专利名称：使用连续波超声信号的无触摸感测和手势辨识的制作方法
技术领域：
本发明大体上涉及用于计算装置的用户接口系统，且更明确地说，涉及采用连续波声音的无触摸用户接口。
背景技术：
超声是定义为在人类听力的上限以上或大约20kHz以上的频率下操作的循环声压。超声已在各种各样的应用中实施，用于成像、源位置确定和测距。这些应用中的许多应用集中于超声的穿透介质且经由反射提供介质内的物体的结构信息的能力。大多数应用通过测量发射超声的时间与检测到回声的时间之间的时间延迟来利用超声。一般来说，两种类型超声系统是脉冲回声和连续波。
发明内容
实施例提供用于无触摸感测和手势辨识的系统和方法，其适合用作使用连续波超声信号的用户接口。超声信号可被发射并从物体(例如用户的手指或手)反射。所反射的超声信号可由超声麦克风接收。可基于所接收到的超声信号计算通道脉冲响应。通道脉冲响应可经受不同滤波器，且可提取或辨识可辨识特征。可将这些可辨识特征与和预定义用户手势相关的所存储特征模式进行比较，以确定所提取的特征是否与任何已知模式匹配。如果所提取的特征与已知模式匹配，那么可由计算装置实施与匹配模式相关联的命令(例如，用户输入命令)。在另一实施例中，可使通道响应中的可辨识特征与特定所反射信号相关。可计算所反射信号的飞行时间，且将其用以得出反射物体相对于计算装置的坐标，例如通过使用椭圆相交计算。此方法还可跟踪反射物体的运动作为一系列位置，且运动跟踪数据可与手势相关以提供辨识。
并入本文中并构成本说明书的部分的
本发明的示范性实施例，且连同上文给出的概括描述和下文给出的详细描述一起用以阐释本发明的特征。图1是经配置以使用超声传感器进行手势辨识的实施例系统的说明。图2是说明正从发射器或扬声器传播、从用户的手反射且被检测器接收的超声波前的概念图。图3是用于用连续波超声来辨识手势的实施例系统的功能和组件框图。
图4是实施例系统的各种处理和硬件模块的功能系统框图。图5A是在存在反射物(例如，用户的手)的情况下原型系统中的麦克风的通道脉冲响应对时间的曲线图。图5B是不存在反射物的情况下原型系统中的麦克风的通道脉冲响应对时间的曲线图。图5C是原型系统中单独计算为图5A中说明的通道脉冲响应与图5B中说明的通道脉冲响应之间的差的反射物的通道脉冲响应对时间的曲线图。图也是差脉冲响应的曲线图。图6A到6C是展示将不同形式的边缘滤波应用于差通道响应的结果对时间的曲线图，其中用户的手指朝原型系统中的麦克风移动和远离麦克风移动。图7A到7C是展示将不同形式的边缘滤波应用于差通道响应的结果对时间的曲线图，其中用户的手在原型系统中的麦克风前面从左到右和从右到左移动两次。图8A到8D是展示使用四个不同相关函数对远离麦克风移动的用户手指的模拟结果的统计相关分析的结果的曲线图。图9A到9C是展示使用三个不同相关算法对远离麦克风移动的用户手指的模拟结果的统计相关分析的结果的曲线图。图1OA到IOC是说明如由原型系统中的三个间隔开的麦克风测量的用户手势的通道脉冲响应对时间的曲线图。图1lA是说明从图1OA到IOC中说明的通道脉冲响应对时间确定的最大脉冲响应值对时间的曲线图。图1lB是说明从图1OA到IOC中说明的通道脉冲响应对时间确定的最大脉冲响应指数对时间的曲线图。图1lC是说明在从图1OA到IOC中说明的通道脉冲响应对时间确定的最大指数下的脉冲响应的测得值对时间的曲线图。图12A到12C是在存在移动反射物的情况下三个麦克风的原始脉冲响应确定对时间的曲线图。图13A到13C是在存在移动反射物的情况下三个麦克风的经低通滤波且阈值化的脉冲响应确定对时间的曲线图。图14是用于基于脉冲响应的所确定角度从所反射的超声信号辨识用户接口手势的实施例方法的过程流程图。图15A到15C分别是图13A到13C中展示的脉冲响应模式的所检测角度的曲线图。图16A到16C是在存在朝麦克风和远离麦克风移动的反射物的情况下三个麦克风的经低通滤波的脉冲响应确定对时间的曲线图。图17A到17C分别是图16A到16C中展示的脉冲响应模式的所检测角度的曲线图。图18是用于基于从通道脉冲响应提取的信号特征辨识手势的实施例方法的过程流程图。图19是用于基于所提取的信号特征以及反射物的坐标变化辨识手势的实施例方法的过程流程图。图20是适合结合各种方面使用的实例计算机的组件框图。
图21是适合结合各种方面使用的实例移动装置的组件框图。图22是与连续波超声交互的两个移动装置的实施例系统。图23A是用于在发射装置上确定装置之间的方向的实施例方法的过程流程图。图23B是用于在接收装置上确定装置之间的方向的实施例方法的过程流程图。
具体实施例方式将参看附图来详细地描述各种实施例。只要可能，将在整个图式中使用相同的参考标号来指代相同或相似的部分。对具体实例和实施方案做出的参考是出于说明性目的，且不希望限制本发明或权利要求书的范围。词语“示范性的”在本文中意味着“充当实例、个例或说明”。在本文中描述为“示范性”的任何实施方案不一定阐释为比其它实施方案优选或有利。如本文所使用，术语“计算装置”指代任何形式的具有用户接口的可编程计算机装置，包含(但不限于)膝上型和桌上型计算机、电视机、家用电器、蜂窝式电话、个人电视装置、个人数据助理(PDA)、掌上型计算机、无线电子邮件接收器(例如,Blackberry 和Treo 装置)、具有多媒体因特网能力的蜂窝式电话(例如，Blackberry Storm ),全球定位系统(GPS)接收器、无线游戏控制器、交通工具(例如，汽车)内的接收器、交互游戏装置、笔记本型计算机、智能本、上网本、移动电视装置或任何数据处理设备。各种实施例提供用于由计算装置通过使用从装置发射且由一个或一个以上检测器或麦克风接收的连续波超声信号进行无触摸用户接口感测和手势辨识的系统和方法。连续波超声可由发射器或扬声器发射、从物体(例如，用户的手)反射，且由一个或一个以上接收器或麦克风接收。举例来说，超声发射器或扬声器可发射经适当编码的连续波超声。超声可通过空气传播，且如果用户的手位于反射检测区内，那么从用户的手反射。所反射的超声可由位于计算装置附近的一个、两个、三个或三个以上超声检测器或麦克风接收。在各种实施例中，“通道”可包含从超声发射器通过空气到用户的手的声音路径、从用户的手通过空气到每一检测器的反射以及每一检测器的响应。