CN113646143A - 用于向旋转剃刮器的用户提供视觉反馈的计算机实施的方法以及实施该方法的设备和计算机程序产品 - Google Patents

用于向旋转剃刮器的用户提供视觉反馈的计算机实施的方法以及实施该方法的设备和计算机程序产品 Download PDF

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Abstract

根据一个方面，提供了一种用于向旋转剃刮器的用户提供视觉反馈的计算机实施的方法。该方法包括：(i)接收表示在剃刮操作期间旋转剃刮器的移动的移动测量值；(ii)处理接收到的移动测量值以确定在剃刮操作期间旋转剃刮器的移动轨迹的表示；(iii)处理所确定的表示以将该表示投影到二维平面上；(iv)生成图形用户接口GUI，该GUI包括投影的表示和图形模板，该图形模板包括用于在剃刮操作期间旋转剃刮器的正确圆周运动的环形目标区；以及(v)使用显示单元来显示所生成的GUI。

Description

用于向旋转剃刮器的用户提供视觉反馈的计算机实施的方法 以及实施该方法的设备和计算机程序产品
技术领域
本发明涉及向旋转剃刮器的用户提供视觉反馈，且特别地涉及提供关于旋转剃刮器在剃刮操作中的移动的视觉反馈。
背景技术
例如就剃刮的贴近度和对皮肤引起的刺激而言，剃刮性能在很大程度上受到用户对剃刮器的处置的影响。已知的是，剃刮之后皮肤刺激程度高的人可能从接受关于如何改善剃刮运动以及剃刮器被施加到用户皮肤的压力的建议或指导中受益。对于旋转剃刮器来说尤其如此，在旋转剃刮器中，使用包括一个或多个快速旋转的圆形刀片的切割元件来切割毛发。
US 2016/262521描述了一种用于在剃刮过程期间引导用户的系统和方法，在该剃刮过程中，图像传感器记录用户身体的一部分的图像，图像分析器基于图像中的数据来确定局部毛发生长方向，控制器依赖于所确定的局部毛发生长方向生成关于将要移动毛发切割装置的方向的指令，并且反馈系统向用户提供指令。还描述了装置的移动可以用加速度计重构并且可指示用户应改变对毛发切割装置的操纵。
为了在使用旋转剃刮器时获得最佳的剃刮结果，用户应根据直径在特定范围内的圆周运动来移动剃刮器。这种类型的移动会导致减少来自旋转剃刮器的皮肤刺激。
尽管一些系统(例如，如US 2016/262521中所描述)在剃刮期间向用户提供关于将要移动剃刮器的方向的指导，但是指导指令是在身体一部分的表示上使用视觉符号(呈音频格式和/或呈触觉格式)以一连串移动的形式提供的，并且一些用户可能会发现这些类型的指令不直观和/或难以遵循。对于呈文本形式的指导指令也是如此。对于这些类型的反馈，实时地提供反馈也很困难，因为用户需要时间来理解和实施指令，这可能导致用户在他们理解下一条指令的同时暂停剃刮操作。这些类型的指导指令也不特别适合指导用户使用用旋转剃刮器进行的适当的圆周运动。
因此，期望向用户提供的关于旋转剃刮器的圆周移动的视觉反馈方面的改善，以便使得用户能够进一步改善其剃刮性能。
发明内容
根据本发明的第一方面，提供了一种用于向旋转剃刮器的用户提供视觉反馈的计算机实施的方法。该方法包括：(i)接收表示在剃刮操作期间旋转剃刮器的移动的移动测量值；(ii)处理接收到的移动测量值以确定在剃刮操作期间旋转剃刮器的移动轨迹的表示；(iii)处理所确定的表示以将该表示投影到二维平面上；(iv)生成图形用户接口GUI，该GUI包括投影的表示和图形模板，该图形模板包括用于在剃刮操作期间旋转剃刮器的正确圆周运动的环形目标区；以及(v)使用显示单元来显示所生成的GUI。因此，该方法规定，向用户提供关于旋转剃刮器的圆周移动的视觉反馈，其中该反馈在使得用户能够理解旋转剃刮器的正确运动方面是高度直观的，以改善其剃刮性能。
在一些实施例中，该方法进一步包括：针对进一步接收到的移动测量值来重复步骤(ii)-(iv)，以生成经更新的GUI；以及使用显示单元来显示所生成的经更新的GUI。这些实施例规定，可以在用户正使用旋转剃刮器时更新GUI，从而使得用户能够在剃刮操作期间调节旋转剃刮器的移动。
在一些实施例中，该方法进一步包括以下步骤：将投影的表示与由环形目标区表示的一个或多个边界进行比较；并且生成GUI的步骤进一步包括：基于比较的结果来生成GUI以进一步包括视觉元素。这些实施例向用户提供关于其对旋转剃刮器的移动的进一步反馈，该反馈是高度直观的。
在一些实施例中，生成GUI的步骤包括：确定投影的表示与图形模板的对齐；以及根据所确定的对齐使用被覆盖在图形模板上的投影的表示来生成GUI。这些实施例允许使旋转剃刮器的测得的旋转运动以图形模板上的环形目标区为中心或与其对齐。
在一些实施例中，处理接收到的移动测量值以确定移动轨迹的表示的步骤包括：进行滤波以去除移动测量值中的高频分量。
在一些实施例中，处理所确定的表示以将该表示投影到二维平面上的步骤包括：针对接收到的移动测量值中的多个移动测量值样本，基于先前的多个测量值样本计算瞬时切平面的取向；将移动测量值样本投影到瞬时切平面上；将所投影的移动测量值样本与先前投影的移动测量值样本对齐；以及将去趋势应用于经对齐的所投影的移动测量值样本。在这些实施例中，计算瞬时切平面的取向的步骤可以包括：使用主成分分析PCA来识别两个主特征向量，其中这两个主特征向量定义瞬时切平面的取向。在这些实施例中，对齐的步骤可以包括：使用Kabsch算法来确定旋转-平移以使所投影的移动测量值样本与先前投影的移动测量值样本相关；以及使用所确定的旋转-平移矩阵来将所投影的移动测量值样本与先前投影的移动测量值样本对齐。
