CN102725712A - 手持计算机系统及关于人类活动的字符和命令识别的技术 - Google Patents

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    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02D—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN INFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGIES [ICT], I.E. INFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGIES AIMING AT THE REDUCTION OF THEIR OWN ENERGY USE
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    • Y02D30/00—Reducing energy consumption in communication networks
    • Y02D30/70—Reducing energy consumption in communication networks in wireless communication networks

Abstract

本发明揭露一种手持计算机系统及用于人类手势识别的方法。数据馆数据库填入有数据与相关联的命令或者对应于各种手势的字符。数据通过于意欲代表特定字符或特定命令的轨道中移动手持装置所得到。该手持装置包含一个或多个以MEMS为基础的惯性传感器以及微型化罗盘，该惯性传感器包含陀螺仪与加速度计。当使用者握持该手持装置的同时，使用者做出有目的的手势。该计算机系统比较对应于自该使用者的手势提取的该组离散特征的该组数值与该数据库中所储存的多组数值，并且选定最接近的匹配。与该经选定的一组数值相关联的字符经显示于该手持装置的显示器上，或者与该经选定的一组数值相关联的命令经执行。

Description

手持计算机系统及关于人类活动的字符和命令识别的技术
[相关申请案的交互参照]
本发明主张美国临时申请案第61/259,288号(申请日为2009年11月9日，题目为“智能计算器系统及关于人类活动的字符和命令识别的技术”)的效益。该申请案揭露内容全文并于此作为参考。本发明也主张美国申请案第12/832,707号(申请日为2010年7月8日，题目为“手持计算机系统及关于人类活动的字符和命令识别的技术”)的效益。该申请案揭露内容全文并于此作为参考。
技术领域
本发明涉及手持计算机化人类手势识别系统，更具体而言，涉及包含具有以微机电系统(Micro Electro-Mechanical System；MEMS)为基础的惯性传感器(inertial sensor)与微型化罗盘(miniature compass)的手持装置的手持计算机系统，其中，该惯性传感器包含陀螺仪(gyroscope)与加速度计(accelerometer)。
背景技术
手势为一种非言语的沟通形式，其中，可视的手部活动使得个人进行讯息通讯。手势识别于计算机技术的使用上逐渐增加，目标在于经由数学算法解译人类的手势。手势识别技术能够使人类与计算机界接并且与计算机自然地互动，而无须任何机械化装置。举例而言，利用手势识别的概念，能够于计算机屏幕指出手指，使得光标因此将移动。
手势识别概念也逐渐增加使用于视讯游戏技术，其中，玩家的手势经由手持装置而与计算机系统进行通讯。举例而言，Nintendo Co.Ltd所制的家庭视讯游戏主机(Wii)采用无线控制器(Wii遥控器)，可用以作为手持的指示装置并且可侦测三维空间的移动。Wii遥控器可学习加速度对于时间的变化，以代表手势。
习知的手势识别计算机系统与软件的精确度与使用性存在有许多挑战。因为习知系统一般而言依赖线性传感器，但人类手势大部分包含角移动(angular movement)，故习知系统的精确度并不高。因此，习知系统仅可适当地识别大的手部移动，且无法适当地区别仅有些微不同的手势。所属技术领域中的技术人员期望得到可区别类似手势的识别系统。
发明内容
为了提供对于本发明的一些态样的基本理解，以下提出本发明内容的简单概论。此概论并非本发明的各种实施例的广泛概观。此概论并非意图识别关键或重要组件或者描述本发明的任何范畴。此概论唯一的目的仅为以简化的形式提出一些概念做为稍后所提出的详述说明书内容的序言。
本发明关于用于人类手势识别的新颖与有效率的手持计算机系统及方法。该计算机系统包含远程手持装置，该远程手持装置包含惯性传感器，例如：陀螺仪、加速度计、及/或罗盘。于训练模式中，当使用者握持该手持装置以通讯命令或者字符的同时，使用者做出有目的的手势。关于该手势移动的数据由所述惯性传感器所撷取与提供。该数据经预先处理、经过滤并经转换为对应于一组离散特征的一组数值。该组数值储存于数据库中，且该组数值与命令或字符相关联。该数据库填入有各种手势。于操作期间，对于使用者的手势实施相同的数据撷取与转换步骤，且该组数值与该数据库作比较。与该匹配或最接近的匹配(the closest match)相关联的命令经执行，或者与该匹配或最接近的匹配相关联的字符经显示于该手持装置的显示器上。
为了实现上述与相关目的，一个或多个态样包括以下所完整描述的特征并且于权利要求书中具体指出。以下说明书内容与附加图式详细提及一个或多个态样的某些说明特征。然而，这些特征为象征性的，可采用各种态样的原理于各种方式中，且此本说明书意图包含所有此类态样与其等效变更。
附图说明
参照以下详细说明书内容配合附加图式，将清楚理解本发明的上述与其它目的与优点，其中，相同的参考字符代表相同的部分，且其中：
图1说明本发明的方法的示范流程图；
图2说明可实现本发明于其中的示范计算机网络；
图3说明可实现本发明于其中的示范计算环境；
图4说明用于提供使用者实时回馈的示范显示器；
图5说明本发明的训练模式方法的示范流程图；
图6说明本发明的识别模式方法的示范流程图；
图7说明可由本发明的手势识别引擎所使用的示范计算机模块；
图8说明本发明的操作模式方法的示范流程图；
图9说明本发明的操作模式方法的示范算法；
图10根据本发明的示范实施例说明系统，其中，该惯性传感器用于电源管理；
图11说明本发明的示范电源管理方法；
图12说明示范手持装置，其中，可实现本发明的电源管理技术；
图13说明本发明的示范方法，其中，该相机应用程序自该睡眠模式切换至该主动模式；
图14说明本发明的示范方法，其中，该手持装置自该主动模式切换至该睡眠模式并且回到该主动模式；
图15说明本发明的示范手持装置，包含惯性与非惯性传感器；
图16说明本发明的示范方法，该示范方法用于结合由所述惯性传感器所提供的数据；
图17说明本发明的示范方法，其中，角移动与线性移动进行相关联；
图18说明本发明的示范方法，其中，麦克风与惯性传感器用于使用者认证；以及
图19说明本发明的示范方法，用于解锁话筒屏幕。
主要组件符号说明
100  流程图         110  训练模式部分
112  步骤           114  步骤
116  步骤           118  步骤
120  步骤           130  识别模式部分
132  步骤           134  步骤
136  步骤           138  步骤
140  步骤           210  服务器对象
212  服务器对象     220  计算装置
222  计算装置       224  对象
226  对象           228  计算装置
230  数据储存       232  应用程序
234  应用程序       236  应用程序
238  应用程序       240  通讯网路/总线
300  计算环境       310  手持计算机
320  处理单元       321  系统总线
330  系统存储器     340  输入装置
350  输出接口       370  远程计算机
371  网络           400  手持装置
402  显示器         500  流程图
502  步骤           504  步骤
506  步骤           600  流程图
602  步骤           604  步骤
606  步骤           608  步骤
700  手势识别引擎   702  模块
704  模块           706  模块
708  模块           800  流程图
802  步骤           804  步骤
806  步骤           808  步骤
910  训练序列       920  笔划
1000 手持装置      1002  网络浏览器
1004 显示器        1006  相机
1008  主要微处理器  1010  麦克风
1012  动作处理单元  1014  处理器
1016  陀螺仪及/或加速度计
1018  可编程模块    1020  键盘
1022  网络          1100  流程图
1102  步骤          1104  步骤
1106  步骤          1108  步骤
1110  步骤          1112  步骤
1114  步骤          1300  流程图
1302  步骤          1304  步骤
1306  步骤          1400  流程图
1402  步骤          1404  步骤
1406  步骤          1408  步骤
1410  步骤          1412  步骤
1500  手持装置      1502  陀螺仪
1504  加速度计      1506  罗盘
1508  处理模块      1510  相机
