專利名稱：使用連續(xù)波超聲信號的無觸摸感測和手勢辨識的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明大體上涉及用于計(jì)算裝置的用戶接口系統(tǒng)，且更明確地說，涉及采用連續(xù)波聲音的無觸摸用戶接口。
背景技術(shù)：
超聲是定義為在人類聽力的上限以上或大約20kHz以上的頻率下操作的循環(huán)聲壓。超聲已在各種各樣的應(yīng)用中實(shí)施，用于成像、源位置確定和測距。這些應(yīng)用中的許多應(yīng)用集中于超聲的穿透介質(zhì)且經(jīng)由反射提供介質(zhì)內(nèi)的物體的結(jié)構(gòu)信息的能力。大多數(shù)應(yīng)用通過測量發(fā)射超聲的時(shí)間與檢測到回聲的時(shí)間之間的時(shí)間延遲來利用超聲。一般來說，兩種類型超聲系統(tǒng)是脈沖回聲和連續(xù)波。

發(fā)明內(nèi)容
實(shí)施例提供用于無觸摸感測和手勢辨識的系統(tǒng)和方法，其適合用作使用連續(xù)波超聲信號的用戶接口。超聲信號可被發(fā)射并從物體(例如用戶的手指或手)反射。所反射的超聲信號可由超聲麥克風(fēng)接收。可基于所接收到的超聲信號計(jì)算通道脈沖響應(yīng)。通道脈沖響應(yīng)可經(jīng)受不同濾波器，且可提取或辨識可辨識特征。可將這些可辨識特征與和預(yù)定義用戶手勢相關(guān)的所存儲特征模式進(jìn)行比較，以確定所提取的特征是否與任何已知模式匹配。如果所提取的特征與已知模式匹配，那么可由計(jì)算裝置實(shí)施與匹配模式相關(guān)聯(lián)的命令(例如，用戶輸入命令)。在另一實(shí)施例中，可使通道響應(yīng)中的可辨識特征與特定所反射信號相關(guān)?？捎?jì)算所反射信號的飛行時(shí)間，且將其用以得出反射物體相對于計(jì)算裝置的坐標(biāo)，例如通過使用橢圓相交計(jì)算。此方法還可跟蹤反射物體的運(yùn)動(dòng)作為一系列位置，且運(yùn)動(dòng)跟蹤數(shù)據(jù)可與手勢相關(guān)以提供辨識。


并入本文中并構(gòu)成本說明書的部分的

本發(fā)明的示范性實(shí)施例，且連同上文給出的概括描述和下文給出的詳細(xì)描述一起用以闡釋本發(fā)明的特征。圖1是經(jīng)配置以使用超聲傳感器進(jìn)行手勢辨識的實(shí)施例系統(tǒng)的說明。圖2是說明正從發(fā)射器或揚(yáng)聲器傳播、從用戶的手反射且被檢測器接收的超聲波前的概念圖。圖3是用于用連續(xù)波超聲來辨識手勢的實(shí)施例系統(tǒng)的功能和組件框圖。
圖4是實(shí)施例系統(tǒng)的各種處理和硬件模塊的功能系統(tǒng)框圖。圖5A是在存在反射物(例如，用戶的手)的情況下原型系統(tǒng)中的麥克風(fēng)的通道脈沖響應(yīng)對時(shí)間的曲線圖。圖5B是不存在反射物的情況下原型系統(tǒng)中的麥克風(fēng)的通道脈沖響應(yīng)對時(shí)間的曲線圖。圖5C是原型系統(tǒng)中單獨(dú)計(jì)算為圖5A中說明的通道脈沖響應(yīng)與圖5B中說明的通道脈沖響應(yīng)之間的差的反射物的通道脈沖響應(yīng)對時(shí)間的曲線圖。圖也是差脈沖響應(yīng)的曲線圖。圖6A到6C是展示將不同形式的邊緣濾波應(yīng)用于差通道響應(yīng)的結(jié)果對時(shí)間的曲線圖，其中用戶的手指朝原型系統(tǒng)中的麥克風(fēng)移動(dòng)和遠(yuǎn)離麥克風(fēng)移動(dòng)。圖7A到7C是展示將不同形式的邊緣濾波應(yīng)用于差通道響應(yīng)的結(jié)果對時(shí)間的曲線圖，其中用戶的手在原型系統(tǒng)中的麥克風(fēng)前面從左到右和從右到左移動(dòng)兩次。圖8A到8D是展示使用四個(gè)不同相關(guān)函數(shù)對遠(yuǎn)離麥克風(fēng)移動(dòng)的用戶手指的模擬結(jié)果的統(tǒng)計(jì)相關(guān)分析的結(jié)果的曲線圖。圖9A到9C是展示使用三個(gè)不同相關(guān)算法對遠(yuǎn)離麥克風(fēng)移動(dòng)的用戶手指的模擬結(jié)果的統(tǒng)計(jì)相關(guān)分析的結(jié)果的曲線圖。圖1OA到IOC是說明如由原型系統(tǒng)中的三個(gè)間隔開的麥克風(fēng)測量的用戶手勢的通道脈沖響應(yīng)對時(shí)間的曲線圖。圖1lA是說明從圖1OA到IOC中說明的通道脈沖響應(yīng)對時(shí)間確定的最大脈沖響應(yīng)值對時(shí)間的曲線圖。圖1lB是說明從圖1OA到IOC中說明的通道脈沖響應(yīng)對時(shí)間確定的最大脈沖響應(yīng)指數(shù)對時(shí)間的曲線圖。圖1lC是說明在從圖1OA到IOC中說明的通道脈沖響應(yīng)對時(shí)間確定的最大指數(shù)下的脈沖響應(yīng)的測得值對時(shí)間的曲線圖。圖12A到12C是在存在移動(dòng)反射物的情況下三個(gè)麥克風(fēng)的原始脈沖響應(yīng)確定對時(shí)間的曲線圖。圖13A到13C是在存在移動(dòng)反射物的情況下三個(gè)麥克風(fēng)的經(jīng)低通濾波且閾值化的脈沖響應(yīng)確定對時(shí)間的曲線圖。圖14是用于基于脈沖響應(yīng)的所確定角度從所反射的超聲信號辨識用戶接口手勢的實(shí)施例方法的過程流程圖。圖15A到15C分別是圖13A到13C中展示的脈沖響應(yīng)模式的所檢測角度的曲線圖。圖16A到16C是在存在朝麥克風(fēng)和遠(yuǎn)離麥克風(fēng)移動(dòng)的反射物的情況下三個(gè)麥克風(fēng)的經(jīng)低通濾波的脈沖響應(yīng)確定對時(shí)間的曲線圖。圖17A到17C分別是圖16A到16C中展示的脈沖響應(yīng)模式的所檢測角度的曲線圖。圖18是用于基于從通道脈沖響應(yīng)提取的信號特征辨識手勢的實(shí)施例方法的過程流程圖。圖19是用于基于所提取的信號特征以及反射物的坐標(biāo)變化辨識手勢的實(shí)施例方法的過程流程圖。圖20是適合結(jié)合各種方面使用的實(shí)例計(jì)算機(jī)的組件框圖。
圖21是適合結(jié)合各種方面使用的實(shí)例移動(dòng)裝置的組件框圖。圖22是與連續(xù)波超聲交互的兩個(gè)移動(dòng)裝置的實(shí)施例系統(tǒng)。圖23A是用于在發(fā)射裝置上確定裝置之間的方向的實(shí)施例方法的過程流程圖。圖23B是用于在接收裝置上確定裝置之間的方向的實(shí)施例方法的過程流程圖。
具體實(shí)施例方式將參看附圖來詳細(xì)地描述各種實(shí)施例。只要可能，將在整個(gè)圖式中使用相同的參考標(biāo)號來指代相同或相似的部分。對具體實(shí)例和實(shí)施方案做出的參考是出于說明性目的，且不希望限制本發(fā)明或權(quán)利要求書的范圍。詞語“示范性的”在本文中意味著“充當(dāng)實(shí)例、個(gè)例或說明”。在本文中描述為“示范性”的任何實(shí)施方案不一定闡釋為比其它實(shí)施方案優(yōu)選或有利。如本文所使用，術(shù)語“計(jì)算裝置”指代任何形式的具有用戶接口的可編程計(jì)算機(jī)裝置，包含(但不限于)膝上型和桌上型計(jì)算機(jī)、電視機(jī)、家用電器、蜂窩式電話、個(gè)人電視裝置、個(gè)人數(shù)據(jù)助理(PDA)、掌上型計(jì)算機(jī)、無線電子郵件接收器(例如,Blackberry 和Treo 裝置)、具有多媒體因特網(wǎng)能力的蜂窩式電話(例如，Blackberry Storm ),全球定位系統(tǒng)(GPS)接收器、無線游戲控制器、交通工具(例如，汽車)內(nèi)的接收器、交互游戲裝置、筆記本型計(jì)算機(jī)、智能本、上網(wǎng)本、移動(dòng)電視裝置或任何數(shù)據(jù)處理設(shè)備。各種實(shí)施例提供用于由計(jì)算裝置通過使用從裝置發(fā)射且由一個(gè)或一個(gè)以上檢測器或麥克風(fēng)接收的連續(xù)波超聲信號進(jìn)行無觸摸用戶接口感測和手勢辨識的系統(tǒng)和方法。連續(xù)波超聲可由發(fā)射器或揚(yáng)聲器發(fā)射、從物體(例如，用戶的手)反射，且由一個(gè)或一個(gè)以上接收器或麥克風(fēng)接收。舉例來說，超聲發(fā)射器或揚(yáng)聲器可發(fā)射經(jīng)適當(dāng)編碼的連續(xù)波超聲。超聲可通過空氣傳播，且如果用戶的手位于反射檢測區(qū)內(nèi)，那么從用戶的手反射。所反射的超聲可由位于計(jì)算裝置附近的一個(gè)、兩個(gè)、三個(gè)或三個(gè)以上超聲檢測器或麥克風(fēng)接收。在各種實(shí)施例中，“通道”可包含從超聲發(fā)射器通過空氣到用戶的手的聲音路徑、從用戶的手通過空氣到每一檢測器的反射以及每一檢測器的響應(yīng)。此通道的特性可用通道脈沖響應(yīng)來表達(dá)，可使用已知的信號處理方法和電路(例如，數(shù)字信號處理器)來確定通道脈沖響應(yīng)。因此，隨著用戶在計(jì)算裝置的反射檢測區(qū)內(nèi)移動(dòng)手或物體，通道的特性以及通道脈沖響應(yīng)將因所反射超聲的不同發(fā)射路徑而變化。這可包含所反射回聲的模式因手表面相對于所發(fā)射超聲的入射角度的變化而發(fā)生的變化?？煞治鐾ǖ烂}沖響應(yīng)隨時(shí)間的此些變化以揭露模式，可將所述模式與存儲在存儲器中的已知模式進(jìn)行比較，以便辨識既定用戶輸入手勢。并且，可處理用戶的手產(chǎn)生所辨識通道脈沖響應(yīng)模式的任何大反射或部分，以測量超聲的飛行時(shí)間，計(jì)算裝置可據(jù)此使用眾所周知的橢圓三角測量計(jì)算來確定環(huán)繞計(jì)算裝置的3D空間內(nèi)的反射表面的位置。用于確定到反射表面的距離的準(zhǔn)確方法可使用眾所周知的處理算法，例如卡爾曼濾波，以便解決系統(tǒng)中的噪聲。除提供三維用戶輸入手勢辨識能力之外，各種實(shí)施例的無觸摸手勢感測能力提供其它優(yōu)點(diǎn)。所述系統(tǒng)可檢測并解譯在環(huán)繞計(jì)算裝置(例如，在計(jì)算裝置周圍30到40厘米內(nèi))的大體積內(nèi)的用戶手勢。另外，由于用戶接口空間在計(jì)算裝置上方，因此用戶接口可經(jīng)配置以抵抗外部條件，例如濕氣、污物等。因此，各種實(shí)施例可應(yīng)用于其中常規(guī)計(jì)算機(jī)不合適的環(huán)境、系統(tǒng)和位置。
