用于降低不規(guī)則運(yùn)動的影響的儀器界面的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本技術(shù)涉及一種在旨在控制儀器的圖形用戶輸入期間降低不期望的不規(guī)則運(yùn)動 (erraticmotion)的影響的儀器界面和/或控制器。這樣的偽運(yùn)動可能是環(huán)境振動或神經(jīng) 肌肉障礙的結(jié)果。
【背景技術(shù)】
[0002] 如今，許多儀器可以通過圖形用戶界面（⑶I)操作，其在1973年首先在帕洛阿爾 托研究中心實施。GUI已發(fā)現(xiàn)在計算機(jī)、智能電話、個人數(shù)字電子設(shè)備、商用儀器、汽車、電 視以及一些現(xiàn)代家用電器上的應(yīng)用。大多數(shù)GUI提供能夠由用戶選擇的圖標(biāo)和/或文本菜 單。在一些情況下，利用鼠標(biāo)（例如，指向-點擊（point-and-click))或其他遠(yuǎn)程控制器 完成選擇。在一些情況下，可以通過在顯示器屏幕上以手指或觸筆追蹤、接觸和/或輕敲圖 標(biāo)或文本來完成選擇。例如，顯示器屏幕可以包括能夠檢測接近屏幕或接觸屏幕的對象并 確定對象的位置的電容式傳感器。
[0003] 盡管⑶I提供用于多種儀器的方便且用戶友好的界面，但是在一些環(huán)境和/或?qū)?于一些用戶來說GUI可能難于操作。例如，當(dāng)處于在地形條件惡劣地區(qū)的交通工具中旅行 時，很難精確地指向并點擊到期望的圖標(biāo)或文本。另外，具有神經(jīng)肌肉損傷或疾病的用戶， 諸如從中風(fēng)后恢復(fù)的或有帕金森癥疾病的用戶，經(jīng)受著無意識的肌肉活動，這些無意識的 肌肉活動會使他們不能做出指向GUI上的特定位置所需的精準(zhǔn)受控運(yùn)動。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 描述了一種用于能夠在圖形用戶輸入期間降低不規(guī)則運(yùn)動的影響的儀器界面的 裝置和方法。在一些實施例中，儀器界面包括能夠針對一個或多個用戶進(jìn)行校準(zhǔn)以對運(yùn)動 輸入數(shù)據(jù)進(jìn)行濾波的空間-濾波電路。在一些實施例中，用于運(yùn)動的至少兩個坐標(biāo)軸的濾 波器可以獨立地被校準(zhǔn)。儀器界面還可以被配置為預(yù)測有可能出現(xiàn)的繼續(xù)運(yùn)動的路徑。儀 器界面可以為一個或多個處于預(yù)測路徑內(nèi)的能選擇的圖像進(jìn)行加權(quán)，并且將能選擇的圖像 中的至少一個圖像"鎖定"到用于選擇圖像并激活與圖像相關(guān)聯(lián)的功能的接近的光標(biāo)或?qū)?象。對輸入運(yùn)動進(jìn)行濾波和鎖定的組合能夠改善用于神經(jīng)肌肉障礙的個體的圖形用戶界面 的用戶友善性。
[0005] 依據(jù)一些實施例，用于操作儀器的儀器界面可以包括：一個或多個運(yùn)動傳感器，被 配置為在至少兩個維度上感測表示用戶輸入的運(yùn)動并產(chǎn)生二維的運(yùn)動數(shù)據(jù)；第一濾波器， 被配置為對與第一維度對應(yīng)的運(yùn)動數(shù)據(jù)進(jìn)行濾波；以及第二濾波器，被配置為對與第二維 度對應(yīng)的運(yùn)動數(shù)據(jù)進(jìn)行濾波，其中用于所述第一濾波器的第一參數(shù)能由用戶獨立地通過軟 件操作從用于第二濾波器的第二參數(shù)進(jìn)行重新配置。在一些實施例中，儀器界面還可以包 括處理器和與所述處理器通信的視覺顯示器。依據(jù)一些實施例，視覺顯示器可以包括計算 機(jī)的屏幕或智能電話的屏幕，并且處理器可以包括用于儀器的中央電子處理器。
