CN103529936B - 姿势检测和识别 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及姿势检测和识别。描述了在传感器的视场中追踪和识别所执行的姿势的技术。在一个或多个实施方式中，该技术可以被实施在电子设备中，该电子设备被配置为响应于传感器检测到在传感器视场中发生的姿势，从传感器接收信号。透镜位于传感器上方，以准直入射在透镜上的光，并将准直光传递到传感器。该电子设备被配置为基于该信号生成一个或多个光强度比。该电子设备接着被配置为基于一个或多个光强度比，确定所执行的姿势类型。

Description

姿势检测和识别
技术领域
本发明涉及姿势检测和识别。
背景技术
姿势检测和识别可以被用于为电子设备提供新颖的且更加直观的人机接口(HMI)。姿势识别的目标是通过数学算法解释人类姿势。通常来说，姿势可以来源于任意的身体移动或状态，但是更通常是来自用户的面部或手部，例如，采取手势的方式。姿势识别通常看上去是一种电子设备开始理解人类身体语言的方式，从而在机器和人类之间提供了一种与基于文本的接口和图形用户接口(GUI)相比更加方便和/或直观的接口，所述电子设备例如是计算机、手写板、智能电话等等，基于文本的接口和图形用户接口通常将大多数电子设备输入限制为键盘、鼠标，还有可能是触摸板或触摸屏。因此，姿势检测和识别可以使人类更加自然地与机器交互，而不需要使用机械输入设备。
发明内容
描述了在传感器视场中追踪和识别执行的姿势的技术。在一个或多个实施方式中，该技术可以被实施在电子设备中，该电子设备被配置为响应于检测在传感器视场中发生的姿势的传感器，而处理来自传感器的信号。透镜位于传感器上方，以准直入射在透镜上的光，以及将准直光传递到传感器。电子设备被配置为基于该信号生成一个或多个光强度比。电子设备接着被配置为基于一个或多个光强度比，来确定所执行的姿势的类型。
提供本发明内容部分仅仅是引入主题，该主题在具体实施方式部分和附图中进行了完全地描述。因此，发明内容部分不应被认为描述基本特征，或者被用于确定权利要求的范围。
附图说明
参考附图描述具体实施方式部分。在附图中，附图标记的最左边的数字确定了该附图标记首次出现的附图。在说明书和附图中的不同实例中可以使用相同的附图标记表示类似或相同的项目。
图1A是根据本公开内容的示例性实施方式的以2×2光电二极管阵列布置的四个光电二极管的平面图的示意图。
图1B是图1中所示的光电二极管阵列的侧视图的示意图。
图1C是根据本公开内容的示例性实施方式的以4×4光电二极管阵列布置的多个光电二极管阵列的等距视图的示意图。
图2A是根据本公开内容的示例性实施方式的以2×2光电二极管阵列布置的四个光电二极管的等距视图的示意图，其中各种位置被示为邻近相应的光电二极管，以示出在光电二极管阵列的视场中执行的圆形姿势。
图2B是示出了当光电二极管阵列检测到圆形姿势时，图2A中示出的四个光电二极管的生成的阵列响应。
图2C是示出了关于图2A中所示的光电二极管阵列的中央的位置信息的圆形。
图2D是示出了当对角挥击姿势被光电二极管阵列检测到时，图1中所示的四个光电二极管的响应的曲线图，其中对角挥击姿势通常从光电二极管“A”对角执行到光电二极管“D”。
图2E是示出了当对角挥击姿势被光电二极管阵列检测到时，图1中所示的四个光电二极管的响应的曲线图，其中对角挥击姿势通常从光电二极管“B”对角执行到光电二极管“C”。
图3是示出了根据本公开内容的示例性实施方式的可以被配置为追踪和识别姿势的电子设备的框图。
图4是示出了根据本公开内容的示例性实施方式的用于识别姿势的方法的流程图。
具体实施方式
概述
姿势检测越来越多地被电子设备用来检测用户输入，以用于与电子设备相关的各种应用。这种电子设备通常具有传感器配置，所述传感器配置采用大量光电二极管来改善姿势检测的范围和操作(例如，降噪)。这些传感器配置还可以提供对复杂姿势的有限追踪和检测(例如，圆形姿势、对角挥击姿势，等等)。
因此，描述了一种用于在传感器的视场中追踪和识别所执行姿势的技术。在一个或多个实施方式中，所述技术可以被实施在电子设备中，该电子设备被配置为响应于传感器检测到在传感器视场中发生的姿势，而处理来自传感器的信息。透镜位于传感器上方，以准直入射在透镜上的光，并且将准直光传递到传感器。与不采用透镜的电子设备相比，该透镜可以提高传感器(例如，电子设备)的灵敏度。在实施例中，传感器可以包括光电检测器的阵列，该透镜可以与光电检测器的阵列集成。该电子设备被配置为基于该信号生成一个或多个光强度比。该电子设备接着被配置为基于一个或多个光强度比，来确定所执行的姿势的类型。
示例性光电二极管阵列
