專利名稱：用于監(jiān)測物體行為的裝置和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于監(jiān)測物理物體的行為的裝置和方法。
背景技術(shù)：
已經(jīng)開發(fā)出了用于監(jiān)測物體行為的各種技術(shù)。一種類型的這種技術(shù)利用具有合適視野的一個或更多個成像器(攝像機)來跟蹤物體位置處的物體運動。另一類型的這種監(jiān)測技術(shù)利用接近傳感器來跟蹤物體鄰域的物體移動。該接近傳感器可以基于接觸或非接觸方位傳感器(例如，所謂的“觸摸型小鍵盤”，其中按預(yù)定次序排列了一系列按鈕，并且針對每一個按鈕提供預(yù)定功能)。接近傳感器可以是能夠提供有關(guān)該物體的運動的2D或3D信息的種類，同樣可以利用用于方位檢測和跟蹤的電、磁、光、聲機制。一些已知技術(shù)例如在美國專利M43588和WO 07/017848中進行了公開。美國專利5M3588描述了一種手持式計算裝置，其包括具有兩個相對主面的薄外殼。在該外殼的兩個相對主面中的第一主面上設(shè)置顯示屏，而在該外殼的兩個相對主面中的第二主面上設(shè)置觸敏物體方位檢測器輸入裝置。計算裝置電路、用于將觸敏物體方位檢測器界面連接至該計算裝置電路的電路，以及用于驅(qū)動顯示屏的電路全都設(shè)置在外殼內(nèi)。WO 07/017848描述了用于確定有關(guān)于至少一個物體的信息的系統(tǒng)。該系統(tǒng)包括對電容耦合敏感的傳感器； 適于在向該傳感器輸入至少一個信號時創(chuàng)建與該傳感器電容耦合的至少一個物體；適于測量與該至少一個物體相關(guān)聯(lián)的所述傳感器的至少一個輸出信號的檢測器，其中，與該至少一個物體相關(guān)聯(lián)的輸出信號是物體信息代碼。

發(fā)明內(nèi)容
直接操縱方法使得能夠以單個的人類動作到達顯示器上的任何位置(剛好輕敲在目標(biāo)上)，但它們受限于顯示器應(yīng)當(dāng)位于與用戶相距臂長距離這一事實。在多數(shù)情況下， 該顯示器是移動的。如果該屏幕固定(并由此在多數(shù)情況下垂直安裝)，則當(dāng)手不方便地保持懸空達較長時間時出現(xiàn)人機工程問題。間接操作沒有距離限制，但需要用于到達目標(biāo)的跟隨動作第一，方位化(通常通過將光標(biāo)拖拉至所需方位)；第二，激活(通常通過諸如輕敲或懸停的預(yù)定觸摸姿勢)。諸如激活虛擬按鈕的簡單動作變得非常慢，并且不自然。在觸摸或多觸摸接口變得標(biāo)準化的情況下，其中顯示器距用戶較遠的情況(如同其中TV距用戶較遠的標(biāo)準客廳排布結(jié)構(gòu))成為針對多種多觸摸應(yīng)用的障礙。在本領(lǐng)域存在針對用于遠離物體位置地監(jiān)測物體行為的新穎監(jiān)測系統(tǒng)的需要。這種需要與下列方面相關(guān)聯(lián)。通常的情況是，電子裝置要利用典型數(shù)據(jù)輸入方式輸入用戶數(shù)據(jù)/被用戶數(shù)據(jù)控制，典型數(shù)據(jù)輸入方式即可被裝置識別的通過其數(shù)據(jù)輸入工具(例如，基于鍵盤的符號排布結(jié)構(gòu))提供的方式。例如，本發(fā)明人已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，近來開發(fā)出的便攜式電子裝置(例如，電話裝置)的型號配備有現(xiàn)代設(shè)施(尤其包括外部接口)，允許將該便攜式裝置直接連接至電視機或主機計算機處恰當(dāng)設(shè)置的連接端口，并且在它們之間執(zhí)行數(shù)據(jù)交換。然而，這對于用戶來說阻礙了(并且實際上使得不可能)通過該便攜式裝置實現(xiàn)數(shù)據(jù)輸入。因而，希望提供一種簡單和性價比高的技術(shù)，使得能夠在該便攜式電子裝置連接至主機時經(jīng)由該便攜式電子裝置的遠程操作來使用這種現(xiàn)代技術(shù)，或者按好像所述控制器連接至該主機的方式從遠程控制器直接操作該主機。因而，本發(fā)明提供了一種用于監(jiān)測物理物體的至少一部分的行為的方法。根據(jù)這種方法，提供了表示所述物理物體的至少一部分相對預(yù)定感測表面的行為的測量數(shù)據(jù)，并且該測量數(shù)據(jù)被處理并變換成所述行為在虛擬坐標(biāo)系統(tǒng)中的近似表達，所述變換保持虛擬點與所述物理物體的對應(yīng)部分之間的方位關(guān)系。可以將表示所述近似表達的數(shù)據(jù)發(fā)送至所述虛擬坐標(biāo)系統(tǒng)的遠程位置。另選的是，可以將所述測量數(shù)據(jù)發(fā)送至所述虛擬坐標(biāo)系統(tǒng)的遠程位置，使得能夠在所述遠程位置對所述測量數(shù)據(jù)的所述處理以將其變換成所述近似表達。所述數(shù)據(jù)發(fā)送可以包括無線信號發(fā)送，該無線信號發(fā)送包括頂、Bluetooth、射頻(RF)、以及聲發(fā)送中的至少一種。在本發(fā)明的一些實施方式中，所述方位傳感器裝置的感測表面是接近傳感器矩陣的表面。然而，一般來說，該感測表面不是有源感測工具的感測表面，而可以是另一感測工具(任何已知合適類型)所認為的、用于限定測量用坐標(biāo)系統(tǒng)的基準表面。這種方法還包括將表示所述近似表達的數(shù)據(jù)格式化成輸入到特定電子裝置中的預(yù)定格式的數(shù)據(jù)。應(yīng)當(dāng)明白，表示物體(或其部分)行為的數(shù)據(jù)可以包括以下數(shù)據(jù)中的一種或更多種物理物體的多個部分相對所述預(yù)定感測表面的方位；物理物體的多個部分相對所述預(yù)定感測表面的方位變化；物理物體的多個部分相對所述預(yù)定感測表面的運動模式。提供表示所述物理物體的至少一部分的所述行為的所述數(shù)據(jù)的步驟可以包括利用連續(xù)檢測模式和/或采樣檢測模式來檢測所述物理物體的所述至少一部分的所述方位。優(yōu)選的是，本發(fā)明利用表示所述行為在三維空間中的所述測量數(shù)據(jù)。所述近似表達可以對應(yīng)于所述物理物體的所述至少一部分在三維坐標(biāo)系統(tǒng)中的所述行為。所述變換可以包括確定表示每一個所述虛擬點與所述物理物體的所述至少一部分的每一個中的各對應(yīng)部分之間的距離的數(shù)據(jù)；和/或表示一路徑的數(shù)據(jù)，所述物理物體的所述至少一部分的方位相對所述預(yù)定感測表面沿所述路徑改變。所述方法還可以包括以下步驟識別所述物理物體的所述至少一部分，由此允許選擇性地生成所述測量數(shù)據(jù)。在一些實施方式中，本發(fā)明還包括識別所述接近傳感器矩陣鄰域的噪聲能量，并由此選擇操作所述接近傳感器矩陣。例如，所述噪聲能量根據(jù)處于所述接近傳感器矩陣的操作頻率范圍中或至少部分地交疊該操作頻率范圍的頻率來識別，在該情況下，根據(jù)識別所述噪聲能量來操作所述接近傳感器矩陣包括通過防止所述接近傳感器矩陣測量或者將所述操作頻率移位至所述操作頻率范圍之外。還應(yīng)明白，所述物理物體可以與人體的至少一部分(例如，人手和/或手指和/或多個手指)相關(guān)聯(lián)。所述近似表達例如可以包括表示所述物理物體的所述至少一部分的形狀的數(shù)據(jù)；和/或表示與所述物理物體的所述至少一部分相對應(yīng)的圖案的數(shù)據(jù)；和/或表示所述物理物體的至少一部分的陰影的數(shù)據(jù)；和/或表示所述物理物體的至少一部分的透明程度的數(shù)據(jù)。
在本發(fā)明的一些應(yīng)用中，處于所述遠程位置的所述坐標(biāo)系統(tǒng)與顯示單元相關(guān)聯(lián)。根據(jù)本發(fā)明另一廣泛方面，提供了一種供在監(jiān)測物理物體的至少一部分的行為中使用的監(jiān)測單元。該監(jiān)測單元包括數(shù)據(jù)輸入模塊，該數(shù)據(jù)輸入模塊被設(shè)置成，用于接收與預(yù)定感測表面相關(guān)聯(lián)的特定坐標(biāo)系統(tǒng)中的、表示物理物體的至少一部分的行為的測量數(shù)據(jù)；和數(shù)字信號處理器，該數(shù)字信號處理器被設(shè)置并且可響應(yīng)于所述測量數(shù)據(jù)操作，以將所述測量數(shù)據(jù)變換成虛擬坐標(biāo)系統(tǒng)中的、所述物理物體的所述至少一部分的近似表達，以使所述變換保持虛擬點與所述物理物體的所述至少一部分內(nèi)的對應(yīng)部分之間的方位關(guān)系，由此使能將所述近似表達格式化成輸入到特定電子裝置中的預(yù)定格式數(shù)據(jù)。根據(jù)本發(fā)明的又一方面，提供了一種供在監(jiān)測物理物體的行為中使用的裝置，該裝置包括上述監(jiān)測單元，和方位傳感器裝置，該方位傳感器裝置連接至所述監(jiān)測單元的所述數(shù)據(jù)輸入模塊，所述方位傳感器裝置限定所述感測表面和所述特定坐標(biāo)系統(tǒng)，并且被設(shè)置為可操作以生成表示所述物理物體的所述至少一部分在所述特定坐標(biāo)系統(tǒng)中的所述行為的所述測量數(shù)據(jù)。如上所示，所述方位傳感器裝置可以包括接近傳感器矩陣，該接近傳感器矩陣能夠按接觸模式和非接觸模式中的任一種模式或兩者的組合來生成所述測量數(shù)據(jù)。用于監(jiān)測物體行為的所述裝置還可以包括發(fā)送器單元，該發(fā)送器單元被設(shè)置用于向所述虛擬坐標(biāo)系統(tǒng)的遠程位置發(fā)送表示所述物理物體的所述至少一部分的所述近似表達的數(shù)據(jù)，所述數(shù)據(jù)按IR、Bluet00th、RF以及聲發(fā)送模式中的至少一種來發(fā)送。