DE10300676A1 - Identification method for authorization of a user by analysis of the forces, torques and or movements applied by the user in 3D space to activate or operate an object such as a vehicle or building door or computer keyboard - Google Patents
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Abstract
Description
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Konfiguration eines multidimensionalen Eingabegeräts, beispielsweise eines Kraft-/Momentensensors. Die Erfindung bezieht sich weiterhin auf ein Verfahren zur Identifizierung eines Benutzers des vorgenannten Geräts sowie auf das genannte Gerät.The present invention relates refer to a method of configuring a multidimensional Input device, for example a force / moment sensor. The invention relates continues to refer to a method of identifying a user of the aforementioned device as well as on the device mentioned.
Multidimensionale Eingabegeräte, beispielsweise in Form von Kraft-/Momentensensoren können als Eingabegeräte für Computer, für elektronische oder elektrische Geräte (Roboter etc.) dienen. Auch im Bereich der Bedienung von Fahrzeugen werden derartige Eingabegeräte eingesetzt.Multidimensional input devices, for example in the form of force / moment sensors can be used as input devices for computers, for electronic or electronical devices (Robots etc.). Also in the area of vehicle operation become such input devices used.
Üblicherweise weisen diese Geräte ein Bedienteil auf, das gegenüber einem Grundelement ausgelenkt werden kann. Bei Einleitung einer Kraft und/oder eines Drehmoments bspw. durch einen Benutzer werden durch das Eingabegerät entsprechende Ausgangssignale bereitgestellt.Usually assign these devices a control panel on that opposite a basic element can be deflected. When initiating a Force and / or a torque, for example, by a user through the input device corresponding output signals are provided.
Ein Beispiel für den Einsatz solcher Eingabegeräte ist die unter dem Begriff CAD (Abkürzung für "Computer Aided Design" oder auch "Computer Aided Drawing") bekannte rechnerunterstützte Konstruktion. Üblicherweise wird der Begriff CAD vorwiegend in Zusammenhang mit dem Lösen geometrisch-gestaltender Aufgaben in den Konstruktionsphasen Entwerfen und Ausarbeiten gebraucht.An example of the use of such input devices is the under the term CAD (abbreviation computer-aided design known for "Computer Aided Design" or "Computer Aided Drawing". Usually The term CAD is mainly used in connection with the solving of geometrical designs Tasks in the design phases of designing and finishing needed.
Aber darüber hinaus werden in neuerer Zeit auch in zunehmendem Maße weitere Funktionen in CAD-Systeme integriert. Dabei handelt es sich beispielsweise um die Integration von Entwurf und Berechnung, Entwicklung von wissensbasierten Systemen zur Unterstützung der dem Entwerfen und Ausarbeiten vorgelagerten Konstruktionsphase Konzipieren oder um die Aufbereitung von Daten.But beyond that in newer ones Time also increasing additional functions integrated in CAD systems. It is about for example the integration of design and calculation, development of knowledge-based systems to support designing and Elaborate upstream design phase or design the preparation of data.
Beispielsweise können multidimensionale Eingabegeräte durch sechs Freiheitsgrade gekennzeichnet sein, drei translatorische (x, y, z) und drei rotatorische (φx, φy, φz). Bei der Erfassung von Kräften und Drehmomenten kommt es somit zu entsprechenden Auslenkungen x, y, z und φx, φy, φz des Bedienteils. Weitere Freiheitsgrade können nahezu beliebig durch Drehrädchen, Schalter etc. hinzugefügt werden.For example, multidimensional input devices can be characterized by six degrees of freedom, three translational (x, y, z) and three rotary (φ x , φ y , φ z ). When detecting forces and torques, there are corresponding deflections x, y, z and φ x , φ y , φ z of the control panel. Additional degrees of freedom can be added almost arbitrarily by turning wheels, switches etc.
In
Zur Erfassung einer Auslenkung des
Bedienteils dienen Fotosensoren
Ein Mikroprozessor
Ein Beispiel für einen solchen Kraft-/Momentensensor,
der nach diesem Prinzip arbeitet, ist aus der deutschen Patentschrift
Die jedem Detektor einzeln zugeordnete, lichtemittierende Einrichtung wird jeweils mittels einer Regelelektronik angesteuert, welche die Summe der beiden in dem zugehörigen positionsempfindlichen Detektor fließenden Ströme konstant auf einem für alle sechs Systeme gleichen Wert hält und dazu die Strahlungsintensität der lichtemittierenden Einrichtungen regelt.The light-emitting device individually assigned to each detector The device is controlled by means of control electronics, which is the sum of the two in the associated position sensitive Flowing detector streams constant on one for all six systems hold the same value and the radiation intensity of the light-emitting Facilities regulates.
