CN108829243B - 计算接口系统 - Google Patents

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Abstract

公开了计算接口系统和方法。一些实现方式包括第一加速计，第一加速计附接到能够将第一加速计保持在用户的拇指的一部分上的适当位置处的第一紧固件。一些实现方式还可以包括第二加速计，第二加速计附接到能够将第二加速计保持在用户的手腕的一部分上的适当位置处的第二紧固件。一些实现方式可以另外地或替代地包括附接到第一和第二紧固件的磁强计和/或陀螺仪。一些实现方式还可以包括处理设备，处理设备被配置为：接收来自加速计、磁强计和/或陀螺仪的测量；以及基于测量标识与用户的手的运动和/或手的朝向相关联的符号。一些实现方式可以允许用户控制三维虚拟空间中的光标以及与该空间中的对象交互。

Description

计算接口系统
本申请是申请日为2013年11月21日、申请号为201380071018.4、发明名称为“计算接口系统”的发明专利申请的分案申请。
相关申请的交叉引用
本申请要求享有于2013年3月14日提交的第13/804,871号美国专利申请和于2012年11月24日提交的第61/729,573号美国临时专利申请的权益。这里通过引用将这些申请的全部内容并入到本申请的说明书中。
技术领域
本公开涉及通过手部运动进行人机交互的系统和方法。
背景技术
计算设备往往装备有用于解释用户的手部运动的一个或多个接口。几十年来，Qwerty键盘和鼠标是计算领域中的主要接口设备。最近，触摸屏接口已经得到普及。另外的近期研发是使用加速计来检测用户的手部运动的手持游戏控制器的使用。
发明内容
在第一方面中，一般地，在本说明书中描述的主题可以实施为包括第一加速计和附接到第一加速计的第一紧固件的系统，第一紧固件能够将第一加速计保持在用户的拇指的一部分上的位置处。系统可以包括第二加速计和附接到第二加速计的第二紧固件，第二紧固件能够将第二加速计保持在用户的手腕的一部分上的位置处。
这个以及其他方面均可以可选地包括以下特征中的一个或多个。第一紧固件可以是指环带。第二紧固件可以是手腕带。系统可以包括附接到第一紧固件的第一磁强计和附接到第二紧固件的第二磁强计。系统可以包括处理设备，处理设备被配置为：接收来自第一加速计的加速测量；以及至少部分地基于所接收的加速测量来确定佩戴第一紧固件和第二紧固件的用户的拇指何时对表面轻叩。处理设备还可以被配置为：接收来自第二加速计的加速测量；接收来自第一磁强计和来自第二磁强计的磁通量测量；以及当检测到拇指的轻叩时，至少部分地基于来自第一加速计和第二加速计的加速测量以及来自第一磁强计和第二磁强计的磁通量测量，来确定拇指轻叩了位于用户的手的手指上的一组轻叩目标之中的哪个轻叩目标。处理设备还可以被配置为将轻叩目标的轻叩映射到与轻叩目标相关联的符号。系统可以包括附接到第一紧固件的第一陀螺仪和附接到第二紧固件的第二陀螺仪。系统可以包括处理设备，处理设备被配置为：接收来自第一加速计的加速测量；至少部分地基于所接收的加速测量来确定佩戴第一紧固件和第二紧固件的用户的拇指何时对表面轻叩。处理设备还可以被配置为：接收来自第二加速计的加速测量；接收来自第一陀螺仪和来自第二陀螺仪的角速率测量；以及当检测到拇指的轻叩时，至少部分地基于来自第一加速计和第二加速计的加速测量以及来自第一陀螺仪和第二陀螺仪的角速率测量，来确定拇指轻叩了位于用户的手的手指上的一些轻叩目标之中的哪个轻叩目标。处理设备还被配置为将轻叩目标的轻叩映射到与轻叩目标相关联的符号。系统可以包括将第一紧固设备连接到第二紧固设备的两个或多个线。系统可以包括附接到第二紧固件的无线传送器，并且无线传送器可以被配置为将基于来自第二加速计的加速测量的数据传送给计算设备。系统可以包括附接到第二紧固件的无线传送器，并且无线传送器可以被配置为将基于来自第一加速计的加速测量的数据传送给计算设备。系统可以包括处理设备，处理设备被配置为：接收来自第一加速计的加速测量；以及至少部分地基于所接收的加速测量来确定佩戴第一紧固件和第二紧固件的用户的拇指何时对表面轻叩。处理设备还可以被配置为：接收来自第二加速计的加速测量；以及当检测到拇指的轻叩时，至少部分地基于来自第一加速计和第二加速计的加速测量来确定拇指轻叩了位于用户的手的手指上的一组轻叩目标之中的哪个轻叩目标。处理设备还可以被配置为将轻叩目标的轻叩映射到与轻叩目标相关联的符号。系统可以包括显示设备，显示设备被配置为呈现由处理设备产生的图像，并且图像可以包括基于数据选择的符号的图形表示。显示设备可以是液晶显示器。显示设备可以是投影仪。处理设备可以附接到第二紧固件。处理设备可以是远程计算设备的一部分。
在第二方面中，一般地，在本说明书中描述的主题可以实施为方法，其包括接收来自附接到用户的拇指的第一加速计的第一组加速测量。方法可以包括接收来自附接到用户的手腕的第二加速计的第二组加速测量。方法可以包括至少部分地基于第一组加速测量来确定拇指何时在表面上轻叩。方法可以包括当检测到拇指的轻叩时，至少部分地基于第一组加速测量和第二组加速测量来确定第一加速计相对于第二加速计的朝向。方法可以包括基于朝向来标识在轻叩期间被触摸的位于用户的手指上的多个轻叩目标之中的轻叩目标。方法可以包括向轻叩分配与轻叩目标相关联的符号。方法可以包括传送、存储或显示符号。
这个以及其他方法都可以可选地包括以下特征中的一个或多个。可以从附接到用户的拇指的第一磁强计接收第一组磁通量测量。可以从附接到用户的手腕的第二磁强计接收第二组磁通量测量。可以至少部分地基于第一组磁通量测量和第二组磁通量测量来确定朝向。确定朝向可以包括：过滤第一组加速测量以确定在拇指相对于用户的手在轻叩目标上静止的同时第一加速计所经历的加速的第一估计；过滤第二组加速测量以确定在拇指相对于用户的手在轻叩目标上静止的同时第二加速计所经历的加速的第二估计；过滤第一组磁通量测量以确定在拇指相对于用户的手在轻叩目标上静止的同时第一磁强计所经历的磁通量的第一估计；过滤第二组磁通量测量以确定在拇指相对于用户的手在轻叩目标上静止的同时第二磁强计所经历的磁通量的第二估计；以及确定将使加速的第一估计大致对准加速的第二估计并且还将磁通量的第一估计大致对准磁通量的第二估计的旋转。可以从附接到用户的拇指的第一陀螺仪接收第一组角速率测量。可以从附接到用户的手腕的第二陀螺仪接收第二组角速率测量。可以至少部分地基于第一组角速率测量和第二组角速率测量来确定朝向。确定朝向可以包括：集成第一组加速测量和第一组角速率测量来确定在轻叩期间的第一加速计相对于基准位置的朝向的第一估计；集成第二组加速测量和第二组角速率测量来确定在轻叩期间的第二加速计相对于基准位置的朝向的第二估计；以及比较第一加速计的朝向的第一估计和第二加速计的朝向的第二估计。可以基于第二组加速测量来确定第二加速计在轻叩期间相对于第二加速计的轴所经历的加速的朝向的估计。向轻叩分配符号可以包括基于第二加速计所经历的加速的朝向从与轻叩目标相关联的多个符号之中选择符号。第二加速计所经历的加速可以由地球的重力所造成的加速支配，并且可以至少部分地基于重力加速和大致平行于用户的前臂延伸的轴之间的角度的估计来进行选择。可以使用户能够通过调整轻叩期间的相对于地球的重力的用户的手腕的角度或前臂的角度来指示从与轻叩目标相关联的多个符号中的选择。可以使用户能够向下转动手腕的手掌面以面向地球以进入光标操作模式，其中使用来自第二加速计的加速测量来移动虚拟空间中的光标。确定朝向可以包括过滤第一组加速测量以确定由拇指对轻叩目标的撞击所造成的减速向量的估计。
在第三方面中，一般地，在本说明书中所描述的主题可以实施为系统，系统包括数据处理装置和存储可由数据处理装置执行的指令的数据存储设备，所述指令在被数据处理装置执行时使数据处理装置执行包括接收来自附接到用户的拇指的第一加速计的第一组加速测量的操作。操作可以包括接收来自附接到用户的手腕的第二加速计的第二组加速测量。操作可以包括至少部分地基于第一组加速测量来检测拇指何时在表面上轻叩。操作可以包括当检测到拇指的轻叩时，至少部分地基于第一组加速测量和第二组加速测量来确定第一加速计相对于第二加速计的朝向。操作可以包括基于朝向来标识位于用户的手指上的多个轻叩目标之中的在轻叩期间触摸的轻叩目标。操作可以包括向轻叩分配与轻叩目标相关联的符号。操作可以包括传送、存储或显示符号。
这个以及其他方面都可以可选地包括以下特征中的一个或多个。可以从附接到用户的拇指的第一磁强计接收第一组磁通量测量。可以从附接到用户的手腕的第二磁强计接收第二组磁通量测量。可以至少部分地基于第一组磁通量测量和第二组磁通量测量来确定朝向。确定朝向可以包括：过滤第一组加速测量以确定在拇指相对于用户的手在轻叩目标上静止的同时第一加速计所经历的加速的第一估计；过滤第二组加速测量以确定在拇指相对于用户的手在轻叩目标上静止的同时第二加速计所经历的加速的第二估计；过滤第一组磁通量测量以确定在拇指相对于用户的手在轻叩目标上静止的同时第一磁强计所经历的磁通量的第一估计；过滤第二组磁通量测量以确定在拇指相对于用户的手在轻叩目标上静止的同时第二磁强计所经历的磁通量的第二估计；以及确定将使加速的第一估计大致对准加速的第二估计并且还将磁通量的第一估计大致对准磁通量的第二估计的旋转。可以从附接到用户的拇指的第一陀螺仪接收第一组角速率测量。可以从附接到用户的手腕的第二陀螺仪接收第二组角速率测量。可以至少部分地基于第一组角速率测量和第二组角速率测量来确定朝向。确定朝向可以包括：集成第一组加速测量和第一组角速率测量来确定第一加速计在轻叩期间相对于基准位置的朝向的第一估计；集成第二组加速测量和第二组角速率测量来确定第二加速计在轻叩期间相对于基准位置的朝向的第二估计；以及比较第一加速计的朝向的第一估计和第二加速计的朝向的第二估计。可以基于第二组加速测量来确定第二加速计在轻叩期间相对于第二加速计的轴所经历的加速的朝向的估计。向轻叩分配符号可以包括基于第二加速计所经历的加速的朝向从与轻叩目标相关联的多个符号之中选择符号。第二加速计所经历的加速可以由地球的重力所造成的加速支配，并且可以至少部分地基于重力加速和大致平行于用户的前臂延伸的轴之间的角度的估计来进行选择。可以使用户能够通过调整轻叩期间的相对于地球的重力的用户的手腕的角度或前臂的角度来指示从与轻叩目标相关联的多个符号中的选择。可以使用户能够向下转动手腕的手掌面以面向地球以进入光标操作模式，其中使用来自第二加速计的加速测量来移动虚拟空间中的光标。确定朝向可以包括过滤第一组加速测量以确定由拇指对轻叩目标的撞击所造成的减速向量的估计。
在第四方面中，一般地，在本说明书中描述的主题可以实施为包括被配置为接收来自附接到用户的拇指的第一加速计的第一组加速测量的无线网络接口的系统。系统可以包括被配置为接收来自附接到用户的手腕的第二加速计的第二组加速测量的无线网络接口。系统可以包括被配置为至少部分地基于第一组加速测量来检测拇指何时在表面上轻叩的模块。系统可以包括被配置为当检测到拇指的轻叩时至少部分地基于第一组加速测量和第二组加速测量来确定第一加速计相对于第二加速计的朝向的模块。系统可以包括被配置为基于朝向来标识位于用户的手指上的多个轻叩目标之中的在轻叩期间触摸的轻叩目标的模块。系统可以包括被配置为向轻叩分配与轻叩目标相关联的符号的模块。系统可以包括被配置为传送、存储或显示符号的模块。
