测声学信号来确定触摸事件的位置。
[0028] 通过利用伪声学信号来掩蔽由于用户的触摸事件而引起的信号,未授权者即使测量触敏表面中或触敏表面周围存在的声学信号,也将不能够访问由于触摸事件而产生的信号。与此相反,通过使用参考信号,仍然能够在缺乏感测信号的情况下确定触摸位置。
[0029] 优选地,伪声学信号提供装置可以向滤波单元提供参考信号。具体地,参考信号与用于形成伪声学信号的控制信号相对应。因此,滤波单元知道伪声学信号的特性且可以有效地从掩蔽信号中清除感测信号,以改善触摸位置确定过程。
[0030] 根据有利实施例,其中,伪声学信号提供装置可以加密参考信号和/或感测装置可以加密感测的声学信号,和/或滤波单元解密参考信号和/或感测的声学信号。因此,即使感测装置和/或伪声学信号远离滤波单元,也不会使信号被未授权者欺骗性地使用。
[0031] 有利地,伪声学信号可以是噪声,具体地白噪声。因为噪声信号没有特定模式,所以未授权者将不能够识别伪声学信号的特性,因而不可能在不知道伪声学信号的情况下创建功能滤波单元。
[0032] 有利地,伪声学信号可以是不可听到的。在这种情况下,用户不会受到伪信号的干扰。
[0033] 根据优选实施例,一种提高用户输入机密性的方法还包括步骤c)之前或之后的步骤e):提供电子设备的至少一个第二伪声学信号产生器件的至少一个第二参考信号和/或至少一个第二伪声学信号产生器件的一个或多个参数,以提高感测的声学信号或已滤波的感测信号的信噪比。因此,为了提高触摸位置确定过程的可靠性,还可以考虑噪声源,以提高信噪比。
[0034] 在下文中,将使用附图所示实施例更详细地描述带有特征和优势的发明。
[0035] 图1a示出了电子设备,
[0036] 图1b示意性地示出了电子设备的各个部件,
[0037] 图2示意性地示出了根据本发明的电子设备的第一实施例,
[0038] 图3示意性地示出了根据本发明的电子设备的第二实施例,
[0039] 图4示意性地示出了根据本发明的电子设备的第三实施例,
[0040] 图5示意性地示出了能够在第一实施例至第三实施例中的任一个中使用的滤波单元,
[0041] 图6示意性地示出了用于提高用户输入的机密性的根据本发明的电子设备的第四实施例,
[0042] 图7示意性地示出了用于改善用户输入的机密性的根据本发明的电子设备的第五实施例,
[0043] 图8示意性地示出了根据本发明第六实施例的用于提高用户输入的机密性的方法的框图
[0044] 图1a示出了电子设备1,本文是移动电话,其具有包括触摸表面3、扬声器5和麦克风7的外壳9。在外壳9内,电子设备1还包括如图1b所示的多个部件。电子设备1包括位于触敏表面3下方的具有区域13的显示器11,在区域13的下方和/或在区域13内,附着有第一感测装置15和第二感测装置17。这些感测装置15和17,例如压电换能器、加速度计、麦克风等,捕获由于触敏表面3上触摸事件而产生的声学信号,其使得形成了穿过交互表面的弯曲波。基于捕获的信号,可以例如使用WO2006/108443中描述的方法来确定触摸事件的位置。典型地,触摸事件涉及任何类型的接触,例如一次轻敲或多次轻敲、对表面的单触摸或多触摸、和/或表面上的滑动动作、和/或保持动作。本文示出了两个感测装置15和17,然而,在不背离本发明范围的情况下,可以提供更多或更少的感测装置,这也取决于所寻求的精度
[0045] 在外壳9内部,电子设备不仅包括扬声器5、麦克风7,还包括振动器件19,振动器件19用于提供除了铃音以外的振动信号,以向用户提醒来电。元件与集成电路(IC)板21相连,集成电路板21包括用于处理各种信号的电子部件。图1b示意性示出了电源23的存在。还可以在电子设备中提供未在图1b中示出的附加部件,比如硬盘驱动器、加速度计、通风器等。