图1A到1C示出了光电检测器阵列100，其被配置为感测姿势，并提供代表该姿势的一个或多个电子信号。如图1A所示，光电检测器阵列100可以利用包括多个光电检测器(例如所示例子中示出的四个光电检测器102、104、106、108)的光电检测器阵列100来实现。在实施方式中，光电检测器102、104、106、108可以包括光电二极管电荷耦合装置(CCD)或者光电晶体管。然而可以预期，光电检测器可以采用能够感测或检测光或其它电磁辐射的其它设备。
光电检测器阵列100包括透镜110，该透镜至少部分位于光电二极管阵列100上方，以聚焦并传送入射其上的光(例如，从多个角度入射在透镜110上的光)。在实施方式中，透镜110可以与光电检测器阵列100集成。例如，透镜110可以被配置为至少基本上准直入射在透镜110上的光，以便与不采用透镜的类似光电检测器阵列相比，提高光电检测器阵列100的灵敏度。如图所示，透镜110可以直接位于光电检测器阵列100的上方，以允许形成准直光到光电检测器102、104、106、108的通路。在实施方式中，透镜110可以包括微透镜阵列结构，该微透镜阵列结构可以与光电检测器阵列100集成。在这样的实施方式中，透镜110可以包括球形凸起表面，以折射入射其上的光(见图1A到1C)。然而，可以预期，可以采用各种其它方式配置透镜110。例如，透镜110可以是玻璃透镜、塑料透镜，等等，而且可以与光电检测器阵列分离。类似的，透镜110可以是非球面透镜、菲涅尔透镜，等等。在示例性实施方式中，透镜110可以具有至少大约20微米(20μm)到至少大约500微米(500μm)的直径。在还有另一个实施方式中，透镜110可以是至少大约百分之九十五(95％)到至少大约百分之五十(50％)的透镜阵列100的表面面积。此外，透镜110的曲率可以变化。例如，透镜110可以是凹面的。在另一个例子中，透镜110可以是凸面的。然而可以理解，可以利用其它类型的透镜。例如，透镜110可以是双凸的、平凸的、正弯月的、负弯月的、平凹的、双凹的，等等。透镜110可以具有至少大约十分之十三(1.3)到至少大约二(2)的折射率。然而可以理解，透镜110的规格可以根据光电检测器阵列100的各种设计确认而改变。
如图1B所示，透镜110可以位于钝化层112上方、屏蔽层114之中。钝化层112至少部分封装或者包围光电检测器102、104、106、108。在实施方式中，钝化层112可以包括至少实际上允许光从透镜110传送到光电检测器102、104、106、108的聚合物材料。例如，钝化层112可以由苯并环丁烯(BCB)聚合物材料制成。然而应该预期，其它缓冲材料也是可以使用的。
屏蔽层114位于钝化层112的上方，且被配置为至少实际上防止光(例如红外光和/或可见光)传送到光电检测器102、104、106、108。例如，屏蔽层114可以被配置为至少实际上防止特定波长光谱中的光(例如，红外波长光谱、蓝波长光谱，等等)的传送。在实施方式中，屏蔽层114可以由金属材料(例如铜，等等)构成。
应该注意，图1A和1B中所示的光电检测器阵列100仅仅是以举例的方式描述的，而并不意味着对本公开内容构成限制。因此，可以采用其它传感器配置。例如，如图1C所示，光电检测器阵列100可以扩展为包括光电二极管的四乘四(4×4)阵列。阵列100的每个象限可以由光电二极管的二乘二(2×2)阵列构成，并且可以包括设置于光电二极管的二乘二(2×2)阵列上方的透镜110。
图2A和2C示出了通过图1A和1B所示的光电检测器阵列100的姿势检测(例如，通常为圆形姿势)。作为对象，例如用户的手指和/或手，从位置1到位置4穿过光电检测器阵列100的视场，如图2A所示，随着时间生成的光电检测器阵列响应可以通过由图2B所示的图形表示。在本例的环境下，光电检测器的响应指示出该对象进入光电检测器104(光电检测器“B”)的上方的光电检测器阵列100的视场，分别进行到光电检测器102(光电检测器“A”)、光电检测器106(光电检测器“C”)、光电检测器108(光电检测器“D”)的上方(例如在它们的视场中)，并且大约在姿势进入光电检测器阵列100的视场的最初位置结束(例如，以圆形姿势的方式)。
图2C示出了单位圆200，其对应于图1A和2A中所示的光电检测器阵列100的布局配置。因此，单位圆200的第一象限202通常对应于光电二极管104，单位圆200的第二象限204通常对应于光电检测器102，单位圆200的第三象限206通常对应于光电二极管106，单位圆200的第四象限208通常对应于光电二极管108。另外，单位圆200的中央通常对应于光电二极管阵列100的中央210(见图2A)。因此，当在光电二极管阵列100的上方执行圆形姿势时，单位圆200可以被用来代表相应光电检测器102、104、106、108上方的圆形姿势的位置，以确定姿势的方向，这将在下面进行更加详细的描述。
