使用多个传感器空间的免提的基于手势的接口制造技术

一种用于解译手势的系统，包括至少一个并且优选地包括不止一个微电子机械传感器，其包括适合于附在人体的第一位置（诸如手指或手）上的底座。信号累积单元连接到传感器，并且具有适合于附在例如人体的第二位置上的底座。信号累积单元包括用于对在一个或多个传感器处传感的在多个空间的有关手势的数据进行打包和／或解译以产生解译数据的逻辑。信号累积单元还包括用于与主计算机通信的通信端口，解译数据通过该通信端口被发送到主计算机。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及用于人机接口的基于手势的通信。
技术介绍
已经提出了基于手势的人机接口系统。例如，Park等人的美国专利No. 7， 259， 756 描述了一种系统，用于传感和估计用户的运动，其用作用于选择信息的计算机接口。按照 Park等人的专利，附在手指和手或其他身体部位上的运动单元的运动可以被传感、解译 和筛选，并且结果用作输入给计算机的信息。Park等人所构想的传感器包括基于图像的传 感器以及基于巨磁电阻GMR的传感器，其远离这些运动单元，并且不由用户携带。使用成像 传感器，有关手势的信息可能很容易被物体所阻挡，因为成像传感器(照相机)固定在环境 中或者位于距离用户的特定位置处，而不是由用户携带。因此，要检测的手势必须限制在传 感器视场中的小型安置区域内。 除了上面提到的可视传感器存在的问题之外，GMR技术遭受含有磁性材料(诸如内部铁结构材料)的建筑材料所引起的干扰。因此，GMR在多数建筑物和环境中不可行。 Park等人还提到可以使用测量加速度和角速度的变化的微电子机械系统(MEMS)惯性传感器，但是未进行讨论。其没有教导有关如何从MEMS传感器取回数据。 基于手势的输入设备的另一普遍问题涉及计算机可以如何区分具有不同含义的各种手势，以及如何辨认给定手势的动作变化范围，在该变化范围内表示相同的意思。例如在Goldberg的美国专利No. 5， 596， 656中描述了这样的概念，提供包含具有几何规范的符号集合的字母表，其中这些符号在图形上很好区别，因此可由计算机区分。 因此，希望提供一种用于基于手势的导航的系统和工具，其不太容易受环境运动的干扰和约束，并且能够支持对复杂手势的可靠解译。
技术实现思路
—种用于解译手势的系统，包括至少一个，并且优选地包括不止一个小型传感器， 诸如微电子机械传感器MEMS，传感器包括适合于附在人体的位置(诸如手指或手)上的底 座。信号累积单元连接到传感器，其或者附在传感器上，或者具有适合于附在人体的另一位 置上的底座。信号累积单元包括用于对来自一个或多个传感器的数据进行打包以产生打包 数据的逻辑，该数据包括多个空间中的数据以及来自多个传感器的有关在一个或多个传感 器处传感的手势的数据。信号累积单元还包括用于与主计算机通信的通信端口，打包数据 通过该通信端口被发送到主计算机。主计算机包括与信号累积单元处的处理协作的资源， 该资源对传感器产生的数据进行解译并且生成结果输入信号。该输入信号继而由主机使 用适当的计算机生成的消息被递送到目标系统。典型的目标系统包括此类程序，诸如商务呈现软件、字处理软件、软件管理家用照明和空调、软件管理视听设备、软件管理机器人，等等。 所使用的每个MEMS可以产生一个或多个空间中的数据，其中一个空间包括在时间上采样的至少两个维度，包括线性空间中的平移的位移、速度和加速度以及角度空间中的旋转的位移、速度和加速度。多空间分析使用来自装配在不同位置的多个传感器的多个空间的手势数据，和/或来自装配在单个位置的一个或多个传感器的多个空间的手势数据，这种多空间分析的使用为手势分析显著改善了识别系统的能力，支持解译复杂的手势。多空间分析支持对复杂符号语言的机器解译，在其中任何一个空间中的图形分割可能不够用。