另外或否， 所述裝置可以包括格式器工具，該格式器工具可連接至所述數(shù)字信號處理器的輸出部或者連接至所述發(fā)送器單元的輸出部，并且被設(shè)置為可操作以接收表示所述近似表達的數(shù)據(jù)并將所述數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成輸入到特定電子裝置中的預(yù)定格式數(shù)據(jù)。所述方位傳感器裝置的所述接近傳感器矩陣可以與要應(yīng)用所述行為的所述近似表達的電子裝置的小鍵盤相關(guān)聯(lián)，所述測量數(shù)據(jù)表示用戶的手指相對所述小鍵盤的符號的行為。根據(jù)本發(fā)明的又一方面，提供了一種供在監(jiān)測物理物體的行為中使用的裝置，該裝置包括上述監(jiān)測單元，和數(shù)據(jù)輸入單元，該數(shù)據(jù)輸入單元被設(shè)置來限定所述虛擬坐標(biāo)系統(tǒng)，所述數(shù)據(jù)輸入單元連接至所述數(shù)字信號處理器的輸出部用于接收表示所述近似表達的數(shù)據(jù)。類似的是，所述裝置可以包括在所述數(shù)字信號處理器的所述輸出部與所述數(shù)據(jù)輸入單元之間互連的上述格式器工具。所述裝置還可以包括信號接收器單元，該信號接收器單元被設(shè)置用于接收表示相對所述預(yù)定感測表面的所述行為的所述測量數(shù)據(jù)，并且采用 IR、Bluetooth, RF以及聲數(shù)據(jù)中的至少一種的形式，并且生成輸入到所述數(shù)字信號處理器中的對應(yīng)數(shù)據(jù)。本發(fā)明在其又一方面提供了一種用于監(jiān)測物理物體的至少一部分的行為的系統(tǒng)。 該系統(tǒng)包括方位傳感器裝置，該方位傳感器裝置限定感測表面和第一坐標(biāo)系統(tǒng)，并且被設(shè)置為可操作以生成表示所述物理物體的至少一部分在所述特定坐標(biāo)系統(tǒng)中相對所述感測表面的行為的測量數(shù)據(jù)；數(shù)據(jù)呈現(xiàn)裝置，該數(shù)據(jù)呈現(xiàn)裝置限定第二坐標(biāo)系統(tǒng)；以及數(shù)字信號處理器，該數(shù)字信號處理器連接在所述方位傳感器裝置與所述數(shù)據(jù)呈現(xiàn)裝置之間，并且被設(shè)置為可響應(yīng)于所述測量數(shù)據(jù)操作，以將所述測量數(shù)據(jù)變換成所述第二坐標(biāo)系統(tǒng)中的、所述物理物體的所述至少一部分的近似表達，所述變換保持虛擬點與所述物理物體的所述至少一部分內(nèi)的對應(yīng)部分之間的方位關(guān)系。


為了理解本發(fā)明并且了解怎樣可以在實踐中執(zhí)行，下面，參照附圖，僅通過非限制示例的方式來對多個實施方式進行描述，其中圖IA例示了根據(jù)本發(fā)明的、用于遠離物體位置地監(jiān)測物體行為的監(jiān)測單元的框圖。圖IB示出了通過圖IA的監(jiān)測單元執(zhí)行的監(jiān)測方法的流程圖。圖2A例示了本發(fā)明一裝置的實施例的框圖，其中，圖IA的監(jiān)測單元并入能夠用于感測物體鄰域的物體行為的便攜式電子裝置內(nèi)。圖2B是本發(fā)明的、用于遠離物體行為所源自的位置地監(jiān)測/跟蹤該物體行為的系統(tǒng)的框圖。圖3例示了利用本發(fā)明的電子裝置的實施例，其中，圖IA的監(jiān)測單元并入要遠離物體地根據(jù)物體行為控制/操作的裝置中。圖4是本發(fā)明的、利用在遠離物體的位置顯示物體行為的系統(tǒng)的實施方式的例示圖。圖5A至5D例示了本發(fā)明的、示出本發(fā)明怎樣被用于遠程跟蹤物體行為的一些特征。圖6A至6E例示了本發(fā)明的、利用電容式觸摸感測墊的四個實施方式，其中，圖6A 是具有電容式感測墊的示例性電路；圖6B是等效電路的立體投影；圖6C示出了分路電容構(gòu)造；圖6D示出了利用經(jīng)由用戶主體的信號發(fā)送的構(gòu)造；以及圖6E例示了電壓測量與對接近感測矩陣的接近度的函數(shù)。圖7A和7B示出了電容式感測墊的排布結(jié)構(gòu)的實施例(圖7A)，及其電路的實施例 (圖 7 。圖8A和8B例示了用于改進高度映象圖像的接近傳感器矩陣的電場防護構(gòu)造。圖9是利用按時間切換至同一電路的幾個電容式感測墊的硬件優(yōu)化的實施例。圖10例示了通過接近傳感器矩陣中的分布式開關(guān)系統(tǒng)簡化的硬件。圖11A-11D示出了應(yīng)用至用于生成表示傳感器矩陣鄰域的物體行為的測量數(shù)據(jù)的傳感器矩陣的輸出部的處理技術(shù)的實施例。圖12是例示本發(fā)明的、用于處理測量數(shù)據(jù)以使能變換成所述近似表達的方法的流程圖，該方法使用了使得能夠進行物體獨立處理的特征集。圖13A和1 示出了感測表面上的特定手情況和對應(yīng)高度映象數(shù)據(jù)的實施例。圖14A-14B例示了利用手指尖端的跟蹤信息的姿勢識別技術(shù)。圖15和16示出了本發(fā)明的、利用測量數(shù)據(jù)的物體相關(guān)處理的另一實施例，其中， 圖15示出了手模型的實施例，而圖16示出了以這個模型為基礎(chǔ)的處理方法的流程圖。
具體實施例方式對圖IA進行說明，圖IA通過框圖例示了根據(jù)本發(fā)明構(gòu)造為可操作用于監(jiān)測物理物體行為的監(jiān)測單元10的實施例。提供本發(fā)明用于遠離物體位置地(即，遠離要監(jiān)測行為所源自的位置地)監(jiān)測物體行為。監(jiān)測單元10包括數(shù)據(jù)輸入模塊12和數(shù)字信號處理器 14。數(shù)據(jù)輸入模塊12適于接收來自方位傳感器裝置的測量數(shù)據(jù)16。方位傳感器裝置可以是已知的任何合適類型的方位傳感器裝置，例如，包括接近傳感器矩陣。下面，利用包括接近傳感器矩陣的該種方位傳感器裝置對本發(fā)明進行例示。但應(yīng)當(dāng)明白，本發(fā)明的概念不限于任何類型的物體方位檢測。該測量數(shù)據(jù)表示特定物理物體的至少一部分在與接近傳感器矩陣相關(guān)聯(lián)的第一坐標(biāo)系統(tǒng)中的行為。該物理物體可以與個人的手或手指或多個手指的至少一部分相關(guān)聯(lián)。 物理物體的行為包含物體或其一個或更多個部分相對接近傳感器矩陣的方位。接近傳感器矩陣典型地包括一陣列(一維或二維陣列)或者通常包括多個間隔開的接近傳感器的空間排布結(jié)構(gòu)。典型的是，接近傳感器矩陣包括按行和列(包括m行和η列)在感測平面或感測彎曲表面內(nèi)排列的多個傳感器，該感測平面或感測彎曲表面由支承該矩陣的基板或嵌入該矩陣的單個整體構(gòu)件限定。傳感器的排布結(jié)構(gòu)限定了用于檢測物體行為的第一坐標(biāo)系統(tǒng)。該接近傳感器可以是能夠在傳感器鄰域(即，傳感器靈敏度區(qū)域內(nèi))定位與傳感器相對的點或區(qū)域(確定其坐標(biāo)或相對坐標(biāo))的任何已知合適種類的接近傳感器。應(yīng)注意到，這種定位優(yōu)選地旨在確定3D位置，但通?？梢岳?D位置方案，或者可以在2D與3D 模型之間切換。還應(yīng)明白，靈敏度區(qū)域可以處于距傳感器為0的地方，該傳感器由此是接觸型或觸摸型傳感器；或者可以高于零，該傳感器由此是非接觸型傳感器。該接近傳感器可以以連續(xù)測量模式來操作或者利用特定采樣模式來操作，以確定物體或物體的點的距離(或者通常為三個坐標(biāo))。如下面將進一步例示的，該接近傳感器矩陣可以利用電容式接近傳感器。這種傳感器的構(gòu)造和操作的原理本身是已知，并由此除了可以是所謂的“有源”或“無源”傳感器以外不需要詳細描述其它方面。指定種類的有源傳感器在傳感器鄰域生成電場， 并且在物理物體接近該傳感器(其感測表面)時，產(chǎn)生電場變化，檢測該變化并且用來表示物體相對所述傳感器的位置。無源傳感器通常類似于有源傳感器，但不利用生成的電場，而是敏感于其鄰域的(因物體的相對方位而造成的)外部電場變化。對圖IB進行說明，圖IB例示了根據(jù)本發(fā)明的監(jiān)測單元10所執(zhí)行的方法。提供了表示物理物體相對特定接近傳感器矩陣的行為的測量數(shù)據(jù)16(步驟I)。數(shù)字信號處理器14被設(shè)置為可響應(yīng)于來自數(shù)據(jù)輸入模塊12的測量數(shù)據(jù)16操作。為此，處理器14典型地通過導(dǎo)線連接至模塊12，但一般來說，這可以利用無線連接(例如，經(jīng)由IR、RF、藍牙 (Bluetooth)或聲信號發(fā)送)來實現(xiàn)。因而，該測量數(shù)據(jù)由監(jiān)測單元的數(shù)字信號處理器14 接收(步驟II)。如下所述，監(jiān)測單元10可以與接近傳感器矩陣、或者與要在其中呈現(xiàn)物體行為的遠程電子裝置一體化。數(shù)字信號處理器14操作以處理測量數(shù)據(jù)(步驟III)。數(shù)字信號處理器14包括預(yù)編程的變換模塊18，該變換模塊18用于將與預(yù)定第一坐標(biāo)系統(tǒng)相對應(yīng)的測量數(shù)據(jù)16變換成物理物體(或其至少一部分)在預(yù)定第二(虛擬)坐標(biāo)系統(tǒng)中的近似表達(approximate r印resentation)，并且生成表示這種近似表達的數(shù)據(jù)(步驟IV)。 該變換例如要保持第二坐標(biāo)系統(tǒng)中的虛擬點與被檢測出的物體(其至少一部分/部位)在第一(物理)坐標(biāo)系統(tǒng)中的對應(yīng)位置/點之間的方位關(guān)系。應(yīng)當(dāng)明白，物理物體的近似表達對應(yīng)于物體行為，即，物體的方位、方位變化、物體或其部分的運動等。