Für jeden Freiheitsgrad ist also eine Kombination einer lichtemittierenden Einrichtung, einer fest zugeordneten Schlitzblende und einem positionsempfindlichen Detektor (Fotosensor) vorgesehen, wobei sich der positionsempfindliche Detektor von der lichtemittierenden Einrichtung aus gesehen hinter der Schlitzblende befindet und mit seiner Detektorachse senkrecht zur Schlitzblende ausgerichtet ist. Die Schlitzblende und der positionsempfindliche Detektor sind zueinander federelastisch beweglich. Durch eine entsprechende Anordnung der verschiedenen Kombinationen Leuchtdiode/Schlitzblende/Detektor kann jede räumliche Verschiebung und Verdrehung erfasst werden, und zwar unabhängig voneinander. Die räumliche Verschiebung wird dabei durch eine Translation in x-, y- und/oder z-Richtung ausgedrückt, wohingegen Drehungen als Rotationen in φx-, φy- und/oder φz-Richtung notiert werden.A combination of a light-emitting device, a permanently assigned slit diaphragm and a position-sensitive detector (photosensor) is therefore provided for each degree of freedom, the position-sensitive detector, as seen from the light-emitting device, being located behind the slit diaphragm and aligned with its detector axis perpendicular to the slit diaphragm. The slit diaphragm and the position-sensitive detector can be moved with respect to one another in a spring-elastic manner. A corresponding arrangement of the various combinations of light emitting diode / slit diaphragm / detector can detect any spatial displacement and twisting, independently of one another. The spatial shift is expressed by a translation in the x, y and / or z direction, whereas rotations are noted as rotations in the φ x , φ y and / or φ z direction.
Aus der
Schwierigkeiten können bei dem vorgenannten Verfahren dadurch auftreten, dass der Benutzer dazu imstande sein muss, den vom Hersteller vorgegebenen charakteristischen Impuls auszuführen. Er muss diesen Bewegungsablauf sozusagen vorab erlernen und sich in seinem Verhalten dem Gerät anpassen. Dies ist selbstverständlich eine grundsätzliche Problematik und nicht auf die oben genannte Anwendung beschränkt.Difficulties can arise with the aforementioned method occur because the user must be able to use the to carry out the characteristic impulse specified by the manufacturer. He must learn this sequence of movements beforehand, so to speak, and become familiar with it Behavior of the device to adjust. This goes without saying a basic one Problem and not limited to the above application.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Einsatzmöglichkeiten eines oben beschriebenen multidimensionalen Eingabegeräts zu erweitern. Insbesondere soll die vorgenannte Schwierigkeit überwunden werden, indem erstmals das Verhalten des menschlichen oder mechanischen Benutzers ausgewertet wird, um das Gerät entsprechend zu konfigurieren.The invention is based, which applications of a multi-dimensional input device described above. In particular, the aforementioned difficulty should be overcome by first evaluated the behavior of the human or mechanical user is going to the device to configure accordingly.
Diese Aufgabe wird mit den in den unabhängigen Patentansprüchen genannten Verfahren gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.This task is carried out in the independent claims mentioned method solved. Advantageous embodiments of the invention are specified in the subclaims.
Gemäß der Erfindung wird ein multidimensionales Eingabegerät konfiguriert, das ein Bedienteil aufweist, welches durch Einleitung von Kräften und/oder (Dreh-)Momenten gegenüber einem Grundelement ausgelenkt werden kann.According to the invention, a multi-dimensional input device configured, which has a control panel, which by introduction of forces and / or (Torque) moments a basic element can be deflected.
Das Verfahren weist dabei folgende Schritte auf: Zunächst wird in einem ersten Schritt a) das Bedienteil bewegt beziehungsweise ausgelenkt. Diese Auslenkung wird dabei zeitlich aufgelöst aufgezeichnet. Die zeitliche Auflösung kann dabei in Form von diskreten Zeitpunkten realisiert sein oder kontinuierlich sein.The method has the following Steps on: First in a first step a) the control panel is moved or deflected. This deflection is recorded in a temporally resolved manner. The temporal resolution can be realized in the form of discrete points in time or continuously his.
