CN102667677A

CN102667677A - 一种用于用户控制的用户界面设备和方法

Info

Publication number: CN102667677A
Application number: CN2010800581029A
Authority: CN
Inventors: 金姆·N·马修斯
Original assignee: Alcatel Optical Networks Israel Ltd
Current assignee: Alcatel Optical Networks Israel Ltd; Nokia of America Corp
Priority date: 2009-12-14
Filing date: 2010-11-24
Publication date: 2012-09-12
Also published as: WO2011081747A1; KR20120083929A; EP2513757A1; US20110141013A1; JP2013513890A

Abstract

一种包括至少两个传感器、指示装置和目标识别单元的设备。传感器位于不同位置，且能够检测来自用户的至少一个部位的信号。指示装置被配置为指向能被传感器检测到的用户可控信号。目标识别单元被配置为接收来自传感器的输出；并且，根据输出确定用户的部位和指示装置的位置。目标识别单元还被配置为根据用户的部位和指示装置的已确定位置，计算被用户用指示装置来指示的目标位置。

Description

一种用于用户控制的用户界面设备和方法

技术领域

本公开通常被指向用户界面，更具体地，指向具有基于指示器的用户界面的设备和方法以及用于执行所述方法的介质。

背景技术

本部分介绍了可能有助于更好地理解本发明的一些方面。相应地，本部分的陈述也应从这一角度解读。本部分的陈述不应被理解为对什么是现有技术或者什么不是现有技术的自认。

人们对于改进多种设备，例如电视、计算机或其他电器，的用户界面有极大的兴趣。手持式遥控单元对于复杂的信令任务来说变得不足或难以处理。鼠标和键盘界面对于某些环境可能不足或不适用。识别手势以与图形化用户界面(GUIs)进行交互的计算成本极高，难以使用，并会受限于单用户界面。

发明内容

一个实施例为包括至少两个传感器、指示装置和目标识别单元的设备。传感器位于不同位置，且能够检测来自用户的至少一个部位的信号。指示装置被配置为指向能被传感器检测到的用户可控信号。目标识别单元被配置为接收来自传感器的输出；并且，根据输出确定用户的部位和指示装置的位置。目标识别单元还被配置为根据用户的部位和指示装置的已确定位置，计算被用户用指示装置来指示的目标位置。

另一个实施例为方法。该方法包括确定正在使用来自位于不同位置的至少两个传感器的输出的用户的位置。该输出包括来自信号的信息，该信号来自用户的至少一个部位并被所述传感器所接收。该方法还包括确定正在使用来自传感器的输出的指示装置的位置，该输出包括来自用户可控信号的信息，该用户可控信号来自指示装置并被传感器所接收。该方法还包括根据用户的部位和指示装置的已确定位置，计算用户用指示装置所指示的目标位置。

另一个实施例为计算机可读介质，包括：计算机可执行指令，当其被计算机运行时，执行上述的方法。

附图说明

当结合附图阅读时，本公开的实施例能够由下文的说明书来最好地被理解。相应的或相似的数字或字符表示相应或相似的结构。多种特征可能未按比例示出，并且尺寸可为了说明的清楚而任意增加或减少。下文说明书所结合的附图参照如下，其中：

图1示意出了本公开的单用户设备示例的框图；

图2示意出了本公开的多用户设备示例的框图；

图3示意出了本公开的方法示例流程图，例如使用在图1-2中所讨论的任何实施例的装置的方法。

具体实施方式

说明书和附图仅示意出了本发明的原理。尽管未在此明确地记载或示出，可认为本领域技术人员将能设计多种能够体现本发明原理，并被包含于本发明范围内的部署。此外，在此记载的所有示例特别地主要仅用于教育的目的，来协助阅读者理解本发明的原理和发明人所提供的概念，以促进本领域技术，并被解释为不限于所述明确记载的示例和情况。而且，在此说明发明原理、特征和实施例的所有陈述，以及其中的具体实施例，被认为包含其等同实现。此外，在此使用的“或者”一词，除非其他地方指出，表示非排他的或者。并且，在此所记载的多种实施例不一定互相独立，如一些实施例可与一个或多个其他实施例结合来形成新实施例。