1512  RF            1514  麦克风
1516  固定参考      1600  流程图
1610  子流程图      1612  步骤
1614  步骤          1620  子流程图
1622  步骤          1624  步骤
1626  步骤          1630  子流程图
1632  步骤          1634  步骤
1636  步骤          1638  步骤
1640  步骤          1700  流程图
1702  步骤          1704  步骤
1706  步骤          1708  步骤
1800  流程图        1802  步骤
1804  步骤          1806  步骤
1808  步骤          1900  流程图
1902  步骤    1904  步骤
1906  步骤    1908  步骤。
具体实施方式
本发明揭露了用于识别人类活动所代表的字符或命令的系统与技术，并且显示所述字符或执行所述命令。现在参照所述图式描述本发明所主张的内容，其中，于本说明书中，相同的参考编号用于代表相同的组件。于以下说明书内容中，基于说明的目的，为了提供对于本发明的透彻了解，提及许多特定细节与范例。然而，所述技术领域中具有通常知识者将了解到，本发明可经实现为不具有这些特定细节，且不受这些特定细节与范例所限定。所述技术领域中具有通常知识者也将体认到，为了帮助描述本发明所主张的内容，众所周知的结构与装置系以方块图的形式显示。
如同本专利说明书中所使用，名词“组件”、“模块”、“系统”或类似名词可代表与计算机相关的实体，无论是硬件、硬件与软件的结合、软件或者执行中的软件。举例而言，组件可为(但并非限定为)处理器上所运作的程序、处理器、对象、可执行文件(executable)、执行绪、程序、及/或计算机。通过说明的方式，运作于控制器上的应用程序与该控制器两者皆可为组件。一个或多个组件可位于程序及/或执行绪内，且组件可局部位于一部计算机及/或分布于两部或更多部计算机间。
再者，本发明所主张的内容可利用标准的程序化及/或工程技术实现为方法、设备、或者制品(article of manufacture)，以产生软件、固件、硬件或上述各者的任意结合，以控制计算机实现本发明所揭露的内容。于本说明书中所使用的名词“制品”意图涵盖可存取自任何计算机可读取装置、载体、或媒体的计算机程序。举例而言，计算机可读取媒体可包含但不限定于磁性储存装置(例如：硬盘、软盘、磁带…等)、光盘(例如：压缩光盘(compact disk；CD)、数字多功能光盘(DVD)…等)、智能卡及闪存装置(例如：快闪记忆卡、快闪记忆棒、关键驱动(key drive)…等)。此外，应体认到，可利用载波(carrier wave)承载计算机可读取的电子数据，如传输与接收电子邮件或者存取网络(如网际网络或局域网络(LAN))所使用的载波。当然，所属技术领域中的技术人员将发现此组构可做出许多变更，而不背离本发明所主张内容的范畴或精神。
此外，本说明书中所使用的字词“示范”意指作为范例、例子或说明。本说明书中所描述作为“示范”的任何态样或设计皆无须解释为较其它态样或设计为佳或者具有较优异特性。相反地，使用字词示范意图提出具有具体形式的概念。如同此说明书中所使用，该名词“或者”意指交集“或”(inclusive“or”)而非互斥“或”(exclusive“or”)。因此，除非特别指出，或者于上下文中清楚定义，否则“X采用A或B”意指任何自然的交集排列(inclusive permutaion)。也就是说，倘若X采用A；X采用B；或X采用A与B两者，则于先前例子中满足“X采用A或者B”。此外，除非特别指出，或者于上下文中清楚定义为单一形式，否则本专利说明书与附加的权利要求书中所使用的冠词“一个(a)”与“一个(an)”一般而言应解释为“一个或多个”。
如本说明书中所使用，名词“推论(infer)”及“推论(inference)”一般而言代表自经由事件及/或数据所撷取的一组观察推论关于或推论系统、环境、及/或使用者的状态。例如，可利用推论来辨别特定脉络或活动，或者可产生各种状态的机率分布。该推论可为机率性的-也就是说，基于数据与事件的考量对各种有兴趣的状态的机率分布的计算。推论也可代表由一组事件及/或数据来构成更高层次事件的技术。此类推论自一组观察到的事件及/或所储存的事件数据建立新的事件或活动，无论所述事件是否与接近的暂时性相邻有关，且无论所述事件与数据来自一个或数个事件与数据来源。
以MEMS为基础的动作传感器(motion sensor)包含加速度计与陀螺仪。加速度计可用以测量线性加速度。基于以MEMS为基础的加速度计的物理机制包含电容性、压阻性(piezoresistive)、电磁性、压电性(piezoelectric)、铁电性(ferroelectric)、光学及穿隧(tunneling)。以MEMS为基础的加速度计可为由具有经预定的测试质量(test mass)(也就是习知的保证质量震动质量)的悬臂梁(cantilever beam)所构成的简单装置。在外部加速度的影响下，该质量偏斜(mass deflect)于其中立方位(neutralposition)。此偏斜以模拟或数字方式进行测量。通常，一组固定的梁与一组附接至保证质量的梁间的电容经测量。
以MEMS为基础的其它类型加速度计可于非常小的圆盖(dome)的底部具有小型加热器，该加热器加热该圆盖内部的空气使空气上升。该圆盖上决定经加热的空气于何处到达该圆盖的热偶(thermocouple)与对该中心的偏斜测量施加于该传感器的加速度。以MEMS为基础的加速度计一般而言操作于平面上，也就是说，该加速度计经设计成仅对于该晶粒的平面方向敏感。通过将两个装置垂直地整合于单一晶粒上，可制成双轴(two-axis)加速度计。通过添加额外的平面外装置(out-of-plane device)，可测量三个轴。具有整合电子设备的加速度计供应有读出电子设备与自我测试能力。
罗盘用于判断地球磁极方向的仪器。该罗盘由经磁化的指针所构成，该指针本身自由地对准地球的磁场。微型化罗盘通常内建有超过两个或三个磁场传感器，例如：提供数据予微处理器的霍尔传感器(Hallsensor)。关于该罗盘的正确指向利用三角函数(trigonometry)进行计算。通常，微型化罗盘为离散组件，其输出与其定向(orientation)成比例的数字或模拟信号。此信号经控制器或微处理器所解译。该罗盘可使用经高度校准的内部电子设备以测量该罗盘对地球磁场的回应。市面上可取得的微型化罗盘的范例包含由Honeywell International Inc.所售的HMC1051Z单轴与HMC1052双轴磁阻式传感器(magneto-resistivesensor)、由Asahi Kasei Microdevices Corporation所售的AK8973三轴电子罗盘以及由Aichi Micro Intelligent Corporation of Japan所售的AMI201(双轴)与AMI 302(三轴)电子罗盘模块。
陀螺仪基于角动量(angular momentum)守恒原理用于测量或维持定向的装置。以MEMS为基础的陀螺仪使用振动保证质量。这些质量典型上以高频振动。当该传感器外壳于惯性空间中转动时，于该保证质量上引起科氏力(Coriolis force)。该科氏力于正交平面(orthogonalplane)造成振动，并且可测量得到该正交动作的幅度。此类型的装置也为习知的科氏振动陀螺仪(Coriolis vibratorygyro)，因为当该震荡平面经转动，由该传感器(transducer)所侦测到的回应来自其动作公式的科氏项(“Coriolis力”)。振动结构陀螺仪可利用微机电技术实现为音叉谐振器(tuning fork resonator)、振动轮(vibrating wheel)或者酒杯谐振器(wineglass resonator)。
所属技术领域中的技术人员将体认到，本发明并非限定于以MEMS为基础的装置，本说明书所揭露以MEMS为基础的实施例作为范例，且本发明可利用任何可并入手持装置的加速度计、罗盘与陀螺仪进行实现。所属技术领域中的技术人员将体认到，可包含于手持装置中的其它类型的惯性传感器(例如：石英传感器)也可为本发明所使用。包含微米或毫米尺寸的机械组件并且可结合电子电路系统的其它类型的惯性传感器也可为本发明所使用。
图1说明本发明的方法的示范流程图100。该流程图100包含两个部分：训练模式部分110与识别模式部分130。于该训练模式110中，该使用者开始使该手持装置于空气中进行有目的的移动(步骤112)。该使用者的有目的的移动对应于命令或字符。于一个实施例中，该手持装置可包含以MEMS为基础的陀螺仪与加速度计。于另一个实施例中，所述手持装置可包含以MEMS为基础的陀螺仪与加速度计以及微型化罗盘。
于步骤114，利用经嵌入于该手持装置中的陀螺仪、加速度计及罗盘萃取出关于步骤112中所作出的手势的轨道的数据。当人类活动大部分为角度变化时，以手于空气中所画出的轨道可利用陀螺仪主要以角移动来表示。原始的陀螺仪数据与角速度(angular velocity)成比例，所以此数据可经预先处理以移除任何偏移(offset)，并且经整合以提供估计的角移动。该陀螺仪偏压偏移(bias offset)(也就是习知的零位电压(null voltage))为当该陀螺仪未绕着其敏感轴转动时所测量的电压。陀螺仪输出电压测量结果高于该偏压偏移指出于一个方向中的转动(例如：顺时钟方向)，同时电压测量结果低于该偏压偏移指出于相反方向中的转动(例如：逆时钟方向)。
用以清理该信号的额外过滤可移除非自主的手抖动(hand jitter)与其它非所欲的高频成分。抖动为人类手部所固有的细微且快速的振动。死区(dead zone)或类似机制可用以移除缓慢的、无目的的移动。传感器的死区为该传感器无法作用的点、周期、区域(area)或区(zone)。InvenSense Inc.(本发明申请案的受让人)已经开发出具有专利性的方法、软件与架构，用于校准并更正具有以MEMS为基础的陀螺仪与加速度计及/或微型化罗盘的手持装置的错误。即便当手势所代表的不同命令与字符彼此仅有些微的差异时，这些创新仍然允许手势识别系统去解译并且区别该使用者所意欲的各种命令与字符。