[0006] 在一些方面中，第一參數(shù)以及第二參數(shù)可以基于至少由處理器執(zhí)行的校準(zhǔn)過程被 獨立地重新配置。在一些實施方案中，所述第一濾波器或所述第二濾波器包括具有能夠通 過軟件操作獨立地被重新配置的截止頻率的低通濾波器。所述第一濾波器或所述第二濾波 器可以包括多抽頭有限脈沖響應(yīng)濾波器。依據(jù)一些實施方案，抽頭的數(shù)量可以大于10。
[0007] 在一些實施方案中，用于儀器界面的處理器可以被配置為基于從所述第一濾波器 接收的經(jīng)濾波的第一運(yùn)動數(shù)據(jù)和從所述第二濾波器接收的經(jīng)濾波的第二運(yùn)動數(shù)據(jù)來標(biāo)識 對應(yīng)于所述用戶輸入的運(yùn)動。在一些方面中，處理器還被配置為顯示并且移動在視覺顯示 器上表示經(jīng)標(biāo)識的所述運(yùn)動的光標(biāo)。依據(jù)一些方面，處理器還可以被配置為基于經(jīng)標(biāo)識的 所述運(yùn)動預(yù)測用于所述用戶輸入的路徑并且向所述路徑上的至少一個能選擇的圖像分配 加權(quán)值。
[0008] 在一些方面中，處理器還可以被配置為至少基于在所述路徑中的能選擇的圖像的 加權(quán)值來鎖定所述能選擇的圖像。依據(jù)一些實施例，當(dāng)所述能選擇的圖像被鎖定時，被鎖定 的能選擇的圖像可以是能由所述用戶選擇的唯一的能選擇的圖像。在一些情況下，處理器 被配置為當(dāng)所述能選擇的圖像被鎖定時，改變被鎖定的能選擇的圖像的外觀。
[0009] 在一些實施方案中，儀器界面可以實施為遠(yuǎn)程控制器或還可以包括遠(yuǎn)程控制器， 其中所述運(yùn)動傳感器、所述第一濾波器以及所述第二濾波器位于所述遠(yuǎn)程控制器處。
[0010] 一些實施例包括用于操作儀器的遠(yuǎn)程控制器，所述遠(yuǎn)程控制器可以包括一個或多 個運(yùn)動傳感器，被配置為在至少兩個維度上感測表示用戶輸入的運(yùn)動并產(chǎn)生二維的運(yùn)動數(shù) 據(jù)；第一濾波器，被配置為對與第一維度對應(yīng)的運(yùn)動數(shù)據(jù)進(jìn)行濾波；以及第二濾波器，被配 置為對與第二維度對應(yīng)的運(yùn)動數(shù)據(jù)進(jìn)行濾波。在一些實施例中，用于所述第一濾波器的第 一參數(shù)能由用戶獨立地通過軟件操作從用于第二濾波器的第二參數(shù)進(jìn)行重新配置。
[0011] 在一些方面中，遠(yuǎn)程控制器可以被配置為計算機(jī)鼠標(biāo)。在一些實施方案中，所述遠(yuǎn) 程控制器被配置為從與所述遠(yuǎn)程控制器通信的外部設(shè)備接收所述第一參數(shù)和所述第二參 數(shù)。所述外部設(shè)備可以是計算機(jī)。
[0012] 在一些實施方案中，遠(yuǎn)程控制器還包括含所述第一濾波器和所述第二濾波器的專 用集成電路。
