TWI659332B - 用於感測器系統之連續圓形姿勢偵測 - Google Patents
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Abstract
本發明揭示一種偵測一連續圓形姿勢之方法,其具有以下步驟:由一物體偵測單元接收代表一物體移動之向量;自該所接收序列速度向量判定一速度向量序列或其之一近似值;估計後續速度向量之間之一角度;及判定一旋轉方向。
Description
本申請案主張2013年10月4日申請之美國臨時申請案第61/886,904號之權利,該案之全部內容以引用的方式併入本文中。
本發明係關於一種用於一人機介面之方法及裝置,特定言之係關於一種用於一感測器系統之連續圓形姿勢偵測方法。
用於多層控制(例如,消費型電子產品中之音量控制或螢幕/光亮度控制)之已知系統使用圓形觸控板或電容性線性滑塊(時常安裝於筆記型電腦中之鍵盤上方),或其等使用當手指在一專用滑塊區域中(例如,在觸控板之右邊界上)移動時來自一通用筆記型電腦觸控板之觸控資訊。
此等感測器提供關於指尖之絕對位置及因此指尖在圓形觸控板上之角度或在滑塊上之位置之資訊-可以一直截了當的方式被直接地或有區別地映射至一控制等級之資訊。
尤其對於一圓形觸控板,重要的是,指尖位置及觸控板之幾何中心與一參考位置(例如,在板之邊緣上)建立一角度,且可評估此角度。
當提到不具有固定參考位置之圓形姿勢之辨識時,判定圓形移
動中之一角度不再直截了當。舉例而言,此係對於具有使用近場電容感測器系統之2D/3D自由姿勢或具有如視訊或紅外攝影機系統之中場/遠場感測器系統之一通用非圓形觸控板之情況。
應考慮到,一圓形移動可為順時針或逆時針的,且其將不限於具有一固定開始位置或停止位置。每當在圓形移動期間,對於即時應用,吾人僅可評估直至目前所擷取之資料,即,僅部分姿勢圖案。在不知所繪圓形之中心之情況下,在移動開始時,偵測單元無法斷定圓形之方向:舉例而言,一左至右移動出現在一順時針圓形之頂部中但亦出現在一逆時針圓形之底部中。
根據一實施例,一種用於偵測一連續圓形姿勢之方法可包括以下步驟:藉由一物體偵測單元接收代表一物體移動之一向量序列;自該所接收向量序列判定一速度向量序列或其之一近似值;估計後續速度向量之間的一角度;及判定一旋轉方向。
根據一進一步實施例,該所接收向量序列可為一物體移動之(x n ,y n )位置向量。根據一進一步實施例,速度向量可經計算為後續位置向量之差。根據一進一步實施例,該所接收向量序列可包括電極i在時間k處之量測值。根據一進一步實施例,可提供四個量測電極且該等速度向量v k 係藉由下式判定
根據一進一步實施例,兩個後續速度向量與
之間的角度可藉由判定,其中S {±1}係
該旋轉方向,T指示向量轉置,線條指示一向量之正規化,即,
且∥.∥表示向量長度。根據一進一步實施例,
。根據一進一步實施例,兩個後續速度向
量v new 與v old 之間的角度可藉由大約判定,其中S {±1}係該旋轉方向。根據一進一步實施例,兩個後續速度向量v new 與v old 之間的角度φ可藉由大約判定。根據一進一步實施例,速度向量係連續的,使得v new =v k 且v old =v k-1。根據一進一步實施例,在兩個向量之一序列中之各速度向量v new 及v old 可藉由相同值∥v new ∥或∥v old ∥正規化。根據一進一步實施例,一圓形計數器可藉由求得該對後續速度向量之間之該等角度的積分而實現。根據一進一步實施例,僅當∥v k ∥超過一預定臨限值時,可更新該圓形計數器。根據一進一步實施例,該等位置向量及/或該等速度向量及/或該等圓形計數器可經低通過濾。根據一進一步實施例,該感測器系統可為一二維觸控定位系統、一近場感測器系統或一中場/遠場感測器系統。根據一進一步實施例,該近場感測器系統可為基於一準靜態電場量測之一電容性非觸控式感測器系統。根據一進一步實施例,該近場電容性感測器系統可包括使用一矩形脈衝序列信號激發之一或多個傳輸電極,及與該一或多個傳輸電極電容性地耦合之複數個接收電極。
