CN103517741B - 用于运动捕捉的邻近度传感器网格 - Google Patents

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Abstract

公开了用于运动捕捉的装置，该装置包括：配置成支撑对象的表面；以及随同该表面布置的至少一个传感器，其中该至少一个传感器被配置成与一个或多个远程传感器通信以获得测距或惯性信息中的至少一者以供在该对象的运动学模型中使用。还公开了用于运动捕捉的方法，该方法包括：提供配置成支撑对象的表面；以及随同该表面布置至少一个传感器，其中该至少一个传感器被配置成与一个或多个远程传感器通信以获得测距或惯性信息中的至少一者以供在该对象的运动学模型中使用。

Description

用于运动捕捉的邻近度传感器网格
优先权要求
本申请要求于2011年5月5日提交的题为“APROXIMITYSENSORMESHFORMOTIONCAPTURE（用于运动捕捉的邻近度传感器网格）”的美国临时专利申请S/N.61/482,699的权益。上述申请的全体内容通过引用被包括于此。
背景
领域
本文中所阐述的公开的某些方面一般涉及运动捕捉，尤其涉及用于运动捕捉的邻近度传感器网格。
背景
身体跟踪系统一直以来在两个不同的前沿上发展。第一，有专业级别的“运动捕捉”系统可用，其能以高保真度来捕捉演员、运动员、玩家等的运动以供例如电影和游戏工作室使用。这些系统通常是高成本的，并且因此不适于消费者级别的应用。第二，消费者级别的游戏控制器近来已从基于按钮或机械开关发展到基于玩家移动检测。由于这些是消费者产品，因此该技术成本低得多，并且一般而言，在性能质量上也低得多。例如，在Nintendo系统中，低成本的惯性传感器可检测手部运动，该手部运动被用于控制游戏进行。这种类型的游戏控制的准确度问题已驱使了对基于相机的运动捕捉的使用的增加。例如，Sony移动系统能使用相机来跟踪手持游戏控制器上的球形特征；该输入可与惯性传感器数据相结合以检测运动。此外，Microsoft系统能够完全去除控制器并且能使用传统相机和深度检测相机的组合以单独利用相机来检测身体运动。
当前运动捕捉系统存在若干关注领域。第一，这些系统遭受到性能问题，其限制了可被检测到的运动类型且限制了可行的游戏和用户交互的类型。例如，相机系统仅对在相机视野中且不被物体或人阻挡的事物起作用。第二，相机扩增系统被约束为在可以搭载和安装驻定相机的环境（在客厅或书房中最常见）中进行操作。此外，用于人体运动捕捉的当前相机系统既不是可伸缩的，也不能够有效地用在室外环境中，这是因为有若干限制因素，包括但不限于，遮挡、频率干扰、以及天气/照明条件。此外，使用大型二维（2D）触摸显式器来操纵三维（3D）对象或控制车辆在不使用人类姿势识别的情况下并不是十分有效和直观的。
因此，期望有技术进步以使得能改善身体跟踪性能并使得这些系统能够去到用户想要到达的任何地方，不论这些系统被用于商业应用还是消费者应用。示例商业应用包括各种各样环境中的准确运动捕捉以用于姿势识别。示例消费者应用包括一个或多个玩家之间的移动游戏，以及运动表现跟踪和训练，不论在室外还是在健身房中。此外，移动身体跟踪还有许多潜在应用，这些应用在此类跟踪技术能以合理价位和充分性能等级可用时可能出现。
概述
在本公开的一个方面，一种用于运动捕捉的装置包括：配置成支撑对象的表面；以及随同该表面布置的至少一个传感器，其中该至少一个传感器被配置成与一个或多个远程传感器通信以获得测距或惯性信息中的至少一者以供在该对象的运动学模型中使用。
在本公开的另一方面，一种用于运动捕捉的设备包括：用于支撑对象的装置；以及随同该用于支撑的装置布置的至少一个用于感测的装置，其中该至少一个感测装置被配置成与一个或多个远程传感器通信以获得测距或惯性信息中的至少一者以供在该对象的运动学模型中使用。
在本公开的又一方面，一种用于运动捕捉的方法包括：提供配置成支撑对象的表面；以及随同该表面布置至少一个传感器，其中该至少一个传感器被配置成与一个或多个远程传感器通信以获得测距或惯性信息中的至少一者以供在该对象的运动学模型中使用。
在本公开的又一方面，一种用于运动捕捉的计算机程序产品包括机器可读介质，该机器可读介质包括可执行以用于以下动作的指令：提供配置成支撑对象的表面；以及随同该表面布置至少一个传感器，其中该至少一个传感器被配置成与一个或多个远程传感器通信以获得测距或惯性信息中的至少一者以供在该对象的运动学模型中使用。
在本公开的又一方面，一种用于运动捕捉的传感器垫子包括：至少一个天线；配置成支撑对象的表面；以及随同该表面布置的至少一个传感器，其中该至少一个传感器被配置成与一个或多个远程传感器通信以获得测距或惯性信息中的至少一者以供在该对象的运动学模型中使用。
附图简要说明
为了能详细地理解本文中阐述的本公开的上述特征所用的方式，可以参照各方面来对以上简要概述的内容进行更具体的描述，其中一些方面在附图中解说。然而应该注意，附图仅解说了本公开的某些典型方面，故不应被认为限定其范围，因为本描述可以允许有其他等同有效的方面。