總之，可以用使所接收到的所反射信號能夠與所發(fā)射信號相關(guān)的方式來調(diào)制連續(xù)波超聲信號。匹配信號可允許系統(tǒng)確定通道脈沖響應(yīng)，或計(jì)算發(fā)射與接收之間的時(shí)間差，或飛行時(shí)間。可隨著時(shí)間的過去而緩沖系統(tǒng)通道輸入響應(yīng)快照或圖像，以使得能夠辨識響應(yīng)的變化并將其與從訓(xùn)練會(huì)話存儲的模式進(jìn)行比較。可使用特殊濾波來對通道脈沖響應(yīng)的此些經(jīng)緩沖圖像進(jìn)行濾波，以提取可與用戶輸入手勢的預(yù)訓(xùn)練模板庫匹配的特征。除處理脈沖響應(yīng)之外，還可處理特定回聲特征(例如可與最強(qiáng)回聲或第一到達(dá)回聲相關(guān)聯(lián))，以便使用飛行時(shí)間分析來獲得3D空間中的回聲源的位置的準(zhǔn)確估計(jì)?？墒褂脭?shù)學(xué)處理(例如卡爾曼濾波)，以便準(zhǔn)確地確定在存在噪聲的情況下的飛行時(shí)間或距離，這可能是大多數(shù)使用情形下的情況。為了分析和匹配接收到的反射，實(shí)施例可包括各種信號處理元件。這些信號處理元件可從接收到的通道響應(yīng)中濾出模式和特征，并使這些特征與手勢相關(guān)，而從不解析通道中的反射物體。通過將所檢測到的通道脈沖響應(yīng)中的模式與存儲在存儲器中的模式(例如來自用戶訓(xùn)練會(huì)話)進(jìn)行比較，計(jì)算裝置可識別最密切匹配的模式。通過使特定用戶輸入命令與特定所訓(xùn)練手勢模式相關(guān)，計(jì)算裝置可經(jīng)配置以將特定用戶手部移動(dòng)辨識為用戶輸入命令。因此，在一些實(shí)施例中，可將超聲檢測系統(tǒng)實(shí)施為操作系統(tǒng)的圖形用戶接口部分的一部分。在此些實(shí)施例中，當(dāng)通道脈沖響應(yīng)模式與存儲器中的模式匹配時(shí)，可由計(jì)算裝置識別并實(shí)施相關(guān)聯(lián)的用戶命令。以此方式，用戶可通過使手指向計(jì)算裝置上方或附近或在計(jì)算裝置上方或附近移動(dòng)來控制計(jì)算裝置，類似于可使用已知的指向裝置或觸摸屏顯示器來輸入用戶命令的方式。雖然將各種實(shí)施例描述為發(fā)送和接收超聲，但也可用具有低于典型超聲區(qū)的頻率的聲音來實(shí)施所述實(shí)施例。假如所發(fā)射的頻率高于可聽范圍，那么可以本文所述的方式用高頻聲音來實(shí)施各種實(shí)施例。超聲是有利的，因?yàn)槠湫〔ㄩL使得能夠解析用戶手部的精細(xì)結(jié)構(gòu)。然而，由于空氣的低密度，使用常規(guī)揚(yáng)聲器來產(chǎn)生較低頻率的聲音可能較容易且較高效，且較低頻率的聲音較容易在常規(guī)麥克風(fēng)中接收。因此，本文對超聲的參考無意將所附權(quán)利要求書的范圍限于特定頻率范圍內(nèi)的聲音，除非明確陳述如此。圖1展示膝上型計(jì)算機(jī)100上的各種實(shí)施例的說明性實(shí)施方案。在所說明的實(shí)施例中，膝上型計(jì)算機(jī)100內(nèi)的用戶接口系統(tǒng)包含超聲發(fā)射器101，以及位于計(jì)算機(jī)100的各個(gè)部分上的多個(gè)超聲檢測器102a、102b、102c。在使用中，用戶可將手104定位在3D空間106內(nèi)位于計(jì)算機(jī)100上方或附近。不是使用常規(guī)指向裝置(例如觸摸板110)，用戶可在一區(qū)(其在本文中稱為反射檢測區(qū))內(nèi)移動(dòng)手104，在所述區(qū)內(nèi)，超聲反射可由超聲檢測器102a、102b、102c檢測，以執(zhí)行計(jì)算裝置可辨識和實(shí)施的用戶輸入手勢。類似于其它圖形用戶接口系統(tǒng)，手勢的圖形表示可在顯示器108上呈現(xiàn)。因此，通過使手104在計(jì)算機(jī)100上方或周圍在坐標(biāo)系106的X、Y和Z軸內(nèi)移動(dòng)，用戶可在不觸摸任何表面的情況下與計(jì)算機(jī)100介接。實(shí)施例實(shí)現(xiàn)無觸摸用戶接口系統(tǒng)，其中可在3D空間中執(zhí)行用戶輸入手勢，從而實(shí)現(xiàn)全3D用戶接口能力，這不同于完全二維的常規(guī)圖形用戶接口裝置(例如，計(jì)算機(jī)鼠標(biāo)、觸摸板或觸摸屏)。圖2展示可如何使用超聲來檢測用戶的手104的位置和定向的簡單表示。超聲發(fā)射器101可發(fā)射通過空氣傳播的連續(xù)波超聲206。通過編碼所發(fā)射超聲中的信息，可用連續(xù)波聲音來確定關(guān)于用戶的手104的位置信息。為了表示的簡單性，用同心弧來說明連續(xù)波超聲內(nèi)的可辨識特征。當(dāng)用戶的手104在反射檢測區(qū)內(nèi)時(shí)，所發(fā)射的超聲206將從用戶的手104反射，從而產(chǎn)生所反射的超聲207、208。由于用戶的手是三維的，因此多個(gè)所反射的超聲波前207、208將由于來自用戶的手上的各種特征的反射而產(chǎn)生。由于所述特征位于距超聲發(fā)射器101不同距離處，因此在任一給定時(shí)刻從每一特征反射的波前將不同。另外，從用戶的手上的各種特征到每一超聲檢測器102的距離也將不同。因此，從用戶的手104反射的聲音將在多個(gè)波前(其在時(shí)間上各自彼此稍稍偏移)中到達(dá)檢測器102。到達(dá)檢測器102的所反射的超聲因此編碼與用戶的手的位置、形狀和定向有關(guān)的信息。在常規(guī)成像超聲系統(tǒng)中，由檢測器102測量的回聲到達(dá)時(shí)間可用以產(chǎn)生反射表面的圖像?，F(xiàn)代超聲成像系統(tǒng)使用定相陣列系統(tǒng)，以便形成準(zhǔn)確圖像。然而，此圖像產(chǎn)生密集使用處理器，且因此不適合基本用戶接口系統(tǒng)。各種實(shí)施例繞過成像過程，且代替地通過處理橫跨發(fā)射器101、反射表面104和檢測器102以及介入空間的通信通道的通道脈沖響應(yīng)的變化來利用編碼于所接收到的超聲中的位置、形狀和定向信息。圖3說明實(shí)施各種實(shí)施例的計(jì)算系統(tǒng)300。實(shí)施例計(jì)算系統(tǒng)300可包含超聲發(fā)射器101以及一個(gè)或一個(gè)以上超聲檢測器或麥克風(fēng)102a、102b、102c，其耦合到數(shù)字信號處理器302，數(shù)字信號處理器302耦合到計(jì)算裝置的中央處理器304。中央處理器304可耦合到存儲器306且耦合到超聲調(diào)制器/放大器電路308，超聲調(diào)制器/放大器電路308耦合到超聲發(fā)射器101。超聲調(diào)制器/放大器電路308可經(jīng)配置以從處理器304接收待編碼到連續(xù)波超聲中的信息，例如偽隨機(jī)數(shù)或偽隨機(jī)噪聲。超聲調(diào)制器/放大器電路308可使用此信息來產(chǎn)生施加到超聲發(fā)射器101以發(fā)射經(jīng)調(diào)制超聲的電信號。在一些實(shí)施方案中，超聲調(diào)制器/放大器電路308可耦合到數(shù)字信號處理器302，且經(jīng)配置以從數(shù)字信號處理器302而不是從中央處理器304接收待調(diào)制成超聲的信息的信號。在一些實(shí)施例中，超聲發(fā)射器101可為單獨(dú)的聲音發(fā)射組件，例如安裝在計(jì)算裝置的表面上的超聲換能器。在其它實(shí)施例中，超聲發(fā)射器101可為計(jì)算裝置的揚(yáng)聲器或揚(yáng)聲器內(nèi)的兀件，例如壓電揚(yáng)聲器或高頻揚(yáng)聲器兀件。類似地，在一些實(shí)施例中，超聲檢測器或麥克風(fēng)102a、102b、102c可為單獨(dú)組件，例如專用超聲換能器。在其它實(shí)施例中，超聲可由計(jì)算裝置的麥克風(fēng)或麥克風(fēng)內(nèi)的元件(例如高頻感測組件)感測。