此通道的特性可用通道脉冲响应来表达，可使用已知的信号处理方法和电路(例如，数字信号处理器)来确定通道脉冲响应。因此，随着用户在计算装置的反射检测区内移动手或物体，通道的特性以及通道脉冲响应将因所反射超声的不同发射路径而变化。这可包含所反射回声的模式因手表面相对于所发射超声的入射角度的变化而发生的变化。可分析通道脉冲响应随时间的此些变化以揭露模式，可将所述模式与存储在存储器中的已知模式进行比较，以便辨识既定用户输入手势。并且，可处理用户的手产生所辨识通道脉冲响应模式的任何大反射或部分，以测量超声的飞行时间，计算装置可据此使用众所周知的椭圆三角测量计算来确定环绕计算装置的3D空间内的反射表面的位置。用于确定到反射表面的距离的准确方法可使用众所周知的处理算法，例如卡尔曼滤波，以便解决系统中的噪声。除提供三维用户输入手势辨识能力之外，各种实施例的无触摸手势感测能力提供其它优点。所述系统可检测并解译在环绕计算装置(例如，在计算装置周围30到40厘米内)的大体积内的用户手势。另外，由于用户接口空间在计算装置上方，因此用户接口可经配置以抵抗外部条件，例如湿气、污物等。因此，各种实施例可应用于其中常规计算机不合适的环境、系统和位置。
总之，可以用使所接收到的所反射信号能够与所发射信号相关的方式来调制连续波超声信号。匹配信号可允许系统确定通道脉冲响应，或计算发射与接收之间的时间差，或飞行时间。可随着时间的过去而缓冲系统通道输入响应快照或图像，以使得能够辨识响应的变化并将其与从训练会话存储的模式进行比较。可使用特殊滤波来对通道脉冲响应的此些经缓冲图像进行滤波，以提取可与用户输入手势的预训练模板库匹配的特征。除处理脉冲响应之外，还可处理特定回声特征(例如可与最强回声或第一到达回声相关联)，以便使用飞行时间分析来获得3D空间中的回声源的位置的准确估计。可使用数学处理(例如卡尔曼滤波)，以便准确地确定在存在噪声的情况下的飞行时间或距离，这可能是大多数使用情形下的情况。为了分析和匹配接收到的反射，实施例可包括各种信号处理元件。这些信号处理元件可从接收到的通道响应中滤出模式和特征，并使这些特征与手势相关，而从不解析通道中的反射物体。通过将所检测到的通道脉冲响应中的模式与存储在存储器中的模式(例如来自用户训练会话)进行比较，计算装置可识别最密切匹配的模式。通过使特定用户输入命令与特定所训练手势模式相关，计算装置可经配置以将特定用户手部移动辨识为用户输入命令。因此，在一些实施例中，可将超声检测系统实施为操作系统的图形用户接口部分的一部分。在此些实施例中，当通道脉冲响应模式与存储器中的模式匹配时，可由计算装置识别并实施相关联的用户命令。以此方式，用户可通过使手指向计算装置上方或附近或在计算装置上方或附近移动来控制计算装置，类似于可使用已知的指向装置或触摸屏显示器来输入用户命令的方式。虽然将各种实施例描述为发送和接收超声，但也可用具有低于典型超声区的频率的声音来实施所述实施例。假如所发射的频率高于可听范围，那么可以本文所述的方式用高频声音来实施各种实施例。超声是有利的，因为其小波长使得能够解析用户手部的精细结构。然而，由于空气的低密度，使用常规扬声器来产生较低频率的声音可能较容易且较高效，且较低频率的声音较容易在常规麦克风中接收。因此，本文对超声的参考无意将所附权利要求书的范围限于特定频率范围内的声音，除非明确陈述如此。图1展示膝上型计算机100上的各种实施例的说明性实施方案。在所说明的实施例中，膝上型计算机100内的用户接口系统包含超声发射器101，以及位于计算机100的各个部分上的多个超声检测器102a、102b、102c。在使用中，用户可将手104定位在3D空间106内位于计算机100上方或附近。不是使用常规指向装置(例如触摸板110)，用户可在一区(其在本文中称为反射检测区)内移动手104，在所述区内，超声反射可由超声检测器102a、102b、102c检测，以执行计算装置可辨识和实施的用户输入手势。类似于其它图形用户接口系统，手势的图形表示可在显示器108上呈现。因此，通过使手104在计算机100上方或周围在坐标系106的X、Y和Z轴内移动，用户可在不触摸任何表面的情况下与计算机100介接。实施例实现无触摸用户接口系统，其中可在3D空间中执行用户输入手势，从而实现全3D用户接口能力，这不同于完全二维的常规图形用户接口装置(例如，计算机鼠标、触摸板或触摸屏)。图2展示可如何使用超声来检测用户的手104的位置和定向的简单表示。超声发射器101可发射通过空气传播的连续波超声206。通过编码所发射超声中的信息，可用连续波声音来确定关于用户的手104的位置信息。为了表示的简单性，用同心弧来说明连续波超声内的可辨识特征。当用户的手104在反射检测区内时，所发射的超声206将从用户的手104反射，从而产生所反射的超声207、208。由于用户的手是三维的，因此多个所反射的超声波前207、208将由于来自用户的手上的各种特征的反射而产生。由于所述特征位于距超声发射器101不同距离处，因此在任一给定时刻从每一特征反射的波前将不同。另外，从用户的手上的各种特征到每一超声检测器102的距离也将不同。因此，从用户的手104反射的声音将在多个波前(其在时间上各自彼此稍稍偏移)中到达检测器102。到达检测器102的所反射的超声因此编码与用户的手的位置、形状和定向有关的信息。在常规成像超声系统中，由检测器102测量的回声到达时间可用以产生反射表面的图像。现代超声成像系统使用定相阵列系统，以便形成准确图像。然而，此图像产生密集使用处理器，且因此不适合基本用户接口系统。各种实施例绕过成像过程，且代替地通过处理横跨发射器101、反射表面104和检测器102以及介入空间的通信通道的通道脉冲响应的变化来利用编码于所接收到的超声中的位置、形状和定向信息。图3说明实施各种实施例的计算系统300。实施例计算系统300可包含超声发射器101以及一个或一个以上超声检测器或麦克风102a、102b、102c，其耦合到数字信号处理器302，数字信号处理器302耦合到计算装置的中央处理器304。中央处理器304可耦合到存储器306且耦合到超声调制器/放大器电路308，超声调制器/放大器电路308耦合到超声发射器101。