在实施方式中，光电检测器阵列100可以包括光学隔板116(在图1C中示出)，光学隔板116被配置为将光电检测器阵列100分段为一个或多个阵列部分118、120、122、124。如图所示，每个阵列部分118、120、122、124包括四(4)个光电检测器102、104、106、108。然而可以预期，根据光电检测器阵列100的要求，在每个阵列部分中可以采用更多或更少量的光电二极管。光学隔板116被配置为至少实际上防止在阵列部分118、120、122、124之间的光学串扰。在实施方式中，如图1C所示，光学隔板116延伸超过光电检测器102、104、106、108的表面所定义的平面，从而与屏蔽层114相接。光学隔板116可以采用各种方式配置。例如，如图2A所示，光学隔板116可以至少部分位于光电检测器阵列100中的每个光电检测器(例如光电检测器102、104、106、108)之间。光学隔板116可以包括金属材料、铸造金属脊、模制塑料(molded plastic patrician)、预制橡胶垫片，等等。
在实施方式中，光电检测器阵列100(光电检测器阵列100和透镜110)可以被实现用于与电子设备一起进行姿势检测和/或识别，所述电子设备例如平板计算机、移动电话、智能电话、个人计算机(PC)、膝上型计算机、上网本计算机、手持便携式计算机、个人数字助理(PDA)、多媒体设备、游戏设备、电子书阅读器设备(eReader)、智能TV设备、表面计算设备(例如桌上型计算机)，等等。在以下论述中，描述了示例性电子设备。接着描述可以由设备采用的示例性方法。
示例性电子设备
图3示出了示例性电子设备300，用于执行这里论述的技术。如上所述，电子设备300可以采用各种方式配置。例如，电子设备300可以被配置为平板计算机、移动电话、智能电话、PC、膝上型计算机、上网本计算机、手持便携式计算机、PDA、多媒体设备、游戏设备、eReader设备、智能TV设备、表面计算设备(例如桌上型计算机)、人机接口设备(HID)、及其组合等等。然而，这些设备仅仅是以举例方式提供，并不意味着对本公开内容构成限制。因此，电子设备300可以被配置为各种其它设备，其它设备可以包括无需用手的人机接口。
在图3中，电子设备300被示为包括处理器302和存储器304。处理器302为电子设备300提供处理功能，且可以包括任意数量的处理器、微控制器、或其它处理系统，以及用于存储电子设备300所访问或生成的数据和其它信息的常驻存储器或外部存储器。处理器302可以执行一个或多个软件程序，所述软件程序实现这里所述的技术和模块。处理器302并不受形成它的材料或者其中采用的处理机制的限制，正因为如此，可以通过半导体和/或晶体管实现(例如，电子集成电路(IC))，等等。
存储器304是提供存储功能的非瞬时性设备可读存储介质的例子，所述存储功能存储与电子设备300的操作相关的各种数据，例如上述软件程序和代码段，或者指示电子设备300的处理器302和其它元件来执行这里所述的技术的其它数据。尽管示出了单独一个处理器304，但是可以采用多种存储器类型和组合。存储器304可以与处理器302集成在一起，可以是独立存储器，或二者的组合。存储器可以包括例如可移动存储器元件和不可移动存储器元件，例如随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、闪速存储器(例如，安全数字(SD)卡、mini-SD卡、micro-SD卡)、磁存储器、光存储器、通用串行总线(USB)存储设备，等等。在电子设备300的实施例中，存储器304可以包括可移动集成电路卡(ICC)存储器，例如由用户识别模块(SIM)卡、通用用户识别模块(USIM)卡、通用集成电路卡(UICC)等提供的存储器。
如图3所示，电子设备300包括传感器，例如由图1A到1C所示的光电传感器/光电检测器阵列(光电检测器阵列100)构成的传感器。光电检测器阵列306可以采用各种方式配置。例如，光电检测器阵列306可以包括光电传感器二极管(例如光电二极管)、光电晶体管等(例如光电检测器阵列100)的阵列。在实施方式中，光电检测器阵列306能够检测光，并且响应于此而提供信号。因此，通过根据检测到的光的强度，将光转化为电流和/或电压，光电检测器阵列306可以提供对应于入射到阵列中每个光电检测器上的光强度的信号(例如生成用于如图2B所示的每个光电检测器的四个信号)。例如，当光电检测器阵列306被暴露于光时，可以生成多个自由电子，从而产生由电流构成的信号。该信号可以对应于检测到的光的一个或多个特性。例如，所述特性可以对应于但不必限于：检测到的光相对于光电检测器阵列306的位置、入射到光电检测器阵列306上的光的强度(例如辐照度等)、光入射在光电检测器阵列306上的时长、入射到光电检测器阵列306上的光的方向，等等。