在另一實(shí)施例中，一個(gè)或一個(gè)以上超聲換能器可充當(dāng)超聲發(fā)射器或充當(dāng)超聲檢測器。如上文所述，各種實(shí)施例利用通信通道310，其被定義為涵蓋超聲發(fā)射器101、通過空氣從超聲發(fā)射器101到用戶的手104的傳播路徑312、從用戶的手指或手104的反射、通過空氣從用戶的手104到超聲檢測器102a的傳播路徑314，以及超聲檢測器102a、102b、102c。單獨(dú)的通信通道因此將存在于包含在計(jì)算系統(tǒng)300中的超聲發(fā)射器101與超聲檢測器102a、102b、102c的每一者之間。盡管可用單個(gè)超聲檢測器102a來實(shí)施各種實(shí)施例，但兩個(gè)或兩個(gè)以上超聲檢測器可定位于計(jì)算系統(tǒng)300上的各個(gè)位置中，以便獲得關(guān)于用戶的手104的位置、形狀和定向的更多信息，或更好地區(qū)分用戶輸入手勢。類似于任何通信通道，通過空氣的超聲遷移通道310的元件中的任一者中的變化可導(dǎo)致通道脈沖響應(yīng)的變化。在大多數(shù)操作條件下，可假定超聲發(fā)射器101和檢測器102a的性質(zhì)以及周圍空氣的聲音傳播特性在典型用戶接口手勢的時(shí)間幀內(nèi)恒定，所述時(shí)間幀將僅持續(xù)幾秒。因此，可忽略通信通道312的這些元件因溫度、濕度等的變化而發(fā)生的變化。因此，可完成通信通道310的分析，假定脈沖響應(yīng)的所有變化是因?yàn)榉瓷浔砻?例如用戶的手104)的位置、形狀和定向的變化。舉例來說，用戶的手104朝超聲發(fā)射器101的移動(dòng)將減小發(fā)射器到手傳播路徑312，且最可能改變(加長或縮短)手到檢測器傳播路徑314。并且，用戶的手104的移動(dòng)(例如旋轉(zhuǎn)、伸展或縮回手指等)將改變反射表面相對于沖擊超聲的定向，且因此改變由檢測器102a接收的所反射超聲的模式。另外，用戶的手104朝超聲發(fā)射器101或遠(yuǎn)離超聲發(fā)射器101的快速移動(dòng)還可導(dǎo)致由超聲檢測器102a接收的所反射超聲中的多普勒移位。通信通道310中因用戶的手104在反射檢測區(qū)內(nèi)的移動(dòng)而產(chǎn)生的此些變化將反映在通道的脈沖響應(yīng)中。因此，通過分析通信通道310的脈沖響應(yīng)隨時(shí)間的變化，計(jì)算系統(tǒng)300可獲得關(guān)于用戶的手104的位置、形狀和定向的信息。通過將三個(gè)或三個(gè)以上超聲檢測器102a、102b、102c放置在計(jì)算系統(tǒng)300上的各個(gè)位置中，例如在三個(gè)維度中間隔開，例如在下文描述的圖20中說明，計(jì)算系統(tǒng)300可獲得關(guān)于用戶的手104的三維位置信息。由超聲檢測器102a、102b、102c接收的超聲信號的取樣中所涉及的計(jì)算，以及每一通信通道310的通道脈沖響應(yīng)的確定可由數(shù)字信號處理器302或另一經(jīng)合適配置的處理電路執(zhí)行。通道脈沖響應(yīng)數(shù)據(jù)的處理(例如下文所述的各種實(shí)施例的濾波、灰度級處理和統(tǒng)計(jì)分析)可在數(shù)字信號處理器302中執(zhí)行，或部分在數(shù)字信號處理器302中且部分在中央處理器304中執(zhí)行?？墒褂糜芍醒胩幚砥?04或計(jì)算系統(tǒng)300內(nèi)的另一處理器執(zhí)行的模式比較算法，將通過在數(shù)字信號處理器302和/或中央處理器304中執(zhí)行的處理從通道脈沖響應(yīng)提取的可辨識特征與存儲在存儲器306中的模式進(jìn)行比較。如果中央處理器304確定從通信通道310中的一者或一者以上的通道脈沖響應(yīng)提取的模式與存儲在存儲器306中的模式匹配，那么中央處理器304可確定與所匹配的模式相關(guān)聯(lián)的用戶輸入命令，且像任何其它用戶輸入命令那樣實(shí)施所述命令。圖4說明實(shí)施例系統(tǒng)400的功能模塊和硬件元件。為了產(chǎn)生所發(fā)射的連續(xù)波超聲，偽隨機(jī)噪聲或偽隨機(jī)數(shù)產(chǎn)生器模塊402可產(chǎn)生偽隨機(jī)代碼?？蓪⒋舜a提供給擴(kuò)頻調(diào)制器和脈沖壓縮模塊404，其包含提供給數(shù)/模轉(zhuǎn)換器和放大器模塊406的數(shù)字信息中的偽隨機(jī)噪聲。此模塊406可將模擬信號提供給超聲發(fā)射器101。如上文所述，所發(fā)射的超聲206從用戶的手104反射，從而產(chǎn)生經(jīng)反射的超聲208，其由一個(gè)或一個(gè)以上超聲檢測器或麥克風(fēng)102a、102b、102c接收。來自一個(gè)或一個(gè)以上超聲檢測器或麥克風(fēng)102a、102b、102c的信號可由放大器和模/數(shù)轉(zhuǎn)換器模塊407處理，所得數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)傳遞到數(shù)字信號處理器409。在一些實(shí)施方案中，模/數(shù)轉(zhuǎn)換處理模塊407可包含在數(shù)字信號處理器409內(nèi)。數(shù)字信號處理器409可配置有DSP可執(zhí)行軟件模塊，包含通道脈沖響應(yīng)分析模塊408和特征提取模塊410。下文更詳細(xì)地描述在通道脈沖響應(yīng)分析模塊408和特征提取模塊410中完成的處理。來自特征提取模塊410的結(jié)果可由通道脈沖響應(yīng)模式比較模塊412處理，通道脈沖響應(yīng)模式比較模塊412將所提取的特征與存儲在存儲器306中的模式進(jìn)行比較。通道脈沖響應(yīng)模式比較模塊412可計(jì)算相關(guān)值，其反映通道脈沖響應(yīng)模式與存儲在存儲器中的模式的匹配或相似程度。這些結(jié)果可由手勢辨識模塊414處理，手勢辨識模塊414用以選擇最佳匹配模式，且識別其相關(guān)聯(lián)的用戶輸入命令。手勢辨識模塊414可考慮用戶輸入手勢或當(dāng)前操作狀態(tài)的情境，以在所匹配的模式之間選擇與當(dāng)前操作條件最相關(guān)的模式。在這樣做時(shí)，如果其相關(guān)聯(lián)的用戶輸入命令與當(dāng)前操作狀態(tài)相關(guān)，那么手勢辨識模塊414可選擇具有相對較高相關(guān)因子的模式。舉例來說，如果多個(gè)模式具有相對較高的相關(guān)因子，但所述模式中的一些模式具有無法在當(dāng)前操作狀態(tài)下執(zhí)行的相關(guān)聯(lián)用戶輸入命令(例如，與當(dāng)前不在執(zhí)行的應(yīng)用程序有關(guān)的命令)，那么手勢辨識模塊414可丟棄那些模式。并且，手勢辨識模塊414可在具有相對較高的相關(guān)因子的模式之間進(jìn)行選擇時(shí)考慮先前的輸入手勢(例如，選擇命令)，以在與先前用戶輸入命令相關(guān)的命令相關(guān)聯(lián)的模式之間進(jìn)行選擇。舉例來說，如果先前輸入手勢是選擇命令，那么手勢辨識模塊414可在與選定對象相關(guān)的命令相關(guān)聯(lián)的模式(例如與移動(dòng)、復(fù)制或切割命令相關(guān)聯(lián)的模式)之間進(jìn)行選擇?？蓪⑴c多種情況下的最佳匹配模式相關(guān)聯(lián)且與由手勢辨識模塊414識別的當(dāng)前操作狀態(tài)一致的單個(gè)命令傳遞到用戶接口模塊416，以像任何其它用戶接口命令那樣執(zhí)行。用戶接口模塊416可將所識別的命令傳遞到處理器以供執(zhí)行。用戶接口模塊416還可產(chǎn)生被提供給計(jì)算裝置顯示器的與所識別的命令一致的顯示。舉例來說，如果手勢辨識模塊414確定用戶已執(zhí)行了選擇命令(例如，通過指向3D空間中的對象，將兩根手指捏在一起，或握拳)，那么用戶接口模塊416可產(chǎn)生圖形用戶接口顯示，其展示對象已被選擇，例如以類似于選定對象如何在以計(jì)算機(jī)鼠標(biāo)、觸摸板或觸摸屏用戶接口裝置為特征的圖形用戶接口中展示的方式。作為另一實(shí)例，如果手勢辨識模塊414確定用戶已執(zhí)行了移動(dòng)命令(例如，通過在執(zhí)行選擇命令之后將手從一個(gè)位置移到另一位置)，那么用戶接口模塊416可產(chǎn)生展示選定對象在所顯示的圖像內(nèi)移動(dòng)的顯示。在另一實(shí)施例中，可基于用戶的手指或手的三維位置來確定或?qū)嵤┯脩糨斎胧謩荨Ｔ诖诵?shí)施例中，計(jì)算裝置有必要確定用戶的手指或手在反射檢測區(qū)內(nèi)的絕對或相對位置。這可通過飛行時(shí)間計(jì)算模塊418和坐標(biāo)確定模塊420來實(shí)現(xiàn)。可基于超聲檢測器處的所反射超聲的到達(dá)時(shí)間來確定反射物在反射檢測區(qū)內(nèi)的位置。此飛行時(shí)間將取決于從發(fā)射器到用戶的手以及從手到每一超聲檢測器的距離。由于計(jì)算裝置知道每一經(jīng)編碼信號廣播的時(shí)間或相對時(shí)間且可基于所述信號內(nèi)包含的信息檢測反射的到達(dá)，因此可基于所述經(jīng)編碼信號來確定飛行時(shí)間。