回到步骤114，该加速度计数据也可用以帮助稳定陀螺仪偏压，并且帮助判断重力方向(direction of gravity)。该加速度计数据也可与该陀螺仪数据进行关联，以区分利用高度线性组件的转动(或者力矩臂(moment arm)，表示透过该空气有目的的移动以及利用旋转组件的转动，表示该使用者手中装置无目的的转动。罗盘也可并入该手持装置中，以稳定该摆动(yaw)方向中的陀螺仪偏压。此预先处理的结果含有对应于摆动与间距(pitch)角位移的X与Y数据点的轨道。间距、滚动及摆动关于对象移动，该对象移动经测量为角度。间距起伏变化如同盒盖(box lid)。摆动左右变换如同枢纽上的门，而滚动为转动。
为了帮助隔离该轨道，于一个实施例中，该手持装置上的按钮可用以区分有目的的手势移动与无目的的移动或者结束的移动(wind-upmovement)。于该手势过程期间，可持续按下该按钮，或者可于该手势开始时按一次该按钮并且于该手势结束时再按一次该按钮。于另一个实施例中，该轨道的速度可用以决定手势的起始与结束。举例而言，当该使用者开始大幅度、快速的移动时，假设手势已经开始。当经过一段时间且移动的总量或速度降低至低于一些临限数值时，假设手势已经结束。于又另一个实施例中，任何移动皆经假设为潜在的手势移动，且数据的移动窗口用以撷取手势。
当使用者可能不熟练于使用手部移动于空气中画出经预定的轨道时，可使用回馈(feedback)以帮助该使用者学习控制该轨道。于此情况下，可于例如计算机显示器上显示对应于该轨道的X与Y路径的影像，以通知该使用者该手势识别算法将使用的轨道。所属技术领域中的技术人员将体认到，将有助于在空间中与时间中对该轨道进行规范化，使得其适合于数据库结构中进行储存、询问与比较。为了于空间中对该轨道进行规范化，可通过总体X与Y跨距的最大值所决定的数量或比例来对该轨道进行缩小。为了于时间中对该轨道进行规范化，可利用平均化以降低数据点的数量。在规范化之后，所有轨道将具有相同尺寸与相同数量的数据点，借此使所述轨道更容易通过形状进行比较。
于步骤116，现在可将该轨道数据转换为对应于一组经选定之离散特征的一组数值。一组特征的一个范例为该轨道于任何给定的时间点上的角度。利用由摆动的变化所分隔的间距的变化的反正切(inversetangent)可计算出该轨道角度。一组特征的另一个范例为径向平方成分(radial squared component)，包括X平方加上Y平方。一组特征的另一个范例为间距成分，仅包括该间距或者Y数据点。一组特征的另一个范例为摆动成分，仅包括该摆动或者X数据点。一组特征的另一个范例为该轨道的变化率，有助于区分例如字母“U”与字母“V”。一组特征的另一个范例为交叉点(crossing point)的位置，有助于区分例如数字“8”与数字“0”。一组特征的另一个范例为于该轨道内该轨道改变方向的次数，其中，具有于方向中角度改变大于临限数值的限制。所属技术领域中的技术人员将体认到，其它组的类似类型的特征也可用于本发明系统的前提与目的。
于步骤118，在已经产生对应于经预定的一组离散特征的一组数值之后，该组数值与对应的识别符(例如：指示所欲手势的ID编号)可储存于数据库中。于步骤120，该数据库可填入有对应于所欲的特征以及与各种识别符及所欲的手势相关联的许多组数值。以下为步骤120中可产生的示范数据库。下列表格包含一组N个特征与对应于该N个特征的M组数值。命令或字符与各组数值相关联。
 特征1  特征2  特征3 …  特征N  命令/字符
 第1组
 第2组
 第3组
…
 第M组
于该训练模式110期间经填入的数据库可接着于该识别模式130期间用于手势识别模式。于该识别模式中，于步骤132，该使用者通过在空气中移动该手持装置或者仅移动他/她的手来做出手势。于步骤134，该手持装置利用经嵌入于该手持装置中的陀螺仪、加速度计及罗盘萃取出关于步骤132中所做出的手势轨道的数据。
于步骤136，于该步骤134中所萃取出的轨道数据经转换为对应于一些离散特征的一组数值。可以相同或类似于训练模式110中的步骤114与116所实现的方式分别实现步骤134与136。于步骤138，已经由输入轨道于步骤136中所决定的该组数值可与手势数据馆(library)中所储存的所有组数值或者该手势数据馆中所储存的多组数值的子集合进行比较。此数据馆利用步骤120中的训练数据，或者利用硬编码数据(hard-coded data)产生。于步骤140，在识别来自该数据馆且与由该使用者的输入轨道所产生的该组数值相匹配或者最匹配的该组数值之后，显示对应于该组数值的字符或者执行对应于该组数值的命令。该字符可包含取自英文字母的字母，可为英文或者其它语言。所属技术领域中的技术人员将体认到，所使用的名词“字符”也可包含字词、词组或签名。该字符也可包含数字，例如：罗马数字。该字符可经显示于字词处理应用程序文件，例如：Microsoft Word。
于步骤140，为了比较对应于一组特征的一组使用者输入数值与对应于该数据馆内该组数值的多组数值，可使用各种现有的技术，包含查表法(look-up table)、隐藏式马可夫模型(Hidden Markov Model；HMM)、类神经网络(neural network)及支持向量机(support vectormachine)。于最佳实施例中，使用具有一些变更的HMM以进行最佳化。HMM包含状态转移矩阵(state transition matrix)与发射矩阵(emissionmatrix)。于该状态转移矩阵中，使用由左至右的模型，其中，各个状态必须伴随着下一个状态：
010000等
001000等
000100等
000010等
000001等
等
于该发射矩阵中，来自该数据馆的特征可用以产生矩阵，其中，该矩阵中最佳的点由对应于特征的各个数据馆数值所给定，但是于对应特征的数据馆数值的任一侧上具有一些容许的机率。举例而言，倘若给定的状态对于给定的数据馆特征组已经记录有特征#4，该发射矩阵中对应的列可能包含：0A B C B A 00等
其中，C对应于高机率，而B与A分别对应于较低的机率。此矩阵可利用训练方法(如Baum-Welch方法)产生或者可直接由该特征数据馆输入。在该状态转移矩阵与发射矩阵经产生之后，其可利用标准算法(如前向算法(forward algorithm)或Viterbi算法)以评估输入特征组数值(input feature set value)匹配该数据馆特征组数值(library databasefeatures set value)的机率。为了避免超过刻度差异(scaling difference)，最终的机率可产生为对数(log)。
当多组不同的特征用以评估输入轨道时，将产生对应各组特征的机率。举例而言，机率A可反映出角度特征(angular feature)的机率，机率B可反映出径向特征(radial feature)的机率等等。最终的机率可经给定为所有类型特征的所有机率的经加权的线性组合(weighted linearcombination)，其中，该权重根据实验所决定。最高的机率决定该轨道的最佳匹配；倘若该最高的机率低于临限值，则并无匹配回复。
于一个实施例中，可预先训练一组短手势(如一组数字、字符或者其它类似长度的轨道)。对于各种手势而言，可训练一组不同的轨道；举例而言，2可经训练为于下侧左边角落具有圆圈(loop)或不具有圆圈。当使用者输入匹配经预定的多组特征的其中一者时，于该装置的应用程序或操作系统中触发事件。于一个实施例中，该手势可触发应用程序或游戏内的模式变化或事件。于另一个实施例中，该手势可开启或关闭应用程序，或者控制操作系统内所执行的该组应用程序。于另一个实施例中，数字或字母可指出程序或操作系统内的列表内的组件。
于一个范例中，于手机内的联络人列表中，画出字母可指出该联络人列表应该卷动至该英文字母内的该字母。于另一个范例中，于主选单内，画出字母(如“W”)可使应用程序激活(如网络浏览器)。预先定义的手势的列表可由该装置的供货商所预先进行编程，或者经该使用者所训练，或两者皆有。
于另一个实施例中，欲匹配的轨道可为用以解锁装置、解锁装置上运作的程序的认证信号，或者达成购物或其它商业交易。此类认证信号类似于签名，且可较简单的字符或数字更长。此类空气签名(airsignature)可为抽象的形状与曲线，或者可为于空气中画出的真实签名。该使用者所画出的轨道可储存于数据库中，使得倘若稍后发生冲突，则可检视该轨道。其也可实时地与该使用者经预定的空气签名相匹配，且倘若该匹配机率够高，则成功触发该意欲触发的事件。
为了记录任意长度的轨道作为空气签名，当一些使用者可能希望使用较长的签名时，将经硬编码的特征数量(hard-coded number offeature)用于所有使用者的签名可能并不足够。于此情况下，欲使用的特征数量可由该签名内的方向变化数量所决定。
于另一个实施例中，经硬编码的特征数量可用于所有可识别的轨道，其中，较长的轨道由较短的轨道所组合而成。于此情况下，较长的签名必须分解为经记录且经比较的较短单元，其中，只有当该较长的签名包括有成功地以正确顺序被识别的一组较短轨道时，则较长的签名成功地被识别。
于一个实施例中，经该使用者所移动的装置添加该动作传感器与该显示器两者，于该显示器上可画出该回馈轨道与该手势识别的结果。于此情况下，该装置可为话筒(handset)、可携式游戏系统或者包括一组动作传感器与显示器的其它电子系统。于另一个实施例中，该装置可包含动作传感器，但不包含该显示器，而实体上与该装置分离的显示器可指示出该回馈与结果。举例而言，该装置可类似远程控制、空气鼠标或游戏控制器，而该显示器可为计算机、TV或者游戏主控台屏幕。图4说明用于提供使用者实时回馈的示范显示器。于此范例中，该使用者通过移动该手持装置400于空气中画出字母“W”，而该显示器402实时地显示该轨道。