Der Zeitraum, in dem die Auslenkung aufgezeichnet wird, kann dabei beispielsweise entweder vorab vorgegeben sein, oder durch eine Charakteristik im Bewegungsablauf des Bedienteils beendet werden. Beispielsweise kann dieser Zeitraum beendet werden, sobald das Bedienteil für eine Sekunde unverändert in einer Nullstellung verbleibt.The period in which the displacement is recorded, for example, can either be predetermined be, or by a characteristic in the movement of the control panel be ended. For example, this period can be ended once the control panel for unchanged for a second remains in a zero position.
In einem nächsten Schritt b) wird die zeitlich aufgelöste Aufzeichnung der Auslenkung(en) ausgewertet, um daraus charakteristische Parameter der Auslenkung(en) beziehungsweise des Bewegungsablaufs des Bedienteils zu ermitteln beziehungsweise zu gewinnen oder abzuleiten.In a next step b) temporally resolved Record of the deflection (s) evaluated to make them characteristic Parameters of the deflection (s) or the movement sequence of the control panel to determine or win or derive.
In einem dritten Schritt c) werden schließlich diese so gewonnenen charakteristischen Parameter, die sozusagen eine "Signatur" des die Auslenkung verursachenden Aktuators (bspw. eines menschlichen Benutzers) darstellen, abgespeichert.In a third step c) finally this characteristic parameters thus obtained, which are, so to speak, a "signature" of the one causing the deflection Represent actuator (for example, a human user), saved.
Besonders vorteilhaft ist es, wenn der Schritt a) mehrfach wiederholt wird. Dabei ist der Aktuator (Benutzer) aufgefordert, bei jeder Wiederholung den Bewegungsablauf in einer für ihn typischen Weise zu wiederholen.It is particularly advantageous if step a) is repeated several times. The actuator (user) prompted with each repetition of the movement in one for him typical way to repeat.
Natürlicherweise wird es dabei zu mehr oder weniger minimalen Unterschieden zwischen den einzelnen wiederholten Bewegungsabläufen kommen. Bei Verwendung mehrerer Wiederholungen können diese Unterschiede erfasst werden und die Information über diese Unterschiede kann dann bei der folgenden Festlegung der biometrischen Signatur berücksichtigt werden.Of course it will to more or less minimal differences between the individual repeated movements come. If multiple repetitions are used, these differences can be recorded be and the information about These differences can then be determined when determining the biometric Signature considered become.
Je öfter also Schritt a) wiederholt wird, desto präziser sind die Informationen über die zu erwartenden Unterschiede zwischen den einzelnen Wiederholungen (sieht man von Ermüdungserscheinungen des Aktuators ab). Beispielsweise könnten drei bis fünf Wiederholungen verwendet werden.The more often step a) is repeated becomes, the more precise are the information about the expected differences between the repetitions (can be seen from signs of fatigue of the Actuator from). For example three to five Repetitions can be used.
Bei der Wahl der Anzahl der Wiederholungen ist auch die Dauer der Betätigung oder genauer ausgedrückt die Signifikanz des Bewegungsablaufes zu berücksichtigen. Je länger die Betätigung beziehungsweise je signifikanter oder komplexer, also "typischer" der Bewegungsablauf, desto weniger Wiederholungen sind nötig, um ein typisches Muster des Bewegungsablaufes als (im Falle eines menschlichen Benutzers biometrische) Signatur zu erhalten. Selbstverständlich sind die Wiederholungen (wenigstens teilweise) in Schritt b) auszuwerten, um im Folgenden nützlich zu sein.When choosing the number of repetitions also the duration of the operation or more precisely to consider the significance of the movement. The longer the activity or the more significant or complex, that is to say "typical", the sequence of movements, the fewer repetitions are needed to create a typical pattern of the movement as (in the case of a human user get biometric) signature. The repetitions are natural (at least partially) in step b) to evaluate in the following useful to be.
Bei den Werten, die in Schritt a) aufgezeichnet werden, kann es sich beispielsweise um die Absolutwerte der Auslenkungen des Bedienteils gegenüber dem Grundelement während der Betätigungsphase(n) handeln. Diese Werte sind vergleichsweise einfach zu gewinnen.For the values in step a) can be recorded, for example, the absolute values the deflections of the control unit relative to the basic element during the Operating phase (s) act. These values are comparatively easy to obtain.