公开的实施例通过提供一种有帮助的界面来改善用户界面体验，其可以为或可包括：(a)直观的和自配置的，例如，通过允许用户简单地指示位置，转而使得预定动作被执行；(b)快速和精确的回复用户命令；(c)低成本实现；(d)适用于多用户配置，并且(e)与基于商务或住宅设置的典型用户环境范围的适应性。

图1示意出了所公开的设备100的示例的框图。在一些实施例中，设备100能包括用户或其部位(例如，机器人或非机器用户)。在一些实施例中，设备100可为或者包括媒体设备，例如，电视、计算机、广播，或者，例如灯、微波炉或其他电器这样的构件(structure)。

如图1所示的设备100包括位于不同位置的至少两个传感器110、112。传感器110、112能够检测来自用户122的至少一个部位120的信号115。设备100还包括指示装置125，其被配置为指向用户可控信号130，该用户可控信号130也能够被该至少两个传感器110、112检测到。设备100进一步包括目标识别单元135。该目标识别单元135被配置为从传感器110、112接收输出140，并根据输出140来确定用户122的部位120的位置142和指示装置125的位置144。目标识别单元135还被配置为根据用户122的部位120和指示装置125的已确定位置142、144，来计算用户122用指示装置125所指示的目标位置150。

根据在此公开的内容，本领域计算人员应当理解如何配置该设备以作为多用户的界面。例如，如图2中的示例所示的设备200，在前述组件基础上，设备200还包括第二指示装置210。目标识别的那样135能进一步被配置为根据接收到的来自传感器110、112的输出140，确定第二用户222的至少一个部位220的第二位置215，以及，第二指示装置210的第二位置230。输出140包括与来自第二用户222的部位220的信号235，以及来自第二指示装置210的用户可靠信号240相关的信息。目标识别单元135还被配置为根据第二用户222的部位220以及第二指示装置210的第二已确定位置215、230，确定被第二用户222用第二指示装置210所指示的目标位置250.

来自用户(或多个用户)和指示装置(或多个指示装置)的信号能够具有或包括多种形式的能量。在某些情况下，例如，来自指示装置125，或者，用户122的信号115、130中的至少一个(或者来自其他多个用户222和多个指示装置210的信号235、240)包括超声波波长能量。在某些情况下，来自指示装置125的信号130，和，来自用户122的信号115均包含电磁波(例如，一个或多个无线电波、微波、太赫兹波、红外光、可见光、紫外线)。在某些情况下，为了促使唯一地识别来自用户122和指示装置125的信号115、130(或者来自其他多个用户222和多个指示装置210的信号235、240)，信号115、130可具有不同的电磁波频率。例如，指示装置125能够放射或反射包括红外光频率的信号130，而用户122(或其部位120，例如用户的头部)发出或反射具有可见光频率的信号115。然而，在其他情况下，信号115、130具有相同频率的电磁波或超声波。例如，指示装置能够放射或反射包括红外光频率的信号130，而用户122的部位120(例如，眼睛)反射实质上相同频率的红外信号115(例如，信号115、130之间的频率差异小于1％)。本领域技术人员应当能够熟知多种码分多址技术(code division multiple access technique)，来用以区分信号115、130，或者，来自其他用户和指示装置的额外信号。作为另一个示例，来自指示装置125的信号130和来自用户122的信号115能够包括不同信道编码，例如时分或频率复用编码。

根据当前所公开的内容，本领域技术人员应能理解如何配置或提供能检测信号115、130的传感器110、112。例如，当指示装置125放射包含超声脉冲的信号130时，或者，来自用户的信号115包含用户122反射的超声脉冲时，传感器110、112包括超声检测器152。例如，当指示装置125包括红外发光二级管(LED)或激光器时，传感器110、112能包含红外或其他电磁波检测器154。