图5说明本发明的训练模式方法的示范流程图500。于此范例中，该使用者已经于空气中画出字母“W”，同时握持该手持装置。于步骤502，该手持装置内部的惯性传感器提供关于该“W”轨道的原始数据。此数据经预先处理以移除噪声等，并且经处理器进行规范化，其中，该处理器可位于该手持装置内部或外部。于步骤504，该轨道数据经转换为对应于一组经预先决定的离散特征的一组数值。该组特征中所包含的离散特征类型可编程的以及可改变的。作为范例而言，该组特征中其中一个离散特征可包含该轨道改变方向的次数。以字母“W”的情况而言，特征的数值将为三。所述数值接着经储存于数据库中。于步骤506，命令或字符与代表“W”的该组数值相关联。于一个范例中，“W”可代表开启或关闭全球信息网浏览器(World Wide Web browser)之命令。于另一个范例中，“W”可单纯代表字母W，该字母W将经键入、输入或显示于电子邮件或字词处理文件中。与一组数值相关联的字符或命令可为使用者可编程的。
图6说明根据本发明用于识别手势的示范流程图600。于此范例中，使用者于空气中画出字母“U”，同时握持包含惯性传感器的手持装置。于步骤602，所述惯性传感器提供关于该“U”轨道的数据。在预先处理及过滤之后，于步骤604，该轨道数据经转换为对应于经选定的离散特征群组的一组数值。于步骤606，该组数值与对应于相同的离散特征群组作比较，并且找出匹配或最接近的匹配。作为范例而言，该轨道的变化率在本范例中可能是有用的特征，如同区别“U”(较缓慢的变化)与“V”(较快速的变化)。于步骤608，于应用程序中执行与“U”相关联的命令或者显示该字母“U”。
图7说明本发明的手势识别引擎700可使用的示范计算机模块。该引擎包括各种模块，分别用于：得到关于手持装置的移动轨道的数据(702)；将该轨道数据转换为对应于经选定的离散特征的一组数值(704)；对该经转换的一组数值与数据储存(data store)中所储存的多组数值进行比较，以找出匹配(706)；以及显示字符或者执行与该匹配相关联的命令(708)。所述模块702-708可利用硬件、软件或固件进行实现。所述模块702-708可经实现于单一计算机或多部计算机。所述模块702-708可编程的或者硬接线的(hard wired)。
于一个实施例中，经画出的轨道可位于该手持装置的坐标系统中。于此情况下，倘若该使用者为站立的，则垂直画出的1相对于地球而言将会是垂直的，但是倘若该使用者为躺下的，则垂直画出的1可能会是水平的。该轨道将永远同样相对于该手持装置的坐标系统。
于另一个实施例中，经画出的轨道可位于地球的坐标系统中，或者可位于未附接至该动作传感器的独立显示器的坐标系统中。于此情况下，为了正确地识别1，垂直画出的1相对于地球必须永远为垂直的。于此情况下，由于该陀螺仪数据位于该装置的坐标系统而非地球的坐标系统，故加速度计数据可用以决定重力方向，并且处理该陀螺仪数据。这些动作可利用传感器融合技术(sensor fusion technique)实时地进行，或者可利用查表法进行后置处理。
在无法期望该使用者能够于正确坐标系统中可靠地画出该手势而不会发生一些旋转错误(rotational error)的情况下，可利用些微不同的角度偏移执行多次的比较算法，选择最佳匹配作为最终的机率。举例而言，可将该轨道与多组数据馆特征数值(转动0度、22.5度、-22.5度、45度及-45度度)进行比较。
该使用者或该装置设计者也可以各种不同的方式调整识别临限(recognition threshold)。只有当轨道于空间中大于某些临限或者小于某些临限制时，该轨道才可能有效。只有当该手势的执行时间较临限长或较临限短时，该手势才可能有效。只有当该手势的速度超过临限或者低于临限时，该手势才可能有效。各个个别手势皆可包括独立的临限，并且也可包括最终的机率性缩放因子(probabilistic scale factor)，该机率性缩放因子相对于其它手势而加权该手势，使得应用程序设计者自两个类似的手势中选出较容易触发的手势。
根据本发明的态样，为了识别较长的手势，可使用将较长轨道分解为多个片段的技术，且各个片段以类似个别轨道的方式进行处理。图8说明本发明用于处理较长手势的方法的示范流程图。根据该流程图800，于步骤802，由该使用者通过挥动该手持装置所做出的轨道经分隔为多个片段。举例而言，五个字母连书的字词(five letter cursiveword)可分隔为五个片段。片段数量可包含经预定的数量或者可通过分析整体轨道的复杂度而决定；举例而言，计算整体轨道中方向改变的次数。于步骤804，倘若各个片段皆于该数据馆中经过识别，也就是，倘若各个片段于该数据馆中于一些机率临限内皆有匹配，则做出决定，且象征某些层次的匹配的机率数值经分配予该片段。倘若各个个别片段皆已经过充分识别，则于步骤806，计算出最终的机率数值(也就是，对该整体轨道所累积计算的机率数值)。可以各种方式通过结合个别机率数值来计算最终的机率数值；例如，将个别机率平均化，或者将个别机率相乘在一起。于步骤808，倘若该最终的机率数值达到或超过最终的机率临限，则做出决定。
因为不同的轨道可能需要不同的临限，且不同使用者的移动可能具有不同的精确程度，故相当难以决定为了使手势得以被识别所必须超过的最终机率临限。倘若手势经数次训练，则可自动决定该机率临限。举例而言，倘若手势‘M’经过五次训练，则该数据馆的存储器中包含该手势‘M’的五次叠代(iteration)，称为M1、M2、M3、M4及M5。由于该使用者认为所有这五次叠代皆为相同的手势，故应该使该轨道M1被识别为该数据馆内的M2、M3、M4及/或M5。通过检查M1对M2、M1对M3、M1对M4等等的匹配机率，可决定一组匹配机率。以某方法通过结合所有个别的匹配机率可决定新的‘M’应该被识别的建议机率(recommended probability)；例如，平均化，或者选择最小机率。
根据本发明的态样，使用者可能希望训练包含多个笔划的手势，所述笔划(stroke)间具有空隙(space)；例如，当训练中文、韩文或者日文字符作为手势时。于此情况下，必须有适当的机制，用于决定对应于“笔划”的移动。举例而言，该手持装置可含有按钮，当按下该按钮时，该使用者“正在画出”笔划。当该按钮未经按下时，表示该使用者正于笔划间行进。也可有适当的机制，使该使用者于该使用者的手势于笔划间行进时看见光标，使开始下一个笔划所需的位置得以明显可见。因此，该使用者可利用于空气中移动手而于显示器上画出多笔划的字符。
于训练期间，各个笔划皆可储存为手势。正在行进中的移动可储存为<x,y>向量(vector)，表示先前手势与新手势开始间的直线。各个笔划也可具有表示该笔划开始与该笔划结束间直线的向量。于操作期间，为了使多笔划的字符匹配，所有的笔划与行进中的向量皆必须匹配。当该使用者正在传送(devliver)笔划时，可激活自动完成特征(auto-complete feature)，以将首先几个笔划与字符的数据库进行匹配，并且决定最有可能的匹配。当自动完成建议的数量够小时，该使用者可单纯地自该列表选定正确的字符。于操作期间，当多笔划的字符可具有正确的笔划顺序与方向时，该使用者无须以相对于训练期间于该数据馆中所储存的多笔划的字符的方式的正确顺序或正确方向来画出所述笔划。然而，本发明的手势识别引擎能够判断所产生的字符仍然匹配所欲的字符。
图9说明本发明用于识别包含多个笔划的手势的示范技术。训练序列910包含用于三笔划字符的序列，该三笔划字符具有笔划A、B及C。该训练序列910也称为正确的笔划顺序。该正确的笔划顺序910包含向量vA(自笔划A开始至笔划A结束)、vAB(行进于笔划A与笔划B)、vB、vBC及vC。所有三个笔划与五个向量将利用所欲的引擎学习(machine learning)技术(可为HMM、类神经网络、支持向量机或其它类似的技术)进行匹配。
于操作期间，包含笔划A、B及C的相同字符可以不同的(或错误的)顺序画出。倘若以错误的笔划顺序画出所述笔划920(例如：B、A、C)，此字符也可与该数据馆中所储存经转换版本的字符相匹配。通过比较具有笔划B、A及C的字符与具有向量vB、vBA、vA、vAC及vC的字符，可获得匹配。可通过利用简单的向量匹配：vAC=vAB+vB+vBC及vBA=-vB-vAB-vA，来计算得到新的向量。此外，倘若所画出的字符具有以错误方向画出的一个或多个笔划，则可通过反转个别笔划以及测试比对所储存的数据馆的结果作出匹配。以此方式，可完成搜寻，其中，每一种笔划顺序与方向的组合皆可经过测试，直到于该数据馆中找到匹配或者未找到匹配。
根据本发明的态样，包含陀螺仪的惯性传感器用以提供手持装置经加强的电源管理。当非主动(inactive)时，电源管理有关于关闭电源或者将系统、组件、功能或应用程序切换至低电源状态(low-power state)。对于该手持装置的电源管理意欲增进电池使用寿命、降低冷却需求、降低噪声以及降低能量与冷却的操作成本。较低的功率消耗也意指较低的热能散逸，增进系统稳定度、降低能量使用、降低成本并且减少对环境的冲击。
图10根据本发明的示范实施例说明系统，其中，所述惯性传感器用于电源管理。该手持装置1000包含主要微处理器1008，该主要微处理器1008耦接至该动作处理单元1012。该动作处理单元1012包含耦接至该惯性传感器模块1016的处理器1014，该惯性传感器模块1016可包含陀螺仪、加速度计或两者。该惯性传感器模块1016也可包含罗盘。该处理器1014控制该陀螺仪与该加速度计1016，并且处理由该陀螺仪与该加速度计1016所提供的信息(或数据)。该处理器1014也可耦接至罗盘，用于控制该罗盘并且处理由该罗盘所提供的信息。该处理器1014也耦接至该可编程模块(programmable module)1018与该主要微处理器1008。该可编程模块1018也可包含于该主要微处理器1008中做为软件模块。该可编程模块也可包含于该动作处理单元1012中。