在一些实施例中，该方法进一步包括以下步骤：处理投影的表示，以确定旋转剃刮器的移动的一个或多个特性的值；并且生成GUI的步骤进一步包括：生成GUI，以进一步包括一个或多个确定值。在这些实施例中，所述一个或多个特性可以包括旋转剃刮器的移动速度、旋转剃刮器的移动速率、旋转剃刮器的移动伸长率、旋转剃刮器的移动幅度和/或旋转剃刮器的移动圆度。
根据第二方面，提供了一种计算机程序产品，其包括计算机可读介质，该计算机可读介质具有体现在其中的计算机可读代码，该计算机可读代码被配置为使得在由合适的计算机或处理器执行时，引起计算机或处理器执行根据第一方面或其任何实施例的方法。
根据第三方面，提供了一种用于向旋转剃刮器的用户提供视觉反馈的设备。该设备包括：显示单元；以及处理单元，其被配置为：接收表示在剃刮操作期间旋转剃刮器的移动的移动测量值；处理接收到的移动测量值以确定在剃刮操作期间旋转剃刮器的移动轨迹的表示；处理所确定的表示以将该表示投影到二维平面上；生成图形用户接口GUI，该GUI包括投影的表示和图形模板，该图形模板包括用于在剃刮操作期间旋转剃刮器的正确圆周运动的环形目标区；以及使用显示单元来显示所生成的GUI。因此，该设备规定，向用户提供关于旋转剃刮器的圆周移动的视觉反馈，其中该反馈在使得用户能够理解旋转剃刮器的正确运动方面是高度直观的，以改善其剃刮性能。
在一些实施例中，处理单元进一步被配置为：针对进一步接收到的移动测量值来重复对接收到的移动测量值的处理、对所确定的表示的处理、以及GUI的生成，以生成经更新的GUI；以及使用显示单元来显示所生成的经更新的GUI。这些实施例规定，可以在用户正使用旋转剃刮器时更新GUI，从而使得用户能够在剃刮操作期间调节旋转剃刮器的移动。
在一些实施例中，处理单元进一步被配置为将投影的表示与由环形目标区表示的一个或多个边界进行比较；并且处理单元被配置为基于比较的结果来生成GUI以进一步包括视觉元素。这些实施例向用户提供关于其对旋转剃刮器的移动的进一步反馈，该反馈是高度直观的。
在一些实施例中，处理单元被配置为通过以下步骤来生成GUI：确定投影的表示与图形模板的对齐；以及根据所确定的对齐使用被覆盖在图形模板上的投影的表示来生成GUI。这些实施例允许使旋转剃刮器的测得的旋转运动以图形模板上的环形目标区为中心或与其对齐。
在一些实施例中，处理单元被配置为通过进行滤波以去除移动测量值中的高频分量来处理接收到的移动测量值以确定移动轨迹的表示。
在一些实施例中，处理单元被配置为通过以下步骤来处理所确定的表示以将该表示投影到二维平面上：针对接收到的移动测量值中的多个移动测量值样本，基于先前的多个测量值样本计算瞬时切平面的取向；将移动测量值样本投影到瞬时切平面上；将所投影的移动测量值样本与先前投影的移动测量值样本对齐；以及将去趋势应用于经对齐的所投影的移动测量值样本。在这些实施例中，处理单元可以被配置为通过以下步骤来计算瞬时切平面的取向：使用主成分分析PCA来识别两个主特征向量，其中这两个主特征向量定义瞬时切平面的取向。在这些实施例中，处理单元可以被配置为通过以下步骤将所投影的移动测量值样本与先前投影的移动测量值样本对齐：使用Kabsch算法来确定旋转-平移以使所投影的移动测量值样本与先前投影的移动测量值样本相关；以及使用所确定的旋转-平移矩阵来将所投影的移动测量值样本与先前投影的移动测量值样本对齐。
在一些实施例中，处理单元进一步被配置为：处理投影的表示，以确定旋转剃刮器的移动的一个或多个特性的值；并且处理单元被配置为：生成GUI，以进一步包括一个或多个确定值。在这些实施例中，所述一个或多个特性可以包括旋转剃刮器的移动速度、旋转剃刮器的移动速率、旋转剃刮器的移动伸长率、旋转剃刮器的移动幅度和/或旋转剃刮器的移动圆度。
根据第四方面，提供了一种系统，其包括旋转剃刮器和根据第三方面或其任何实施例的用于向旋转剃刮器的用户提供视觉反馈的设备。
在一些实施例中，该设备是旋转剃刮器的一部分。在替代性实施例中，该设备与旋转剃刮器分离。
附图说明
现在将仅通过示例的方式参考以下附图来描述示例性实施例，在附图中：
图1是示例性旋转剃刮器的图示；
图2图示了剃刮头的示例性旋转运动；
图3是用于正确圆周运动的示例性环形目标区的图示；
图4是根据本发明的示例性系统的框图，该系统包括旋转剃刮器和用于向旋转剃刮器的用户提供视觉反馈的设备；
图5是图示根据本发明的用于向旋转剃刮器的用户提供视觉反馈的示例性方法的流程图；
图6图示了根据本发明生成的示例性图形用户接口(GUI)；以及
图7图示了根据本发明生成的另一个示例性图形用户接口(GUI)。
具体实施方式
如上所述，本发明用于向旋转剃刮器的用户提供视觉反馈。图1是示例性旋转剃刮器的图示。旋转剃刮器2包括将要握在用户手中的主体4和包括多个切割元件8的剃刮头6。每个切割元件8包括一个或多个快速旋转的圆形刀片(图1中未示出)。优选地，旋转剃刮器2将要使用旋转运动在皮肤上移动，使得剃刮器2例如在用户皮肤上遵循近似圆周路径。旋转剃刮器2通常包括至少两个切割元件8，且优选地包括被布置成三角形(如图1中所示)的三个切割元件8，不过具有不同数目的切割元件8和/或布置的旋转剃刮器2是可用的。
已发现，以旋转运动来移动旋转剃刮器2提供了改善的剃刮性能，特别是在减少皮肤刺激方面。还已发现，半径在特定范围内的旋转运动提供了剃刮性能的最佳改善。特定范围内的旋转(或圆周)运动在本文中被称为‘正确圆周运动’或‘正确旋转运动’。在此特定范围之外(即，半径大于特定范围)的运动在本文中被称为‘大的不正确圆周运动’或‘大的不正确旋转运动’，且在此特定范围之内(即，半径小于特定范围)的运动在本文中被称为‘小的不正确圆周运动’或‘小的不正确旋转运动’。正确旋转运动可以是例如沿着圆周路径的圆周运动，其中圆周路径的直径使得用户皮肤上的对应于旋转运动的圆周路径的中心点的点针对旋转运动的至少一部分而与旋转剃刮器2的切割元件8接触(即，被旋转剃刮器2的切割元件8覆盖)。根据该示例性定义，不正确旋转运动是沿着圆周路径的圆周运动，其中圆周路径的直径使得在由圆周路径围住的中心区域中存在至少一个皮肤点，该皮肤点在旋转剃刮器2沿着圆周路径在皮肤上作完整旋转期间根本不与旋转剃刮器2的切割元件8接触(即，在圆周运动的中心的一部分皮肤被遗漏)。在旋转剃刮器2具有至少两个间隔开的切割元件8或如图1中所示被布置成三角形的三个切割元件8的情况下，将理解，对于旋转运动的中心点在旋转运动期间的某一时刻被切割元件8覆盖的这一要求既对旋转运动的直径设置了上界(超出该上界，旋转运动是大的不正确旋转运动)又对旋转运动的直径设置了下界(低于该下界，旋转运动是小的不正确旋转运动)。