Die Auswertung in Schritt b) der aufgezeichneten Werte zur Ermittlung von charakteristischen Parametern kann beispielsweise durch Berechnung der Raumkurve und/oder der Geschwindigkeiten des Bedienteils während der Betätigung(en) erfolgen. Auch eine Berechnung der Kräfte und/oder Momente (Drehmomente), die während der Betätigung(en) auf das Bedienteil gewirkt haben, kann hierzu dienen. Auch eine Kombination der vorgenannten Möglichkeiten ist geeignet.The evaluation in step b) recorded values to determine characteristic parameters can, for example, by calculating the space curve and / or the Keypad speeds during operation (s) respectively. A calculation of the forces and / or moments (torques), the while the actuation (s) acted on the control panel can serve this purpose. Also one Combination of the above options is suitable.
Wie oben bereits angeführt, wird es bei Wiederholungen des typischen Bewegungsablaufes der Betätigung des Bedienelements durch einen Benutzer zu Unterschieden kommen. Um diese bei der Kennzeichnung der biometrischen Signatur zu berücksichtigen, können die charakteristischen Parameter vorteilhaft mit einer dementsprechenden Toleranz versehen werden. In diesem Sinne handelt es sich dabei also um eine "maximal zu erwartende Abweichung" von einem Mittelwert.As already mentioned above, it when repeating the typical movement sequence of actuating the Control elements come to a difference by a user. Around to take this into account when labeling the biometric signature, can the characteristic parameters advantageously with a corresponding Tolerance. It is in this sense so a "maximum expected deviation "from an average.
Bei Verwendung mehrerer Wiederholungen in Schritt a) kann vorteilhaft die Toleranz unter Berücksichtigung der ausgewerteten Wiederholungen festgelegt werden. Sind Beispielsweise die Abweichungen der charakteristischen Parameter zwischen den einzelnen Wiederholungen vergleichsweise groß, so ist auch die Toleranz entsprechend groß zu wählen.When using multiple repetitions in Step a) can advantageously take the tolerance into account of the evaluated repetitions. For example the deviations of the characteristic parameters between the individual Repetitions are comparatively large, so is the tolerance to choose accordingly large.
Auch im Falle einer zeitabhängig gewählten Toleranz sind bei der Festlegung der Toleranzwerte vorteilhaft mehrere Wiederholungen zu berücksichtigen.Also in the case of a time-dependent tolerance multiple repetitions are advantageous when defining the tolerance values to consider.
Weicht zum Beispiel zu einem bestimmten Zeitablaufpunkt t1 (gezählt vom Anfangszeitpunkt der Betätigung) bei jeder Wiederholung ein Wert des charakteristischen Parameters von dem Mittelwert (über alle ausgewerteten Wiederholungen) zu diesem Zeitpunkt nur vergleichsweise wenig ab, so kann die Toleranz für diesen Zeitpunkt t1 vergleichsweise klein gewählt werden. Für einen anderen Zeitpunkt t2, zu dem die Abweichungen des charakteristischen Parameters vom Mittelwert größer sind, ist dann die Toleranz dementsprechend größer zu wählen.If, for example, a value of the characteristic parameter deviates only comparatively little from the mean value (over all evaluated repetitions) at this point in time at a certain point in time t 1 (counted from the start point of actuation), the tolerance for this point in time t 1 be chosen comparatively small. For another point in time t 2 , at which the deviations of the characteristic parameter from the mean value are greater, the tolerance is then to be chosen accordingly.
Dieser dargestellte Zusammenhang kann auch unter Zuhilfenahme der Varianz ausgedrückt werden, die bekanntlich ein Maß für die Abweichung von einem Mittelwert darstellt. Die Varianz und die Toleranz können also vorteilhaft zusammen mit beziehungsweise als Teil der charakteristischen Parameter gespeichert werden.This connection shown can also be expressed using the variance that is known a measure of the deviation from represents an average. So the variance and tolerance can advantageous together with or as part of the characteristic Parameters are saved.