光电检测器阵列306可以被配置为检测可见光光谱和近红外光光谱中的光。如这里所用，术语“光”被用来指代发生在可见光光谱和/或近红外光光谱中的电磁辐射。例如，如这里提及的，可见光光谱(可见光)包括发生在波长从大约三百九十纳米(390nm)到大约七百五十纳米(750nm)范围中的电磁辐射。类似地，如这里提及的，近红外光光谱(红外光)包括范围在波长从大约七百纳米(700nm)到三微米(3μm)的电磁辐射。在实施方式中，互补型金属氧化物半导体(CMOS)制造技术可以被用来形成光电检测器阵列306。
在实施方式中，光电检测器阵列306被配置为检测相对于光电检测器阵列306的取向的多个取向上的姿势(例如，右到左、左到右、顶到底、底到顶、对角穿过光电检测器等)。因此，光电检测器阵列306可以是分段式光电检测器，包括在一个封装中提供的单独的光电检测器的阵列(见图1A到1C)。如以上针对光电检测器阵列100描述的，光电检测器阵列306包括透镜，所述透镜被配置为聚焦并传送入射其上的光。例如，当对象(例如手)通过分段式光电检测器阵列306的视场时，该对象反射光，且该透镜被配置为准直入射在透镜上的光。准直光接着被提供给光电检测器，其中每个单独的光电检测器阵列可以提供信号，该信号与在对象通过相应的单独的光电检测器时分段式光电检测器阵列306的其它光电检测器是异相的。
尽管已经利用某些特征描述了光电检测器阵列306包括布置为阵列的多个光电二极管(例如，如图1A和1C所示)，这些配置仅仅通过举例的方式提供，而并不意味着限制本公开内容。因此，光电检测器阵列306可以包括但不必限于：有源象素传感器(例如，包括象素传感器阵列的图像传感器，其中每个象素传感器由光传感器和有源放大器构成)；电荷耦合装置(CCD)；反向偏置的光发射二极管(LED)，其充当光电二极管；响应于入射辐射的热效应的光检测器，例如热电检测器、红外线指示器(Golay cell)、热电偶、和/或热敏电阻器；光电导管/光敏电阻器(LDR)；光伏电池；光电二极管(例如，在光伏模式或光电导模式下操作)；光电倍增管；光电管；光电晶体管；等等。此外，光电检测器阵列306仅仅采用举例方式提供，其它传感器也可以被用来检测姿势移动，包括发射电磁辐射波束(例如红外光)的邻近传感器、触摸板、照相机，等等。例如，一个或多个照相机可以被用来检测姿势，例如深度关注(depth-aware)照相机、立体照相机，等等。
电子设备300可以包括照明源308，其被配置为生成有限波长光谱中的光(例如，接近红外光和/或可见光)。照明源308可以被用来照亮接近电子设备300的对象，例如操作者的手，从而允许光电检测器阵列306更加容易地和/或精确地检测该对象。在实施方式中，光电检测器阵列306可以被配置为检测从照明源308生成和发射的光(例如，来自接近于设备300的对象的反射光)。因此，光电检测器阵列306可以被配置为检测在有限波长光谱中的光。例如，照明源308可以生成发生在第一波长光谱中的光，并且光电检测器阵列306可以被配置为检测仅仅发生在第一波长光谱中的光。在实施方式中，照明源308可以包括发光二极管、激光二极管、或其它类型的光源。
如图3所示，电子设备300可以包括姿势识别模块310，其可以存储在存储器304中，并且可以由处理器302执行。姿势识别模块310代表追踪和识别在光电检测器阵列306的视场中执行的姿势的功能。姿势识别模块310被配置为通过转变光电检测器阵列306上方的光强度来追踪姿势。例如，如图2B所示，生成的阵列响应示出了信号，所述信号代表入射在该对象的每个离散位置的每个光电检测器上的光的强度。姿势识别模块310被配置为基于代表当姿势在光电检测器阵列306上方转变时每个光电检测器上的光强度的各种信号来追踪该姿势。在实施方式中，姿势设别模块310被配置为识别基于但不限于以下内容执行的姿势类型：光电检测器阵列306检测的光强度、在离散时间的每个光电检测器(光电检测器102、104、106、108)之间的光强度比、光强度比随时间的斜率变化，等等。
姿势识别模块310还被配置为通过在光电检测器阵列中每个光电检测器之间的光强度比，来识别所执行的姿势的类型。结合图2C，列表(exhibit)1示出了识别(确定)所执行的姿势的类型的方法的例子。
列表1
在列表1中，x(代表x轴上位置的坐标)、y(代表y轴上位置的坐标)和z(该对象位于离光电检测器阵列306多远的距离单位)坐标代表单位圆200的情况下对象的位置。因此x＝10*(Cos45°)代表在单位圆200的情况下位置1的x坐标，y＝10*(Sin45°)代表在单位圆200的情况下位置1的y坐标，z代表该对象在距离单位上(例如毫米、分米、英寸等)位于离位置1的光电检测器阵列306多远的地方。剩余的x、y和z坐标代表在单位圆200的情况下该对象的相应位置。