在一些实施例中，大的不正确旋转运动可以对应于沿着这样的圆周路径的圆周运动，即，该圆周路径的直径是单独切割元件8的外直径的三倍以上。类似地，在一些实施例中，小的不正确旋转运动可以对应于沿着这样的圆周路径的圆周运动，即，该圆周路径的直径小于切割元件8的内直径和在切割元件8之间的内切圆(也称为‘内接圆’)的直径中的较大者。
然而，通常，术语“正确旋转运动”将被理解为旋转剃刮器2在用户皮肤上的旋转运动，其中旋转剃刮器2通常绕由弯曲的闭合路径围住的中心点而遵循该弯曲的闭合路径，并且其中用户皮肤上的中心点针对旋转剃刮器2沿着弯曲的闭合路径的完整旋转运动的至少一部分而与旋转剃刮器2的切割元件8接触。在其中路径是圆周或者椭圆的实施例中，所述中心点包括圆周或者椭圆路径的中心点。然而，所述路径还可以是非圆周和非椭圆的，在这种情况下，所述中心点通常将被理解为包括弯曲的闭合路径的几何中心点。
这在图2中进行了图示。图2示出了图1中的旋转剃刮器2的顶视图，该旋转剃刮器具有被布置成三角形配置的三个切割元件8。剃刮头6的几何中心或中点被标记为10。图2示出了剃刮头6的旋转圆周运动的示例。特别地，虚线圆12示出了当旋转运动的圆周路径的直径等于A时由剃刮头6的中心10所采取的圆周路径。旋转运动的中心被示为点14，并且当旋转运动具有直径A时，旋转运动的中心点14针对完整旋转的至少一部分而被切割元件8覆盖(即，其在剃刮头6沿着路径12作一次完整旋转期间被覆盖至少一次)。事实上，距离A是旋转运动的最大直径，其确保中心点14在剃刮头6沿着路径12作完整旋转期间的某一时刻被切割元件8覆盖。
图2示出了距离B，其是切割元件8的内直径(即，不执行切割操作的切割元件8的(多个)切割刀片/切割箔内部的闭合中心部分的直径)，并且距离C是切割元件8的外直径(即，(多个)切割刀片/切割箔的外边缘)。切割元件8的典型外直径C近似为2厘米(cm)-2.5cm，不过可以使用其他尺寸。如上所述，最大直径A可以是单独切割元件8的外直径的三倍(即，A＝3C)。在典型的剃刮头6中，基于以上的典型切割元件8尺寸，距离A可以近似为6cm-7.5cm。图2还包括在切割元件8中的每一个的外边缘之间的内切圆15。该圆15具有直径D，在该实施例中，该直径小于距离C。如上所述，直径B或直径D(以较大者为准)确定旋转运动的最小直径，这避免了旋转运动的中心点被切割元件8遗漏，其中如果旋转运动的直径小于直径B或直径D中的任一者或两者，则发生不正确旋转运动。
如上文阐述的，正确旋转运动通常是绕中心区域的旋转运动，使得用户皮肤上的位于所述中心区域中的每个点针对旋转运动的至少一部分而被覆盖(即，与剃刮头6的切割元件8接触)，并且这要求旋转运动的直径大于下界(例如，大于以下两者：(i)切割元件8的内直径B和(ii)切割元件8的外边缘之间的内切圆15的直径D)且小于上界(例如，直径A，其可以是切割元件8的外直径C的三倍)。
基于以上正确旋转运动的定义，旋转剃刮器2的正确运动可以通过模板以图形方式表示。图3中示出了示例性图形模板16。图形模板16具有中心点18、表示其中发生旋转剃刮器2的正确移动的区域或区的环形(即，环状)目标区20、内部不正确区22、以及外部不正确区24。环形目标区20、内部不正确区22和外部不正确区24全部都以中心点18为中心。尽管外部不正确区24被示为围绕目标区20的环(环面)，但是将了解，外部不正确区24可能没有外边界并且可以仅被定义为大于由目标区20所准许的移动半径的任何移动。
本发明利用该图形模板16来向旋转剃刮器2的用户提供视觉反馈。特别地，测量旋转剃刮器2的移动并将旋转剃刮器2的移动轨迹的表示投影到图形模板16上，使得用户可以容易地看到其对旋转剃刮器2的移动是否正确，且如果不正确，则看到如何调节旋转剃刮器2的运动以实现正确旋转运动。该图形模板16的使用使得用户能够快速高效地评估运动，并且使由用户执行的正确旋转运动的发生程度增加。
图4示出了根据本发明的用于向旋转剃刮器2的用户提供视觉反馈的示例性设备30的框图。设备30被示为系统32的一部分，该系统还包括旋转剃刮器2。在图4中所示的实施例中，设备30是与旋转剃刮器2分离的装置/设备，且因此设备30可呈电子装置的形式，诸如智能手机、智能手表、平板电脑、个人数字助理(PDA)、膝上型计算机、台式计算机、智能镜等。在其他实施例(图4中未示出)中，设备30(且特别是由设备30提供的根据本发明的功能)是旋转剃刮器2的一部分。
设备30包括处理单元34和显示单元36。处理单元34通常控制设备30的操作并使得设备30能够执行本文中所描述的方法和技术。简而言之，处理单元34接收旋转剃刮器2的移动的测量值并对其进行处理以生成图形用户接口(GUI)，该GUI包括覆盖或叠加在目标区的图形模板16上的移动的表示。
因此，处理单元34可以被配置为从设备30的另一个部件接收移动测量值，且因此处理单元34可以包括或包含一个或多个输入端口或者用于从其他部件接收移动测量值的其他部件。