[0046] 移动电话仅代表了本发明能够应用的电子设备的一个示例。电子设备还可以是计算机、游戏控制台、电子书阅读器、MP3播放器、视频播放器、HiFi播放器或导航设备。电子设备可以是手持式的或者桌上型设备。
[0047] 如前所述,电子设备确保了使用声学技术的触敏功能。然而,触摸感测装置15和17捕获的能够确定触摸事件的位置的信号不仅携带了触摸事件的信息,还携带了用于定位的频率范围上的伪贡献(spurious contributions),典型地,其范围在0至20kHz之间(音频范围),但是可能扩大到100kHz。这些伪贡献降低了信号质量,并且触摸事件的正确定位变得更困难,甚至不可能。
[0048] 因此,本发明的目的在于,通过提高由感测装置15和17捕获的声学信号的信噪比来改善这种状况。为此,本发明利用了以下事实:图1a所示的电子设备1本身已经包括能够提供与感测装置15和17获得的噪声污染相关的信息的多个部件。因此,已经在上述类型的任何电子设备中存在的信息可以用于提供噪声参考,噪声参考用于滤波感测装置15和17捕获的信号。
[0049] 详细地:
[0050] -在图1a和1b所示的电子设备1中,驱动扬声器5的信号是一个信息源,能够用于消除由于扬声器输出而引起的噪声。
[0051] -而且,可以首先分析电源23或IC板21的电子部件产生的电磁噪声和电噪声,并且确定使这些部件产生的噪声贡献与感测装置15和17所捕获的信号强相关的参数,例如频率范围和对应幅度。
[0052] -因为器件的振动频率是公知的,所以还可以滤除来自振动器件19的噪声。滤波装置可以调谐到能够减少振动器件19的噪声贡献的振动频率。例如,如果例如旋转硬盘驱动器或加速度计等存在于电子设备中,则其它类型振动可以由这些器件产生。
[0053] -此外,电子设备周围包括电子设备1的用户的说话声的声音噪声可以被麦克风7所捕获,因此,麦克风7能够提供其能够用于减少噪声对感测装置15和17所捕获信号的贡献的信号。
[0054] 因此,本发明提供了特殊滤波单元25,被配置为使用电子设备1中已经存在部件提供的信号或已知参数来提高感测装置15和17所捕获的声学信号的信噪比。在本文中,扬声器5、麦克风7、振动器件19、IC板21的电子部件和电源23也可以称作伪声学信号产生器件,这是在权利要求中使用的数据。
[0055] 图2示出了这种滤波单元25的第一实施例。将伪声学信号产生器件5、7、19、21和23的信号或参数值以及感测装置15和17所捕获的信号输入到获取器件31中,获取器件31被配置为将模拟输入信号转换为数字信号
[0056] 然后,将伪声学信号产生器件所提供的信号和参数值用作输入到滤波单元25的滤波器件33中的参考信号。这些信号和参数值用于至少部分地滤除对同样输入至滤波器件33中感测装置15和17所捕获的声学信号的伪贡献。
[0057] 然后,滤波器件33被配置为在其输出处提供至少部分地去除了噪声贡献的声学信号。然后,将信噪比被提高了的这些声学信号输入至触摸位置确定单元35,触摸位置确定单元35被配置为基于改善的声学信号来识别触敏表面3上触摸事件及其位置。
[0058] 根据本发明的变型,将滤波器件33和触摸位置确定单元35并入到IC板21的一个IC芯片中。
[0059] 图3示出了本发明的第二实施例。相对于第一实施例的唯一不同之处在于:获取器件31一次从伪声学信号产生器件5、7、19、21、23接收仅一个信号和参数。这种设计简化了获取器件31。
[0060] 提供了一种开关装置37,允许改变用于滤波装置单元33中对感测装置15和17所提供的声学信号进行滤波的参考信号的源,使得例如,伪声学信号产生器件中最重要的噪声贡献者可以将其信号输入滤波单元33。开关装置37可以是自动开关或者用户能够使用的手动开关。