这个以及其他方面都可以可选地包括以下特征中的一个或多个。可以从附接到用户的拇指的第一磁强计接收第一组磁通量测量。可以从附接到用户的手腕的第二磁强计接收第二组磁通量测量。可以至少部分地基于第一组磁通量测量和第二组磁通量测量来确定朝向。确定朝向可以包括：过滤第一组加速测量以确定在拇指相对于用户的手在轻叩目标上静止的同时第一加速计所经历的加速的第一估计；过滤第二组加速测量以确定在拇指相对于用户的手在轻叩目标上静止的同时第二加速计所经历的加速的第二估计；过滤第一组磁通量测量以确定在拇指相对于用户的手在轻叩目标上静止的同时第一磁强计所经历的磁通量的第一估计；过滤第二组磁通量测量以确定在拇指相对于用户的手在轻叩目标上静止的同时第二磁强计所经历的磁通量的第二估计；以及确定将使加速的第一估计大致对准加速的第二估计并且还将磁通量的第一估计大致对准磁通量的第二估计的旋转。可以从附接到用户的拇指的第一陀螺仪接收第一组角速率测量。可以从附接到用户的手腕的第二陀螺仪接收第二组角速率测量。可以至少部分地基于第一组角速率测量和第二组角速率测量来确定朝向。确定朝向可以包括：集成第一组加速测量和第一组角速率测量来确定在轻叩期间的第一加速计相对于基准位置的朝向的第一估计；集成第二组加速测量和第二组角速率测量来确定在轻叩期间的第二加速计相对于基准位置的朝向的第二估计；以及比较第一加速计的朝向的第一估计和第二加速计的朝向的第二估计。可以基于第二组加速测量来确定第二加速计在轻叩期间相对于第二加速计的轴所经历的加速的朝向的估计。向轻叩分配符号可以包括基于第二加速计所经历的加速的朝向从与轻叩目标相关联的多个符号之中选择符号。第二加速计所经历的加速可以由地球的重力所造成的加速支配，并且可以至少部分地基于重力加速和大致平行于用户的前臂延伸的轴之间的角度的估计来进行选择。可以使用户能够通过调整轻叩期间相对于地球的重力的用户的手腕的角度或前臂的角度来指示从与轻叩目标相关联的多个符号中的选择。可以使用户能够向下转动手腕的手掌面以面向地球以进入光标操作模式，其中使用来自第二加速计的加速测量来移动虚拟空间中的光标。确定朝向可以包括过滤第一组加速测量以确定由拇指对轻叩目标的撞击所造成的减速向量的估计。
在第五方面中，一般地，在本说明书中描述的主题可以实施为编码有计算机程序的一个或多个计算机可读存储介质。计算机程序可以包括指令，所述指令在被数据处理装置执行时使数据处理装置执行包括接收来自附接到用户的拇指的第一加速计的第一组加速测量的操作。操作可以包括接收来自附接到用户的手腕的第二加速计的第二组加速测量。操作可以包括至少部分地基于第一组加速测量来检测拇指何时在表面上轻叩。操作可以包括当检测到拇指的轻叩时至少部分地基于第一组加速测量和第二组加速测量来确定第一加速计相对于第二加速计的朝向。操作可以包括基于朝向来标识在位于用户的手指上的多个轻叩目标之中的在轻叩期间触摸的轻叩目标。操作可以包括向轻叩分配与轻叩目标相关联的符号。操作可以包括传送、存储或显示符号。
这个以及其他方面都可以可选地包括以下特征中的一个或多个。可以从附接到用户的拇指的第一磁强计接收第一组磁通量测量。可以从附接到用户的手腕的第二磁强计接收第二组磁通量测量。可以至少部分地基于第一组磁通量测量和第二组磁通量测量来确定朝向。确定朝向可以包括：过滤第一组加速测量以确定在拇指相对于用户的手在轻叩目标上静止的同时第一加速计所经历的加速的第一估计；过滤第二组加速测量以确定在拇指相对于用户的手在轻叩目标上静止的同时第二加速计所经历的加速的第二估计；过滤第一组磁通量测量以确定在拇指相对于用户的手在轻叩目标上静止的同时第一磁强计所经历的磁通量的第一估计；过滤第二组磁通量测量以确定在拇指相对于用户的手在轻叩目标上静止的同时第二磁强计所经历的磁通量的第二估计；以及确定将使加速的第一估计大致对准加速的第二估计并且还将磁通量的第一估计大致对准磁通量的第二估计的旋转。可以从附接到用户的拇指的第一陀螺仪接收第一组角速率测量。可以从附接到用户的手腕的第二陀螺仪接收第二组角速率测量。可以至少部分地基于第一组角速率测量和第二组角速率测量来确定朝向。确定朝向可以包括：集成第一组加速测量和第一组角速率测量来确定在轻叩期间的第一加速计相对于基准位置的朝向的第一估计；集成第二组加速测量和第二组角速率测量来确定在轻叩期间的第二加速计相对于基准位置的朝向的第二估计；以及比较第一加速计的朝向的第一估计和第二加速计的朝向的第二估计。可以基于第二组加速测量来确定第二加速计在轻叩期间相对于第二加速计的轴所经历的加速的朝向的估计。向轻叩分配符号可以包括基于第二加速计所经历的加速的朝向从与轻叩目标相关联的多个符号之中选择符号。第二加速计所经历的加速可以由地球的重力所造成的加速支配，并且可以至少部分地基于重力加速和大致平行于用户的前臂延伸的轴之间的角度的估计来进行选择。可以使用户能够通过调整轻叩期间相对于地球的重力的用户的手腕的角度或前臂的角度来指示从与轻叩目标相关联的多个符号中的选择。可以使用户能够向下转动手腕的手掌面以面向地球以进入光标操作模式，其中使用来自第二加速计的加速测量来移动虚拟空间中的光标。确定朝向可以包括过滤第一组加速测量以确定由拇指对轻叩目标的撞击所造成的减速向量的估计。
在第六方面中，一般地，在本说明书中描述的主题可以实施为包括指环带、附接到指环带的第一加速计、附接到指环带的第一磁强计、手腕带、附接到手腕带的第二加速计以及附接到手腕带的第二磁强计的系统。
这个以及其他方面都可以可选地包括以下特征中的一个或多个。系统可以包括附接到手腕带的陀螺仪。系统可以包括附接到指环带的陀螺仪。系统可以包括附接到手腕带的无线传送器。系统可以包括附接到指环带的无线传送器。系统可以包括将指环带连接到手腕带的两个或多个线。系统可以包括附接到手腕带的处理设备。处理设备可以是微控制器。处理设备可以是微处理器。系统可以包括附接到指环带的处理设备。
在第七方面中，一般地，在本说明书中描述的主题可以实施为包括指环带、附接到指环带的第一加速计、附接到指环带的第一磁强计、手腕带、附接到手腕带的第二加速计、附接到手腕带的第二磁强计和处理器的系统，处理被配置为接收来自第一加速计、第一磁强计、第二加速计以及第二磁强计的传感器读数以及基于这些所接收的传感器读数来检测手部手势。
这个以及其他方面都可以可选地包括以下特征中的一个或多个。检测手部手势可以包括计算第一加速计相对于第二加速计的朝向。检测手部手势可以包括计算第一加速计相对于第二加速计的朝向。检测手部手势可以包括计算第一磁强计相对于第二磁强计的朝向。
在第八方面中，一般地，在本说明书中描述的主题可以实施为方法，所述方法包括：将第一传感器组件附接到第一身体部分，使得传感器组件保持在相对于第一身体部分固定的朝向上；以及将第二传感器组件附接到第二身体部分，使得传感器组件保持在相对于第二身体部分固定的朝向上。方法可以包括：从反映来自第一传感器组件中的传感器的读数的第一传感器组件接收信号；以及从反映来自第二传感器组件中的传感器的读数的第二传感器组件接收信号。方法可以包括至少部分地基于来自第一传感器组件和第二传感器组件中的传感器的读数来估计第一传感器组件和第二传感器组件的相对朝向。
这个以及其他方面都可以可选地包括以下特征中的一个或多个。第一传感器组件可以包括加速计和磁强计，第二传感器组件可以包括加速计和磁强计，并且传感器读数可以包括来自第一传感器组件和第二传感器组件的加速测量和磁通量测量。第一传感器组件可以包括加速计和陀螺仪，第二传感器组件可以包括加速计和陀螺仪，并且传感器读数可以包括来自第一传感器组件和第二传感器组件的加速测量和角速率测量。
在第九方面中，一般地，在本说明书中描述的主题可以实施为系统，系统包括用于将第一传感器组件附接到第一身体部分使得传感器组件保持在相对于第一身体部分固定的朝向的紧固件以及用于将第二传感器组件附接到第二身体部分使得传感器组件保持在相对于第二身体部分固定的朝向的紧固件。系统可以包括用于从反映来自第一传感器组件中的传感器的读数的第一传感器组件接收信号以及从反映来自第二传感器组件中的传感器的读数的第二传感器组件接收信号的无线连网接口。系统可以包括被配置为至少部分地基于来自第一传感器组件和第二传感器组件中的传感器的读数来估计第一传感器组件和第二传感器组件的相对朝向的模块。
这个以及其他方面都可以可选地包括以下特征中的一个或多个。第一传感器组件可以包括加速计和磁强计，第二传感器组件可以包括加速计和磁强计，并且传感器读数可以包括来自第一传感器组件和第二传感器组件的加速测量和磁通量测量。第一传感器组件可以包括加速计和陀螺仪，第二传感器组件可以包括加速计和陀螺仪，并且传感器读数可以包括来自第一传感器组件和第二传感器组件的加速测量和角速率测量。
在第十方面中，一般地，在本说明书中描述的主题可以实施为包括指环带、附接到指环带的第一加速计、被配置为将对象保持在相对用户的手或前臂固定朝向的紧固件以及附接到紧固件的第二加速计的系统。
这个以及其他方面都可以可选地包括以下特征中的一个或多个。系统可以包括附接到第一紧固件的陀螺仪。系统可以包括附接到第二紧固件的陀螺仪。系统可以包括附接到第一紧固件的无线传送器。系统可以包括附接到第二紧固件的无线传送器。系统可以包括将第一紧固件连接到第二紧固件的两个或多个线。系统可以包括附接到第二紧固件的处理设备。处理设备可以是微控制器。处理设备可以是微处理器。系统可以包括附接到第一紧固件的处理设备。
在第十一方面中，一般地，在本说明书中描述的主题可以实施为包括加速计、连接到加速计并且被配置为向外部处理设备传送从加速计得出的信息的传送器以及连接到加速计的能够将加速计保持在用户的拇指上的适当位置处的指环带的系统。
这个以及其他方面都可以可选地包括以下特征中的一个或多个。系统可以包括连接到指环带的陀螺仪。系统可以包括附接到指环带的处理设备。处理设备可以是微控制器。处理设备可以是微处理器。系统可以包括被配置为接收来自外部处理设备的配置命令的接收器。
在第十二方面中，一般地，在本说明书中描述的主题可以实施为包括第一加速计、连接到第一加速计并且被配置为向外部处理设备传送从第一加速计得出的信息的第一传送器、连接到第一加速计的能够将第一加速计保持在用户的手指上的适当位置处的指环带、第二加速计、连接到第二加速计并且被配置为向外部处理设备传送从第二加速计得出的信息的第二传送器以及连接到第二加速计的能够将第二加速计保持在用户的手腕上的适当位置处的手腕带。
这个以及其他方面都可以可选地包括以下特征中的一个或多个。系统可以包括附接到手腕带的磁强计。系统可以包括附接到指环带的磁强计。系统可以包括附接到手腕带的陀螺仪。系统可以包括附接到指环带的磁强计。系统可以包括附接到指环带的陀螺仪。系统可以包括附接到手腕带的无线传送器。系统可以包括附接到指环带的无线传送器。系统可以包括将指环带连接到手腕带的两个或更多的线。系统可以包括附接到手腕带的处理设备。处理设备可以是微控制器。处理设备可以是微处理器。系统可以包括附接到指环带的处理设备。
在第十三方面中，一般地，在本说明书中描述的主题可以实施为方法，所述方法包括：将两个或多个传感器固定到手指和手腕，其中，处理来自传感器的信号以确定在二维或三维空间中的移动的位置和确定在二维或三维空间中的轻叩的位置。
在第十四方面中，一般地，在本说明书中描述的主题可以实施为方法，所述方法包括：将第一加速计固定到用户的拇指，并且将第二加速计固定到用户的相同的手或手腕上的基准位置。所述方法可以包括：处理来自第一加速计的信号以检测用户拇指的轻叩；以及处理来自第二加速计的信号以确定在检测到轻叩时拇指轻叩了手上的多个目标位置中的哪个。
