CN102687100B - 用于提供力敏感输入的用户接口方法和系统 - Google Patents

Abstract

方法和系统实施安置在计算装置的外壳上的触摸传感器或力敏感材料以便使用户输入手势能够在所述装置外壳的部分上加以执行。该力敏感元件可响应于(例如)点击、挤压、挥击或扭曲等手势而产生电信号。该产生的电信号的特性可与各种参考模板进行比较以辨识特定输入手势。该力敏感元件可结合(例如)触摸屏显示器和机电按钮等较传统输入方法操作。通过在计算装置的该外壳上实现用户输入手势，各个方面允许对该装置进行单手操作，包含不需要用户集中注意力来实现的直观手势。因此，该各个方面可使用户能够在不适合于常规用户输入技术的情形下利用其计算装置。

Description

用于提供力敏感输入的用户接口方法和系统

技术领域

本发明大体涉及移动装置用户接口系统，且更特定来说涉及用于接受移动装置上的输入的用户接口系统。

背景技术

移动计算装置利用广泛多种输入方法。物理按钮已补充有例如滚轮、跟踪球和触敏装置(例如，触摸板和触摸屏显示器)等输入装置。虽然对用户接口的此类改进已改进了许多移动装置的实用性，但大多数用户接口需要用户将注意力集中在查看显示屏上正被按压的项目或对用户输入的响应。当用户正在执行需要其集中注意力的操作(例如，驾驶车辆)的同时使用其移动装置时，此要求可使用户分心。并且，许多移动装置用户接口配置需要两只手来操作；一只手固持装置，使得另一只手的手指可与接口交互(例如，触摸触摸屏显示器上的图标)。因此，许多用户输入技术不允许在用户只有一只手空闲时(例如，当撑伞时)使用移动装置。

发明内容

各个方面包含一种用于俘获计算装置上的用户输入的方法，其包含：从位于计算装置的外壳上的力敏感传感器接收电信号；将所接收的电信号与参考信号模板进行比较；确定所接收的电信号是否与参考信号模板匹配；识别与匹配的参考信号模板相关联的功能性；以及在计算装置上实施所识别的功能性。在另一方面中，在计算装置上实施所识别的功能性可包含：产生用户输入事件通知；以及将所述用户输入事件通知转发到在计算装置上执行的应用。在另一方面中，力敏感传感器包括压电传感器。在一方面中，所述方法可进一步包含对所接收的电信号进行滤波以滤出电磁干扰；将所接收的电信号从模拟格式转换为数字格式；将所接收的电信号的频率和振幅的至少一个正规化；以及识别所接收的电信号的一部分以与参考信号模板进行比较。在一方面中，所述方法可进一步包含将来自力敏感传感器的所接收的电信号转换为频域数据，其中将所接收的电信号与参考信号模板进行比较包含将传感器信号频域数据与参考频域模板进行比较。在另一方面中，将所接收的电信号与参考信号模板进行比较以及确定所接收的电信号是否与参考信号模板匹配可包含：计算所接收的电信号的一部分和多个参考模板的每一个的互相关值；确定最佳相关值；以及确定所述相关值是否在阈值以上。在另一方面中，将所接收的电信号与参考信号模板进行比较以及确定所接收的电信号是否与参考信号模板匹配可包含：将所接收的电信号的至少一部分转换为频域信号部分；计算所述频域部分和多个参考模板的每一个的互相关值；确定最佳相关值；以及确定所述相关值是否在阈值以上。在另一方面中，将所接收的电信号与参考信号模板进行比较以及确定所接收的电信号是否与参考信号模板匹配包含对来自力敏感传感器的所接收的电信号执行隐式马可夫模型(hiddenMarkovmodel)测试。在另一方面中，将所接收的电信号与参考信号模板进行比较以及确定所接收的电信号是否与参考信号模板匹配包含：计算表征来自力敏感传感器的所接收的电信号的一个或一个以上信号向量；访问表征参考信号的参考向量；基于所接收的信号向量和所访问的参考向量计算余弦值；以及确定所计算的余弦值是否小于阈值。在一方面中，所述方法可进一步包含从另一传感器接收传感器输入，其中识别与匹配的参考信号模板相关联的功能性包括识别与匹配的参考信号模板和从另一传感器接收的传感器输入两者相关联的功能性。在一方面中，所述方法可进一步包含基于来自力敏感传感器的所接收的电信号而检测温度变化。在一方面中，所述方法可进一步包含：接收待与用户输入手势相关联的用户识别的功能性；提示用户执行用户输入手势；从力敏感传感器接收电信号；处理来自力敏感传感器的所接收的电信号以便产生参考信号模板；以及将参考信号模板与所接收的用户识别的功能性结合而存储在存储器中。在另一方面中，计算装置可为移动装置或平板计算装置。在一方面中，所述方法可进一步包含确定来自力传感器的信号何时停止，其中当来自力传感器的信号停止时起始在计算装置上实施所识别的功能性。在一方面中，所述方法可进一步包含确定何时存在低电池电量条件，其中在计算装置上实施所识别的功能性包括在最低电量状态下起始电话呼叫。

在另一方面中，计算装置可包含外壳、位于外壳内的处理器、耦合到处理器的存储器(所述存储器存储参考信号模板)，以及位于外壳上且耦合到处理器的力敏感传感器，其中所述处理器配置有处理器可执行指令以执行包括以下操作的操作：从力敏感传感器接收电信号；将所接收的电信号与参考信号模板进行比较；确定所接收的电信号是否与参考信号模板匹配；识别与匹配的参考信号模板相关联的功能性；以及在计算装置上实施所识别的功能性。在一方面中，计算装置处理器可配置有处理器可执行指令，使得在计算装置上实施所识别的功能性包含：产生用户输入事件通知；以及将所述用户输入事件通知转发到在处理器上执行的应用。在一方面中，力敏感传感器为压电传感器。在一方面中，计算装置处理器可配置有处理器可执行指令以执行进一步包含以下操作的操作：对所接收的电信号进行滤波以滤出电磁干扰；将所接收的电信号从模拟格式转换为数字格式；将所接收的电信号的频率和振幅的至少一个正规化；以及识别所接收的电信号的一部分以与参考信号模板进行比较。在一方面中，计算装置处理器可配置有处理器可执行指令以执行进一步包含以下操作的操作：将来自力敏感传感器的所接收的电信号转换为频域数据，其中参考信号模板为频域模板，且其中计算装置处理器配置有处理器可执行指令，使得将所接收的电信号与参考信号模板进行比较包含将传感器信号频域数据与参考频域模板进行比较。在一方面中，存储器上可存储有多个参考模板，且计算装置处理器可配置有处理器可执行指令，使得将所接收的电信号与参考信号模板进行比较以及确定所接收的电信号是否与参考信号模板匹配包含：计算所接收的电信号的一部分和多个参考模板的每一个的互相关值；确定最佳相关值；以及确定所述相关值是否在阈值以上。在一方面中，存储器上可存储有多个参考模板，且计算装置处理器可配置有处理器可执行指令，使得将所接收的电信号与参考信号模板进行比较以及确定所接收的电信号是否与参考信号模板匹配包含：将所接收的电信号的至少一部分转换为频域信号部分；计算所述频域部分和多个参考模板的每一个的互相关值；确定最佳相关值；以及确定所述相关值是否在阈值以上。在一方面中，计算装置处理器可配置有处理器可执行指令，使得将所接收的电信号与参考信号模板进行比较以及确定所接收的电信号是否与参考信号模板匹配包含对来自力敏感传感器的所接收的电信号执行隐式马可夫模型测试。在一方面中，计算装置处理器可配置有处理器可执行指令，使得将所接收的电信号与参考信号模板进行比较以及确定所接收的电信号是否与参考信号模板匹配包含：计算表征来自力敏感传感器的所接收的电信号的一个或一个以上信号向量；访问存储在存储器中的参考向量；基于所接收的信号向量和所访问的参考向量计算余弦值；以及确定所计算的余弦值是否小于阈值。在一方面中，计算装置可进一步包含耦合到处理器的另一传感器，其中计算装置处理器配置有处理器可执行指令以执行进一步包含以下操作的操作：从另一传感器接收传感器输入，其中识别与匹配的参考信号模板相关联的功能性包含识别与匹配的参考信号模板和从另一传感器接收的传感器输入两者相关联的功能性。在一方面中，计算装置处理器可配置有处理器可执行指令以执行进一步包含以下操作的操作：基于来自力敏感传感器的所接收的电信号而检测温度变化。在一方面中，计算装置处理器可配置有处理器可执行指令以执行进一步包含以下操作的操作：接收待与用户输入手势相关联的用户识别的功能性；提示用户执行用户输入手势；从力敏感传感器接收电信号；处理来自力敏感传感器的所接收的电信号以便产生参考信号模板；以及将所产生的参考信号模板与所接收的用户识别的功能性结合而存储在存储器中。在一方面中，计算装置可为移动装置或平板计算装置。在一方面中，计算装置处理器可配置有处理器可执行指令以执行进一步包含以下操作的操作：确定来自力传感器的信号何时停止，其中当来自力传感器的信号停止时起始在计算装置上实施所识别的功能性。在一方面中，计算装置处理器可配置有处理器可执行指令以执行进一步包含以下操作的操作：确定何时存在低电池电量条件，其中在计算装置上实施所识别的功能性包括在最低电量状态下起始电话呼叫。在另一方面中，计算装置可经配置以使得力敏感传感器位于外壳的外表面或内表面上。在另一方面中，计算装置可包含位于外壳上且耦合到处理器的多个力敏感传感器，其可位于外壳的背表面和/或计算装置外壳的一侧或所有侧上。

在另一方面中，计算装置(其可为移动装置和平板计算装置)可包含用于实现方法方面的功能的装置。

在另一方面中，处理器可读存储媒体上可存储有经配置以致使计算装置的处理器实现方法方面的操作的处理器可执行指令。

附图说明

并入本文且构成本说明书的一部分的附图说明本发明的示范性方面。连同上文给出的一般描述和下文给出的详细描述一起，附图用以阐释本发明的特征。

图1是包含一方面的移动装置的前视图和侧视图。

图2A和2B说明适于与各个方面一起使用的力传感器；图2A为正视图，且图2B为横截面图。

图3是由在一方面原型上实施的两个力敏感隔膜产生的电信号的曲线图。

图4是图3中说明的两个电信号的频域曲线。

图5是用于在装备有力敏感隔膜的移动装置上实施手势功能性的一方面方法的过程流程图。

图6A是用于在装备有力敏感隔膜的移动装置上实施手势功能性的另一方面方法的过程流程图。

图6B是用于在装备有力敏感隔膜的移动装置上实施手势功能性的另一方面方法的过程流程图。

图7是用于在装备有力敏感隔膜的移动装置上实施手势功能性的另一方面方法的过程流程图。

图8是用于使用向量角相关算法在装备有力敏感隔膜的移动装置上实施手势功能性的一方面方法的过程流程图。

图9是用于通过训练用户输入手势而产生参考信号模板的一方面方法的过程流程图。

图10A和10B是适于与各个方面一起使用的压力敏感隔膜的替代配置的组件框图。

图11是适于与各个方面一起使用的一单手触摸手势的说明。

图12是适于与各个方面一起使用的另一单手触摸手势的说明。

图13是适于与各个方面一起使用的另一单手触摸手势的说明。

图14A是适于与各个方面一起使用的移动装置的外壳上实施的压力敏感隔膜的说明。

图14B是适于与类似于图14A中说明的移动装置的移动装置一起使用的触摸手势的说明。

图15A是根据一方面沿着移动装置的弯曲轴定位压力敏感隔膜的说明。

图15B-15F是适于与类似于图15A中说明的移动装置的移动装置一起使用的触摸手势的说明。

图16A和16B是适于与各个方面一起使用的信号处理电路的系统框图。

图17是适于与各个方面一起使用的实例移动装置的组件框图。

图18是适于与各个方面一起使用的实例平板计算装置的组件框图。

具体实施方式

将参看附图详细描述各个方面。只要可能，将在整个图式中使用相同的参考元件符号来指代相同或相似的部分。对特定实例和实施方案做出的参考是出于说明性目的，且无意限制本发明或权利要求书的范围。