Die Bezeichnung "(biometrische) Signatur" drückt implizit aus, dass es sich um ein für einen Aktuator (Benutzer) typisches Indiz handelt. Daher ist es nötig, dass die bspw. biometrische Signatur eine signifikante Information enthält. Dementsprechend muss sich der Bewegungsablauf signifikant von einem "zufälligen Bewegungsablauf" unterscheiden. Die Signifikanz der biometrischen Signatur muss demgemäss innerhalb eines bestimmten Signifikanz-Bereiches liegen.The term "(biometric) signature" implicitly expresses from that it's a for is an actuator (user) typical indication. Therefore, it is necessary, that the biometric signature, for example, is significant information contains. Accordingly, the sequence of movements must differ significantly from a "random sequence of movements". The The significance of the biometric signature must accordingly be within of a certain significance range lie.
Um dieses Kriterium zu erfüllen, muss also vorteilhaft ein Signifikanz-Test durchgeführt werden, bevor die charakteristischen Parameter als biometrische Signatur eines Benutzers abgespeichert werden. Beispielsweise könnte ein solcher Test vorschreiben, dass eine Auslenkung des Bedienteils in einem bestimmten, vorgegebenen Maße von einer linearen Auslenkung abweichen muss – zumindest innerhalb eines bestimmten Zeitintervalls während des Betätigungszeitraums. Allerdings sind hierfür auch viele weitere aus der Mathematik bekannte Methoden anwendbar.To meet this criterion, a significance test can therefore advantageously be carried out before the characteristic ones Parameters saved as a biometric signature of a user become. For example such a test dictate that a deflection of the control panel to a certain, predetermined extent from a linear displacement must deviate - at least within a certain time interval during the actuation period. However, are for this many other methods known from mathematics can also be used.
Gemäß einem weiteren Aspekt der
Erfindung kann ein Benutzer eines multidimensionalen Eingabegeräts wie folgt
identifiziert werden:
Zunächst
betätigt
in einem ersten Schritt i) der zu identifizierende Benutzer das
Bedienteil des Eingabegerätes
und diese Auslenkung wird aufgezeichnet.According to a further aspect of the invention, a user of a multidimensional input device can be identified as follows:
First, in a first step i) the user to be identified actuates the control unit of the input device and this deflection is recorded.
In einem folgenden Schritt ii) wird diese Aufzeichnung ausgewertet, um daraus charakteristische Parameter der Auslenkung zu ermitteln.In a subsequent step ii) this record is evaluated to determine characteristic parameters to determine the deflection.
In einem nächsten Schritt iii) werden die derart gewonnenen charakteristischen Parameter mit vorab gespeicherten charakteristischen Parametern in Form von Signaturen verglichen, die durch ein wie oben beschriebenes Verfahren gewonnen und gespeichert worden sind.In a next step iii) the characteristic parameters obtained in this way with previously stored characteristic parameters compared in the form of signatures, obtained and stored by a method as described above have been.
Vorteilhaft wird bei Übereinstimmung der durch Schritt ii) gewonnenen charakteristischen Parameter mit einer abgespeicherten Signatur die Identifikation des Benutzers, dem diese Signatur zugeordnet ist, durch ein Signal angezeigt.It is advantageous if there is agreement the characteristic parameters obtained by step ii) the identification of the user of a stored signature, to which this signature is assigned is indicated by a signal.
Weiterhin vorteilhaft ist durch dieses Signal ein Vorgang auslösbar. Beispielsweise kann sich bei Übereinstimmung eine Türe öffnen oder der Zugang zu einem Computernetzwerk für den Benutzer freigegeben werden. Als weiteres Beispiel kann bei Übereinstimmung der Systemzugang zur Bedienung eines Fahrzeuges freigegeben werden.This is also advantageous Signal a process can be triggered. For example, if there is a match open a door or access to a computer network is released for the user become. As a further example, the system access can match be released to operate a vehicle.
Damit verbunden lassen sich z.B. auch bestimmte vorab gespeicherte Benutzerpräferenzen (z.B. Sitz-, Lenkrad-, Gurt- und Rückspiegeleinstellungen) entsprechend dem jeweils erkannten Benutzer automatisch herbeiführen.Associated with this, e.g. also certain pre-stored user preferences (e.g. seat, steering wheel, Belt and rearview mirror settings) automatically cause according to the recognized user.