这个以及其他方面都可以可选地包括以下特征中的一个或多个。可以处理来自第二加速计的信号以确定用户手相对于地球的半径的朝向。可以至少部分地基于在轻叩时的手对地球的半径的朝向在分配给轻叩目标的多个值中选择值。对来自第一加速计和第二加速计的信号的处理可以包括跟踪第一加速计相对于第二加速计的位置的改变。对来自第一加速计和第二加速计的信号的处理可以包括确定从第一加速计和第二加速计估计的向量之间的角度。对来自第一加速计和第二加速计的信号的处理可以包括确定两个时间点之间的第一加速计或第二加速计的线性位移。第一磁强计固定到用户拇指，并且第二磁强计固定到用户的相同的手或手腕上的基准位置。可以处理来自第一磁强计和第二磁强计的信号以确定在检测到轻叩时拇指轻叩了手上的多个目标位置中的哪个。第一陀螺仪固定到用户的拇指，并且第二陀螺仪固定到用户的相同的手或腕上的基准位置。可以处理来自第一陀螺仪和第二陀螺仪的信号以确定在检测到轻叩时拇指轻叩了手上的多个目标位置中的哪个。
在第十五方面中，一般地，在本说明书中描述的主题可以实施为包括第一加速计和附接到第一加速计的第一紧固件的系统，第一紧固件能够将第一加速计保持在用户的拇指的一部分上的适当位置处。系统包括第二加速计和附接到第二加速计的第二紧固件，第二紧固件能够将第二加速计保持在用户的手腕的一部分上的适当位置处。系统包括处理设备，处理设备经由一个或多个无线通信链路接收基于来自第一加速计和第二加速计的加速测量的数据。系统包括连接到处理设备的被配置为合并数据和图像数据以标识手势的视觉手势识别设备。
在第十六方面中，一般地，在本说明书中描述的主题可以实施为包括第一加速计和附接到第一加速计的第一紧固件的系统，第一紧固件能够将第一加速计保持在用户的拇指的一部分上的适当位置处。系统可以包括第二加速计和附接到第二加速计的第二紧固件，第二紧固件能够将第二加速计保持在用户的手腕的一部分上的适当位置处。系统可以包括处理设备，处理设备经由一个或多个无线通信链路接收基于来自第一加速计和第二加速计的加速测量的数据。系统可以包括连接到处理设备的投影仪，投影仪被配置为投射处理设备所生成的图像，并且其中图像包括基于数据选择的符号的图形表示。
在第十七方面中，一般地，在本说明书中描述的主题可以实施为方法，所述方法包括检测手做出的手势的实例，其中手势与多个符号相关联。所述方法可以包括估计大致平行于手的前臂的第一轴和附接到前臂的加速计所经历的加速之间的第一角度。所述方法可以包括部分地基于第一角度的估计向手势的实例分配多个符号中的一个。
这个以及其他方面都可以可选地包括以下特征中的一个或多个。加速可以由地球的重力造成。可以估计第二轴和附接到前臂的加速计所经历的加速之间的第二角度，其中第二轴大致垂直于第一轴。手势的实例可以部分地基于第二角度的估计与多个符号中的一个相关联。
在第十八方面中，一般地，在本说明书中描述的主题可以实施为包括数据处理装置和存储可由数据处理装置执行的指令的数据存储设备的系统，所述指令在被数据处理装置执行时使数据处理装置执行操作，所述操作包括检测手做出的手势的实例，其中手势与多个符号相关联。操作可以包括估计大致平行于手的前臂的第一轴和附接到前臂的加速计所经历的加速之间的第一角度。操作可以包括部分地基于第一角度的估计向手势的实例分配多个符号中的一个。
这个以及其他方面都可以可选地包括以下特征中的一个或多个。加速可以由地球的重力造成。可以估计第二轴和附接到前臂的加速计所经历的加速之间的第二角度，其中第二轴大致垂直于第一轴。手势的实例可以部分地基于第二角度的估计与多个符号中的一个相关联。
在第十九方面中，一般地，在本说明书中描述的主题可以实施为包括被配置为检测手做出的手势的实例的系统，其中手势与多个符号相关联。系统包括被配置为估计大致平行于手的前臂的第一轴和附接到前臂的加速计所经历的加速之间的第一角度的模块。系统可以包括被配置为部分地基于第一角度的估计向手势的实例分配多个符号中的一个的模块。
这个以及其他方面都可以可选地包括以下特征中的一个或多个。加速可以由地球的重力造成。可以估计第二轴和附接到前臂的加速计所经历的加速之间的第二角度，其中第二轴大致垂直于第一轴。手势的实例可以部分地基于第二角度的估计与多个符号中的一个相关联。
在第二十方面中，一般地，在本说明书中描述的主题可以实施为编码有计算机程序的一个或多个计算机可读存储介质。计算机程序可以包括在被数据处理装置执行时使数据处理装置执行操作的指令，所述操作包括检测手做出的手势的实例，其中手势与多个符号相关联。操作可以包括估计大致平行于手的前臂的第一轴和附接到前臂的加速计所经历的加速之间的第一角度。操作可以包括部分地基于第一角度的估计向手势的实例分配多个符号中的一个。
这个以及其他方面都可以可选地包括以下特征中的一个或多个。加速可以由地球的重力造成。可以估计第二轴和附接到前臂的加速计所经历的加速之间的第二角度，其中第二轴大致垂直于第一轴。可以部分地基于第二角度的估计向手势的实例分配多个符号中的一个。
在第二十一方面中，一般地，在本说明书中描述的主题可以实施为方法，所述方法包括检测手做出的手势的实例，其中手势与多个符号相关联。所述方法可以包括估计大致垂直于手的前臂的轴和附接到前臂的加速计所经历的加速之间的角度。所述方法可以包括部分地基于角度的估计向手势的实例分配多个符号中的一个。
这个以及其他方面都可以可选地包括以下特征中的一个或多个。加速可以由地球的重力造成。可以估计附接到前臂的加速计所经历的加速和也大致垂直于手的前臂的第二轴之间的第二角度。可以部分地基于第二角度的估计向手势的实例分配多个符号中的一个。
在第二十二方面中，一般地，在本说明书中描述的主题可以实施为包括数据处理装置和存储可由数据处理装置执行的指令的数据存储设备的系统，所述指令在被数据处理装置执行时使数据处理装置执行操作，所述操作包括检测手做出的手势的实例，其中手势与多个符号相关联。所述操作可以包括估计大致垂直于手的前臂的轴和附接到前臂的加速计所经历的加速之间的角度。所述操作可以包括部分地基于角度的估计向手势的实例分配多个符号中的一个。
这个以及其他方面都可以可选地包括以下特征中的一个或多个。加速可以由地球的重力造成。可以估计附接到前臂的加速计所经历的加速和也大致垂直于手的前臂的第二轴之间的第二角度。可以部分地基于第二角度的估计向手势的实例分配多个符号中的一个。
在第二十三方面中，一般地，在本说明书中描述的主题可以实施为包括被配置为检测手做出的手势的实例的模块的系统，其中手势与多个符号相关联。所述系统可以包括被配置为估计大致垂直于手的前臂的轴和附接到前臂的加速计所经历的加速之间的角度的模块。所述系统可以包括被配置为部分地基于角度的估计向手势的实例分配多个符号中的一个的模块。
这个以及其他方面都可以可选地包括以下特征中的一个或多个。加速可以由地球的重力造成。可以估计附接到前臂的加速计所经历的加速和也大致垂直于手的前臂的第二轴之间的第二角度。可以部分地基于第二角度的估计向手势的实例分配多个符号中的一个。
在第二十四方面中，一般地，在本说明书中描述的主题可以实施为编码有计算机程序的一个或多个计算机可读存储介质。计算机程序可以包括在被数据处理装置执行时使数据处理装置执行操作的指令，所述操作包括检测手做出的手势的实例，其中手势与多个符号相关联。所述操作可以包括估计大致垂直于手的前臂的轴和附接到前臂的加速计所经历的加速之间的角度。所述操作可以包括部分地基于角度的估计向手势的实例分配多个符号中的一个。
这个以及其他方面都可以可选地包括以下特征中的一个或多个。加速可以由地球的重力造成。可以估计附接到前臂的加速计所经历的加速和也大致垂直于手的前臂的第二轴之间的第二角度。可以部分地基于第二角度的估计向手势的实例分配多个符号中的一个。
在第二十五方面中，一般地，在本说明书中描述的主题可以实施为方法，所述方法包括：接收来自附接到用户的拇指的第一传感器模块的第一组传感器测量，其中第一传感器模块包含加速计并且第一组传感器测量包括加速测量。所述方法包括接收来自附接到用户的手腕的第二传感器模块的第二组传感器测量，其中第二传感器模块包括加速计并且第二组传感器测量包括加速测量。所述方法可以包括至少部分地基于第一组测量和第二组测量来确定拇指相对于手腕的朝向。所述方法可以包括至少部分地基于第二组传感器测量中的加速测量来检测用户的手何时移动。所述方法可以包括当朝向满足条件并且检测到手的移动时在虚拟空间中以甚至部分地基于第二组传感器测量中的加速测量确定的方向和量来移动光标。所述方法可以包括使光标在虚拟空间中的运动反映在呈现在显示器上的虚拟空间的视觉表示中。
这个以及其他方面都可以可选地包括以下特征中的一个或多个。所述条件可以要求大致平行于拇指的一部分的第一传感器模块中的传感器的轴和大致平行于用户的前臂的第二传感器模块中的传感器的轴之间的角度低于阈值。可以基于第一组传感器测量和第二组传感器测量在拇指轻叩位于手的另外的手指上的轻叩目标时检测轻叩事件。在轻叩目标上的拇指轻叩的检测可以引起与光标接触的虚拟空间中的对象的交互。第二传感器模块可以包括陀螺仪，并且第二组传感器测量可以包括角速率测量。可以基于第一组传感器测量和第二组传感器测量来检测手势，手势指示光标接触的虚拟空间中的对象的选择。可以至少部分地基于第二组传感器测量中的角速率测量来旋转虚拟空间中的所选择的对象。第二传感器模块可以包括磁强计，并且第二组传感器测量可以包括磁通量测量。可以基于第一组传感器测量和第二组传感器测量来检测手势，手势指示光标接触的虚拟空间中的对象的选择。可以至少部分地基于第二组传感器测量中的加速测量和磁通量测量来旋转虚拟空间中的对象。第一传感器模块可以包括磁强计并且第一组传感器测量可以包括磁通量测量，第二传感器模块可以包括磁强计并且第二组传感器测量可以包括磁通量测量。确定朝向可以包括：基于第一组传感器测量来确定第一传感器模块相对于重力场和磁场的朝向的第一估计；基于第二组传感器测量来确定第二传感器模块相对于重力场和磁场的朝向的第二估计；以及比较朝向的第一估计和朝向的第二估计。第一传感器模块可以包括陀螺仪并且第一组传感器测量可以包括角速率测量，第二传感器模块可以包括陀螺仪并且第二组传感器测量可以包括角速率测量。确定朝向可以包括：基于第一组传感器测量来确定第一传感器模块相对于基准朝向的朝向的第一估计；基于第二组传感器测量来确定第二传感器模块相对于基准朝向的朝向的第二估计；以及比较朝向的第一估计和朝向的第二估计。
在第二十六方面中，一般地，在本说明书中描述的主题可以实施为系统，所述系统包括数据处理装置和存储可由数据处理装置执行的指令的数据存储设备，所述指令在被数据处理装置执行时使数据处理设备执行操作，所述操作包括接收来自附接到用户的拇指的第一传感器模块的第一组传感器测量,其中第一传感器模块包含加速计并且第一组传感器测量包括加速测量。所述操作可以包括接收来自附接到用户的手腕的第二传感器模块的第二组传感器测量,其中第二传感器模块包括加速计并且第二组传感器测量包括加速测量。所述操作可以包括至少部分地基于第一组测量和第二组测量来确定拇指相对于手腕的朝向。所述操作可以包括至少部分地基于第二组传感器测量中的加速测量来检测用户的手何时移动。所述操作可以包括当朝向满足条件并且检测到手的移动时在虚拟空间中以甚至部分地基于第二组传感器测量中的加速测量确定的方向和量来移动光标。所述操作可以包括使光标在虚拟空间中的运动反映在呈现在显示器上的虚拟空间的视觉表示中。