本文使用词语“示范性”来表示“充当实例、例子或说明”。本文描述为“示范性”的任何实施方案不一定解释为比其它实施方案优选或有利。

如本文所使用，术语“移动装置”、“计算装置”和“便携式计算装置”指代以下中的任一个或全部：蜂窝式电话、个人数据助理(PDA)、平板计算机(也称为平板触摸计算机)、掌上型计算机、笔记本计算机、个人计算机、无线电子邮件接收器和蜂窝式电话接收器(例如，和装置)、具有因特网功能的多媒体蜂窝式电话(例如，Blackberry)，以及包含可编程处理器、存储器和力敏感隔膜(如本文描述的类似的触摸传感器)的类似电子装置。

移动装置正变得愈加不可缺少。从电话呼叫到文本传送到发送/接收电子邮件到因特网冲浪，移动装置用户正花费越来越多的时间与其装置介接。移动装置通常采用多种用户接口技术，例如，按钮、滚轮、跟踪球和触敏表面。如今的许多移动电话包含辨识例如点击、拖动和挥击等用户输入手势的触摸屏显示器。移动装置还正以代替传统媒体的新形式实施，例如，具有用于用户接口装置的有限占用面积的电子书装置、电子相框和平板触摸或平板计算机。

虽然大多数移动装置用户接口易于使用，但其通常需要用户将注意力集中在查看显示屏上正被按压的项目或对用户输入的响应。当用户正在执行需要其全部注意力的操作(例如，驾驶车辆)的同时使用其移动装置时，这种对注意移动装置用户接口的需要可能使用户分心。并且，许多移动装置用户接口需要两只手来操作：一只手固持装置，使得另一只手的手指可与接口交互(例如，触摸触摸屏显示器上的图标)。因此，当仅一只手空闲时(例如，当撑伞时)，许多移动装置的实用性减小。

例如平板计算机和电子书显示装置等新形式的移动装置实施有例如12英寸和12英寸以上的LCD显示器等大型显示器，对于所述大型显示器来说，重心距边缘太远以致不能单手舒适地固持。此类装置将较舒适地用两只手固持。然而，此配置使得用户难以在不将装置放在桌子或膝盖上的条件下与常规键盘介接。此类装置因此将从可在用两只手固持的同时操纵的用户接口受益。

移动装置用户接口通常包括经由一个或一个以上信号处理电路连接到中央处理单元的输入装置(例如，按钮)。移动装置通常将具有在中央处理单元上实施的操作系统，所述操作系统具有接收和解译来自输入装置的输入信号的能力。操作系统还可将所接收的信号转换为适于与在移动装置上运行的各个应用一起使用的形式。举例来说，当用户按压移动装置上的按钮时，操作系统可接收所述按钮起始的电信号，且作为响应，将适宜的中断发送到执行的应用。所述中断可由所述应用辨识为按钮按压或到触摸屏上的所显示图标的触摸的通知，且致使所述应用执行经特殊编码的预定义功能以响应于所指示的按钮按压或触摸屏触摸事件。此功能可称为事件处理程序或“单击执行”功能。一些移动装置可包含窗口管理器作为操作系统的一部分。窗口管理器可负责接收来自输入装置的信号且将所述信号路由到适当的应用。

各个方面实施传感器，所述传感器响应于所施加的力或压力或响应于应变(例如，弯曲或拉伸)而产生信号，所述传感器可在移动装置的外壳上实施以便使用户输入手势能够在移动装置外壳的部分上加以执行。此类传感器可由多种材料和配置制成，且可响应于所施加的力(例如，压力)、应变(例如，弯曲或拉伸)和声波(例如，声音和振动)而产生信号。此类传感器可能够测量或感应静压力以及应变，以及静态和动态力和应变。为便于参考，此类传感器在本文中一般称为力敏感传感器或元件；然而，对“力传感器”的此类参考不希望将权利要求书的范围限制为排除压力、应变和声波中的任一个。

力敏感元件可响应于例如挤压或挥击等手势而产生电信号。所产生的电信号的特性可与可存储在参考信号数据库中的各种参考信号模板进行比较以辨识特定输入手势。力敏感元件可结合例如触摸屏显示器和机电按钮等较传统输入方法操作。通过在移动装置的外壳上实现用户输入手势，各个方面允许对装置单手操作，包含不需要用户集中注意力来实现的直观手势。因此，各个方面可使用户能够在不适于常规用户输入技术的情形下利用其移动装置。

图1中说明具有力敏感表面的移动装置的实例，图1展示移动装置的前视图和侧视图。移动装置100可包含多个输入按钮112和/或触摸屏显示器108。移动装置100包含外壳104，其可为金属合金、塑料，或通常用于移动装置壳体的任何物质。在各个方面中，移动装置100还包含以力敏感输入条带115a、115b的形式在外壳材料上或外壳材料内实施的一个或一个以上力感应材料。在图1所示的示范性方面中，力敏感输入条带115a、115b位于装置的每一侧上。如此定位后，力敏感输入条带115a、115b可测量由于用户的手指以惯常方式固持移动装置而产生的力。

由于力敏感输入条带115a、115b位于移动装置中由固持装置的用户触摸或抓握的部分上，所以常规触摸表面和触摸屏用户输入装置中使用的技术在各个方面中不合适。此类用户输入技术经配置以感应轻微触摸且具有有限的区分多个同时触摸的能力。在各个方面中，力敏感输入条带115a、115b希望在移动装置正在使用中的同时被持续触摸和抓握。因此，各个方面采用使得即使在材料正被持续触摸的情况下也能够辨识用户输入的传感器材料和鉴别技术。

力敏感输入条带115a和115b可由能够响应于所施加的力或压力或所引发的应变(例如，由于施加力而弯曲)或声波(其为一种应变形式)而产生可测量的电信号的任何材料制成。力敏感输入条带115a和115b可放置在移动装置的外部上，使得传感器可响应于例如来自用户在材料本身上点击、挤压和/或挥击手指等用户动作而产生信号。或者，力敏感输入条带115a、115b可粘合到移动装置外壳的内侧且响应于由于用户按压、点击、扭曲或挥击外壳的外表面引起的外壳的振动和变形而产生信号。力敏感条带还可为能够响应于在材料中感测到声波、应变或振动而产生电信号的任何材料。

适宜的传感器的实例基于压电材料，所述压电材料是响应于例如可由冲击或所施加的力引起的应变而产生电流的众所周知的材料。举例来说，力敏感输入条带可由压电材料210的一个或一个以上条带(“压电条带”)形成，例如图2A所示。市售的实例压电条带210作为PiezoFilm出售，其是由弗吉尼亚州汉普顿(Hampton,Virginia)的精量电子公司(MeasurementSpecialties,Inc.)提供出售的产品。PiezoFilm产品是将响应于应变(即，拉伸、弯曲或压缩)而产生电压的压电膜。在一方面中可使用的另一力感应材料为可印刷电阻材料，所述可印刷电阻材料可以薄膜和隔膜的形式印刷并形成为多种形状，所述薄膜和隔膜可围绕形状而形成。一般来说，压电材料膜的弯曲将产生电压。并且，如果压电材料膜粘合到表面，那么所述膜将随着振动在表面上移动而产生电压，这样，就输出电压波形。

图2A展示附接到移动装置外壳104的侧部面板的力敏感输入条带115。力敏感输入条带115可包含压电条带210。压电条带210经配置以响应于在材料中引起形状或应变的某一改变的所施加的力而产生电压信号。所产生的电压可由电触点214a、214b收集，电触点214a、214b与压电材料且与电导线216a、216b电接触，所述电导线216a、216b可将所产生的信号引导到移动装置外壳104内的信号处理电路。

图2B展示附接到移动装置的外壳104的力敏感输入条带115的一方面配置的横截面Y-Y。压电条带210可由柔性隔膜211覆盖，柔性隔膜211保护压电材料同时允许压电条带210接收经由手指或拇指施加的施加到表面的力。柔性隔膜211还可保护条带以免其发生短路或接收不相干的外部电压。柔性隔膜211可由塑料或橡胶型材料制成，所述材料可提供对下伏压电材料的灵活的保护以及电绝缘。

压电条带210可以多种配置安装在移动装置的外壳104上。举例来说，压电条带210可例如借助粘合剂而直接铺设到外壳104的外表面。在此配置中，压电条带210可略微上升到外壳104的外表面的其余部分上方。在图2B中说明的另一配置中，压电条带210可铺设到形成或研磨到外壳表面中的凹陷144，凹陷144经配置以使得柔性隔膜211与移动装置外壳104的其余部分近似齐平。在一方面中，压电条带210的内部部分可由囊封材料的绝缘容器212围绕或框定，以保护条带使其免于暴露于空气和湿气且防止发生短路或在背侧上接收不相干的电压。在一方面中，容器212可为刚性的以对压电条带210提供支撑，例如以防止条带弯曲。电触点214a、214b可包含在绝缘容器212内且直接接触压电条带210。

虽然图2B展示安装在外壳104的外表面上的压电条带210，但传感器或者可附接到外壳104的内表面。在位于内表面上的情况下，压电条带210将响应于沿着外壳壁通过的振动(例如，外壳的外部上的点击)以及外壳壁的弯曲(例如，可在外壳被用户挤压时发生)而产生电压信号。为了使位于移动装置的外壳内部的压电条带210能够对挤压手势(即，力或压力到移动装置的侧部的施加)敏感，外壳可由适当厚度的材料配置，使得外壳壁将响应于由用户的指尖施加的压力而变形。粘合到外壳壁的内表面的压电条带210将在外壳壁变形时经历弯曲应变。然而，外壳材料不需要可变形便能够检测外壳上的点击。

如众所周知的，压电材料响应于使材料变形的所施加的压力或力而产生略微电压。此类电压在所施加的力为短暂点击或加速度时可能持续时间非常短，且可随温度变化。并且，各个方面预期，即使当并未执行用户输入手势时(即，当表面正由固持装置的用户抓握时)也将触摸压电条带210。另外，除了由因移动(例如，当正步行或乘车时)所致的加速度引起的力外，用户固持或操纵其移动装置还将持续将不与用户输入手势(例如，在外壳104上重新定位手指以及拿起所述装置)相关联的力施加到压电条带210。因此，各个方面包含用于分析来自压电条带210传感器的电输出以在偏压和混杂的“噪声”的背景内辨识对应于用户输入手势的样式的方法。

在各个方面中，用户输入手势可定义为响应于所施加的压力或力而产生由压电条带210产生的电压信号的可辨识样式的那些手势。举例来说，用户输入手势可呈以下形式：可辨识和计数的一系列点击、将阈值以上的压力施加到特定位置(例如，装置的相对侧上方)且展现可辨识样式的一个或一个以上挤压、可展现不同特性信号样式的滑动触摸、可展现特性信号样式的用指甲或器械对表面进行的刮擦，以及可由适当定位的压电条带210感应的移动装置外壳(或外壳的部分)的挠曲(例如，如图14所示)。

可使用多种触摸感应和/或力测量传感器技术。如下文所展示，例如压电条带210等压电传感器技术(“压电传感器”)提供可利用的适宜的传感器技术。可使用其它技术，例如，可响应于应变(即，变形)而改变电阻的电阻应变计传感器、电容性传感器和感应传感器。各个方面的方法可以与针对压电传感器而使用的方式非常类似的方式与所有传感器技术一起使用。因此，为便于描述，参考压电传感器(例如，压电条带210)描述各个方面。然而，除非明确地如此叙述，否则此类描述不希望将权利要求书的范围限于特定传感器技术。

此类样式辨识方法的可行性由从特定方面的原型获得的图3所示的信号曲线例证。在此原型测试中，移动装置装备有位于图1中说明的外壳的任一侧上的两个压电条带。响应于特定输入手势从两个压电传感器接收两个电压波形301a、301b。连续的三个挤压手势(即，在两侧挤压移动装置)产生表示为302a-302c的波形。在实施于原型上的布线配置中，挤压手势在两侧上产生可辨识的电压信号，其中右侧压电条带产生的信号与左侧压电条带产生的电压信号的量值类似但极性相反。通过沿着右侧滑动手指或拇指而执行的三个挥击手势产生标记为304a-304c的电压信号。类似地，在左侧执行的三个挥击手势产生标记为306a-306c的电压波形。举例来说，挤压手势展现较大振幅，其中来自移动装置的两侧的传感器的振幅近似相等(如当在两侧挤压装置时将预期的)。除了滑动手势产生的波形(即，标记为304a-304c和306a-306c的电压波形)的振幅、形状和持续时间的明显差异外，滑动手势还为不对称的，使得装置的一侧而非另一侧上的传感器产生特性波形。挤压和挥击手势之间的电压信号的形状、振幅和持续时间的明显差异说明可使用多种分析算法辨识的波形特性。各个方面可利用此类信号特性来区分有意的手势和由于装置的正常处置而产生的背景噪声。