“SnA”对应于光电检测器102相对于其它光电检测器的光强度比的值(入射在光电检测器102上的光量的比率，相对于入射到其它光电检测器上的光量的比率)；“SnB”对应于光电检测器104相对于其它光电检测器的光强度比的值；“SnC”对应于光电检测器106相对于其它光电检测器的光强度比的值；“SnD”对应于光电检测器108相对于其它光电检测器的光强度比的值。光强度比包括在离散时间的每个光电检测器(光电检测器102、104、106、108)之间的光强度的比值(例如，当对象在位置1时，每个光电检测器之间的光强度比值，等等)。例如，光强度比基于光电检测器阵列306所提供的每个信号(例如，代表入射在光电检测器“A”上的光强度的信号，代表入射在光电检测器“B”上的光强度的信号，等等)。在这个特定例子中，比率5:1:9:5代表当对象在位置1时，每个光电检测器相对于其它光电检测器的光强度比，比率1:5:5:9代表当对象在位置2时，每个光电检测器相对于其它光电检测器的光强度比。在这个例子中，较高数值代表入射到各个光电检测器上的光的较低强度，且较高数值代表入射到各个光电检测器上的光的较低强度。例如，对于列表1中的位置1，最高的光强度入射在光电检测器104(光电检测器“B”)上，最低的光强度入射在光电检测器106(光电检测器“C”)上。如图2C所示，列表1示出了在位置1和位置2之间的离散采样的比率。应该理解，列表1所示的比值是为了举例，可以根据对象相对于光电检测器阵列306的位置以及距离而变化。
姿势识别模块310被配置为基于入射在光电检测器阵列306上的光的强度，来确定对象和光电检测器阵列306之间的距离(例如临近距离)。在实施方式中，姿势识别模块310基于传送到光电检测器阵列306中每个光电检测器(例如光电检测器102、104、106、108)的光强度，而在临近距离单位上确定光电检测器阵列306和执行姿势的对象之间的距离。一旦确定了对象和光电检测器阵列306之间的距离，姿势识别模块310被配置为计算光电检测器阵列306中每个光电检测器的光强度比。因此，随着对象在光电检测器阵列306的视场中转变(例如，执行一个姿势)，入射在包括光电检测器阵列306的每个光电检测器上的光强度变化，姿势识别模块310被配置为基于光的不同强度，持续确定光强度比。一旦完成了该姿势，就可以确定对应于代表该对象位置的离散点一系列的光强度比(见列表1)。应该理解，姿势识别模块310被配置为确定在预定时间间隔处的光强度比。例如，预定时间间隔可以对应于光电检测器阵列306的采样率，等等。
一旦确定了完成的姿势的光强度比，姿势检测模块310被配置为通过计算随时间变化的距离变化，确定所执行的姿势的类型。在实施方式中，姿势检测模块310被配置为确定在生成的阵列响应中每个响应的斜度(见图2B)。例如，基于所生成的阵列响应(代表入射在每个光电检测器上的光的信号)，姿势检测模块310基于每个响应相对于其它斜度的斜度，确定所执行的姿势。因此，可以基于每个生成的阵列响应的斜度以及光强度比的对应位置(方位)，利用代表所执行的姿势的类型的信息来对姿势检测模块310进行预先编程。姿势检测模块310可以接着交叉引用确定的斜度和预先编程的信息，以确定所执行的姿势的类型。例如，参考图2B，姿势检测模块310被配置为通过计算以下内容确定该对象从位置1移动到位置2(而不是从位置2到位置1)：光电检测器102的响应斜度从位置1到位置2是负值；光电检测器104的响应斜度从位置1到位置2是正值；光电检测器106的响应斜度从位置1到位置2是负值；光电检测器108的响应斜度从位置1到位置2是负值。姿势识别模块310可以接着通过确定与后面位置相关的斜度而确定姿势的方向(例如如图2B所示的位置2到原始位置1)。在这个特定例子中，姿势识别模块310可以确定所执行的姿势是圆形姿势。
应该理解，姿势识别模块310也可以检测其它姿势。图2D和2E示出了在光电检测器阵列306的视场中，对应于挥击姿势(例如手指挥击)的示例性生成的阵列响应。图2D示出了对应于在光电检测器102(光电检测器“C”)上方开始，在光电检测器108(光电检测器“D”)上方完成的对角挥击的所生成的阵列响应。图2E示出了对应于在光电检测器104(光电检测器“B”)上方开始，在光电检测器102(光电检测器“C”)上方完成的对角挥击的所生成的阵列响应。
图2B中所示的生成的阵列响应基于光强度比。如图所示，在位置1的最高光强度在光电检测器104(光电检测器“B”)的上方，其对应于临近时间(t)轴的所生成的阵列响应的值(相较于光电检测器106(光电检测器“C”)上方的最低光强度，其对应于远离时间(t)轴的所生成的阵列响应的值)。