超声调制器/放大器电路308可经配置以从处理器304接收待编码到连续波超声中的信息，例如伪随机数或伪随机噪声。超声调制器/放大器电路308可使用此信息来产生施加到超声发射器101以发射经调制超声的电信号。在一些实施方案中，超声调制器/放大器电路308可耦合到数字信号处理器302，且经配置以从数字信号处理器302而不是从中央处理器304接收待调制成超声的信息的信号。在一些实施例中，超声发射器101可为单独的声音发射组件，例如安装在计算装置的表面上的超声换能器。在其它实施例中，超声发射器101可为计算装置的扬声器或扬声器内的兀件，例如压电扬声器或高频扬声器兀件。类似地，在一些实施例中，超声检测器或麦克风102a、102b、102c可为单独组件，例如专用超声换能器。在其它实施例中，超声可由计算装置的麦克风或麦克风内的元件(例如高频感测组件)感测。在另一实施例中，一个或一个以上超声换能器可充当超声发射器或充当超声检测器。如上文所述，各种实施例利用通信通道310，其被定义为涵盖超声发射器101、通过空气从超声发射器101到用户的手104的传播路径312、从用户的手指或手104的反射、通过空气从用户的手104到超声检测器102a的传播路径314，以及超声检测器102a、102b、102c。单独的通信通道因此将存在于包含在计算系统300中的超声发射器101与超声检测器102a、102b、102c的每一者之间。尽管可用单个超声检测器102a来实施各种实施例，但两个或两个以上超声检测器可定位于计算系统300上的各个位置中，以便获得关于用户的手104的位置、形状和定向的更多信息，或更好地区分用户输入手势。类似于任何通信通道，通过空气的超声迁移通道310的元件中的任一者中的变化可导致通道脉冲响应的变化。在大多数操作条件下，可假定超声发射器101和检测器102a的性质以及周围空气的声音传播特性在典型用户接口手势的时间帧内恒定，所述时间帧将仅持续几秒。因此，可忽略通信通道312的这些元件因温度、湿度等的变化而发生的变化。因此，可完成通信通道310的分析，假定脉冲响应的所有变化是因为反射表面(例如用户的手104)的位置、形状和定向的变化。举例来说，用户的手104朝超声发射器101的移动将减小发射器到手传播路径312，且最可能改变(加长或缩短)手到检测器传播路径314。并且，用户的手104的移动(例如旋转、伸展或缩回手指等)将改变反射表面相对于冲击超声的定向，且因此改变由检测器102a接收的所反射超声的模式。另外，用户的手104朝超声发射器101或远离超声发射器101的快速移动还可导致由超声检测器102a接收的所反射超声中的多普勒移位。通信通道310中因用户的手104在反射检测区内的移动而产生的此些变化将反映在通道的脉冲响应中。因此，通过分析通信通道310的脉冲响应随时间的变化，计算系统300可获得关于用户的手104的位置、形状和定向的信息。通过将三个或三个以上超声检测器102a、102b、102c放置在计算系统300上的各个位置中，例如在三个维度中间隔开，例如在下文描述的图20中说明，计算系统300可获得关于用户的手104的三维位置信息。由超声检测器102a、102b、102c接收的超声信号的取样中所涉及的计算，以及每一通信通道310的通道脉冲响应的确定可由数字信号处理器302或另一经合适配置的处理电路执行。通道脉冲响应数据的处理(例如下文所述的各种实施例的滤波、灰度级处理和统计分析)可在数字信号处理器302中执行，或部分在数字信号处理器302中且部分在中央处理器304中执行。可使用由中央处理器304或计算系统300内的另一处理器执行的模式比较算法，将通过在数字信号处理器302和/或中央处理器304中执行的处理从通道脉冲响应提取的可辨识特征与存储在存储器306中的模式进行比较。如果中央处理器304确定从通信通道310中的一者或一者以上的通道脉冲响应提取的模式与存储在存储器306中的模式匹配，那么中央处理器304可确定与所匹配的模式相关联的用户输入命令，且像任何其它用户输入命令那样实施所述命令。图4说明实施例系统400的功能模块和硬件元件。为了产生所发射的连续波超声，伪随机噪声或伪随机数产生器模块402可产生伪随机代码。可将此代码提供给扩频调制器和脉冲压缩模块404，其包含提供给数/模转换器和放大器模块406的数字信息中的伪随机噪声。此模块406可将模拟信号提供给超声发射器101。如上文所述，所发射的超声206从用户的手104反射，从而产生经反射的超声208，其由一个或一个以上超声检测器或麦克风102a、102b、102c接收。来自一个或一个以上超声检测器或麦克风102a、102b、102c的信号可由放大器和模/数转换器模块407处理，所得数字数据传递到数字信号处理器409。在一些实施方案中，模/数转换处理模块407可包含在数字信号处理器409内。数字信号处理器409可配置有DSP可执行软件模块，包含通道脉冲响应分析模块408和特征提取模块410。下文更详细地描述在通道脉冲响应分析模块408和特征提取模块410中完成的处理。来自特征提取模块410的结果可由通道脉冲响应模式比较模块412处理，通道脉冲响应模式比较模块412将所提取的特征与存储在存储器306中的模式进行比较。通道脉冲响应模式比较模块412可计算相关值，其反映通道脉冲响应模式与存储在存储器中的模式的匹配或相似程度。这些结果可由手势辨识模块414处理，手势辨识模块414用以选择最佳匹配模式，且识别其相关联的用户输入命令。手势辨识模块414可考虑用户输入手势或当前操作状态的情境，以在所匹配的模式之间选择与当前操作条件最相关的模式。在这样做时，如果其相关联的用户输入命令与当前操作状态相关，那么手势辨识模块414可选择具有相对较高相关因子的模式。举例来说，如果多个模式具有相对较高的相关因子，但所述模式中的一些模式具有无法在当前操作状态下执行的相关联用户输入命令(例如，与当前不在执行的应用程序有关的命令)，那么手势辨识模块414可丢弃那些模式。并且，手势辨识模块414可在具有相对较高的相关因子的模式之间进行选择时考虑先前的输入手势(例如，选择命令)，以在与先前用户输入命令相关的命令相关联的模式之间进行选择。