各个方面提供用于处理由位于移动装置外壳104上的触摸感应/力测量传感器(例如，压电条带210)产生的电信号以便辨识预定义样式且确定待由中央处理单元实施的对应命令的电路和方法。由于来自触摸感应/力测量传感器的输出可呈瞬时电压或电流的形式，所以移动装置处理器或专用于触摸感应/力测量传感器的处理器可经配置以辨识从表面安装的触摸和力传感器接收的信号中的频谱和时间样式。举例来说，图4展示在图3所示的挤压和挥击事件中从原型移动装置接收的电信号的时间和频谱曲线的组合。点击和挤压包含一个或一个以上触摸和力传感器的表面将产生展现不同的频率特性的电信号。举例来说，挤压事件402a-402c可基于传感器的宽频率响应而容易地辨识，而挥击事件404a-404c和406a-406c展现不同的频率范围响应。

图4还说明可从大量信号能量所驻留的频率范围1kHz到10kHz内的触摸感应/力测量传感器信号获得显著量的信息，从而使信号处理能够缩减(例如，通过滤波)到所述减小的频率范围。较高频率的滤波对于从外部射频信号移除电磁干扰(EMI)是有利的。低于1kHz的频率的滤波也是有利的，这是因为此类滤波可从功率分布电路(其可在美国产生60Hz的信号(在其它国家50Hz)及其谐波(即，120Hz、180Hz等))消除EMI以及从外部源(例如，荧光灯)消除EMI。

图3和4一起说明可如何使用信号分析在时域和频域两者中识别和鉴别不同类型的点击、挥击和挤压事件。用于在时域和频域两者中识别信号样式的方法是通信领域中众所周知的，且可以与在配置有各个方面的表面安装的触摸和力传感器的移动装置上发生的触摸、挥击和挤压事件的解译和辨识类似的方式应用。

为了将由触摸感应/力测量传感器(例如，压电传感器)接收的电压转换为将适于与移动装置应用一起使用的输入事件对象，移动装置可在移动装置的软件和硬件组件中执行一系列操作。图5-7说明用于辨识从压电传感器接收的信号内的手势且识别对应的命令输入的过程。触摸感应/力测量传感器中所说明且下文描述的各种操作可在软件中、电路中及软件与电路的组合中实施，所述电路包含专门的信号处理芯片以及配置有软件指令的专用或通用处理器。此外，所述过程可在移动装置操作系统的各个软件组件内或之间实施，所述软件组件包含一个或一个以上装置驱动器和窗口管理器。

图5中展示用于将压电传感器信号转换为输入事件对象的概述方法500，图5展示可在移动装置上实施的过程步骤。在方法500中，在框502处，可经由耦合到信号处理电路的导线216a、216b接收压电传感器产生的信号。在框506处，可对从压电传感器接收的信号进行滤波。如所属领域的技术人员将了解，此类滤波可在电路中(例如，通过使输入信号经过滤波器电路)、在软件中(例如，通过在数字信号处理器(DSP)中使用数学滤波算法处理信号分量)以及两者的组合中(例如，通过使信号经过带通滤波器电路且接着在DSP中将滤波算法应用于所得信号)执行。在一方面中，框506处实现的滤波可经执行以从功率分布频率及其谐波(例如，60Hz、120Hz、180Hz)以及其它常见的EMI源(例如，荧光灯)中移除EMI。如下文参看图14A和14B更完全论述，框506中的滤波还可滤出最大阈值以上的电压尖峰(其可在压电传感器经受较大的突然的力或冲击的情况下(例如，在移动装置掉落的情况下)发生)以保护处理器电路(例如，DSP)。在框510处，可例如在模/数转换器电路中将模拟输入信号转换为数字数据。所述转换通常将使用范围1kHz到192kHz内的取样速率执行，但适合于一实施方案的特定取样速率可根据特定实施方案而变化。在使用滤波算法实现滤波的实施方案中，框520的模/数转换可在框506的一些或所有滤波之前实现。

在框514处，移动装置的处理器可将所处理的输入信号的特性与对应于理想输入类型的参数进行比较(在框514处)。举例来说，移动装置可已将对应于每一所辨识的输入手势的一个或一个以上预定义波形表示或特性参数存储在数据库中。举例来说，移动装置处理器可将所接收的输入信号数据与从挤压输入手势预期的信号的所存储的样式或特性进行比较以确定类似度。在确定框520处，移动装置可接着确定所接收的信号与所存储的信号样式或特性的任一个之间的类似度是否足以辨识匹配。如果未检测到匹配(即，确定框520＝“否”)，那么可简单地忽略输入信号，且在框522处，处理返回到先前运行的过程。

如果处理器确定存在匹配(即，确定框520＝“是”)，那么处理器可进行额外测量或注意与匹配的输入手势相关的其它数据。举例来说，如果移动装置辨识点击输入，那么移动装置可从输入信号测量点击力以及持续时间。或者，如果移动装置辨识挥击输入，那么移动装置可测量挥击的开始位置、速度、方向和长度。移动装置还可访问其它传感器以获得与处理匹配的输入手势相关的信息。举例来说，如果处理器辨识挤压手势，那么处理器可访问加速度计以确定移动装置是否正同时被挤压和摇晃。作为另一实例，如果处理器辨识挤压手势，那么处理器可访问加速度计以确定移动装置是垂直定向还是水平定向，且使用所述定向来确定要实施的正确功能。举例来说，如果处理器检测到挤压手势且加速度计输入指示移动装置为水平定向，那么处理器可将挤压手势解译为激活相机应用或拍摄数码照片的命令。

在框528处，可基于匹配的输入手势和其它所访问的数据产生输入事件对象，且在框530处，将所产生的输入事件对象转发到应用或转发到窗口管理器。类似于典型的移动装置，辨识为等效于按钮单击事件的力传感器输入可作为“单击执行”对象以致使执行“单击执行”功能的方式发送到应用。此“单击执行”对象可包含诸多参数，例如，所单击按钮的识别符或单击时指针的位置。例如挤压等输入事件可以类似方式处理。或者，输入装置驱动器可产生输入事件对象。输入事件可在530框处转发到应用，且其可由应用处理或忽略。举例来说，所述应用可为例如相机等用户级应用，或可为例如电话或简单地操作系统的另一部分等较低级应用。

在框514中用于辨识传感器信号的过程可使用多种方法实现。可能的方法包含时域互相关方法、频域互相关方法、隐式马可夫模型方法和向量空间模型方法。此外，各个方法可依序、并行且在经加权概率方法中采用。信号分析方法的目标是辨识对应于预定义用户输入手势的信号样式，同时忽略因噪声和移动装置的随机操纵所致的信号。下文参看图6A、6B和7描述处理方法的三个实例。

为了实现所接收的压电传感器信号的辨识及其与特定输入手势和功能的相关，可将传感器信号或特性的参考数据库(本文中也称为参考信号模板)以多种形式预记录并存储在存储器中。参考数据库可含有在特定用户交互和手势期间(例如，在训练过程中)接收的预记录的传感器输出信号，如下文所详细描述。参考数据库还可含有预定信号样式，例如，由制造商定义的信号样式。依据所使用的相关机制的类型，预记录的参考数据库可包含时域信号数据、频域数据(即，在保存之前已转换为频域的信号数据)、可在隐式马可夫模型比较或贝叶斯分析方法(Bayesiananalysismethod)中使用的数据、传感器信号特性向量的向量空间建模，以及这些不同数据格式的组合。参考数据库可存储为PCM、WAV、MP3，或用于表示传感器波形数据的其它适宜的数据格式。参考数据库可存储在移动装置的内部存储器中、可拆卸存储器芯片(例如，SIM卡)上或内部存储器与可拆卸存储器的组合上。

图6A中说明实例时域互相关方法514A。在此方法中，在时域中(例如，接收时)分析所接收的信号以将所述信号与存储在存储器中的时域波形进行比较和相关，以识别最可能的匹配和输入信号与所存储的波形的相关的量度。在方法514A中，可在框602处将所接收的压电传感器信号正规化。作为此正规化过程的一部分，可对所接收的信号数据的振幅或频率进行缩放或正规化。此正规化可使用用于正规化参考信号数据库的方法和参数来实现，使得所接收的信号的正规化使其准备好与参考数据库进行比较。

在方法514A中框604处，处理器可分析所接收的信号以确定要分析的输入信号的部分。如图3中说明，与输入手势相关联的信号将夹杂着随机噪声和信号输入的长周期。因此，处理器可分析传入信号流以区分应分析的信号(例如，与参考数据库进行比较)，同时忽略与噪声相关联的那些信号。可在框604中使用以辨识具有成为输入手势的潜力的输入信号(即，应分析的信号)的一种方法涉及零交叉点检测，其注意输入信号跨越零值的频率。如图3中说明，可通过跨越零点的频率来辨识随机噪声，以便可由紧密间隔的(即，频繁的)零交叉点来辨识闲置状态(即，不输入任何手势的状态)，而通过改变至较宽间隔的(即，频率的突然减小)零交叉点来辨识潜在的输入手势(例如，检测为挠曲或点击信号)。使用此方法，处理器可通过零点交叉的间隔的突然增加来辨识潜在用户输入，且继续取样/分析未透露到所述闲置状态特性的零点交叉频率返回的信号。

在框604中用于辨识具有成为输入手势的潜力的输入信号(即，应该成为输入手势的信号)的另一方法可涉及计算所接收的信号的逐点偏差或标准偏差，其是相对于包含所有频率上的总RMS或峰值能量阈值的若干信号量度的尾部平均值而计算的。如图3中说明，例如压电传感器上的挤压或挥击等用户输入导致显著不同于基线噪声的输出信号。因此，将每一信号点与尾部平均信号电平进行比较可用于辨识相对于可与所存储的信号样式进行比较的平均值的显著偏离。

在框604中用于辨识具有成为输入手势的潜力的输入信号的另一方法涉及将整个信号或信号的一部分(例如，处于给定频率、给定频率范围、处于多个频率或多个频率范围段)的RMS或峰值能量与一个或一个以上阈值进行比较。举例来说，如图3所示，用户输入手势之间的所接收的信号的平均RMS能量较低，而输入手势期间的所接收的信号的RMS能量高得多。因此，值得分析的输入信号可为能量超过阈值的输入信号。此阈值可由制造商确定为一值，低于所述值便被认为未进行用户输入手势。或者，所述阈值可基于用户训练输入来设定，如下文更充分描述。如图4所示，用户输入手势期间输出的压电传感器信号中包含的频率的振幅包含范围1kHz到10kHz内的频率中的可测能量，而基线信号(即，用户输入手势之间的信号)则不包含。基于生产模型测试或用户训练，可识别在用户输入手势期间通常超过阈值但在其它用途期间则不会超过的特定频率或频段。在此方法中，电路可持续取样输入信号且将RMS值或特定频率范围的RMS值与阈值进行比较，且输出中断(或其它信号)以指示何时应分析输入信号。输入信号的分析可接着继续直到信号下降回到相同或另一阈值以下持续预定时间量为止。

在另一方面中，可简单地通过将输入信号与一个或一个以上模板进行比较以确定是否存在匹配来持续分析所述信号。在此方面中，框604可为非必要的。

当在框604中将输入信号辨识为具有成为输入手势的潜力时，处理器可在框608处开始对传入信号向下取样且将结果存储在存储器(例如，临时缓冲器)中以获得用于与预定或预记录的信号样式进行比较的信号数据。对传入信号的向下取样可减少相关过程中所需的信号处理量，借此致使分析不太资源密集以及减小存储输入信号所需的存储器的大小。或者，处理器可将整个波形(即，全带宽传感器输出)存储在存储器中，且在运行中或在互相关过程期间对来自存储器的所存储的信号的部分向下取样。