[0061] 图4示出了第三实施例,与第一实施例相比,其也向滤波单元33提供仅一个参考信号,然而,与第二实施例相反,在伪声学信号产生器件5、7、19、21、23和获取器件31之间提供求和装置39,使得实际上考虑了所有噪声贡献者,而不必向滤波单元提供多条获取线路和多个参考信号,与第一实施例相比,这使得整体设计更简单。
[0062] 图5示出了自适应滤波单元41的示例,与滤波装置33一样,其可以用于第一实施例至第三实施例中的任何一个。
[0063] 图5示出了自适应滤波单元41,实时地调节滤波参数或系数,以改变声学信号和参考信号的特性。自适应滤波器件41具有声学信号主输入43和噪声参考输入45。当然,根据感测装置15和17的量和用于降噪的参考信号量,可以相应地调节输入的量。
[0064] 主输入43接收受噪声贡献污染的感兴趣的信号。
[0065] 参考信号经由参考输入45依次进入自适应滤波器47。自适应滤波器47调节其系数,以通过将滤波器输出49处提供的已滤波参考信号减去主输入43处的声学信号输入来最小化在求和节点51处获得的误差信号54的值。只要参考信号保持与声学信号输入中存在的噪声贡献相关,则误差信号54就集中于期望声学信号输入。
[0066] 因为实际上可以实现噪声消除应用中的任何算法,所以图5仅示出了适合的滤波器单元33的一种可能性。例如,在实际上预先知道干扰信号的本质的情况下,如已知振动器件19的振动频率的情况下,可以提供同样不需要参考信号的自适应滤波器。在强周期性噪声(振动器件)的情况下,自动陷波滤波器可以用于减少来自声学信号的伪贡献。在这种特定情况下,参考信号可以简单为延迟的声学信号输入。通过使该延迟适应已知的干扰噪声周期,该“虚拟”参考信号将仅与声学信号中存在的周期性噪声相关。这确保了自适应滤波器从期望的声学信号中去除周期性干扰。
[0067] 图6示意性地示出了根据本发明的电子设备的第四实施例,被配置为提高电子设备的触敏表面上提供的用户输入的机密性。
[0068] 电子设备71可以是自动取款机、自动售卖机、或者一般地,允许基于触摸的输入的任何其它类型的电子设备,包括触敏表面73和感测装置75,感测装置75与图1a所示的实施例中所示的感测装置15或17相对等,因而可以是压电换能器、加速度计、麦克风等。图6仅示出了一个感测装置75,然而,电子设备73可以包括多于正好一个的感测装置。与图
1所示的实施例一样,可以基于捕获的信号确定触摸事件的位置。
[0069] 此外,电子设备71包括伪声学信号产生器件76,被配置为将已知振动注入触敏表面73。伪声学信号产生器件76具有控制单元78,可控制器单元78控制发射器77,使得优选地不可听到的白噪声的掩蔽信号被注入到触敏表面73中。因此,伪声学信号产生器件76用作掩蔽信号源。
[0070] 根据本发明,还将控制单元78向发射器77提供的控制信号作为参考信号发送至滤波单元79。滤波单元79被配置为提高感测装置75所感测的声学信号的信噪比,以减少或去除由于伪声学信号产生器件76而引起的对感测信号的贡献。现在,已滤波信号实质上包括由于用户手83在表面73上提供的位置A处的触摸事件而引起的信号贡献。然后,将已滤波信号发送至触摸位置确定单元81,在触摸位置确定单元81处,确定触摸位置A。
[0071] 选择伪声学信号产生器件76所注入的信号,使得由于位置A处的用户交互而引起的对感测信号的贡献与由于伪声学信号产生装置76而引起的信号贡献之比小于1。因此,例如通过将感测装置置于用户交互表面73来捕获用户交互表面73中或周围存在的声学信号的未授权者将不能够识别由于用户交互而引起的信号贡献的特性,原因在于其不知道所注入的伪声学信号的特性。因此,可以使用附加伪信号来提高用户输入的机密性。如果电子器件71用作自动取款机或自动售卖机中的用户界面,则未授权者将不能够识别PIN码或者其它机密输入(名称和地址)。因为可以自由选择与注入的伪声学信号有关的信号特性,所以每个单独设备可以受到抵抗未授权攻击的单独保护,这将进一步提高设备抵御欺骗的安全性。