举例来说，如果先前输入手势是选择命令，那么手势辨识模块414可在与选定对象相关的命令相关联的模式(例如与移动、复制或切割命令相关联的模式)之间进行选择。可将与多种情况下的最佳匹配模式相关联且与由手势辨识模块414识别的当前操作状态一致的单个命令传递到用户接口模块416，以像任何其它用户接口命令那样执行。用户接口模块416可将所识别的命令传递到处理器以供执行。用户接口模块416还可产生被提供给计算装置显示器的与所识别的命令一致的显示。举例来说，如果手势辨识模块414确定用户已执行了选择命令(例如，通过指向3D空间中的对象，将两根手指捏在一起，或握拳)，那么用户接口模块416可产生图形用户接口显示，其展示对象已被选择，例如以类似于选定对象如何在以计算机鼠标、触摸板或触摸屏用户接口装置为特征的图形用户接口中展示的方式。作为另一实例，如果手势辨识模块414确定用户已执行了移动命令(例如，通过在执行选择命令之后将手从一个位置移到另一位置)，那么用户接口模块416可产生展示选定对象在所显示的图像内移动的显示。在另一实施例中，可基于用户的手指或手的三维位置来确定或实施用户输入手势。在此些实施例中，计算装置有必要确定用户的手指或手在反射检测区内的绝对或相对位置。这可通过飞行时间计算模块418和坐标确定模块420来实现。可基于超声检测器处的所反射超声的到达时间来确定反射物在反射检测区内的位置。此飞行时间将取决于从发射器到用户的手以及从手到每一超声检测器的距离。由于计算装置知道每一经编码信号广播的时间或相对时间且可基于所述信号内包含的信息检测反射的到达，因此可基于所述经编码信号来确定飞行时间。接着可由坐标确定模块422处理来自每一超声检测器的所确定的飞行时间数据，以使用椭圆三角测量方法来估计反射物的位置。由于接收到的所反射超声有可能是有噪声的通道，因此可使用所述数据的卡尔曼滤波来确定最可能的到达时间，其接着可用于椭圆三角测量计算中。下文更全面地描述用于确定反射物的坐标的实施例方法。由坐标确定模块420确定的用户的手的坐标可用作到用户接口模块416的输入。举例来说，由坐标确定模块420确定的用户的手指尖的坐标可由用户接口模块416用来将光标或指针定位在图形用户接口显示上。以此方式，用户可在反射检测区内四处移动手指，以便以类似于用户如何使用计算机鼠标、触摸板或触摸屏用户输入装置来操纵光标和指针的方式在显示屏上操纵光标或指针。作为另一实例，由坐标确定模块420确定的用户的手的坐标可由用户接口模块416用来定位图形用户接口显示中展示的选定对象。手势辨识模块414可基于通道脉冲响应特征中的所匹配模式且基于用户的手或手指的坐标来辨识一些用户接口手势。因此，反射坐标还可由坐标确定模块420提供给手势辨识模块414。手势辨识模块414可接着基于模式匹配相关值、情境或操作条件以及用户的手或手指在反射检测区内的位置来确定用户输入手势。举例来说，取决于靠近还是远离计算装置显示器或键盘执行运动，用户的手的给定移动可具有不同意义(即，与不同用户输入命令相关)。因此，用户在距显示器某一距离处来回摆手可与唤醒计算机或去活显示器上的屏幕保护程序的命令相关联，而用户在靠近显示器处来回摆手可与擦除或删除显示器的选定对象或部分的命令相关联。
图4被提供为各种实施例过程和操作的一个可能组织的实例，但无意将所附权利要求书的范围限于所说明的配置。各种实施例的处理和操作可以硬件、软件或硬件与软件的组合配置，所述硬件和软件可以与图4中所示的方式不同的方式组织或交互。可用以将时间信息编码成连续波发射的声音的一种方法是产生伪随机噪声且利用频谱调制方案。以此方式，在每一时刻，嵌入的超声不同于所有其它实例(取决于噪声的随机程度)，其使从不同反射点到达的所反射声音能够编码关于在比所述声音的波长长的距离外的反射表面的位置、定向和形状的信息。使用伪随机噪声而不是非随机或系统编码(例如，连续扫掠过超声频率范围)可使系统变得较不易受噪声和确定性干扰的影响，因为在一个实例中导致降级的通道响应的任何条件或干扰不可能被再次遇到，除非同一随机噪声和频率组合被发射，而当使用合适随机化方法时，这将是极其罕见的。用于产生伪随机噪声的方法在通信技术中是众所周知的，且包含产生编码到信号中的长伪随机数。伪随机数是在非常大数目的位上表现为随机的二进制序列。将伪随机噪声调制成连续波超声可产生横跨较宽频率范围的超声信号。这可通过使用扩频调制方法(例如正交频分多路复用(OFDM)调制和脉冲压缩)编码伪随机数来实现。使用包含在连续波超声内的时间信息，可从接收到的所反射超声提取与反射物(例如，用户的手)的位置和表面特征有关的信息。然而，如上文所述，反射物的成像将需要大量的处理能力，但不必完成用户输入手势辨识。代替的是，各种实施例通过确定通道脉冲响应且将数据随时间的变化与存储在存储器中的此数据的模式进行比较，来分析编码在所反射的超声中的信息。通道脉冲响应指代通信通道响应于某一外部变化的反应。在各种实施例中，外部变化是反射物(即，用户的手或手指)在反射检测区内的移动。通道脉冲响应描述随着用户的手或手指在反射检测区内移动，通道依据时间而变的反应。可以许多众所周知的方式分析特定发射器-手-检测器超声传输路径通道的通道脉冲响应。举例来说，可将通道的输出y(t)建模为施加到通道的脉冲x(t) ( S卩，在此实例中所发射的超声信号)与通道的脉冲响应h(t)的乘积的总和。换句话说，7(0=1(0#!(0。可使用下文的等式I来估计通道输出。y(n)=x(n)*h(0)+x(n-l)*h(l)+. x(n-M-l)*h(M_l)等式 I为了在取样周期内使用信号分支测量来解此等式，可将等式I变换为矩阵格式，以通过计算机处理器(例如，DSP)来实现求解。如果将时间n时的已知所发射信号模式定义为x(n),那么可将X矩阵定义为x(n), x(n-l),. . . x(n_N_M)的矩阵，其为已知的所发射信号模式。将表示接收到的信号的矩阵Y定义为Y=[y(n)y(n-l)...y(n-N-l)]’，其中y(n)由等式I给出。接着可将矩阵H(其为待计算的通道脉冲响应)定义为H=[h(0)，h(l)，…h(M-l)]，。通道输出可接着由Y=X*H定义，其中Y为N乘以I矩阵，H为M乘以I矩阵，且X为N乘以M矩阵。因此，通道脉冲响应H可由H=X_i*Y确定。