该主要微处理器1008主要负责管理该手持装置1000的组件的操作。该微处理器1008耦接至包含该网络浏览器1002(例如：网际网络浏览器)的应用程序(或组件)、该显示器1004、该相机1006、该麦克风1010及该键盘1020。该主要微处理器1008也耦接至该可编程模块1018。该可编程模块1008经由微处理器1008耦接至该键盘1020与该网络1022。该键盘1020可包含用于智能型手机的键盘，该使用者可自该键盘编程该可编程模块1018。该网络1022可包含有线的、无线的、或者光学网络、网际网络、局域网络(LAN)或者计算机，该可编程模块1018可经该计算机进行编程。
该显示器屏幕1004为必要的使用者接口组件，也是智能型手机运作的必要组件。该显示器1004也是该手持装置1000的组件之一，其消耗最多的电池电力。根据本发明的态样，该动作处理单元1012用以减轻所述话筒1000对该显示器1004的依赖。如图10所示，该陀螺仪处理器1014与该陀螺仪1016位于专用的电源区块内，该电源区块分离自该显示器1004与该主要处理器1008。就数量级方面而言，所述惯性传感器1016的电力消耗大大地低于该显示器1006的电力消耗。
图11说明本发明的示范电源管理方法。根据该流程图1100，于步骤1102，该可编程模块1018经编程以识别各种“唤醒(wake up)”命令。“唤醒”关于将该手持装置1000的组件自低电源模式(也就是，关闭)切换至高电源模式(也就是，开启)操作。该可编程模式1018可由该使用者利用该键盘1020进行编程。也可透过该网络1022远程编程该可编程模块1022。举例而言，该“唤醒”命令可经由该网际网络上传至该可编程模块。
该可编程模块可包含查表法，该查表法包含各种手部动作与该手部动作所对应的命令。该动作命令的范例可包含代表摇动活动(shakeaction)或代表回应电话的命令的特殊移动形式(也就是，签名)、代表激活该相机的字母“C”的手写动作、加速拨打电话号码的手势、以及代表其它使用者特定快捷方式的手部动作。对于某些动作命令而言，例如，回应电话并且加速拨打电话号码，该显示器1004与该触控面板(touchpanel)1020可保持在关闭状态。
于步骤1104，该手持装置1000处于待命(或者睡眠、低电源或关闭模式)。该装置1000可进入该睡眠模式，因为(例如)该装置1000已经持续闲置(idle)超过经预先决定的时间期间。该睡眠模式关于低电源模式，其中，该手持装置1000显著地降低其功率消耗，但是允许该装置1000立即地回复操作(也就是，切换回到主动模式)而无需该使用者重设程序代码或者等待该手持装置1000重新开机。于该睡眠模式中，该网络浏览器1002、显示器1004、该相机1006及该麦克风1010经关闭，且该主要微处理器1008经调节至其最低电源状态(lowest-powerstate)。然而，根据本发明的态样，当该手持装置1000处于睡眠状态时，该动作处理单元1012保持运作(亦即，保持主动)，并且持续监控任何动作命令。
于步骤1106，该使用者造成该手持装置1000的移动，该移动代表该使用者所欲的命令。该移动轨道由该陀螺仪1016所侦测得到。于本发明的一个实施例中，该陀螺仪1016产生代表该动作轨道的数据，并且将该数据提供予陀螺仪处理器1014。该陀螺仪处理器1014与该可编程模块1018进行通讯，以辨别该命令或者对应于该动作轨道数据的命令。该陀螺仪处理器1014提供唤醒信号(步骤1108)与对该使用者动作命令或命令的辨别予该主要微处理器1008。回应该唤醒信号，该主要微处理器1008自该睡眠模式切换至该主动(或高电源)模式操作。
于本发明的另一实施例中，该陀螺仪处理器1014提供该唤醒信号与关于该使用者的动作轨道的数据予该主要处理器1008。该唤醒信号造成该主要微处理器1008自该睡眠模式切换至该主动模式(步骤1108)。于步骤1110，该主要微处理器1008与该可编程模块1018进行通讯，以辨别该命令或者对应于该陀螺仪数据的命令。于步骤1112，该主要微处理器1008唤醒该应用程序或者执行该命令或多个命令所需要的应用程序(也就是，使所述应用程序自该睡眠模式切换至该主动模式)。于步骤1114，该主要微处理器1008与现在为主动的(now-active)应用程序或者执行该命令或多个命令的应用程序。因此，本发明利用动作触发，而非该手持装置上的按压(或者软的)按钮，以唤醒该手持装置。
于本发明的一个实施例中，仅有该陀螺仪1016用以侦测该使用者的动作。陀螺仪侦测角移动。因为人类手部移动大部分为角度上的移动，且因为即使线性手部移动一般而言伴随角移动，该陀螺仪1016相当适合用于侦测手部动作。如图12所示，该陀螺仪1016可侦测绕着该手持装置1000的X、Y及Z轴的任何旋转或角度上的动作。因此，本发明提供该使用者沿着所有三个轴(X、Y及Z轴)360度自由地编程、侦测及执行对于该手持装置1000的动作命令。于本发明的另一实施例，该使用者的动作轨道经该动作处理单元1012中所包含的陀螺仪1016与加速度计两者所侦测得到。该陀螺仪1016用于侦测与该轨道相关联的角移动，而该加速度计用于侦测与该轨道相关联的线性移动(linearmovement)。于此实施例中，该处理器1014可处理该陀螺仪数据与加速度计数据两者。
根据本发明的态样，该动作处理单元1012用以作为使用者接口，用于侦测使用者手部移动。于本发明的示范实施例中，该动作处理单元1012为该主要微处理器1008的子系统(sub system)。于本发明的另一实施例中，该动作处理单元1012直接由该主要微处理器1008所控制。于上述两个实施例中，即便当该应用程序1002、1004、1006、1010、1018及1020进入该睡眠模式时，例如，因为该手持装置1000已经持续闲置超过经预定的时间，该主要微处理器1008与该动作处理单元1012仍保持于该主动模式中。
因此，不同于图11所揭示的实施例，于这些实施例中，当该主要微处理器1008保持于该主动模式时，其并不需要经唤醒。回应侦测该手持装置1000的移动，该主要微处理器1008-MPU 1012系统自动地实施以下功能的至少两者或全部：认证该使用者，辨别与该移动相关联的命令，唤醒(也就是，自睡眠模式切换至主动模式)相关的(多个)应用程序并且例用现在经唤醒的应用程序来执行该(所述)命令。
于习知技术中，对于如移动电话的手持装置而言，为了使该手持装置自睡眠模式切换至主动模式，使用者必须推压该手持装置的键盘(或触控面板)上的按钮。即便该使用者所欲实施的功能性无须使用该显示器，仍使得该手持装置的高电源消耗显示器切换至主动模式。举例而言，倘若该使用者于会议中且欲利用他/她的智能型手机对一部分会议内容进行录音(audio taping)，则于习知技术中，该使用者首先必须唤醒该显示器并且接着选定录音应用程序，例如，通过按压软式或硬式按键，用于选定该录音应用程序，即便对于录音而言无须该显示器。因此，习知技术造成电源与时间的浪费，并且需要使用者作出多种活动。
根据本发明的实施例，该使用者仅仅需要作出单一经预定的手势，例如，字母“R”形式的空气轨道，以传达他/她欲对该会议作音讯记录。回应该手持装置1000的“R”动作，该主要微处理器1008-MPU 1012系统将自动地与该可编程模块1018进行通讯，以决定该使用者欲激活(activate)该录音应用程序，对该录音应用程序作出功能调用，以唤醒该录音应用程序组件，包含例如，该麦克风，并且开始该会议的音讯记录。上述所有步骤经自动实施，以回应该使用者的单一“R”手势，并且经实施而未唤醒无关的应用程序，如该显示器1004。本发明以缩减步骤数量、较少电源消耗及缩减实施所欲功能的时间的方式提供超越习知技术的优点。
图13说明本发明的示范方法，其中，该相机应用程序自该睡眠模式切换至该主动模式。根据该流程图1300，于步骤1302，该手持装置1000处于该睡眠模式中，且该使用者看见想要拍摄的对象。于步骤1304，该使用者于空气中作出“C”手势，同时握持该手持装置1000。该使用者可通过转动他/她的手腕作出该“C”手势。该陀螺仪1016侦测该“C”手势，并且提供该轨道数据予该陀螺仪处理器1014。于一个实施例中，该陀螺仪处理器1014唤醒该主要微处理器1008。于另一个实施例中，当该装置1000处于该睡眠模式中时，该主要微处理器1008经组构成用以保持于主动模式中，并且直接控制该陀螺仪处理器1014。该主要微处理器1008与该可编程模块1018进行通讯，并且辨别对应于该“C”手势的命令，以包含“激活该相机”。
于步骤1306，该主要微处理器1008造成该相机应用程序1006自睡眠模式切换至主动模式。该主要处理器1008也可造成该显示器1004自睡眠模式切换至主动模式，取决于该可编程模块1018中所包含的动作命令。该网络浏览器1002与该麦克风1010保持处于该睡眠模式。倘若该显示器1004未经激活，则该使用者可利用该相机的取景器(viewfinder)观看该对象，并且利用按击按钮(click button)以撷取照片。倘若该相机1006与该显示器1004经激活，则该使用者可接着于该显示器1004上观看该对象，并且利用该按击按钮得到该照片。本发明提供唤醒装置与手持装置内部的应用程序的能力，而无须推压按钮，更详而言之，可利用该手持装置的移动作为触发，以唤醒所述装置与应用程序。
图14说明本发明的示范方法，其中，该手持装置自该主动模式切换至该睡眠模式并且回到该主动模式。根据流程图1400，于步骤1402，该智能型手机1000的主要微处理器1008与陀螺仪处理器1014处于主动模式中。于步骤1404，该使用者将该电话1000面朝下置于桌上，也就是，该电话1000的显示器屏幕1004与键盘1020面朝下。于步骤1406，该动作处理单元1012侦测到该电话1000的电向面朝下。于步骤1408，基于该电话1000的面朝下定向，该处理器1014、该主要微处理器1008及该可编程模块1018使得该麦克风(或喇叭)1010被关闭，且该电话经设定为静音模式(mute mode)。