信號處理器14生成與物理物體的所述近似表達相對應(yīng)的輸出數(shù)據(jù)20。該輸出數(shù)據(jù)20按這樣的方式格式化使監(jiān)測單元能夠數(shù)據(jù)連接至被設(shè)置成響應(yīng)于這種數(shù)據(jù)的電子裝置(例如，用于顯示數(shù)據(jù)的電子裝置)。該監(jiān)測單元可以是包括接近傳感器矩陣的電子裝置的部件，在該監(jiān)測單元處，輸出數(shù)據(jù)20被格式化，以向響應(yīng)于物體行為的遠程定位的電子裝置進行無線信號傳輸；該監(jiān)測單元也可以是響應(yīng)于物體行為的這種電子裝置的部件，在該情況下，該監(jiān)測單元被設(shè)置成接收來自遠程接近傳感器矩陣的數(shù)據(jù)。換句話說，該監(jiān)測可以被設(shè)置成在物體行為所源自的位置處監(jiān)測物體行為，或者在遠離所述位置的接收位置監(jiān)測物體行為。通過圖2A、圖2B以及圖3中的框圖對以上內(nèi)容進行更具體的例示。圖2A例示了本發(fā)明的、供遠離物理物體地監(jiān)測物理物體行為時使用的裝置30。該裝置30包括彼此一體形成的上述監(jiān)測單元10和接近傳感器矩陣32。該裝置30可以是一種用于控制另一電子裝置的操作而使用的便攜式(例如，手持式)電子裝置。例如，適于將本發(fā)明并入其中的裝置是電話裝置(移動電話)、遠程控制單元等。要被控制的裝置可以是電視機、主機計算機等。這在圖2B中進行了例示，圖2B示出了由如上所述設(shè)置的并且旨在在要監(jiān)測物體的鄰域操作的輸入裝置30和主機電子系統(tǒng)40所形成的系統(tǒng)(總括地指定為 600)。在本實施例中，主機系統(tǒng)40由計算機裝置41A和可連接至該計算機的顯示單元41B 構(gòu)成。該系統(tǒng)600按下列方式操作裝置30的接近傳感器矩陣(圖2A中的32)操作以跟蹤物體相對于傳感器矩陣(即，感測單元32限定的感測表面)的移動(即，監(jiān)測物體的行為)，并且生成表示該移動的感測數(shù)據(jù)(測量數(shù)據(jù))。應(yīng)注意到，傳感器矩陣可以被確定所要跟蹤的運動確實與要監(jiān)測其行為的特定物理物體相關(guān)聯(lián)的初始識別(例如，特定用戶識別)所致動而進行跟蹤。這種致動例如可以由用戶啟動。另選的是，該感測數(shù)據(jù)可以經(jīng)歷初始處理，以忽視“噪聲”測量，并且選擇被進一步認為是與特定物體相關(guān)聯(lián)的測量數(shù)據(jù)。 例如，該傳感器矩陣執(zhí)行高度測量并且允許識別用戶的手指尖端位置和/或它們相對傳感器矩陣(感測表面)的相應(yīng)位置。裝置30中的該監(jiān)測單元(圖1和2A中的10)生成合適格式的測量數(shù)據(jù)，以向主機計算機41A無線發(fā)送。因而，將用戶相關(guān)行為信息(數(shù)據(jù))發(fā)送至主機系統(tǒng)41A，主機系統(tǒng)41A響應(yīng)于所接收信息并進而適當(dāng)?shù)夭僮髌聊?1B以顯示(呈現(xiàn)圖像)這種運動或者根據(jù)用戶行為在主機計算機中操作特定應(yīng)用。針對本發(fā)明的目的，該主機計算機安裝有接收工具/模塊(軟件和/或硬件)，其響應(yīng)于該測量數(shù)據(jù)，并且能夠識別該測量數(shù)據(jù)，好像該測量數(shù)據(jù)經(jīng)由其常規(guī)數(shù)據(jù)輸入端口直接輸入主機一樣。應(yīng)注意到，傳感器矩陣與接合至AC電源或與AC電源相關(guān)聯(lián)的致動器(未示出) 相關(guān)聯(lián)。AC電源將以特定頻率或頻率范圍操作。該致動器被設(shè)置為可操作以識別處于相同或交疊頻率范圍中并且源自外部能量源的“噪聲”能量。在識別出這種狀況(存在噪聲能量)時，致動器防止操作傳感器矩陣，或者優(yōu)選地進行操作以移位AC電源的操作頻率。還應(yīng)注意，盡管沒有具體示出，但該裝置可以包括這樣的發(fā)送器，該發(fā)送器能夠接收數(shù)字信號處理器的輸出，并將該輸出轉(zhuǎn)換成用于無線信號傳輸?shù)暮线m發(fā)送媒體，如IR、 RF、Bluetooth、聲媒體。還應(yīng)注意，盡管未具體示出，但該裝置可以包括格式器工具，該格式器工具視情況而定連接至數(shù)字信號處理器的輸出部或發(fā)送器的輸出部。該格式器被預(yù)編程成將所接收的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成預(yù)定格式，該預(yù)定格式是要應(yīng)用(例如，顯示)物體行為的近似表達的、遠程位置處使用的輸入裝置的數(shù)據(jù)輸入格式的預(yù)定格式。如上所示，該監(jiān)測單元可以是主機系統(tǒng)的部件。這在圖3中示意性地示出，圖3例示了構(gòu)成主機系統(tǒng)9的電子裝置40，其旨在根據(jù)物體行為控制/操作和/或遠離檢測這種行為的傳感器矩陣地顯示該行為。這種情況下的傳感器矩陣可以根據(jù)用戶偏好便利地定位。裝置40包括監(jiān)測單元10和被設(shè)置成限定所述第二(虛擬)坐標(biāo)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)輸入單元 42。數(shù)據(jù)輸入單元42典型地連接至所述數(shù)字處理器14的輸出部，用于接收所述近似表達。 裝置40可以是顯示系統(tǒng)和基于計算機的系統(tǒng)的部件，其適于例如遠離媒體中心、家庭電影設(shè)備等地操作。應(yīng)當(dāng)明白，盡管未具體例示，但情況可以是使得裝置40配備有能夠?qū)o線類型媒體的傳入數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成針對數(shù)字信號處理器的恰當(dāng)輸入的接收器單元。而且，裝置40可能配備有根據(jù)裝置40的輸入單元42預(yù)編程的上述格式器工具。下面，對圖4進行說明，圖4例示了利用本發(fā)明的原理的、用于顯示表示用戶手指運動的近似表達的數(shù)據(jù)的技術(shù)。示例性用戶由此操作本發(fā)明的、用于顯示表示所述近似表達的數(shù)據(jù)的系統(tǒng)。該系統(tǒng)總體地被配置為上述系統(tǒng)600，形成了并入有傳感器矩陣并且可無線連接至外部計算機裝置(例如，顯示裝置)的手持式裝置，其中，本發(fā)明的監(jiān)測單元并入手持式裝置或者與顯示裝置相關(guān)聯(lián)(并入或接合至)。因而，并入監(jiān)測單元的裝置可以是手持式裝置30或顯示裝置40。用戶可以單手保持該裝置，而他的另一只手/手指在手持式裝置30上觸摸、懸空或遠離地定位。例如，手持式裝置30中的傳感器矩陣(未示出)檢測手指尖端，并將表示它們的行為的經(jīng)變換的測量數(shù)據(jù)(格式化以被顯示)發(fā)送至遠程屏幕裝置40，或者將該測量數(shù)據(jù)(原始數(shù)據(jù))發(fā)送至屏幕，在該屏幕處其變換成顯示格式。在該圖中，顯示在該屏幕上的點403、403A、403B、403C以及403D對應(yīng)于處于與裝置30的傳感器矩陣(感測表面405) 相對的特定方位處的用戶手指尖端。通過非限制例，點的顏色和/或亮度表示對應(yīng)手指尖端的絕對高度或相對高度。因而，用戶的手或手指行為可以在屏幕上近似地表示，并且因接近感測和運動數(shù)據(jù)變換而可以遠離手/手指位置地跟蹤手/手指的運動(或者，通?？梢员O(jiān)測該行為)。運動數(shù)據(jù)變換要使得遠程表面/空間上的近似表達保持用戶的手的相應(yīng)部分之間和相對感測墊的方位關(guān)系。可以跟蹤這些點以檢測姿勢或執(zhí)行選擇等。該應(yīng)用可選為基于計算機的系統(tǒng)(或主機)，如固定顯示器402(在多數(shù)情況下，相對較大)所連接至的媒體中心、視頻游戲臺或常規(guī)PC，并且可選地與用戶401相對較遠地放置，該用戶401利用他的、處于裝置表面405上方的手指404與該系統(tǒng)相互作用，該裝置表面405可以檢測較遠高度的多個手指并且例如可以發(fā)送用戶手指、手掌、手或其任何部分的行為。通過一實施例，顯示器402提供用戶手的近似表達。該表達包括用戶手的五個部分，即，手指尖端表達403、403A-D?？蛇x的是，所表達的每一個部分都通過可視表示(如顏色、形狀、輪廓或圖案等或其任何組合)來獨特識別。另外，一個或更多個部分的距離可以用顏色、形狀、輪廓或圖案等或其任何組合來表示。手指的行為可以包括以矢量空間中的3D 坐標(biāo)表示的手指尖端的方位、手指尖端(或手掌等)的相應(yīng)高度、所識別出的姿勢(包括3D 空間中的運動姿勢)、高度映象圖像表達，用戶手指的相對定位可以包括所監(jiān)測手指的立體圖。