在某些情况下，传感器包含能够感应宽广的电磁波频率范围的检测器。例如，在某些实施例中，传感器110、112分别包括对可见光和红外光频率均敏感的检测器154。考虑这种情况，例如，当其中来自用户122的信号115包含用户122的头部120反射的可见光，并且，指示装置125包括放射红外光的LED时。在这种情况下，传感器110、120包含对可见光和红外光敏感的视频摄像头是有益的。或者，在其他情况下，例如，来自用户122的信号115包含用户122反射的信号，并且来自指示装置125的信号130包含指示装置125反射的信号(例如，反射信号115、130均可包含可见光或红外光)，并且传感器110、112包括能够检测反射信号115、130的检测器154(例如，可见光或红外光检测器)。将传感器110、112放置于不同的位置对于按照如三角测量等的流程确定位置142、144是非常重要的。来自传感器110、112的输出140可通过无线(例如，图1)或有线(例如，图2)传输方式被传输至目标识别单元135。

在一些实施例中，优选地将信号发射器156附着在用户122上。在这种情况下，来自用户122的信号可以为或者可包括来自发射器156的信号。使用该种发射器156能够有助于更加精确的测定用户122或者部位120的位置142。对位置142的更加精确的测定，转而能够有助于更加精确地计算被指示的目标位置150。例如，在某些情况下，设备100包括附着于用户122的头部120的红外LED发射器156，并且传感器110、112能被配置为检测来自发射器156的信号。

在一些实施例中，来自用户122或指示装置125的信号115、130中的一个或两个可为被用户122或指示装置125所反射出来的被动信号。例如，用户122的部位120所反射的外界光线可以作为信号115。或者，来自用户122的信号115可为从用户122所佩戴的能量反射装置158(例如，镜子)反射出来的信号。相似地，来自指示装置125的信号130能包含指示装置反射出来的信号。传感器110、112能被配置为检测来自反射装置158的信号115或者反射自指示装置125的信号130。

目标识别单元135能为或能包含被通过指令编程来确定用户122或其部位120以及指示装置125的位置142、144的计算机、电路板或集成电路。本领域技术人员应熟知目标识别流程，以及如何将这些流程改编以生成指令，用于在传感器110、112能够感应的范围内，确定信号115、130的发射源位置142、144。本领域技术人员应熟知将信号过滤和平均流程变为计算机可读指令，以及如何改编该流程以生成指令，用以从在用户122或指示装置125的附近或其所反射的背景噪音中，区分信号115、130。如果传感器110、112间隔的距离164(例如，在一些实施例中大约为5至3米的范围内)已知，则目标识别单元135可被编程以确定位置142、144(例如，通过三角测量法)。根据已知位置142、144，可计算目标位置150，例如，通过确定从用户位置142到指示装置位置144的向量162，并外推该向量162。

如图1中进一步所示的，在某些情况下，目标识别单元135能位于与传感器110、112、指示装置125以及用户122相邻处。在其他情况下，目标识别单元135能被置于远处，但仍然能与设备100的一个或多个其他组件通信(例如，传感器110、112或可选显示单元164)。

在某些情况下，设备100能进一步包括显示单元164。在其他情况下，显示单元164不是设备100的一部分。如图1所示，在某些情况下，传感器110、112能在表演区165中位于靠近显示单元164(例如，在同一房间中)的不同的位置(例如，分离的位置)。

显示单元164可以为或可包含呈现用户122可感知的信息的任何机制。例如，显示单元164可以为或可包含视频显示机制，如视频显示屏幕，或其他电器(例如，微波炉或空调控制面板)的显示器(例如，LED显示器)，或者电器的实际状态(例如，如灯等光源的打开-关闭状态)。显示单元164可以为或可包含音频显示单元，如广播或光盘播放器，或者其他具有音频状态指示器(例如，音调、音符或语音)的电器。显示单元164可以为或可包含音频和视频显示器两者，例如，电视、游戏机、计算机系统或其他多媒体装置。