设备300可以被配置为在不同姿势之间进行区分。为了本公开内容的目的，不同姿势可以被定义为发生在当入射在光电检测器阵列306上的某个可测量光量转变为至少实际上入射在光电检测器106上的较少的可测量光的时候。在某些例子中(例如，被对象反射的光被用来测量姿势)，从较少检测到的光转变为实际上较多检测到的光、又转变为较少检测到的光的这些转变可以包括不同姿势。在其它例子中(例如，被对象阻挡的光被用来测量姿势，例如对于背光的对象而言)，从较多检测到的光转变为实际上较少检测到的光、又转变为较多检测到的光的这些转变可以包括不同姿势。例如，光电检测器阵列306可以被配置为生成对应于入射在光电检测器阵列306上的光的特性(例如，从照明源308发射的光)。因此，一旦光电检测器阵列306在预定时间量上(例如，纳秒、毫秒、秒，等等)不再提供信号，姿势识别模块310可以确定相关姿势已经完成，并生成对应于代表不同姿势的信号的光强度比。
应该注意，为了本公开内容的目的，术语“光”，在与“检测”、“感测”、“转换”、“确定”等一起使用的时候，不应该被理解成限制为对存在或者不存在光(例如，在特定阈值以上或以下)的检测或转换，或者限制为对波长的光谱进行检测或者将其转换为代表光谱中所有光强度(例如辐照度)的单独测量。因此在本公开内容的环境下，对所存在的光的检测和/或转换可以被用来指代对存在的或者不存在的光(例如，在特定阈值以上或以下)的检测和/或转换，对波长的光谱进行检测和/或将其转换为代表光谱中所有光强度的单独测量，以及检测和/或转换可能频率范围中的多个频率，例如分别检测和/或转换光谱中波长的一个或多个子集中的辐射的强度，以及对于单独的频率，例如光的颜色，等等。
因此，例如“较多检测到的光”和“较少检测到的光”的短语可以指代广范围的波长中的光的表示以及有限范围的波长中的光(例如对于颜色光谱中的特定颜色，等等)的表示。例如，短语“从较多检测到的光转变为实际上较少检测到的光、又转变为较多检测到的光的这些转变”可以被用来指代对在波长的光谱中的光(例如，对于可见光)的测量，以及对在一个或多个特定波长和/或在多个波长范围中的光(例如，对于特定颜色)的测量。因此，参考光电二极管阵列描述的技术也可以被应用于图像获取设备(例如，照相机)，其中可以通过区分其颜色与表示周围环境的不同颜色来检测对象(例如，手)。
电子设备300包括显示器312，用以向电子设备300的用户显示信息。在实施例中，显示器312可以包括LCD(液晶二极管)显示器、TFT(薄膜晶体管)LCD显示器、LEP(发光聚合物)或PLED(聚合物发光二极管)显示器、OLED(有机体发光二极管)显示器，等等，它们可以被配置为显示文本和/或图形信息，例如图形用户接口，等等。电子设备300还可以包括一个或多个输入/输出(I/O)设备314(例如，小键盘、按钮、无线输入设备、指轮输入设备、追踪柄输入设备，等等)。在实施方式中，光电检测器阵列306可以被配置为I/O设备314。例如，光电检测器阵列306可以检测光，该光代表对应于与电子设备300相关的预期操作的姿势。此外，I/O设备314可以包括一个或多个音频I/O设备，例如麦克风、扬声器，等等。
电子设备300可以包括代表通信功能的通信模块316，其用以允许电子设备300在不同设备(例如部件/外设)之间和/或在一个或多个网络318上发送/接收数据。通信模块316可以代表各种通信部件和功能，包括但不必限于：天线、浏览器、发射器和/或接收器、无线电台、数据端口、软件接口和/或驱动器、网络接口、数据处理部件，等等。一个或多个网络318代表了可以被独立地或者组合地用来在电子设备300的部件之间通信的各种不同的通信路径和网络连接。因此，一个或多个网络318可以代表利用一个网络或多个网络获得的通信路径。此外，一个或多个网络318代表了可以预期的各种不同类型的网络和连接，包括但不必限于：互联网、内联网、卫星网络、蜂窝网络、移动数据网络、有线和/或无线连接，等等。
无线网络的例子包括但不必限于：配置为根据以下内容进行通信的网络：一个或多个电气和电子工程师协会(IEEE)标准，例如802.11或者802.16(Wi-Max)标准；Wi-Fi联盟发布的Wi-Fi标准；蓝牙技术联盟发布的蓝牙标准；3G网络；4G网络，等等。有线通信也可以被预期，例如通过USB、以太网、串行连接，等等。通过通信模块316所代表的功能，电子设备300可以被配置为通过一个或多个网络318通信，以便从一个或多个内容库322(例如，互联网供应商、蜂窝电话供应商，等等)接收各种内容320。内容320可以代表各种不同内容，例子可以包括但不必限于：网页、业务、音乐、照片、视频、电子邮件业务、即时消息、设备驱动器、指令更新，等等。