接著可由坐標(biāo)確定模塊422處理來自每一超聲檢測器的所確定的飛行時(shí)間數(shù)據(jù)，以使用橢圓三角測量方法來估計(jì)反射物的位置。由于接收到的所反射超聲有可能是有噪聲的通道，因此可使用所述數(shù)據(jù)的卡爾曼濾波來確定最可能的到達(dá)時(shí)間，其接著可用于橢圓三角測量計(jì)算中。下文更全面地描述用于確定反射物的坐標(biāo)的實(shí)施例方法。由坐標(biāo)確定模塊420確定的用戶的手的坐標(biāo)可用作到用戶接口模塊416的輸入。舉例來說，由坐標(biāo)確定模塊420確定的用戶的手指尖的坐標(biāo)可由用戶接口模塊416用來將光標(biāo)或指針定位在圖形用戶接口顯示上。以此方式，用戶可在反射檢測區(qū)內(nèi)四處移動(dòng)手指，以便以類似于用戶如何使用計(jì)算機(jī)鼠標(biāo)、觸摸板或觸摸屏用戶輸入裝置來操縱光標(biāo)和指針的方式在顯示屏上操縱光標(biāo)或指針。作為另一實(shí)例，由坐標(biāo)確定模塊420確定的用戶的手的坐標(biāo)可由用戶接口模塊416用來定位圖形用戶接口顯示中展示的選定對象。手勢辨識模塊414可基于通道脈沖響應(yīng)特征中的所匹配模式且基于用戶的手或手指的坐標(biāo)來辨識一些用戶接口手勢。因此，反射坐標(biāo)還可由坐標(biāo)確定模塊420提供給手勢辨識模塊414。手勢辨識模塊414可接著基于模式匹配相關(guān)值、情境或操作條件以及用戶的手或手指在反射檢測區(qū)內(nèi)的位置來確定用戶輸入手勢。舉例來說，取決于靠近還是遠(yuǎn)離計(jì)算裝置顯示器或鍵盤執(zhí)行運(yùn)動(dòng)，用戶的手的給定移動(dòng)可具有不同意義(即，與不同用戶輸入命令相關(guān))。因此，用戶在距顯示器某一距離處來回?cái)[手可與喚醒計(jì)算機(jī)或去活顯示器上的屏幕保護(hù)程序的命令相關(guān)聯(lián)，而用戶在靠近顯示器處來回?cái)[手可與擦除或刪除顯示器的選定對象或部分的命令相關(guān)聯(lián)。
圖4被提供為各種實(shí)施例過程和操作的一個(gè)可能組織的實(shí)例，但無意將所附權(quán)利要求書的范圍限于所說明的配置。各種實(shí)施例的處理和操作可以硬件、軟件或硬件與軟件的組合配置，所述硬件和軟件可以與圖4中所示的方式不同的方式組織或交互?？捎靡詫r(shí)間信息編碼成連續(xù)波發(fā)射的聲音的一種方法是產(chǎn)生偽隨機(jī)噪聲且利用頻譜調(diào)制方案。以此方式，在每一時(shí)刻，嵌入的超聲不同于所有其它實(shí)例(取決于噪聲的隨機(jī)程度)，其使從不同反射點(diǎn)到達(dá)的所反射聲音能夠編碼關(guān)于在比所述聲音的波長長的距離外的反射表面的位置、定向和形狀的信息。使用偽隨機(jī)噪聲而不是非隨機(jī)或系統(tǒng)編碼(例如，連續(xù)掃掠過超聲頻率范圍)可使系統(tǒng)變得較不易受噪聲和確定性干擾的影響，因?yàn)樵谝粋€(gè)實(shí)例中導(dǎo)致降級的通道響應(yīng)的任何條件或干擾不可能被再次遇到，除非同一隨機(jī)噪聲和頻率組合被發(fā)射，而當(dāng)使用合適隨機(jī)化方法時(shí)，這將是極其罕見的。用于產(chǎn)生偽隨機(jī)噪聲的方法在通信技術(shù)中是眾所周知的，且包含產(chǎn)生編碼到信號中的長偽隨機(jī)數(shù)。偽隨機(jī)數(shù)是在非常大數(shù)目的位上表現(xiàn)為隨機(jī)的二進(jìn)制序列。將偽隨機(jī)噪聲調(diào)制成連續(xù)波超聲可產(chǎn)生橫跨較寬頻率范圍的超聲信號。這可通過使用擴(kuò)頻調(diào)制方法(例如正交頻分多路復(fù)用(OFDM)調(diào)制和脈沖壓縮)編碼偽隨機(jī)數(shù)來實(shí)現(xiàn)。使用包含在連續(xù)波超聲內(nèi)的時(shí)間信息，可從接收到的所反射超聲提取與反射物(例如，用戶的手)的位置和表面特征有關(guān)的信息。然而，如上文所述，反射物的成像將需要大量的處理能力，但不必完成用戶輸入手勢辨識。代替的是，各種實(shí)施例通過確定通道脈沖響應(yīng)且將數(shù)據(jù)隨時(shí)間的變化與存儲在存儲器中的此數(shù)據(jù)的模式進(jìn)行比較，來分析編碼在所反射的超聲中的信息。通道脈沖響應(yīng)指代通信通道響應(yīng)于某一外部變化的反應(yīng)。在各種實(shí)施例中，外部變化是反射物(即，用戶的手或手指)在反射檢測區(qū)內(nèi)的移動(dòng)。通道脈沖響應(yīng)描述隨著用戶的手或手指在反射檢測區(qū)內(nèi)移動(dòng)，通道依據(jù)時(shí)間而變的反應(yīng)。可以許多眾所周知的方式分析特定發(fā)射器-手-檢測器超聲傳輸路徑通道的通道脈沖響應(yīng)。舉例來說，可將通道的輸出y(t)建模為施加到通道的脈沖x(t) ( S卩，在此實(shí)例中所發(fā)射的超聲信號)與通道的脈沖響應(yīng)h(t)的乘積的總和。換句話說，7(0=1(0#!(0?？墒褂孟挛牡牡仁絀來估計(jì)通道輸出。y(n)=x(n)*h(0)+x(n-l)*h(l)+. x(n-M-l)*h(M_l)等式 I為了在取樣周期內(nèi)使用信號分支測量來解此等式，可將等式I變換為矩陣格式，以通過計(jì)算機(jī)處理器(例如，DSP)來實(shí)現(xiàn)求解。如果將時(shí)間n時(shí)的已知所發(fā)射信號模式定義為x(n),那么可將X矩陣定義為x(n), x(n-l),. . . x(n_N_M)的矩陣，其為已知的所發(fā)射信號模式。將表示接收到的信號的矩陣Y定義為Y=[y(n)y(n-l)...y(n-N-l)]’，其中y(n)由等式I給出。接著可將矩陣H(其為待計(jì)算的通道脈沖響應(yīng))定義為H=[h(0)，h(l)，…h(huán)(M-l)]，。通道輸出可接著由Y=X*H定義，其中Y為N乘以I矩陣，H為M乘以I矩陣，且X為N乘以M矩陣。因此，通道脈沖響應(yīng)H可由H=X_i*Y確定。在真實(shí)系統(tǒng)中，H為聲學(xué)和電子通道兩者的卷積結(jié)果。H=Ha*He。X*H=X*Ha*He=Y+N，其中N為噪聲，Ha為聲學(xué)路徑，且He為電路徑。在給定電通道的情況下，可獲得聲學(xué)路徑為Ha=(X*Her*Y。在一實(shí)施例中，超聲帶中的帶通濾波器可用以預(yù)處理輸入信號，以便抑制音頻帶噪聲。如果這樣，那么其脈沖響應(yīng)將為脈沖響應(yīng)H的一部分(即，包含在脈沖響應(yīng)H內(nèi))。由于所發(fā)射的超聲信號模式X(n)是已知的，因此可使用許多偽矩陣求逆方法(例如一般化單值分解)來計(jì)算矩陣X的逆。由于接收到的麥克風(fēng)信號中噪聲的存在，可能需要合適的規(guī)則化測量來得出穩(wěn)定解。使用所述結(jié)果，可從由超聲檢測器測量的信號計(jì)算通道脈沖響應(yīng)。接著可通過使用平滑因子來平滑所計(jì)算的脈沖響應(yīng)H以減少噪聲。雖然前面的內(nèi)容展示可如何從時(shí)域測量值計(jì)算通道脈沖響應(yīng)，但也可在頻域中計(jì)算通道脈沖響應(yīng)。脈沖響應(yīng)更新速率可由矩陣X的大小以及H的長度確定，其為分配給與超聲手勢辨識過程相關(guān)聯(lián)的處理的存儲器的問題。舉例來說，如果N+M=800，那么可對接收到的超聲信號進(jìn)行取樣，且可每秒240次(即，240Hz)更新通道脈沖響應(yīng)。如圖4中所說明，存在到達(dá)檢測器102的兩組超聲信號作為所要方面的所反射組信號208，以及所發(fā)射聲音206的直接發(fā)射?？蓪⒅苯勇曇舭l(fā)射稱為串?dāng)_。計(jì)算裝置可處理總通道脈沖響應(yīng)以刪除響應(yīng)的歸因于直接發(fā)射的部分，以便揭露表示歸因于所反射的超聲的通道脈沖響應(yīng)的差異。可通過從基于測得的超聲信號計(jì)算的總通道脈沖響應(yīng)減去平均背景通道脈沖響應(yīng)(即，當(dāng)反射檢測區(qū)中不存在反射物時(shí)測得的通道脈沖響應(yīng))來確定歸因于所反射的超聲的通道脈沖響應(yīng)。由于超聲是人耳不可聽到的，因此每當(dāng)反射檢測區(qū)內(nèi)不存在反射物時(shí)，就可以預(yù)定間隔測量背景通道測量值。從總通道脈沖響應(yīng)減去平均背景通道脈沖響應(yīng)得出“反射物通道脈沖響應(yīng)”。因此，H,=Ht-Hbg(下文“等式2”)，其中為反射物通道脈沖響應(yīng)，Ht為總通道脈沖響應(yīng)，且Hbg為背景通道脈沖響應(yīng)。通過矩陣求逆計(jì)算的通道脈沖響應(yīng)可能對麥克風(fēng)處的噪聲敏感。反射物通道響應(yīng)可對噪聲較穩(wěn)健?？筛櫡瓷湮锿ǖ烂}沖響應(yīng)依據(jù)時(shí)間而變的變化，且將其用以測量反射物通道脈沖響應(yīng)對時(shí)間的相對變化?？蓪ⅰ安钔ǖ烂}沖響應(yīng)”計(jì)算為第一取樣時(shí)間時(shí)的反射物通道脈沖響應(yīng)與下一取樣時(shí)間時(shí)的反射物通道脈沖響應(yīng)的差。換句話說Hd (n) =Hr (n) -Hr (n_l)(下文“等式3”)，其中Hd(n)為時(shí)間n時(shí)的差通道脈沖響應(yīng)?？