表演区165可以为显示单元164能被放置至的任何区域。例如，表演区165可以为被配置为可视显示器的显示单元164前面的可视区域。例如，表演区域165可以为被配置为音频显示单元的显示单元164附近(例如，可听见距离)的收听区域。表演区165可以为或可包含房间内的空间或其他室内空间，但是在其他情况下，可以为或可包含室外空间，例如，在显示单元164的可听见距离或可视距离内。

在设备的一些实施例中，目标识别单元135可被耦合至显示单元164，例如，通过本领域技术人员所熟知的电路线(如图2)或无线(如图1)通信方式(例如，光学、高频、或微波通信系统)。在某些情况下，目标识别单元135可被配置为基于目标位置150改变显示单元164。例如，当目标位置150位于表演区165中的一些预定位置170或其内部时，显示单元164可被改变。如图示的，预定位置170相当于显示单元164自身的一部分，然而在其他情况下，预定位置170能够相当于表演区165中的构件(例如，光源或灯开关)。位置170能被用户122界定，或被设备100的供应商或制造商界定为一些默认位置。

在一些实施例中，目标识别单元135可被配置为改变可视显示单元164，以表征目标位置150，例如，作为显示单元164上的可视特征。作为一个示例，在计算相当于预定位置170的目标位置150(例如，预定位置或预定位置内的位置)时，目标识别单元135能发送控制信号175(例如，通过有线或无线通信手段)，以使得显示单元164的至少一部分显示光点、图标，或其他目标位置150的视觉表征。此外，或可选地，目标识别单元135能被配置为改变包含音频显示器的显示单元164来表征目标位置150，例如，作为显示单元164的听觉表征。

例如，根据位于表演区165的预定位置170中的目标位置150，目标识别单元135可被配置为改变由显示单元164所呈现的信息。作为一个示例，当目标位置150位于可视显示单元164的屏幕上的预定位置170时，或者，位于可视显示单元164的控制部位之上时(例如，电视显示单元164的音量或频道选择控制按钮)，则目标识别单元135可使得显示单元164呈现不同信息(例如，改变音量或频道)。

目标识别单元135和指示装置125的实施例可以被配置为协同工作，以改变显示单元164通过其他机制呈现的信息。例如，在某些情况下，当目标位置150位于表演区165中的预定位置170时，目标识别单元被配置为当第二信号180从指示装置125被发射时，改变显示单元164呈现的信息。例如，指示装置125可进一步包括第二发射器185(例如，超声波、无线电频率或其他信号发射器)，亦即，当目标位置150与显示单元164上的预定位置170或其他在预定位置170中的位置一致时，被用户122激活。作为一个示例，在某些情况下，仅当用户122用户指示装置125指示预定位置170时，指示装置125上的按钮才可被激活来改变显示单元164呈现的信息(例如，呈现频道选择菜单、音量控制菜单、或者本领域技术人员所熟知的其他菜单)。

在一些实施例中，目标识别单元135可被配置为改变构件190的状态。例如，当目标位置150正位于预定位置170，目标识别单元135可被配置为改变构件190，例如光源构件190，的开/关状态。在某些情况下，构件190可以为设备100的组件，而在另一些情况下，构件190并非设备100的一部分。在某些情况下，如图1中所示的，构件190可邻近设备100，例如，在显示单元164的表演区165中。在另一些情况下，构件190可位于与设备100相距较远的位置。例如，目标识别单元135能连接至通信系统(例如，英特网或电话线)并被配置为发送用于改变位于远处的构件(图未示)状态的控制信号175。

本公开的另一个实施例为使用设备的方法。例如，该方法可以为或可包含使用用户界面，例如嵌入于设备，或者作为部分包含于设备中的界面，的方法。例如，该方法可以为或可包含控制设备的组件(例如，显示单元)或者控制并非设备一部分的电器(例如，显示单元或其他电器)的方法。