例如，圖4例示了用戶手的幾個部分與其它部分相比更靠近接近傳感器矩陣。在這個實施例中，中間手指部分403a和40 通過更暗的顏色指示而表示為更靠近接近傳感器矩陣。所監(jiān)測的行為還可以包括用戶手的其它部分的相對定位。手指的行為可以發(fā)送至主機，在一個實施方式中，所述主機顯示所接收的行為。在主機上執(zhí)行的專用模塊可以按使得用戶能夠看到下面的原始圖像的方式，來在原始圖像上交疊地顯示物理物體(如手指部分)的行為并且出于用戶交互和控制的目的而使用每一個手指的行為信息。例如，在這個方面可以想象在屏幕原始圖像上的用戶手指尖端的行為的半透明顯示。在一個實施方式中，本發(fā)明的裝置或系統(tǒng)向基于計算機的系統(tǒng)無線地發(fā)送手指行為。有線的或無線的接近傳感器表面也包括在本發(fā)明的范圍中。該主機可以可選地與基于計算機的系統(tǒng)通信。不是僅僅識別手指尖端的觸摸(或者具有非?？拷慕咏鹊膽铱諜z測)，本發(fā)明還提供了將用戶手的行為變換成用戶手或其任何部分在坐標(biāo)空間(可能為3D空間)中的近似表達，這例如將客廳場景下的常規(guī)控制裝置改進到了農(nóng)機工程和設(shè)計的新的程度。所檢測的手指和手在距感測表面405相當(dāng)距離時還可以被監(jiān)測(或者，例如顯示) 為所顯示圖像頂部上的多個符號403或圖像。該距離可以從0至3cm、l至如!11、1至5cm、2 至5cm、2至6cm，以及3至7cm變動。本發(fā)明的裝置和感測表面405可以激活可以可選地顯示的任何形狀、大小、取向或圖案的虛擬物體、按鈕或特征。因而，允許在近似表達中諸如手指的物理物體的一個或更多個部分的表達或顯示可以以接觸或非接觸(相對感測表面的零接近度)模式定位在虛擬物體、按鈕或特征上。另外，監(jiān)測的物體的行為包括用于拖拉、 移動、操縱(根據(jù)姿勢)、縮放、3D旋轉(zhuǎn)以及全方向掃視顯示在顯示屏上的那些虛擬物體的接觸運動和非接觸運動或較遠移動。在這個方面，術(shù)語“觸摸”和“懸空”分別與“接觸”和 “非接觸”相互交換地使用。在一些實施方式中，可以在3D坐標(biāo)系統(tǒng)中監(jiān)測拖拉、移動、操縱、作手勢以及其它特征。另外，預(yù)定的手的姿勢可以被用于選擇預(yù)定或編程動作。這些姿勢可以朝向或不朝向特定的顯示物體。視頻、音頻以及感官反饋被用于表示物體及其任何部分的行為；該反饋可以表示檢測的觸摸或非觸摸操縱、懸空行為、遠離行為、拖拉、作手勢等。用于近似地表示物理物體的多個部分(如用戶的手和/或手指)的另一可能方式可以利用隨所監(jiān)測的物理物體的行為自適應(yīng)變化的其輪廓、相對方位以及/或形狀?？蛇x的是，該表達的尺寸可以隨著所監(jiān)測的物理物體變得更靠近感測表面或被拖離感測表面而增加或縮減。根據(jù)本發(fā)明，變換保持虛擬點(在遠離物體位置處所使用的那些虛擬點)與在該物體鄰域感測到的該物理物體的多個部分的對應(yīng)視點之間的方位關(guān)系。因而，又一可能實現(xiàn)可以利用形狀、大小或其它效應(yīng)(可視的或其它方面)，來提供保持被監(jiān)測的物理物體的多個部分的相對定位的物體表達。應(yīng)注意到，本發(fā)明不限于特定數(shù)量的點(視點或虛擬點)。一般來說，這可以根據(jù)傳感器矩陣中的傳感器數(shù)量來限定，或者還可以通過恰當(dāng)?shù)牟逯邓惴▉硐薅?這增加了點數(shù))。在一些實施方式中，方位關(guān)系包括從物理物體的對應(yīng)部分到感測表面的距離。另選的或者另外的，方位關(guān)系包括物理物體的兩個或更多個對應(yīng)部分之間的距離。換句話說，該方位關(guān)系包括物理物體(立體)的對應(yīng)部分的空間(容積)排布結(jié)構(gòu)和虛擬點的對應(yīng)排布結(jié)構(gòu)。該方位關(guān)系還可以表示以下任一個(1)物理物體的哪一(些)部分最靠近接近傳感器矩陣；( 物理物體的哪一(些)部分最遠離接近傳感器矩陣；C3)表示物理物體的多個對應(yīng)部分的比較數(shù)據(jù)，即它們之間的最靠近鄰近部分。應(yīng)當(dāng)明白，傳感器矩陣能夠生成測量數(shù)據(jù)，該測量數(shù)據(jù)可以被處理以獲取3D表達，由此允許對物理物體的至少一部分進行深度感知。在一些實施方式中，監(jiān)測單元的處理器被預(yù)先編程，以向物理物體的多個部分分配典型幾何結(jié)構(gòu)、形狀、圖案以及/或標(biāo)記。它們可以具有虛擬坐標(biāo)系統(tǒng)中的方位(3D)。該近似表達可以利用投影到呈現(xiàn)在投影表面(例如，顯示器)上的預(yù)定圖案(所謂“原始圖像”)上的虛擬點。該預(yù)定圖案可以在本發(fā)明的不同應(yīng)用之間改變。例如，針對用戶手的行為(包括觸摸、懸空、3D姿勢、旋轉(zhuǎn)等)，用戶的手可以按接近度表示為具有兩個不同符號或形狀(或其它可視外觀)的專用光標(biāo)。該專用光標(biāo)或其它表達可以反映用戶手的一部分與感測表面的距離。該表達可以采取所監(jiān)測的物體的距離、立體圖、取向、分段的可視外觀特征的形式。例如，懸空物體可以被顯示為所照明的圖像中的、隨著其變得越來越靠近感測表面而變得越來越亮的物體。照明效果可以按光強度連續(xù)地或步進式改變。另一可能方法可以利用隨著物體變得越來越靠近該表面而變得越來越小的自適應(yīng)的形狀和/或尺寸(反之亦然)。本發(fā)明由此提供了針對虛擬特征或點的改進目標(biāo)化專用光標(biāo)。下面，對圖5A至圖5D進行說明，圖5A至圖5D例示了適于在本發(fā)明中使用的、用于生成感測數(shù)據(jù)和對應(yīng)變換數(shù)據(jù)或近似表達的技術(shù)。如圖5A所示，用戶一只手的手指501位于感測表面520上方，而另一只手的手指502接觸(觸摸)感測表面520。手指部分501位于相對感測表面的特定非零距離處，而手指部分502位于零距離處。圖5B示出了與傳感器矩陣生成的測量數(shù)據(jù)相對應(yīng)的高度映象圖像數(shù)據(jù)。不同高度值可以用感測表面520處的物體的點(501'處)的亮度變化來表示。圖5B所示的數(shù)據(jù)由此對應(yīng)于利用接近傳感器矩陣通過接近測量所獲取的3D測量數(shù)據(jù)。該數(shù)據(jù)接著被變換成所監(jiān)測的物理物體的近似表達。 如上所示，這種變換通過接近矩陣側(cè)或遠程顯示器側(cè)的處理器來執(zhí)行。如圖5C、5D所示，所計算出的手指尖端位置(變換結(jié)果)呈現(xiàn)在遠程屏幕上。在圖5C中，該呈現(xiàn)利用不同顏色 (灰度級或透明級)來例示3D空間中、相對感測表面的并由此相對該屏幕的、與物體的多個部分相對應(yīng)的虛擬點(不同高度值)。這里，利用半透明符號504、5(Ma-d以及505在預(yù)定圖案頂部(背景標(biāo)注)上執(zhí)行物體的近似表達。在需要到預(yù)定圖案的最小圖形接口的情況下，這種可視技術(shù)可以被用于更好地目標(biāo)化和控制可視特征或物體。透明級可以表示高度 /接近度。通過非限制例，因為手502比手501更靠近感測表面520，其相應(yīng)符號505 (表示手指尖端部分)與表示手的手指部分501的符號504相比不太透明。圖5D例示了用于顯示與圖5B所示相對應(yīng)的測量數(shù)據(jù)的近似表達的另一可能顯示技術(shù)。這里，將立體圖像506 拉伸并且放入原始屏幕圖像(背景標(biāo)記)。所顯示(已轉(zhuǎn)換)數(shù)據(jù)506中的虛擬點的方位關(guān)系對應(yīng)于感測表面鄰域的物體的多個部分/點(即，在本實施例中，真實手指和其它手部分)之間的方位關(guān)系。應(yīng)注意到，本發(fā)明可以在各種應(yīng)用中使用。例如，本發(fā)明可以被用于在虛擬域(或虛擬坐標(biāo)系統(tǒng))中近似地表示物理物體并且使用這種表達來控制和可選地操縱虛擬物體。在一些其它實施例中，所發(fā)明的技術(shù)可以被用于利用虛擬顯示小鍵盤來實現(xiàn)鍵盤；以及利用單個或多個觸摸姿勢、書寫/速寫墊、可以被用于激活和控制的3D姿勢裝置、被設(shè)置用于識別物理物體(例如，用戶手的手指)的特定部件/部分的姿勢來激活特征。反映物理物體行為的近似表達的虛擬坐標(biāo)空間或顯示中的面積和立體圖可以根據(jù)特定應(yīng)用而動態(tài)自適應(yīng)。例如，當(dāng)被用于移動光標(biāo)時，該顯示器可以被用于反映所監(jiān)測的物理物體的近似表達。可選的是，當(dāng)被用于在虛擬3D鍵盤上鍵入時，該顯示器可以按與虛擬鍵盤的相對關(guān)系來反映物體的表達。應(yīng)注意到，其中并入傳感器矩陣并且限定了感測表面的輸入裝置中所使用的技術(shù)可以是任何已知合適類型的。傳感器矩陣與其內(nèi)建或接合至的處理器一起利用合適的處理工具(硬件和算法)，來獲取如上參照圖5B的實施例所述的接近/高度測量或映象圖像。傳感器矩陣可以利用電容式接近感測表面。在這種情況下， 該矩陣由傳感器墊的陣列(例如，2D陣列)形成。電容式接近傳感器矩陣能夠提供Z維度(接近/距離測量)和沿矩陣平面(X、 Y)或感測表面的方位。電容式方法被廣泛用于各種應(yīng)用中，尤其是其中要在極端環(huán)境條件 (光照破壞、機械應(yīng)力等)下跟蹤方位/運動的那些應(yīng)用。電容式方法的原理本身是已知的并且不形成本發(fā)明的一部分。這種方法可以被有利地用于本發(fā)明的手持式輸入裝置，因它們使得該裝置能夠簡單、緊湊并且性價比高。基于電容式傳感器的感測表面充分利用物理主體來實現(xiàn)電路電容的變化。在這一點上，對圖6A-6D進行說明。圖6A例示了傳感器矩陣的感測墊603及其關(guān)聯(lián)電路。如圖6B 所示，由導(dǎo)電材料制成的墊603呈現(xiàn)了電容器604的兩個板中的一個。墊603放置在由接近感測矩陣所限定的X-Y感測表面中的已知2D位置處。當(dāng)用戶手指601更靠近墊603時，其創(chuàng)建對地的板電容器。手指越靠近感測墊603， 在604處測量出的等效電容就越大。