[0072] 与基于键盘的常规用户交互装置相比,声学技术还具有以下优势:与触敏表面73相连的任何附加的未授权元件将改变声学签名的特性,使得例如在重新校准期间能够识别附着于表面的附加感测元件。
[0073] 图7示意性地示出了根据本发明的电子设备的第五实施例。不再详细说明与图6的参考标记相同的元件,但是将参考第四实施例并且这里将结合第四实施例进行描述。根据第五实施例的电子设备91实质上包括与第四实施例的电子设备71相同的元件,即用户交互界面(是触敏表面73)、感测装置75、滤波单元79、触摸位置确定单元81、以及具有控制单元78和发射器77的伪声学信号产生器件76。
[0074] 与第四实施例的电子设备71相反,第五实施例的滤波单元79和触摸位置确定单元81远离感测装置67和声学产生装置76,使得存在未授权者截获感测装置75所感测到的信号和伪声学产生装置76所注入的伪声学信号的风险,在这种情况下,未授权者能够访问用于掩蔽通过用户用手83触摸位置A处的触敏表面73而产生的对感测信号的贡献的掩蔽信号特性。为了降低风险,第五实施例被配置为在加密单元93中对控制单元78提供的参考信号进行加密,以及在加密单元95中对感测信号进行加密。在对信号进行滤波之前,使用解密单元97。根据变型,可以仅加密伪声学产生装置76与滤波单元97之间传送的参考信号。
[0075] 涉及提高用户输入机密性的电子设备的第四实施例和第五实施例可以与前述第一实施例至第三实施例中的任一个相结合,使得可以通过考虑由诸如如上所述的扬声器5、麦克风7、振动器件19、IC板21的电子部件和电源23等降低信号质量的其它伪声学信号产生装置而引起的环境噪声,来更进一步提高感测信号的信噪比。因此,除了提高了用户输入的机密性级别以外,实施例的组合甚至在嘈杂环境中也提高了关于触摸位置检测的可靠性。
[0076] 第四实施例和第五实施例所建议的解决方案的优势在于:掩蔽信号可以单独地适应于每个设备,并且可以检测(甚至是自动地)由于附加未授权感测装置的存在而引起的声学特性的改变,使得售卖机或自动取款机可以停止接受输入。与允许基于机械按钮(其需要附加安全特征来在检测操纵时阻止访问机器)的机密输入的这种机器的输入装置相比,可以以经济的方式实现基于声学信号的解决方案。
[0077] 图8示出了根据本发明的第六实施例,与示出了涉及第四实施例和第五实施例的创造性方法的框图相关。
[0078] 步骤S101包括:利用感测装置75感测信号,其中该信号随后被发送至滤波单元79。根据步骤S103,同时,伪声学信号产生装置76向滤波单元79提供参考信号。
[0079] 在考虑了对由伪信号产生装置76经由发射器77注入到交互表面73的掩蔽信号加以代表的参考信号的情况下,在步骤S105中,滤波单元79对感测信号进行滤波,以从感测装置75的感测信号中减少或去除由于注入的掩蔽信号而引起的贡献,使得实质上,由于用户在交互表面73的位置A处提供的触摸事件而引起的贡献保持在已滤波信号中。
[0080] 然后,将已滤波信号转发至触摸位置确定单元81,在步骤S107中,触摸位置确定单元81可以根据现有技术中已知过程基于感测信号的特性,来确定用户所提供的触摸交互或手势的位置。
[0081] 根据另一变型,可以在感测信号被转发至滤波单元之前引入相对于感测信号的附加加密步骤,和/或在由伪声学信号产生装置76提供的伪声学信号被发送至滤波单元之前引入相对于伪声学信号的附加加密步骤,以进一步提高用户输入的机密性。
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