在所接收的信号存储在存储器中的情况下，可将所述信号与参考数据库中的每一参考信号进行比较。在一方面中，此比较可以如图6A中说明的迭代方式执行。因此，在框612处，处理器可访问存储在存储器中的对应于第一预定义用户输入手势的参考信号。在框616处，处理器可在框616处计算输入信号部分与参考信号之间的互相关。所存储的输入信号与预记录的波形之间的此时域比较可采用众所周知的统计分析技术来确定类似度或相关值。作为框616的一部分，所计算的类似度或相关值可连同对应的输入手势一起存储在缓冲器中以使处理器能够确定所有预记录的波形中的最佳匹配(即，最佳相关值)。类似度或相关值还可与阈值进行比较，使得仅进一步考虑与输入信号紧密匹配的那些样式。在确定框620处，处理器可确定是否存在存储在存储器中以用于比较的另一参考信号。如果是(即，确定框620＝“是”)，那么处理器可在框612处访问下一参考信号且在框616处计算另一类似度或相关值。一旦输入信号已与所有所存储的参考信号进行比较(即，确定框620＝“否”)，处理器就可在框624处确定具有最高类似度或最佳相关值且因此与所接收的输入信号最佳匹配的参考信号。在确定框628处，处理器可确定所确定的最高类似度或最佳相关值是否足以证明可在框632处传回匹配。此确定有助于减小原本可能令用户厌烦(如果用户对其移动装置的随机处理频繁地产生其不想要的功能响应)的假正相关的频率。值得注意的是，依据用于计算相关值的算法或公式，最佳相关可由最大或最低所计算值指示。因此，用于确定相关值是否充分的阈值可为最大值或最小值。如果类似度或相关值不充分(即，确定框628＝“是”)，那么处理器可在框632处将相关输入手势的识别符传回到窗口管理器或应用。否则(即，确定框628＝“否”)，处理器可在框638处传回无匹配指示或简单地忽略传感器输入。

作为图6B中说明的方法514B中所示的进一步改进，可在互相关之前或之后向传感器输入信号和参考信号数据库条目之一或两者指配加权因子。加权因子可应用于预记录的参考信号，应用于所接收的传感器输入信号，或两者的组合。

在方法514B中，传感器信号的处理可如上文参看图6A所描述相对于相同编号的框继续，除此之外，处理器还可在框652处依据多种因素确定要应用于所接收的传感器输入信号的适当权重。举例来说，在框652处，处理器可基于当前操作模式、当前作用中的应用、先前实施的功能或命令、所辨识的状态(例如，由用户固持)、传感器读数(例如，可指示移动装置正由用户固持的温度或加速度计读数)及其组合而指配待应用于所接收的传感器输入信号的一个或一个以上加权因子。此加权因子可为一数值，所述数值可以与用于在框658处计算相关值的计算或算法一致的方式与传感器输入值相乘或相加。单一加权因子(或多个因子)可在框654处例如通过将所述因子与所接收的信号值相乘或相加而应用于所接收的传感器信号值。

类似地，在方法514B中，处理器可在框656处依据多种因素依据当前操作模式、情形或先前操作确定应该应用于参考信号的加权因子。此类因子可包含当前作用中的应用、当前操作模式、先前的先前实施的功能或命令、所辨识的状态、传感器度数及其组合。举例来说，在框656处，处理器可将大于1.0的加权因子指配给对应于与当前在移动装置上操作的应用相关的功能的那些参考信号。因此，当相机应用在作用中时，可给予对应于与相机应用相关的用户输入命令(例如，快门和变焦控制)的那些参考信号比对应于与另一应用或装置操作相关的用户输入命令的参考信号高的加权因子。举例来说，一旦用户输入手势经辨识且执行，从而激活相机应用，就可给予与相机功能输入手势相关联的参考信号增加的权重，且可向随后的传感器信号指配较高权重以便增加相机功能激活手势将被辨识的可能性。作为另一实例，第一用户输入手势可被辨识为前缀手势，响应于此，处理器可向对应于与前缀手势相关或仅在前缀手势的情境中相关的用户输入命令的那些参考信号指配较高加权因子，正如“alt”、“ctrl”和/或常规键盘上的功能键可如何向随后的按键指配替代含义。因此，五指挤压手势可充当用户输入手势的前缀，其特征是挥击移动或一系列点击。此前缀手势可用于实现原本可能与对移动装置的正常处理混淆的手势。通过对参考信号实施此应用特定、前缀特定或条件特定的加权因子，处理器可能够使从一个或一个以上力传感器接收的一组信号(其原本将展现针对多个参考信号的近似相等的相关值)正确地相关。

在框658处，处理器可计算经加权输入信号部分与经加权参考信号的经加权互相关以确定待用于确定信号是否与既定用户输入手势相关联的相关值。计算经加权互相关的方式将依据所实施的相关算法的特定类型。因此，在框658处，可基于应用于所接收的输入信号的加权因子、正评估的参考信号或两者而增大或减小所计算的信号与参考相关值。此经加权互相关值可接着用于如上文参看图6A所描述在框624处确定与所接收的输入信号具有最高相关的参考信号。

加权因子到所接收的输入信号和/或参考信号的指配还可以每个传感器为基础实现，使得位于移动装置上的将预期接收特定用户输入手势的那些力传感器可被给予比来自移动装置上的其它传感器的信号大的权重。举例来说，如果相机应用在作用中，那么位于移动装置上的处于当拍摄照片时用户的手指预期所在的位置(例如图13中说明)的那些力传感器可被指配比来自位于装置外壳上的其它位置中的传感器的信号高的加权因子。

在此方面中，可基于相关联的功能性或基于输入手势本身的性质向预定义参考信号指配加权因子。举例来说，与当假激活时将对用户体验具有极少影响的功能性相关联的输入手势可指配给较高加权因子，这是因为移动装置可适应此类手势的较高假正相关速率。作为另一实例，一些用户输入手势可与关键功能性相关联，使得当存在与所述手势的充分相关时，所述手势相对于其它潜在相关手势被优先选择。一些用户输入手势还可被指配较高加权因子(如果所述手势的性质独特使得极不可能无意中激活)。举例来说，如果输入手势涉及多个服务上的若干重复和同时输入(例如，两秒周期内一系列三个挤压手势)，那么此手势可被给予较大加权因子，使得其相对于其它潜在相关被优先选择。因此，输入手势越独特，可应用的加权因子越高。

在此方面中，还可依据用户设定或功能性选择(例如，将装置置于挤压手势输入模式)、其它传感器数据、输入信号的总RMS能量级或先前接收、辨识和处理的输入手势而向所接收的传感器输入信号指配加权因子。在一方面中，用户可例如通过按压按钮、选择菜单选项或以可辨识方式操纵移动装置(例如，摇晃、挤压和固持等)来激活用于接收用户输入手势的操作模式。在此模式中，可给予传感器信号较高加权因子，这是因为用户已指示执行用户输入手势的意图。在一方面中，从加速度计、温度、最终位置(例如，GPS接收器)传感器接收的信息可经评估以确定是否应给予当前表面力传感器输入较高加权因子。作为另一传感器数据起始的加权因子的实例，如果装置加速度计信号指示移动装置为水平定向，那么可给予传感器输入信号较大权重，这是因为可认为用户很可能用作用于拍摄照片或将视觉媒体分类的输入手势。作为另一实例，所测量的加速度和/或表面温度测量的性质(其如下文描述可从压电传感器本身确定)可经分析以辨识何时移动装置正被固持于用户的手中，且因此将预期用户输入手势。移动装置可经配置以通过将传感器信号与存储在存储器中的预定义参考信号样式(例如，随机噪声和信号的电平与同温度升高相关联的偏压组合)进行比较而辨识其正被固持。在一方面中，先前功能执行可提示将较大权重指配给随后的传感器输入信号，例如以接收一系列用户输入手势。举例来说，在用户输入手势已将移动装置置于用户输入模式中之后，传感器信号可被给予较高加权因子。作为另一实例，一些经辨识和执行的功能将指示随后用户输入手势是可能的，且因此应给予随后传感器信号较高加权值。举例来说，如上文论述，激活相机应用的用户输入手势还可提示向随后的传感器信号指配较高权重以增加相机功能激活手势将被辨识的可能性。

在图7中说明的另一方面中，所接收的传感器输入信号可与频域参考互相关以辨识用户输入手势且识别对应的功能性。在方法514C中框602处，移动装置处理器可将所接收的信号正规化，且在框604处使用类似于上文参看图6A和6B针对相同编号的框描述的方法的方法识别待分析的输入信号的一部分。在框608处，可对输入信号部分向下取样且将其存储在存储器(例如，取样缓冲器)中，或可将全带宽信号存储在存储器(例如，取样缓冲器)中。在方法514C中框702处，处理器可对所存储的输入信号执行快速傅里叶变换(FFT)(例如，n点FFT过程)，以将信号变换为可存储在存储器中的频域数据。在框702中，处理器可使用零填充和较大数目(n个)样本以获得较高分辨率输入系统。FFT变换处理框702可利用汉明(Hamming)窗口、布莱克曼-哈里斯(Blackman-Harris)窗口、矩形窗口、其它取样窗口或这些不同窗口的组合。或者，在框702处，处理器可利用移位取样窗口计算多个FFT变换的平均值以提供所接收的传感器输入信号内的波形的平均频率内容的表示。

在频域信号数据存储在存储器中的情况下，信号中的频率样式可与参考信号数据库中的每一参考信号进行比较。在一方面中，此比较可以如图7中说明的迭代方式执行。因此，在框612处，处理器可访问存储在存储器中的对应于第一预定义用户输入手势的参考信号样式。在框706处，处理器例如通过采用众所周知的统计分析技术将所存储的输入信号频域数据与预记录的频率样式进行比较，以确定类似度或相关值。作为框706的一部分，所计算的类似度或相关值可连同对应的输入手势一起存储在缓冲器中以使处理器能够确定所有预记录的频率样式中的最佳匹配。类似度或相关值还可与阈值进行比较，使得仅进一步考虑与输入信号紧密匹配的那些频率样式。在确定框620处，处理器可确定是否存在存储在存储器中以用于比较的另一参考信号。如果是(即，确定框620＝“是”)，那么处理器可在框612处访问下一参考信号且在框706处计算另一类似度或相关值。一旦输入信号频域数据已与所有所存储的参考信号进行比较(即，确定框620＝“否”)，处理器就可在框624处确定具有最高类似度或相关值且因此与所接收的输入信号最佳匹配的参考信号。在确定框628处，处理器可确定最佳所计算的类似度或最佳相关值是否对于证明可在框632处传回匹配足够高。此确定有助于减小原本可能令用户厌烦(如果用户对其移动装置的随机处理频繁地产生其不想要的功能响应)的假正相关的频率。如果类似度或相关值不够高(即，确定框628＝“是”)，那么处理器可在框632处将相关输入手势的识别符传回到窗口管理器或应用。否则(即，确定框628＝“否”)，处理器可在框638处传回无匹配指示或简单地忽略传感器输入。

类似于如上文参看图6A描述的时域信号的处理，框624处的最高相关值确定和/或确定框628处足够高的相关的确定可使用经加权输入信号数据和/或经加权参考信号实现以便使传感器数据与既定用户输入手势较好地相关。

在另一方面中，图5的框514处的处理可使用隐式马可夫过程实现。隐式马可夫模型是对系统进行建模的众所周知的统计模型，假定其涉及具有未观察到的状态(在此情况下，将从既定用户输入手势接收的输入信号)的马可夫过程。隐式马可夫过程的实施可通过在训练例程期间对传感器信号的监督学习来开发参考信号数据库而实现。此用户训练的参考信号数据库可接着用于在给定使用隐式马可夫过程的所记录的传感器输出的情况下导出既定用户输入手势的最大概率。下文参看图9描述用于产生参考数据库的此用户训练过程。

