利用表面交互的电子系统控制技术方案

通过把一个或多个传感器（１２）定位到表面上并且检测由与该表面的交互所生成的声音，诸如划过或轻拍表面（１０）之类的简单手势可以用来控制电子系统（１６）的普通功能。与所检测的声音相对应的信号在要控制的系统中或者在传感器本身中被滤波和解释。例如，手（１８）划过表面的移动方向可以被解释成用以增大或降低诸如电视的音量水平之类的参数的命令。对用户手的位置的确定是不必要的。因而，该设备简单、廉价、耐用且分立，仅要求最小程度的安装而不必专用于要控制的特定电子系统。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及电子系统的控制，尤其涉及利用与表面的物理交互来控制电子系统。
技术介绍
目前，与电子系统的大多数交互要求用户操纵某种类型的控制装置，比如键盘、鼠标或遥控器。这种控制装置的使用具有如下缺点：控制装置往往处于对用户不便利的位置，要不就该装置令人讨厌，例如造成室内或办公环境的混乱或不整洁。另外，这种装置往往只与一种特定电子系统或系统类型一起使用。2004年1月/2月的IEEE Computer Graphics and Applications第56-64页的文章“Building Intelligent Environment withSmart-Its”中描述了负载感测家具(furniture)，其中把测压元件(load cell)安装在例如桌子的每个角处。通过测量桌子的每个角处的负载，可以确定桌面的重心。通过观测该重心如何移动，可以检测与桌子表面的物理交互。这可以用来电子地跟踪手指在桌子表面上的移动，此后这种移动可以用来控制诸如计算机监控器的鼠标指示器之类的装置。然而，这种技术要求特别地调整家具的每个零件，并使得负载传感器安装在适当的表面之下。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供用于控制电子系统的设备，该设备可以不显眼且方便地定位以易于使用，要求最低程度的安装，并且该设备可适合于控制一系列的电子系统。根据本专利技术，这个目的以一种用于控制电子系统的控制设备来实现，该设备包括：-->传感器，用于安装到表面上或邻近该表面，其中所述传感器包含用于检测由与该表面的物理交互所引起的声音的麦克风；以及转换装置，用于把由该麦克风所检测的声音转换成可由该系统识别的一个或多个命令，这样所述与表面的物理交互被布置成控制该系统的操作。该传感器安装到表面上或邻近该表面。在优选实施例中，该传感器被不显眼地放置在表面上而不要求包括所述表面的家具的任何调整。该传感器通过麦克风检测由与该表面的物理交互所引起的声音。随后，所检测的声音被转换装置转换成一个或多个命令。这些命令可由系统识别，并且用来控制系统的操作。以这样的方式，通过与表面的物理交互来控制系统的操作。这种控制设备的优点在于，为了控制系统，不需要诸如例如键盘、鼠标或遥控器之类的显式的控制装置。在一实施例中，转换装置包括在要控制的系统之内的一个或多个软件模块。例如，每个软件模块可以被编程以识别特定类型的物理交互(例如两次轻拍)，并把这种物理交互转换成特定的控制功能。在优选实施例中，转换装置位于传感器内。这样的优点在于，可以独立地使用该控制设备，而且该系统不需要进行调整以便受控制设备控制。在优选实施例中，传感器包括电子处理器。该电子处理器的主要功能是在把所识别的命令传送到该系统之前对所检测的声音进行分析，例如进行滤波和声强测量。此外，处理器还能够完成该实施例中所引用的其他项目的功能。在优选实施例中，控制设备包括多个传感器。这种布置的优点在于，这多个传感器允许检测不同方向的移动。因而，这提高了可以由用户与表面的物理交互所给出的命令的数量。在优选实施例中，该传感器或每个传感器都包括指示器，用于提供该系统正被控制的确认。这是方便的并确保知道通过与表面的物理交互的控制命令已被受控系统正确地接收了。在一实施例中，该指示器包括扬声器。这样做的目的是有利地实现该指示器。该指示器例如可通过使用小型扬声器来提供振动或声学指示。-->在一实施例中，扬声器包括麦克风。把扬声器用作传声器会是有利的，因为这减少了实现该控制系统所需的项目的数量。在一个优选实施例中，要控制的系统包括计算机。该专利技术还包括一种控制电子系统的方法，该方法包括与表面物理地交互以生成声音，所述声音被电子地检测并被转换成可由系统识别的命令。该专利技术的实施例可提供：通过把一个或多个传感器定位到表面上并且检测由与该表面的交互所生成的声音，诸如划过表面或轻拍表面之类的简单手势可以用来控制电子系统的普通功能。与检测到的声音相对应的信号要么在要被控制的系统中要么在传感器本身中被滤波和解释。例如，手划过表面的移动方向能够被解释成用以增大或降低诸如电视的音量水平之类的参数的命令。对用户手的位置的确定是不必要的。因此，该设备简单、廉价、健壮且分立，仅要求最小程度的安装而不必专用于要控制的特定电子系统。附图说明现在将仅以示例方式并参照附图来描述本专利技术的优选实施例，在附图中：图1是根据本专利技术的第一实施例的控制设备的示意图；图2是根据本专利技术的第二实施例的控制设备的示意图；图3是根据本专利技术的第三实施例的控制设备的示意图；以及图4是图3的控制设备的可选示意图。具体实施方式转向图1，图1示意性示出了桌子表面10，传感器12位于该桌子表面10上并由电线14连接到要控制的电子装置(在这种情况下其为计算机16)。传感器12包括接触式麦克风(未示出)，该接触式麦克风对于当用户划过或轻拍桌子时由用户的手(由18表示)在桌子上产生的声音敏感。由麦克风生成的、作为声音的结果的模拟电信号沿电线14传送到计算机16，在那该模拟信号被变换成数字信号并由转换模块(未示出)利用适当的软件来解释。该转换模块把由传感器12所检测的不同声音转换成用于监控器16的用户命令，诸如例如-->“增大/减小音量”、“下一页/上一页”。有利地是，用户手的绝对位置(对其的检测将要求更复杂的设备)与控制电子装置的处理是无关的。该麦克风必须检测的是用户手在沿表面划过时的运动方向。当用户的手指以朝向传感器12的方向移动以划过桌子表面时，传感器12内的接触式麦克风将检测到递增的声级。相反地，如果用户的手指以远离传感器12的方向划过桌子表面时，则该接触式麦克风将检测到递减的声级。以此方式，与表面的简单交互可被解释为用于控制装置16的命令。图2示意性示出了在其内已经添加了第二传感器20的控制设备的第二实施例。第二传感器20包括第二接触式麦克风(未示出)并且也通过电线连接到计算机16。添加第二传感器提高了该设备的健壮性，这是因为其允许进行差动测量。特别地，背景声音或环境声音在某种程度上将被这两个麦克风共同地接收，因而在处理来自传感器的信号期间，这些声音能够通过适当的减法技术来滤除。因而可以更准确地确定作为用户与桌子表面10的交互结果而由麦克风所检测到的互补声音。处理麦克风信号的简单方法的一个示例是从另一个中减去一个并除以jωρ，因此我们就得到：v(t)＝(p1(t)-p2(t))/(jωρ)其中v(t)是速度的估计(其为向量)，p1和p2是麦克风信号，jω是时间微分算子，而ρ是媒介的密度。这基于牛顿定律-ρdv(t)＝dp(t)/dr，其中r是空间中的向量点。因此，v(t)的符号显示相对于麦克风的移动方向，而幅度是其速度。添加其他传感器允许检测不同方向的移动，因而增加了可以由用户与桌子表面的物理交互所给出的命令的数量。如果使用了组成麦克风阵列的多个麦克风，则能够通过改变麦克风的权重来操纵或定向(beam)该阵列。这允许在声音的选定方向上的更大灵敏度以及在声音的不期望方向上的降低的灵敏度，以便该设备变得对噪声较不敏感。此外，利用这种布置，可以更容易且更准确-->地确定表面上的划过方向。为了进一步增强健壮性以及阻止对诸如不想作为控制命令的触摸手势之类的环境声音进行意外的解释，轻拍码可以用来为要控制的电本文档来自技高网...