在真实系统中，H为声学和电子通道两者的卷积结果。H=Ha*He。X*H=X*Ha*He=Y+N，其中N为噪声，Ha为声学路径，且He为电路径。在给定电通道的情况下，可获得声学路径为Ha=(X*Her*Y。在一实施例中，超声带中的带通滤波器可用以预处理输入信号，以便抑制音频带噪声。如果这样，那么其脉冲响应将为脉冲响应H的一部分(即，包含在脉冲响应H内)。由于所发射的超声信号模式X(n)是已知的，因此可使用许多伪矩阵求逆方法(例如一般化单值分解)来计算矩阵X的逆。由于接收到的麦克风信号中噪声的存在，可能需要合适的规则化测量来得出稳定解。使用所述结果，可从由超声检测器测量的信号计算通道脉冲响应。接着可通过使用平滑因子来平滑所计算的脉冲响应H以减少噪声。虽然前面的内容展示可如何从时域测量值计算通道脉冲响应，但也可在频域中计算通道脉冲响应。脉冲响应更新速率可由矩阵X的大小以及H的长度确定，其为分配给与超声手势辨识过程相关联的处理的存储器的问题。举例来说，如果N+M=800，那么可对接收到的超声信号进行取样，且可每秒240次(即，240Hz)更新通道脉冲响应。如图4中所说明，存在到达检测器102的两组超声信号作为所要方面的所反射组信号208，以及所发射声音206的直接发射。可将直接声音发射称为串扰。计算装置可处理总通道脉冲响应以删除响应的归因于直接发射的部分，以便揭露表示归因于所反射的超声的通道脉冲响应的差异。可通过从基于测得的超声信号计算的总通道脉冲响应减去平均背景通道脉冲响应(即，当反射检测区中不存在反射物时测得的通道脉冲响应)来确定归因于所反射的超声的通道脉冲响应。由于超声是人耳不可听到的，因此每当反射检测区内不存在反射物时，就可以预定间隔测量背景通道测量值。从总通道脉冲响应减去平均背景通道脉冲响应得出“反射物通道脉冲响应”。因此，H,=Ht-Hbg(下文“等式2”)，其中为反射物通道脉冲响应，Ht为总通道脉冲响应，且Hbg为背景通道脉冲响应。通过矩阵求逆计算的通道脉冲响应可能对麦克风处的噪声敏感。反射物通道响应可对噪声较稳健。可跟踪反射物通道脉冲响应依据时间而变的变化，且将其用以测量反射物通道脉冲响应对时间的相对变化。可将“差通道脉冲响应”计算为第一取样时间时的反射物通道脉冲响应与下一取样时间时的反射物通道脉冲响应的差。换句话说Hd (n) =Hr (n) -Hr (n_l)(下文“等式3”)，其中Hd(n)为时间n时的差通道脉冲响应。可使用差通道脉冲响应来辨识动态用户输入手势，其中用户正在反射检测区内移动手或手指。为了促进分析，随着时间的过去，可在存储器中将差通道脉冲响应缓冲为一系列图像。图5A到说明处理在原型系统中获得的差通道脉冲响应图像的结果的实例。图5A展示在存在反射物(例如用户的手)的情况下计算单个麦克风的通道脉冲响应对时间的原始结果。在此原型中，使用70个信号分支来测量通道脉冲响应。将图5A中展示的总的测得通道脉冲响应中的特征与串扰通道脉冲响应混合，因此在可确定所反射的通道脉冲响应中的特征之前，需要减去背景通道脉冲响应。图5B说明当反射检测区中不存在用户的手时，用同一系统获得的测得背景通道脉冲响应。在不存在反射物的情况下，通道脉冲响应可预见地随时间过去是相对均匀的。通过从图5A中所示的测得总通道脉冲响应减去图5B中所示的背景通道脉冲响应，可使用等式2获得反射物通道脉冲响应。接着，通过使用等式3测量差通道脉冲响应，可揭露反射物通道脉冲响应中的趋势，如图5C中所示。如图5C说明，差通道脉冲响应含有关于反射物(即，用户的手)在反射检测区内的移动的大量信息。图说明如在原型中测得的差脉冲响应的另一视图。用于区分通道脉冲响应数据中的可辨识特征的方法之一涉及将灰度等级协方差矩阵分析应用于数据。可根据经边缘滤波的通道脉冲响应确定灰度等级协方差矩阵。灰度等级协方差矩阵是众所周知的图像处理技术，其可涉及对灰度等级的不同组合以给定偏移出现在图像矩阵中的频率的制表。灰度等级可表示范围从简单的开和关到任何数目的变量的值的谱。举例来说，图像的灰度等级可在从零到四的范围内，其中零为白色，四为黑色，且之间的数字表示灰色深浅度。为了形成灰度等级协方差矩阵，可设定偏移参数。此偏移定义将如何对元素的组合进行分组以进行比较。举例来说，可定义偏移参数，使得将每一图像矩阵元素与右边的相邻元素进行比较。取决于每一组合的两个元素的灰度等级，将值添加到灰度等级协方差矩阵中的元素中的一者。灰度等级协方差矩阵的每一元素将含有表示一起组合且比较某些灰度等级的次数的值。灰度等级协方差矩阵中的元素的总和等于比较的数目，但如果灰度等级在图像中聚集，那么某些元素将含有相对高的值。反过来，如果图像的灰度等级良好混合，且图像相对均质，那么元素中的值将均匀地分散。通常将灰度等级协方差矩阵应用于图像，但它们可用以搜索任何矩阵内的值或灰度等级的分散的模式。经缓冲的差通道脉冲响应图像可各自用以填充灰度等级协方差矩阵。可从这些灰度等级协方差矩阵中的每一者得出统计特征。通过对差通道脉冲响应应用灰度级处理，可获得包含在信号内的模式中的进一步细节。为了揭露或提取差通道脉冲响应内的特征，可使用边缘滤波器来处理差通道脉冲响应图像。边缘滤波可有助于揭露或提取图像内的所关注方面，且减少从通道脉冲响应数据获得有用信息所需的总处理。可使用许多边缘滤波过程。举例来说，可如下文所示使用东南和西北边缘滤波器
_6 0 -6fsemt, = 0 0 0
-6 0 6通过使用不同类型的边缘滤波器，可基于用户的手在反射检测区内的位置和移动的变化，在所分析的通道脉冲响应中检测不同模式。图6A到图7C中说明此些模式。参看图6A到6C，使用原型系统，当用户远离和朝向反射物检测区中的麦克风移动手指时，获得差通道脉冲响应数据。接着用三种类型的边缘滤波器来处理差通道脉冲响应数据。图6A中展示将水平边缘滤波器应用于所述数据的结果，其中图的左半部对应于当用户的手指正远离麦克风而移动时，且图的右半部对应于当用户的手指朝向麦克风而移动时。图6B展示将对角边缘滤波器应用于同一数据的结果，且图6C展示将最大水平和对角边缘滤波器应用于同一数据的结果。图7A到7C展示可在用户的手移动时使用应用于差通道脉冲响应的边缘滤波器来检测的模式的实例。使用原型系统，当用户在反射检测区内来回移动手时，获得差通道脉冲响应数据。用三种类型的边缘滤波器来处理差通道脉冲响应数据。水平边缘滤波器得出图7A中所示的模式，对角边缘滤波器得出图7B中所示的模式，且最大水平和对角边缘滤波器得出图7C中所示的模式。尽管过程通道脉冲响应数据中的模式的完整特征可能难以用人眼来区分，但从图中可体会到一些可清楚辨识的模式。可以类似于二维条形码如何由条形码读取器系统读取的方式来处理或辨识此些模式。通过处理随时间过去经边缘滤波的差通道脉冲响应的结果，计算装置可将测得模式与存储在存储器中的模式进行比较，以便使用众所周知的模式辨识算法来识别最紧密匹配的模式。接着可使最紧密匹配的模式与存储在计算装置的存储器中的用户输入手势相关。