電連接至感測墊603的電源602可以是AC電源。該等效電容越大，其施加的阻抗就越小。因而，所測量AC信號的量值(即放大器605的輸出) 同樣減小。另選的是，電源可以是DC電流源。等效電容越大，固定充電周期結(jié)束時所測量電勢就越大。如在圖6D中所例示，可選的是，接近傳感器墊的電源接合至用戶主體(例如， 當(dāng)用戶拿著接近傳感器部分時，可以確保這種接合)。手指越接近墊，墊處的電場就越強，并由此電壓測量增加得就越高。電路部件將以相同電勢來參照，并由此增加測量靈敏度。圖6C對應(yīng)于其中使用已知為“分路電容”的技術(shù)的實施例。激勵(電)源611連接至生成針對接收器墊613的電場的發(fā)送器墊612。在接收器墊613處測量的電場線614 被轉(zhuǎn)換成電壓測量。當(dāng)手指615或其它接地物體與電場相干擾時，一些電場線被分路至地而未到達接收器墊。因而測量電壓減小。針對每一個傳感器矩陣部件(針對每一個墊)，描述信號量值或電勢與相對于感測表面的距離/接近度的相關(guān)性的函數(shù)通?？梢允且阎模缭谛蔬^程中確定的。圖 6E例示了這種函數(shù)的實施例。這個實施例對應(yīng)于針對電容測量的電壓與高度函數(shù)，其中，電源是AC電壓源并且電路參數(shù)如下電源頻率F為400KHz，電源的電壓V為IV，電阻器R為 IMOhm，空氣介電常數(shù)8(1為8.856-12、板面積4為64 4!11，板間距離(1從1至30111111改變。電容器上的測量電壓V。ap通過分壓器公式得出Vcap = V- JXc/(jXc+R)其中，X。是電容器阻抗。
利用板電容器公式，這可以展開成Vcap = V · [d/sqrt (d2+ (2 π · F · R · ε 0 · A)2]因而，利用作為距離/接近度的函數(shù)的用于測量信號的校準曲線，可以推斷出物理物體(例如，手的手指部分)與感測墊的距離。利用基于AC電壓的配置，物理物體的接近度可以根據(jù)測量信號的相位變化來確定。應(yīng)注意到，受影響電容可以是低通濾波器的一部分。所測量相位是等效電容的函數(shù)，即，高度和接近度的函數(shù)。如果使用這種配置，則必須獲知或推斷出AC電源相位，以便計算相移?？蛇x的是，相位和量值都被用于計算高度或接近度。方位數(shù)據(jù)的第一級或低級處理旨在獲取采用所謂“高度映象圖像數(shù)據(jù)”的形式的測量數(shù)據(jù)。這可以在傳感器矩陣單元處或所述處理器單元處的數(shù)字處理單元(DSP)或監(jiān)測單元的也執(zhí)行變換的計算機模塊中來完成。如上所示，監(jiān)測單元同樣可以是并入傳感器矩陣的輸入裝置的部件，或者可以是遠程電子裝置(例如，顯示器)的部件。相同或不同DSP 由此可以確定表示物理物體的在接近傳感器矩陣的鄰域并相對接近傳感器矩陣的行為的數(shù)據(jù)，生成表示該行為的測量數(shù)據(jù)，并將該測量數(shù)據(jù)變換成虛擬坐標(biāo)系統(tǒng)中的近似表達。該近似表達可以是或不是所謂“立體”表達。存在針對感測墊陣列的、適用于本發(fā)明目的的許多可能排布結(jié)構(gòu)。然而，出于簡化目的，下面，僅對特定但非限制性的示例進行描述。在這一點上，對圖7A-7B進行說明，圖7A和7B分別示出了 2D傳感器矩陣排布結(jié)構(gòu)701和相關(guān)電路。每一個感測墊706都具有模擬放大器702。AC電源信號707被提供給電路。放大器輸出通過模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器703來采樣，并將樣本傳遞至CPU704，供進一步分析。在一些實施方式中，信號源(供電電壓信號)由正弦波或方波振蕩器生成，并且通過對樣本進行離散傅里葉變換(DFT)來獲取量值測量。DFT方法是本領(lǐng)域已知的，并且不需要詳細描述。在一些其它實施方式中，通過硬件將電容測量轉(zhuǎn)換至DC電平。放大器702的輸出被整流和過濾成成正比于輸出量值的DC電平。這可以在采樣過程之前來執(zhí)行?？蛇x的是，具有幾個輸入信道的模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器703可以被用于支持幾個放大器。這個實施例中所需放大器的數(shù)量根據(jù)感測表面的表面積來限定。可選的是，使用幾個處理器(CPU)，各CPU用于該裝置的不同表面區(qū)域(不同墊組)。處理結(jié)果經(jīng)由發(fā)送器705 來發(fā)送?？蛇x的是，電容式數(shù)字芯片被用于估計與各感測墊相關(guān)聯(lián)的電容。對圖8A和8B進行說明，圖8A和8B示出了適于在本發(fā)明中使用的接近傳感器單元的構(gòu)造和操作的實施例。如圖8A所示，當(dāng)將電壓信號811施加至感測表面(例如，單個墊的感測表面)812時，電場線813在所有方向傳播，即電場線分散。這增加了傳感器(墊或整個矩陣)的“視野”或“感測區(qū)”，使得能夠感測未與感測表面精確對準的物體。例如， 位于空間區(qū)817鄰域的諸如用戶的手的物理物體可能被檢測為表示區(qū)段819處的物理物體的電信號。從而，出現(xiàn)方位偏差821并且模糊了從感測表面提取的方位信息。偏差821可以通過利用環(huán)繞感測表面的框來防止或大致消除。這在圖8B中進行了例示。如圖所示，框854由(至少部分地)環(huán)繞接近傳感器矩陣的感測表面(例如，墊) 的一種或更多種導(dǎo)電材料制成。接近傳感器矩陣和框電連接到可以是DC或者AC電源的電源單元851和855。通過流過電壓源855的電流，電場853更加集中或更加平行。通過利用這種技術(shù)來讀出，方位和高度讀取都更加準確。在將被框包圍的感測表面用于獲取高度映象的情況下，所獲取圖像更加準確。結(jié)合感測表面(墊)使用框還消除了手持裝置的影響。 為了如圖8B所示操縱電場，感測表面的背面和側(cè)面被導(dǎo)電框邪4包圍，該導(dǎo)電框邪4被電源855施加與感測墊本身被施加的電壓相同的電壓。因為框(防護裝置)和感測墊之間不存在電位差，所以它們之間不存在電場。結(jié)果，感測墊旁邊或后面定位的任何導(dǎo)電物體(例如，把持該裝置的手)將與防護裝置而非與感測墊形成電場。至于感測墊，僅其未被防護的表面區(qū)域被允許與導(dǎo)電物體創(chuàng)建電場。另外或者作為針對使用包圍矩陣的感測表面的導(dǎo)電框的另選例，可以使用另一技術(shù)，依據(jù)該技術(shù)，感測矩陣中的每一個墊都被其它墊(充當(dāng)上述框)包圍，這提供了基本上類似的更加集中的場線。這種效果通過同時從所有墊發(fā)送或感測而產(chǎn)生。包圍特定感測墊的墊充當(dāng)所述特定感測墊的“電場防護”。可選的是，上述框的側(cè)面利用電路夾層通孔(貫穿PCB層的傳導(dǎo)孔)來實現(xiàn)。轉(zhuǎn)回至圖7A和圖7B，與每一個感測墊706相關(guān)聯(lián)的硬件電路包括放大器702、A/ D轉(zhuǎn)換器703(或A/D通道)、以及到CPU 704的接口線。該放大器和A/D轉(zhuǎn)換器也被稱為 “感測墊接口”或“接口”。在一些實施方式中，在可能需要高分辨率接近傳感器矩陣，并由此需要該矩陣中的感測墊的數(shù)目更多的情況下，需要減少接近傳感器矩陣中接口的數(shù)目。圖9描述了適于對感測墊陣列進行讀取的時分方法的原理。一組感測墊901 (2個墊或更多墊)連接至單一接口 903。在一指定時間，僅將來自該組的一個感測墊連接至該接口。這可以利用開關(guān)902來完成，開關(guān)902的狀態(tài)對于CPU(圖7B中的704)是已知的。組 901的規(guī)模限定了所需接口的總數(shù)。組的規(guī)模越大，所需接口數(shù)就越少。本領(lǐng)域已知的、適于在本發(fā)明中使用的另一技術(shù)是頻分。兩個或更多個感測墊901 可以同時連接至公共接口，分別以相互正交的頻率激勵。在這種實施方式中，兩個或更多個墊可以同時通過相互接口來處理。結(jié)果，該接口生成信號的總和。因為正交，所以每一個頻率都可以與該總和分離或分離地分析。每一個頻率分析的結(jié)果與該頻率分析結(jié)果所源自的對應(yīng)墊相關(guān)聯(lián)。當(dāng)使用很多的感測墊(例如，幾百或幾千感測墊)時，信號線的布線和開關(guān)控制線更復(fù)雜。為了簡化這種情況下的布線，可以使用所述多個感測墊的另一排布結(jié)構(gòu)和操作。 這在圖10中例示。這里，多個墊(一般性地表示為100 被排列得接合至公共接口 1004。 使用分布式移位寄存器方案1005，以易于獲取希望的時幀，在該時幀期間，每一個墊都分立地接合至該接口，由此允許在不同時幀/時隙經(jīng)由相互接口對多個感測墊進行測量。如將詳盡闡述的，除電路布線的簡化和靈活性以外，還存在針對這種構(gòu)造的另一優(yōu)點，該優(yōu)點可以在將電容轉(zhuǎn)換至DC電平的實施例中利用。線1001經(jīng)由感測墊附近的、這些感測墊的相應(yīng)開關(guān)1003來連接這些墊，并且連接至接口 1004。開關(guān)1003由分布式移位寄存器來控制。在一非限制例中，分布式移位寄存器經(jīng)由D型觸發(fā)器1005來實現(xiàn)，該D型觸發(fā)器1005的構(gòu)造一般地是提供本文所說明功能的任何觸發(fā)器排布結(jié)構(gòu)。各D型觸發(fā)器 1005(移位寄存器的一個組件)接近感測墊地定位。作為一例示性實施例，將脈沖1006提供給第一 D型觸發(fā)器1020將導(dǎo)致第一墊電子地接合至接口 1004。下一個時鐘脈沖1007效果是僅將第二墊接合至接口，依此類推。這個實施方式的優(yōu)點之一是消除了針對任何中心切換單元和復(fù)雜路由或布線的需要。在一種構(gòu)造中，該路由可以在單一層中完成。