这个以及其他方面都可以可选地包括以下特征中的一个或多个。所述条件可以要求大致平行于拇指的一部分的第一传感器模块中的传感器的轴和大致平行于用户的前臂的第二传感器模块中的传感器的轴之间的角度低于阈值。可以基于第一组传感器测量和第二组传感器测量在拇指轻叩位于手的另外的手指上的轻叩目标时检测轻叩事件。在轻叩目标上的拇指轻叩的检测可以引起与光标接触的虚拟空间中的对象的交互。第二传感器模块可以包括陀螺仪，并且第二组传感器测量可以包括角速率测量。可以基于第一组传感器测量和第二组传感器测量来检测手势，手势指示光标接触的虚拟空间中的对象的选择。可以至少部分地基于第二组传感器测量中的角速率测量来旋转虚拟空间中的所选择的对象。第二传感器模块可以包括磁强计，并且第二组传感器测量可以包括磁通量测量。可以基于第一组传感器测量和第二组传感器测量来检测手势，手势指示光标接触的虚拟空间中的对象的选择。可以至少部分地基于第二组传感器测量中的加速测量和磁通量测量来旋转虚拟空间中的对象。第一传感器模块可以包括磁强计并且第一组传感器测量可以包括磁通量测量，第二传感器模块可以包括磁强计并且第二组传感器测量可以包括磁通量测量。确定朝向可以包括：基于第一组传感器测量来确定第一传感器模块相对于重力场和磁场的朝向的第一估计；基于第二组传感器测量来确定第二传感器模块相对于重力场和磁场的朝向的第二估计；以及比较朝向的第一估计和朝向的第二估计。第一传感器模块可以包括陀螺仪并且第一组传感器测量可以包括角速率测量，第二传感器模块可以包括陀螺仪并且第二组传感器测量可以包括角速率测量。确定朝向可以包括：基于第一组传感器测量来确定第一传感器模块相对于基准朝向的朝向的第一估计；基于第二组传感器测量来确定第二传感器模块相对于基准朝向的朝向的第二估计；以及比较朝向的第一估计和朝向的第二估计。
在第二十七方面中，一般地，在本说明书中描述的主题可以实施为包括无线连网接口的系统，无线连网接口被配置为从附接到用户的拇指的第一传感器模块接收第一组传感器测量，其中第一传感器模块包括加速计并且第一组传感器测量包括加速测量。系统可以包括被配置为从附接到用户的手腕的第二传感器模块接收第二组传感器测量的无线连网接口，其中第二传感器模块包括加速计并且第二组传感器测量包括加速测量。所述系统可以包括被配置为至少部分地基于第一组测量和第二组测量来确定拇指相对于手腕的朝向的模块。所述系统可以包括被配置为至少部分地基于第二组传感器测量中的加速测量来检测用户的手何时移动的模块。所述系统可以包括被配置为当朝向满足条件并且检测到手的移动时以至少部分地基于第二组传感器测量中的加速测量确定的方向和量来移动虚拟空间中的光标的模块。所述系统可以包括被配置为使虚拟空间中的光标的运动反映在呈现在显示器上的虚拟空间的视觉表示中。
这个以及其他方面都可以可选地包括以下特征中的一个或多个。所述条件可以要求大致平行于拇指的一部分的第一传感器模块中的传感器的轴和大致平行于用户的前臂的第二传感器模块中的传感器的轴之间的角度低于阈值。可以基于第一组传感器测量和第二组传感器测量在拇指轻叩位于手的另外的手指上的轻叩目标时检测轻叩事件。在轻叩目标上的拇指轻叩的检测可以引起与光标接触的虚拟空间中的对象的交互。第二传感器模块可以包括陀螺仪，并且第二组传感器测量可以包括角速率测量。可以基于第一组传感器测量和第二组传感器测量来检测手势，手势指示光标接触的虚拟空间中的对象的选择。可以至少部分地基于第二组传感器测量中的角速率测量来旋转虚拟空间中的所选择的对象。第二传感器模块可以包括磁强计，并且第二组传感器测量可以包括磁通量测量。可以基于第一组传感器测量和第二组传感器测量来检测手势，手势指示光标接触的虚拟空间中的对象的选择。可以至少部分地基于第二组传感器测量中的加速测量和磁通量测量来旋转虚拟空间中的对象。第一传感器模块可以包括磁强计并且第一组传感器测量可以包括磁通量测量，第二传感器模块可以包括磁强计并且第二组传感器测量可以包括磁通量测量。确定朝向可以包括：基于第一组传感器测量来确定第一传感器模块相对于重力场和磁场的朝向的第一估计；基于第二组传感器测量来确定第二传感器模块相对于重力场和磁场的朝向的第二估计；以及比较朝向的第一估计和朝向的第二估计。第一传感器模块可以包括陀螺仪并且第一组传感器测量可以包括角速率测量，第二传感器模块可以包括陀螺仪并且第二组传感器测量可以包括角速率测量。确定朝向可以包括：基于第一组传感器测量来确定第一传感器模块相对于基准朝向的朝向的第一估计；基于第二组传感器测量来确定第二传感器模块相对于基准朝向的朝向的第二估计；以及比较朝向的第一估计和朝向的第二估计。
在第二十八方面中，一般地，在本说明书中描述的主题可以实施为编码有计算机程序的一个或多个计算机可读存储介质。计算机程序可以包括指令，所述指令在被数据处理装置执行时使数据处理装置执行操作，所述操作包括接收来自附接到用户的拇指的第一传感器模块的第一组传感器测量,其中第一传感器模块包含加速计并且第一组传感器测量包括加速测量。所述操作可以包括接收来自附接到用户的手腕的第二传感器模块的第二组传感器测量,其中第二传感器模块包括加速计并且第二组传感器测量包括加速测量。所述操作可以包括至少部分地基于第一组测量和第二组测量来确定拇指相对于手腕的朝向。所述操作可以包括至少部分地基于第二组传感器测量中的加速测量来检测用户的手何时移动。所述操作可以包括当朝向满足条件并且检测到手的移动时在虚拟空间中以甚至部分地基于第二组传感器测量中的加速测量确定的方向和量来移动光标。所述操作可以包括使光标在虚拟空间中的运动反映在呈现在显示器上的虚拟空间的视觉表示中。
这个以及其他方面都可以可选地包括以下特征中的一个或多个。所述条件可以要求大致平行于拇指的一部分的第一传感器模块中的传感器的轴和大致平行于用户的前臂的第二传感器模块中的传感器的轴之间的角度低于阈值。可以基于第一组传感器测量和第二组传感器测量在拇指轻叩位于手的另外的手指上的轻叩目标时检测轻叩事件。在轻叩目标上的拇指轻叩的检测可以引起与光标接触的虚拟空间中的对象的交互。第二传感器模块可以包括陀螺仪，并且第二组传感器测量可以包括角速率测量。可以基于第一组传感器测量和第二组传感器测量来检测手势，手势指示光标接触的虚拟空间中的对象的选择。可以至少部分地基于第二组传感器测量中的角速率测量来旋转虚拟空间中的所选择的对象。第二传感器模块可以包括磁强计，并且第二组传感器测量可以包括磁通量测量。可以基于第一组传感器测量和第二组传感器测量来检测手势，手势指示光标接触的虚拟空间中的对象的选择。可以至少部分地基于第二组传感器测量中的加速测量和磁通量测量来旋转虚拟空间中的对象。第一传感器模块可以包括磁强计并且第一组传感器测量可以包括磁通量测量，第二传感器模块可以包括磁强计并且第二组传感器测量可以包括磁通量测量。确定朝向可以包括：基于第一组传感器测量来确定第一传感器模块相对于重力场和磁场的朝向的第一估计；基于第二组传感器测量来确定第二传感器模块相对于重力场和磁场的朝向的第二估计；以及比较朝向的第一估计和朝向的第二估计。第一传感器模块可以包括陀螺仪并且第一组传感器测量可以包括角速率测量，第二传感器模块可以包括陀螺仪并且第二组传感器测量可以包括角速率测量。确定朝向可以包括：基于第一组传感器测量来确定第一传感器模块相对于基准朝向的朝向的第一估计；基于第二组传感器测量来确定第二传感器模块相对于基准朝向的朝向的第二估计；以及比较朝向的第一估计和朝向的第二估计。
在第二十九方面中，一般地，在本说明书中描述的主题可以实施为系统，所述系统包括：第一陀螺仪；附接到第一陀螺仪的第一紧固件，第一紧固件能够将第一陀螺仪保持在用户的拇指的一部分上的适当位置处；第二陀螺仪；以及附接到第二陀螺仪的第二紧固件，第二紧固件能够将第二陀螺仪保持在用户的手腕的一部分上的适当位置处。
这个以及其他方面都可以可选地包括以下特征中的一个或多个。第一紧固件可以是指环带。第二紧固件可以是手腕带。系统可以包括处理设备，处理设备被配置为接收来自第一陀螺仪的角速率测量并且至少部分地基于所接收的角速率测量来确定佩戴第一紧固件和第二紧固件的用户的拇指何时对表面轻叩。处理设备还可以被配置为接收来自第二陀螺仪的角速率测量，并且在检测到拇指的轻叩时，至少部分地基于来自第一陀螺仪和第二陀螺仪的角速率测量来确定拇指轻叩了位于用户的手的手指上的一组轻叩目标之中的哪个轻叩目标。处理设备还被配置为将轻叩目标的轻叩映射为与轻叩目标相关联的符号。系统可以包括将第一紧固设备连接到第二紧固设备的两个或多个线。系统可以包括附接到第二紧固件的无线传送器，并且无线传送器可以被配置为向计算设备传送基于来自第二陀螺仪的角速率测量的数据。系统可以包括附接到第二紧固件的无线传送器，无线传感器可以被配置为向计算设备传送基于来自第一陀螺仪的角速率测量的数据。系统可以包括被配置为呈现处理设备所生成的图像的显示设备，并且图像可以包括基于数据选择的符号的图形表示。显示设备可以是液晶显示器。显示设备可以是投影仪。处理设备可以附接到第二紧固件。处理设备可以是远程计算设备的一部分。
实现方式可以包括以下优点中的零个或多个。一些实现方式可以可靠地检测并分类手部手势以允许用户控制计算设备。一些实现方式可以包括传感器组件，传感器组件可以舒适地佩戴在用户的拇指和/或手腕上。一些实现方式可以使用户能够向计算设备输入字母数字文本或其他符号。一些实现方式可以使用户能够操作二维或三维虚拟工作空间中的光标。一些实现方式可以对于诸如移动车辆中经历的振动或加速这样的环境噪声健壮的。一些实现方式可以使用户能够在移动设备上输入文本，而不用使用有限的显示器空间来呈现键。一些实现方式可以使用户能够通过轻叩轻叩目标向计算设备输入符号或命令，而不用查看那些目标。
在第三十方面中，一般地，在本说明书中描述的主题可以实施为系统，所述系统包括：第一加速计；附接到第一加速计的第一紧固件，第一紧固件能够将第一加速计保持在用户的拇指的一部分上的位置处；第二加速计；附接到第二加速计的第二紧固件，第二紧固件能够将第二加速计保持在用户的手腕的一部分上的位置处；附接到第一紧固件的第一磁强计；以及附接到第二紧固件的第二磁强计。
在下面的附图和描述中阐述一个或多个示例的细节。根据描述、附图、权利要求书，所公开的本发明的另外的特征、方面和优点将变得显而易见。
附图说明
图1是示例接口环的图。
图2是示例接口手腕带的图。
图3是佩戴示例接口环和手腕带的拇指按压中指的远节趾骨的手的图。
图4是指示手指上的示例目标位置的手的图。
图5是佩戴接口环和手腕带并且在前臂垂直于地球半径的情况下轻叩目标的用户的图。
图6是佩戴接口环和手腕带并且在前臂与地球半径成50度角的情况下轻叩目标的用户的图。
图7是佩戴接口环和手腕带并且在手掌面向上的情况下轻叩目标的用户的图。
图8是佩戴接口环和手腕带并且在手掌面向侧面的情况下轻叩目标的用户的图。
图9是包括组合的处理显示单元、接口环和接口手腕带的示例接口系统的图。
图10A-10C是例示将轻叩目标和手朝向对映射到不同的字符的示例的表。
图11是用于解释来自用户计算接口的信号的示例处理1100的流程图。
具体实施方式