在图8中说明的另一方面中，图5的框514处的处理可使用向量空间模型方法实现。向量空间模型是用于将数据对象表示为识别符的向量且基于表征两个数据对象的扇区之间的角度计算两个数据对象之间的类似度或相关的量度的众所周知的代数模型。实践中，较容易计算向量之间的角度的余弦而非所述角度本身，因此所述方法可计算cosθ＝(V₁*V₂)/(||V₁||*||V₂||)，其中V₁可为表征所接收的传感器信号的向量，且V₂可为表征参考信号的向量。向量空间模型可应用于整个波形或波形的选定部分(例如，波形的时间片样本)以产生可求平均或以其它方式用于确定总匹配的一系列cosθ计算。此外，向量空间模型可应用于时域数据、应用于频域数据，以及应用于时域数据和频域数据两者。参看图8，在方法514C中框602处，移动装置处理器可将所接收的信号正规化，且在框604处使用类似于上文参看图6A和6B针对相同编号的框描述的方法的方法识别待分析的输入信号的一部分。在框608处，可对输入传感器信号部分向下取样且将其存储在存储器(例如，取样缓冲器)中，或可将全带宽信号存储在存储器(例如，取样缓冲器)中。在框712处，处理器可确定例如表征所接收的传感器信号的向量V₁，所述所接收的传感器信号可依据由RMS值在频域中的特定频率下或RMS值在时域中的特定时间片下界定的指导或元素来表征。

在信号向量V₁确定的情况下，可计算信号向量与参考信号向量数据库中的每一参考信号向量之间的角度的余弦。在一方面中，此计算可以如图8中说明的迭代方式执行。因此，在框714处，处理器可访问存储在存储器中的对应于第一预定义用户输入手势的参考信号向量。在框716处，处理器计算信号向量V₁与参考向量V₂之间的角度的余弦(cosθ)。作为框716的一部分，所计算的余弦值可连同对应的输入手势一起存储在缓冲器中以使处理器能够确定所有预记录的单一向量中的最佳匹配。同样作为框716的一部分，所述余弦值可与阈值进行比较，使得仅进一步考虑与输入信号紧密匹配的那些信号向量。根据向量空间模型，接近零的余弦值意味着向量匹配，且因此存在输入信号与参考信号之间的良好相关，而接近一的余弦值是指向量不匹配。因此，作为框716的一部分，仅小于阈值(例如，小于或等于0.5)的那些余弦值将存储在缓冲器中以用于确定最佳匹配。在确定框620处，处理器可确定是否存在存储在存储器中以用于比较的另一参考向量。如果是(即，确定框620＝“是”)，那么处理器可在框714处访问下一参考信号且在框716处计算另一余弦值。一旦输入信号向量已与所有所存储的参考向量进行比较(即，确定框620＝“否”)，处理器就可在框718处确定产生最低余弦值且因此表示与所接收的输入信号最佳匹配的参考信号向量。在确定框720处，处理器可确定最低余弦值是否对于证明可在框632处传回匹配足够低。此确定有助于减小原本可能令用户厌烦(如果用户对其移动装置的随机处理频繁地产生其不想要的功能响应)的假正相关的频率。如果最佳余弦值不够低(即，确定框720＝“是”)，那么处理器可在框632处将相关输入手势的识别符传回到窗口管理器或应用。否则(即，确定框720＝“否”)，处理器可在框638处传回无匹配指示或简单地忽略传感器输入。

类似于如上文参看图6和7描述的时域和频域信号的处理，框718处的最低余弦值确定和/或确定框720处足够低的余弦值的确定可使用经加权输入信号数据和/或经加权参考信号向量实现以便使传感器数据与既定用户输入手势较好地相关。

如上文论述，参考信号数据库可整体或部分由执行一系列训练操作的用户填充以便确定来自用户在用户的移动装置上执行特定输入手势的正常信号响应。此个别训练确保个别手指施加的力的独特样式和移动装置的传感器特性准确地反映在参考数据库中。举例来说，用户将具有不同大小的手指和不同手长度，且因此将在执行特定输入手势的同时施加不同的力到移动装置的表面。并且，外壳和移动装置上的力传感器产生的特定信号将依据传感器和外壳的特性。为了适应此可变性，一方面提供对输入手势的用户训练。

图9说明可用于经由用户训练例程填充参考信号数据库的实例方法900。在方法900中框902处，移动装置可显示邀请用户输入待与特定输入手势相关联的特定功能性的提示。举例来说，所述显示可要求用户按压按钮或进行指示在检测到输入手势时用户希望实现的功能的菜单选择。在框904处，移动装置可显示邀请用户执行输入手势的提示。在框906处，移动装置可开始监视压电传感器以便记录当用户实现所指示的手势时接收的信号。在框908处，移动装置可监视从压电传感器接收的信号以确定用户输入手势何时将开始。用户输入手势开始的检测可利用上文参看图6A和6B中的框604描述的方法，例如，检测何时传感器急剧偏离从每一传感器接收的运行平均RMS信号。在框910处，移动装置可处理所接收的信号以便接收适于作为参考信号保存的格式的数据。举例来说，在将对压电传感器信号向下取样的实施方案中，在训练例程期间从压电传感器接收的信号可以相同方式进行向下取样。另外，所接收的信号可以将实现以用于检测训练之后的用户输入手势的相同方式被正规化、滤波和以其它方式处理。对于分析频域中的压电传感器信号的实施方案，框910处的处理可包含实现对信号的FFT以将其转换为频域数据。框910处对压电传感器信号的处理可例如通过信号返回到手势开始之前展现的电平而继续直到输入手势似乎已完成为止。作为框910处的处理的一部分，所处理的信号波形和/或频率数据可存储在缓冲器中。

在框912处，所处理和存储的信号波形或频率数据可以统计方法与相同输入手势的先前存储的信号波形或频率数据组合以便产生平均或统计上代表性的信号波形或频率数据。此平均处理使训练例程能够适应人类移动和手势的自然可变性以便产生表示平均或最可能样式的参考信号波形或频率数据。统计组合的结果可接着存储在临时存储器中，作为框912的一部分。在确定框914处，移动装置可例如通过对已执行的手势的次数计数而确定是否应重复特定输入手势的训练。如果手势应重复(即，确定框914＝“是”)，那么移动装置可返回到框900以再次显示邀请用户执行输入手势的提示。一旦已执行轻弹手势的足够次重复(即，确定框914＝“否”)，就可在框916处将来自多次训练重复的信号的最终统计组合存储在与用户针对所述手势指示的功能性关联的参考信号数据库中。因此，此参考信号数据库可包含具有功能指示符或对功能调用的指针的数据记录，以及存储平均传感器信号波形和/或频率数据的一个或一个以上数据记录。在确定框918处，移动装置可确定是否应创建更多参考信号。举例来说，移动装置可向用户显示询问用户是否希望定义另一输入手势的提示。作为另一实例，移动装置可由工厂配置要求个性化训练的若干预定义输入手势，在此情况下，确定框918可涉及确定是否仍有额外工厂定义的手势要被训练。如果另一输入手势将被定义和训练(即，确定框918＝“是”)，那么移动装置可返回到框902以显示邀请用户识别待与下一输入手势相关联的功能性的提示。一旦所有输入手势已被定义和训练(即，确定框918＝“否”)，手势定义和训练例程就可在框920处结束。

应了解，在训练方法900中，用户可定义待与手势关联的功能性且在训练回路中执行所述手势的次序可不同于上文描述的次序。举例来说，用户可完成输入手势的训练且接着识别应与其相关联的功能。另外，训练方法900可包含用于依据在移动装置上运行的应用、从其它传感器(例如，加速度计)接收的输入、装置操作状态和先前处理的用户输入手势来定义特定手势的多个功能性的步骤。所有这些可在用户训练例程中定义和配置。

在各个方面中，可以增加传感器的敏感性或位置分辨率的方式配置力敏感隔膜(或类似传感器)。较敏感实施方案可称为较高分辨率，这是因为其俘获较精确位置和力信息。图10A和10B展示安装在移动装置外壳104上的力敏感输入条带115b的较高分辨率实施方案。图10A展示具有连接到导线216a-f的多个触点对214a-h的单一压电条带210。图10B展示多个压电条带210a-d，其中每一个具有经由导线216a-f连接的一对触点214a-h。将多个触点对定位在单一压电条带上可使条带能够产生可依据所施加的力的位置变化的多个输入信号，借此提供关于条带上被施加力的位置的一些信息。将多个压电条带传感器210a-d定位在外壳104的表面上可提供局限于条带的区域的传感器信号。因此，以图10B中说明的方式在移动装置外壳104的一侧上使用四个压电条带210a-d将使得能够从抓握装置的四个手指的每一个接收单独的输入信号。来自具有多个触点的压电条带或来自多个压电条带传感器的多个信号可并行处理，或者所述信号可经缓冲或多路复用以实现循序处理。在一些实施方案中，可在互相关之前或之后向每一个别传感器输出信号指配加权因子。

上文描述的各个方面实现了用于实现可在移动装置中实施的用户输入的宽范围的有用手势。尤其有益的可能是用以解译可在以常规方式固持在一只手中的移动装置上实施的各种单手手势的能力。图11中说明一个此类手势的实例，图11展示移动装置100正被固持在用户的右手中，挤压在拇指1102与指尖1104之间。这是固持移动装置100的舒适的位置，但手指1104不可用于触摸键或触摸表面。因此，为了触摸显示屏或按钮，将需要用户用另一只手触摸装置。然而，但在许多情形下用户没有空闲的手与移动装置介接。举例来说，如果一个人在驾驶的同时在蜂窝式电话上讲话，那么一只手必须保持在方向盘上且用户不能安全地将其注意力转移到观看显示屏或小键盘来使用常规用户接口机构与装置介接。各个方面提供可由固持装置的一只手执行的简单的用户接口手势，而不需要用户观看显示屏或小键盘。

如图11中说明，可在外围边缘上(即，在移动装置100上与拇指1102和手指1104接触的位置中)装备有触摸/力传感器的移动装置上实施的一个简单手势是沿着装置的一个边缘滑动拇指1102。如上文论述，此滑动或挥击手势可基于由位于移动装置100的侧部上以便由用户的拇指1102接触的触摸/力传感器产生的信号来辨识。对此滑动或挥击事件的检测和滑动移动的方向可被解译为与移动装置的特定功能或命令相关联的用户输入手势。举例来说，对此滑动或挥击移动的检测可被解译为当移动装置正进行蜂窝式电话呼叫时改变音量的命令。当蜂窝式电话呼叫不在进行中时，对拇指1102在装置的侧部上滑动的检测可被解译为滚动电话目录、翻动到随后的电子邮件消息、滚动计划内事件的日历、改变用于接收无线电或移动电视广播的频道或频率、改变地图显示分辨率等用户手势，其均取决于正在移动装置上执行的应用。

在图11中说明的手势中，移动装置100可在所有四个手指1104正按压移动装置的相对侧时将拇指滑动手势辨识为指示一个功能，且在少于四个手指1104正接触移动装置外壳104的相对侧时将其解译为不同的功能。在此方面中，用户可通过提升一个或一个以上手指1104而改变手势以指示待实施的不同命令。因此，利用四个手指1104接触移动装置100的拇指滑动手势可具有与三个手指1104正接触移动装置时的拇指滑动手势不同的含义，三个手指1104正接触移动装置时的拇指滑动手势的含义可与两个手指1104正接触移动装置时的拇指滑动手势的含义不同。另外，手指1104施加的力可经测量并用作一种区分与拇指滑动手势相关联的不同命令的方式。因此，利用来自四个手指1104的轻微力的拇指滑动手势可具有与利用四个手指1104施加的较重力的拇指滑动手势不同的含义。

在图12中说明的另一实例中，拇指1102与手指1104的一个或一个以上施加的相对力可解译为用户输入。举例来说，拇指1102与个别手指方法施加的轻微力可例如基于从移动装置100的触摸/力感应表面接收的信号的量值和特性而与较重力区分。在此方面中，每一手指以及手指的各种组合施加的力可与特定命令相关。因此，拇指1102施加的较重力可与第一命令相关联，拇指1102和食指施加的较重力可与第二命令相关联，拇指1102和食指以及小指施加的较重力可与第三命令相关联，等等。以此方式，若干用户输入手势可类似于音乐家如何与乐器(例如，喇叭或号角)介接而配置。