墒褂貌钔ǖ烂}沖響應(yīng)來辨識動(dòng)態(tài)用戶輸入手勢，其中用戶正在反射檢測區(qū)內(nèi)移動(dòng)手或手指。為了促進(jìn)分析，隨著時(shí)間的過去，可在存儲器中將差通道脈沖響應(yīng)緩沖為一系列圖像。圖5A到說明處理在原型系統(tǒng)中獲得的差通道脈沖響應(yīng)圖像的結(jié)果的實(shí)例。圖5A展示在存在反射物(例如用戶的手)的情況下計(jì)算單個(gè)麥克風(fēng)的通道脈沖響應(yīng)對時(shí)間的原始結(jié)果。在此原型中，使用70個(gè)信號分支來測量通道脈沖響應(yīng)。將圖5A中展示的總的測得通道脈沖響應(yīng)中的特征與串?dāng)_通道脈沖響應(yīng)混合，因此在可確定所反射的通道脈沖響應(yīng)中的特征之前，需要減去背景通道脈沖響應(yīng)。圖5B說明當(dāng)反射檢測區(qū)中不存在用戶的手時(shí)，用同一系統(tǒng)獲得的測得背景通道脈沖響應(yīng)。在不存在反射物的情況下，通道脈沖響應(yīng)可預(yù)見地隨時(shí)間過去是相對均勻的。通過從圖5A中所示的測得總通道脈沖響應(yīng)減去圖5B中所示的背景通道脈沖響應(yīng)，可使用等式2獲得反射物通道脈沖響應(yīng)。接著，通過使用等式3測量差通道脈沖響應(yīng)，可揭露反射物通道脈沖響應(yīng)中的趨勢，如圖5C中所示。如圖5C說明，差通道脈沖響應(yīng)含有關(guān)于反射物(即，用戶的手)在反射檢測區(qū)內(nèi)的移動(dòng)的大量信息。圖說明如在原型中測得的差脈沖響應(yīng)的另一視圖。用于區(qū)分通道脈沖響應(yīng)數(shù)據(jù)中的可辨識特征的方法之一涉及將灰度等級協(xié)方差矩陣分析應(yīng)用于數(shù)據(jù)。可根據(jù)經(jīng)邊緣濾波的通道脈沖響應(yīng)確定灰度等級協(xié)方差矩陣?；叶鹊燃墔f(xié)方差矩陣是眾所周知的圖像處理技術(shù)，其可涉及對灰度等級的不同組合以給定偏移出現(xiàn)在圖像矩陣中的頻率的制表?；叶鹊燃壙杀硎痉秶鷱暮唵蔚拈_和關(guān)到任何數(shù)目的變量的值的譜。舉例來說，圖像的灰度等級可在從零到四的范圍內(nèi)，其中零為白色，四為黑色，且之間的數(shù)字表示灰色深淺度。為了形成灰度等級協(xié)方差矩陣，可設(shè)定偏移參數(shù)。此偏移定義將如何對元素的組合進(jìn)行分組以進(jìn)行比較。舉例來說，可定義偏移參數(shù)，使得將每一圖像矩陣元素與右邊的相鄰元素進(jìn)行比較。取決于每一組合的兩個(gè)元素的灰度等級，將值添加到灰度等級協(xié)方差矩陣中的元素中的一者?；叶鹊燃墔f(xié)方差矩陣的每一元素將含有表示一起組合且比較某些灰度等級的次數(shù)的值。灰度等級協(xié)方差矩陣中的元素的總和等于比較的數(shù)目，但如果灰度等級在圖像中聚集，那么某些元素將含有相對高的值。反過來，如果圖像的灰度等級良好混合，且圖像相對均質(zhì)，那么元素中的值將均勻地分散。通常將灰度等級協(xié)方差矩陣應(yīng)用于圖像，但它們可用以搜索任何矩陣內(nèi)的值或灰度等級的分散的模式。經(jīng)緩沖的差通道脈沖響應(yīng)圖像可各自用以填充灰度等級協(xié)方差矩陣?？蓮倪@些灰度等級協(xié)方差矩陣中的每一者得出統(tǒng)計(jì)特征。通過對差通道脈沖響應(yīng)應(yīng)用灰度級處理，可獲得包含在信號內(nèi)的模式中的進(jìn)一步細(xì)節(jié)。為了揭露或提取差通道脈沖響應(yīng)內(nèi)的特征，可使用邊緣濾波器來處理差通道脈沖響應(yīng)圖像。邊緣濾波可有助于揭露或提取圖像內(nèi)的所關(guān)注方面，且減少從通道脈沖響應(yīng)數(shù)據(jù)獲得有用信息所需的總處理?？墒褂迷S多邊緣濾波過程。舉例來說，可如下文所示使用東南和西北邊緣濾波器
_6 0 -6fsemt, = 0 0 0
-6 0 6通過使用不同類型的邊緣濾波器，可基于用戶的手在反射檢測區(qū)內(nèi)的位置和移動(dòng)的變化，在所分析的通道脈沖響應(yīng)中檢測不同模式。圖6A到圖7C中說明此些模式。參看圖6A到6C，使用原型系統(tǒng)，當(dāng)用戶遠(yuǎn)離和朝向反射物檢測區(qū)中的麥克風(fēng)移動(dòng)手指時(shí)，獲得差通道脈沖響應(yīng)數(shù)據(jù)。接著用三種類型的邊緣濾波器來處理差通道脈沖響應(yīng)數(shù)據(jù)。圖6A中展示將水平邊緣濾波器應(yīng)用于所述數(shù)據(jù)的結(jié)果，其中圖的左半部對應(yīng)于當(dāng)用戶的手指正遠(yuǎn)離麥克風(fēng)而移動(dòng)時(shí)，且圖的右半部對應(yīng)于當(dāng)用戶的手指朝向麥克風(fēng)而移動(dòng)時(shí)。圖6B展示將對角邊緣濾波器應(yīng)用于同一數(shù)據(jù)的結(jié)果，且圖6C展示將最大水平和對角邊緣濾波器應(yīng)用于同一數(shù)據(jù)的結(jié)果。圖7A到7C展示可在用戶的手移動(dòng)時(shí)使用應(yīng)用于差通道脈沖響應(yīng)的邊緣濾波器來檢測的模式的實(shí)例。使用原型系統(tǒng)，當(dāng)用戶在反射檢測區(qū)內(nèi)來回移動(dòng)手時(shí)，獲得差通道脈沖響應(yīng)數(shù)據(jù)。用三種類型的邊緣濾波器來處理差通道脈沖響應(yīng)數(shù)據(jù)。水平邊緣濾波器得出圖7A中所示的模式，對角邊緣濾波器得出圖7B中所示的模式，且最大水平和對角邊緣濾波器得出圖7C中所示的模式。盡管過程通道脈沖響應(yīng)數(shù)據(jù)中的模式的完整特征可能難以用人眼來區(qū)分，但從圖中可體會(huì)到一些可清楚辨識的模式?？梢灶愃朴诙S條形碼如何由條形碼讀取器系統(tǒng)讀取的方式來處理或辨識此些模式。通過處理隨時(shí)間過去經(jīng)邊緣濾波的差通道脈沖響應(yīng)的結(jié)果，計(jì)算裝置可將測得模式與存儲在存儲器中的模式進(jìn)行比較，以便使用眾所周知的模式辨識算法來識別最緊密匹配的模式。接著可使最緊密匹配的模式與存儲在計(jì)算裝置的存儲器中的用戶輸入手勢相關(guān)。
雖然可應(yīng)用多種不同濾波器，但實(shí)施例可在給定分析中僅應(yīng)用一種類型的濾波器。舉例來說，水平邊緣濾波器可對用戶的手在反射檢測區(qū)內(nèi)保持靜止(例如手指懸停在適當(dāng)位置)敏感，且可為用以提取因此些位置而產(chǎn)生的可辨識模式的優(yōu)選邊緣濾波器。相反，對角邊緣濾波器可對用戶的手與反射檢測區(qū)內(nèi)的傳感器之間的相對移動(dòng)更敏感。因此，計(jì)算裝置可嘗試不同的邊緣濾波器以選擇為特定用戶手勢提供最佳特征提取的邊緣濾波器類型，且接著繼續(xù)使用選定邊緣濾波器來處理差通道脈沖響應(yīng)圖像，以便提取特征以與存儲在存儲器中的模式進(jìn)行比較。所提取的特征可用以聚集或分類差通道脈沖響應(yīng)圖像?？墒褂貌钔ǖ烂}沖響應(yīng)圖像的統(tǒng)計(jì)處理來完成此舉?？蓪?shí)施的一種方法是灰度等級協(xié)方差矩陣分析?？蓮母鶕?jù)經(jīng)邊緣濾波的響應(yīng)計(jì)算的灰度等級協(xié)方差矩陣提取頻域和空域特征。空間特征可包含相關(guān)函數(shù)、二次函數(shù)、逆差矩陣函數(shù)或差熵函數(shù)。下文提供此分析的實(shí)例。如果g定義為灰度等級，那么可將i定義為數(shù)列i = 1，2. . . g，且可將j定義為j=l, 2. . . go另外，可將Px定乂為 且可將定義為
權(quán)利要求
1.一種用于辨識用戶輸入手勢的方法，其包括 在聲音檢測器中接收經(jīng)時(shí)間編碼的超聲信號； 基于所述接收到的信號計(jì)算通道脈沖響應(yīng)； 處理所述通道脈沖響應(yīng)以提取特征； 將所述所提取的特征與通道脈沖響應(yīng)特征的數(shù)據(jù)庫進(jìn)行比較以識別匹配的存儲特征；以及 執(zhí)行與所述所匹配的所存儲特征相關(guān)聯(lián)的命令。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其進(jìn)一步包括從超聲發(fā)射器發(fā)射經(jīng)時(shí)間編碼的連續(xù)波聲音信號。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述聲音為超聲。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其中所述聲音是以偽隨機(jī)噪聲來時(shí)間編碼的。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其中所述聲音是以變化的頻率來時(shí)間編碼的。
