br>[0078] 參照圖1，計算接口可以包括可以佩戴在用戶的拇指上的指環(huán)100。指環(huán)包括帶 110以及位于電子組件殼體120內(nèi)的一個或多個加速計、磁強計或陀螺儀（總的來說，一組 傳感器）。指環(huán)可以包括單個三軸或多個雙軸和/或單個軸傳感器以跨越三維空間。在一 些實現(xiàn)方式中，可以將組件殼體120中的不同類型的傳感器的軸對準。在一些實現(xiàn)方式中， 可以經(jīng)由校準處理電子地將組件殼體120中的不同類型的傳感器的軸對準。指環(huán)還可以包 括諸如藍牙傳送器這樣的射頻傳送設(shè)備以及電池。電子組件殼體可以包括用于對電子組件 加電和斷電的開關(guān)130。
[0079] 加速計可以測量拇指的空間朝向及其運動。例如，當對諸如手的其他手指上指節(jié) 這樣的目標輕叩拇指時，突然的減速導致被加速計檢測到。傳送器可以被用于將來自指環(huán) 的傳感器測量發(fā)送給外部處理設(shè)備。傳送器還可以用于將從傳感器測量得出的事件有關(guān)的 信息發(fā)送給外部處理設(shè)備。
[0080] 指環(huán)帶110用于將接口指環(huán)100保持在用戶的拇指上的適當位置處。因為拇指大 小隨用戶而不同，因此使指環(huán)帶有足夠彈性以舒適地適合不同大小的拇指可以是有利的。 指環(huán)帶可以由塑料或另外的彈性材料制成。指環(huán)帶可以是大致圓形形狀，具有允許指環(huán)帶 彎曲以包圍用戶的拇指的圓周的大部分的單個缺口 140。替代地，指環(huán)帶可以形成為在佩戴 時完全地環(huán)繞用戶的拇指的完整的環(huán)。在該情況下，指環(huán)帶可以由諸如尼龍這樣的能夠在 縱向方向上伸展的材料制成。替代地，指環(huán)帶可以是剛性的，并且適合特定的拇指大小。
[0081] 在一些實現(xiàn)方式中，指環(huán)100還可以包括無線接收器（例如，藍牙接收器），以便接 收來自目標計算設(shè)備或中間設(shè)備的信息。例如，指環(huán)可以接收來自設(shè)置諸如使用模式（例 如，進入光標控制模式）、節(jié)能模式、對一個或多個傳感器的采樣速率等的指環(huán)的操作參數(shù) 的目標計算設(shè)備的配置命令。
[0082] 在一些實現(xiàn)方式中，包括藍牙傳送器的指環(huán)的一部分可以是可從帶分離的。該部 分還可以包括允許將可分離的組件用作手機的啟用藍牙的耳塞的揚聲器和麥克風。
[0083] 參照圖2,示例計算接口可以包括可以佩戴在用戶手腕上的手鐲200。手鐲包括手 腕帶210以及位于電子組件殼體220中的一個或多個加速計、磁強計或陀螺儀（總的來說， 一組傳感器）。手鐲可以包括單個三軸或多個雙軸和/或單個軸傳感器以跨越三維空間。 在一些實現(xiàn)方式中，可以將組件殼體220中的不同類型的傳感器的軸對準。在一些實現(xiàn)方 式中，可以經(jīng)由校準處理電子地將組件殼體220中的不同類型的傳感器的軸對準。手鐲還 可以包括諸如藍牙傳送器這樣的射頻傳送設(shè)備以及電池。加速計可以測量手腕的空間朝向 及其運動。傳送器可以用于向外部處理設(shè)備發(fā)送來自手鐲的傳感器測量。傳送器還可以用 于向外部處理設(shè)備發(fā)送從傳感器測量得出的事件有關(guān)的信息。電子組件殼體可以包括用于 對電子組件加電和斷電的開關(guān)230。
[0084] 手腕帶210用于將接口的組件保持在用戶的手腕上的適當位置處。手腕大小可 能隨用戶而不同。因此使手腕帶有足夠彈性以舒適地適合不同大小的手腕可以是有利的。 手腕帶可以由諸如橡膠、尼龍或塑料這樣的彈性材料制成。手腕帶可以包括諸如維可牢條 (Velcro strip)、撳鈕、纜線扎匝或帶扣這樣的可調(diào)節(jié)的緊固設(shè)備。手腕帶可以形成為在佩 戴時完整地環(huán)繞用戶的手腕的完整的環(huán)。替代地，手腕帶可以是由能夠在縱向方向上伸展 以允許帶在用戶的手上滑動并且仍然足夠緊地適合手腕以將加速計保持在手腕上的適當 位置處的諸如橡膠或尼龍這樣的材料制成的連續(xù)的環(huán)。