图13中说明基于触摸/力测量表面的用户输入手势的另一实例。在此实例中，移动装置100固持在右手的拇指1102与食指1106以及左手的拇指1112与食指1116之间，呈横向配置，如在用内置数码相机拍摄照片时可能方便的。移动装置100可经配置以例如基于指示装置处于水平定向的加速度计数据和邻近于四个手指的每一个的侧部上的触摸的检测而辨识何时装置正以此方式被固持。当辨识出此定向时，移动装置100可将由指尖施加的变化的力和手指1106、1116与拇指1102、1112的滑动力辨识为与相机应用相关的用户输入手势。举例来说，左手食指1116的滑动移动可解译为调整应用于图像的变焦的命令，而右手拇指1102与食指1116之间的挤压力可解译为拍摄照片的命令。

图13中说明的实例还用以说明另一类型的用户输入手势，其中将力的释放解译为手势的一部分。举例来说，用户可能够固持移动装置支架以在手指压力的新的释放而非力的施加激活快门激活的情况下在相机模式中拍摄照片。这是因为将力施加到外壳可因疏忽而略微扭曲移动装置，借此脱离照片的目标。然而，如果用户在将力施加到外壳的同时聚焦于对象，那么移动装置不太可能在用户释放压力时抖动或移动。在此方面中，与照片拍摄功能性相关联的用户手势可通过两个步骤实现。在第一步骤中，用户可例如通过右手食指而将压力施加到外壳，类似于按压常规相机上的快门开关。一旦用户已将装置聚焦于对象上，就可通过释放食指施加的压力来起始照片拍摄功能。移动装置可经配置以感应来自位于食指下方的压电传感器的输入信号的改变且使所述传感器信号与照片拍摄功能性相关。

图13中说明的手势不限于相机相关命令，且可能当不同应用在移动装置100上处于作用中时不同地进行解译。举例来说，如果移动装置正显示因特网网页(即，作用中应用为网页浏览器)，那么手指1106、1116的滑动移动可解译为在所显示的图像内移动光标或平移或缩放图像的命令，而右手拇指1102与食指1106之间的挤压力可解译为点击所显示图像内的超链接的命令。作为另一实例，图13中说明的滑动和挤压手势可与移动装置100正显示视频(例如，所存储的视频剪辑或电影)或移动电视图像时的标准视频控制命令相关。作为另一实例，在移动装置100的侧部上上下移动手指可解译为当观看静态数码照片时滚动、平移或缩放所显示图像的用户输入命令。

如图14A中说明，移动装置100上的触摸/力传感器的使用还可应用于背部外壳104。举例来说，通过在侧部上部署触摸/力传感器115a、115b以及在外壳104的背部上部署若干此类传感器115c-115g，还可基于移动装置100的背侧上的触摸而启用用户手势。以此方式，移动装置100的背部外壳可转换为触摸传感器的形式，类似于膝上型计算机上的触摸板。由于在一只手中固持移动装置的用户可将手指(例如，食指)应用于外壳的背部，所以用户可点击或跟踪背部外壳上的形状，移动装置100可接着将其解译为用户输入手势。以此方式，用户可跟踪外壳的背部上的线，同时观看显示器上呈现的所跟踪线。

图14B中说明可在移动装置100的背部上跟踪的手势的实例。在此实例中，用户可通过用手指(例如，食指1106)触摸背部外壳且跟踪可辨识路径1120而命令移动装置100执行功能。移动装置100可经配置以使用上文描述的方法检测和辨识所跟踪的手势，例如基于当前作用中应用确定对应于所辨识的手势的用户输入命令，且就像用户已在触摸屏显示器上按压功能键或执行手势那样实施所述命令。背部外壳上的此类手势可与由其它手指施加到侧表面上的触摸/力传感器的手势和力组合以提供可使用各个方面执行的宽范围的不同用户输入命令手势。

通过在移动装置外壳的多个表面上部署触摸/力传感器，可通过区分不同类型的用户触摸的能力启用非传统用户输入手势。举例来说，传感器和移动装置处理器可经配置以辨识何时用户正触摸装置(如同轻抚它一样)。如果用户在装置静止时轻抚装置(如在床头柜上)，那么此用户输入手势可与加速度计传感器读数组合而辨识为进入休眠或夜间时钟和警报模式的命令。作为另一实例，传感器和处理器可经配置以将刮擦或搔挠触摸辨识为从休眠模式唤醒或激活特定应用的命令。

可实施移动装置外壳上的多种不同传感器大小、数目和位置以实现多种用户输入手势。举例来说，低成本实施方案可包含仅两个传感器，每一传感器位于移动装置外壳104的一侧上。此实施方案可实现上文参看图11-13描述的用户输入手势。较高分辨率实施方案可在移动装置外壳的长边的每一个上实施多个传感器，例如图10B中说明，使得一只手的每一手指施加的力和点击可个别地解析。在另一实施方案中，一个或一个以上传感器还可应用到外壳的顶侧和底侧，使得也可在顶侧和底侧上实现用户输入手势。在另一实施方案中，多个传感器可应用到外壳的顶部、底部、侧部和背部，以便使用户输入手势能够在移动装置的任何表面上实现。另外，传感器的大小和形状可变化以便提供挤压、点击和挥击用户输入手势的更大或更小的位置分辨率。在另一方面中，压电条带传感器可沿着装置的显示屏周围的边框定位，使得其可接收可对应于邻近于边框的显示器上的虚拟键或功能性标签图像的输入。

图15A说明另一方面，其中压电条带1402a、1402b、1404a、1404b、1406a、1406b、1408a、1408b还可跨越弯曲轴(例如，水平弯曲轴1412、垂直弯曲轴1414和对角线轴1416、1418)位于移动装置外壳104上。位于这些位置的压电条带可经配置以产生指示施加到移动装置的扭曲或弯曲力的信号(例如，归因于弯曲应变)。压电条带的此部署实现的一个用户输入手势如图15B和15C中说明。在此手势中，用户可将扭曲力施加到移动装置(或平板计算装置)的四个角部(如图15B所示)以便在如图15C中说明的一个方向上在装置中引发扭曲。在大多数实施方案中，外壳中引发的扭曲变形量可较小，但可由压电条带传感器1402a、1402b、1404a、1404b、1406a、1406b、1408a、1408b检测到。举例来说，呈装置的扭曲的形式的用户输入手势可与滚动功能相关联(例如，针对列表或所显示图像)，其中滚动方向(向上或向下)取决于扭曲运动的方向。

如图15A所示的压电条带的部署还将实现涉及沿着移动装置的长轴或短轴施加弯曲力的用户手势。图15D和15E中说明此类用户手势。作为图15F中说明的另一实例，分别沿着对角线轴1416和1418的压电条带1406a、1406b和1408a、1408b可经配置以响应于由用户施加到外壳的一个角部的弯曲力而产生信号，就像使平装书挠曲以翻页一样，或“翻阅”右上角(例如)以翻页一样。在感应弯曲输入手势的过程中，来自传感器的组合的信号可用于辨识所述手势，例如来自沿着对角线轴以及水平轴和垂直轴两者的传感器的信号。此外，额外压电条带传感器可位于最佳位置以实现特定手势，例如压电条带1410位于移动装置外壳的右上角以感应如图15F中说明的翻页用户输入手势。

压电条带传感器和处理其信号的电路及方法可经配置而以时间为基础(即，所产生的信号的持续时间)以及以所引发弯曲应力为基础区分弯曲用户输入手势。举例来说，快速挠曲和释放力(例如，翻阅装置的角部)可辨识为一个用户输入手势，相对较慢的挠曲和释放可辨识为第二用户输入手势，且挠曲和保持力可辨识为第三用户输入手势。举例来说，图15B和15C中说明的扭曲力的快速施加和释放可能解译为激活命令或逐步滚动命令，图15B和15C中说明的扭曲力的相对较慢的施加和释放可能解译为向下翻页滚动命令，且扭曲力的挠曲和保持施加可能解译为连续滚动命令。

可利用图15A中说明的压电条带配置与所施加的力的时间分析组合而辨识的不同弯曲方向提供可实施的大量不同用户输入手势。此类输入手势可归于应用命令，所以手势直观地与所激活的功能性关联。扭曲以滚动所显示的列表以及角部扭曲以将所显示的文本翻页仅是在各种方面实现的直观用户输入手势的两个说明。此类用户输入手势在游戏应用中可尤其有用，其中在执行手势时施加的物理力可与直观上类似的游戏动作关联，从而可能实现全新类型的游戏和游戏接口。

使用如本文描述的压电材料传感器的优点之一是，传感器隔膜可相对大且对施加力的位置不敏感。因此，用户手指在装置外壳上的放置对于传感器的操作并不是必需的。这使得用户能够在不必担心手指在装置上的放置的情况下实现输入手势，从而允许在不需要用户观看装置的情况下做出手势。在此类力传感器可区分力的位置的意义上来说，此能力可用于使装置能够将按钮位置映射到手指在外壳上的实际位置。两种能力均有助于提供不需要用户观看装置就能进行的单手操作。

在各个方面中，与移动装置的触摸/力感应表面的点击和滑动交互的位置、力、持续时间和方向可解译为可经辨识并组合以使不同用户输入命令相关的不同基元。举例来说，移动装置100的外壳和侧部上的不同位置处的多个点击可区分为表示不同用户输入手势。另外，点击和持续的力当按照不同序列执行时可解译为不同命令。举例来说，单击之后接着持续触摸(即，“触摸并保持”手势)可解译为一个用户输入手势，而双击之后接着持续触摸(即，“双击并保持”手势)可解译为不同的用户输入手势。点击和持续触摸的位置也可作为用户输入手势的解译的考虑因素。

类似地，挥击移动的开始点、方向和速度可解译为可用于使手势与特定用户输入命令相关的参数。举例来说，非常快地从一侧拖动可能解译为轻弹手势，类似于可在触摸屏显示器上执行的手势。此外，挥击进行的方向

除了标准应用用户接口命令外，各种触摸、挤压、点击和挥击手势还可应用于其它功能性，例如，仅可使用用户指定的特定触摸、点击和挥击手势解锁的装置锁。举例来说，用户可将移动装置配置为保持锁定直到施加特定序列(例如，三次点击和一次挤压)为止。由于此类手势可在拿起移动装置的同时用一只手执行，所以此装置锁可易于实施，从而在不影响用户体验的情况下为移动装置提供安全性。

各个方面实现的另一能力由可在触摸/力传感器中使用的压电材料的温度响应实现。许多压电材料基于温度展现热电效应或展现行为改变。此类温度相依响应可用作传感器输入以使移动装置能够检测何时其已被拿起且正被用户固持。一般来说，与移动装置正被用户固持一致的温度改变的检测可用于起始操作模式，使得装置以不同于其处于较低温度时的方式起作用。举例来说，与正被用户固持一致的温度上升的检测可提示移动装置将处理器加速，以便接收用户输入命令。作为另一实例，与装置正被用户固持一致的温度升高的检测可提示应用于压电传感器信号输入的加权因子的增大，这是因为用户可很快实现用户输入手势的可能性较大。作为另一实例，移动装置可开始下载用户最喜爱的网页、下载电子邮件或协调电子邮件收件箱，或从推特(Twitter)网站下载最近的“微博(tweet)”。移动装置可经配置以基于温度改变辨识何时其正被固持，这将以与上文参看图5-9描述的方式非常类似的方式输出传感器信号。

在另一方面中，移动装置可利用其它传感器与压电传感器的力和温度感应能力组合以起始动作、改变操作模式或配置或依据用户的情况进行其它操作。举例来说，来自压电传感器的温度和力传感器读数可与加速度计和/或环境光传感器(例如，数码相机)组合以确定适当的操作模式或设定。

在另一方面中，配置有压电传感器的移动装置可使“最后呼叫”功能性能够在电池电压传感器指示装置电池接近断电时启用。在此情形下，激活显示屏以实现进行电话呼叫可能耗尽剩余电池电量。使用各个方面，用户手势可编程到移动装置中，使其能够在最低电量操作状态下，例如在不激活显示屏的情况下进行电话呼叫。举例来说，特定电话号码可与用户定义的输入手势相关联且进一步经配置以使得当检测到非常低的电池状态时，此用户输入手势的辨识将提示移动装置在最低电量状态下向预定义电话号码进行呼叫。因此，如果用户试图进行呼叫且意识到因为屏幕将不消失所以电话的电池电量将用完，那么用户可执行预定义输入手势以便在电池完全耗尽之前例如向家人进行最后呼叫。