Die Authentifizierung eines mechanischen oder biologischen Aktuators kann dabei sowohl aktiv wie auch passiv erfolgen. Bei einer aktiven Authentifizierung erfolgt eine bewusste Auslenkung des Bedienteils relativ zum Grundelement (bzw. umgekehrt) entsprechend der vorab hinterlegten Signatur. Demgegenüber erfolgt eine passive Authentifizierung unbewusst. Z.B. kann diese durch ein Begehen und entsprechend individueller Belastung einer Trittmatte erfolgen, deren Unterseite eine erfindungsgemässe Sensorik aufweist. Somit kann eine Authentifizierung erfolgen, ohne dass der Aktuator bewusst einem definierten Bewegungsmuster folgt. Die Authentifizierung erfolgt vielmehr auf Grundlage der dem Aktuator eigenen motorischen Bewegungscharakteristik. Eine passive Authentifizierung kann somit bspw. auch dadurch erfolgen, dass sich der Benutzer auf einen Sensor-Sitz setzt.Authentication of a mechanical or biological actuator can be both active and passive. With active authentication there is a deliberate deflection of the control unit relative to the basic element (or vice versa) accordingly the previously stored signature. In contrast, there is passive authentication unconsciously. For example, can do this by walking and accordingly more individually Load on a step mat, the underside of which is a sensor system according to the invention having. Authentication can thus take place without the actuator deliberately follows a defined movement pattern. The Rather, authentication takes place on the basis of the actuator's own motor movement characteristics. Passive authentication can thus also take place, for example, by the user focusing on a sensor seat.
Weiterhin vorteilhaft ist es, wenn das Bedienteil gegenüber dem Grundelement aus einer Nullstellung heraus federelastisch auslenkbar ist, also nach Beendigung einer Betätigung von selbst wieder die Ausgangs- oder Nullstellung einnimmt.It is also advantageous if the control panel opposite the base element can be deflected in a spring-elastic manner from a zero position after the end of an operation, the starting or zero position.
Die Auslenkung des Bedienteils gegenüber dem Grundelement kann beispielsweise mit Hilfe eines Fotosensors erfolgen, der in einer Stellung des Bedienelements, beispielsweise der Nullstellung, von einem Lichtstrahl getroffen wird. Bei Bewegung des Bedienelements wird dann der Lichtstrahl beeinflusst und ein Spannungswert, den der Fotosensor liefert, auf diese Weise verändert. Durch Erfassung des Spannungswertes kann dann auf eine Auslenkung rückgeschlossen werden.The deflection of the control panel against the Basic element can be done, for example, with the help of a photo sensor, in one position of the control element, for example the zero position, is struck by a beam of light. When the control element moves the light beam is then influenced and a voltage value, the the photosensor delivers changed in this way. By recording the voltage value can then deduce a deflection become.
Weitere Merkmale, Vorteile und Eigenschaften sollen nunmehr anhand einer detaillierten Beschreibung eines Ausführungsbeispiels und bezugnehmend auf die Figuren der beigefügten Zeichnungen erläutert werden. Es zeigenFurther features, advantages and properties will now be described with reference to a detailed description of an exemplary embodiment will be explained with reference to the figures of the accompanying drawings. Show it
Vorab sei angemerkt, dass sich die vorliegende Erfindung allgemein auf die Analyse von Bewegungen und/oder Kräften und Momenten mittels eines multidimensionalen Eingabegeräts für elektronische Geräte bezieht. Die Kräfte/Momente können dabei von mechanischen oder biologischen Aktuatoren (bspw. Menschen) aktiv und/oder passiv eingeleitet werden. Die sich ergebenden Bewegungen des Eingabegeräts werden (ggf. bereits analysiert) aufgezeichnet und optional nach der zeitlich aufgelösten Aufzeichnung nochmals analysiert.It should be noted in advance that the present invention generally relates to the analysis of movements and / or forces and moments using a multidimensional electronic input device equipment refers. The forces / moments can do it of mechanical or biological actuators (e.g. humans) active and / or initiated passively. The resulting movements of the input device are recorded (possibly already analyzed) and optionally after the time-resolved recording analyzed again.
Eine Eingabegerät findet somit erstmals Verwendung zur Aufzeichnung von mehrdimensionalen Bewegungen bzw. zeitlich aufgelösten Kraft/Momentenvektoren.An input device is thus used for the first time for recording multi-dimensional movements or temporally resolved Force / torque vectors.
