用于传感器系统的连续圆形姿势检测的制作方法
【专利说明】
[_1 ] 相关申请案的交叉参考
[0002] 本申请案主张 2013年10月4日申请的第61/886,904号美国临时申请案的权益，所 述临时申请案的全部内容以引用的方式并入本文中。
技术领域
[0003] 本发明涉及一种用于人机接口的方法及装置，特定来说，涉及一种用于传感器系 统的连续圆形姿势检测方法。
【背景技术】
[0004] 用于多级控制（例如，消费型电子产品中的音量控制或屏幕/光亮度控制）的已知 系统使用圆形触摸垫或电容性线性滑块(时常安装于笔记本计算机中的键盘上方），或其使 用当手指在专用滑块区域中（例如，在触摸垫的右边界上)移动时来自通用笔记本计算机触 摸垫的触摸信息。
[0005] 这些传感器提供关于指尖的绝对位置信息及因此指尖在圆形触摸垫上的角度或 在滑块上的位置一可以直截了当的方式被直接地或差分地映射到控制等级的信息。
[0006] 尤其对于圆形触摸垫，重要的是，指尖位置及触摸垫的几何中心与参考位置（例 如，在垫的边缘上)建立角度，且可评估此角度。
[0007] 当提到不具有固定参考位置的圆形姿势的辨识时，确定圆形移动中的角度不再直 截了当。举例来说，对于具有使用近场电容传感器系统的2D/3D自由姿势或具有如视频或红 外相机系统的中场/远场传感器系统的通用非圆形触摸垫来说，情况就是如此。
[0008] 应考虑到，圆形移动可为顺时针或逆时针的，且其将不限于具有固定开始位置或 停止位置。每当在圆形移动期间，对于实时应用，我们仅可评估直到目前所获取的数据，即， 仅部分姿势型式。在不知所绘圆形的中心的情况下，在移动开始时，检测单元无法断定圆形 的方向：举例来说，左到右移动出现在顺时针圆形的顶部中但也出现在逆时针圆形的底部 中。
【发明内容】
[0009] 根据实施例，一种用于检测连续圆形姿势的方法可包括以下步骤:通过物体检测 单元接收代表物体移动的向量序列；从所述所接收向量序列确定速度向量序列或其近似 值;估计后续速度向量之间的角度;及确定旋转方向。
[0010]根据进一步实施例，所述所接收向量序列可为物体移动的(xn，yn)位置向量。根据 进一步实施例，速度向量可经计算为后续位置向量的差。根据进一步实施例，所述所接收向 量序列可包括电极i在时间k处的测量值徽f。根据进一步实施例，可提供四个测量电极且 所述速度向量Vk通过下式确定
d
[0012]根据进一步实施例，两个后续速度向
度可通过炉确定，其中se { ±1}为所述旋转方向，T指示向量转置， 线条指示向量的正规化，即，
[0014] 且| | · | |表不向量长度。根据进一步实施例，^ 、《％織％紙、域、y…〗%?狄3〇為根 据进一步实施例，两个后续速度向量vnew与Void之间的角度可通过**1焉_ 近似确 定，其中s e { ± 1}为所述旋转方向。根据进一步实施例，两个后续速度向量Vnewi^ vQld之间的 角度f可通过f 紅近似确定。根据进一步实施例，速度向 量是连续的，使得Vne3w=Vk且V〇ld = Vk-l。根据进一步实施例，在两个向量的序列中的每一速 度向量Vnew及Void可通过相同值| |Vnew| |或| kd| |正规化。根据进一步实施例，圆形计数器可 通过对后续速度向量对之间的所述角度求积分而实现。根据进一步实施例，仅当I |vk| I超 过预定阈值时才可更新所述圆形计数器。根据进一步实施例，所述位置向量及/或所述速度 向量及/或所述圆形计数器可经低通滤波。根据进一步实施例，所述传感器系统可为二维触 摸定位系统、近场传感器系统或中场/远场传感器系统。根据进一步实施例，所述近场传感 器系统可为基于准静态电场测量的电容性非触摸式传感器系统。根据进一步实施例，所述 近场电容性传感器系统可包括使用矩形脉冲序列信号激发的一或多个发射电极，及与所述 一或多个发射电极电容性地耦合的多个接收电极。