在一些實施方式中，電容測量通過獲取與電容有特定關(guān)系(例如，成比例)的DC 電平來執(zhí)行。圖10所例示的排布結(jié)構(gòu)利用了用于綜合測量的整個刷新周期時間。這增加了電容測量的靈敏度。即使在特定墊未接合至該接口的時間期間也獲取該測量。因此，可以將整個刷新周期時間用于并行獲取針對所有墊的接近測量。刷新周期時間在這個情況下意指為更新高度映象圖像所需時間。利用圖10所例示排布結(jié)構(gòu)，可以在綜合時間結(jié)束時非常快地讀取所得DC電平。硬件和DSP算法按根據(jù)為確保穩(wěn)定測量所需采樣時間、和感測墊的組規(guī)模而確定的速率，進行物體在感測表面的平面中的2D定位和接近(距離)測量。例如，如果為穩(wěn)定測量所需采樣時間為T，而組的規(guī)模為N，則刷新率大約為1/(T · N)。為穩(wěn)定測量所需時間 T例如可以大約為1msec，但可以采用其它時間間隔。如果感測表面包括1000個感測墊，并且組的規(guī)模為N = 10 (即，100個感測墊接口)，則刷新率為IOOHz。下面，對圖11A-11D進行說明，圖11A-11D示出了應(yīng)用至傳感器矩陣的輸出、用于生成表示傳感器矩陣(即，傳感器矩陣的坐標(biāo)系統(tǒng)中)的鄰域中的物體的行為的測量數(shù)據(jù)的處理技術(shù)的實施例。接近傳感器矩陣中感測墊的感測表面積限定了墊的靈敏度區(qū)域的邊界。在特定實施方式中，該表面積處于9mm2-400mm2、36mm2-400mm2、81mm2-400mm2之間，甚至比400mm2更高。增加每一個墊的表面積允許檢測更遠物理物體，或者換句話說，允許增加靈敏度區(qū)域。該距離可以在0至3cm、1至km、1至5cm、2至5cm、2至6cm、以及3至7cm之間變動。增加墊的表面積還能縮減能量消耗和硬件復(fù)雜性。另一方面，感測墊的擴展靈敏度區(qū)域?qū)е耎-Y平面中的分辨率測量更低(更低分辨率的高度映象)。圖IlA是位于接近傳感器矩陣上方的手的高分辨率映像圖像。圖IlB是可從作為利用具有擴展表面積的感測墊的結(jié)果而具有相對低分辨率的傳感器矩陣獲取的低分辨率映像圖像。因此，物理物體的行為不能利用簡單圖像處理算法來提取。本發(fā)明人已經(jīng)開發(fā)出了用于檢測物理物體的姿勢或其一部分的位置的新穎處理方案。對圖12進行說明，圖12例示了這種處理方案1200。在一特定實施方式中，物理物體是用戶的手并且其部分是手指尖端。該處理方案利用所監(jiān)測的物理物體的模型，例如用戶手的模型。該模型考慮到對所監(jiān)測或跟蹤的物理物體進行參數(shù)化。接近測量1205(即，接近傳感器矩陣的輸出)例如采用先前在圖11A-11D中例示的高度映象的形式來提供。通過非限制例，手模型是預(yù)定參數(shù)的集合(或特征集)。該特征集的值對應(yīng)于手特定狀態(tài)、構(gòu)造、姿勢以及/或方位。圖lie和IlD例示了這種特征集的實施例。圖IlD提供了手模型，根據(jù)此手模型，用多達五個手部分表示該手。根據(jù)這個模型的手部分描述了手掌和該手的每一個特定手指。具體來說，拇指、食指、中指、無名指以及小指。該手上這五個手指被用于表示用戶手的行為。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)清楚，手模型可以包括手部的任何子集，包括但不限于拇指、 食指、中指、無名指以及小指。例如，作為預(yù)定參數(shù)集合(或特征集)值的預(yù)定手模型可以表示手空間狀態(tài)。如下面更進一步具體描述的，該模型可以被選擇成使得能夠“物體獨立” 地解釋物體相關(guān)測量數(shù)據(jù)，以提供物體行為的近似表達。圖IlD例示了這種特征集的實施例。矢量空間的原點設(shè)置在(所跟蹤)腕部1170處。所提取參數(shù)是表示手掌方向的矢量與通過(所跟蹤的)手指尖端位置的矢量之間的角。一般來說，手模型可以包括手掌、食指以及中指。在一些其它實施例中，可以利用手部的其它選擇。具體來說，手模型還可以包括手掌方向1190。手掌和四個手指可以在手掌上折疊，其允許抓握虛擬物體等。下面是本發(fā)明的“物體(用戶)獨立”數(shù)據(jù)處理工具的操作的具體而非限制例。圖IlD例示了手模型，其中，該手用手掌1170和全部五個手指(即，食指1130、中指1140、無名指1150以及小指1160)表示。該模型包括手掌與各手指之間的距離(或距離范圍)。該模型還包括例如針對手掌與各相應(yīng)手指所繪制的距離線之間的可能和實際角。在一些實施方式中，如圖IlD的實施方式，手的原點定義為腕部。由此可以跟蹤手的原點。所提取參數(shù)可以是表示手掌方向1190的矢量/線與所繪制的手掌1170和各手指尖端位置1120、1130、1140、1150以及1160之間的矢量/線之間的角1180。在一些實施方式中，根據(jù)例如在圖IlB所示的高度(接近)測量或高度映象信號強度中提取手指尖端位置和手掌。在一些實施方式中，手模型假定手姿勢使得手指尖端與手掌原點相比，通常更靠近接近傳感器矩陣，并由此信號強度表示手指尖端的位置。在一些實施方式中，識別物理物體的一部分的方位和接近度需要過濾方位(X、Y) 和接近(Z)測量。轉(zhuǎn)回至圖12，在一些實施方式中，在獲取輸入信息1205之后，可能希望增強圖像 1230的質(zhì)量并且通過應(yīng)用噪聲過濾來執(zhí)行。另選的是或者除此以外，執(zhí)行偏移和漂移校正。 本發(fā)明中的噪聲縮減可以通過計算從感測墊所獲取的測量的平均值來執(zhí)行。典型的是，讀取每一個傳感器墊可以針對多個測量而平均化。處理方案1200還包括從輸入數(shù)據(jù)1205中提取信息的過程1M0。該輸入還可以被處理成提取所監(jiān)測的物理物體的特征。所提取的特征可以被稱為特征矢量或特征集。這些特征是物理物體模型中的每一個組元的測量。這些測量可以是連續(xù)的或被量化的。特征矢量的組元可以是物體一部分的方位。一種可能的物理物體是用戶的手，在該情況下，所提取的特征可以是圖IlD的實施例中所例示的特征(表示手掌方向1190的矢量/線與所繪制的手掌1170和可觀察的手掌的手指尖端位置之間的矢量/線之間的角1180)。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)明白，針對每一個應(yīng)用，考慮合適手模型或合適物理物體模型。手掌位置和手掌方向特征可以從接近測量或所獲取的增強圖像中來提取。按這種方式，可以獲取針對基于手的模型的特征集的值的測量。PCA(主要組件分析)可以被用于測量圖IlC所示的手掌方向1190。在第一階段，物理物體被分配有該物體的多個部分(或點)的位置。在第一階段之前和/或之后，可以根據(jù)低分辨率映象(例如，圖IlB的分辨率映象)計算對物理物體的位置的估計，物理物體如可觀察手指尖端(處于傳感器矩陣的靈敏度區(qū)域內(nèi))或手掌?？蛇x的是，可以通過尋找最高局部最大值(即，物理物體的、被檢測為最靠近接近傳感器矩陣的部分/點)來執(zhí)行對所監(jiān)測物體的多個部分的位置的估計。在一些其它實施方式中，應(yīng)用聚類算法來確定具有類似亮度模式并且可選地遵循幾個規(guī)則的群類。這些規(guī)則可以是限定到所監(jiān)測物體的邊緣或可接受限制的尺寸和接近度的規(guī)則。圖13A-i;3B示出了聚類結(jié)果的實施例。圖13A示出了感測表面1301上方的用戶的手1302。圖1 示出了所獲取的對應(yīng)接近映象圖像1303，以供進一步處理。應(yīng)用分段算法，其尋找具有類似高度/接近度或圖案的像素(感測墊)區(qū)段(例如，虛環(huán)所標(biāo)記的區(qū)段 1304,1305以及1306)。接著，可以計算質(zhì)心。本發(fā)明人已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，利用如圖IlD所示的基于角的特征集使得可以確定手狀態(tài)或姿勢。應(yīng)注意到，角特征被發(fā)現(xiàn)是“用戶獨立”的。應(yīng)當(dāng)注意到，特征矢量中的組元數(shù)(如所找到的角的數(shù)量)可以改變。該特征矢量中的組元數(shù)對應(yīng)于(等于)可觀察的手指的數(shù)量。轉(zhuǎn)回至處理方案1200，執(zhí)行跟蹤過程1250，以跟蹤所監(jiān)測的物理物體。跟蹤過程1250可以包括尋找所監(jiān)測的物理物體的接近姿勢。典型的是，該姿勢包括準確定位物理物體的一些部分。如果物理物體是手，則該過程的輸入是在前一階段中所提取的特征集和可觀察手指尖端部分。該跟蹤過程具有兩個子步驟1)用于尋找最佳地配合測量的手姿勢的過程。這個過程同樣由兩個組元組成a)尋找(在特定高度之下并且在所關(guān)注區(qū)域(ROI)內(nèi))可見手指的標(biāo)記。在這一點上，使用經(jīng)訓(xùn)練HMM(隱藏馬爾可夫模型)，其原理本身已知，并由此不需要詳細描述。該模型包含32種隱藏狀態(tài)，每一種都表示可視手指子集的標(biāo)記(五個手指中的每一個都可能可見或不可見，由此需要32種狀態(tài))。這些觀察是上述所提取特征集(例如，量化角)。這些狀態(tài)與觀察發(fā)射概率之間的轉(zhuǎn)移概率根據(jù)HMM訓(xùn)練例程離線訓(xùn)練，以適應(yīng)典型手運動。搜索當(dāng)前隱藏狀態(tài)通過以在線方式運行維特比搜索(Viterbi Search)來完成?？紤]當(dāng)前觀察以結(jié)束一系列觀察，據(jù)此，尋找維特比路徑(具有最大概率的路徑)。選擇所希望的隱藏狀態(tài)作為這個路徑的最后狀態(tài)。應(yīng)注意到，使用HMM模型使得可以考慮到在垂直于手掌的水平面上拇指典型地能夠旋轉(zhuǎn)90°，而相反，其它手指僅可以以更加受限的方式旋轉(zhuǎn)。該模型可以典型地包括骨頭尺寸，可選地用手指尖端與手掌之間的距離來表示。b)將標(biāo)記匹配至所指定尖端方位。設(shè)L為指定標(biāo)記的先前方位矢量；C為沒有標(biāo)記的當(dāng)前方位矢量。在L與C之間構(gòu)建全二部圖。使用Hungarian方法來尋找L與C之間的最佳匹配，其中，目標(biāo)函數(shù)是距離的最小和。根據(jù)所得匹配指定標(biāo)記?？蛇x的是，L包含預(yù)測位置，以代替用于穩(wěn)定匹配的位置。可選的是，根據(jù)下面描述的Kalman過濾器來指定預(yù)測?；糜糜谕ㄟ^過濾來平滑方位的過程。利用質(zhì)心或插值根據(jù)高度映象圖計算出的尖端方位因噪聲而非常粗略。在一些實施方式中，通過對歷史位置平均化來完成平滑，其中， 針對歷史位置指定的權(quán)重隨著速度的增加而減小。在一些其它實施方式中，通過Kalman過濾器來完成平滑。狀態(tài)轉(zhuǎn)移矩陣通過以下獲得