计算接口被描述为用于控制目标计算设备(例如，智能电话、平板设备、膝上型计算机、电视、自动环境控制系统或者包括微处理器并接受用户输入的一些其他设备)。在一些实现方式中，计算机接口包括传感器模块，传感器模块附接到能够将传感器模块保持在用户的拇指的一部分的适当位置处的紧固件(例如，指环带、粘性基质或具有拇指套的手套)。传感器模块可以包括加速计、磁强计和/或陀螺仪。在一些实现方式中，计算接口还包括基准传感器模块，基准传感器模块附接到能够将基准传感器模块保持在用户的手腕的一部分上的适当位置处(或用户的手或前臂上的一些其他基准位置)的紧固件(例如，手腕带或套)。基准传感器模块可以包括加速计、磁强计和/或陀螺仪。
计算接口的传感器模块还可以包括微控制器或微处理器、无线传送器和/或电池。在一些实现方式中，接口的两个传感器模块可以通过两个或多个线(例如，串行端口缆线)来连接，并且传感器模块中的仅一个包括向两个传感器模块供应电力的电池。在一些实现方式中，每个传感器模块具有其自己的电池，并且被配置为经由无线通信链路(例如，蓝牙链路)向远程计算设备传送来自传感器模块中的一个或多个传感器的测量(例如，加速测量、磁通量测量和/或角速率测量)。在一些实现方式中，传感器模块向接口中的另外的传感器模块传送(例如，经由无线通信链路)其传感器测量，而非直接向远程计算设备传送。基于来自多个传感器模块的传感器测量的数据可以从一个传感器模块(例如，附接到手腕的基准传感器模块)传送给用户设法控制或提供输入的计算设备。例如，来自接口中的所有传感器的测量可以经由包括在基准传感器模块中的传送器(例如，蓝牙传送器)转发给目标计算设备。在一些实现方式中，一个传感器模块(附接到手腕的基准传感器模块)包括处理设备(例如，微控制器或微处理器)，处理设备分析来自接口的传感器的传感器测量并且向目标计算设备传送基于那些测量的其他数据。例如，可以将分配给接口所检测到的拇指轻叩的符号传送给目标计算设备。
在一些实现方式中，由运行在目标计算设备上的应用或设备驱动器来执行解释来自接口的一个或多个传感器的测量的处理。
描述用于解释来自各种接口配置中的传感器的测量的示例处理。具有对应的处理的示例接口可以使计算设备能够确定佩戴接口的用户的拇指何时对表面轻叩。例如，用户的拇指可以对用户的其他手指上的一组配置的轻叩目标中的一个轻叩。这些轻叩事件可以被检测到，并且可以被分类以标识轻叩了哪个轻叩目标以及将该轻叩手势映射到用户想要输入给目标计算设备的对应的符号。在一些实现方式中，可以确定用户的手腕的朝向，并且用于在分配给单个轻叩目标的多个符号中进行选择。
在一些实现方式中，接口可以支持使用户能够与虚拟空间(例如，二维或三维的虚拟空间)中的对象交互的光标操作模式。例如，在处于光标操作模式的情况下，分析来自接口中的加速计的加速测量以控制虚拟空间中的光标的移动。在一些实现方式中，可以解释来自接口中的陀螺仪的角速率测量，以使用户能够旋转在处于光标操作模式时用光标选择的虚拟空间中的对象。
参照图1，计算接口可以包括可以佩戴在用户的拇指上的指环100。指环包括带110以及位于电子组件壳体120内的一个或多个加速计、磁强计或陀螺仪(总的来说，一组传感器)。指环可以包括单个三轴或多个双轴和/或单个轴传感器以跨越三维空间。在一些实现方式中，可以将组件壳体120中的不同类型的传感器的轴对准。在一些实现方式中，可以经由校准处理电子地将组件壳体120中的不同类型的传感器的轴对准。指环还可以包括诸如蓝牙传送器这样的射频传送设备以及电池。电子组件壳体可以包括用于对电子组件加电和断电的开关130。
加速计可以测量拇指的空间朝向及其运动。例如，当对诸如手的其他手指上指节这样的目标轻叩拇指时，突然的减速导致被加速计检测到。传送器可以被用于将来自指环的传感器测量发送给外部处理设备。传送器还可以用于将从传感器测量得出的事件有关的信息发送给外部处理设备。
指环带110用于将接口指环100保持在用户的拇指上的适当位置处。因为拇指大小随用户而不同，因此使指环带有足够弹性以舒适地适合不同大小的拇指可以是有利的。指环带可以由塑料或另外的弹性材料制成。指环带可以是大致圆形形状，具有允许指环带弯曲以包围用户的拇指的圆周的大部分的单个缺口140。替代地，指环带可以形成为在佩戴时完全地环绕用户的拇指的完整的环。在该情况下，指环带可以由诸如尼龙这样的能够在纵向方向上伸展的材料制成。替代地，指环带可以是刚性的，并且适合特定的拇指大小。
在一些实现方式中，指环100还可以包括无线接收器(例如，蓝牙接收器)，以便接收来自目标计算设备或中间设备的信息。例如，指环可以接收来自设置诸如使用模式(例如，进入光标控制模式)、节能模式、对一个或多个传感器的采样速率等的指环的操作参数的目标计算设备的配置命令。
在一些实现方式中，包括蓝牙传送器的指环的一部分可以是可从带分离的。该部分还可以包括允许将可分离的组件用作手机的启用蓝牙的耳塞的扬声器和麦克风。
参照图2，示例计算接口可以包括可以佩戴在用户手腕上的手镯200。手镯包括手腕带210以及位于电子组件壳体220中的一个或多个加速计、磁强计或陀螺仪(总的来说，一组传感器)。手镯可以包括单个三轴或多个双轴和/或单个轴传感器以跨越三维空间。在一些实现方式中，可以将组件壳体220中的不同类型的传感器的轴对准。在一些实现方式中，可以经由校准处理电子地将组件壳体220中的不同类型的传感器的轴对准。手镯还可以包括诸如蓝牙传送器这样的射频传送设备以及电池。加速计可以测量手腕的空间朝向及其运动。传送器可以用于向外部处理设备发送来自手镯的传感器测量。传送器还可以用于向外部处理设备发送从传感器测量得出的事件有关的信息。电子组件壳体可以包括用于对电子组件加电和断电的开关230。
手腕带210用于将接口的组件保持在用户的手腕上的适当位置处。手腕大小可能随用户而不同。因此使手腕带有足够弹性以舒适地适合不同大小的手腕可以是有利的。手腕带可以由诸如橡胶、尼龙或塑料这样的弹性材料制成。手腕带可以包括诸如维可牢条(Velcro strip)、揿钮、缆线扎匝或带扣这样的可调节的紧固设备。手腕带可以形成为在佩戴时完整地环绕用户的手腕的完整的环。替代地，手腕带可以是由能够在纵向方向上伸展以允许带在用户的手上滑动并且仍然足够紧地适合手腕以将加速计保持在手腕上的适当位置处的诸如橡胶或尼龙这样的材料制成的连续的环。
在一些实现方式中，手镯200还可以包括无线接收器(例如，蓝牙接收器)，以便接收来自目标计算设备或中间设备的信息。例如，指环可以接收来自设置诸如使用模式(例如，进入光标控制模式)、节能模式、对一个或多个传感器的采样速率等指环的操作参数的目标计算设备的配置命令。
参考图3，接口300可以包括佩戴在用户的手或手臂的不同部分上的多个组件。在图3所示的示例中，接口包括佩戴在相同的手310的指环100和手镯200。当接口处于用户的手腕和拇指上的适当位置处时，位置跟踪器模块可以启动。在一些实现方式中，指环和手镯这两者中的传感器的位置可以通过集成两个组件所检测到的动态运动来跟踪。手镯所经历的位置的改变用作确定拇指的位置相对于手的其余部分改变了多少的基准。以此方式，可以控制以将诸如转动、坐着、站着、行走或骑车这样的不相关的用户移动的影响与拇指相对于手的其他部分的位置的改变隔离。
在一些实现方式中，以大约1kHz的频率对加速计读数进行采样，并且处理得到的数字信号以检测拇指轻叩何时发生，并且根据被敲击的轻叩目标对轻叩进行分类。所有或部分的处理可以由位于指环或手镯上的微处理器来执行。对加速计读数的所有或部分处理可以数据处理设备上执行，该数据处理设备在经由射频传送接收来自指环和/或手镯上的传送器的读数。数据处理设备可以是运行被配置为接收传感器读数或基于来自接口的那些读数的信息(例如，过滤的信号和/或符号)的软件的内部或外部处理设备，诸如手机。替代地，处理设备可以是被配置为经由射频传送来接收基于来自接口的传感器读数的信息的单独的设备。单独的处理设备反过来可以经由诸如USB(通用串行总线)端口这样的另外的接口向诸如计算机这样的外部处理设备传递诸如所检测到的目标轻叩事件这样的信息。
在一些实现方式中，接口系统中的设备可以通过射频相互通信。例如，可以使用来自短程(例如，1英尺范围)的指环的低功率无线传送将来自指环的传感器的测量输送给附接到手镯的处理设备，处理设备可以进而解释那些测量和/或经由更高功率无线通信链路(例如，蓝牙链路)将它们转发给目标计算设备。这样的配置可以允许在指环中包括比在手镯中的更小的电池。在一些实现方式中，它们可以通过有线连接相互通信。例如，指环100和手镯200可以通过有线连接来通信传感器读数，以确定它们各自的空间朝向。作为另外的示例，手镯可以持有通过有线连接向指环供应电力的能量存储。
手腕带中的加速计还可以用于通过测量由地球的重力牵引造成的静态加速检测手的空间朝向，其为沿着从地球中心开始延伸通过接口的佩戴者的地球半径的向量。对用户的手腕的加速计的朝向可以通过手腕带来固定。因此，加速计所感测到的三维的轴可以是相对于用户的手腕的朝向而固定的。计算地球半径向量相对于按照轴延伸的基准框架的角度以确定手腕相对于地球半径的朝向。类似地，计算地球半径向量相对于按照指环加速计的轴延伸的基准框架的角度以确定拇指的指节相对于地球半径的角度。
可以比较拇指和手腕的地球半径角度以估计与地球半径正交的平面以外的拇指和手腕之间的角度的分量。在检测到轻叩时的拇指和手腕之间的角度可以用于区分手上的轻叩目标。拇指和手腕之间的当前角度有关的信息可以结合来自位置跟踪模块的信息一起用于通过将轻叩事件分配给轻叩目标来对轻叩事件分类。
在一些实现方式中，磁强计可以结合加速计一起用于确定拇指指环和诸如位于手腕上的基准设备这样的基准设备之间的相对朝向。拇指指环可以包括三轴加速计和三轴磁强计。可以将这些磁强计和加速计的轴对准。基准设备还可以包括轴被对准的加速计和磁强计。当检测到轻叩事件时，来自拇指传感器和基准传感器的读数可以进行开窗处理(windowed)和采样，以估计在拇指在轻叩事件期间相对于手的其他部分静止的同时拇指传感器和基准传感器所经历的加速和磁场。这些估计可以被编码为四个3维向量：
Figure BDA0001675425380000251
Figure BDA0001675425380000252
对于随后的公开，使用下面的标记：
Figure BDA0001675425380000253
基准设备中的磁强计所检测到的磁通量向量；
Figure BDA0001675425380000254
基准设备中的加速计所检测到的加速向量；
Figure BDA0001675425380000255
拇指设备中的磁强计所检测到的磁通量向量；
Figure BDA0001675425380000256
拇指设备中的加速计所检测到的加速向量；
Figure BDA0001675425380000257
向量
Figure BDA0001675425380000258
的x分量，对于y和z分量是类似的；
Rm：用于对准磁通量向量的旋转矩阵；
Ra：用于对准加速向量的旋转矩阵；
R：用于对准磁通量向量和加速向量这两者的旋转矩阵。
表示轻叩事件期间拇指设备和基准设备的相对朝向的旋转可以从这四个向量确定。该旋转可以分阶段地确定：首先确定两个分量旋转，Rm和Ra，然后组合它们。首先，通过取得
Figure BDA0001675425380000259
和
Figure BDA00016754253800002510
的叉积来计算对准两个磁场向量的旋转，以确定对准两个向量的最小角度旋转的轴以及旋转的角度的量值。还计算点积以消除角度的象限的歧义。这些计算生成第一分量旋转的轴/角度表示。