虽然可应用多种不同滤波器，但实施例可在给定分析中仅应用一种类型的滤波器。举例来说，水平边缘滤波器可对用户的手在反射检测区内保持静止(例如手指悬停在适当位置)敏感，且可为用以提取因此些位置而产生的可辨识模式的优选边缘滤波器。相反，对角边缘滤波器可对用户的手与反射检测区内的传感器之间的相对移动更敏感。因此，计算装置可尝试不同的边缘滤波器以选择为特定用户手势提供最佳特征提取的边缘滤波器类型，且接着继续使用选定边缘滤波器来处理差通道脉冲响应图像，以便提取特征以与存储在存储器中的模式进行比较。所提取的特征可用以聚集或分类差通道脉冲响应图像。可使用差通道脉冲响应图像的统计处理来完成此举。可实施的一种方法是灰度等级协方差矩阵分析。可从根据经边缘滤波的响应计算的灰度等级协方差矩阵提取频域和空域特征。空间特征可包含相关函数、二次函数、逆差矩阵函数或差熵函数。下文提供此分析的实例。如果g定义为灰度等级，那么可将i定义为数列i = 1，2. . . g，且可将j定义为j=l, 2. . . go另外，可将Px定乂为 且可将定义为
权利要求
1.一种用于辨识用户输入手势的方法，其包括 在声音检测器中接收经时间编码的超声信号； 基于所述接收到的信号计算通道脉冲响应； 处理所述通道脉冲响应以提取特征； 将所述所提取的特征与通道脉冲响应特征的数据库进行比较以识别匹配的存储特征；以及 执行与所述所匹配的所存储特征相关联的命令。
2.根据权利要求1所述的方法，其进一步包括从超声发射器发射经时间编码的连续波声音信号。
3.根据权利要求1所述的方法，其中所述声音为超声。
4.根据权利要求2所述的方法，其中所述声音是以伪随机噪声来时间编码的。
5.根据权利要求2所述的方法，其中所述声音是以变化的频率来时间编码的。
6.根据权利要求2所述的方法，其中所述声音是使用扩频调制来时间编码的。
7.根据权利要求1所述的方法，其中在声音检测器中接收声音信号包括在计算装置上间隔开的三个声音检测器中接收声音信号。
8.根据权利要求1所述的方法，其中处理所述通道脉冲响应以提取特征包括减去背景通道脉冲响应以获得反射物通道脉冲响应。
9.根据权利要求8所述的方法，其中处理所述通道脉冲响应以提取特征进一步包括计算差通道脉冲响应以及将不同通道脉冲响应的序列作为图像来处理。
10.根据权利要求9所述的方法，其中处理所述通道脉冲响应以提取特征进一步包括将边缘滤波器应用于所述差通道脉冲响应图像。
11.根据权利要求9所述的方法，其中处理所述通道脉冲响应以提取特征进一步包括将灰度级相关矩阵应用于所述差通道脉冲响应图像。
12.根据权利要求9所述的方法，其中将所述所提取的特征与数据库所述通道脉冲响应特征进行比较包括使用选自由k个最近邻域分析、人工神经网络分析和隐式马尔可夫模型分析组成的群组的方法执行分析。
13.根据权利要求1所述的方法，其进一步包括 基于所述通道脉冲响应特征识别最强反射物； 从所述识别最强反射物测量声音的飞行时间；以及 基于所述测得的飞行时间确定所述所识别的最强反射物在空间中的位置。
14.根据权利要求13所述的方法，其进一步包括将卡尔曼滤波应用于所述测得的飞行 时间数据。
15.根据权利要求1所述的方法，其进一步包括基于所述计算通道脉冲响应确定通道脉冲响应曲线， 其中处理所述通道脉冲响应以提取特征包括基于从所述通道脉冲响应曲线得出的角度信息来确定反射物移动方向。
16.一种用于辨识用户输入手势的方法，其包括 在声音检测器中接收经时间编码的超声信号； 基于所述接收到的信号计算通道脉冲响应；处理所述通道脉冲响应以确定通道脉冲响应曲线的角度；以及 执行与所述通道脉冲响应曲线的所述所确定角度相关联的命令。
17.一种计算机系统，其包括 处理器； 存储器，其耦合到所述处理器； 声音发射器，其耦合到所述处理器；以及 一个或一个以上声音检测器，其耦合到所述处理器， 其中所述处理器以处理器可执行指令配置以执行包括以下各项的操作 在声音检测器中接收经时间编码的超声信号； 基于所述接收到的信号计算通道响应； 处理所述通道脉冲响应以提取特征；以及 将所述所提取的特征与通道脉冲响应特征的数据库进行比较以识别匹配的存储特征；以及 执行与所述所匹配的所存储特征相关联的命令。
18.根据权利要求17所述的计算机系统，其中所述处理器以处理器可执行指令配置以执行进一步包括以下的操作从超声发射器发射经时间编码的连续波声音信号。
19.根据权利要求17所述的计算机系统，其中所述处理器以处理器可执行指令配置以执行操作以使得所述声音为超声。
20.根据权利要求18所述的计算机系统，其中所述处理器以处理器可执行指令配置以执行操作以使得所述声音是以伪随机噪声来时间编码的。
21.根据权利要求18所述的计算机系统，其中所述处理器以处理器可执行指令配置以执行操作以使得所述声音是以变化的频率来时间编码的。
22.根据权利要求18所述的计算机系统，其中所述处理器以处理器可执行指令配置以执行操作以使得所述声音是使用扩频调制来时间编码的。
23.根据权利要求17所述的计算机系统，其中所述处理器以处理器可执行指令配置以执行操作以使得在声音检测器中接收声音信号包括在计算装置上间隔开的三个声音检测器中接收声音信号。
24.根据权利要求17所述的计算机系统，其中所述处理器以处理器可执行指令配置以执行操作以使得处理所述通道脉冲响应以提取特征包括减去背景通道脉冲响应以获得反射物通道脉冲响应。