[0085] 在一些實現(xiàn)方式中，手鐲200還可以包括無線接收器（例如，藍牙接收器），以便接 收來自目標計算設(shè)備或中間設(shè)備的信息。例如，指環(huán)可以接收來自設(shè)置諸如使用模式（例 如，進入光標控制模式）、節(jié)能模式、對一個或多個傳感器的采樣速率等指環(huán)的操作參數(shù)的 目標計算設(shè)備的配置命令。
[0086] 參考圖3,接口 300可以包括佩戴在用戶的手或手臂的不同部分上的多個組件。在 圖3所示的示例中，接口包括佩戴在相同的手310的指環(huán)100和手鐲200。當接口處于用戶 的手腕和拇指上的適當位置處時，位置跟蹤器模塊可以啟動。在一些實現(xiàn)方式中，指環(huán)和手 鐲這兩者中的傳感器的位置可以通過集成兩個組件所檢測到的動態(tài)運動來跟蹤。手鐲所經(jīng) 歷的位置的改變用作確定拇指的位置相對于手的其余部分改變了多少的基準。以此方式， 可以控制以將諸如轉(zhuǎn)動、坐著、站著、行走或騎車這樣的不相關(guān)的用戶移動的影響與拇指相 對于手的其他部分的位置的改變隔離。
[0087] 在一些實現(xiàn)方式中，以大約IkHz的頻率對加速計讀數(shù)進行采樣，并且處理得到的 數(shù)字信號以檢測拇指輕叩何時發(fā)生，并且根據(jù)被敲擊的輕叩目標對輕叩進行分類。所有或 部分的處理可以由位于指環(huán)或手鐲上的微處理器來執(zhí)行。對加速計讀數(shù)的所有或部分處理 可以數(shù)據(jù)處理設(shè)備上執(zhí)行，該數(shù)據(jù)處理設(shè)備在經(jīng)由射頻傳送接收來自指環(huán)和/或手鐲上的 傳送器的讀數(shù)。數(shù)據(jù)處理設(shè)備可以是運行被配置為接收傳感器讀數(shù)或基于來自接口的那些 讀數(shù)的信息（例如，過濾的信號和/或符號）的軟件的內(nèi)部或外部處理設(shè)備，諸如手機。替 代地，處理設(shè)備可以是被配置為經(jīng)由射頻傳送來接收基于來自接口的傳感器讀數(shù)的信息的 單獨的設(shè)備。單獨的處理設(shè)備反過來可以經(jīng)由諸如USB(通用串行總線）端口這樣的另外 的接口向諸如計算機這樣的外部處理設(shè)備傳遞諸如所檢測到的目標輕叩事件這樣的信息。
[0088] 在一些實現(xiàn)方式中，接口系統(tǒng)中的設(shè)備可以通過射頻相互通信。例如，可以使用來 自短程（例如，1英尺范圍）的指環(huán)的低功率無線傳送將來自指環(huán)的傳感器的測量輸送給附 接到手鐲的處理設(shè)備，處理設(shè)備可以進而解釋那些測量和/或經(jīng)由更高功率無線通信鏈路 (例如，藍牙鏈路）將它們轉(zhuǎn)發(fā)給目標計算設(shè)備。這樣的配置可以允許在指環(huán)中包括比在手 鐲中的更小的電池。在一些實現(xiàn)方式中，它們可以通過有線連接相互通信。例如，指環(huán)100 和手鐲200可以通過有線連接來通信傳感器讀數(shù)，以確定它們各自的空間朝向。作為另外 的示例，手鐲可以持有通過有線連接向指環(huán)供應電力的能量存儲。