图1是解说根据本文阐述的公开的某些方面的利用邻近度传感器来实现人类运动检测和姿势识别的邻近度传感器网格的示例的示图。
图2是解说用于使用图1的邻近度传感器网格通过人类姿势识别进行运动捕捉的系统的示例的示图。
图3是解说根据本文阐述的公开的某些方面的将图2中的系统用于游戏应用的框图。
图4是解说根据本文所阐述的公开的某些方面的运动捕捉操作的流程图。
图5是解说根据本文阐述的公开的某些方面的可被用在BAN的无线设备中的各组件的框图。
图6是解说能够执行图4中所示各操作的示例装置的示图。
图7是解说用于采用可为邻近度传感器网格系统实现的处理系统的装置的硬件实现的示例的示图。
详细描述
以下参照附图更全面地描述了本公开的各个方面。然而，本公开可用许多不同的形式来实施并且不应解释为被限定于本公开通篇所给出的任何具体结构或功能。确切而言，提供这些方面是为了使得本公开将是透彻和完整的，并且其将向本领域技术人员完全传达本公开的范围。基于本文中的教导，本领域技术人员应领会，本公开的范围旨在覆盖本文中所披露的本公开的任何方面，不论其是与本公开的任何其他方面相独立地还是组合地实现的。例如，可以使用本文所阐述的任何数目的方面来实现装置或实践方法。另外，本公开的范围旨在覆盖使用作为本文中所阐述的本公开的各种方面的补充或者与之不同的其他结构、功能性、或者结构及功能性来实践的此类装置或方法。应当理解，本文中所披露的本公开的任何方面可以由权利要求的一个或多个元素来实施。
措辞“示例性”在本文中用于表示“用作示例、实例或解说”。本文中描述为“示例性”的任何方面不必被解释为优于或胜过其他方面。此外，尽管本文中描述了特定方面，但这些方面的众多变体和置换落在本公开的范围之内。尽管提到了优选方面的一些益处和优点，但本公开的范围并非旨在被限定于特定益处、用途或目标。确切而言，本公开的各方面旨在宽泛地适用于不同的无线技术、系统配置、网络、和传输协议，其中一些藉由示例在附图和以下对优选方面的描述中解说。详细描述和附图仅仅解说本公开而非限定本公开，本公开的范围由所附权利要求及其等效技术方案来定义。
下一代游戏平台目前使用不同的技术来捕捉人类运动和位置以改善游戏机制和设计。随着游戏产业不断演进，新类型的交互游戏已经在大众市场中变得日益流行。这些类型的游戏中的一些游戏要求玩家利用其整个身体来执行特定的姿势以便控制游戏化身或提供输入作为游戏机制的一部分。一种流行的游戏风格是锻炼游戏，诸如由EATM提供的SportsActive（运动活力）。当今的锻炼游戏利用基于相机的技术来在玩家进行不同运动（太极、瑜伽、仰卧起坐等）时捕捉其运动。然而，若干因素（包括但不限于因家具和服装导致的遮挡、干扰、最低程度的运动准确度以及持续的相机重新校准）不能提供理想的游戏进行。因此，期望有新的外设，其提供较高准确度的玩家姿势识别同时缓解当前基于相机的系统的问题。
此外，在许多当前系统中，移动身体跟踪可采用搭载到与BAN相关联的身体的惯性传感器。这些系统可能是受限的，因为它们遭受到受限动态范围以及惯性传感器常见的估计器漂移。另外，可接受的身体运动估计可能需要大量的传感器节点（例如，最少15个），因为身体的每一关节部分都可能需要完整取向估计。此外，现有系统可能需要工业级惯性传感器的性能，这增加了成本等等。对于许多应用而言，使用方便性以及成本通常是最重要的。因此，期望开发用于减少移动身体跟踪所需的节点数量同时维持所需准确度的新方法。
所公开的系统利用邻近度传感器网格，在该示例中，邻近度传感器网格是无相机的运动捕捉垫子控制器连同专门放置的一组能够测量到用户佩戴的传感器的距离的邻近度传感器。当用户用他/她的身体进行运动来作为游戏输入时，该垫子创建各传感器能准确地对用户移动进行运动捕捉的虚拟柱状区域。在本文阐述的系统的一个方面，该垫子包含多个邻近度传感器连同主传感器节点。在该垫子的一个方面，该主传感器节点被放置到这多个邻近度传感器的中心附近。而且，可佩戴式邻近度传感器由站在垫子上的用户佩戴。这两组传感器创建了定位网格网络，该定位网格网络允许每一个节点确定在一时间段内用户所佩戴的每个节点的位置，而无需进行校准。在该确定的一个方面，各个位置可使用三角测量法来确定。此外，使用特定的算法，可识别随着时间推移的传感器运动和姿势。由于较高的准确性水平，任何锻炼游戏可向用户通知他们是否正在正确地进行移动。该垫子还可被带去（起居室区域之外的）健身房以与移动应用联用。玩家传感器不必由玩家佩戴，因为它们可被包括在锻炼外设（诸如哑铃、腕带、手套等）中。这可被扩展成为‘无垫式’，其中传感器可自组织地放置在地上以动态地创建游戏区域。对数据的处理可发生在中心节点、所有节点或游戏控制台中。
所公开的办法不需要使用运动捕捉相机并且不受外部干扰的影响，因为本文中所描述的邻近度传感器使用不被Wi-Fi或蜂窝电话使用的高频带。此外，本文中所描述的邻近度传感器利用极低的功率，这允许用电池系统进行更久的在外使用。多个信道的使用可为数据最密集的邻近度数据提供充足的传输率。使用邻近度传感器网格来创建虚拟柱状区域，用户可以在该柱状区域中进行可被捕捉作为姿势并被理解为命令的无限数量的运动。