处理单元34可以引起在显示单元36上显示所生成的GUI，且因此处理单元34可以包括一个或多个输出端口或者用于将所生成的GUI发信号通知显示单元36的其他部件。
处理单元34可以用软件和/或硬件以众多方式实施，以执行本文中所描述的各种功能。处理单元34可包括一个或多个微处理器或者数字信号处理器(DSP)，可使用软件或者计算机程序代码对所述一个或多个微处理器或者数字信号处理器(DSP)进行编程以执行所需的功能和/或控制处理单元34的部件以实现所需的功能。处理单元34可被实施为用以执行一些功能的专用硬件(例如，放大器、前置放大器、模数转换器(ADC)和/或数模转换器(DAC))以及用以执行其他功能的处理器(例如，一个或多个经编程的微处理器、控制器、DSP和相关联的电路系统)的组合。可在本公开的各种实施例中采用的部件的示例包括但不限于常规微处理器、DSP、专用集成电路(ASIC)和现场可编程门阵列(FPGA)。
处理单元34可以包括存储器单元(图4中未示出)或者与其相关联。存储器单元可以存储数据、信息和/或信号(包括移动测量值)，以供处理单元34在控制设备30的操作时和/或在执行(executing)或执行(performing)本文中所描述的方法时使用。在一些实施方式中，存储器单元存储可以由处理单元34执行的计算机可读代码，使得处理单元34执行一个或多个功能，包括本文中所描述的方法。在特定实施例中，程序代码可以呈用于智能手机、平板电脑、膝上型计算机或计算机的应用程序的形式。存储器单元可以包括任何类型的非暂时性机器可读介质，诸如高速缓存或系统存储器(包括易失性和非易失性计算机存储器，诸如随机存取存储器(RAM)、静态RAM(SRAM)、动态RAM(DRAM)、只读存储器(ROM)、可编程ROM(PROM)、可擦PROM(EPROM)和电可擦PROM(EEPROM))，并且存储器单元可以以存储器芯片、光碟(诸如，光盘(CD)、数字多功能光盘(DVD)或蓝光光盘)、硬盘、磁带存储解决方案、或固态装置(包括存储器棒、固态驱动器(SSD)、存储器卡等)的形式实施。
在图4中所示的实施例中，由于设备30与旋转剃刮器2分离，因此设备30还包括接口电路系统38以使得设备30能够从旋转剃刮器2接收移动测量值。设备30中的接口电路系统38使得能够数据连接到其他装置和/或与其他装置进行数据交换，所述其他装置包括旋转剃刮器2、服务器、数据库、用户装置和传感器中的任何一者或多者。到旋转剃刮器2(或任何其他装置)的连接可以是直接的或间接的(例如，经由因特网)，且因此接口电路系统38可以经由任何期望的有线或无线通信协议实现设备30和网络之间或直接在设备30和另一个装置(诸如，旋转剃刮器2)之间的连接。例如，接口电路系统38可以使用WiFi、蓝牙、Zigbee或任何蜂窝通信协议(包括但不限于全球移动通信系统(GSM)、通用移动电信系统(UMTS)、长期演进(LTE)、进阶LTE等)来操作。在无线连接的情况下，接口电路系统38(及因此设备30)可包括一个或多个合适的天线以用于通过传输介质(例如，空气)进行传输/接收。替代地，在无线连接的情况下，接口电路系统38可包括器件(例如，连接器或插头)，以使得接口电路系统38能够连接到设备30外部的一个或多个合适的天线以用于通过传输介质(例如，空气)进行传输/接收。接口电路系统38连接到处理单元34。
显示单元36可以是能够显示GUI或引起GUI的显示的任何类型的显示单元，该GUI包括覆盖或叠加在目标区的图形模板16上的旋转剃刮器移动的表示。显示单元36可以以彩色、黑白或单色显示GUI或引起GUI的显示。显示单元36可以是或包括使用任何合适的显示技术的显示屏，包括但不限于液晶显示器(LCD)、发光二极管(LED)、有机LED(OLED)、等离子体、阴极射线管(CRT)等。在一些实施例中，显示屏可包括触摸功能。在一些实施例中，显示单元36可以是更大装置(诸如，智能镜)的一部分。在一些实施例中，显示单元36可以呈用于将GUI投影到另一个物体(诸如，墙壁、天花板、镜子等)上的投影仪形式。
尽管未在图4中示出，但是设备30可包括一个或多个用户接口部件，所述一个或多个用户接口部件包括使得设备30的用户能够将信息、数据和/或命令输入到设备30中，和/或使得设备30能够将信息或数据输出到设备30的用户。用户接口可以包括(多个)任何合适的输入部件，包括但不限于键盘、小键盘、一个或多个按钮、开关或拨盘、鼠标、触控板、触摸屏、触控笔、相机、麦克风等，并且用户接口可以包括(多个)任何合适的输出部件，包括但不限于显示单元36、一个或多个灯或发光元件、一个或多个扬声器、振动元件等。
将了解，设备30的实际实施方式可包括图4中所示部件的附加部件。例如，设备30还可包括电源(诸如，电池)或用于使得能够将设备30连接到市电电源的部件。
图4中所示的旋转剃刮器2包括用于测量旋转剃刮器2的移动的移动传感器42、剃刮器处理单元44和接口电路系统46。接口电路系统46用于将信号从旋转剃刮器2传输到设备30。接口电路系统46可以根据上文针对设备30中的接口电路系统38概述的选项中的任一者来实施，以便与设备30中的接口电路系统38通信。
移动传感器42用于在用户使用剃刮器2期间测量旋转剃刮器2的移动或运动。移动传感器42可以根据移动传感器42的采样率以一个连续的信号(或多个信号)或以测量值样本的时间序列的形式输出移动测量值。移动传感器42优选地与剃刮器2成一体或以其他方式固定到剃刮器2，使得移动传感器42直接测量旋转剃刮器2的移动。在一些实施例中，移动传感器42是加速度计，例如沿着三个正交轴(即，在三个维度中)测量加速度的加速度计。替代地或者另外，移动传感器42可以包括陀螺仪或磁力计。在图4中所示的实施例的替代性实施例中，旋转剃刮器2的移动可以通过呈相机或其他图像捕获装置形式的移动传感器来测量，该移动传感器与剃刮器2分离并且观察和记录剃刮器2的运动。可以分析图像以提取剃刮器2随着时间的移动。相机或图像捕获装置的优点在于，在二维平面中捕获旋转剃刮器2的运动，从而潜在地避免了需要随后将在三个维度中捕获的运动投影到二维平面上。