例如，预期使用多空间分析、基于来自手势人的手指上的MEMS的输入，可以翻译复杂的符号语言，诸如美式手语ASL、国际手语、使用手语字母的手指拼写，等等。而且，使用多空间分析、利用自学习过程，可以开发专用手势字典。 描述了主机计算机系统，其包括用于与用户上的信号累积单元进行通信的接口，以及用于解译多个空间中的数据的资源。除了数据处理硬件之外，资源包括手势规范数据库以及用于将输入数据与数据库中的规范进行比较的程序，其中手势规范数据库包括多个空间中的一个或多个手势规范。而且，主机中的资源包括用于组成含有对手势数据的解译结果的消息以及将消息发送到目标的通信资源，数据在目标处用作输入命令或数据。 在以下的附图具体实施方式以及权利要求中提供本专利技术的其他方面和优势。附图说明 图1是基于手势的人机接口的简化框图； 图2-图16示出了可以被解译以用于利用此处描述的微传感器创建和检测手势的动作传感空间； 图17是用于此处所描述的人机接口系统的微传感器信号累积单元的框图； 图18是用于此处所描述的人机接口系统的主计算机的框图；以及 图19A和图19B提供了示出用于此处所描述的人机接口系统的操作方法的流程图。具体实施例方式图1是基于在环境9中做的手势的人机接口的简化框图。主机器IO(诸如个人计算机)或具有图形用户接口或显示器的其他设备与附在人体上(使得使用者不必握着或抓着传感器)的hold-free(免提)传感器系统进行通信。在优选实现中，传感器包括非常小的MEMS传感器11-18，其通过有线或无线地链接到信号累积单元18，信号累积单元18将来自传感器的数据进行打包，并且使用无线电通信链路(例如蓝牙)或使用红外通信链路将打包数据传输给主机器。某些实施方式在需要时也可以使用有线连接。 如图所示，各个传感器13-17附在手上五个手指的每一个上，优选地在拇指的第二关节和手指的第三关节后部。在有些系统中，可以在两个手上都使用传感器。而且，传感器单元可以如图所示地附在身体19上，例如包括在衬衫口袋12中或在耳用配件11上。传感器11-17和累积单元18包括相应的底座，其适合于附在人体或衣服(诸如手套或衬衫)的各位置处。在有些实施方式中，信号累积单元可以附在其中一个传感器上，而不需要单独的底座。而且，在有些实施方式中，每个传感器附在单独的信号累积单元上，所述信号累积单元与主机进行通信或者与另一信号累积单元进行通信，该另一信号累积单元继而与主机或目标系统进行通信。 在利用多个传感器单元的系统中，提供较少维度的传感，诸如对于每个传感器有三个线性维度可能足够。对于利用单个传感器单元或较少传感器单元的系统而言，可能希望每个单元包括一个或多个传感器以传感多达6个自由度。 由于传感器和支持电路的尺寸非常小且重量轻，所以传感器单元可以直接或间接地附在人体上的多个位置处，包括手、肘、胳膊、身体、腹部、脖子、头、脚、膝盖、脚趾等等。传感器单元可以使用弹性环或带、夹子、腕带、胶带、胶或带子附在手指上。可选地，传感器单元可以包含在衣服内，诸如手套、袜子、帽子、衬衫或鞋子中。传感器单元可以装配在戒指、手表、眼镜、耳环、其他耳用配件和项链等上。 典型的传感器单元包括惯性传感器和陀螺仪，其能够传感多达6个运动度，包括x-，y-和z-轴上的平移以及x-，y-和z-轴上的旋转。运动可以通过在针对平移和旋转两者的位移、速度和加速度空间中分解传感器数据来进行解译。特定的基于手势的系统可以利用一个或多个传感器空间，包括针对装配在不同位置处的多个传感器的每一个传感器的一个传感器空间，或者针对装配在单个位置处的一个或多个传感器的多个传感器空间。多数传感器可以传感多个轴和运动类型，其可以提供重要信息以用于构成基于手势的语言，以及用于区分不同手势。此外，单个传感器可以提供线性的和角度的加速度空间、速度空间和位移空间中的输入信息，给出了在现有的基于视觉的系统中实际无法获得的丰富的输入数据。 出于描述目的，微电子机械传感器M本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于解译手势的系统，包括：传感器，包括适合于附在人体位置上的底座；连接到所述传感器的信号累积单元，所述信号累积单元包括用于对关于在所述传感器处传感的手势的数据进行打包以产生打包数据的逻辑；以及用于与主计算机通信的通信链路，所述打包数据通过所述通信链路被发送到所述主计算机。