该系统不受玩家到控制台或相机系统的距离或角度的阻碍。用户仅需要在（该区域内的）垫子上进行锻炼，这通过使得在锻炼时变得更舒适来提升用户体验。该解决方案利用了可由玩家佩戴或被包括在游戏外设中的小型传感器。这允许玩家穿戴任何类型的锻炼衣物（其通常会导致遮挡）而不影响玩游戏。该解决方案利用该数据来确定每一个节点（玩家的肢体）的位置。这不同于需要“依推测来估计”移动的深度感知的系统，比如KINECT。这允许在玩游戏时有更高水平的准确性和姿势识别，这可有助于改善对于这种类型的游戏风格的游戏机制。
本文中的教导可被纳入各式各样的有线或无线装置或节点中，在各式各样的有线或无线装置或节点内实现、或由各式各样的有线或无线装置或节点执行。在一些方面，根据本文中的教导实现的无线节点可包括身佩式节点、驻定估计器节点、接入点、接入终端等。本文中所阐述的公开的某些方面可支持在体域网（WAN）中实现的方法。BAN表示用于运动捕捉、医学诊断目的等的连续身体监视的概念。
图1解说了可用于人类姿势和位置确定的自组织邻近度网格系统的示例。该无线系统包括接收机控制台100，接收机控制台100使用无线接收机101来接收被无线地提供的邻近度数据。由无线发射机102向无线接收机101传送的该邻近度数据按无线协议103来封装，并由垫子150提供。
在本公开的一个方面，垫子150可包括专门的集成测距传感器。例如，如图1中所解说的，垫子150包括多个邻近度传感器105到108。尽管在垫子150包括矩形形状的一个实现中，包括了四个测距传感器（每个角落有一个传感器）且在站立的用户正下方还放置有一个附加的第五个中央邻近度传感器104，但在其他实现中可存在任何数量的邻近度传感器。多个邻近度传感器105到109中的每一个邻近度传感器（也被称为节点）可与另一节点并列。中央邻近度传感器104可充当用于协调多个邻近度传感器105到108之间的通信以及要被提供给无线发射机102的邻近度数据的中央节点协调器。在本文所阐述的公开的另一方面，多个邻近度传感器105到108中的任何一个邻近度传感器可被用作中央节点协调器。此外，由无线发射机102和无线接收机101提供的功能性可由这些邻近度传感器中的一个或多个邻近度传感器来提供。例如，中央邻近度传感器104可直接与无线发射机102通信并且传送由其自己以及多个邻近度传感器105到108所收集的邻近度数据。在另一办法中，这多个邻近度传感器105到108中的每一个邻近度传感器以及中央邻近度传感器104可直接与无线接收机101通信。
在垫子150的一个方面，多个邻近度传感器105到108以及邻近度传感器104和无线发射机102被布置在由诸如但不限于塑料或泡沫等材料制成的基板上。在另一方面，垫子50可以是虚拟垫子——因为该多个传感器不是在机械上彼此耦合，而是通过将它们置于地上或任何其他表面而形成“垫子”或“网格”。从而，例如，多个邻近度传感器105到108和中央邻近度传感器104可被用户简单地置于地上而无需用户按照任何预定模式来布置这些传感器。它们中的每一个随后将使用测距来确定它们相对于彼此的位置。在本文包含的描述中，对垫子150的引述也可以指虚拟垫子。
图2解说了被用于向游戏控制台200提供人类姿势和位置信息的垫子150中的传感器网格的使用，游戏控制台200包括用于接收由垫子150的无线发射机102无线地传送的邻近度和姿势数据的无线接收机201。在所公开的办法的一个方面，用户202佩戴多个邻近度传感器203。在本文阐述的公开的一方面，身体上佩戴的多个邻近度传感器203可作为BAN的一部分来互相通信。BAN与垫子150上的邻近度传感器（诸如分别与图1的传感器105、107和109对应的传感器204、205和206）通信，以提供对用户移动的准确的运动捕捉和姿势检测（来自的图1其他传感器未被图解是为了避免向附图增加不必要的复杂性）。BAN和垫子150可被看作无线通信系统，其中各无线节点使用正交复用方案或单载波传输来进行通信。从而，搭载在身体和垫子上的每个节点可包括无线传感器，该无线传感器感测（获取）与用户身体的移动相关联的一个或多个信号并被配置成将该信号传达给游戏控制台200。垫子150上的传感器被用于更好地估计3D空间中的用户移动和身体位置。在一个实现中，为了实现该估计，可针对用户202佩戴的每一个邻近度传感器以及垫子150上的每一个邻近度传感器来执行线性距离计算。参照附图，这些线性距离可包括由邻近度传感器203和204计算出的线性距离209；由邻近度传感器203和206计算出的线性距离210；以及由邻近度传感器203和205计算出的线性距离211。这些计算也是随时间推移而执行的。在一方面，本文中所描述的无线节点可根据压缩感测（CS）来操作，其中采集速率可以小于正被获取的信号的奈奎斯特速率。
接收机控制台100和游戏控制台200将分别从无线发射机102和无线发射机207接收数据，并且处理来自一个或多个传感器（包括邻近度传感器和/或惯性传感器）的信息以估计或确定用户身体的姿势或移动信息。从无线发射机102和无线发射机207接收到的数据还可包含经处理的信息，诸如本文所述的从用户身体的移动中检测到的姿势或移动信息。