于步骤1410，该使用者使得该电话1000产生移动，例如，通过轻敲该电话任何处两次，以指出该使用者欲回答正接收到的电话呼叫(phone call)。该电话1000由该轻敲所引起的微小角移动将由该陀螺仪1016所侦测到。作为回应，于步骤1412，该陀螺仪1016、该陀螺仪处理器1014、该主要微处理器1008及该可编程模块1018使得该电话1000返回到非静音的主动模式(non-mute active mode)并且激活该麦克风1010。
根据本发明的态样，惯性传感器结合其它传感器一起使用，以实施使用者认证。图15说明本发明的示范手持装置，包含惯性与非惯性传感器。该手持装置1500包含三种类型的惯性传感器：陀螺仪(1502)、加速度计(1504)及罗盘(1506)。于其它实施例中，该手持装置可仅包含陀螺仪(1502)或者包含陀螺仪(1502)与加速度计(1504)。该手持装置1500也包含其它传感器，包含相机1510、RF传感器1512及麦克风1514。于其它实施例中，该手持装置1500可仅包含这些非惯性传感器1510、1512或1514的其中一者或两者。该处理模块1508可包含微处理器与存储器，并且用以处理由所述传感器1502、1504、1506、1510、1512及1514所提供的信息。
于本发明的实施例中，惯性传感器(包含一个或多个陀螺仪、加速度计及/或罗盘)、及存储器与用于控制所述惯性传感器的微处理器位于基板上。该基板也可包含中断模块(interrupt module)，以触发该手持装置的应用程序处理器，以回应该惯性传感器的动作侦测。
图16说明示范方法，该示范方法用于结合由该陀螺仪所提供的数据与由其它惯性传感器所提供的数据。该流程图1600包含子流程图1610、1620及1630。根据该流程图1610，该手持装置1500的轨道信息可于包含该陀螺仪1502的手持装置1500的参考坐标系(referenceframe)中自该陀螺仪1502得到(步骤1612)。于此情况下，虽然其它传感器仍可用以校准该陀螺仪1502(步骤1614)，但是足以独立地整合该间距与摆动陀螺仪1502而无须使用其它传感器。
根据该流程图1620，该轨道信息可于地球的参考坐标系中自该陀螺仪1502得到(步骤1622)。于此情况下，为了判断该手持装置1500相对于地球(步骤1624)的倾斜(tilt)，并且形成其中摆动相对于地球系水平的且间距相对于地球为垂直的轨道(步骤1626)，除了陀螺仪1502以外，可使用加速度计1504。
根据该流程图1630，该轨道信息可于该手持装置1500的参考坐标系中自该陀螺仪1502得到，而无须使用加速度计1504作为倾斜补偿(步骤1632)。然而，第三陀螺仪轴可用以侦测滚动手腕动作(rolling wristmotion)(1634)，并且补偿此滚动动作于该轨道期间对轨道所造成的任何失真(1636)。磁力计(magnetometer)1506也可用以测量地球的磁场，提供固定的定向测量(步骤1638)，该定向测量可用以补偿任何陀螺仪1502漂移(drift)(步骤1640)。
图17说明本发明的示范方法，其中，角移动与线性移动进行关联。根据流程图1700，于步骤1702，使用者移动该手持装置1500。尽管人体移动主要为角度的，且因而相当适合以陀螺仪为基础的动作追踪(motion tracking)，但是由于使用者的习惯或经验，可实施包含许多线性动作的轨道，这些线性动作具有线性书写(linear writing)，如于黑板上书写或者以铅笔于纸张上书写，两者主要皆为线性的。因为人体以关节为基础的，故线性移动大部分都将永远伴随着角移动。
于步骤1704，陀螺仪1502用以得到关于该手持装置1500的角移动的信息。于步骤1706，加速度计1504用以得到关于该手持装置1500的线性移动的信息。在加速度计1504与陀螺仪1502间的传感器融合之后，可萃取出线性加速度并且双重经整合以决定方位变化。然而，由于所述传感器的不精确，该双重整合可能不稳定且可能无法得到关于线性移动的精确信息。由于角移动无须双重整合，所以即便很小，该角移动仍可用以判断该移动方向与品质。即便于角移动期间所发生的线性移动小得多，但是通过对角移动与线性移动进行相关，可计算出可使用的最终轨道(步骤1708)。
回头参照图15，根据本发明的态样，为了加强该轨道的形成，该相机1510可用以作为动作传感器。以相机1510为基础的动作追踪可使用现有的技术，如互相关联(cross-correlation)、特征追踪、光流(opticalflow)及脸部追踪。这些技术可提供可用作轨道形成的画素移动信息。尽管以相机1510为基础的追踪通常本身并不可靠，但是为了提供稳定的动作追踪，其可结合加速度计1504与陀螺仪1502一起使用。通过利用陀螺仪1502萃取出与角移动相关的像素移动量，剩余的像素移动可经辨别为与线性移动相关联。
为了提供更精确的线性轨道，可使用传感器融合算法(sensor fusionalgorithm)，于短的线性距离上利用加速度计1504数据并且于长的线性距离上利用相机1510像素追踪。该相机1510追踪可通过降低漂移来帮助稳定该旋转移动。该陀螺仪1502与该加速度计1504于短周期时间上提供更精确的移动信息，并且帮助排除由该相机1510视野内的光线变化或者对象移动所造成的干扰。
根据本发明的态样，该手持装置1500内的RF(射频)传感器1512也可通过相对于一些外部参考1516(如RF网络、固定的计算机系统或其它类似装置)来追踪RF信号的大小以及(于一些情况下)该RF信号的方向而用于动作追踪。该RF信号可包含蓝牙、Wi-Fi、GPS、红外线或一些其它RF信号。该信号追踪可用以通过提供固定的参考予一些外部的参考坐标系而补强其它动作传感器。该RF信号可由手持装置1500所送出，或者由该手持装置1500所接收，或两者皆可。
于一个实施例中，相同的红外线RF信号可用以补强所述动作传感器，且同时作为接近传感器(proximity sensor)，用以判断例如使用者的脸是否靠近该触控屏幕。于另一个实施例中，可基于各目的而采用独立的红外线信号。该RF信号也可拥于其它传输目的，如控制TV、计算机、媒体中心或者家庭自动化系统。可通过专用的天线或者通过磁力计来获取该RF信号，该磁力计也用于测量地球的磁场。
根据本发明的态样，来自该动作追踪传感器的信息与来自其它传感器的信息结合，以决定脉络(context)。该脉络用以判断应否执行命令、该命令的结果的性质，或者可得到的命令集合。此类脉络测量传感器可包含位置传感器，如全球定位系统(GPS)、决定RF网络内该装置的位置的RF传感器、触控屏幕、温度传感器、接近传感器或者麦克风。
图18说明本发明的示范方法，其中，麦克风与惯性传感器用于使用者认证。根据该流程图1800，于步骤1802，使用者利用包含该麦克风1514的手持装置1500作出空气签名。于步骤1804，一个或多个惯性传感器1502、1504及1506用以分析该使用者的动作。于步骤1806，倘若该麦克风1514于经预先决定的或者经预先编程的时间(包含在动作手势之前、期间或之后的时间)侦测到某些声音或经说出的字词，则作出判断。
该声音可包含经由与该装置接触所造成的声音，例如通过划过或轻敲该手持装置1500。该划过动作会非常难以看见并模仿，使得该认证程序更加安全。该轻敲或划过可用以作为命令或者认证的一部分。该轻敲或划过可通过由该加速度计1504、陀螺仪1502、磁力计1506及麦克风(1514)所提供的信息所侦测得到。回应该轻敲或划过，由加速度计1504、陀螺仪1502及磁力计1506所侦测得到的动作信号可结合由该麦克风1514所侦测得到的音讯信号。如此一来，可帮助排除不自觉的轻敲，例如，由换手所造成的不自觉轻敲。如此一来，也可区分利用指腹轻敲以及利用指甲轻敲。于步骤1808，倘若该使用者的签名与数据馆中的签名匹配且该麦克风所侦测到的声音与经预先决定的或经预先编程的声音匹配，则该使用者经认定为已经过认证成功。因此，动作传感器与该麦克风两者皆用于使用者认证。
可由图10与图15所说明的动作处理装置与传感器所撷取的动作轨道为生物识别特征(biometric trait)且可用以认证一个人的身分。如同图19的方法所说明，用于话筒1000、1500以动作为基础的身分认证应用程序为屏幕解锁。习知的智能型手机上屏幕解锁的标准设计使得使用者能够输入四个数字或字母密码或使用者定义的线条样式，以解锁该屏幕。此类以触控屏幕为基础的屏幕解锁的缺点在于冒名者能够基于该使用者的指纹污迹猜测该密码。利用动作命令以解锁该电话，提供使用者更高层次的安全性。
根据该流程图1900，于步骤1902，该话筒1000、1500的屏幕(例如：图10的1004)经锁定。于步骤1904，该使用者利用该话筒1000、1500实施空气签名。于步骤1906，该话筒1000、1500证实该使用者签名为真迹。于步骤1908，该话筒1000、1500解锁该屏幕。以动作为基础的身分认证具有相当广的应用范围。以动作为基础的身分认证可在线上购物期间于智能型手机上取代冗长的密码键入。于售货亭或超级市场结帐区，该话筒可经由蓝牙或其它无线通讯手段传送经撷取的空气签名予该收款机。
此外，智能型手机并非唯一可实现以动作为基础的身分认证的平台。包含惯性传感器与处理器的动作处理单元(例如：图10的1012)实体上非常小且消耗较少电源，使得其可置于可穿戴的配件(如手表、钥匙圈、徽章或笔)中。具有动作处理单元的徽章传输ID(辨别)及签名样式。如此一来，避免窃取该徽章者进行未经授权的登录。该生物特征于存取控制点上提供一层额外的安全保障。该生物认证方法可应用于住家、办公室及车辆的存取控制，用于家长对于电视节目的控管，或者用于娱乐目的(例如：玩具识别其拥有者)。
根据本发明的态样，动作命令不必总是与数字或者英文字母符号相关联。该动作命令可包含任何经预先定义的动作样式。举例而言，视讯游戏主控台可定义特别的刀剑-挥动序列(sword-waving sequence)，以激活强力攻击，或者于乐团游戏中判断指挥者是否正挥动三拍(3-beat)或四拍(3-beat)样式。该动作命令可同时用于娱乐与教育目的两者。举例而言，高尔夫学生可握持该动作处理装置并且练习挥杆(swing)，以检查手把是否以正确方式翻转。再者，利用电视(TV)遥控器，使用者可于空气中写出“C”，以变换频道至CNN，或者“E”以变化频道至ESPN。