Figure BDA0001675425380000261
等式1：磁场向量的叉积
Figure BDA0001675425380000262
等式2：旋转的角度的正弦
Figure BDA0001675425380000263
等式3：旋转的角度的余弦
Figure BDA0001675425380000264
等式4：旋转的归一化轴
第一分量旋转可以从旋转轴和旋转角度计算出。假设
Figure BDA0001675425380000265
第一分量旋转由3×3矩阵Rm来表示：
Figure BDA0001675425380000266
等式5：磁场向量的旋转矩阵
然后，对拇指加速向量
Figure BDA0001675425380000267
应用第一旋转矩阵以确定旋转的拇指加速向量
Figure BDA0001675425380000268
Figure BDA0001675425380000269
等式6：旋转的拇指加速向量
接下来可以确定将
Figure BDA00016754253800002610
与基准加速
Figure BDA00016754253800002611
对准的第二分量旋转。第二分量旋转可以约束为使用与基准磁场
Figure BDA00016754253800002612
对准的旋转的轴，使得第二分量旋转保留两个磁场向量的对准。这可以例如使用至垂直于
Figure BDA00016754253800002613
的平面上的
Figure BDA00016754253800002614
和
Figure BDA00016754253800002615
的投射来完成。
Figure BDA00016754253800002616
等式7：基准加速向量的投射
Figure BDA00016754253800002617
等式8：归一化的投射向量
Figure BDA00016754253800002618
等式9：拇指加速向量的投射
Figure BDA00016754253800002619
等式10：归一化的投射向量
然后，对准这些投射的最小角度旋转将具有平行于
Figure BDA00016754253800002620
的轴，因此叉积和点积可以被应用于投射以确定将对准加速向量的投射的该平面中的旋转的角度。该第二分量旋转还可以从轴/角度表示计算出，并且可以被表示为矩阵Ra。
Figure BDA00016754253800002621
等式11：投射的加速的叉积
Figure BDA00016754253800002622
等式12：旋转的角度的正弦
Figure BDA0001675425380000271
等式13：旋转的角度的余弦
Figure BDA0001675425380000272
等式14：旋转的归一化的轴
Figure BDA0001675425380000273
等式15：磁场向量的旋转矩阵
然后，可以通过以适当的次序将两个矩阵相乘将两个分量旋转组合，以产生这两个设备的相对朝向的矩阵表示R。
R＝RaRm等式16：完整的旋转矩阵
拇指和基准设备的相对朝向可以从矩阵表示转换为更低维度的表示，以允许更高效的切片以将朝向估计量化为符号估计。例如，可以使用特征值分解将矩阵表示R转换成轴/角度表示。因为旋转的轴是单位向量，所以通过将轴乘以旋转的角度，可以将轴/角度表述为三元组。然后，可以通过在三维空间中进行切片，将这些三元组分配给符号估计。
用于朝向估计的切片器可以使用应用于在已知轻叩序列期间取得的轻叩朝向测量的本体(corpus)的标准技术来生成。例如，可以使用对应于特定轻叩的朝向估计的簇的质心。切片可以通过确定到新的朝向估计的最近的轻叩质心来完成。可以基于针对很多用户的聚集数据或针对特定用户通过使用训练序列来收集来自该用户的数据来确定切片器区域。在一些情况下，可以使用小型训练序列对特定的用户定制通用切片器区域。
将朝向旋转分解为分量的次序可以是颠倒的。例如，可以首先确定对准加速向量所需的分量，然后可以随后确定大致对准磁场向量的受约束的分量旋转，然后进行组合。执行的分解的次序的选择可以由加速计和磁强计所经历的信噪比(SNR)来通知。
校准序列可以由用户在首次使用接口时执行。可以使用连接到接口向其输入数据的处理设备的显示器向用户提示执行校准处理的每个步骤。提示指示用户触摸手上的一个或多个目标，并且在检测到轻叩时记录数据。数据可以仅用于当前会话，或者作为用户简档存储在存储器中。由此，可以训练接口以响应手的几何形状和特定用户的倾向。
在一些实施例中，指环100可以包括温度计，其用于动态地调整具有随温度变化的响应特征的一个或多个传感器(例如，加速计)的输出放大器增益。
在未图示的一些实现方式中，位于佩戴在手的其他手指的一个近端指节上的第二指环中的一个或多个加速计可以被用作确定拇指相对于手的其他部分的位置和角度的基准。
参考图4，在一些实现方式中，轻叩目标位于用户在佩戴包括指环100和手镯200的示例接口时用拇指可以符合人体工程学地轻叩的用户的手的手指的指节上。在图4中示出手上的轻叩目标的示例布局400。对于手上的四个其他手指中的每一个，轻叩目标的中心位于末端410、中节420和近端430指节的内侧表面上。建立将不同的符号分配给对每个目标的轻叩的映射。在该图中，每个目标用相关联的符号来标记。在一些实施例(未示出)中，食指上的轻叩目标的中心可以在食指最接近于拇指的侧面上。将轻叩目标置于用户的手指上可以允许用户在不看轻叩目标的情况下进行轻叩。
接口可以包括另一个手的匹配的一组组件，使得两个手可以用于数据输入。在该情况下，可以对每个手上的对应的轻叩目标分配不同的符号以使符号集合的大小加倍。另外，可以组合两个手上的轻叩以将符号集合扩展到更多。例如，轻叩并保持左食指的末端指节同时轻叩另一个手上的指节可能被映射为一组符号；轻叩并保持左食指的中节指节同时轻叩另一个手上的指节可能被映射为另外一组符号。由此，从组合两个手上的轻叩可以产生至少144个(左手上的12个指节乘以右手上的12个指节)符号。
参考图5和图6，手腕对地球半径的角度可以用于区分被分配给单个轻叩目标的多个符号。在示例使用情形500和600中，手镯200中的加速计的三个轴之一，即z轴560，大致平行于用户510的前臂，并且其他两个轴被标记为x和y。可以确定z轴对地球半径550的角度565，并且将其与阈值进行比较以区分被分配给手上的目标的多组符号。图5示出佩戴包括指环100和手镯200的接口的用户510，其前臂朝向与地球半径550大致成90度。在该位置处，用户510能够通过用拇指轻叩手上的目标来输入一组符号。如图6所示，在情形600中，用户510可以通过弯曲肘部例如以提高前臂至与地球半径550大致成55度的角度665来访问其他符号。在该位置处，用户510可以通过轻叩手上的相同目标来输入第二组符号。由此，可以将多个符号集合分配给用户的前臂和地球半径之间的角度的不同范围。
参考图7和图8，可以通过检测手腕的旋转来区分更多组符号。例如，在使用情形700中，数据输入的一个位置可以是转动用户的手腕使得手的手掌面向上的情况，如图7中的虚线箭头760的方向所示那样。手镯200中的加速计的轴(例如，x轴)可以大致平行于线760，线760垂直于用户710的手掌的表面。可以确定该轴与轻叩期间加速计所经历的加速之间角度和/或也大致垂直于平行于用户的前臂的线的第二轴与轻叩期间加速计所经历的加速之间角度，并且将其用于估计用户的手腕相对于地球半径750的朝向。由此，可以确定用户710的手掌正面向上，并且可以将某一组符号分配给手上的轻叩目标。使用情形800示出另外的数据输入位置，其中旋转手腕使得手掌面向侧向，如图8所示。黑圈860例示指向页面之外的手镯200中的加速计的轴(例如，x轴)。在该情形800中，大致垂直于手掌的表面的轴860还垂直地球半径750，同时还大致垂直于用户的前臂的长度的另外的轴大致平行于地球半径750。只要前臂不平行于地球表面，这些手腕旋转位置就可以通过将手镯中的加速计的x或y轴与地球半径之间的角度与阈值进行比较来区分。由此，所区分的手腕扭曲位置的数量还可以增加可以与接口发信号的符号的数量。
在一些实现方式中，手腕扭曲可以通过跟踪接口的加速计的位置的快速改变来检测。例如，拇指向上和拇指向下手势可以被检测分别用于用信号通知计算机用户接口和交互(UI和UX)中的赞成(可以)和反对(取消)选择。
手腕朝向还可以用于进入接口的不同的输入模式。例如，转动手腕使得手掌面向下可以用于进入光标控制模式。在光标控制模式中，手可以在用户前面的三维空间中移动以控制一个或多个维度中的光标。相对于手腕上的基准框架的拇指朝向可以用于确定光标是否被占用，使得可以继续在超出用户的范围的方向上移动光标，很像用户可以获得鼠标或者使手指脱离跟踪球。例如，光标可以在拇指朝向大致垂直于用户的前臂的长度(例如，保持以拇指向上的手势)时脱离，并且光标可以在拇指更接近于平行于前臂的长度时占用。例如，可以估计附接到拇指的传感器的大致平行于拇指的一部分的轴与附接到手腕的传感器的大致平行于前臂的轴之前的角度以确定光标是否被占用。在这样的模式下可以对轻叩目标分配不同的符号。例如，可以轻叩轻叩目标以选择或取消选择由光标加亮的项目。
在使用两个拇指指环的接口的实现方式中，某些轻叩目标分配可以是所分配的元符号(例如，“换档”或“控制”)，其改变一个拇指进行目标轻叩同时另一个拇指保持在元符号目标上的适当位置处的解释。
参照图9，通过接口接收的用户输入可以由计算设备以各种方式处理和/或使用。一种方式是呈现在佩戴接口的同时做出的用户手势(例如，拇指轻叩)所指示的符号的图形表示。图9例示佩戴包括指环100和手镯200的接口的用户执行拇指轻叩以使组合处理和显示设备910(例如，启用蓝牙因特网电视)与拇指轻叩手势相关联地显示字母数字字符的示例接口系统。应当注意的是，这仅是可以使用这种类型的计算接口来控制的很多可能的计算设备中的一种。例如，接口(例如，包括指环100和手镯200)可以被用于向很多其他计算设备之中的具有触摸屏显示器的智能电话、具有触摸屏显示器的平板设备、控制投影仪的计算设备、控制其他制动器的计算设备(例如，汽车中的环境控制系统)输入数据。
参考图10A-10C，通过组合以检测手上的目标的轻叩和手的并发朝向来区分符号的这些方法中的一些，接口可以被用于区分大量的符号。在图10A-10C中图示将轻叩目标和手朝向映射到符号的示例表。
轻叩目标到符号的映射可以被用户记住。在需要时，可以通过佩戴将符号绘制在与它们的目标相关联的位置处的薄手套来图示符号到目标的映射。可以通过在数据正在进入的外部处理设备所控制的显示器上例示手的图像上的它们的轻叩目标的符号来向用户显示映射。具有被标记的目标的手的图像可以是半透明的并覆盖底层应用的用户界面。这样的显示器可以启用、禁用或在输入特殊的“帮助”符号而不需要时最小化。
目标到符号的映射可以通过分析所使用的符号的相对频率来设计。例如，可以进行文本的收集的统计分析，以确定哪些字母和字母序列是最常用的。然后，最常出现的符号可以被映射到位置靠近并且拇指最容易访问的位置处的目标。符号的常用序列可以将所有它们的符号分配给可以快速接连地轻叩的目标。由此，可以针对特定的语言或应用来优化接口。轻叩目标到事件的映射可以是用户定制配置的。