在本文所公开的系统的一个方面，由各种传感器收集的信息可被用来创建用户202的运动学模型。根据该模型，可确定来自用户202的任何运动并且随后可根据那些运动来检测姿势。
图3解说了针对一用户使用该姿势和运动检测系统的示例，该用户是休闲游戏者并且鉴于她具有积极的生活方式因此热衷于保持体形。有时候，她难以去健身房，并且在季节性天气条件的情况下在室外锻炼可能往往是艰苦的。继续参考图2，作为去传统健身房或健身设施的替代或补充，用户202可使用游戏控制台（诸如游戏控制台200）的健身视频游戏。该新的游戏配备了她通常在健身房找到但具有特殊属性的若干附件：如新的健身垫子（诸如包括多个邻近度传感器105-108和中央邻近度传感器104的垫子150）、以及包括与位于垫子150中的传感器相连接的邻近度传感器203以形成上述无线通信系统的加重手套303。
在本文所公开的系统的一个方面，垫子150还包括集成压力传感器。而且，每一个加重手套303可包含多维运动传感器和心律监视器。当用户进行作为游戏的一部分来提供的某些锻炼时，垫子150和加重手套303上的传感器允许该游戏更准确地辨别当她移动时的所有移动，以及在给定所佩戴手套的重量的情况下知晓她所使的力量、跳跃的高度以及当前心跳。这些附件自动校准并且它们可在不同的锻炼之间执行重新调整。显然，代替手套，还可使用由用户可佩戴或握持的另一附件来达成相同的功能结果。
在本文所公开的系统的一个方面，当用户完成她针对该游戏的锻炼时，她可将所有锻炼附件（诸如手套）放在该垫子上以对它们充电，这是因为该垫子可兼作无线充电器。在这个星期中的稍后时间，用户可决定在她本地健身房上健身课。此时她可随身携带该游戏的附件，因为她可以使用安装在便携式设备（诸如她的电话）上的移动客户端应用来继续跟踪她的健身活动和成就。
图4解说了运动捕捉过程400，其中在402，提供配置成支撑对象（诸如用户202）的表面（诸如垫子150）。在404，随同该表面布置至少一个传感器装置（诸如中央邻近度传感器104和多个邻近度传感器105到108中的任一个传感器），其中该至少一个传感器装置被配置成与一个或多个远程传感器装置（诸如多个邻近度传感器203）通信以获得测距和惯性信息以供在该对象的运动学模型中使用。
图5解说了可在本文中所阐述的系统内采用的无线设备（无线节点）500中使用的各种组件。无线设备500是可被配置成实现本文中所描述的各种方法的设备的示例。无线设备500可被用来实现垫子150中的中央邻近度传感器104以及多个邻近度传感器105、或用户202佩戴的多个邻近度传感器203中的任一个传感器。
无线设备500可包括控制无线设备500的操作的处理器504。处理器504也可被称为中央处理单元（CPU）。可包括只读存储器（ROM）和随机存取存储器（RAM）两者或任何其它类型的存储器的存储器506向处理器504提供指令和数据。存储器506的一部分还可包括非易失性随机存取存储器（NVRAM）。处理器504通常基于存储在存储器506内的程序指令来执行逻辑和算术运算。存储器506中的指令可以是可执行的以实现本文所描述的方法。
无线设备500还可包括外壳508，该外壳508可包括发射机510和接收机512以允许在无线设备500与远程位置之间进行数据的传送和接收。发射机510和接收机512可被组合成收发机514。天线516可被附连至外壳508且电耦合至收发机514。无线设备500还可包括（未示出）多个发射机、多个接收机、多个收发机、和/或多个天线。
无线设备500还可包括可用于力图检测和量化收发机514所接收的信号的电平的信号检测器518。信号检测器518可检测诸如总能量、每副载波每码元能量、功率谱密度之类的信号以及其它信号。无线设备500还可包括供处理信号使用的数字信号处理器（DSP）520。
无线设备500的各种组件可由总线系统522耦合在一起，除数据总线之外，总线系统522还可包括电源总线、控制信号总线和状态信号总线。
在本文所阐述的公开的各方面，在各种实现中都引述了测距。如本文中所使用的，测距是确定两个配备了测距检测的节点（诸如两个邻近度传感器）之间的距离的感测机制。该距离可与来自其他传感器（诸如惯性传感器）的测量相组合，以校正误差并提供估计这些惯性传感器中的漂移分量的能力。根据某些方面，一组身佩式节点可发出能用一个或多个驻定地面参考节点来检测的传输。这些参考节点可具有已知位置，并且可以被时间同步到几分之一纳秒内。然而，对于许多应用而言，必须依赖于利用驻定地面参考节点的解决方案可能因其复杂的设立要求故而是不切实际的。因此，可能期望进一步的创新。
本文中所阐述的公开的某些方面支持允许系统克服先前办法的局限性并实现具有各式各样应用所需的特性的产品的各种机制。
应当注意，尽管本文中使用了术语“身体”，但本说明书也可应用于捕捉机器（诸如机器人）的姿态。同样，本技术可应用于捕捉活动中道具的姿态，这些道具诸如剑/盾、滑板、球拍/球杆/球棒。