[0015] 根据另一实施例，一种人机接口可包括:接口，其产生代表由姿势检测系统跟踪的 物体移动的向量序列；处理单元，其经配置以从所述所接收向量确定速度向量序列或其近 似值，以估计后续速度向量之间的角度;且确定旋转方向；其中所述处理单元进一步实施圆 形计数器，且通过将所述所估计角度相加来更新所述圆形计数器的值，其中所述所估计角 度的正负号取决于所述旋转方向。
[0016] 根据所述人机接口的进一步实施例，所述向量序列可为物体移动的(Xn，yn)位置向 量。根据所述人机接口的进一步实施例，速度向量可经计算为后续位置向量的差。根据所述 人机接口的进一步实施例，所述所接收向量序列可包括电极i在时刻k处的测量值。根 据所述人机接口的进一步实施例，可提供四个测量电极，且所述速度向量Vk通过下式确定
[0018]根据所述人机接口的进一步实施例，两个后续速度向量
:之间的所述角度可通过#???汊微4麥|^^衮處）*玄确定，其中8￡{±1}为所 述旋转方向，T指示所述向量转置，且线条指示向量的正规化。根据所述人机接口的进一步 实施例，两个后续速度向量Vnew与Void之间的所述角度梦可通过發_!4近似确 定，其中S e { ± 1 }为所述旋转方向。根据所述人机接口的进一步实施例，
>:根据所述人机接口的进一步实施例，两个后续速度向 量Vnew与Void之间的所述角度可通过梦&I+8.梦?灰近似确定。根据所 述人机接口的进一步实施例，速度向量为连续的，使得Vm3w = Vk且Vold = Vk-l。根据所述人机 接口的进一步实施例，在两个向量的序列中的每一速度向量Vnew及Void可通过相同值| | Vnew| 或| Ivodl |正规化。根据所述人机接口的进一步实施例，圆形计数器可通过对后续速度向量 对之间的所述角度求积分而实现。根据所述人机接口的进一步实施例，仅当| |Vk| |超过预 定阈值时才可更新所述圆形计数器。根据所述人机接口的进一步实施例，所述人机接口可 进一步包括经配置以对所述位置向量进行滤波的第一低通滤波器及/或经配置以对所述速 度向量进行滤波的第二低通滤波器及/或经配置以对所述圆形计数器进行滤波的第三低通 滤波器。根据所述人机接口的进一步实施例，所述接口可包括二维触摸定位系统、近场传感 器系统或中场/远场传感器系统。根据所述人机接口的进一步实施例，所述近场传感器系统 可为基于准静态电场测量的电容性非触摸式传感器系统。根据所述人机接口的进一步实施 例，所述近场电容性传感器系统可包括使用矩形脉冲序列信号激发的一或多个发射电极及 与所述一或多个发射电极电容性地耦合的多个接收电极。
[0019] 根据又一实施例，一种电子装置可包括如上文描述的人机接口，其中所述圆形计 数器用于音量控制、调光器、速度控制、空气调节温度或机械移动功能。
[0020] 根据所述电子装置的进一步实施例，所述圆形计数器驱动LED条。
【附图说明】
[0021]图1展示在离散时间实例nn = k，k-l，k-2,...取样的2D圆形姿势的位置向量及速 度向量。
[0022] 图2展示具有在坐标系统的原点中开始的正规化速度向量的单位圆。
[0023] 图3展示例如跟踪垫或触摸屏等2D检测系统。
[0024] 图4展示示范性3D姿势检测系统。
[0025] 图5展示使用准静态电场检测方法的具有四个框架接收电极的特定标准姿势检测 电极布局。
[0026] 图6展示在通过图5的实施例的四个电极310到340界定的检测空间内的圆形路径 上顺时针或逆时针移动的手指位置。
[0027 ]图7展示用于AirWhee 1算法的输出值的可视化方法。
【具体实施方式】
[0028]根据各种实施例，将识别被观察的圆形姿势（或型式）。因此，根据一些实施例，从 两个后续速度向量确定旋转方向及这些向量之间的角度以便更新圆形计数器。在下文中， 此姿势也将被称为AirWheel姿势。术语"后续"贯穿说明书而使用，且在此经定义为指定在 时间上间隔开的要素或事件。其不必为连续的（其间不具有其它要素或事件）。因此，术语 "连续"贯穿说明书而使用，且在此经定义为指定关于时间相邻的要素或事件。
[0029]对于此部分中的一