上文描述的各种触摸、挤压、点击和挥击手势还可应用于高级应用中的宏指令，或与最喜爱的特征(例如，特征电话上的特定个人偏好)关联。

本发明的各个方面可利用信号处理电路来转换从压电材料接收的原始电压。图16A所示的电路框图中说明此电路的实例。可在耦合到压电条带的电极1402处接收电压。电极1402可直接或间接连接到模/数转换器1422。在一方面中，电极可耦合到经配置以放大传感器信号的预放大级1406。电路还可包含模拟滤波器1410，例如以滤出例如可能由功率电路和共同EMI发射极产生的低频信号(例如，60-180Hz)，且滤出可能从射频源接收的高频信号。电路还可包含分流电阻器1414以提供高通滤波器效应且防止模/数转换器1422因高电压尖峰而饱和。电路还可包含ESD二极管1418以防止大电压破坏电路。可能由于例如掉落的移动装置直接撞击地面而在压电条带上引起危险的大电压。电极1402和其它电路可一起组装在单一封装中作为压电传感器电路1400。多个压电传感器电路可共享单一模/数转换器。图16B中说明此布置的实例。在此实例实施方案中，一个或一个以上压电传感器电路1400a-b可经由多路复用器1422耦合到单一模/数转换器1422。此外，压电传感器电路1400a-b还可与其它传感器和输入装置(例如，加速度计1432、光传感器1436、恒温器1440和麦克风1444)共享模/数转换器1422。

各个方面的传感器信号处理可使用多种已知处理器电路实现。在一个方面中，用于移动装置的中央处理单元的处理功率用于执行与参考信号数据库的信号比较。在另一方面中，数字信号处理器(DSP)可用于执行各种方法的信号比较。此DSP可为专用于压电传感器处理的DSP。或者，移动装置的通信调制解调器内的DSP可用于以时间共享的方式处理压电传感器信号。

适于与各个方面一起使用的典型的移动装置将共同具有图17中说明的组件。举例来说，示范性移动装置1300可包含处理器1301，其耦合到内部存储器1302、显示器1303，且耦合到SIM或类似的可拆卸存储器单元。另外，移动装置1300可具有连接到无线数据链路的用于发送和接收电磁辐射的天线1304，和/或耦合到处理器1301的蜂窝式电话收发器1305。在一些实施方案中，收发器1305以及处理器1301和存储器1302的用于蜂窝式电话通信的部分被统称为空中接口，这是因为其经由无线数据链路提供数据接口。移动装置通常还包含用于接收用户输入的小键盘1306或微型键盘以及菜单选择按钮或摇臂开关1307。

各个方面不限于移动装置，但此类装置提供将从各个方面的实施受益的真实益处。其它计算装置也可装备有力感应隔膜传感器以实现类似的用户输入手势控制。图18中说明此装置的实例，图18展示平板计算机1800。此平板计算装置1800可具有包含在外壳1804内的大型显示器1803，所述显示器1803具有极少用户接口装置以便使显示面积最大化。计算装置1800可由耦合到存储器1802的处理器1801控制。此平板计算装置1800可包含触摸屏显示器1803作为主要用户输入装置。在外壳1804的前侧周边，以及侧部、顶部、底部和背部附近使用例如压电传感器1816等力感应传感器可使平板计算装置1800能够由类似于上文描述的用户输入手势的用户输入手势使用各个方面方法来控制。另外，平板计算装置1800可包含耦合到处理器1801的用户接口按钮1806和跟踪球输入1807。

各个方面实现可在两只手正固持装置的同时实现的平板计算机装置1800上的用户输入手势。举例来说，可通过使用两只手将挤压力、扭曲力、弯曲力或压力施加到装置外壳的侧部和背部而实现用户输入手势。

实施各个方面的计算装置中使用的处理器1301、1801可为任何可编程微处理器、微计算机或多个处理器芯片，其可由软件指令(应用)配置以执行包含本文描述的各个方面的功能的多种功能。在一些移动装置中，可提供多个处理器1301、1801，例如，一个处理器专用于无线通信功能，且一个处理器专用于运行其它应用。通常，软件应用可在被访问和加载到处理器1301、1801中之前存储在内部存储器1302、1802中。在一些移动装置中，处理器1301可包含足以存储应用软件指令的内部存储器。作为处理器的一部分，此安全存储器可被替换或存取的代价必然是破坏或替换处理器。在一些移动装置中，额外存储器芯片(例如，安全数据(SD)卡)可插入到装置1300、1800中且耦合到处理器1301、1801。在许多移动装置中，内部存储器1302、1802可为易失性或非易失性存储器(例如，快闪存储器)或两者的混合。出于此描述的目的，对存储器的一般参考指代可由处理器1301、1801存取的所有存储器，包含内部存储器1302、1802、插入到移动装置中的可拆卸存储器，以及处理器1301、1801本身内的存储器(包含安全存储器)。

提供以上方法描述和过程流程图仅作为说明性实例且不希望要求或暗示必须以所呈现的次序执行各个方面的过程。如所属领域的技术人员将了解，可以任何次序执行以上方面中的框和过程的次序。例如“随后”、“接着”、“接下来”等词语不希望限制所述过程的次序；这些词语仅用于引导读者通读所述方法的描述。此外，以单数形式(例如，使用词“一”或“所述”)对权利要求元件的任何参考不应解释为将所述元件限于单数形式。

结合本文揭示的方面而描述的各种说明性逻辑块、模块、电路和算法步骤可被实施为电子硬件、计算机软件或两者的组合。为清楚说明硬件与软件的此互换性，上文已大致关于功能性而描述了各种说明性组件、块、模块、电路及算法。所述功能性是实施为硬件还是软件取决于特定应用及施加于整个系统的设计约束。所属领域的技术人员可针对每一特定应用以不同方式来实施所描述的功能性，但所述实施决定不应被解释为会导致脱离本发明的范围。

用于实施结合本文揭示的方面而描述的各个说明性逻辑、逻辑块、模块和电路的硬件可用通用处理器、数字信号处理器(DSP)、专用集成电路(ASIC)、现场可编程门阵列(FPGA)或其它可编程逻辑装置、离散门或晶体管逻辑、离散硬件组件，或其经设计以执行本文描述的功能的任何组合实施或执行。通用处理器可以是微处理器，但在替代方案中，处理器可以是任何常规处理器、控制器、微控制器或状态机。处理器还可实施为计算装置的组合，例如，DSP与微处理器的组合、多个微处理器的组合、一个或一个以上微处理器与DSP核心的联合，或任何其它此配置。或者，一些过程或方法可由特定针对给定功能的电路执行。

在一个或一个以上示范性方面中，可以硬件、软件、固件或其任何组合来实施所述的功能。如果实施于软件中，则可将功能作为计算机可读媒体上的一个或一个以上指令或码而加以存储或传输。本文揭示的方法或算法的过程可体现于可驻留在计算机可读媒体上的所执行的处理器可执行软件模块中。计算机可读媒体包含计算机存储媒体与包括促进计算机程序从一处传递到另一处的任何媒体的通信媒体两者。存储媒体可为可由计算机存取的任何可用媒体。作为实例而非限制，此计算机可读媒体可包括RAM、ROM、EEPROM、CD-ROM或其它光盘存储装置、磁盘存储装置或其它磁性存储装置，或可用以运载或存储呈指令或数据结构形式的所要程序代码且可由计算机存取的任何其它媒体。同样，可恰当地将任何连接称作计算机可读媒体。举例来说，如果使用同轴电缆、光纤缆线、双绞线、数字订户线(DSL)或例如红外线、无线电及微波等无线技术从网站、服务器或其它远程源传输软件，则同轴电缆、光纤缆线、双绞线、DSL或例如红外线、无线电及微波等无线技术包含于媒体的定义中。如本文中所使用，磁盘及光盘包含紧密光盘(CD)、激光光盘、光学光盘、数字多功能光盘(DVD)、软磁盘及蓝光光盘，其中磁盘通常磁性地再现数据，而光盘使用激光光学地再现数据。上文的组合也应包含在计算机可读媒体的范围内。另外，方法或算法的操作可作为存储在机器可读媒体和/或计算机可读媒体(其可并入到计算机程序产品中)上的代码和/或指令之一或任何组合或集合而驻留。

提供各种方面的以上描述以使得所属领域的技术人员能够制作或使用本发明。对于所属领域的技术人员来说，将易于明了对这些方面的各种修改，且在不脱离本发明的范围的情况下，本文中定义的一般原理可适用于其它方面。因此，并不希望将本发明限于本文中所示的方面，而是，应赋予权利要求书与本文中所揭示的原理和新颖特征一致的最广泛范围。

Claims (63)

1.一种用于俘获计算装置上的用户输入的方法，它包括：

从位于所述计算装置的外壳上的力敏感传感器接收电信号；

将所接收的电信号与多个参考信号模板中的每一参考信号模板进行比较；

计算所述所接收的电信号与所述多个参考信号模板中的每一参考信号模板的互相关值；

基于所述互相关值确定所述所接收的电信号的最佳匹配参考信号模板；

识别与所述最佳匹配参考信号模板相关联的功能性；以及

在所述计算装置上实施所述所识别的功能性。

2.根据权利要求1所述的方法，其中，在所述计算装置上实施所述所识别的功能性包括：

产生用户输入事件通知；以及

将所述用户输入事件通知转发到在所述计算装置上执行的应用。

3.根据权利要求1所述的方法，其中，所述力敏感传感器包括压电传感器。

4.根据权利要求1所述的方法，它还包括：

对所述所接收的电信号进行滤波以滤出电磁干扰；

将所述所接收的电信号从模拟格式转换为数字格式；

将所述所接收的电信号的频率和振幅的至少一个正规化；以及

识别所述所接收的电信号的一部分以与所述参考信号模板进行比较。

5.根据权利要求1所述的方法，它还包括将来自所述力敏感传感器的所述所接收的电信号转换为频域数据，

其中，将所述所接收的电信号与所述多个参考信号模板中的每一参考信号模板进行比较包括将所述频域数据与参考频域模板进行比较。

6.根据权利要求1所述的方法，其中，计算所述所接收的电信号与所述多个参考信号模板中的每一参考信号模板的互相关值包括：

计算所述所接收的电信号的一部分和所述多个参考信号模板的每一参考信号模板的互相关值。

7.根据权利要求1所述的方法，其中，将所述所接收的电信号与所述多个参考信号模板中的每一参考信号模板进行比较以及基于所述互相关值确定所述所接收的电信号的最佳匹配参考信号模板包括：

将所述所接收的电信号的至少一部分转换为频域信号部分；

计算所述频域部分和多个参考模板的每一个的互相关值；

确定最佳相关值；以及

确定所述相关值是否在阈值以上。

8.根据权利要求1所述的方法，其中，将所述所接收的电信号与所述多个参考信号模板中的每一参考信号模板进行比较以及基于所述互相关值确定所述所接收的电信号的最佳匹配参考信号模板包括：

对来自所述力敏感传感器的所述所接收的电信号执行隐式马可夫模型测试。

9.根据权利要求1所述的方法，其中，将所述所接收的电信号与所述多个参考信号模板中的每一参考信号模板进行比较以及基于所述互相关值确定所述所接收的电信号的最佳匹配参考信号模板包括：

计算表征来自所述力敏感传感器的所述所接收的电信号的一个或一个以上信号向量；

访问表征参考信号的参考向量；

基于所述所接收的信号向量和所述所访问的参考向量计算余弦值；以及

确定所述所计算的余弦值是否小于阈值。

10.根据权利要求1所述的方法，它还包括从另一传感器接收传感器输入，其中，识别与所述最佳匹配参考信号模板相关联的功能性包括识别与所述最佳匹配参考信号模板和从所述另一传感器接收的所述传感器输入两者相关联的功能性。

11.根据权利要求1所述的方法，它还包括基于来自所述力敏感传感器的所述所接收的电信号而检测温度变化。

12.根据权利要求1所述的方法，它还包括：

接收待与用户输入手势相关联的用户识别的功能性；

提示所述用户执行用户输入手势；

从所述力敏感传感器接收电信号；

处理来自所述力敏感传感器的所述所接收的电信号以便产生参考信号模板；以及

将所述参考信号模板与所述所接收的用户识别的功能性结合存储在存储器中。

13.根据权利要求1所述的方法，其中，所述计算装置为移动装置。

14.根据权利要求1所述的方法，其中，所述计算装置为平板计算装置。

15.根据权利要求1所述的方法，它还包括确定来自力敏感传感器的信号何时停止，其中，当来自所述力敏感传感器的所述信号停止时起始在所述计算装置上实施所述所识别的功能性。