[0089] 手腕帶中的加速計還可以用于通過測量由地球的重力牽引造成的靜態(tài)加速檢測 手的空間朝向，其為沿著從地球中心開始延伸通過接口的佩戴者的地球半徑的向量。對用 戶的手腕的加速計的朝向可以通過手腕帶來固定。因此，加速計所感測到的三維的軸可以 是相對于用戶的手腕的朝向而固定的。計算地球半徑向量相對于按照軸延伸的基準框架的 角度以確定手腕相對于地球半徑的朝向。類似地，計算地球半徑向量相對于按照指環(huán)加速 計的軸延伸的基準框架的角度以確定拇指的指節(jié)相對于地球半徑的角度。
[0090] 可以比較拇指和手腕的地球半徑角度以估計與地球半徑正交的平面以外的拇指 和手腕之間的角度的分量。在檢測到輕叩時的拇指和手腕之間的角度可以用于區(qū)分手上的 輕叩目標。拇指和手腕之間的當前角度有關(guān)的信息可以結(jié)合來自位置跟蹤模塊的信息一起 用于通過將輕叩事件分配給輕叩目標來對輕叩事件分類。
[0091] 在一些實現(xiàn)方式中，磁強計可以結(jié)合加速計一起用于確定拇指指環(huán)和諸如位于手 腕上的基準設(shè)備這樣的基準設(shè)備之間的相對朝向。拇指指環(huán)可以包括三軸加速計和三軸 磁強計?？梢詫⑦@些磁強計和加速計的軸對準?；鶞试O(shè)備還可以包括軸被對準的加速計 和磁強計。當檢測到輕叩事件時，來自拇指傳感器和基準傳感器的讀數(shù)可以進行開窗處理 (windowed)和采樣，以估計在拇指在輕叩事件期間相對于手的其他部分靜止的同時拇指傳 感器和基準傳感器所經(jīng)歷的加速和磁場。這些估計可以被編碼為四個3維向量：Γβ、I:、 匕、r:。對于隨后的公開，使用下面的標記：
[0092] r::基準設(shè)備中的磁強計所檢測到的磁通量向量；
[0093] ?^基準設(shè)備中的加速計所檢測到的加速向量；
[0094] ll:拇指設(shè)備中的磁強計所檢測到的磁通量向量；
[0095] 拇指設(shè)備中的加速計所檢測到的加速向量；
[0096] J:向量！'的X分量，對于y和ζ分量是類似的；
[0097] Rm:用于對準磁通量向量的旋轉(zhuǎn)矩陣；
[0098] Ra:用于對準加速向量的旋轉(zhuǎn)矩陣；
[0099] R :用于對準磁通量向量和加速向量這兩者的旋轉(zhuǎn)矩陣。
[0100] 表示輕叩事件期間拇指設(shè)備和基準設(shè)備的相對朝向的旋轉(zhuǎn)可以從這四個向量確 定。該旋轉(zhuǎn)可以分階段地確定：首先確定兩個分量旋轉(zhuǎn)，RdPRa，然后組合它們。首先，通 過取得.rt:和的叉積來計算對準兩個磁場向量的旋轉(zhuǎn)，以確定對準兩個向量的最小角度 旋轉(zhuǎn)的軸以及旋轉(zhuǎn)的角度的量值。還計算點積以消除角度的象限的歧義。這些計算生成第 一分量旋轉(zhuǎn)的軸/角度表示。
等式1 :磁場向量的叉積
等式2:旋轉(zhuǎn)的角度的正弦
等式3:旋轉(zhuǎn)的角度的余弦
等式4:旋轉(zhuǎn)的歸一化軸
[0105] 第一分量旋轉(zhuǎn)可以從旋轉(zhuǎn)軸和旋轉(zhuǎn)角度計算出。假設(shè)^^=1 一 C?。第一分量旋轉(zhuǎn)由 3X3矩陣Rm來表示：
[0107] 等式5 :磁場向量的旋轉(zhuǎn)矩陣
[0108] 然后，對拇指加速向量應用第一旋轉(zhuǎn)矩陣以確定旋轉(zhuǎn)的拇指加速向量ζ、
[0109] C = RmTa等式6 :旋轉(zhuǎn)的拇指加速向量
[0110] 接下來可以確定將ξ'.與基準加速對準的第二分量旋轉(zhuǎn)。第二分量旋轉(zhuǎn)可以約 束為使用與基準磁場r"!對準的旋轉(zhuǎn)的軸，使得第二分量旋轉(zhuǎn)保留兩個磁場向量的對準。這 可以例如使用至垂直于-匕的平面上的疋和的投射來完成。
等式7:基準加速向量的投射
等式8:歸一化的投射向量

等式9 :拇指加速向量的投射 等式10:歸一化的投射向量