25.根据权利要求24所述的计算机系统，其中所述处理器以处理器可执行指令配置以执行操作以使得处理所述通道脉冲响应以提取特征进一步包括计算差通道脉冲响应且将不同通道脉冲响应的序列作为图像来处理。
26.根据权利要求25所述的计算机系统，其中所述处理器以处理器可执行指令配置以执行操作以使得处理所述通道脉冲响应以提取特征进一步包括将边缘滤波器应用于所述差通道脉冲响应图像。
27.根据权利要求25所述的计算机系统，其中所述处理器以处理器可执行指令配置以执行操作以使得处理所述通道脉冲响应以提取特征进一步包括将灰度级相关矩阵应用于所述差通道脉冲响应图像。
28.根据权利要求25所述的计算机系统，其中所述处理器以处理器可执行指令配置以执行操作以使得将所述所提取的特征与数据库所述通道脉冲响应特征进行比较包括使用选自由k个最近邻域分析、人工神经网络分析和隐式马尔可夫模型分析组成的群组的方法执行分析。
29.根据权利要求17所述的计算机系统，其中所述处理器以处理器可执行指令配置以执行进一步包括以下各项的操作 基于所述通道脉冲响应特征识别最强反射物； 从所述识别最强反射物测量声音的飞行时间；以及 基于所述测得的飞行时间确定所述所识别的最强反射物在空间中的位置。
30.根据权利要求29所述的计算机系统，其中所述处理器以处理器可执行指令配置以执行进一步包括以下的操作将卡尔曼滤波应用于所述测得的飞行时间数据。
31.根据权利要求17所述的计算机系统，其中所述处理器以处理器可执行指令配置以执行进一步包括以下的操作基于所述计算通道脉冲响应确定通道脉冲响应曲线， 其中所述处理器以处理器可执行指令配置以执行操作以使得处理所述通道脉冲响应以提取特征包括基于从所述通道脉冲响应曲线得出的角度信息来确定反射物移动方向。
32.—种计算机系统，其包括 处理器； 存储器，其耦合到所述处理器； 声音发射器，其耦合到所述处理器；以及 一个或一个以上声音检测器，其耦合到所述处理器， 其中所述处理器以处理器可执行指令配置以执行包括以下各项的操作 在声音检测器中接收经时间编码的超声信号； 基于所述接收到的信号计算通道脉冲响应； 处理所述通道脉冲响应以确定通道脉冲响应曲线的角度；以及 执行与所述通道脉冲响应曲线的所述所确定角度相关联的命令。
33.一种计算机系统，其包括 用于在声音检测器中接收经时间编码的超声信号的装置； 用于基于所述接收到的信号计算通道响应的装置； 用于处理所述通道脉冲响应以提取特征的装置；以及 用于将所述所提取的特征与通道脉冲响应特征的数据库进行比较以识别匹配的存储特征的装置；以及 用于执行与所述所匹配的所存储特征相关联的命令的装置。
34.根据权利要求33所述的计算机系统，其进一步包括用于从超声发射器发射经时间编码的连续波声音信号的装置。
35.根据权利要求33所述的计算机系统，其中所述声音为超声。
36.根据权利要求34所述的计算机系统，其中所述声音是以伪随机噪声来时间编码的。
37.根据权利要求34所述的计算机系统，其中所述声音是以变化的频率来时间编码的。
38.根据权利要求34所述的计算机系统，其中所述声音是使用扩频调制来时间编码的。
39.根据权利要求33所述的计算机系统，其中用于在声音检测器中接收声音信号的装置包括用于在计算装置上间隔开的三个声音检测器中接收声音信号的装置。
40.根据权利要求33所述的计算机系统，其中用于处理所述通道脉冲响应以提取特征的装置包括用于减去背景通道脉冲响应以获得反射物通道脉冲响应的装置。
41.根据权利要求40所述的计算机系统，其中用于处理所述通道脉冲响应以提取特征的装置进一步包括用于计算差通道脉冲响应以及将不同通道脉冲响应的序列作为图像来处理的装置。
42.根据权利要求41所述的计算机系统，其中用于处理所述通道脉冲响应以提取特征的装置进一步包括用于将边缘滤波器应用于所述差通道脉冲响应图像的装置。
43.根据权利要求41所述的计算机系统，其中用于处理所述通道脉冲响应以提取特征的装置进一步包括用于将灰度级相关矩阵应用于所述差通道脉冲响应图像的装置。
44.根据权利要求41所述的计算机系统，其中用于将所述所提取的特征与数据库所述通道脉冲响应特征进行比较的装置包括用于使用选自由k个最近邻域分析、人工神经网络分析和隐式马尔可夫模型分析组成的群组的方法执行分析的装置。
45.根据权利要求33所述的计算机系统，其进一步包括 用于基于所述通道脉冲响应特征识别最强反射物的装置； 用于从所述识别最强反射物测量声音的飞行时间的装置；以及 用于基于所述测得的飞行时间确定所述所识别的最强反射物在空间中的位置的装置。
46.根据权利要求45所述的计算机系统，其进一步包括用于将卡尔曼滤波应用于所述测得的飞行时间数据的装置。
47.根据权利要求33所述的计算机系统，其进一步包括用于基于所述计算通道脉冲响应确定通道脉冲响应曲线的装置， 其中用于处理所述通道脉冲响应以提取特征的装置包括用于基于从所述通道脉冲响应曲线得出的角度信息来确定反射物移动方向的装置。
48.一种计算机系统，其包括 用于在声音检测器中接收经时间编码的超声信号的装置； 用于基于所述接收到的信号计算通道脉冲响应的装置； 用于处理所述通道脉冲响应以确定通道脉冲响应曲线的角度的装置；以及 用于执行与所述通道脉冲响应曲线的所述所确定角度相关联的命令的装置。
49.一种非暂时性计算机可读存储媒体，其上存储有计算机可执行指令，所述计算机可执行指令经配置以致使经配置以发射和检测超声的计算机执行包括以下各项的操作 在声音检测器中接收经时间编码的超声信号； 基于所述接收到的信号计算通道响应； 处理所述通道脉冲响应以提取特征；以及 将所述所提取的特征与通道脉冲响应特征的数据库进行比较以识别匹配的存储特征；以及 执行与所述所匹配的所存储特征相关联的命令。
50.根据权利要求49所述的非暂时性计算机可读存储媒体，其中所述所存储的计算机可执行指令经配置以致使计算机执行进一步包括以下的操作从超声发射器发射经时间编码的连续波声音信号。
51.根据权利要求49所述的非暂时性计算机可读存储媒体，其中所述所存储的计算机可执行指令经配置以致使计算机执行操作以使得所述声音为超声。
52.根据权利要求50所述的非暂时性计算机可读存储媒体，其中所述所存储的计算机可执行指令经配置以致使计算机执行操作以使得所述声音是以伪随机噪声来时间编码的。