如本文所讨论的，本文中所描述的惯性传感器包括诸如加速计、陀螺仪或惯性测量单元（IMU）之类的传感器。IMU是加速计和陀螺仪两者的组合。本领域普通技术人员熟悉这些传感器的操作和运作。
测距是确定两个经装备节点之间的距离的感测机制。该距离可与惯性传感器测量组合成身体运动估计量，以校正误差并提供估计惯性传感器中的漂移分量的能力。根据某些方面，一组身佩式节点可发出能用一个或多个驻定地面参考节点来检测的传输。参考节点可具有已知位置，并且可以被时间同步到几分之一纳秒内。然而，如先前所提及的，对于消费者级别的产品而言，该系统可能因其复杂的设立要求故而是不切实际的。因此，可能期望进一步的创新。
在所公开系统的一个方面，可基于信号往返时间而非到达时间来产生与身佩式节点相关联的距离信息。这可从距离估计中消除两个节点之间的任何时钟不确定性，并且因此可去除对同步节点的需求，这可显著地简化设立。此外，所提议的办法使得所有节点本质上相同，因为没有“经同步节点”相对于“未经同步节点”的概念。
所提议的办法可利用任何两个节点之间的距离，包括不同身佩式节点之间的距离。这些距离可与惯性传感器数据并与由运动学身体模型所提供的约束进行组合以估计身体姿态和运动。尽管先前系统仅执行从身体节点到固定节点的测距，但消除了时间同步要求可使得能够执行任何两个节点之间的测距。由于有附加的距离数据可用，并且还由于对身体相对位置的直接感测，所以这些附加距离在运动跟踪估计器中可以是非常有价值的。不同身体上的各节点之间的距离对于确定这些身体之间的相对位置和姿态可能也是有用的。
通过使用高准确度往返时间距离以及各身体上节点和身体外节点之间的距离，可减少惯性传感器的数量和质量。减少节点数量可使得使用简单得多，并且降低惯性传感器的所需准确度可降低成本。在生产适用于消费者产品的系统方面，这两种改进都可能是极其重要的。
以上所描述的方法的各种操作可由能够执行相应功能的任何合适的装置来执行。这些装置可包括各种硬件和/或软件组件和/或模块，包括但不限于电路、专用集成电路（ASIC）、或处理器。一般而言，在附图中解说了操作的场合，这些操作可具有带相似编号的相应配对装置加功能组件。例如，图6解说了用于运动捕捉的设备600的示例。设备600包括：配置成支撑对象的表面装置602；以及随同该表面布置的至少一个传感器装置604，其中该至少一个传感器装置被配置成与一个或多个远程传感器通信以获得测距或惯性信息中的至少一者以供在该对象的运动学模型中使用。
此外，一般而言，用于感测的装置可包括一个或多个邻近度传感器，诸如邻近度传感器105、惯性传感器、或其任何组合。用于传送的装置可包括图5中示出的发射机（例如，发射机单元510）和/或天线516。用于接收的装置可包括图5中示出的接收机（例如，接收机单元512）和/或天线516。用于处理的装置、用于确定的装置、或用于使用的装置可包括处理系统，该处理系统可包括一个或多个处理器，诸如图5中示出的处理器504。
图7是解说采用处理系统714的接收机控制台100或游戏控制台200的硬件实现的示例的图示。该装置包括耦合到收发机710的处理系统714。收发机710耦合到一个或多个天线720。收发机710提供用于在传输介质上与各种其他装置通信的手段。处理系统714包括耦合到计算机可读介质706的处理器704。处理器704负责通用处理，包括执行存储在计算机可读介质706上的软件。该软件在由处理器704执行时使处理系统714执行上文关于任何特定装置描述的各种功能。计算机可读介质706还可被用于存储由处理器704在执行软件时操纵的数据。该处理系统还包括用于与多个邻近度传感器通信以接收对象的测距或惯性信息中的至少一者的模块732、用于生成运动学模型的模块734、以及用于基于该运动学模型来确定用户姿势的模块736。各模块可以是在处理器704中运行的软件模块、驻留/存储在计算机可读介质706中的软件模块、耦合到处理器704的一个或多个硬件模块、或其某一组合。
如本文中所使用的，术语“确定”涵盖各种各样的动作。例如，“确定”可包括演算、计算、处理、推导、研究、查找（例如，在表、数据库或另一数据结构中查找）、查明、及类似动作。同样，“确定”可包括接收（例如，接收信息）、访问（例如，访问存储器中的数据）、及类似动作。同样，“确定”还可包括解析、选择、选取、建立、及类似动作。
结合本文中所阐述的公开来描述的各种解说性逻辑块、模块和电路可以用设计成执行本文中描述的功能的通用处理器、数字信号处理器（DSP）、专用集成电路（ASIC）、现场可编程门阵列信号（FPGA）或其他可编程逻辑器件（PLD）、分立的门或晶体管逻辑、分立的硬件组件、或其任何组合来实现或执行。通用处理器可以是微处理器，但在替换方案中，处理器可以是任何市售的处理器、控制器、微控制器、或状态机。处理器还可以被实现为计算设备的组合，例如DSP与微处理器的组合、多个微处理器、与DSP核心协作的一个或多个微处理器、或任何其他此类配置。