【技术保护点】
用于控制电子系统（１６）的控制设备，该设备包括：　传感器（１２），用于安装到表面（１０）上或邻近该表面，其中所述传感器包含用于检测由与该表面的物理交互所引起的声音的麦克风；以及　转换装置，用于把由该麦克风检测到的声音转换成可由该系统识别的一个或多个命令，　以致与所述表面的物理交互被布置成控制该系统的操作。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】EP 2006-10-18 06122523.11.用于控制电子系统(16)的控制设备，该设备包括：传感器(12)，用于安装到表面(10)上或邻近该表面，其中所述传感器包含用于检测由与该表面的物理交互所引起的声音的麦克风；以及转换装置，用于把由该麦克风检测到的声音转换成可由该系统识别的一个或多个命令，以致与所述表面的物理交互被布置成控制该系统的操作。2.根据权利要求1所述的控制设备，其中所述转换置包括位于所述要控制的系统内的一个或多个软件模块。3.根据权利要求1所述的控制设备，其中所述转换装...

【专利技术属性】
技术研发人员：EJ范洛南，RM阿茨，EMA迪德里克斯，N克拉夫索瓦，AH伯格曼，
申请(专利权)人：皇家飞利浦电子股份有限公司，
类型：发明
国别省市：NL[荷兰]