Die Analyse der Bewegung bzw. Kräfte/Momente kann dabei unter verschiedenen Gesichtspunkten erfolgen, als Beispiel seien genannt:The analysis of the movement or forces / moments can be done from different points of view, for example are mentioned:
- – Authentifizierung eines Aktuators durch Vergleich mit vorab abgelegten Bewegungssignaturen,- authentication an actuator by comparison with previously stored motion signatures,
- – Diagnose von biologischen oder mechanischen Bewegungsverhalten bzw. Störungen davon, etc.- diagnosis biological or mechanical movement behavior or disorders thereof, Etc.
Im Folgenden ist daher der Begriff „Benutzer" als ein Beispiel für einen Aktuator zu verstehen, der bewusst oder unbewusst Kräfte/Momente auf ein Eingabegerät ausüben kann.Therefore, the following is the term "user" as an example for one Actuator to understand the consciously or unconsciously forces / moments on an input device exercise can.
Gemäß dem Ausführungsbeispiel weist das Eingabegerät sechs
Freiheitsgrade auf: Drei translatorische und drei rotatorische.
Das Bedienteil ist gegenüber
einem Grundelement bpsw. federelastisch auslenkbar, so wie dies
auch prinzipiell in
In
In
Aus der Nullstellung O heraus beginnt
sich ab dem Start der Betätigung
zu einem Zeitablaufpunkt tA die Raumkurve
in Richtung des Pfeils
Neben den drei translatorischen Auslenkungen
in x-, y- und z-Richtung ist die Auslenkung im allgemeinen auch
in jeder Position rotationsförmig
ausgelenkt, wobei diese rotatorische Auslenkung im allgemeinen jeweils
eine φx, φy, und φz-Komponente aufweist, wie dies in
Zunächst erfolgt der Schritt a),
in
Dazu wird von einem Aktuator die
Signatur mehrfach eingegeben. Die Raumkurve weist wie erwähnt sechs
Freiheitsgrade auf (6DOF steht für
englisch:
Die mehrfache Eingabe stellt sozusagen für das Eingabegerät und den dazugehörenden Prozessor ein "Training" dar.The multiple entry represents, so to speak for the input device and the related ones Processor represents a "training".
In einem zweiten Schritt b), in
Außerdem wird die Varianz berechnet, die sich zwischen den einzelnen Wiederholungen oder "Trainingseingaben" ergibt und den charakteristischen Parametern hinzugefügt. Aus den Varianzen lässt sich auch eine "Toleranz" ableiten, die den Bereich angibt, in dem die charakteristischen Parameter liegen müssen, um als übereinstimmend mit der betreffenden Signatur erkennbar zu sein.It also calculates the variance that arises between the individual repetitions or "training inputs" and the characteristic ones Parameters added. Leaves from the variances derive a "tolerance" that the Indicates the range in which the characteristic parameters must lie in order to as matching to be recognizable with the relevant signature.
Die so gebildeten charakteristischen Parameter stellen sozusagen ein für den Benutzer typisches "Profil" dar.The characteristic formed in this way So to speak, parameters represent a typical "profile" for the user.
In einem dritten Schritt c), in
Falls der Signifikanztest ergibt,
dass die gewünschte
Signifikanz nicht erreicht ist, muss beziehungsweise kann das Verfahren
von Anfang an wiederholt werden, wie in
Ist der Signifikanztest erfolgreich bestanden, so werden die charakteristischen Parameter als biometrische Signatur für den Benutzer abgespeichert und das Eingabegerät mit dem zugehörenden Prozessor ist im Hinblick auf diese biometrische Signatur des Benutzers fertig konfiguriert.The significance test is successful passed, the characteristic parameters are called biometric Signature for saved the user and the input device with the associated processor is done with regard to this biometric signature of the user configured.
Das so konfigurierte Eingabegerät kann zur Identifizierung oder auch Authentifizierung eines Benutzers verwendet werden. Dazu betätigt zunächst in einem Schritt i) der zu identifizierende Benutzer das Eingabegerät und diese Eingabe wird wiederum aufgezeichnet. In einem zweiten Schritt ii) werden dann aus dieser Eingabe – wie oben unter Schritt b) beschrieben – die charakteristischen Parameter berechnet.The input device configured in this way can be used for identification or also authentication of a user can be used. To actuated first in step i) the user to be identified the input device and this Input is recorded again. In a second step ii) are then from this input - like described above under step b) - the characteristic parameters calculated.