电子设备300可以包括用户接口324，其可以存储在存储器304中，可以由处理器302执行。用户接口324代表了控制通过显示器312向电子设备300的用户显示信息和数据的功能。在某些实施方式中，显示器312可以被包括作为电子设备300的一部分，并且作为替代可以利用USB、以太网、串行连接等通过外部连接。用户接口324可以提供如下功能：通过提供经由I/O设备314的输入，允许用户与电子设备300的一个或多个应用326进行交互。例如，用户接口324可以使得生成应用程序接口(API)，以将功能提供给应用326，从而配置应用用以通过显示器312进行显示，或者结合另一个显示器。在实施例中，API还可以提供如下功能：配置应用326以允许用户通过经由I/O设备314提供输入而与应用进行交互。例如，用户可以提供靠近光电检测器阵列306的手部姿势，其对应于与应用326相关联的预期操作。例如，用户可以执行靠近光电检测器阵列306的手指挥击，以便在在显示器312中显示各种应用326的各种显示页面之间转换。
电子设备300可以包括应用326，其可以包括软件，所述软件可以存储在存储器304中且可以通过处理器302执行，例如，以便执行特定操作或一组操作，从而向电子设备300提供功能。示例性的应用包括蜂窝电话应用、即时消息应用、电子邮件应用、游戏应用、地址簿应用，等等。在实施方式中，用户接口324可以包括浏览器328。浏览器328使得电子设备300能够显示内容320，并与内容320进行交互，所述内容320例如万维网中的网页、专用网中的网络服务器所提供的网页，等等。浏览器328可以采用各种方式配置。例如，浏览器328可以被配置为由用户接口324访问的应用326。浏览器328可以是网络浏览器，适用于具有物理存储器和处理器资源的全资源设备(例如，智能电话、PDA，等等)。浏览器328可以是移动浏览器，适用于具有有限存储器和/或处理资源的低资源设备(例如，移动电话、便携式音乐设备、便携式式娱乐设备，等等)。
利用这类方法，用户可以通过控制速度、方向和/或选择的菜单进行导航(例如，轻击)。例如，用户可以通过在用户接近预期的轨迹时快速地从右到左挥击，接着慢慢地从右到左挥击来浏览一连串的封面流插图(cover-flow artwork)的图形表示。接着，停止-暂停-选择事件可以被用来完成选择。从低到顶地挥击可以构成取消事件。在另一个示例性实施方式中，从左到右挥击可以被用来改变智能TV的频道，从顶到底地挥击可以被用来降低TV的声音。这类接口可以利用例如位于TV框架的边框中的光电检测器306来实现，并且可以补充或者代替否则将被提供用来实现对TV功能的控制的按钮。在其它例子中，水平和/或垂直挥击可以被用来对无按钮电子阅读器(eReader)翻页。
通常，这里描述的任何功能都可以利用软件、固件、硬件(例如固定逻辑电路)、手动处理、或者这些实施方式的组合来实现。这里使用的术语“模块”和“功能”通常代表软件、固件、硬件、或其组合。图3的电子设备300中模块之间的通信可以是有线的、无线的、或其某些组合。在软件实施方式的情况下，例如，模块代表当在处理器上执行时可以执行特定任务的可执行指令，所述处理器例如具有图3的电子设备300的处理器302。程序代码可以被存储在一个或多个设备可读存储介质中，其一个例子是与图3的电子设备300相关联的存储器304。
示例性方法
以下论述描述了可以在电子设备中执行的用于检测姿势的方法。所述方法的各个方面可以采用硬件、固件、软件、或其组合来实现。所述方法被示为一组功能块，其指定了一个或多个设备执行的操作，但不必限于所示出的由相应功能块执行操作的顺序。在以下论述的部分中，可以参考图3的电子设备300。以下描述技术的特征是独立于平台的，这意味着所述技术可以在具有各种处理器的各种商业电子设备平台上实现。
图4描述了示例性实施方式中的方法400，其中电子设备被配置为通过传感器检测一个或多个姿势。如图4中所示，由传感器(例如光电检测器)响应于传感器检测到姿势来提供信号(块402)。例如，参考图3，光电检测器阵列306可以持续检测从对象反射和/或传送的光，并在电子设备300可操作时，提供对其的响应。如上所述，光电检测器阵列306可以包括光电检测器阵列100，如图1A和1C中所示。另外，光电检测器阵列306包括位于光电检测器的阵列上方的透镜，以准直入射在透镜上的光，接着所述光被提供给光电检测器的阵列。在某些实施方式中，光电传感器阵列306可以被配置为检测从照明源308生成的光(例如，检测出现在有限波长光谱中的光)，并生成对应于所检测的光的特性的信号。例如，在光电检测器阵列中的每个光电检测器生成的信号代表入射在相应的光电检测器上的光强度。
如图4中所示，基于传感器生成的信号，生成一个或多个光强度比(块404)。继续参考图3，一旦通过光电检测器阵列306生成信号，姿势检测模块310被配置为基于在光电检测器阵列306上的光的强度，确定对象和光电检测器阵列306之间的大致距离。一旦确定了对象和光电检测器阵列306之间的距离，姿势识别模块310在该对象的离散位置生成光强度比。如上所述，可以生成一系列光强度比，且每个光强度比值对应于光电检测器阵列306的视场中该对象的离散位置。