示范的网络化与分布式(distributed)环境
所属技术领域中的技术人员能够体认到，用于以指示为基础的服务(pointing based service)的方法与装置的各种实施例与本说明书中所述的相关实施例可以结合任何的计算机或其它客户端或服务器装置进行实现，其可经调配作为部分计算机网络或者于分布式计算环境中，并且可连接至任何类型的数据储存。就这方面而言，本说明书中所述的各种实施例可实现于任何计算机系统或环境，具有任何数量的存储器或储存单元、及发生遍及任何数量的储存单元的任何数量的应用程序与程序。这包含了(但不限定于)于网络环境中或分布式计算环境中经调配有服务器计算机与客户端计算机的环境，具有远程或区域性储存。
图2提供示范的网络化或分布式计算环境的非限定示意图。该分布式计算环境包括计算对象210、212等、以及计算对象或装置220、222、224、226、228等，其可包含程序、方法、数据储存、可编程逻辑电路等(如同应用程序230、232、234、236、238所表示者)。可体认到，对象210、212等、以及计算对象或装置220、222、224、226、228等可包括不同的装置，如远程控制器、PDA、音讯/视讯装置、移动电话、MP3播放器、笔记型计算机等。
各个对象210、212等、以及计算对象或装置220、222、224、226、228等皆可经由通讯网路240与一个或多个其它对象210、212等、以及计算对象或装置220、222、224、226、228等直接或间接地进行通讯。即便如图2说明成单一组件，但是网络240可包括提供服务予图2系统的其它计算对象与计算装置、及/或可代表多个经互连的网络(未显示)。各个对象210、212等、或者220、222、224、226、228等也可包含应用程序(如应用程序230、232、234、236、238)，该应用程序可利用API、或其它对象、软件、固件、及/或硬件，其适合实现依据各种实施例所提供的延迟互动模型或与所述互动模型进行通讯。
有许多支持分布式计算环境的不同系统、组件、及网络组构。举例而言，计算系统可通过有线的或无线的系统、通过局域网络或者广泛的分布式网络而相连接在一起。目前，许多网络耦接至网际网络，网际网络提供用于广泛的分布式计算的基础建设，并且涵盖许多不同的网络，但是任何网络基础建设皆可用于作为各种实施例所述的示范通讯技术。
因此，可采用网络拓朴的主机与网络基础建设(如客户端/服务器、点对点或者复合架构)。于客户端/服务器架构(具体而言，网络化系统)中，用户通常存取由另一部计算机(例如：服务器)所提供经分享的网络资源的计算机。如图2所示，作为非限定的范例，计算机220、222、224、226、228等可被当作是客户端，而计算机210、212等可被当作是提供数据服务(如接收来自客户端计算机220、222、224、226、228等的数据、储存数据、处理数据、传输数据至客户端计算机220、222、224、226、228等)的服务器，但是任何计算机皆可当作客户端、服务器、或两者，取决于环境状况。这些计算装置的任何一者皆可处理数据，或者请求可能涉及经延迟的互动模型与本说明书中所述相关技术的服务或任务。
服务器典型上可透过远程或局域网络(如网际网络或无线网络基础建设)存取的远程计算机系统。于第一计算机系统中可激活该客户端程序，而于第二计算机系统中可激活该服务器程序，透过通讯媒体彼此进行通讯，因此提供分布式功能性并且允许多个客户端利用该服务器的信息收集能力。可独立地提供经利用根据方向为基础的服务的任何软件对象可经独立地提供，或者分布遍及多个计算装置或对象。
于网络环境中，其中，该通讯网路/总线240为网际网络，例如，该服务器210、212等可为网络服务器，该客户端220、222、224、226、228等透过任何数量的习知协议(如超文件传输协议(hypertext transferprotocol；HTTP))与该服务器210、212等进行通讯。服务器210、212等也可作为客户端220、222、224、226、228等，如同可为分布式计算环境的特性。
示范计算装置
如上述所提及，本说明书中所述的各种实施例应用于任何装置，其中，可期望实施以指示为基础的服务，并且延迟与感兴趣的点的互动。因此，应了解到，手持的、可携式的及其它计算装置与所有类型的计算对象皆与本说明书中所述的各种实施例有关，也就是，装置可于任何地方请求以指示为基础的服务。因此，以下所述图3的一般目的远程计算机只是一个范例，并且可利用本发明内容的实施例实现具有网络/总线互通性与互动的任何客户端。
虽然不需要，但是任何实施例皆可经由操作系统被部分地实现，该操作系统由装置或对象的服务开发者所使用，及/或任何实施例可包含于结合可运作组件进行操作的应用程序软件内。可以由一个或多个计算机(如客户端工作站、服务器或其它装置)所执行的计算机可执行指令(如程序模块)的一般脉络描述软件。所属技术领域中的技术人员将体认到，可以各种计算机系统组构与协议实现网络互动。
图3说明适当的计算系统环境300的范例，其中，可实现一个或多个实施例，尽管以上已清楚说明，但该计算系统环境300仅为适当计算环境的一个范例且并非意图对于任何实施例的利用或功能性的范畴做出任何限定。于两种情况下都不应该将该计算环境300解译为具有关于示范操作环境300中所说明的组件的任何一者或任何组合的任何依赖或需求。
参照图3，本说明书中用于实现一个或多个实施例的示范远程装置可包含手持计算机310形式的一般目的计算装置。手持计算机310的组件可包含(但不限定于)处理单元320、系统存储器330及系统总线321，该系统总线321将包含系统存储器的各种系统组件耦接至该处理单元320。
计算机310典型上包含各种计算机可读取媒体，并且为计算机310可存取的任何媒体。该系统存储器330可包含挥发性存储器及/或非挥发性存储器形式的计算机储存媒体，如只读存储器(ROM)及/或随机存取存储器(RAM)。举例而言，但并非限定，存储器330也可包含操作系统、应用程序、其它程序模块及程序数据。
使用者可透过输入装置340将命令与信息输入该计算机310。屏幕或其它类型的显示装置亦经由接口(如输出接口350)连接至该系统总线321。除了屏幕以外，计算机也可包含其它周边输出装置(如喇叭与打印机)，可透过输出接口350进行连接。
计算机310可利用连接至一个或多个其它远程计算机(如远程计算机370)的逻辑连接而操作于网络化或者分布式环境。该远程计算机370可为个人计算机、服务器、路由器、网络PC、对等装置(peer device)、或其它常见的网络节点、或任何其它远程媒体消耗或传输装置，并且可包含上述关于该计算机310的任何或全部组件。图3所说明的逻辑连接包含网络371，如局域网络(LAN)或广域网络(WAN)，但也可包含其它网络/总线。此类网络环境在居家、办公室、企业计算机网络、内联网(intranet)及网际网络为平凡的(commonplace)。
如上述所提及，尽管已经结合各种计算装置、网络及广告架构对示范实施例进行描述，但是潜在的概念可应用于任何网络系统及任何计算装置或系统，其中，期望提取关于周遭感兴趣的点的信息。
有多种方式实现本说明书中所述之一个或多个实施例，例如：适当的API、工具组(tool kit)、驱动程序码(driver code)、操作系统、控制、独立的或可下载的软件对象等，使得应用程序与服务利用以指示为基础的服务。可站在API(或其它软件对象)以及依据一个或多个所述实施例提供指示平台服务的软件或硬件对象的立场来考量实施例。本说明书中所述的各种实作与实施例皆可具有态样，所述态样完全为硬件、部分为硬件且部分为软件、及完全为软件。
本说明书中，该字词“示范”用以意指作为范例、例子或说明。为了避免发生疑虑，本说明书所揭露的内容并不限定于这些范例。此外，本说明书中所述作为“示范”的任何态样或设计皆无须解释为较其它态样或设计为佳或更具优点，也不意指排除所属技术领域中的技术人员所习知的等效示范结构与技术。再者，至于详细实施方式与权利要求书中所使用的名词“包含”、“具有”、“含有”及其它类似字词，为了避免发生疑虑，此类名词意欲以类似名词“包括”的方式作为开放式过渡词(open transition)，而不排除任何额外的或其它组件。
如上述所提及，本说明书中所述的各种技术皆可结合硬件或软件或(适当的)两者的组合进行实现。如本说明书中所使用，名词“组件”、“系统”与类似名词关于与计算机相关的实体，无论是硬件、硬件与软件的组合、软件或者执行中的软件。举例而言，组件可为(但不限定为)处理器上运作的程序、处理器、对象、可执行文件、执行绪、程序、及/或计算机。以说明的方式而言，运作于计算机上的应用程序与该计算机两者皆可为组件。程序及/或执行绪内可具有一个或多个组件，且组件可局部化于一部计算机上及/或分布于两部或更多部计算机间。
先前所提及的系统已经就数个组件间的互动进行描述。可体认到，此类系统与组件可包含那些组件或特定子组件、一些特定组件或子组件、及/或额外的组件，并且根据先前所述的各种排列与组合。子组件也可实现为经通讯式耦接至其它组件而非包含于现有组件内(阶层式的)的组件。此外，应留意到，一个或多个组件可经结合进入单一组件，提供整体功能性或分隔成为数个独立的子组件，且为了提供整合式功能性，任何一个或多个中间层(如管理层)皆可经设置以通讯式耦接至此类子组件。本说明书中所述的任何组件也可与本说明书中未具体指出但是为熟习本领域的技术人员所习知的一个或多个组件进行互动。
有鉴于先前所述的示范系统，参考各个图式的流程图将更清楚了解根据本发明内容进行实现的方法。尽管为了简化说明，方法经显示且经描述为一系列的方块，但是应了解并体认到，本发明所主张的内容并不限定于这些方块的顺序，一些方块可能以不同的顺序发生及/或者与本说明书中所描述的其它方块同时发生。经由流程图说明有非按顺序或分支的流程，可体认到，可以各种其它分支、流程路径、及方块顺序达到相同或类似的功能结果。此外，实现本说明书所述的方法可能无须所有经说明的方块。