剃刮器处理单元44通常控制旋转剃刮器2的操作，例如激活和停用一个或多个切割元件8以实现剃刮或其他毛发切割操作。剃刮器处理单元44可以根据上文针对设备30中的处理单元34概述的选项中的任一者以众多方式实施。
剃刮器处理单元44连接到移动传感器42，并且例如经由剃刮器处理单元44的输入端口从移动传感器42接收旋转剃刮器2的移动的测量值。在一些实施例中，剃刮器处理单元44可将移动的测量值(例如，原始加速度数据)输出到接口电路系统46以用于传输到设备30进行后续处理。在替代性实施例中，剃刮器处理单元44对测量值执行某种初步处理，例如以减少噪声或其他伪影，并且剃刮器处理单元44将经处理的移动测量值输出到接口电路系统46以用于传输到设备30进行后续处理。
在图4的优选实施方式中，设备2是执行提供根据本发明的功能的应用程序的智能手机或智能镜，并且剃刮器8和智能手机2使用蓝牙进行通信。
在其中设备30或设备30的功能是旋转剃刮器2的一部分的实施例中，剃刮器处理单元44可以实施设备处理单元34的功能以根据本发明生成GUI。
图5中的流程图图示了根据本文中所描述的技术由设备30执行的示例性方法。该方法的步骤中的一个或多个可以视情况而定由设备30中的处理单元34结合接口电路系统38(如果存在)和显示单元36中的任一者执行。处理单元34可响应于执行计算机程序代码来执行所述一个或多个步骤，该计算机程序代码可以存储在计算机可读介质(诸如例如，存储器单元)上。
在剃刮操作期间(例如，当切割元件8被激活/操作并且用户移动旋转剃刮器2时)，移动传感器42测量旋转剃刮器2的移动。
在该方法的第一步骤(步骤101)中，由处理单元34接收表示旋转剃刮器8的移动的测量值。移动测量值可以由处理单元34直接从移动传感器42接收(例如，在处理单元34是旋转剃刮器2的一部分的情况下)，或者它们可以由处理单元34经由接口电路系统38接收。为了实时地或近实时地向用户提供视觉反馈，由移动传感器42连续地或半连续地(例如，根据移动传感器42的采样率)获得移动测量值，并且向处理单元34连续地或半连续地(即，当测量值由移动传感器42获得时)提供这些移动测量值。移动测量值可表示旋转剃刮器2在三个维度(3D)中的移动。在优选实施例中，移动传感器42是加速度计，并且移动测量值是加速度的测量值。加速度的测量值可以是在三个维度中的加速度的测量值。
可选地，可以对接收到的测量值进行滤波以去除高频噪声。例如，可以对测量值进行低通滤波以去除测量信号的高频分量。
在步骤103中，处理接收到的移动测量值以确定在剃刮操作期间旋转剃刮器2的移动轨迹的表示。轨迹的表示在本文中被称为‘轨迹表示’。轨迹表示指示旋转剃刮器2已采取的路径。在下文更详细描述的实施例中，轨迹表示是对旋转剃刮器2的实际轨迹的粗略估算(approximation)，尽管这种粗略估算对于本发明的目的而言已足够。
步骤103可以从在剃刮操作期间接收到的所有移动测量值来确定轨迹的表示，在这种情况下轨迹表示将指示到目前为止在剃刮操作期间所采取的路径。替代地，步骤103可以从在剃刮操作期间接收到的最近的移动测量值来确定轨迹表示。例如，可以从在前的时间段(例如，上个10秒、上个20秒等)内接收到的移动测量值来确定轨迹表示。在这种情况下，轨迹表示将指示在上个10秒、20秒等期间所采取的路径。这种替代性方法的优点在于，如果用户校正其对旋转剃刮器2的移动，则视觉反馈中所示的‘不正确’移动在该时间段之后将在视觉反馈中不再示出。下文更详细地描述步骤103的实施例。
接下来，在步骤105中，处理轨迹表示以将轨迹表示投影到二维平面上。该步骤使得能够由显示单元36呈现轨迹表示，该显示单元输出二维图像。下文更详细地描述步骤105的实施例。在其中移动测量值是表示三个维度中的加速度的加速度测量值的优选实施例中，步骤105有效地将轨迹表示映射或‘展平’到两个维度中。
然后，在步骤107中，生成GUI，该GUI包括所投影的轨迹表示和图形模板16，该图形模板包括用于在剃刮操作期间旋转剃刮器2的正确圆周运动的环形目标区20。因此，在步骤107中，所投影的轨迹表示(其呈二维平面中的线的形式)被覆盖或叠加在环形目标区20的图形模板16上以生成GUI。
最后，在步骤109中，使用显示单元36来显示所生成的GUI。以这种方式，用户能够看到在剃刮操作期间(或在剃刮操作的最后几秒期间)由旋转剃刮器2所采取的路径(轨迹表示)是否在由环形目标区20指示的正确旋转移动边界内。
在步骤109中，处理单元34可以向显示单元36提供合适的信号或数据以使得显示单元36能够显示GUI。这使得用户能够查看视觉反馈并相应地调节其对旋转剃刮器2的移动。
为了所生成的GUI可以实时地或近实时地示出反馈(即，为了可以更新GUI以包括旋转剃刮器2的最近的移动)，连续地或半连续地(例如，每秒若干次)重复步骤101-109以使用进一步接收到的移动测量值来更新GUI。
在一些实施例中，该方法可以进一步包括：将所投影的轨迹表示与环形目标区20的内边界和/或外边界进行比较，并且基于该比较，可以将进一步的视觉元素包括在在步骤107中所生成的GUI中。步骤109然后将包括显示包括进一步的视觉元素的GUI。