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其中所述聲音是使用擴(kuò)頻調(diào)制來時(shí)間編碼的。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中在聲音檢測器中接收聲音信號包括在計(jì)算裝置上間隔開的三個(gè)聲音檢測器中接收聲音信號。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中處理所述通道脈沖響應(yīng)以提取特征包括減去背景通道脈沖響應(yīng)以獲得反射物通道脈沖響應(yīng)。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其中處理所述通道脈沖響應(yīng)以提取特征進(jìn)一步包括計(jì)算差通道脈沖響應(yīng)以及將不同通道脈沖響應(yīng)的序列作為圖像來處理。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其中處理所述通道脈沖響應(yīng)以提取特征進(jìn)一步包括將邊緣濾波器應(yīng)用于所述差通道脈沖響應(yīng)圖像。
11.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其中處理所述通道脈沖響應(yīng)以提取特征進(jìn)一步包括將灰度級相關(guān)矩陣應(yīng)用于所述差通道脈沖響應(yīng)圖像。
12.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其中將所述所提取的特征與數(shù)據(jù)庫所述通道脈沖響應(yīng)特征進(jìn)行比較包括使用選自由k個(gè)最近鄰域分析、人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)分析和隱式馬爾可夫模型分析組成的群組的方法執(zhí)行分析。
13.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其進(jìn)一步包括 基于所述通道脈沖響應(yīng)特征識別最強(qiáng)反射物； 從所述識別最強(qiáng)反射物測量聲音的飛行時(shí)間；以及 基于所述測得的飛行時(shí)間確定所述所識別的最強(qiáng)反射物在空間中的位置。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的方法，其進(jìn)一步包括將卡爾曼濾波應(yīng)用于所述測得的飛行 時(shí)間數(shù)據(jù)。
15.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其進(jìn)一步包括基于所述計(jì)算通道脈沖響應(yīng)確定通道脈沖響應(yīng)曲線， 其中處理所述通道脈沖響應(yīng)以提取特征包括基于從所述通道脈沖響應(yīng)曲線得出的角度信息來確定反射物移動(dòng)方向。
16.一種用于辨識用戶輸入手勢的方法，其包括 在聲音檢測器中接收經(jīng)時(shí)間編碼的超聲信號； 基于所述接收到的信號計(jì)算通道脈沖響應(yīng)；處理所述通道脈沖響應(yīng)以確定通道脈沖響應(yīng)曲線的角度；以及 執(zhí)行與所述通道脈沖響應(yīng)曲線的所述所確定角度相關(guān)聯(lián)的命令。
17.一種計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，其包括 處理器； 存儲器，其耦合到所述處理器； 聲音發(fā)射器，其耦合到所述處理器；以及 一個(gè)或一個(gè)以上聲音檢測器，其耦合到所述處理器， 其中所述處理器以處理器可執(zhí)行指令配置以執(zhí)行包括以下各項(xiàng)的操作 在聲音檢測器中接收經(jīng)時(shí)間編碼的超聲信號； 基于所述接收到的信號計(jì)算通道響應(yīng)； 處理所述通道脈沖響應(yīng)以提取特征；以及 將所述所提取的特征與通道脈沖響應(yīng)特征的數(shù)據(jù)庫進(jìn)行比較以識別匹配的存儲特征；以及 執(zhí)行與所述所匹配的所存儲特征相關(guān)聯(lián)的命令。
18.根據(jù)權(quán)利要求17所述的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，其中所述處理器以處理器可執(zhí)行指令配置以執(zhí)行進(jìn)一步包括以下的操作從超聲發(fā)射器發(fā)射經(jīng)時(shí)間編碼的連續(xù)波聲音信號。
19.根據(jù)權(quán)利要求17所述的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，其中所述處理器以處理器可執(zhí)行指令配置以執(zhí)行操作以使得所述聲音為超聲。
20.根據(jù)權(quán)利要求18所述的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，其中所述處理器以處理器可執(zhí)行指令配置以執(zhí)行操作以使得所述聲音是以偽隨機(jī)噪聲來時(shí)間編碼的。
21.根據(jù)權(quán)利要求18所述的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，其中所述處理器以處理器可執(zhí)行指令配置以執(zhí)行操作以使得所述聲音是以變化的頻率來時(shí)間編碼的。
22.根據(jù)權(quán)利要求18所述的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，其中所述處理器以處理器可執(zhí)行指令配置以執(zhí)行操作以使得所述聲音是使用擴(kuò)頻調(diào)制來時(shí)間編碼的。
23.根據(jù)權(quán)利要求17所述的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，其中所述處理器以處理器可執(zhí)行指令配置以執(zhí)行操作以使得在聲音檢測器中接收聲音信號包括在計(jì)算裝置上間隔開的三個(gè)聲音檢測器中接收聲音信號。
24.根據(jù)權(quán)利要求17所述的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，其中所述處理器以處理器可執(zhí)行指令配置以執(zhí)行操作以使得處理所述通道脈沖響應(yīng)以提取特征包括減去背景通道脈沖響應(yīng)以獲得反射物通道脈沖響應(yīng)。
25.根據(jù)權(quán)利要求24所述的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，其中所述處理器以處理器可執(zhí)行指令配置以執(zhí)行操作以使得處理所述通道脈沖響應(yīng)以提取特征進(jìn)一步包括計(jì)算差通道脈沖響應(yīng)且將不同通道脈沖響應(yīng)的序列作為圖像來處理。
26.根據(jù)權(quán)利要求25所述的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，其中所述處理器以處理器可執(zhí)行指令配置以執(zhí)行操作以使得處理所述通道脈沖響應(yīng)以提取特征進(jìn)一步包括將邊緣濾波器應(yīng)用于所述差通道脈沖響應(yīng)圖像。
27.根據(jù)權(quán)利要求25所述的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，其中所述處理器以處理器可執(zhí)行指令配置以執(zhí)行操作以使得處理所述通道脈沖響應(yīng)以提取特征進(jìn)一步包括將灰度級相關(guān)矩陣應(yīng)用于所述差通道脈沖響應(yīng)圖像。
28.根據(jù)權(quán)利要求25所述的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，其中所述處理器以處理器可執(zhí)行指令配置以執(zhí)行操作以使得將所述所提取的特征與數(shù)據(jù)庫所述通道脈沖響應(yīng)特征進(jìn)行比較包括使用選自由k個(gè)最近鄰域分析、人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)分析和隱式馬爾可夫模型分析組成的群組的方法執(zhí)行分析。
29.根據(jù)權(quán)利要求17所述的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，其中所述處理器以處理器可執(zhí)行指令配置以執(zhí)行進(jìn)一步包括以下各項(xiàng)的操作 基于所述通道脈沖響應(yīng)特征識別最強(qiáng)反射物； 從所述識別最強(qiáng)反射物測量聲音的飛行時(shí)間；以及 基于所述測得的飛行時(shí)間確定所述所識別的最強(qiáng)反射物在空間中的位置。
30.根據(jù)權(quán)利要求29所述的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，其中所述處理器以處理器可執(zhí)行指令配置以執(zhí)行進(jìn)一步包括以下的操作將卡爾曼濾波應(yīng)用于所述測得的飛行時(shí)間數(shù)據(jù)。