姿势检测模块可以确定是否已经检测到姿势(判定块406)。如果该姿势没有完成(来自判定块406的“否”)，则姿势检测模块310继续基于信号生成光强度比。当检测到完成的姿势时(来自判定块406的“是”)，则姿势检测模块可以确定执行的姿势的类型(块408)。在实施方式中，姿势检测模块310被配置为基于发生在相同位置移动中的每个生成的阵列响应的斜度，确定执行的姿势(例如，确定从位置1到位置2发生的每个生成的阵列响应的斜度是否是正的(或者负的))。
结论
尽管已经以针对结构特征和/或处理操作的特定语言描述了主题，但应该理解，所附权利要求中定义的主题不必限于上述特定特征或动作。相反，上述特定特征和动作是作为实现权利要求的示例性形式而公开的。

Claims (20)

1.一种电子设备，包括：
传感器，其被配置为检测姿势，并响应于所述姿势提供信号；
透镜，其设置在所述传感器上方，以准直入射在所述透镜上的光并将准直光传递到所述传感器；
存储器，用于存储一个或多个模块；以及
处理器，用于执行所述一个或多个模块，以便：
生成对应于所述姿势的一个或多个位置的一个或多个光强度比；
基于所述一个或多个光强度比，来确定姿势的类型。
2.如权利要求1所述的电子设备，还包括照明源，该照明源被配置为发射有限波长光谱中的光，其中所述传感器被配置为检测从所述照明源发射的有限波长光谱中的反射光，用以检测所述姿势。
3.如权利要求1所述的电子设备，其中所述传感器包括光电检测器的阵列。
4.如权利要求3所述的电子设备，其中所述一个或多个光强度比包括：入射在所述光电检测器的阵列中的至少一个光电检测器上的光强度与入射在所述光电检测器的阵列中的其它光电检测器上的光强度相比的比值。
5.如权利要求3所述的电子设备，其中所述处理器还用于执行所述一个或多个模块，以便基于对在所述光电检测器的阵列中的至少一个光电检测器上方的光强度的转变，来追踪所述姿势。
6.如权利要求1所述的电子设备，其中所述处理器还用于执行所述一个或多个模块，以便基于入射在光电检测器上的光强度，来确定在执行所述姿势的对象和所述传感器之间的距离。
7.如权利要求1所述的电子设备，其中所述透镜是所述传感器的表面面积的95％到50％。
8.一种电子设备，包括：
照明源，其被配置为发射有限波长光谱中的光；
光电检测器的阵列，其被配置为检测从所述照明源发射的有限波长光谱中的反射光，以便检测姿势并响应于所述姿势提供信号；
存储器，其用于存储一个或多个模块；以及
处理器，其用于执行所述一个或多个模块，以便：
生成对应于所述姿势的一个或多个位置的一个或多个光强度比；
基于所述一个或多个光强度比，来确定姿势的类型。
9.如权利要求8所述的电子设备，其中所述处理器还用于执行所述一个或多个模块，以便基于对在所述光电检测器的阵列中的至少一个光电检测器上方的光强度的转变，来追踪所述姿势。
10.如权利要求8所述的电子设备，其中所述一个或多个光强度比包括：入射在所述光电检测器的阵列中的至少一个光电检测器上的光强度与入射在所述光电检测器的阵列中的其它光电检测器上的光强度相比的比值。
11.如权利要求10所述的电子设备，其中所述处理器还用于执行所述一个或多个模块，以便基于对在所述光电检测器的阵列中的至少一个光电检测器上方的光强度的转变，来追踪所述姿势。
12.如权利要求8所述的电子设备，其中所述处理器还用于执行所述一个或多个模块，以便基于入射在所述光电检测器的阵列中的至少一个光电检测器上的光强度，来确定在执行所述姿势的对象和所述光电检测器之间的距离。
13.如权利要求8所述的电子设备，其中所述有限波长光谱对应于红外光波长光谱。
14.如权利要求8所述的电子设备，还包括设置在所述光电检测器的阵列上方的透镜，其中所述透镜是所述光电检测器的阵列的表面面积的95％到50％。
15.一种用于识别手势的方法，包括：
响应于传感器检测到所述传感器的视场中发生的姿势，从所述传感器接收信号，所述传感器具有设置在所述传感器上方的透镜，该透镜被配置为准直入射在所述透镜上的光，并将准直光传递到所述传感器；
基于所述信号，来生成一个或多个光强度比；
基于所述一个或多个光强度比，来确定所执行的姿势的类型。
16.如权利要求15所述的方法，其中所述传感器包括光电检测器的阵列。
17.如权利要求16所述的方法，其中所述一个或多个光强度比包括：入射在所述光电检测器的阵列中的至少一个光电检测器上的光强度与入射在所述光电检测器的阵列中的其它光电检测器上的光强度相比的比值。
18.如权利要求16所述的方法，其中所述光电检测器的阵列包括光电二极管的阵列或者光电晶体管的阵列中的至少之一。
19.如权利要求16所述的方法，其中所述透镜是所述光电检测器的阵列的表面面积的95％到50％。
20.如权利要求15所述的方法，其中所述透镜具有1.3到2的折射率。
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