在一些实施例中，进一步的视觉元素可以是符号(诸如，表情符号)，其中在GUI中使用的特定符号/表情符号取决于比较的结果。例如，如果该比较指示所投影的轨迹表示完全在环形目标区20内，或者足够量的所投影的轨迹表示(例如，最近部分)在环形目标区20内，则符号/表情符号可以是‘积极’符号，诸如‘勾’或‘笑脸’。例如，如果该比较指示所投影的轨迹表示完全在环形目标区20之外，或者足够量的所投影的轨迹表示(例如，最近部分)在环形目标区20之外，则符号/表情符号可以是‘消极’符号，诸如‘X’或‘悲伤脸’。
可以以若干种不同的方式执行该比较。例如，该比较可以包括：确定所投影的轨迹表示的任何部分或者所投影的轨迹表示的最近部分是否在环形目标区20之外(即，在内部不正确区22或外部不正确区24中)。作为另一个示例，该比较可以包括：确定所投影的轨迹表示的在环形目标区20之外的比例，或者确定所投影的轨迹表示的在环形目标区20之外的最近部分。作为另一个示例(其可以是先前示例的补充)，该比较可以包括：确定所投影的轨迹表示从环形目标区横越(cross)到内部不正确区22或外部不正确区24的次数。
图6和图7图示了可以根据本发明针对由用户(或不同用户)进行的两种不同剃刮操作生成和显示的相应的示例性GUI 50。每个GUI50包括：环形目标区20的图形模板16，该图形模板具有内部不正确区22和外部不正确区24；以及所投影的轨迹表示52，其覆盖在图形模板16上。每个GUI 50还包括已基于相关的所投影的轨迹表示与目标区20的比较而被确定的符号54(例如，表情符号)。如上所述，在GUI 50中包括符号54是可选的，并且符号54在GUI 50中的位置是可选的。例如，可以将符号54包括在GUI 50的顶部处或GUI 50中的其他地方，而不是将符号54包括在图形模板16的中间。
在图6中可以看出，所投影的轨迹表示52完全在环形目标区20内，并且在目标区20中遵循大致圆周路径。因此，用户正在正确地移动旋转剃刮器2。因此，在GUI 50中间的符号52是‘微笑’表情符号。然而，在图7中可以看出，所投影的轨迹表示52更像椭圆，其中所投影的轨迹表示52横越出目标区20并覆盖外部不正确区24的多部分。因此，用户没有以正确圆周运动来移动旋转剃刮器2。因此，在GUI 50中间的符号52是‘悲伤’表情符号。
在图6和图7中也可以看出，所投影的轨迹表示52被显示为其中路径的较旧(不太近)部分相对于较近部分而褪色，以使得用户能够更容易地看到旋转剃刮器2的当前位置和路径。
从图6和图7将了解，步骤107中的生成GUI 50包括以下步骤：确定所投影的轨迹表示52和图形模板16之间的对齐，且然后根据所确定的对齐将所投影的轨迹表示52覆盖或叠加在图形模板16上。通常，分析所投影的轨迹表示52以确定所投影的轨迹表示52的中心点，并将这与GUI 50中的图形模板16的中心点18对齐。所投影的轨迹表示52和图形模板16的这种对齐可以通过对所投影的轨迹表示52进行去趋势来获得。可以通过以下步骤来完成对所投影的轨迹表示52进行的去趋势：在所投影的轨迹表示52的上个部分中拟合恒速位移模型，且然后减去该模型以获得经去趋势的所投影的轨迹表示52。换句话说，通过寻找和补偿恒定方向和速率位移来执行去趋势，该恒定方向和速率位移使所投影的移动测量值样本的方差最小化。
下文提供了用于从加速度测量值来确定轨迹表示的示例性实施例。将了解，很难由加速度测量值重构旋转剃刮器2的实际移动轨迹(例如，通过对加速度进行二重积分)，因此在步骤103中确定移动轨迹的表示(即，估计值)。
可以假设，可以如下依据sin和cos函数在数学上描述(伪)周期运动和(伪)圆周运动：
Figure BDA0003277092570000171
其中ω＞0是(瞬时)角速率且
Figure BDA0003277092570000172
是(瞬时)相位(使用瞬时角速率和瞬时相位是因为它们两者都是时间的慢变函数)，为此，二阶导数(即，加速度)与(X，Y，Z)的反转信号(inversed signal)成比例：
Figure BDA0003277092570000173
Figure BDA0003277092570000174
Figure BDA0003277092570000175
这表明：二重积分可以用加速度计信号的反转和缩放来代替，其中可以通过低通滤波来解决噪声。
在一些实施例中，在步骤105中将轨迹表示处理到二维平面上包括：将移动测量值投影到移动的瞬时切平面上。特别地，针对在步骤101中接收到的移动测量值中的多个移动测量值样本，基于先前的多个测量值样本计算瞬时切平面的取向(这实际上是瞬时平面的时间稳定化)。然后，将当前移动测量值样本(例如，在上个1秒中收集的样本)投影到瞬时切平面上。该投影可以包括识别平面上最接近每个测量值样本的点，且然后在该平面上定义坐标轴。然后，可以确定所有投影点相对于所定义的轴的坐标。然后，将所投影的移动测量值样本与先前投影的移动测量值样本对齐，并且将去趋势应用于经对齐的所投影的移动测量值样本。
在一些实施例中，可以使用主成分分析(PCA)来识别两个主特征向量，其中这两个主特征向量定义瞬时切平面的取向。因此，对于每个传入样本(X(t0)，Y(t0)Z(t0))，基于加速度计的上个N个样本(例如，对于采样率为50Hz的加速度计而言，N可以是60)计算瞬时切平面的取向。由(可选地，经低通滤波的)加速度计信号的PCA分解中的前两个主特征向量
Figure BDA0003277092570000181
来定义瞬时切平面的取向：
Figure BDA0003277092570000182
其中t-N+1，...，t0是上个N个样本，且C1(t)，C2(t)，C3(t)是PCA系数。
本领域技术人员将意识到使用PCA来定义瞬时切平面(其为在投影后其上的残差均方根(RMS)被最小化的平面)的取向的各种替代方案。
继续基于PCA的示例，为了将当前的移动测量值样本投影到瞬时切平面上以获得二维信号(投影的表示)，考虑以上PCA分解中的