本文所公开的方法包括用于达成所描述的方法的一个或多个步骤或动作。这些方法步骤和/或动作可以彼此互换而不会脱离权利要求的范围。换言之，除非指定了步骤或动作的特定次序，否则具体步骤和/或动作的次序和/或使用可以改动而不会脱离权利要求的范围。结合本文所阐述的公开所描述的方法或算法的步骤可直接在硬件中、在由处理器执行的软件模块中、或在这两者的组合中实施。软件模块可驻留在本领域所知的任何形式的存储介质中。可使用的存储介质的一些示例包括随机存取存储器（RAM）、只读存储器（ROM）、闪存、EPROM存储器、EEPROM存储器、寄存器、硬盘、可移动盘、CD-ROM，等等。软件模块可包括单条指令、或许多条指令，且可分布在若干不同的代码段上、分布在不同的程序间、以及跨多个存储介质分布。存储介质可被耦合到处理器以使得该处理器能从/向该存储介质读写信息。在替换方案中，存储介质可以被整合到处理器。
所描述的功能可在硬件、软件、固件或其任何组合中实现。如果以硬件实现，则示例硬件配置可包括无线节点中的处理系统。该处理系统可以用总线架构来实现。取决于该处理系统的具体应用和整体设计约束，总线可包括任何数目的互连总线和桥接器。总线可将包括处理器、机器可读介质、以及总线接口的各种电路链接在一起。总线接口可用于尤其将网络适配器经由总线连接至处理系统。网络适配器可用于实现PHY层的信号处理功能。在用户终端的情形中，用户接口（例如，按键板、显示器、鼠标、游戏操纵杆等）也可被连接至总线。总线还可链接各种其他电路（诸如定时源、外围设备、稳压器、电源管理电路等），这些电路在本领域中是众所周知的，因此将不再赘述。
处理器可负责管理总线和一般处理，包括执行存储在机器可读介质上的软件。处理器可用一个或多个通用和/或专用处理器来实现。示例包括微处理器、微控制器、DSP处理器、以及其他能执行软件的电路系统。软件应当被宽泛地解释成表示指令、数据、或其任何组合，无论是被称作软件、固件、中间件、微代码、硬件描述语言、或其他。作为示例，机器可读介质可以包括RAM（随机存取存储器）、闪存、ROM（只读存储器）、PROM（可编程只读存储器）、EPROM（可擦式可编程只读存储器）、EEPROM（电可擦式可编程只读存储器）、寄存器、磁盘、光盘、硬盘驱动器、或者任何其他合适的存储介质、或其任何组合。机器可读介质可被实施在计算机程序产品中。该计算机程序产品可以包括包装材料。
在硬件实现中，机器可读介质可以是与处理器分开的处理系统的一部分。然而，如本领域技术人员将容易领会到的，机器可读介质、或其任何部分可在处理系统外部。作为示例，机器可读介质可包括传输线、由数据调制的载波、和/或与无线节点分开的计算机产品，所有这些都可由处理器通过总线接口来访问。替换地或补充地，机器可读介质、或其任何部分可被集成到处理器中，诸如高速缓存和/或通用寄存器文件可能就是这种情形。
处理系统可以被配置为通用处理系统，该通用处理系统具有一个或多个提供处理器功能性的微处理器和提供机器可读介质中的至少一部分的外部存储器，它们都通过外部总线架构与其他支持电路系统链接在一起。替换地，处理系统可以用带有集成在单块芯片中的处理器、总线接口、用户接口（在接入终端情形中）、支持电路系统、和至少一部分机器可读介质的ASIC（专用集成电路）来实现，或者用一个或多个FPGA（现场可编程门阵列）、PLD（可编程逻辑器件）、控制器、状态机、门控逻辑、分立硬件组件、或者任何其他合适的电路系统、或者能执行本公开通篇所描述的各种功能性的电路的任何组合来实现。取决于具体应用和加诸于整体系统上的总设计约束，本领域技术人员将认识到如何最佳地实现关于处理系统所描述的功能。
机器可读介质可包括数个软件模块。这些软件模块包括当由处理器执行时使处理系统执行各种功能的指令。这些软件模块可包括传送模块和接收模块。每个软件模块可以驻留在单个存储设备中或者跨多个存储设备分布。作为示例，当触发事件发生时，可以从硬件驱动器中将软件模块加载到RAM中。在软件模块执行期间，处理器可以将一些指令载入到高速缓存中以提高存取速度。随后可将一个或多个高速缓存行加载到通用寄存器文件中以供处理器执行。在以下谈及软件模块的功能性时，将理解此类功能性是在处理器执行来自该软件模块的指令时由该处理器来实现的。
如果在软件中实现，则各功能可以作为一条或多条指令或代码存储在计算机可读介质上或藉其进行传送。计算机可读介质包括计算机存储介质和通信介质两者，这些介质包括促成计算机程序从一地向另一地转移的任何介质。存储介质可以是能被计算机访问的任何可用介质。作为示例而非限定，这样的计算机可读介质可包括RAM、ROM、EEPROM、CD-ROM或其它光盘存储、磁盘存储或其它磁存储设备、或能被用来携带或存储指令或数据结构形式的期望程序代码且能被计算机访问的任何其它介质。任何连接也被正当地称为计算机可读介质。例如，如果软件是使用同轴电缆、光纤电缆、双绞线、数字订户线（DSL）、或无线技术（诸如红外（IR）、无线电、以及微波）从web站点、服务器、或其他远程源传送而来，则该同轴电缆、光纤电缆、双绞线、DSL、或无线技术（诸如红外、无线电、以及微波）就被包括在介质的定义之中。如本文中所使用的盘（disk）和碟（disc）包括压缩碟（CD）、激光碟、光碟、数字多用碟（DVD）、软盘、和蓝碟，其中盘（disk）常常磁性地再现数据，而碟（disc）用激光来光学地再现数据。因此，在一些方面，计算机可读介质可包括非瞬态计算机可读介质（例如，有形介质）。另外，对于其他方面，计算机可读介质可包括瞬态计算机可读介质（例如，信号）。上述的组合也应被包括在计算机可读介质的范围内。