尽管已经结合各个图式的较佳实施例对各种实施例进行描述，但是应了解到，可利用其它类似的实施例或者对所述实施例进行变更或增添以实施相同的功能，而不背离所述的实施例。再者，上述实施例的一个或多个态样可经实现于或遍及多个处理芯片或装置，并且储存可相似地遍及于多个装置而实现。因此，本发明不应限定于任何单一实施例，反之，应依据附加之权利要求书进行广度与范畴的解释。

Claims (44)

1.一种手持装置，包括：
惯性传感器，包含陀螺仪与加速度计；
所述传感器用于提供关于该手持装置的移动轨道的数据；
处理器，耦接至该手持装置；
该处理器用于接收该轨道数据并且将该轨道数据转换为对应于多个离散特征的一组数值；
该处理器用于将该组数值储存于数据库中；以及
该处理器用于将字符或命令与该组数值相关联；
其中，该轨道数据包含关于该手持装置的旋转轨道的数据；以及
该处理器用于通过执行用于融合自多个传感器接收的数据的算法而将该轨道数据转换为一组数值。
2.根据权利要求1所述的手持装置，进一步包括：罗盘。
3.根据权利要求1所述的手持装置，进一步包括：以与对应于该多个离散特征的多组数值相关联的多个字符或命令填入该数据库。
4.根据权利要求1所述的手持装置，进一步包括：显示器，用于在该显示器上实时地显示该移动轨道。
5.根据权利要求1所述的手持装置，其中，该处理器位于远程，且该处理器用于通过利用云计算技术于网络上与该手持装置进行通讯。
6.根据权利要求1所述的手持装置，其中，该多个离散特征的其中一个离散特征选自由以下各者所构成的群组：(i)及时点的该轨道的角度；(ii)由摆动的变化所分隔的间距的变化的反正切；(iii)间距组件；(iv)摆动组件；(v)该轨道的变化率；(vi)交叉点的位置；以及(vii)在轨道内该轨道改变方向的次数。
7.根据权利要求3所述的手持装置，进一步包括：
所述惯性传感器用于提供关于该手持装置的移动轨道的数据；
该处理器用于接收该轨道数据并且将该轨道数据转换为对应于多个离散特征的一组数值；
该处理器用于对该经转换的一组数值与对应于该数据库中所储存的该多个离散特征的多组数值进行比较；
该处理器用于自该数据库选定一组数值；以及
该处理器用于显示与该经选定的一组数值相关联的字符或者执行与该经选定的一组数值相关联的命令。
8.根据权利要求7所述的手持装置，其中，该字符可选自由英文字母、罗马数字、使用者的签名及认证信号所构成的群组。
9.根据权利要求7所述的手持装置，其中，该命令可触发该手持装置的应用程序或操作系统中的模式变化或事件。
10.根据权利要求7所述的手持装置，其中，该命令可触发视讯游戏中的模式变化或事件。
11.根据权利要求7所述的手持装置，其中，该命令可开启或关闭应用程序或者控制运作于操作系统内的一组应用程序。
12.根据权利要求7所述的手持装置，其中，该处理器用于通过利用选自由查表法、隐藏式马可夫模型、类神经网络及支持向量机所构成群组的算法装置而实施该选定步骤。
13.根据权利要求7所述的手持装置，其中，
该处理器用于将该轨道数据分割为多个片段；
该处理器用于将与片段相关联的该轨道数据转换为对应于多个离散特征的一组数值；
该处理器用于对该经转换用于该片段的一组数值与对应于该数据库中所储存的该多个离散特征的多组数值进行比较；
该处理器用于自该数据库选定一组数值；以及
该处理器用于显示与该经选定的一组数值相关联的字符。
14.根据权利要求13所述的手持装置，其中，该片段代表字母且该多个片段代表粗略词。
15.一种手势识别方法，包括：
通过利用陀螺仪得到关于手持装置的移动轨道的数据；
将该轨道数据转换为对应于多个离散特征的数值；
对该经转换的一组数值与对应于数据库中所储存的该多个离散特征的多组数值进行比较；
基于该比较而自该数据库选定一组数值；以及
显示字符或者执行与该经选定的一组数值相关联的命令，其中，
该轨道数据关于该手持装置的旋转移动与线性移动。
16.根据权利要求15所述的方法，进一步包括：通过利用该陀螺仪与传感器得到关于该轨道的数据，该传感器选自由加速度计与罗盘所构成的群组。
17.根据权利要求16所述的方法，其中，将通过该加速度计所得到的线性移动数据与通过该陀螺仪所得到的角移动数据进行相关联。
18.根据权利要求15所述的方法，其中，该离散特征关于该手持装置的角移动。
19.根据权利要求15所述的方法，其中，通过将使用者的各种手势与字符或命令相关联而填入该数据库。
20.一种手持装置，包括：
陀螺仪；
加速度计；
罗盘；
处理器，耦接至该陀螺仪、该加速度计及该罗盘；
可编程模块，耦接至该处理器；
存储器，耦接至该处理器，该存储器包含对应于多个离散特征的多组数值以及与该多组数值相关联的字符或命令；
其中，该陀螺仪、加速度计及罗盘用于提供关于该手持装置的移动轨道的数据；
该可编程模块用于提供该处理器处理该轨道数据的指令；
该处理器用于通过利用由该可编程模块所提供的该指令将该轨道数据转换为对应于该多个离散特征的一组数值；
该处理器用于对该经转换的一组数值与该数据库中所储存的该多组数值进行比较，并且选定最接近的匹配；
该处理器用于显示与该经选定的一组数值相关联的字符或者执行与该经选定的一组数值相关联的命令；以及
该处理器利用该轨道数据以决定该手持装置的倾斜；
其中，该轨道数据包含关于该手持装置的旋转移动的数据。
21.根据权利要求20所述的手持装置，进一步包括：显示器，用于实时地显示该轨道并且显示与该经选定的一组数值相关联的该字符。
22.一种用于认证使用者的方法，包括：
于空气中造成手持装置的移动；
使用陀螺仪得到关于该移动轨道的信息；
对该信息与数据库进行比较；以及
基于该比较认证该使用者。
23.根据权利要求22所述的方法，其中，该移动代表该使用者的签名。
24.根据权利要求22所述的方法，进一步包括：
在该移动发生之前或之后于经预定的时间期间内造成声音；
通过利用嵌入于该手持装置中的麦克风而侦测该声音；以及
将该经侦测到的声音与该轨道信息用于认证该使用者。
25.一种手持装置，包括：
第一处理器；
第一组件，耦接至该第一处理器；
陀螺仪，用于提供关于该手持装置的第一移动的信息；以及
回应该第一移动，该第一处理器用于使该第一组件进入主动模式操作。
26.根据权利要求25所述的手持装置，进一步包括：
可编程模块，耦接至该第一处理器；以及
该可编程模块包含第一命令，该第一命令关于该手持装置的该第一移动；
其中，该第一命令包含使该第一组件进入该主动模式操作的命令。
27.根据权利要求25所述的手持装置，其中：
该第一处理器包含微处理器；以及
第二处理器，耦接至该陀螺仪，用于处理通过该陀螺仪所提供的信息。
28.根据权利要求27所述的手持装置，进一步包括：
回应自该陀螺仪接收的信息，该第二处理器用于使该第一处理器进入主动模式操作；以及
该第二处理器用于提供该第一处理器自该陀螺仪接收的该信息。
29.根据权利要求28所述的手持装置，进一步包括：
加速度计，用于提供关于该手持装置的该第一移动的信息；以及
该第一处理器用于基于通过该陀螺仪与该加速度计所提供的该信息使该第一组件进入主动模式操作。
30.根据权利要求25所述的手持装置，其中，该手持装置包含智能型手机。
31.根据权利要求25所述的手持装置，进一步包括：
该第一组件包含相机；
第二组件包含显示器；以及
回应该第一移动，该第一处理器用于使该相机自睡眠模式切换至该主动模式；
其中，当相机于该主动模式期间较于该睡眠模式期间使用更多电力时；以及
回应该第一移动，该显示器并未自睡眠模式切换至主动模式。
32.根据权利要求25所述的手持装置，回应该第一移动，第二处理器耦接至该陀螺仪，用于使该第一处理器进入主动模式操作。
33.根据权利要求25所述的手持装置，进一步包括：
该第一处理器包含微处理器；
该第一组件包含相机；
该微处理器耦接至多个组件，该多个组件包含该相机、显示器、麦克风、网络浏览器应用程序以及键盘；
该微处理器与该多个组件经设定为睡眠模式操作；
第二处理器，耦接至该陀螺仪，用于处理通过该陀螺仪所提供的该信息；
回应该第一移动，该第二处理器用于使该微处理器自该睡眠模式切换至该主动模式操作；以及
回应该第一移动，该微处理器用于使该相机自该睡眠模式切换至该主动模式操作；
其中，回应该第一移动，该微处理器并非用于使该显示器自该睡眠模式切换至该主动模式操作；
回应第二移动，该微处理器用于使该显示器自该睡眠模式切换至该主动模式操作；以及
该主动模式操作较该睡眠模式操作需要更多电力。
34.一种用于管理手持装置电源的方法，包括：
使第一组件进入睡眠模式操作；
使第一处理器进入睡眠模式操作；
使该手持装置移动；
利用陀螺仪侦测该移动；以及
回应该移动，使该第一处理器与该第一组件切换至主动模式操作；
其中，使用该移动作为切换所述模式的触发。
35.根据权利要求34所述的方法，进一步包括：利用加速度计侦测该移动。
36.根据权利要求34所述的方法，进一步包括：辨别与通过该陀螺仪所侦测到的该移动相关联的命令。
37.根据权利要求36所述的方法，其中，该命令包含使该手持装置中所包含的相机自睡眠模式切换至主动模式操作的命令。
38.根据权利要求36所述的方法，其中，该命令包含使显示器自睡眠模式切换至主动模式操作的命令。
39.根据权利要求36所述的方法，其中，该命令包含使麦克风自睡眠模式切换至主动模式操作的命令。
40.根据权利要求39所述的方法，其中，该移动通过使用者轻敲该手持装置所造成。
41.根据权利要求34所述的方法，进一步包括：回应该移动，并非使第二组件切换至主动模式操作。
42.一种用于管理移动电话电源的方法，包括：
将该移动电话放置于第一方位；
通过利用陀螺仪侦测该移动电话的该第一方位；以及
回应侦测到该第一方位，使得该移动电话的组件进入睡眠模式操作。
43.根据权利要求42所述的方法，进一步包括：通过利用加速度计侦测该移动电话的该第一方位。
44.根据权利要求42所述的方法，进一步包括：
改变该移动电话的该方位至第二方位；以及
通过利用该陀螺仪侦测该移动电话的该第二方位；以及
回应侦测到该第二方位，使得该移动电话的该组件进入主动模式操作。
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