Figure BDA0003277092570000183
在PCA分解中，特征向量和系数最终可以切换该极性，因为：
Figure BDA0003277092570000184
因此，为了具有时间上一致的二维信号，将主特征向量和PCA系数的方向反转。因此，如果
Figure BDA0003277092570000185
对应于在前一时间t1计算的信号(X(t)，Y(t)Z(t))，t＝t-N，...，t1的PCA分解，则更新
Figure BDA0003277092570000186
以保持对
Figure BDA0003277092570000187
和
Figure BDA0003277092570000188
共线：
Figure BDA00032770925700001810
如果
Figure BDA00032770925700001811
和
Figure BDA00032770925700001812
的内积为负，
Figure BDA00032770925700001813
如果
Figure BDA00032770925700001814
和
Figure BDA00032770925700001815
的内积为负。
本领域技术人员将意识到用于将测量值投影到切平面上的其他技术。
为了将所投影的移动测量值样本与先前投影的移动测量值样本对齐，可以使用Kabsch算法(例如，如在W.Kabsch的‘A solution for the best rotation to relate twosets of vectors’(Acta Cryst A 1976；32；9223)和W.Kabsch的‘A discussion of thesolution for the best rotationto relate two vectors’(Acta Cryst A 1978；34；8278)中所描述)来确定用以使所投影的移动测量值样本与先前投影的移动测量值样本相关的旋转。Kabsch算法提供了被应用于(C1(t)，C2(t))，t＝t-N+1，...，t0，的二维旋转-平移矩阵。
因此，得以将(C1(t)，C2(t))，t＝t-N+1，...，t0，对齐到
Figure BDA0003277092570000191
后者对应于在前一时间t1计算的信号(X(t)，Y(t)Z(t))，t＝t-N，...，t1PCA分解。
在对齐所投影的测量值样本之后，投影的表示可以最终远离原点(即，(0，0)值)漂移。使用去趋势(优选地线性去趋势)来改善投影的表示的可视化(显示)(即，通过将投影的表示和图形模板对齐)。通过以下步骤来执行去趋势：在上个N个样本中假设具有恒定速度的线性运动，并减去该运动。可以根据下式来应用线性去趋势：
C1(t)→C1(t)-a1-b1·t，C2(t)→C2(t)-d2-b2·t，t＝t-N+1，...，t0， (5)
其中a1、b1、a2、b2是被发现为使平方和最小化的常数：
Figure BDA0003277092570000192
在一些实施例中，所投影的轨迹表示可能需要在用图形模板显示之前进行缩放，和/或取决于加速度计在旋转剃刮器2中的位置，可能需要将所投影的轨迹表示反转(即，改变符号)。
在一些实施例中，图5中的方法可以进一步包括：从所投影的轨迹表示来确定旋转剃刮器2的移动的一个或多个特性的值。特性可以包括旋转剃刮器2的移动速度、移动速率、移动伸长率(例如，PCA分解中的第二系数和第一系数的方差之间的比率)、移动幅度(实际上为圆周运动的平均(例如，均值)半径)、移动圆度(其可以针对预定数目的先前测量值样本(例如，上个60个样本)和/或运动类型(例如，圆周对线性行程)由(C1(t)，C2(t))，t＝t-N+1，...，t0和
Figure BDA0003277092570000193
之间的旋转角度的绝对和给出)、以及角速率平方。(多个)特性的(多个)值可以被包括在步骤107中所生成的GUI中并显示给用户。例如，图6可将速度显示为115毫米/秒(mm/s)，并且图7可将速度显示为144mm/s。在一些实施例中，可以评估(多个)特性的(多个)确定值以确定它们对于剃刮操作是否为正确的或适当的。例如，可以将旋转剃刮器2的移动速度与阈值速度或可接受的移动速度的范围进行比较以确定移动速度是否正确。替代地，可以例如使用标准机器学习技术(比如SVM、决策树、非线性回归等)将(多个)特性的(多个)值分类为正确/不正确，这些标准机器学习技术已由用户和/或其他用户的群体针对若干种其他剃刮操作在测量值/所投影的轨迹表示上进行了训练。(多个)确定值和可接受范围或阈值之间的比较的结果或分类的结果也可以被包括在GUI中。
可以使用下式从所投影的轨迹表示来确定移动速率：
Figure BDA0003277092570000201
可以使用下式从所投影的轨迹表示来确定移动伸长率：
Figure BDA0003277092570000202
可以使用下式从所投影的轨迹表示来确定移动幅度：
Figure BDA0003277092570000203
可以使用下式从所投影的轨迹表示来确定移动圆度：
Figure BDA0003277092570000204
角速率(以每秒弧度为单位测量)使加速度与位置相关并且可以用于轨迹表示和其他特征的归一化，可以使用下式通过旋转角度之和来估计该角速率：
Figure BDA0003277092570000205
其中
Figure BDA0003277092570000211
因此，提供了一种提供在向旋转剃刮器的用户提供视觉反馈方面的改善的方法和设备，以使得用户能够改善其剃刮性能。