【技术特征摘要】
US 2008-12-17 12/337,312一种用于解译手势的系统，包括传感器，包括适合于附在人体位置上的底座；连接到所述传感器的信号累积单元，所述信号累积单元包括用于对关于在所述传感器处传感的手势的数据进行打包以产生打包数据的逻辑；以及用于与主计算机通信的通信链路，所述打包数据通过所述通信链路被发送到所述主计算机。2. 根据权利要求1所述的系统，包括连接到所述信号累积单元的多个传感器，其包括 适合于附在人体位置上的底座。3. 根据权利要求1所述的系统，其中所述信号累积单元将来自所述传感器的数据从模 拟形式转换为数字形式，以及组装数字手势数据的包，所述打包数据包括所述包。4. 根据权利要求1所述的系统，其中所述通信链路包括无线电通信信道。5. 根据权利要求1所述的系统，其中所述信号累积单元包括存储分解动作数据库的存 储器，以及用于将来自所述传感器的数据与所述分解动作数据库中的数据进行比较以产生 解译数据的逻辑，并且所述打包数据包括所述解译数据。6. 根据权利要求1所述的系统，其中所述信号累积单元接收到的所述手势数据包括多 个空间中的数据，并且所述信号累积单元包括存储分解动作数据库的存储器，以及用于将 来自所述传感器的所述多个空间中的数据与所述分解动作数据库中的数据进行比较以产 生解译数据的逻辑，其中所述分解动作数据库包括定义在多个空间中至少一个分解动作的 规范，并且所述打包数据包括所述解译数据。7. 根据权利要求1所述的系统，包括所述主计算机，所述主计算机包括用于解译所述 打包数据以识别结果信号以及用于将所述结果信号发送给目标的资源。8. 根据权利要求1所述的系统，包括所述主计算机，所述主计算机包括环境的机器可 读映射，以及用于使用所述机器可读映射来解译所述打包数据以识别结果信号以及用于将 所述结果信号发送给目标的资源。9. 一种用于解译手势的系统，包括多个微电子机械传感器MEMS，包括适合于附在人体的相应位置上的底座； 连接到所述传感器的信号累积单元，其与所述多个微电子机械传感器中的一个装配在 一起，或者可选地包括适合于附在人体的另一位置上的底座，所述信号累积单元包括用于 对关于在所述多个传感器处传感的手势的数据进行打包以产生打包数据的逻辑；以及用于与主计算机通信的通信链路，所述打包数据通过所述通信链路被发送到所述主计 算机。10. 根据权利要求9所述的系统，其中所述信号累积单元根据位移、速度和加速度中的 多个对来自所述传感器的数据进行处理。11. 根据权利要求9所述的系统，其中所述传感器产生指示线位移、线速度、线加速度、角位移、角速度、角加速度中的多个的数据。12. 根据权利要求9所述的系统，其中所述通信链路包括无线电通信信道。13. 根据权利要求9所述的系统，其中所述信号累积单元包括存储分解动作数据库的 存储器，以及用于将来自所述传感器的数据与所述分解动作数据库中的数据进行比较以产 生解译数据的逻辑。14. 根据权利要求9所述的系统，其中所述信号累积单元接收到的所述手势数据包...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙骏恭，吴中明，
申请(专利权)人：孙骏恭，吴中明，
类型：发明
国别省市：71[中国|台湾]