16.根据权利要求1所述的方法，它还包括确定何时存在低电池电量条件，其中，在所述计算装置上实施所述所识别的功能性包括在最低电量状态下起始电话呼叫。

17.根据权利要求1所述的方法，它还包括将条件特定的加权因子施加至所述互相关值。

18.一种计算装置，它包括：

外壳；

位于所述外壳内的处理器；

耦合到所述处理器的存储器，所述存储器存储多个参考信号模板中的每一参考信号模板；以及

位于所述外壳上且耦合到所述处理器的力敏感传感器，

其中，所述处理器经配置以执行包括以下操作的操作：

从所述力敏感传感器接收电信号；

将所接收的电信号与所述多个参考信号模板中的每一参考信号模板进行比较；

计算所述所接收的电信号与所述多个参考信号模板中的每一参考信号模板的互相关值；

基于所述互相关值确定所述所接收的电信号的最佳匹配参考信号模板；

识别与所述最佳匹配参考信号模板相关联的功能性；以及

在所述计算装置上实施所述所识别的功能性。

19.根据权利要求18所述的计算装置，其中，在所述计算装置上实施所述所识别的功能性包括：

产生用户输入事件通知；以及

将所述用户输入事件通知转发到在所述处理器上执行的应用。

20.根据权利要求18所述的计算装置，其中，所述力敏感传感器包括压电传感器。

21.根据权利要求18所述的计算装置，其中，所述处理器进一步经配置以执行以下操作：

对所述所接收的电信号进行滤波以滤出电磁干扰；

将所述所接收的电信号从模拟格式转换为数字格式；

将所述所接收的电信号的频率和振幅的至少一个正规化；以及

识别所述所接收的电信号的一部分以与所述参考信号模板进行比较。

22.根据权利要求18所述的计算装置，其中，所述处理器进一步经配置以执行将来自所述力敏感传感器的所述所接收的电信号转换为频域数据的操作，

其中所述多个参考信号模板中的每一参考信号模板为频域模板，以及

其中将所述所接收的电信号与所述多个参考信号模板中的每一参考信号模板进行比较包括将所述频域数据与所述参考频域模板中的每一参考频域模板进行比较。

23.根据权利要求18所述的计算装置，其中所述存储器中存储有多个参考信号模板，且其中计算所述所接收的电信号与所述多个参考信号模板中的每一参考信号模板的互相关值包括：

计算所述所接收的电信号的一部分和所述多个参考信号模板的每一参考信号模板的互相关值。

24.根据权利要求18所述的计算装置，其中将所述所接收的电信号与所述多个参考信号模板中的每一参考信号模板进行比较以及基于所述互相关值确定所述所接收的电信号的最佳匹配参考信号模板包括：

将所述所接收的电信号的至少一部分转换为频域信号部分；

计算所述频域部分和多个参考模板的每一个的互相关值；

确定最佳相关值；以及

确定所述相关值是否在阈值以上。

25.根据权利要求18所述的计算装置，其中将所述所接收的电信号与所述多个参考信号模板中的每一参考信号模板进行比较以及基于所述互相关值确定所述所接收的电信号的最佳匹配参考信号模板包括：

对来自所述力敏感传感器的所述所接收的电信号执行隐式马可夫模型测试。

26.根据权利要求18所述的计算装置，其中，存储在所述存储器中的所述多个参考信号模板中的每一参考信号模板包括频域模板，且其中将所述所接收的电信号与所述多个参考信号模板中的每一参考信号模板进行比较以及基于所述互相关值确定所述所接收的电信号的最佳匹配参考信号模板包括：

计算表征来自所述力敏感传感器的所述所接收的电信号的一个或一个以上信号向量；

访问存储在所述存储器中的参考向量；

基于所述所接收的信号向量和所述所访问的参考向量计算余弦值；以及

确定所述所计算的余弦值是否小于阈值。

27.根据权利要求18所述的计算装置，它还包括耦合到所述处理器的另一传感器，其中，所述处理器进一步经配置以执行的操作包括：从所述另一传感器接收传感器输入，其中识别与所述最佳匹配参考信号模板相关联的功能性包括识别与所述最佳匹配参考信号模板和从所述另一传感器接收的所述传感器输入两者相关联的功能性。

28.根据权利要求18所述的计算装置，其中，所述处理器进一步经配置以执行基于来自所述力敏感传感器的所述所接收的电信号而检测温度变化的操作。

29.根据权利要求18所述的计算装置，其中，所述处理器进一步经配置以执行包括以下操作的操作：

接收待与用户输入手势相关联的用户识别的功能性；

提示所述用户执行用户输入手势；

从所述力敏感传感器接收电信号；

处理来自所述力敏感传感器的所述所接收的电信号以便产生参考信号模板；以及

将所述所产生的参考信号模板与所述所接收的用户识别的功能性结合存储在所述存储器中。

30.根据权利要求18所述的计算装置，其中，所述计算装置为移动装置。

31.根据权利要求18所述的计算装置，其中，所述计算装置为平板计算装置。

32.根据权利要求18所述的计算装置，其中，所述处理器进一步经配置以执行确定来自力敏感传感器的信号何时停止的操作，其中当来自所述力敏感传感器的所述信号停止时起始在所述计算装置上实施所述所识别的功能性。

33.根据权利要求18所述的计算装置，其中，所述处理器进一步经配置以执行确定何时存在低电池电量条件的操作，其中在所述计算装置上实施所述所识别的功能性包括在最低电量状态下起始电话呼叫。

34.根据权利要求18所述的计算装置，其中，所述力敏感传感器位于所述外壳的外表面上。

35.根据权利要求18所述的计算装置，其中，所述力敏感传感器位于所述外壳的内表面上。

36.根据权利要求18所述的计算装置，它包括位于所述外壳上且耦合到所述处理器的多个力敏感传感器。

37.根据权利要求36所述的计算装置，其中，所述多个力敏感传感器的至少一部分位于所述外壳的背表面上。

38.根据权利要求36所述的计算装置，其中，所述多个力敏感传感器的至少一部分位于所述外壳的每一侧上。

39.根据权利要求36所述的计算装置，其中，所述多个力敏感传感器的一部分位于所述外壳的每一侧上，且所述多个力敏感传感器的一部分位于所述外壳的每一侧上。

40.根据权利要求18所述的计算装置，其中，所述处理器进一步经配置以执行将条件特定的加权因子施加至所述互相关值的操作。

41.一种计算装置，它包括：

用于感应施加到所述计算装置的外壳的力的力感应装置；

用于从所述力感应装置接收电信号的装置；

用于将所接收的电信号与多个参考信号模板中的每一参考信号模板进行比较的装置；

用于计算所述所接收的电信号与所述多个参考信号模板中的每一参考信号模板的互相关值的装置；

用于基于所述互相关值确定所述所接收的电信号的最佳匹配参考信号模板的装置；

用于识别与所述最佳匹配参考信号模板相关联的功能性的装置；以及

用于在所述计算装置上实施所述所识别的功能性的装置。

42.根据权利要求41所述的计算装置，其中，用于在所述计算装置上实施所述所识别的功能性的装置包括：

用于产生用户输入事件通知的装置；以及

用于将所述用户输入事件通知转发到在所述计算装置上执行的应用的装置。

43.根据权利要求41所述的计算装置，其中，所述力感应装置包括压电传感器。

44.根据权利要求41所述的计算装置，它还包括：

用于对所述所接收的电信号进行滤波以滤出电磁干扰的装置；

用于将所述所接收的电信号从模拟格式转换为数字格式的装置；

用于将所述所接收的电信号的频率和振幅的至少一个正规化的装置；以及

用于识别所述所接收的电信号的一部分以与所述参考信号模板进行比较的装置。

45.根据权利要求41所述的计算装置，它还包括用于将来自所述力感应装置的所述所接收的电信号转换为频域数据的装置，

其中，用于将所述所接收的电信号与所述多个参考信号模板中的每一参考信号模板进行比较的装置包括用于将所述频域数据与参考频域模板进行比较的装置。

46.根据权利要求41所述的计算装置，其中，用于计算所述所接收的电信号与所述多个参考信号模板中的每一参考信号模板的互相关值的装置包括：

用于计算所述所接收的电信号的一部分和多个参考模板的每一个的互相关值的装置。

47.根据权利要求41所述的计算装置，其中，用于将所述所接收的电信号与所述多个参考信号模板中的每一参考信号模板进行比较的装置以及用于基于所述互相关值确定所述所接收的电信号的最佳匹配参考信号模板的装置包括：

用于将所述所接收的电信号的至少一部分转换为频域信号部分的装置；

用于计算所述频域部分和多个参考模板的每一个的互相关值的装置；

用于确定最佳相关值的装置；以及

用于确定所述相关值是否在阈值以上的装置。

48.根据权利要求41所述的计算装置，其中，用于将所述所接收的电信号与所述多个参考信号模板中的每一参考信号模板进行比较的装置以及用于基于所述互相关值确定所述所接收的电信号的最佳匹配参考信号模板的装置包括：

用于对来自所述力感应装置的所述所接收的电信号执行隐式马可夫模型测试的装置。

49.根据权利要求41所述的计算装置，其中，用于将所述所接收的电信号与所述多个参考信号模板中的每一参考信号模板进行比较的装置以及用于基于所述互相关值确定所述所接收的电信号的最佳匹配参考信号模板的装置包括：

用于计算表征来自所述力感应装置的所述所接收的电信号的一个或一个以上信号向量的装置；

用于访问表征参考信号的参考向量的装置；

用于基于所述所接收的信号向量和所述所访问的参考向量计算余弦值的装置；以及

用于确定所述所计算的余弦值是否小于阈值的装置。

50.根据权利要求41所述的计算装置，它还包括用于从另一传感器接收传感器输入的装置，其中，用于识别与所述最佳匹配参考信号模板相关联的功能性的装置包括用于识别与所述最佳匹配参考信号模板和从所述另一传感器接收的所述传感器输入两者相关联的功能性的装置。

51.根据权利要求41所述的计算装置，它还包括用于基于来自所述力感应装置的所述所接收的电信号而检测温度变化的装置。

52.根据权利要求41所述的计算装置，它还包括：

用于接收待与用户输入手势相关联的用户识别的功能性的装置；

用于提示所述用户执行用户输入手势的装置；

用于从所述力感应装置接收电信号的装置；

用于处理来自所述力感应装置的所述所接收的电信号以便产生参考信号模板的装置；以及

用于将所述参考信号模板与所述所接收的用户识别的功能性结合存储在存储器中的装置。

53.根据权利要求41所述的计算装置，其中，所述计算装置为移动装置。

54.根据权利要求41所述的计算装置，其中，所述计算装置为平板计算装置。

55.根据权利要求41所述的计算装置，它还包括用于确定来自力敏感传感器的信号何时停止的装置，其中，用于在所述计算装置上实施所述所识别的功能性的装置包括用于当来自所述力敏感传感器的所述信号停止时起始所述所识别的功能性的装置。

56.根据权利要求41所述的计算装置，它还包括用于确定何时存在低电池电量条件的装置，其中，用于在所述计算装置上实施所述所识别的功能性的装置包括用于在最低电量状态下起始电话呼叫的装置。

57.根据权利要求41所述的计算装置，其中，所述力感应装置位于所述外壳的外表面上。

58.根据权利要求41所述的计算装置，其中，所述力感应装置位于所述外壳的内表面上。

59.根据权利要求41所述的计算装置，其中，所述力感应装置包括多个力敏感传感器。

60.根据权利要求59所述的计算装置，其中，所述多个力敏感传感器的至少一部分位于所述外壳的背表面上。

61.根据权利要求59所述的计算装置，其中，所述多个力敏感传感器的至少一部分位于所述外壳的每一侧上。

62.根据权利要求59所述的计算装置，其中，所述多个力敏感传感器的一部分位于所述外壳的每一侧上，且所述多个力敏感传感器的一部分位于所述外壳的每一侧上。

63.根据权利要求41所述的计算装置，它还包括用于将条件特定的加权因子施加至所述互相关值的装置。