31.根據(jù)權(quán)利要求17所述的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，其中所述處理器以處理器可執(zhí)行指令配置以執(zhí)行進(jìn)一步包括以下的操作基于所述計(jì)算通道脈沖響應(yīng)確定通道脈沖響應(yīng)曲線， 其中所述處理器以處理器可執(zhí)行指令配置以執(zhí)行操作以使得處理所述通道脈沖響應(yīng)以提取特征包括基于從所述通道脈沖響應(yīng)曲線得出的角度信息來確定反射物移動(dòng)方向。
32.—種計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，其包括 處理器； 存儲器，其耦合到所述處理器； 聲音發(fā)射器，其耦合到所述處理器；以及 一個(gè)或一個(gè)以上聲音檢測器，其耦合到所述處理器， 其中所述處理器以處理器可執(zhí)行指令配置以執(zhí)行包括以下各項(xiàng)的操作 在聲音檢測器中接收經(jīng)時(shí)間編碼的超聲信號； 基于所述接收到的信號計(jì)算通道脈沖響應(yīng)； 處理所述通道脈沖響應(yīng)以確定通道脈沖響應(yīng)曲線的角度；以及 執(zhí)行與所述通道脈沖響應(yīng)曲線的所述所確定角度相關(guān)聯(lián)的命令。
33.一種計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，其包括 用于在聲音檢測器中接收經(jīng)時(shí)間編碼的超聲信號的裝置； 用于基于所述接收到的信號計(jì)算通道響應(yīng)的裝置； 用于處理所述通道脈沖響應(yīng)以提取特征的裝置；以及 用于將所述所提取的特征與通道脈沖響應(yīng)特征的數(shù)據(jù)庫進(jìn)行比較以識別匹配的存儲特征的裝置；以及 用于執(zhí)行與所述所匹配的所存儲特征相關(guān)聯(lián)的命令的裝置。
34.根據(jù)權(quán)利要求33所述的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，其進(jìn)一步包括用于從超聲發(fā)射器發(fā)射經(jīng)時(shí)間編碼的連續(xù)波聲音信號的裝置。
35.根據(jù)權(quán)利要求33所述的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，其中所述聲音為超聲。
36.根據(jù)權(quán)利要求34所述的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，其中所述聲音是以偽隨機(jī)噪聲來時(shí)間編碼的。
37.根據(jù)權(quán)利要求34所述的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，其中所述聲音是以變化的頻率來時(shí)間編碼的。
38.根據(jù)權(quán)利要求34所述的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，其中所述聲音是使用擴(kuò)頻調(diào)制來時(shí)間編碼的。
39.根據(jù)權(quán)利要求33所述的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，其中用于在聲音檢測器中接收聲音信號的裝置包括用于在計(jì)算裝置上間隔開的三個(gè)聲音檢測器中接收聲音信號的裝置。
40.根據(jù)權(quán)利要求33所述的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，其中用于處理所述通道脈沖響應(yīng)以提取特征的裝置包括用于減去背景通道脈沖響應(yīng)以獲得反射物通道脈沖響應(yīng)的裝置。
41.根據(jù)權(quán)利要求40所述的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，其中用于處理所述通道脈沖響應(yīng)以提取特征的裝置進(jìn)一步包括用于計(jì)算差通道脈沖響應(yīng)以及將不同通道脈沖響應(yīng)的序列作為圖像來處理的裝置。
42.根據(jù)權(quán)利要求41所述的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，其中用于處理所述通道脈沖響應(yīng)以提取特征的裝置進(jìn)一步包括用于將邊緣濾波器應(yīng)用于所述差通道脈沖響應(yīng)圖像的裝置。
43.根據(jù)權(quán)利要求41所述的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，其中用于處理所述通道脈沖響應(yīng)以提取特征的裝置進(jìn)一步包括用于將灰度級相關(guān)矩陣應(yīng)用于所述差通道脈沖響應(yīng)圖像的裝置。
44.根據(jù)權(quán)利要求41所述的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，其中用于將所述所提取的特征與數(shù)據(jù)庫所述通道脈沖響應(yīng)特征進(jìn)行比較的裝置包括用于使用選自由k個(gè)最近鄰域分析、人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)分析和隱式馬爾可夫模型分析組成的群組的方法執(zhí)行分析的裝置。
45.根據(jù)權(quán)利要求33所述的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，其進(jìn)一步包括 用于基于所述通道脈沖響應(yīng)特征識別最強(qiáng)反射物的裝置； 用于從所述識別最強(qiáng)反射物測量聲音的飛行時(shí)間的裝置；以及 用于基于所述測得的飛行時(shí)間確定所述所識別的最強(qiáng)反射物在空間中的位置的裝置。
46.根據(jù)權(quán)利要求45所述的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，其進(jìn)一步包括用于將卡爾曼濾波應(yīng)用于所述測得的飛行時(shí)間數(shù)據(jù)的裝置。
47.根據(jù)權(quán)利要求33所述的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，其進(jìn)一步包括用于基于所述計(jì)算通道脈沖響應(yīng)確定通道脈沖響應(yīng)曲線的裝置， 其中用于處理所述通道脈沖響應(yīng)以提取特征的裝置包括用于基于從所述通道脈沖響應(yīng)曲線得出的角度信息來確定反射物移動(dòng)方向的裝置。
48.一種計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，其包括 用于在聲音檢測器中接收經(jīng)時(shí)間編碼的超聲信號的裝置； 用于基于所述接收到的信號計(jì)算通道脈沖響應(yīng)的裝置； 用于處理所述通道脈沖響應(yīng)以確定通道脈沖響應(yīng)曲線的角度的裝置；以及 用于執(zhí)行與所述通道脈沖響應(yīng)曲線的所述所確定角度相關(guān)聯(lián)的命令的裝置。
49.一種非暫時(shí)性計(jì)算機(jī)可讀存儲媒體，其上存儲有計(jì)算機(jī)可執(zhí)行指令，所述計(jì)算機(jī)可執(zhí)行指令經(jīng)配置以致使經(jīng)配置以發(fā)射和檢測超聲的計(jì)算機(jī)執(zhí)行包括以下各項(xiàng)的操作 在聲音檢測器中接收經(jīng)時(shí)間編碼的超聲信號； 基于所述接收到的信號計(jì)算通道響應(yīng)； 處理所述通道脈沖響應(yīng)以提取特征；以及 將所述所提取的特征與通道脈沖響應(yīng)特征的數(shù)據(jù)庫進(jìn)行比較以識別匹配的存儲特征；以及 執(zhí)行與所述所匹配的所存儲特征相關(guān)聯(lián)的命令。
50.根據(jù)權(quán)利要求49所述的非暫時(shí)性計(jì)算機(jī)可讀存儲媒體，其中所述所存儲的計(jì)算機(jī)可執(zhí)行指令經(jīng)配置以致使計(jì)算機(jī)執(zhí)行進(jìn)一步包括以下的操作從超聲發(fā)射器發(fā)射經(jīng)時(shí)間編碼的連續(xù)波聲音信號。
51.根據(jù)權(quán)利要求49所述的非暫時(shí)性計(jì)算機(jī)可讀存儲媒體，其中所述所存儲的計(jì)算機(jī)可執(zhí)行指令經(jīng)配置以致使計(jì)算機(jī)執(zhí)行操作以使得所述聲音為超聲。
52.根據(jù)權(quán)利要求50所述的非暫時(shí)性計(jì)算機(jī)可讀存儲媒體，其中所述所存儲的計(jì)算機(jī)可執(zhí)行指令經(jīng)配置以致使計(jì)算機(jī)執(zhí)行操作以使得所述聲音是以偽隨機(jī)噪聲來時(shí)間編碼的。
53.根據(jù)權(quán)利要求50所述的非暫時(shí)性計(jì)算機(jī)可讀存儲媒體，其中所述所存儲的計(jì)算機(jī)可執(zhí)行指令經(jīng)配置以致使計(jì)算機(jī)執(zhí)行操作以使得所述聲音是以變化的頻率來時(shí)間編碼的。
54.根據(jù)權(quán)利要求50所述的非暫時(shí)性計(jì)算機(jī)可讀存儲媒體，其中所述所存儲的計(jì)算機(jī)可執(zhí)行指令經(jīng)配置以致使計(jì)算機(jī)執(zhí)行操作以使得所述聲音是使用擴(kuò)頻調(diào)制來時(shí)間編碼的。