因而，某些方面可包括用于执行本文中介绍的操作的计算机程序产品。例如，此类计算机程序产品可包括其上存储（和/或编码）有指令的计算机可读介质，这些指令能由一个或多个处理器执行以执行本文中所描述的操作。对于某些方面，计算机程序产品可包括包装材料。
此外，应当领会，用于执行本文中所描述的方法和技术的模块和/或其他恰适装置能由用户终端和/或基站在适用的场合下载和/或以其他方式获得。例如，此类设备能被耦合至服务器以促成用于执行本文中所描述的方法的装置的转移。替换地，本文中所描述的各种方法能经由存储装置（例如，RAM、ROM、诸如压缩碟（CD）或软盘之类的物理存储介质等）来提供，以使得一旦将该存储装置耦合到或提供给用户终端和/或基站，该设备就能获得各种方法。此外，能利用适于向设备提供本文中所描述的方法和技术的任何其他合适的技术。
如本文所描述的，本文所阐述的公开中的无线设备/节点可包括基于由该无线设备传送或在该无线设备处接收的信号执行功能的各种组件。无线设备还可指可佩戴式无线设备。在一些方面，可佩戴式无线设备可包括无线头戴式送受话器或无线手表。例如，无线头戴式送受话器可包括适配成基于经由接收机接收到的数据提供音频输出的换能器。无线手表可包括适配成基于经由接收机接收到的数据提供指示的用户接口。无线感测设备可包括适配成提供要经由发射机发射的数据的传感器。
无线设备可经由一条或多条无线通信链路通信，这些无线通信链路基于任何合适的无线通信技术或以其他方式支持任何合适的无线通信技术。例如，在一些方面，无线设备可与网络相关联。在一些方面，网络可包括使用超宽带技术或其他某种合适的技术实现的个域网（例如，支持30米量级的无线覆盖区域）或体域网（例如，支持60米量级的无线覆盖区域）。在一些方面，网络可包括局域网或广域网。无线设备可支持或以其他方式使用各种无线通信技术、协议、或标准（诸如举例而言CDMA、TDMA、OFDM、OFDMA、WiMAX和Wi-Fi）中的一种或多种。类似地，无线设备可支持或以其他方式使用各种相应的调制或复用方案中的一种或多种。无线设备由此可包括合适组件（例如，空中接口）以使用以上或其他无线通信技术建立一条或多条无线通信链路并经由这一条或多条无线通信链路来通信。例如，设备可包括具有相关联的发射机和接收机组件（例如，发射机510和接收机512）的无线收发机，这些发射机和接收机组件可包括促成无线介质上的通信的各种组件（例如，信号发生器和信号处理器）。
本文中的教导可被纳入各种装置（例如，设备）中（例如，在装置内实现或由装置执行）。例如，本文中所教示的一个或多个方面可被纳入到电话（例如，蜂窝电话）、个人数据助理（“PDA”）或所谓的智能电话、娱乐设备（例如，便携式媒体设备，包括音乐和视频播放器）、头戴式送受话器（例如，头戴式受话器、耳机等）、话筒、医疗感测设备（例如，生物测定传感器、心率监视器、计步器、EKG设备、智能绷带等）、用户I/O设备（例如，手表、遥控器、照明开关、键盘、鼠标等）、环境感测设备（例如，轮胎气压监视器）、可接收来自医疗或环境感测设备的数据的监视设备（例如，台式计算机、移动计算机等）、护理点设备、助听器、机顶盒、或任何其他合适设备中。监视设备还可经由与网络的连接来访问来自不同感测设备的数据。这些设备可具有不同的功率和数据需求。在一些方面中，本文中的教示可适配成用在低功率应用中（例如，通过使用基于脉冲的信令方案和低占空比模式），并且可支持各种数据率，包括相对高的数据率（例如，通过使用高带宽脉冲）。
在一些方面，无线设备可包括通信系统的接入设备（例如，接入点）。此类接入设备可提供例如经由有线或无线通信链路至另一网络（例如广域网，诸如因特网或蜂窝网络）的连通性。因此，接入设备可使得另一设备（例如，无线站）能接入该其他网络或实现某一其他功能性。此外应领会，这两个设备中的一者或两者可以是便携式的，或者在一些情形中为相对非便携式的。另外，应当明白，无线设备还可以能够按非无线的方式（例如，经由有线连接）经由恰适的通信接口传送和/或接收信息。
提供之前的描述是为了使本领域中的任何技术人员均能够实践本文中所描述的各种方面。对这些方面的各种改动将容易为本领域技术人员所明白，并且在本文中所定义的普适原理可被应用于其他方面。因此，权利要求并非旨在被限定于本文中所示出的各方面，而是应被授予与权利要求的语言相一致的全部范围，其中对要素的单数形式的引述并非旨在表示“有且仅有一个”（除非特别如此声明）而是“一个或多个”。除非特别另外声明，否则术语“一些/某个”指的是一个或多个。引述一列项目中的“至少一个”的短语是指这些项目的任何组合，包括单个成员。作为示例，“a、b或c中的至少一个”旨在涵盖：a；b；c；a和b；a和c；b和c；以及a、b和c。本公开通篇描述的各种方面的要素为本领域普通技术人员当前或今后所知的所有结构上和功能上的等效方案通过引述被明确纳入于此，且旨在被权利要求所涵盖。此外，本文中所公开的任何内容都并非旨在贡献给公众——无论这样的公开是否在权利要求书中被显式地叙述。权利要求的任何要素都不应当在35U.S.C.§112第六款的规定下来解释——除非该要素是使用措辞“用于……的装置”来明确叙述的或者在方法权利要求情形中该要素是使用措辞“用于……的步骤”来叙述的。