[0013] 上文中的方面、特征以及實施方案可以以任何適合的組合的方式使用在一個或多 個被配置為降低不規(guī)則的用戶輸入運(yùn)動的影響的儀器界面的實施例中。
[0014] 依據(jù)一些實施例，用于操作儀器界面的方法可以包括以下動作：（a)利用運(yùn)動傳 感器在至少兩個維度上感測第一用戶輸入運(yùn)動，（b)產(chǎn)生表示所述第一用戶輸入運(yùn)動的二 維的運(yùn)動數(shù)據(jù)，（c)利用具有能調(diào)節(jié)的第一濾波器參數(shù)的第一濾波器對針對第一維度的運(yùn) 動數(shù)據(jù)進(jìn)行濾波，（d)利用具有能調(diào)節(jié)的第二濾波器參數(shù)的第二濾波器對針對第二維度的 運(yùn)動數(shù)據(jù)進(jìn)行濾波。在一些實施例中，用于操作儀器界面的方法還可以包括至少基于第一 用戶輸入運(yùn)動、從第二濾波器參數(shù)獨立地重新配置至少所述第一濾波器參數(shù)。該重新配置 可以通過軟件操作來完成。
[0015] 在一些方面中，用于操作儀器界面的方法還可以包括在所述儀器界面的視覺顯示 器上顯示參考路徑，其中所述第一用戶輸入運(yùn)動表示追蹤所述參考路徑。在一些實施方案 中，方法還可以包括：從針對所述第一維度和所述第二維度的經(jīng)濾波的運(yùn)動數(shù)據(jù)計算平滑 路徑，通過減少在所述平滑路徑和所述參考路徑之間的第一方向上的誤差來確定所述第一 濾波器的第一濾波器參數(shù)，以及通過減少在所述平滑路徑和所述參考路徑之間的第二方向 上的誤差來確定所述第二濾波器的第二濾波器參數(shù)。
[0016] 依據(jù)一些實施方案，至少所述第一濾波器包括具有第一截止頻率的第一低通濾波 器，并且其中獨立地重新配置的動作包括獨立于改變所述第二濾波器的參數(shù)來更改所述第 一截止頻率。在一些方面中，至少所述第一濾波器包括多抽頭有限脈沖響應(yīng)濾波器。在一 些情況下抽頭的數(shù)量可以大于10。
[0017] 在一些方面中，用于操作儀器界面的方法還可以包括顯示并且移動在所述儀器界 面的視覺顯示器上表示第二用戶輸入運(yùn)動的光標(biāo)。在一些情況下，方法可以包括：基于經(jīng)濾 波的、所述第二用戶輸入運(yùn)動的運(yùn)動數(shù)據(jù)來確定所述第二用戶輸入運(yùn)動的預(yù)測路徑，以及 將加權(quán)值分配給在路徑中的至少一個能選擇的圖像。
[0018] 在一些實施方案中，用于操作儀器界面的方法還可以包括：至少基于在所述預(yù)測 路徑中的能選擇的圖像的加權(quán)值，對所述能選擇的圖像進(jìn)行鎖定。在一些方面中，當(dāng)所述能 選擇的圖像被鎖定時，方法可以僅允許選擇鎖定的能選擇的圖像。在一些方面中，用于操作 儀器界面的方法還可以包括當(dāng)所述能選擇的圖像被鎖定時，改變被鎖定的能選擇的圖像的 外觀。
[0019] 上文中的方面、特征的實施方案以及動作可以以任何適合的組合的方式被包括在 一個或多個用于操作儀器界面的方法的實施例中。此外，上面描述的一個或多個方法可以 被實施在上面描述的儀器界面的不同實施例中。
[0020] 上面的
【發(fā)明內(nèi)容】
通過示例的方式提供而并非旨在限制。
【附圖說明】
[0021] 本領(lǐng)域的技術(shù)人員將理解在這里描述的附圖僅僅出于示例的目的。同樣理解的是 在一些情況下，實施例的不同方面可以被夸大或放大地示出以易于理解實施例。在附圖中， 相同的參考標(biāo)記一般涉及相同的特征，在全部附圖中的功能相似和/或結(jié)構(gòu)相似的元件。 附圖不必按比例繪制，而是強(qiáng)調(diào)說明教導(dǎo)的原理。附圖并非旨在以任何方式限制本教導(dǎo)的 范圍。