U1 At mZ^1
Vt + i=O 1 Δ V,O O 1 ^ J其中X代表方位，V代表速度，A代表加速度，而Δt代表t與(t+Ι)之間的時差， 其對應(yīng)于刷新周期時間。該矩陣對應(yīng)于恒定加速度運動。盡管人類行為中的加速度典型地不恒定，但 Kalman過濾器允許將加速度變化模型化為白噪聲。圖12的上述實施例對應(yīng)于所謂的“物體獨立”處理技術(shù)。下面是參照圖15和圖 16描述的“物體相關(guān)”處理方法的實施例。這種技術(shù)利用其行為被監(jiān)測的特定用戶的特征值的學(xué)習(xí)期。手1501被分解至具有用戶特定尺度并且在學(xué)習(xí)期測量的矩形1502集合。各矩形表示特定手部并且具有用于調(diào)諧的幾個參數(shù)。這些參數(shù)描述了矩形空間姿勢，例如，手掌矩形1503具有6個參數(shù)x、
19y、ζ、alpha、beta以及gamma (6個自由度)，并且每一個指骨1504都具有涉及其起源關(guān)節(jié)的一個或兩個空間角(取決于其原點是手掌還是指骨)，例如，針對指骨的矩形1507的角 1506(由此，指骨的矩形僅具有一個或兩個自由度)?？傮w上，存在描述手姿勢的有限參數(shù)集。該處理技術(shù)調(diào)諧如圖16中例示的那些參數(shù)。指定初始猜測(下面將進一步詳盡闡述)，通過其，生成對應(yīng)高度映象圖。這種生成根據(jù)電場模型來完成。利用某一指標(biāo)(例如，歐幾里德)來比較這樣生成的高度映象(“虛擬”高度映象)與實際測量高度映象(如從輸入裝置接收到的)，以給出誤差結(jié)果，根據(jù)該誤差結(jié)果引導(dǎo)參數(shù)搜索優(yōu)化程序(例如， 下坡單形)向?qū)?yīng)于當(dāng)前的、真實手姿勢的最佳參數(shù)的值調(diào)諧所述猜測。該搜索保持迭代， 直到參數(shù)修改足夠小為止。初始猜測越靠近最佳值，搜索的收斂就越快。因此，采取該猜測作為以前手姿勢參數(shù)。因為手的行為是連續(xù)的，所以這種猜測更靠近最佳值，并且收斂性在幾個步驟內(nèi)完成 (排除沒有歷史要依賴的第一搜索)。這也可以通過需要來自用戶的初始手姿勢而解決。這種方法適于通過其中常規(guī)圖像處理不足的低分辨率圖形監(jiān)測行為的情況。應(yīng)注意到，用戶相關(guān)和獨立方法保持每手指一獨特ID，其既不隨著時間也不隨著不同期間而改變，例如，小指總是獲得ID “1”，食指總是獲得ID “4”等。這使能實現(xiàn)針對手指特定姿勢的平臺。本發(fā)明可以利用姿勢識別，根據(jù)姿勢識別，檢查所跟蹤的ID的軌跡。如果一個或更多個軌跡遵循與一些姿勢相關(guān)聯(lián)的預(yù)定模式，則生成對應(yīng)數(shù)據(jù)。圖14A-14B示出了實施例。在圖14A中，測試出點1402和1403的兩個ID集與“縮小”姿勢1401的一致性。如果兩個ID軌跡的原點閉合(例如，點1404與點1405之間的距離小于2cm)，并且軌跡方向 (例如，1402和1403)彼此接近180度，則生成縮小姿勢。在圖14B，測試出點的一個ID集與“0Κ”姿勢1406的一致性。如果由兩個連貫點(例如，1408)形成的區(qū)段的方向在角范圍內(nèi)，直到特定點1407，從該特定點1407，由兩個連貫點形成的區(qū)段方向在另一角范圍內(nèi)，則生成“0K”姿勢。其它簡單形狀軌跡可以利用霍夫變換來識別。更復(fù)雜的姿勢識別可以使用手寫識別領(lǐng)域已知的統(tǒng)計學(xué)習(xí)方法，如HMM(隱藏馬爾可夫模型)。一些提到的方法可以通過考慮代替2D空間的3D空間中的方向和長度而擴展至3D姿勢識別。還應(yīng)注意，方位傳感器矩陣可以在從傳感器起的視線內(nèi)利用用于感測物理物體觸摸的觸摸傳感器(觸摸型接近矩陣)和標(biāo)準攝像機。在這個實施方式中，手圖像在懸空在傳感器上時被隔離，將這個圖像變換至觸摸傳感器的坐標(biāo)系統(tǒng)。這個圖像被用于表達物理物體，并且將觸摸傳感器用于在觸摸和懸空之間進行辨別。一般來說，攝像機可以與接近矩陣傳感器組合使用。攝像機的視野與針對用戶手和諸如平坦表面的預(yù)定物理物體的視線相交，并且處理模塊/工具能夠監(jiān)測并解釋與預(yù)定物理物體相對的手行為。使用組合的成像器和觸摸型接近傳感器矩陣可能被用于使能/改進與3D坐標(biāo)系統(tǒng)相對應(yīng)的測量數(shù)據(jù)的生成。本發(fā)明除了如上所述的物體行為監(jiān)測以外，還可以測量物理物體的一個或更多個部分對觸摸型傳感器進行按壓的效果。這可以通過在接近檢測器矩陣的頂部上添加由諸如硅的柔性材料制成的柔性層來完成。這樣，可以將小于柔性層的寬度的所有測量高度變換成壓力值。
權(quán)利要求
1.一種用于監(jiān)測物理物體的至少一部分的行為的方法，所述方法包括以下步驟(a)提供表示物理物體相對預(yù)定感測表面的行為的測量數(shù)據(jù)；(b)處理表示所述物理物體相對所述預(yù)定感測表面的所述行為的所述測量數(shù)據(jù)，并將其變換成虛擬坐標(biāo)系統(tǒng)中的、所述行為的近似表達，所述變換保持虛擬點與所述物理物體的對應(yīng)部分之間的方位關(guān)系。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，所述方法包括以下步驟將表示所述近似表達的數(shù)據(jù)發(fā)送至所述虛擬坐標(biāo)系統(tǒng)的遠程位置。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，所述方法包括以下步驟將所述測量數(shù)據(jù)發(fā)送至所述虛擬坐標(biāo)系統(tǒng)的遠程位置，并且在所述遠程位置進行將所述測量數(shù)據(jù)變換成所述近似表達的處理。
4.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的方法，其中，所述發(fā)送包括無線信號發(fā)送，該無線信號發(fā)送包括頂發(fā)送、藍牙發(fā)送、射頻(RF)發(fā)送、以及聲發(fā)送中的至少一種。
5.根據(jù)權(quán)利要求1至4中的任一項所述的方法，其中，所述預(yù)定感測表面是接近傳感器矩陣的表面。
6.根據(jù)權(quán)利要求1至5中的任一項所述的方法，所述方法包括以下步驟將表示所述近似表達的數(shù)據(jù)格式化成輸入到特定電子裝置中的預(yù)定格式數(shù)據(jù)。
7.根據(jù)權(quán)利要求1至6中的任一項所述的方法，其中，表示所述行為的所述數(shù)據(jù)包括所述物理物體的所述部分相對所述預(yù)定感測表面的方位。
8.根據(jù)權(quán)利要求1至7中的任一項所述的方法，其中，表示所述行為的所述數(shù)據(jù)包括所述物理物體的所述部分相對所述預(yù)定感測表面的方位變化。
9.根據(jù)權(quán)利要求1至8中的任一項所述的方法，其中，表示所述行為的所述數(shù)據(jù)包括所述物理物體的所述部分相對所述預(yù)定感測表面的運動模式。
10.根據(jù)權(quán)利要求8或9所述的方法，其中，所述提供表示所述物理物體的至少一部分的所述行為的所述數(shù)據(jù)的步驟包括利用連續(xù)檢測模式和采樣檢測模式中的任一種模式或這兩種模式的組合來檢測所述物理物體的所述至少一部分的所述方位。
11.根據(jù)權(quán)利要求1至10中的任一項所述的方法，其中，所述測量數(shù)據(jù)表示在三維空間中的所述行為。
12.根據(jù)權(quán)利要求1至11中的任一項所述的方法，其中，所述近似表達對應(yīng)于所述物理物體的所述至少一部分在三維坐標(biāo)系統(tǒng)中的所述行為。
13.根據(jù)權(quán)利要求1至12中的任一項所述的方法，其中，所述變換包括確定表示各所述虛擬點與所述物理物體的所述至少一部分中的各所述對應(yīng)部分之間的距離的數(shù)據(jù)。
14.根據(jù)權(quán)利要求1至13中的任一項所述的方法，所述方法包括以下步驟識別所述物理物體的所述至少一部分，由此允許生成所述測量數(shù)據(jù)。