图11是用于解释来自用户计算接口的信号的示例处理1100的流程图。在一些实现方式中，处理1100可以通过执行计算设备(例如，智能电话、平板设备、膝上型计算机、汽车环境控制系统或电视)上的计算接口的驱动器软件来执行，用户在佩戴计算接口的同时设法通过做出手部手势来控制计算设备。计算设备可以包括微处理器和存储使计算设备执行处理1100的指令的数据存储设备(例如，闪速存储器)。在一些实现方式中，处理1100可以由附接到用户的手腕的数据处理设备(例如微控制器或微处理器)来执行，并且从信号处理得出的符号可以传送给用户设法控制的计算设备。在一些实现方式中，存储使数据处理装置执行处理1100的指令的数据存储设备(例如，闪速存储器)也可以附接到手腕。
处理1100可以通过接收1110来自接口的传感器的测量而开始。测量可以包括来自附接到用户的拇指的加速计的加速测量。在一些实现方式中，测量还可以包括来自附接到用户的手腕的第二加速计的加速测量。在一些实现方式中，测量还可以包括来自附接到用户的拇指的磁强计的磁通量测量以及来自附接到用户手腕的磁强计的磁通量测量。在一些实现方式中，测量还可以包括来自附接到用户的拇指的陀螺仪的角速率测量以及来自附接到用户的手腕的陀螺仪的角速率测量。
来自传感器的测量可以被接收为来自每个传感器输出的样本的时间系列(例如，以250Hz、500Hz、1Hz或2Hz采样的)。例如，一个或者多个传感器可以通过使用处于一处的微处理器来采样，并且得到的样本可以通过一个或者多个通信链路(例如，蓝牙无线链路和/或串行端口链路)传送给处理设备以便进一步的分析。在一些实现方式中，每个传感器的样本的时间系列与基准传感器的样本的时间系列时间同步(例如，附接到拇指的加速计或者附接到手腕的加速计可以指示其他传感器信号的定时)。例如，可以实现锁相回路(PLL)以补偿时钟时滞，并且维持与来自用不同的时钟采样的传感器的基准信号的同步。接收来自传感器的测量的处理设备可以在主-从配置中作为主方以强制执行从接口的多个传感器模块接收的测量的采样定时。在一些实现方式中，引起两个传感器中的同时激励的训练序列可以用于建立来自两个传感器的信号之间的初始相同步。例如，在拇指和手腕上佩戴加速计的手臂可以在肩关节处摆动以引起由位于手臂上的两个位置处的传感器所测量的量的大致同时的改变。在一些实现方式中，来自接口的两个不同的传感器的测量可以不同时地接收。例如，可以不同时地接收佩戴在右手和左手上的传感器。
在一些实现方式中，测量可以是已经被过滤的，或者在其他情况下是在接收1110传感器的测量之前已经被处理的。例如，来自加速计和处于一处的陀螺仪的的测量的序列样本可以被处于一处的微控制器在外部处理设备接收1110测量之前过滤和/或者转换为处于一处的传感器的(例如，被编码为欧拉角或四元组表示的)朝向的测量的序列。
例如，来自接口的传感器的测量可以通过将解释测量的处理设备的无线网络接口(例如，蓝牙接口)来接收1110。在一些实现方式中，测量可以被与(例如，被附接到用户的手腕的)接口的一些传感器处于一处的处理设备接收。在这些实现方式中，来自处于一处的传感器的测量可以通过总线或者其他短距离数据传输信道来接收1110，而来自位置距处理设备较远的传感器的测量可以通过无线通信信道(例如，蓝牙链路)或者通过连接接口的传感器模块的两个或者多个线(例如，串行端口缆线)来接收1110。
拇指在表面上的轻叩可以基于所接收的传感器测量被检测1120为事件。在一些实现方式中，轻叩事件可以通过过滤来自附接到用户的拇指的加速计和/或者陀螺仪的加速测量和/或角速率测量的序列来检测。在这些测量中的大的快速改变可以与轻叩事件相关联。例如，可以将这些测量的连续样本之间的差异与阈值(例如，由于线性加速的地球引力的加速的1.2倍)比较，并且当超过阈值时，可以检测到1120轻叩事件。轻叩检测模块还可以实现防反跳逻辑以忽略在检测到轻叩之后的短的配置的时间段(例如，10或者20毫秒)内的这些测量的快速改变。例如，可以通过运行在计算设备上的设备驱动器的轻叩检测模块来检测1120轻叩事件。在一些实现方式中，可以由在附接到用户的手腕的处理设备上运行的轻叩检测模块来检测1120轻叩事件。
可以确定1130轻叩事件期间的拇指的朝向。当检测到拇指的轻叩时，可以对来自接口的传感器的信号(例如，测量的序列)进行开窗处理和/或以其他方式过滤到所检测到的轻叩事件的邻域中，以估计轻叩事上的特征。例如，可以对就在与轻叩事件的开始相关联的大的减速之后的传感器测量的窗口(例如，5、10或20毫秒长度窗口)进行平均以估计在拇指处于静止(相对于手的其他部分)并且与轻叩目标接触时的短暂的时间段期间的轻叩事件的特征。在一些实现方式中，与碰撞相关联的减速本身被视为轻叩事件的特征。例如，来自附接到拇指的加速计的加速测量可以被过滤以确定拇指与轻叩目标的碰撞所造成的减速向量的估计。所估计的减速向量相对于附接到拇指的一个或多个传感器的轴的朝向可以是对轻叩事件进行分类所考虑的特征。
在一些实现方式中，相对于附接到用户手腕的一个或多个传感器的朝向来确定1130附接到用户的拇指的一个或多个传感器的朝向。例如，在拇指在轻叩目标上静止的同时附接到拇指的加速计所经历的加速(例如，由于地球的重力、用户骑乘的车辆的加速和/或其他外生力引起的加速)的估计可以与在相同时间段(例如，就在标记轻叩事件的开始的减速之后的时间窗口)期间附接到用户手腕的加速计所经历的加速的估计进行比较，以比较用户的手或手臂上的每个位置处所经历的这些加速的相对朝向。加速的这些估计可以部分地基于来自附接到拇指和手腕或一些其他基准位置的相应的加速计的加速测量来确定。
在一些实现方式中，拇指和手腕的相对朝向部分地基于来自附接到拇指的磁强计的磁通量测量和来自附接到手腕的磁强计的磁通量测量来确定1130。例如，可以将拇指在轻叩目标上静止的同时附接到拇指的磁强计所经历的磁通量(例如，由于地球的磁场、来自附近变压器或电力和/或磁通量的其他来源的磁场)的估计与可以与在相同时间段(例如，就在标记轻叩事件的开始的减速之后的时间窗口)期间附接到用户手腕的磁通计所经历的磁通量的估计进行比较，以比较用户的手或手臂上的每个位置处所经历的这些磁通量的相对朝向。在磁通量在拇指和手腕位置周围的空间的区域中大致均匀的情况下，相应的磁强计所经历的磁通量向量的朝向可以提供两个传感器的相对朝向有关的信息。
在一些实现方式中，拇指相对于手腕的朝向可以通过组合两个位置处所经历的加速和磁通量有关的信息来确定1130。例如，如以上关于等式1至16所述，大致对准针对两个位置估计的加速向量和磁通量向量的旋转可以被确定为指定相对于手腕的拇指的估计的朝向。在每个位置处所经历的加速和磁通量的估计可以通过过滤来自位置处的相应的加速计和磁强计的测量来确定。例如，可以对每个传感器的测量相似地进行开窗处理和平均(例如，通过应用相对于触发轻叩事件的大的减速滞后的汉明窗口)到对应于拇指相对于手的其他部分在轻叩目标上静止的时间段中。
在一些实现方式中，拇指相对于手腕的朝向部分地基于来自附接到拇指的陀螺仪的角速率测量和来自附接到手腕的陀螺仪的角速率测量来确定1130。可以集成在所检测到的轻叩事件期间结束的时间段上的来自附接到拇指的陀螺仪的角速率测量以确定拇指在轻叩事件期间相对于基准位置(例如，拇指的静止位置)的朝向的估计。可以集成在所检测到的轻叩事件期间的结束的时间段上的来自附接到手腕的陀螺仪的角速率测量以确定手腕在轻叩事件期间相对于与拇指的基准位置相对应的基准位置的朝向的估计。在一些实现方式中，拇指和手腕的基准位置可以周期性地同步地(例如，每分钟)或者在用户提示时重置。拇指的朝向的估计可以与手腕的朝向的估计比较，以确定1130拇指相对于手腕在与轻叩事件相关联的时间的朝向。例如，可以确定与朝向的两个相应的估计有关的旋转。
在一些实现方式中，拇指相对于手腕的朝向可以通过组合在两个位置处所经历的线性加速和角速率有关的信息来确定1130。例如，可以集成在轻叩事件期间结束的一段时间内的针对拇指的加速和角速率的测量以确定在轻叩事件期间的拇指的位置和/或朝向的估计。类似地，可以集成在相同的一段时间内的针对手腕的加速和角速率的测量以确定在轻叩事件期间的手腕的位置和/或朝向的估计。拇指和手腕的位置和/或朝向估计可以比较以确定1130拇指相对于手腕的朝向。例如，可以确定与朝向的两个相应的估计有关的旋转，并且可以确定与位置的两个估计相应的估计有关的位移向量。
例如，拇指的朝向可以通过运行在计算设备上的设备驱动器的轻叩分类模块来确定1130。在一些实现方式中，拇指的朝向可以通过运行在附接到用户的手腕的处理设备上的轻叩分类模块来确定1130。
标识1140在轻叩事件期间触摸的轻叩目标。轻叩事件的特征的集合可以被分析以标识1140用户的拇指轻叩了一组所配置的轻叩目标之中的哪个轻叩目标。例如，轻叩目标可以被配置为位于用户的其他手指上(例如，如参照图4所述的那样)。轻叩事件的特征可以被表示为特征空间中的向量，并且轻叩事件可以通过将特征空间分区成与一个或多个轻叩目标相关联的区域来配置。
在一些实现方式中，轻叩特征包括拇指的朝向(例如，被表示为四元组、欧拉角三元组或旋转的角加权的轴。例如，朝向的特征空间可以是三维或四维的空间。在一些实现方式中，轻叩特征包括描述拇指相对于手腕的位置的位移向量。在一些实现方式中，轻叩特征包括与拇指在轻叩目标上的碰撞相关联的减速向量的估计。在一些实现方式中，轻叩的不同特征可以组合以形成在更高维度的特征空间中的更大的向量。例如，特征向量可以包括拇指朝向和描述拇指相对于手腕的位置的位移向量的三元素表示的四元组表示的元素。在该情况下，特征空间可以是七维的。
可以基于与每个所配置的轻叩目标位置相关联的训练数据，先前分区特征空间。例如，分区可以使用应用于每个轻叩目标的一组簇质心的最近近邻规则来确定。在一些实现方式中，特征空间基于用户的大分组的训练数据来分区。在一些实现方式中，特征空间基于特定用户的训练数据来分区。特征空间的分区可以实现为将朝向数据映射为所配置的轻叩目标之一的标识或错误/忽略结果的切片器。
例如，轻叩目标可以能运行在计算设备上的设备驱动器的轻叩分类模块来标识1140。在一些实现方式中，轻叩目标可以通过在附接到用户的手腕的处理设备上运行的轻叩分配模块来标识1140。
确定1150手腕的朝向。在一些实现方式中，手腕相对于地球的重力场的朝向用于区分与轻叩目标相关联多个符号。可以基于来自加速计的加速测量，确定附接到手腕的加速计所经历的加速在轻叩事件期间相对于加速计的轴的朝向的估计。在轻叩事件期间在手腕处经历的加速可以以由地球的重力所造成的加速支配。例如，来自附接到手腕的加速计的测量可以进行开窗处理并平均到对应于轻叩事件的时间段中，以将由于重力造成的加速的估计确定为基于加速计的轴表示的向量。可以根据需要确定该重力向量和加速计的轴之间的角度的估计以对手腕相对于重力向量的朝向进行分类。例如，加速计的一个轴被假设为在用户佩戴接口时大致平行于用户的前臂，而其他两个轴垂直于第一轴。
在一些实现方式中，手腕相对于磁场(例如，地球的磁场)的朝向用于区分与轻叩事件相关联的多个符号。可以基于来自该磁强计的磁通量测量，确定附接到手腕的磁强计所经历的磁通量的朝向在轻叩事件期间相对于磁强计的轴的朝向的估计。在轻叩事件期间在手腕处所经历的磁通量可以以由地球的磁场所造成的磁通量支配。例如，来自附接到手腕的磁强计的测量可以进行开窗处理并平均到对应于轻叩事件的时间段中，以将由于磁场造成的磁通量的估计确定为基于磁强计的轴表示的向量。可以根据需要确定该磁通量向量和磁强计的轴之间的角度的估计，以对手腕相对于磁通量向量的朝向进行分类。例如，磁强计的一个轴可以在用户佩戴接口时被假设为大致平行于用户的前臂，而其他两个轴垂直于第一轴。