[0022] 圖1示出了儀器的圖形用戶界面和在一些情況下可能出現(xiàn)的不規(guī)則的輸入運(yùn)動；
[0023] 圖2描繪了依據(jù)一些實施例的具有圖形用戶界面和外圍控制器的儀器的實施例；
[0024] 圖3A描繪了在一些實施例中的包括圖形用戶界面的儀器的部件；
[0025] 圖3B描繪了依據(jù)一些實施例的外圍控制器的部件；
[0026] 圖4A描繪了依據(jù)一些實施例的對不規(guī)則運(yùn)動的平滑化；
[0027] 圖4B示出了依據(jù)一些實施例的校準(zhǔn)例程的方面；
[0028] 圖4C描繪了依據(jù)一些實施方案的與運(yùn)動輸入數(shù)據(jù)相關(guān)聯(lián)的方向矢量V[n];
[0029] 圖5A-?示出了依據(jù)一些實施方案的將圖標(biāo)鎖定到接近的光標(biāo)的方面；
[0030] 圖6表示了依據(jù)一些實施例的一些可以用于降低不規(guī)則運(yùn)動輸入的影響的算法 的動作；
[0031] 圖7表示了依據(jù)一些實施例的一些可以用于校準(zhǔn)運(yùn)動輸入濾波器以降低偽運(yùn)動 輸入的影響的算法的動作；以及
[0032] 圖8表示了依據(jù)一些實施例的可以用于降低不規(guī)則運(yùn)動輸入的影響的算法的動 作。
[0033] 本教導(dǎo)的方面、實施例以及特征能夠結(jié)合附圖從下面的說明書中更加充分地被理 解。
【具體實施方式】
[0034] 如上面描述的，圖形用戶界面（GUI)能夠提供用于操作不同類型儀器（例如計算 機(jī)、智能電話、PDA、智能家電等）的方便的用戶界面。然而，發(fā)明人意識到，GUI對于一些用 戶（例如患有像帕金森癥疾病的神經(jīng)肌肉損傷的用戶）以及在一些環(huán)境下（例如高振動環(huán) 境）可能難于操作。圖1示出了這些困難的實例。
[0035]儀器的視覺顯示器100可以被呈現(xiàn)給用戶，并且可以包括屏幕或觸敏屏幕105,該 屏幕或觸敏屏幕105包括一個或多個能選擇的圖像120。能選擇的圖像可以包括圖標(biāo)、菜單 的文本欄、URL鏈接、單選按鈕等等。圖像120的選擇可以啟動儀器的某個特定功能或在儀 器的操作上的應(yīng)用的執(zhí)行。在一些使用條件下，用戶可在朝向能選擇的圖像的期望方向上 沿著相當(dāng)筆直的路徑150移動光標(biāo)140 (或觸筆或手指）并且通過點擊鼠標(biāo)、輕敲觸敏平板 設(shè)備或觸摸屏幕105來選擇圖像。對于具有神經(jīng)肌肉障礙的用戶或試圖在高振動的環(huán)境下 操作儀器的用戶來說，可能不能在光標(biāo)140的位置上執(zhí)行精準(zhǔn)的控制。相反的，光標(biāo)140可 能不規(guī)則地沿著迂回的路徑170移動，并且可能由于無意識的肌肉運(yùn)動或振動運(yùn)動而無法 穩(wěn)定地放置在能選擇的圖像上。由于缺乏精準(zhǔn)的位置控制，所以會難于選擇期望的圖像。
[0036] 發(fā)明人已經(jīng)領(lǐng)會到，一些操作系統(tǒng)提供了用于降低顯示在⑶I上的光標(biāo)的速度 的措施。例如，光標(biāo)速度可以通