Claims (25)

1.一种用于运动捕捉的装置，包括：
表面，其配置成支撑对象；以及
多个邻近度传感器，所述多个邻近度传感器布置在所述表面上并且被配置成使用测距来确定相对于彼此的位置；以及
所述对象佩戴的一个或多个远程传感器；其中
所述多个邻近度传感器和所述一个或多个远程传感器获得关于所述对象佩戴的每一个远程传感器与每一个邻近度传感器的测距信息以供在创建所述对象的运动学模型中使用。
2.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述测距信息包括距离和时间信息。
3.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述表面包括垫子。
4.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述至少一个传感器之一包括配置成与远程装置传达所述测距或惯性信息中的所述至少一者的收发机。
5.如权利要求1所述的装置，其特征在于，进一步包括：配置成与远程装置传达所述测距或惯性信息中的所述至少一者的收发机。
6.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述对象包括人体的至少一部分。
7.如权利要求1所述的装置，其特征在于，进一步包括被配置成根据在所述运动学模型中使用的所述测距或惯性信息中的所述至少一者来估计所述对象的运动的处理系统。
8.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述表面是便携式的。
9.一种用于运动捕捉的设备，包括：
用于支撑对象的装置；以及
多个用于感测的装置，所述多个用于感测的装置布置在所述用于支撑的装置上并且被配置成使用测距来确定相对于彼此的位置，其中所述多个感测装置被配置成与所述对象佩戴的一个或多个远程传感器通信以获得关于所述对象佩戴的每一个远程传感器与感测装置的测距信息以供在创建所述对象的运动学模型中使用。
10.如权利要求9所述的设备，其特征在于，所述测距信息包括距离和时间信息。
11.如权利要求9所述的设备，其特征在于，所述用于支撑的装置包括垫子。
12.如权利要求9所述的设备，其特征在于，所述至少一个传感器装置之一包括配置成与远程装置传达所述测距或惯性信息中的所述至少一者的收发机装置。
13.如权利要求9所述的设备，其特征在于，进一步包括：配置成与远程装置传达所述测距或惯性信息中的所述至少一者的收发机装置。
14.如权利要求9所述的设备，其特征在于，所述对象包括人体的至少一部分。
15.如权利要求9所述的设备，其特征在于，进一步包括被配置成根据在所述运动学模型中使用的所述测距或惯性信息中的所述至少一者来估计所述对象的运动的处理装置。
16.如权利要求9所述的设备，其特征在于，所述表面是便携式的。
17.一种用于运动捕捉的方法，包括：
提供配置成支撑对象的表面；以及
在所述表面上布置多个传感器并使用测距来确定相对比彼此的位置，其中所述多个传感器被配置成与所述对象佩戴的一个或多个远程传感器通信以获得关于所述对象佩戴的每一个远程传感器与每一个邻近度传感器的测距信息以供在创建所述对象的运动学模型中使用。
18.如权利要求17所述的方法，其特征在于，所述测距信息包括距离和时间信息。
19.如权利要求17所述的方法，其特征在于，所述表面包括垫子。
20.如权利要求17所述的方法，其特征在于，进一步包括经由所述至少一个传感器之一中的收发机与远程装置传达所述测距或惯性信息中的所述至少一者。
21.如权利要求17所述的方法，其特征在于，进一步包括经由收发机与远程装置传达所述测距或惯性信息中的所述至少一者。
22.如权利要求17所述的方法，其特征在于，所述对象包括人体的至少一部分。
23.如权利要求17所述的方法，其特征在于，进一步包括根据在所述运动学模型中使用的所述测距或惯性信息中的所述至少一者来估计所述对象的运动。
24.如权利要求17所述的方法，其特征在于，所述表面是便携式的。
25.一种用于运动捕捉的传感器垫子，包括：
至少一个天线，所述天线电耦合到多个邻近度传感器中的至少一个邻近度传感器和/或电耦合到一个或多个远程传感器；
表面，其配置成支撑对象；以及
所述多个邻近度传感器，所述多个邻近度传感器布置在所述表面上并被配置成使用测距来确定相对于彼此的位置；以及
所述对象佩戴的一个或多个远程传感器；其中
所述多个邻近度传感器和所述一个或多个远程传感器获得测距信息以供在创建所述对象的运动学模型中使用。
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