[0115] 然后，對準這些投射的最小角度旋轉(zhuǎn)將具有平行于的軸，因此叉積和點積可以 被應用于投射以確定將對準加速向量的投射的該平面中的旋轉(zhuǎn)的角度。該第二分量旋轉(zhuǎn)還 可以從軸/角度表示計算出，并且可以被表示為矩陣Ra。
等式11 :投射的加速的叉積
等式12 :旋轉(zhuǎn)的角度的正弦
[0118] c" = COS(Oii) = p； p；等式13 :旋轉(zhuǎn)的角度的余弦
等式14 :旋轉(zhuǎn)的歸一化的軸
[0121] 等式15 :磁場向量的旋轉(zhuǎn)矩陣
[0122] 然后，可以通過以適當?shù)拇涡驅(qū)蓚€矩陣相乘將兩個分量旋轉(zhuǎn)組合，以產(chǎn)生這兩 個設(shè)備的相對朝向的矩陣表示R。
[0123] R = RaRm等式16 :完整的旋轉(zhuǎn)矩陣
[0124] 拇指和基準設(shè)備的相對朝向可以從矩陣表示轉(zhuǎn)換為更低維度的表示，以允許更高 效的切片以將朝向估計量化為符號估計。例如，可以使用特征值分解將矩陣表示R轉(zhuǎn)換成 軸/角度表示。因為旋轉(zhuǎn)的軸是單位向量，所以通過將軸乘以旋轉(zhuǎn)的角度，可以將軸/角度 表述為三元組。然后，可以通過在三維空間中進行切片，將這些三元組分配給符號估計。
[0125] 用于朝向估計的切片器可以使用應用于在已知輕叩序列期間取得的輕叩朝向測 量的本體（corpus)的標準技術(shù)來生成。例如，可以使用對應于特定輕叩的朝向估計的簇的 質(zhì)心。切片可以通過確定到新的朝向估計的最近的輕叩質(zhì)心來完成?？梢曰卺槍芏嘤?戶的聚集數(shù)據(jù)或針對特定用戶通過使用訓練序列來收集來自該用戶的數(shù)據(jù)來確定切片器 區(qū)域。在一些情況下，可以使用小型訓練序列對特定的用戶定制通用切片器區(qū)域。
[0126] 將朝向旋轉(zhuǎn)分解為分量的次序可以是顛倒的。例如，可以首先確定對準加速向量 所需的分量，然后可以隨后確定大致對準磁場向量的受約束的分量旋轉(zhuǎn)，然后進行組合。執(zhí) 行的分解的次序的選擇可以由加速計和磁強計所經(jīng)歷的信噪比（SNR)來通知。
[0127] 校準序列可以由用戶在首次使用接口時執(zhí)行?？梢允褂眠B接到接口向其輸入數(shù)據(jù) 的處理設(shè)備的顯示器向用戶提示執(zhí)行校準處理的每個步驟。提示指示用戶觸摸手上的一個 或多個目標，并且在檢測到輕叩時記錄數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)可以僅用于當前會話，或者作為用戶簡檔 存儲在存儲器中。由此，可以訓練接口以響應手的幾何形狀和特定用戶的傾向。
[0128] 在一些實施例中，指環(huán)100可以包括溫度計，其用于動態(tài)地調(diào)整具有隨溫度變化 的響應特征的一個或多個傳感器（例如，加速計）的輸出放大器增益。
[0129] 在未圖示的一些實現(xiàn)方式中，位于佩戴在手的其他手指的一個近端指節(jié)上的第二 指環(huán)中的一個或多個加速計可以被用作確定拇指相對于手的其他部分的位置和角度的基 準。
[0130] 參考圖4,在一些實現(xiàn)方式中，輕叩目標位于用戶在佩戴包括指環(huán)100和手鐲200 的示例接口時用拇指可以符合人體工程學地輕叩的用戶的手的手指的指節(jié)上。在圖4中示 出手上的輕叩目標的示例布局400。對于手上的四個其他手指中的每一個，輕叩目標的中 心位于末端410、中節(jié)420和近端430指節(jié)的內(nèi)側(cè)表面上。建立將不同的符號分配給對每 個目標的輕叩的映射。在該圖中，每個目標用相關(guān)聯(lián)的符號來標記。在一些實施例（未示 出）中，食指上的輕叩目標的中心可以在食指最接近于拇指的側(cè)面上。將輕叩目標置于用 戶的手指上可以允許用戶在不看輕叩目標的情況下進行輕叩。