53.根据权利要求50所述的非暂时性计算机可读存储媒体，其中所述所存储的计算机可执行指令经配置以致使计算机执行操作以使得所述声音是以变化的频率来时间编码的。
54.根据权利要求50所述的非暂时性计算机可读存储媒体，其中所述所存储的计算机可执行指令经配置以致使计算机执行操作以使得所述声音是使用扩频调制来时间编码的。
55.根据权利要求49所述的非暂时性计算机可读存储媒体，其中所述所存储的计算机可执行指令经配置以致使计算机执行操作以使得在声音检测器中接收声音信号包括在计算装置上间隔开的三个声音检测器中接收声音信号。
56.根据权利要求49所述的非暂时性计算机可读存储媒体，其中所述所存储的计算机可执行指令经配置以致使计算机执行操作以使得处理所述通道脉冲响应以提取特征包括减去背景通道脉冲响应以获得反射物通道脉冲响应。
57.根据权利要求56所述的非暂时性计算机可读存储媒体，其中所述所存储的计算机可执行指令经配置以致使计算机执行操作以使得处理所述通道脉冲响应以提取特征进一步包括计算差通道脉冲响应以及将不同通道脉冲响应的序列作为图像来处理。
58.根据权利要求57所述的非暂时性计算机可读存储媒体，其中所述所存储的计算机可执行指令经配置以致使计算机执行操作以使得处理所述通道脉冲响应以提取特征进一步包括将边缘滤波器应用于所述差通道脉冲响应图像。
59.根据权利要求57所述的非暂时性计算机可读存储媒体，其中所述所存储的计算机可执行指令经配置以致使计算机执行操作以使得处理所述通道脉冲响应以提取特征进一步包括将灰度级相关矩阵应用于所述差通道脉冲响应图像。
60.根据权利要求57所述的非暂时性计算机可读存储媒体，其中所述所存储的计算机可执行指令经配置以致使计算机执行操作以使得将所述所提取的特征与数据库所述通道脉冲响应特征进行比较包括使用选自由k个最近邻域分析、人工神经网络分析和隐式马尔可夫模型分析组成的群组的方法执行分析。
61.根据权利要求49所述的非暂时性计算机可读存储媒体，其中所述所存储的计算机可执行指令经配置以致使计算机执行进一步包括以下各项的操作 基于所述通道脉冲响应特征识别最强反射物； 从所述识别最强反射物测量声音的飞行时间；以及 基于所述测得的飞行时间确定所述所识别的最强反射物在空间中的位置。
62.根据权利要求61所述的非暂时性计算机可读存储媒体，其中所述所存储的计算机可执行指令经配置以致使计算机执行进一步包括以下的操作将卡尔曼滤波应用于所述测得的飞行时间数据。
63.根据权利要求49所述的非暂时性计算机可读存储媒体，其中所述所存储的计算机可执行指令经配置以致使计算机执行进一步包括以下的操作基于所述计算通道脉冲响应确定通道脉冲响应曲线， 其中所述所存储的计算机可执行指令经配置以致使计算机执行操作以使得处理所述通道脉冲响应以提取特征包括基于从所述通道脉冲响应曲线得出的角度信息来确定反射物移动方向。
64.一种非暂时性计算机可读存储媒体，其上存储有计算机可执行指令，所述计算机可执行指令经配置以致使经配置以发射和检测超声的计算机执行包括以下各项的操作 在声音检测器中接收经时间编码的超声信号； 基于所述接收到的信号计算通道脉冲响应； 处理所述通道脉冲响应以确定通道脉冲响应曲线的角度；以及 执行与所述通道脉冲响应曲线的所述所确定角度相关联的命令。
65.一种用于确定第一装置与第二装置之间的相对坐标的方法，其包括 从所述第一装置的超声发射器发射经时间编码的连续波超声信号； 在所述第二装置处接收所述经时间编码的连续波超声信号； 测量所述所接收到的经时间编码的连续波超声信号的飞行时间； 将卡尔曼滤波应用于所述测得的飞行时间；以及 基于所述测得的飞行时间确定所述第一装置相对于所述第二装置的位置。
66.根据权利要求65所述的方法，其进一步包括 将坐标转换为距离。
67.一种计算机系统，其包括 处理器； 存储器，其耦合到所述处理器； 声音发射器，其耦合到所述处理器；以及 一个或一个以上声音检测器，其耦合到所述处理器， 其中所述处理器以处理器可执行指令配置以执行包括以下各项的操作 从第一装置的超声发射器发射经时间编码的连续波超声信号； 在第二装置处接收所述经时间编码的连续波超声信号； 测量所述所接收到的经时间编码的连续波超声信号的飞行时间； 将卡尔曼滤波应用于所述测得的飞行时间；以及 基于所述测得的飞行时间确定所述第一装置相对于所述第二装置的位置。
68.一种计算机系统，其包括 用于从第一装置的超声发射器发射经时间编码的连续波超声信号的装置； 用于在第二装置处接收所述经时间编码的连续波超声信号的装置； 用于测量所述所接收到的经时间编码的连续波超声信号的飞行时间的装置； 用于将卡尔曼滤波应用于所述测得的飞行时间的装置；以及 用于基于所述测得的飞行时间确定所述第一装置相对于所述第二装置的位置的装置。
69.一种非暂时性计算机可读存储媒体，其上存储有计算机可执行指令，所述计算机可执行指令经配置以致使经配置以发射和检测超声的计算机执行包括以下各项的操作 从第一装置的超声发射器发射经时间编码的连续波超声信号；在第二装置处接收所述经时间编码的连续波超声信号；测量所述所接收到的经时间编码的连续波超声信号的飞行时间；将卡尔曼滤波应用于所述测得的飞行时间； 以及基于所述测得的飞行时间确定所述第一装置相对于所述第二装置的位置。
全文摘要
实施例提供用于使用连续波声音信号进行无触摸感测和手势辨识的系统和方法。由发射器发射的例如超声等连续波声音可从物体反射，且由一个或一个以上声音接收器接收。可对声音信号进行时间编码。可处理接收到的声音信号以确定通道脉冲响应或计算飞行时间。可处理所确定的通道脉冲响应以提取可辨识特征或角度。可将所提取的特征与特征数据库进行比较以识别与所匹配的特征相关联的用户输入手势。通道脉冲响应曲线的角度可与输入手势相关联。可使用来自每一接收器的飞行时间值来确定所述反射物体的坐标。可将实施例实施为图形用户接口的部分。可使用实施例来确定发射器的位置。
文档编号G01S15/87GK103038725SQ201180037293
公开日2013年4月10日 申请日期2011年6月29日 优先权日2010年6月29日
发明者李仁 , 太元·李, 惠雅·L·纳尔逊, 萨米尔·K·古普塔 申请人:高通股份有限公司