15.根據(jù)權(quán)利要求5至14中的任一項所述的方法，所述方法包括以下步驟識別所述接近傳感器矩陣鄰域的噪聲能量，并相應(yīng)操作所述接近傳感器矩陣。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的方法，其中，所述噪聲能量由處于所述接近傳感器矩陣的操作頻率范圍中或至少部分地交疊所述操作頻率范圍的頻率來識別，根據(jù)識別所述噪聲能量來操作所述接近傳感器矩陣包括防止所述接近傳感器矩陣進行測量或者將所述操作頻率移到所述操作頻率范圍之外。
17.根據(jù)權(quán)利要求1至15中的任一項所述的方法，其中，所述物理物體與人體的至少一部分相關(guān)聯(lián)。
18.根據(jù)權(quán)利要求17所述的方法，其中，所述物理物體與至少一只人手的多個手指相關(guān)聯(lián)。
19.根據(jù)權(quán)利要求17所述的方法，其中，所述物理物體包括人體的、在與人手或手指的至少一部分相距預(yù)定位置處的部分。
20.根據(jù)權(quán)利要求1至19中的任一項所述的方法，其中，所述近似表達包括表示所述物理物體的所述至少一部分的形狀的數(shù)據(jù)。
21.根據(jù)權(quán)利要求1至20中的任一項所述的方法，其中，所述近似表達包括表示與所述物理物體的所述至少一部分相對應(yīng)的圖案的數(shù)據(jù)。
22.根據(jù)權(quán)利要求1至21中的任一項所述的方法，其中，所述近似表達包括表示所述物理物體的至少一部分的陰影的數(shù)據(jù)。
23.根據(jù)權(quán)利要求1至22中的任一項所述的方法，其中，所述近似表達包括表示所述物理物體的至少一部分的透明程度的數(shù)據(jù)。
24.根據(jù)權(quán)利要求4至23中的任一項所述的方法，其中，處于所述遠程位置的所述坐標(biāo)系統(tǒng)與顯示單元相關(guān)聯(lián)。
25.根據(jù)權(quán)利要求1至23中的任一項所述的方法，其中，所述提供所述測量數(shù)據(jù)的步驟包括獲取表示路徑的數(shù)據(jù)，所述物理物體的所述至少一部分的方位相對所述預(yù)定感測表面沿所述路徑改變。
26.一種供在監(jiān)測物理物體的至少一部分的行為中使用的監(jiān)測單元，所述監(jiān)測單元包括數(shù)據(jù)輸入模塊，所述數(shù)據(jù)輸入模塊被設(shè)置成用于接收測量數(shù)據(jù)，所述測量數(shù)據(jù)表示物理物體的至少一部分的在與預(yù)定感測表面相關(guān)聯(lián)的特定坐標(biāo)系統(tǒng)中的行為；和數(shù)字信號處理器，所述數(shù)字信號處理器被設(shè)置為能夠響應(yīng)于所述測量數(shù)據(jù)操作，以將所述測量數(shù)據(jù)變換成虛擬坐標(biāo)系統(tǒng)中的、所述物理物體的所述至少一部分的近似表達，所述變換保持虛擬點與所述物理物體的所述至少一部分內(nèi)的對應(yīng)部分之間的方位關(guān)系，由此使得能夠?qū)⑺鼋票磉_格式化成輸入到特定電子裝置中的預(yù)定格式數(shù)據(jù)。
27.一種供在監(jiān)測物理物體的行為中使用的裝置，所述裝置包括 根據(jù)權(quán)利要求22所述的監(jiān)測單元，和方位傳感器裝置，所述方位傳感器裝置連接至所述監(jiān)測單元的所述數(shù)據(jù)輸入模塊，所述方位傳感器裝置限定所述感測表面和所述特定坐標(biāo)系統(tǒng)，并且被設(shè)置為能夠操作以生成表示所述物理物體的所述至少一部分在所述特定坐標(biāo)系統(tǒng)中的所述行為的所述測量數(shù)據(jù)。
28.根據(jù)權(quán)利要求27所述的裝置，其中，所述方位傳感器裝置包括接近傳感器矩陣，所述接近傳感器矩陣能夠以接觸模式和非接觸模式中的任一種模式或這兩種模式的組合來生成所述測量數(shù)據(jù)。
29.根據(jù)權(quán)利要求27或觀所述的裝置，所述裝置包括發(fā)送器單元，所述發(fā)送器單元被設(shè)置用于向所述虛擬坐標(biāo)系統(tǒng)的遠程位置發(fā)送表示所述物理物體的所述至少一部分的所述近似表達的數(shù)據(jù)，所述數(shù)據(jù)以頂發(fā)送模式、藍牙發(fā)送模式、RF發(fā)送模式以及聲發(fā)送模式中的至少一種來發(fā)送。
30.根據(jù)權(quán)利要求27至四中的任一項所述的裝置，所述裝置包括格式器工具，所述格式器工具能夠連接至所述數(shù)字信號處理器的輸出部，并且被設(shè)置為能夠操作以接收表示所述近似表達的數(shù)據(jù)并將所述數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成輸入到特定電子裝置中的預(yù)定格式數(shù)據(jù)。
31.根據(jù)權(quán)利要求27至四中的任一項所述的裝置，所述裝置包括格式器工具，所述格式器工具能夠連接至所述發(fā)送器單元的輸出部，并且被設(shè)置為能夠操作以接收表示所述近似表達的數(shù)據(jù)并將所述數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成輸入到特定電子裝置中的預(yù)定格式數(shù)據(jù)。
32.根據(jù)權(quán)利要求觀至31中的任一項所述的裝置，其中，所述接近傳感器矩陣與要應(yīng)用所述行為的所述近似表達的電子裝置的小鍵盤相關(guān)聯(lián)，所述測量數(shù)據(jù)表示用戶的手指相對所述小鍵盤的符號的行為。
33.一種供在監(jiān)測物理物體的行為中使用的裝置，所述裝置包括根據(jù)權(quán)利要求26所述的監(jiān)測單元，和數(shù)據(jù)輸入單元，所述數(shù)據(jù)輸入單元被設(shè)置成限定所述虛擬坐標(biāo)系統(tǒng)，所述數(shù)據(jù)輸入單元連接至所述數(shù)字信號處理器的輸出部，用于接收表示所述近似表達的數(shù)據(jù)。
34.根據(jù)權(quán)利要求33所述的系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括格式器工具，所述格式器工具在所述數(shù)字信號處理器的所述輸出部與所述數(shù)據(jù)輸入單元之間互連，并且被設(shè)置為能夠操作以接收表示所述近似表達的數(shù)據(jù)并將所述數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成輸入到所述數(shù)據(jù)輸入單元中的預(yù)定格式數(shù)據(jù)。
35.根據(jù)權(quán)利要求33或34所述的系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括信號接收器單元，所述信號接收器單元被設(shè)置成用于接收表示針對所述感測表面的所述行為的所述測量數(shù)據(jù)，并且采用頂數(shù)據(jù)、藍牙數(shù)據(jù)、RF數(shù)據(jù)以及聲數(shù)據(jù)中的至少一種的形式，并且生成輸入到所述數(shù)字信號處理器中的對應(yīng)數(shù)據(jù)。
36.一種用于監(jiān)測物理物體的至少一部分的行為的系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括(a)方位傳感器裝置，所述方位傳感器裝置限定感測表面和第一坐標(biāo)系統(tǒng)，并且被設(shè)置成能夠操作以生成表示所述物理物體的至少一部分在所述特定坐標(biāo)系統(tǒng)中相對所述感測表面的行為的測量數(shù)據(jù)；(b)數(shù)據(jù)呈現(xiàn)裝置，所述數(shù)據(jù)呈現(xiàn)裝置限定第二坐標(biāo)系統(tǒng)；以及(c)數(shù)字信號處理器，所述數(shù)字信號處理器連接在所述方位傳感器裝置與所述數(shù)據(jù)呈現(xiàn)裝置之間，并且被設(shè)置為能夠響應(yīng)于所述測量數(shù)據(jù)操作，以將所述測量數(shù)據(jù)變換成所述第二坐標(biāo)系統(tǒng)中的、所述物理物體的所述至少一部分的近似表達，所述變換保持虛擬點與所述物理物體的所述至少一部分內(nèi)的對應(yīng)部分之間的方位關(guān)系。
全文摘要
本發(fā)明涉及用于監(jiān)測物體行為的裝置和方法。提出了一種供在監(jiān)測物理物體的至少一部分的行為中使用的監(jiān)測單元。該監(jiān)測單元包括數(shù)據(jù)輸入模塊，該數(shù)據(jù)輸入模塊被設(shè)置成，用于接收與預(yù)定感測表面相關(guān)聯(lián)的特定坐標(biāo)系統(tǒng)中的、表示物理物體的至少一部分的行為的測量數(shù)據(jù)；和數(shù)字信號處理器，該數(shù)字信號處理器被設(shè)置并且可響應(yīng)于所述測量數(shù)據(jù)操作，以將所述測量數(shù)據(jù)變換成虛擬坐標(biāo)系統(tǒng)中的、所述物理物體的所述至少一部分的近似表達，以使所述變換保持虛擬點與所述物理物體的所述至少一部分內(nèi)的對應(yīng)部分之間的方位關(guān)系。這種技術(shù)使能將所述近似表達進一步格式化成特定電子裝置的預(yù)定數(shù)據(jù)輸入格式。
文檔編號G06F3/048GK102334086SQ201080009518
公開日2012年1月25日 申請日期2010年1月26日 優(yōu)先權(quán)日2009年1月26日
發(fā)明者O·雷蒙, R·扎胡特, V·科恩·沙爾維特 申請人:澤羅技術(shù)(2009)有限公司