[0131] 接口可以包括另一個手的匹配的一組組件，使得兩個手可以用于數(shù)據(jù)輸入。在該 情況下，可以對每個手上的對應的輕叩目標分配不同的符號以使符號集合的大小加倍。另 外，可以組合兩個手上的輕叩以將符號集合擴展到更多。例如，輕叩并保持左食指的末端指 節(jié)同時輕叩另一個手上的指節(jié)可能被映射為一組符號；輕叩并保持左食指的中節(jié)指節(jié)同時 輕叩另一個手上的指節(jié)可能被映射為另外一組符號。由此，從組合兩個手上的輕叩可以產(chǎn) 生至少144個（左手上的12個指節(jié)乘以右手上的12個指節(jié)）符號。
[0132] 參考圖5和圖6,手腕對地球半徑的角度可以用于區(qū)分被分配給單個輕叩目標的 多個符號。在示例使用情形500和600中，手鐲200中的加速計的三個軸之一，即z軸560， 大致平行于用戶510的前臂，并且其他兩個軸被標記為X和y。可以確定z軸對地球半徑 550的角度565,并且將其與閾值進行比較以區(qū)分被分配給手上的目標的多組符號。圖5示 出佩戴包括指環(huán)100和手鐲200的接口的用戶510,其前臂朝向與地球半徑550大致成90 度。在該位置處，用戶510能夠通過用拇指輕叩手上的目標來輸入一組符號。如圖6所示， 在情形600中，用戶510可以通過彎曲肘部例如以提高前臂至與地球半徑550大致成55度 的角度665來訪問其他符號。在該位置處，用戶510可以通過輕叩手上的相同目標來輸入 第二組符號。由此，可以將多個符號集合分配給用戶的前臂和地球半徑之間的角度的不同 范圍。
[0133] 參考圖7和圖8,可以通過檢測手腕的旋轉(zhuǎn)來區(qū)分更多組符號。例如，在使用情形 700中，數(shù)據(jù)輸入的一個位置可以是轉(zhuǎn)動用戶的手腕使得手的手掌面向上的情況，如圖7中 的虛線箭頭760的方向所示那樣。手鐲200中的加速計的軸（例如，X軸）可以大致平行 于線760,線760垂直于用戶710的手掌的表面?？梢源_定該軸與輕叩期間加速計所經(jīng)歷的 加速之間角度和/或也大致垂直于平行于用戶的前臂的線的第二軸與輕叩期間加速計所 經(jīng)歷的加速之間角度，并且將其用于估計用戶的手腕相對于地球半徑750的朝向。由此，可 以確定用戶710的手掌正面向上，并且可以將某一組符號分配給手上的輕叩目標。使用情 形800示出另外的數(shù)據(jù)輸入位置，其中旋轉(zhuǎn)手腕使得手掌面向側(cè)向，如圖8所示。黑圈860 例示指向頁面之外的手鐲200中的加速計的軸（例如，X軸）。在該情形800中，大致垂直 于手掌的表面的軸860還垂直地球半徑750,同時還大致垂直于用戶的前臂的長度的另外 的軸大致平行于地球半徑750。只要前臂不平行于地球表面，這些手腕旋轉(zhuǎn)位置就可以通過 將手鐲中的加速計的X或y軸與地球半徑之間的角度與閾值進行比較來區(qū)分。由此，所區(qū) 分的手腕扭曲位置的數(shù)量還可以增加可以與接口發(fā)信號的符號的數(shù)量。
[0134] 在一些實現(xiàn)方式中，手腕扭曲可以通過跟蹤接口的加速計的位置的快速改變來檢 測。例如，拇指向上和拇指向下手勢可以被檢測分別用于用信號通知計算機用戶接口和交 互（UI和UX)中的贊成（可以）和反對（取消）選擇。
[0135] 手腕朝向還可以用于進入接口的不同的輸入模式。例如，轉(zhuǎn)動手腕使得手掌面向 下可以用于進入光標控制模式。在光標控制模式中，手可以在用戶前面的三維空間中移動 以控制一個或多個維度中的光標。相對于手腕上的基準框架的拇指朝向可以用于確定光 標是否被占用，使得可以繼續(xù)在超出用戶的范圍的方向上移動光標，很像用戶可以