图3示意出了使用如图1、2的内容所讨论的示例设备100、200中任一种设备的一个示例的方法的流程图。

继续参照图1和图2，图3所示的示例方法包括步骤310：确定正在使用来自位于不同位置的至少两个传感器110、112的输出140的用户122的位置142，该输出140包括来自信号115的信息，该信号115来自用户122的至少一个部位120且被传感器110、112所接收。如图3所示的方法还包括步骤315：确定正在使用来自传感器110、112的输出140的指示装置125的位置144，该输出140包括来自用户可控信号130的信息，该用户可控信号130来自指示装置且被传感器110、112所接收。如图3所示的方法，进一步包括：根据用户122的部位120和指示装置125的已确定位置142、144，计算用户122用指示装置125所指示的目标位置150。

在本方法的一些实施例中，步骤310、315、320中的一个或多个可被目标识别单元135执行。在其他实施例中，步骤310、315、320中的一个或多个能被其他装置，例如与目标识别单元135通过，如英特网或电话，通信的计算机装置执行。

本领域技术人员理解，在步骤310、315中确定位置142、144的流程可包括目标识别、信号过滤和平均，以及三角测量。例如，如图3中进一步所示，在方法的某些实施例中，确定用户122的部位120的位置142(步骤310)包括步骤325：对与传感器110、112相关的部位120的位置进行三角测量。相似地，在某些实施例中，确定指示装置125的位置144(步骤315)包括步骤330：对与传感器110、112相关的指示装置125的位置进行三角测量。本领域技术人员应当熟知根据来自传感器110、112的输出140，采用一组指令来实施三角测量的三角函数原理，以确定与传感器110、112相关的位置142、144的流程。例如，计算机可被编程以读取并执行该组指令以确定位置142、144。

在步骤320中计算用户指示的目标位置150还能够包括本领域技术人员所熟悉的三角学原理的实施。例如，计算目标位置150(步骤320)能包括步骤335：计算从用户122的部位120的位置142到指示装置125的位置144的向量155；以及，步骤337：外推向量162以与构件相交。被用户122指示的构件能包含除了指示装置125自身之外的设备100的部分组件(例如，传感器110、112，或者，目标识别单元135)，或者，显示单元164或者设备100附近的构件190(例如，电器、墙、地板、窗、家具)。

依然如图3所示，该些方法实施例可包含基于与预定位置170相应的目标位置150，控制多种构件的步骤。在某些实施例中，该方法进一步包括步骤340：发送控制信号175来改变显示单元164来呈现目标位置150。例如，目标识别单元135(或独立控制单元)能发送控制信息175以改变显示单元164来呈现目标位置150。某些方法实施例进一步包括步骤345：根据目标位置150正位于预定位置170，更改被显示单元164呈现的信息。某些方法实施例进一步包括步骤350：当目标位置150与预定位置170一致时，发送控制信号175来更改构件190的状态。

如图3中进一步示出的，本方法的一些实施例还可包括检测和发送来自用户和指示装置的信号至目标识别单元。例如，该方法可包含步骤355：通过至少两个传感器110、112检测来自用户122的至少一个部位120的信号115。本方法的该些实施例包括步骤360：通过至少两个传感器110、112检测被指示装置125所指向的用户可控信号130。本方法的该些实施例包括步骤365：将输出140从两个传感器110、112发送至目标识别单元135，该输出140包括与来自用户122的部位120和指示装置125的信号115、130相应的信息。

本领域技术人员应已认识到，上述多个方法的步骤可由已编程的计算机执行。在此，某些实施例还用于覆盖程序存储装置，例如，数字数据存储介质，其可以为机器或计算机可读，并且其编码机器可执行或计算机可执行的程序指令，其中，所述指令执行上述方法中的部分或全部步骤。程序存储装置可以为，例如，数字存储器、诸如磁盘和磁带的磁存储器介质、硬盘驱动器、或者光学可读的数字数据存储介质。实施例也用于覆盖已编程来执行上述方法的步骤的计算机。