Schließlich werden in einem folgenden
dritten Schritt iii) diese berechneten charakteristischen Parameter
mit abgespeicherten biometrischen Signaturen verglichen. Dies ist
in
Da keine perfekte Wiederholung bei
einer Betätigung
des Bedienteils durch einen Benutzer erwartet werden kann, sind
die charakteristischen Parameter beziehungsweise ist das Profil
wie oben erwähnt,
mit einer Varianz oder einer Toleranz versehen. Beim Vergleich
Ist das Ergebnis
Ist eine Übereinstimmung gegeben, so
kann ein Vorgang ausgelöst
werden. Gemäß dem hier
beschriebenen Ausführungsbeispiel
wird hierbei ein Systemzugang freigegeben
Die Vorteile der Erfindung lassen sich wie folgt zusammenfassen:Let the advantages of the invention can be summarized as follows:
- – Ein für einen Benutzer typischer Bewegungsablauf bei der Bedienung eines Eingabegerätes wird von dem Eingabegerät "erlernt". Der Benutzer muss sich daher nicht dem Gerät anpassen und insbesondere kein vorgegebenes Bewegungsprofil erlernen.- On for one User typical movement sequence when operating an input device is from "learned" the input device. The user must therefore do not look at the device adapt and in particular not learn a given movement profile.
- – Andererseits lassen sich somit Bewegungsabläufe definieren, die für einen Benutzer – wie ein Fingerabdruck- On the other hand movement sequences define that for a user - like a fingerprint
- – typisch sind und die als "biometrische Signatur" dienen können.- typical and are called "biometric Signature "serve can.
- – Mit Hilfe der biometrischen Signatur kann ein Benutzer eines entsprechenden Eingabegeräts identifiziert werden. Die biometrische Signatur kann also als "Schlüssel" oder "Passwort" verwendet werden.- With With the help of the biometric signature, a user of a corresponding Input device identified become. The biometric signature can therefore be used as a "key" or "password".
- – Die Erfindung kann unter Zuhilfenahme bestehender multidimensionaler Eingabegeräte, beispielsweise aus dem CAD-Bereich, realisiert werden.- The Invention can be made using existing multidimensional Input Devices, for example from the CAD area.
- 11
- Eingabegerätinput device
- 22
- Bedienteilcontrol panel
- 33
- Federnfeathers
- 44
- Grundelementbasic element
- 66
- FotosensorenPhoto sensors
- 77
- Lichtquellenlight sources
- 88th
- Schlitzblendenslit diaphragms
- 99
- Mikroprozessormicroprocessor
- 1010
- von den Achsenabschnitten aufgespannter Quaderof the intercept of cuboids
- 1111
- Beginn der Raumkurvebeginning the space curve
- 1212
- Rotationskomponentenrotational components
- 100100
- zeitlich aufgelöstes Aufzeichnen einer Auslenkung deschronologically resolved Record a deflection of the
- Bedienteilskeypad
- 200200
- Ermittlung der charakteristischen Parameterdetection the characteristic parameters
- 300300
- Überprüfung der SignifikanzReview of the significance
- 400400
- Nein-Schritt bei nicht erfüllter SignifikanzNo-Step if not fulfilled significance
- 500500
- Vergleich eines Profils mit einer abgespeichertencomparison a profile with a saved one
- Benutzer-SignaturUser-signature?
- 600600
- Vergleichsergebniscomparison result
- 700700
- Nein-Pfeil bei Nicht-ÜbereinstimmungNo arrow if they do not match
- 800800
- Freigabe eines Systemzugangsrelease a system access
Claims (19)
Priority Applications (1)
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Applications Claiming Priority (3)
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Publications (1)
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ID=32102782
Family Applications (1)
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Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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EP2079004A1 (en) * | 2008-01-11 | 2009-07-15 | Sony Computer Entertainment America Inc. | Gesture cataloguing and recognition |
-
2003
- 2003-01-10 DE DE10300676A patent/DE10300676A1/en not_active Withdrawn
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP2079004A1 (en) * | 2008-01-11 | 2009-07-15 | Sony Computer Entertainment America Inc. | Gesture cataloguing and recognition |
US8225343B2 (en) | 2008-01-11 | 2012-07-17 | Sony Computer Entertainment America Llc | Gesture cataloging and recognition |
US8839279B2 (en) | 2008-01-11 | 2014-09-16 | Sony Computer Entertainment America, LLC | Gesture cataloging and recognition |
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