例如，可以通过运行在计算设备上的设备驱动器的轻叩分类模块来确定1150手腕朝向。在一些实现方式中，可以通过运行在附接到用户的手腕的处理设备上的轻叩分类模块来确定1150手腕朝向。
将符号分配1160给轻叩事件。可以取得并使用到一个或多个符号的轻叩目标的所配置的映射(例如，在图10A-10C中所示的映射)以将符号分配1160给所检测到的轻叩事件。在一些实现方式中，多个符号与轻叩目标相关联，并且基于附接到用户的手腕的加速计所经历的加速的朝向从与轻叩目标相关联的多个符号中选择符号。该加速可以以由于重力造成的加速支配，并且可以提供手腕相对于地球的重力场的朝向的估计。在一些实现方式中，该加速和平行于用户的前臂的轴之间的角度的估计可以用于选择符号(例如，如以上参照图5、6以及10A-10C所描述的那样)。在一些实现方式中，该加速和垂直于前臂的长度的一个或多个轴之间的一个或多个角度的估计可以用于选择符号(例如，如以上参照图7、8以及10A-10C所描述的那样)。因此，可以使用户能够通过调整在轻叩期间相对于地球的重力的用户的手腕的角度和/或前臂的角度来指示从与轻叩目标相关联的多个符号中的选择。
被分配给轻叩的符号的示例包括字母数字字符、中文字符、将使计算设备执行动作(例如，发送文本消息或电子邮件、回答呼叫、启动呼叫拨号序列、改变呈现中的幻灯片、打开无线电或空气调节器等)的计算设备的命令以及改变并发的或随后的轻叩的解释的元键(meta-keys)(例如，“换档”)，等等。
例如，可以由运行在计算设备上的设备驱动器的轻叩分类模块来分配1160符号。在一些实现方式中，可能由运行在附接到用户的手腕的处理设备上的轻叩分类模块来确定1150符号。
符号可以传送、存储和/或显示1170。在一些实现方式中，符号可以传送1170给另外的设备。例如，附接到用户手腕的执行处理1100的处理设备可以将分配给所检测到的轻叩的符号传送(例如，经由无线通信链路)给计算设备。在一些实现方式中，符号可以存储1170。例如，计算设备可以缓冲符号序列以便由运行在计算设备上的应用或一些其他线程稍后访问。在一些情况下，符号可以存储在非易失性存储器中(例如，在使用接口编辑文本文件时写入到硬驱动器上的文件)。在一些实现方式中，符号可以通过被执行处理1100的设备控制的显示设备来显示1170。例如，分配给轻叩的符号(例如，字母数字字符)可以由投影仪或者在其他类型的显示器中的移动设备(例如，智能电话或平板)上的LCD显示器来显示。
在一些实现方式中，可以在循环中重复处理1100以在接口处于活动模式的同时处理轻叩事件的序列。
在一此实现方式中，使用户能够将手腕的手掌侧向下转动以面向地球，从而进入光标操作模式，其中来自接口的加速计(例如，附接到用户的手腕的加速计)的加速测量用于移动虚拟空间中的光标。在该光标操作模式下，一些拇指轻叩事件可以用于与虚拟空间中的对象进行交互。例如，某些轻叩目标可以在用户将他们的手掌面向下朝向地球时被映射为鼠标点击。
可能有启动或终止光标操作模式的其他方式。你如，用户可以执行特殊的手势(例如，特定的拇指轻叩或另外类型的手势)。在一些实现方式中，接口用于跟踪用户的手的三维空间位置，并且传感器数据可以用于确定二维或三维的光标位置。在一些实现方式中，拇指相对于手腕的基准框架的朝向和/或位置可以用于确定光标是否被占用，使得光标可以在超出用户的范围的方向上继续移动。例如，光标可以在拇指朝向大致垂直于用户的前臂的长度时(例如，保持为拇指向上的手势)时脱离，并且光标可以在拇指更接近于平行于前臂的长度时被占用。然后，轻叩和其他空间手势可以用于与虚拟空间中的对象进行交互(例如，替换鼠标点击或操纵杆命令)。在一些实现方式中，可以解释来自接口中的陀螺仪的角速率测量以使用户能够旋转在操作在光标操作模式时用光标选择的虚拟空间中的对象。例如，可以通过使用“抓住”对象的手势(例如，持续的拇指轻叩)用接口选择三维虚拟空间中的盒子。然后，在用户旋转他们的手时基于来自附接到用户的手(例如，拇指或手腕)的陀螺仪的角速率测量来转动或旋转盒子至所期望的朝向。另外的手势(例如，从维持的轻叩目标位置移除拇指)可以被用于“释放”对象，使其在虚拟空间中处于新的朝向。在一些实现方式中，可以使用户能够基于来自接口中的加速计和磁强计的测量对虚拟空间中的对象再改变方向。例如，可以通过分析加速计和磁强计测量以估计手相对于背景重力场和磁场(例如，地球的重力和地球的磁场)的朝向，在用户转动手以操作对象时的不同时间确定手的朝向。两次以上的相对于背景场的估计的朝向的差异可以用于以对应的方式更新虚拟空间中的对象的朝向。
在一些实现方式中，上述的计算接口与显示器组对以便于在各种人类工程学的位置的用户数据输入。例如，接口(例如，包括佩戴在拇指上的一个或多个传感器和佩戴在手腕上的一个或多个传感器)可以连接到诸如计算机这样的处理设备，进而连接到诸如投影仪这样的显示设备。用户的身体被定向在舒适的位置处，并且显示器位于用户的自然视线中。例如，用户可以躺在床上或躺椅上，并且观看被投射到天花板上的显示。从该位置处，用户可以经由接口输入数据，并且经由显示器接收视觉反馈。数据输入模式可以通过用接口中的一个或多个加速计检测到的手的可区分的运动来启动或停止。例如，圆圈式的快速的手的移动可以用于指示数据输入会话的开始或停止。圆圈运动出现的平面的朝向可以用于设置会话的基准地球半径角度。在会话期间估计的地球半径可以按照由圆圈运动的平面的朝向所确定的量来旋转。例如，如果圆圈运动的平面平行于所检测到的重力加速，则所测量的手腕朝向可以不调整，而如果圆圈运动的平面正交于所检测到的重力加速(例如，因为用户平躺着，同时在他们前面做出圆圈运动)，则可以将所测量的手腕朝向旋转90度以恢复相对于用户的身体的朝向。由此，可以在身体处于不同的位置的同时使用具有一组手腕朝向的用户的训练。
计算接口可以用于控制不同的背景下的各种各样的计算设备。例如，包括指环的计算接口可以用于控制集成在汽车中的一个或多个处理设备。手势(例如，拇指轻叩)可以用于控制汽车中的各种环境系统。例如，轻叩目标可能被映射为用于打开空气调节器的命令。另外的轻叩目标可以被映射为用于打开无线电的命令。另外的轻叩目标可以被映射为查找或选择无线电台的命令。另外的轻叩目标可以被映射为解锁门，等等。
在一些实现方式中，来自接口中的传感器的测量数据或基于传感器测量的其他数据可以传送给多个目标处理设备。例如，接口可以用于广播反映用户手部运动的从传感器测量得出的符号以显示在多个显示器上。
在一些实现方式中，在本文中所描述的接口与视觉手势识别系统组对。接口的位置跟踪能力可以结合来自视觉传感器(例如相机)的数据一起使用以增强手势的检测。例如，当视觉传感器和拇指或整个手之间的视线被遮掩时，来自接口的数据可以用于插入手势。
在一些实现方式中，接口包括可从对应的紧固件(例如，拇指指环或手腕带)脱离的传感器模块或壳体。因此，紧固件可以是可交换的。用户可以拥有多个紧固件，并且出于各种理由(诸如审美或舒适)在它们之间进行切换。例如，替代的紧固件可以是不同的色彩，或者一些紧固件可以包括珠宝或传统的珠宝的其他方面。
在本文中描述的任何处理不限于上述的硬件和软件。所有或部分的处理可以实现为专用逻辑电路，诸如FPGA(现场可编程门阵列)和/或ASIC(专用集成电路)。所有或部分的处理可以至少部分地经由有形地实施在非临时性计算机可读介质中的计算机程序产品来实现，计算机程序产品用于由一个或多个数据处理装置执行或控制由一个或多个数据处理装置的操作，一个或多个数据处理装置诸如计算机、专用微处理器或可编程的逻辑组件。计算机程序可以用任何的编程语言编写，包括编译或解释性语言。计算机程序可以实现为单独的程序或者作为更大的程序的一部分，诸如模块或子例程。计算机程序可以被部署为在单独数据处理设备上执行或在多个数据处理设备上执行。
上述的不同实现方式的组件可以组合以形成未在上面特别描述的其他实现方式。未在上面特别描述的其他实现方式也在权利要求书的范围内。

Claims (14)

1.一种用于人机交互的系统，包含：
第一加速计；
附接到第一加速计的第一紧固件，第一紧固件能够将第一加速计保持在用户的拇指的一部分上的位置处；
第二加速计；
附接到第二加速计的第二紧固件，第二紧固件能够将第二加速计保持在用户的手腕的一部分上的位置处；
附接到第一紧固件的第一磁强计；
附接到第二紧固件的第二磁强计；以及
处理设备，所述处理设备被配置为：
接收来自第一加速计的第一组加速测量；
接收来自第二加速计的第二组加速测量；
接收来自第一磁强计的第一组磁通量测量；
接收来自第二磁强计的第二组磁通量测量；
当检测到拇指的轻叩时，至少部分地基于第一组加速测量、第二组加速测量、第一组磁通量测量和第二组磁通量测量来确定第一加速计相对于第二加速计的朝向；
基于所述朝向从位于用户的手指上的多个轻叩目标之中标识在轻叩期间被触摸的轻叩目标；以及
向轻叩分配与所述轻叩目标相关联的符号。
2.根据权利要求1所述的系统，其中，第一紧固件是指环带。
3.根据权利要求1所述的系统，其中，第二紧固件是手腕带。
4.根据权利要求1所述的系统，包含：
附接到第一紧固件的第一陀螺仪；以及
附接到第二紧固件的第二陀螺仪。
5.根据权利要求1所述的系统，包含将第一紧固设备连接到第二紧固设备的两个或多个线。
6.根据权利要求1所述的系统，包含附接到第二紧固件的无线传送器，其中所述无线传送器被配置为将基于来自第二加速计的加速测量的数据传送给计算设备。
7.根据权利要求1所述的系统，包含附接到第二紧固件的无线传送器，其中所述无线传送器被配置为将基于来自第一加速计的加速测量的数据传送给计算设备。
8.根据权利要求1所述的系统，其中，所述处理设备还被配置为：
至少部分地基于所述第一组加速测量来确定佩戴第一紧固件和第二紧固件的用户的拇指何时已对表面轻叩。
9.根据权利要求1所述的系统，其中，所述处理设备被配置为：
传送、存储或显示所述符号。
10.根据权利要求9所述的系统，其中所述处理设备被配置为：
基于第二组加速测量来确定第二加速计在轻叩期间相对于第二加速计的轴所经历的加速的朝向的估计；以及
其中，向轻叩分配符号包含基于第二加速计所经历的加速的朝向从与所述轻叩目标相关联的多个符号之中选择符号。
11.根据权利要求10所述的系统，其中，第二加速计所经历的加速由地球的重力所造成的加速支配，并且所述选择至少部分地基于重力加速和大致平行于用户的前臂延伸的轴之间的角度的估计来进行。
12.根据权利要求10所述的系统，其中，使用户能够通过在轻叩期间调整用户的手腕相对于地球的重力的角度或前臂相对于地球的重力的角度，来指示从与所述轻叩目标相关联的多个符号中的选择。
13.根据权利要求10所述的系统，其中，使用户能够向下转动手腕的手掌面以面向地球以进入光标操作模式，其中使用来自第二加速计的加速测量来移动虚拟空间中的光标。
14.根据权利要求9所述的系统，其中，所述处理设备被配置为通过执行操作确定所述朝向，所述操作包括：
过滤第一组加速测量以确定由拇指对轻叩目标的撞击所造成的减速向量的估计。
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