本领域技术人员还可领会到，任何框图，如图1-2所示，在此能够代表实现本公开原理的说明性电路的概念图。相似地，可领会到如图3所示的流程图表示多种流程，该多种流程主要可被表现为计算机可读介质并被计算机处理器执行。

例如，本公开的另一个实施例是计算机可读介质。该计算机可读介质能表现为任何如上所述的计算机存储工具。该计算机可读介质包括计算机可执行指令，当其由计算机运行时，执行如前述图1-3的内容中所述的步骤310、315和320中的至少一个方法步骤。在某些情况下，计算机可读介质包括同样包含325-345的计算机可执行指令。在某些情况下，计算机可读介质是用户交互设备的组件，例如图1-2中所示的设备100、200的实施例。在某些情况下，例如，计算机可读介质可以为在设备100的目标识别单元135中的存储器或固件。在另一些情况下，计算机可读介质可以为与目标识别单元135相距较远但能向该目标识别单元135发送计算机可执行指令的计算机中的硬盘、CDs、软盘等。

尽管所有实施例均已被详细描述，本领域技术人员应可理解，其能够在不超出本公开的范围的情况下，在此做出多种变换、替代和更改。

Claims

1.一种设备，包括：

位于不同位置的至少两个传感器，其中，所述传感器能检测来自用户的至少一个部位的信号；

指示装置，被配置为指向被所述传感器检测到的用户可控信号；以及，

目标识别单元，被配置为：

接收来自所述传感器的输出；

根据所述输出，确定所述用户的所述部位和所述指示装置的位置；以及

根据所述用户的所述部位和所述指示装置的所述已确定位置，计算被所述用户用所述指示装置来指示的目标位置。

2.根据权利要求1所述的设备，进一步包括第二指示装置，其中，所述目标识别单元进一步被配置为：

根据所述输出，确定第二用户的至少一个部位以及所述第二指示装置的第二位置；

根据所述第二用户的所述部位和所述第二指示装置的所述已确定位置，计算被所述第二用户用所述第二指示装置来指示的目标位置。

3.根据权利要求1所述的设备，其中，所述来自所述指示装置的信号，以及，来自所述用户的所述信号，均包含电磁辐射。

4.根据权利要求1所述的设备，其中，来自所述指示装置的所述信号中的至少一个，或者，来自所述用户的所述信号包含超声波波长的能量。

5.根据权利要求1所述的设备，其中，来自所述用户的所述信号包括从所述用户反射的信号，或者，来自所述指示装置的所述用户可控信号包括从所述指示装置反射的信号。

6.根据权利要求1所述的设备，其中，来自所述用户的所述信号包括由附着于所述用户的所述部位的发射器产生的红外光，并且，所述传感器包括能检测红外光的检测器。

7.一种方法，包括：

确定正在使用来自位于不同位置的至少两个传感器的输出的用户的位置，所述输出包括来自信号的信息，所述信号来自所述用户的至少一个部位并被所述传感器所接收；

确定正在使用来自所述传感器的输出的指示装置的位置，所述输出包括来自用户可控信号的信息，所述用户可控信号来自所述指示装置并被所述传感器所接收；以及，

根据所述用户的所述部位和所述指示装置的所述已确定位置，计算所述用户用所述指示装置所指示的目标位置。

8.根据权利要求7的方法，其中，计算所述目标位置进一步包括计算从所述部位的所述位置到所述指示装置的所述位置的向量，以及把所述向量与构件相交。

9.一种计算机可读介质，包括：

计算机可读指令，当其被计算机运行时，执行如权利要求7所述的方法步骤。

10.根据权利要求9所述的计算机可读介质，其中，所述计算机可读介质为用户界面设备的组件。