通过研究附图、公开内容和所附权利要求，本领域技术人员在实践本文中所描述的原理和技术时，可以理解和实现所公开的实施例的变型。在权利要求中，词语‘包括’不排除其他元件或步骤，并且不定冠词‘一’或‘一个’不排除多个。单个处理器或其他单元可实现权利要求中叙述的若干项的功能。在互不相同的从属权利要求中叙述某些措施的仅有事实并不指示不能有利地使用这些措施的组合。计算机程序可存储或分布在合适的介质上，诸如光学存储介质或固态介质，所述介质与其他硬件一起被供应或作为其他硬件的一部分被供应，但是也可以以其他形式分布，诸如经由因特网或者其他有线或无线电信系统。权利要求中的任何附图标记均不应被解释为限制范围。

Claims (15)

1.一种用于向旋转剃刮器的用户提供视觉反馈的计算机实施的方法，所述方法包括：
(i)接收表示在剃刮操作期间所述旋转剃刮器的移动的移动测量值；
(ii)处理接收到的所述移动测量值以确定在所述剃刮操作期间所述旋转剃刮器的移动轨迹的表示；
(iii)处理所确定的所述表示以将所述表示投影到二维平面上；
(iv)生成图形用户接口GUI，所述GUI包括所投影的所述表示和图形模板，所述图形模板包括用于在所述剃刮操作期间所述旋转剃刮器的正确圆周运动的环形目标区；以及
(v)使用显示单元来显示所生成的所述GUI。
2.根据权利要求1所述的方法，所述方法进一步包括：针对进一步接收到的移动测量值来重复步骤(ii)-(iv)，以生成经更新的GUI；以及使用所述显示单元来显示所生成的所述经更新的GUI。
3.根据权利要求1或2所述的方法，所述方法进一步包括以下步骤：
将所投影的所述表示与由所述环形目标区表示的一个或多个边界进行比较；并且
其中生成所述GUI的步骤进一步包括：基于比较的结果来生成所述GUI以进一步包括视觉元素。
4.根据权利要求1、2或3所述的方法，其中生成所述GUI的步骤包括：
确定所投影的所述表示与所述图形模板的对齐；以及
根据所确定的所述对齐使用被覆盖在所述图形模板上的所投影的所述表示来生成所述GUI。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的方法，其中处理接收到的所述移动测量值以确定所述移动轨迹的表示的步骤包括：进行滤波以去除所述移动测量值中的高频分量。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的方法，其中处理所确定的所述表示以将所述表示投影到二维平面上的步骤包括：
针对接收到的所述移动测量值中的多个移动测量值样本，基于先前的多个测量值样本计算瞬时切平面的取向；
将所述移动测量值样本投影到所述瞬时切平面上；
将所投影的所述移动测量值样本与先前所投影的移动测量值样本对齐；以及
将去趋势应用于经对齐的所投影的移动测量值样本。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的方法，其中所述方法进一步包括以下步骤：
处理所投影的所述表示，以确定所述旋转剃刮器的所述移动的一个或多个特性的值；并且
其中生成所述GUI的步骤进一步包括：生成所述GUI，以进一步包括所述一个或多个确定值。
8.一种计算机程序产品，其包括计算机可读介质，所述计算机可读介质具有体现在其中的计算机可读代码，所述计算机可读代码被配置为使得在由合适的计算机或处理器执行时，引起所述计算机或处理器执行根据权利要求1至7中任一项所述的方法。
9.一种用于向旋转剃刮器的用户提供视觉反馈的设备，所述设备包括：
显示单元；以及
处理单元，其被配置为：
接收表示在剃刮操作期间所述旋转剃刮器的移动的移动测量值；
处理接收到的所述移动测量值以确定在所述剃刮操作期间所述旋转剃刮器的移动轨迹的表示；
处理所确定的所述表示以将所述表示投影到二维平面上；
生成图形用户接口GUI，所述GUI包括所投影的所述表示和图形模板，所述图形模板包括用于在所述剃刮操作期间所述旋转剃刮器的正确圆周运动的环形目标区；以及
使用所述显示单元来显示所生成的所述GUI。
10.根据权利要求9所述的设备，所述处理单元进一步被配置为：
将所投影的所述表示与由所述环形目标区表示的一个或多个边界进行比较；并且
其中所述处理单元被配置为：基于比较的结果来生成所述GUI以进一步包括视觉元素。
11.根据权利要求9或10所述的设备，其中所述处理单元被配置为通过以下步骤来生成所述GUI：
确定所投影的所述表示与所述图形模板的对齐；以及
根据所确定的所述对齐使用被覆盖在所述图形模板上的所投影的所述表示来生成所述GUI。
12.根据权利要求9至11中任一项所述的设备，其中所述处理单元被配置为通过进行滤波以去除所述移动测量值中的高频分量来处理接收到的所述移动测量值以确定所述移动轨迹的表示。
13.根据权利要求9至12中任一项所述的设备，其中所述处理单元被配置为通过以下步骤来处理所确定的所述表示以将所述表示投影到二维平面上：
针对接收到的所述移动测量值中的多个移动测量值样本，基于先前的多个测量值样本计算瞬时切平面的取向；
将所述移动测量值样本投影到所述瞬时切平面上；
将所投影的所述移动测量值样本与先前所投影的移动测量值样本对齐；以及
将去趋势应用于经对齐的所投影的移动测量值样本。
14.根据权利要求9至13中任一项所述的设备，其中所述处理单元进一步被配置为：
处理所投影的所述表示，以确定所述旋转剃刮器的所述移动的一个或多个特性的值；并且
其中所述处理单元被配置为：生成所述GUI，以进一步包括所述一个或多个确定值。
15.一种系统，其包括：
旋转剃刮器；以及
根据权利要求9至14中任一项所述的用于向所述旋转剃刮器的用户提供视觉反馈的设备。
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