55.根據(jù)權(quán)利要求49所述的非暫時(shí)性計(jì)算機(jī)可讀存儲媒體，其中所述所存儲的計(jì)算機(jī)可執(zhí)行指令經(jīng)配置以致使計(jì)算機(jī)執(zhí)行操作以使得在聲音檢測器中接收聲音信號包括在計(jì)算裝置上間隔開的三個(gè)聲音檢測器中接收聲音信號。
56.根據(jù)權(quán)利要求49所述的非暫時(shí)性計(jì)算機(jī)可讀存儲媒體，其中所述所存儲的計(jì)算機(jī)可執(zhí)行指令經(jīng)配置以致使計(jì)算機(jī)執(zhí)行操作以使得處理所述通道脈沖響應(yīng)以提取特征包括減去背景通道脈沖響應(yīng)以獲得反射物通道脈沖響應(yīng)。
57.根據(jù)權(quán)利要求56所述的非暫時(shí)性計(jì)算機(jī)可讀存儲媒體，其中所述所存儲的計(jì)算機(jī)可執(zhí)行指令經(jīng)配置以致使計(jì)算機(jī)執(zhí)行操作以使得處理所述通道脈沖響應(yīng)以提取特征進(jìn)一步包括計(jì)算差通道脈沖響應(yīng)以及將不同通道脈沖響應(yīng)的序列作為圖像來處理。
58.根據(jù)權(quán)利要求57所述的非暫時(shí)性計(jì)算機(jī)可讀存儲媒體，其中所述所存儲的計(jì)算機(jī)可執(zhí)行指令經(jīng)配置以致使計(jì)算機(jī)執(zhí)行操作以使得處理所述通道脈沖響應(yīng)以提取特征進(jìn)一步包括將邊緣濾波器應(yīng)用于所述差通道脈沖響應(yīng)圖像。
59.根據(jù)權(quán)利要求57所述的非暫時(shí)性計(jì)算機(jī)可讀存儲媒體，其中所述所存儲的計(jì)算機(jī)可執(zhí)行指令經(jīng)配置以致使計(jì)算機(jī)執(zhí)行操作以使得處理所述通道脈沖響應(yīng)以提取特征進(jìn)一步包括將灰度級相關(guān)矩陣應(yīng)用于所述差通道脈沖響應(yīng)圖像。
60.根據(jù)權(quán)利要求57所述的非暫時(shí)性計(jì)算機(jī)可讀存儲媒體，其中所述所存儲的計(jì)算機(jī)可執(zhí)行指令經(jīng)配置以致使計(jì)算機(jī)執(zhí)行操作以使得將所述所提取的特征與數(shù)據(jù)庫所述通道脈沖響應(yīng)特征進(jìn)行比較包括使用選自由k個(gè)最近鄰域分析、人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)分析和隱式馬爾可夫模型分析組成的群組的方法執(zhí)行分析。
61.根據(jù)權(quán)利要求49所述的非暫時(shí)性計(jì)算機(jī)可讀存儲媒體，其中所述所存儲的計(jì)算機(jī)可執(zhí)行指令經(jīng)配置以致使計(jì)算機(jī)執(zhí)行進(jìn)一步包括以下各項(xiàng)的操作 基于所述通道脈沖響應(yīng)特征識別最強(qiáng)反射物； 從所述識別最強(qiáng)反射物測量聲音的飛行時(shí)間；以及 基于所述測得的飛行時(shí)間確定所述所識別的最強(qiáng)反射物在空間中的位置。
62.根據(jù)權(quán)利要求61所述的非暫時(shí)性計(jì)算機(jī)可讀存儲媒體，其中所述所存儲的計(jì)算機(jī)可執(zhí)行指令經(jīng)配置以致使計(jì)算機(jī)執(zhí)行進(jìn)一步包括以下的操作將卡爾曼濾波應(yīng)用于所述測得的飛行時(shí)間數(shù)據(jù)。
63.根據(jù)權(quán)利要求49所述的非暫時(shí)性計(jì)算機(jī)可讀存儲媒體，其中所述所存儲的計(jì)算機(jī)可執(zhí)行指令經(jīng)配置以致使計(jì)算機(jī)執(zhí)行進(jìn)一步包括以下的操作基于所述計(jì)算通道脈沖響應(yīng)確定通道脈沖響應(yīng)曲線， 其中所述所存儲的計(jì)算機(jī)可執(zhí)行指令經(jīng)配置以致使計(jì)算機(jī)執(zhí)行操作以使得處理所述通道脈沖響應(yīng)以提取特征包括基于從所述通道脈沖響應(yīng)曲線得出的角度信息來確定反射物移動(dòng)方向。
64.一種非暫時(shí)性計(jì)算機(jī)可讀存儲媒體，其上存儲有計(jì)算機(jī)可執(zhí)行指令，所述計(jì)算機(jī)可執(zhí)行指令經(jīng)配置以致使經(jīng)配置以發(fā)射和檢測超聲的計(jì)算機(jī)執(zhí)行包括以下各項(xiàng)的操作 在聲音檢測器中接收經(jīng)時(shí)間編碼的超聲信號； 基于所述接收到的信號計(jì)算通道脈沖響應(yīng)； 處理所述通道脈沖響應(yīng)以確定通道脈沖響應(yīng)曲線的角度；以及 執(zhí)行與所述通道脈沖響應(yīng)曲線的所述所確定角度相關(guān)聯(lián)的命令。
65.一種用于確定第一裝置與第二裝置之間的相對坐標(biāo)的方法，其包括 從所述第一裝置的超聲發(fā)射器發(fā)射經(jīng)時(shí)間編碼的連續(xù)波超聲信號； 在所述第二裝置處接收所述經(jīng)時(shí)間編碼的連續(xù)波超聲信號； 測量所述所接收到的經(jīng)時(shí)間編碼的連續(xù)波超聲信號的飛行時(shí)間； 將卡爾曼濾波應(yīng)用于所述測得的飛行時(shí)間；以及 基于所述測得的飛行時(shí)間確定所述第一裝置相對于所述第二裝置的位置。
66.根據(jù)權(quán)利要求65所述的方法，其進(jìn)一步包括 將坐標(biāo)轉(zhuǎn)換為距離。
67.一種計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，其包括 處理器； 存儲器，其耦合到所述處理器； 聲音發(fā)射器，其耦合到所述處理器；以及 一個(gè)或一個(gè)以上聲音檢測器，其耦合到所述處理器， 其中所述處理器以處理器可執(zhí)行指令配置以執(zhí)行包括以下各項(xiàng)的操作 從第一裝置的超聲發(fā)射器發(fā)射經(jīng)時(shí)間編碼的連續(xù)波超聲信號； 在第二裝置處接收所述經(jīng)時(shí)間編碼的連續(xù)波超聲信號； 測量所述所接收到的經(jīng)時(shí)間編碼的連續(xù)波超聲信號的飛行時(shí)間； 將卡爾曼濾波應(yīng)用于所述測得的飛行時(shí)間；以及 基于所述測得的飛行時(shí)間確定所述第一裝置相對于所述第二裝置的位置。
68.一種計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，其包括 用于從第一裝置的超聲發(fā)射器發(fā)射經(jīng)時(shí)間編碼的連續(xù)波超聲信號的裝置； 用于在第二裝置處接收所述經(jīng)時(shí)間編碼的連續(xù)波超聲信號的裝置； 用于測量所述所接收到的經(jīng)時(shí)間編碼的連續(xù)波超聲信號的飛行時(shí)間的裝置； 用于將卡爾曼濾波應(yīng)用于所述測得的飛行時(shí)間的裝置；以及 用于基于所述測得的飛行時(shí)間確定所述第一裝置相對于所述第二裝置的位置的裝置。
69.一種非暫時(shí)性計(jì)算機(jī)可讀存儲媒體，其上存儲有計(jì)算機(jī)可執(zhí)行指令，所述計(jì)算機(jī)可執(zhí)行指令經(jīng)配置以致使經(jīng)配置以發(fā)射和檢測超聲的計(jì)算機(jī)執(zhí)行包括以下各項(xiàng)的操作 從第一裝置的超聲發(fā)射器發(fā)射經(jīng)時(shí)間編碼的連續(xù)波超聲信號；在第二裝置處接收所述經(jīng)時(shí)間編碼的連續(xù)波超聲信號；測量所述所接收到的經(jīng)時(shí)間編碼的連續(xù)波超聲信號的飛行時(shí)間；將卡爾曼濾波應(yīng)用于所述測得的飛行時(shí)間； 以及基于所述測得的飛行時(shí)間確定所述第一裝置相對于所述第二裝置的位置。
全文摘要
實(shí)施例提供用于使用連續(xù)波聲音信號進(jìn)行無觸摸感測和手勢辨識的系統(tǒng)和方法。由發(fā)射器發(fā)射的例如超聲等連續(xù)波聲音可從物體反射，且由一個(gè)或一個(gè)以上聲音接收器接收?？蓪β曇粜盘栠M(jìn)行時(shí)間編碼?？商幚斫邮盏降穆曇粜盘栆源_定通道脈沖響應(yīng)或計(jì)算飛行時(shí)間?？商幚硭_定的通道脈沖響應(yīng)以提取可辨識特征或角度?？蓪⑺崛〉奶卣髋c特征數(shù)據(jù)庫進(jìn)行比較以識別與所匹配的特征相關(guān)聯(lián)的用戶輸入手勢。通道脈沖響應(yīng)曲線的角度可與輸入手勢相關(guān)聯(lián)?？墒褂脕碜悦恳唤邮掌鞯娘w行時(shí)間值來確定所述反射物體的坐標(biāo)?？蓪?shí)施例實(shí)施為圖形用戶接口的部分?？墒褂脤?shí)施例來確定發(fā)射器的位置。
文檔編號G01S15/87GK103038725SQ201180037293
公開日2013年4月10日 申請日期2011年6月29日 優(yōu)先權(quán)日2010年6月29日
發(fā)明者李仁 , 太元·李, 惠雅·L·納爾遜, 薩米爾·K·古普塔 申請人:高通股份有限公司