根據另一實施例,一人機裝置介面可包括:一介面,其產生代表由一姿勢偵測系統追蹤之一物體移動之一向量序列;一處理單元,其經組態以自該等所接收向量判定一速度向量序列或其之一近似值,以估計後續速度向量之間之一角度;且判定一旋轉方向;其中該處理單元進一步實施一圓形計數器,且藉由求得該所估計角度之總和來更新該圓形計數器之值,其中該所估計角度之符號取決於該旋轉方向。
根據該人機裝置介面之一進一步實施例,該向量序列可為一物體移動之(x n ,y n )位置向量。根據該人機裝置介面之一進一步實施例,速度向量可經計算為後續位置向量之差。根據該人機裝置介面之一進一步實施例,該所接收向量序列可包括電極i在時刻k處之量測值
。根據該人機裝置介面之一進一步實施例,可提供四個量測電極,且該等速度向量v k 係藉由下式判定
根據該人機裝置介面之一進一步實施例,兩個後續速度向量
與之間的該角度可藉由判定,其中S {±1}係該旋轉方向,T指示該向量轉置,且線條指示一向量之正規化。根據該人機裝置介面之一進一步實施例,兩個後續速度向量v new 與v old 之間的該角度φ可藉由大約判定,其中S {±1}係該旋轉方向。根據該人機裝置介面之一進一步實施例,。根據該人機裝置介面之一進一步實施例,兩個後續速度向量v new 與v old 之間的該角度可藉由大約判定。根據該人機裝置介面之一進一步實施例,速度向量係連續的,使得v new =v k 且v old =v k-1。根據該人機裝置介面之一進一步實施例,在兩個向量之一序列中之各速度向量v new 及v old 可藉由相同值∥v new ∥或∥v old ∥正規化。根據該人機裝置介面之一進一步實施例,一圓形計數器可藉由求得該對後續速度向量之間的該等角度之積分而實現。根據該人機裝置介面之一進一步實施例,僅當∥v k ∥超過一預定臨限值時可更新該圓形計數器。根據該人機裝置介面之一進一步實施例,該人機裝置介面可進一步包括經組態以過濾該等位置向量之一第一低通過濾器及/或經組態以過濾該等速度向量之一第二低通過濾器及/或經組態以過濾該圓形計數器之一第三低通過濾器。根據該人機裝置介面之一進一步實施例,該介面可包括二維觸控定位系統、一近場感測器系統或一中場/遠場感測器系統。根據該人機裝置介面之一進一步實施例,該近場感測器系統可為基於一準靜態電場量測之一電容性非觸控式感測器系統。根據該人機裝置介面之
一進一步實施例,該近場電容性感測器系統可包括使用一矩形脈衝序列信號激發之一或多個傳輸電極及與該一或多個傳輸電極電容性地耦合之複數個接收電極。
根據又另一實施例,一電子裝置可包括如上文描述之一人機裝置介面,其中該圓形計數器用於音量控制、一調光器、速率控制、空調溫度或機械移動功能。
根據該電子裝置之一進一步實施例,該圓形計數器驅動一LED條。
100‧‧‧二維系統
110‧‧‧2D介面
120‧‧‧追蹤板/觸控螢幕
130‧‧‧處理系統
200‧‧‧三維(3D)姿勢偵測系統
210‧‧‧地平面
220‧‧‧3D偵測介面
300‧‧‧四框架電極設計
305‧‧‧傳輸層
310‧‧‧接收電極
320‧‧‧接收電極
330‧‧‧接收電極
340‧‧‧接收電極
350‧‧‧積體電路
360‧‧‧接收處理裝置
圖1展示在離散時間例項n=k,k-1,k-2,...取樣之一2D圓形姿勢之位置向量及速度向量。
圖2展示具有在座標系統之原點中開始之正規化速度向量之一單位圓。
圖3展示諸如一追蹤板或觸控螢幕之一2D偵測系統。
圖4展示一例示性3D姿勢偵測系統。
圖5展示使用一準靜態電場偵測方法之具有四個框架接收電極之一特定標準姿勢偵測電極布局。
圖6展示在藉由圖5之實施例之四個電極310至340界定之一偵測空間內之一圓形路徑上順時針或逆時針移動之一手指位置。
圖7展示用於AirWheel演算法之輸出值之一視覺化方法。
根據各種實施例,識別被觀察之一圓形姿勢(或圖案)。因此,根據一些實施例,自兩個後續速度向量判定旋轉方向及此等向量之間的角度以便更新圓形計數器。在下文中,此姿勢亦將被稱為AirWheel姿勢。術語「後續」貫穿說明書而使用,且在此經定義以指定在時間上間隔開之元件或事件。其等不必為連續的(其間不具有其他元件或事
件)。因此,術語「連續」貫穿說明書而使用,且在此經定義以指定關於時間相鄰之元件或事件。
對於此部分中之一般方法,將假定提供對應於一目標點或係一目標點之估計之一(x n ,y n )位置向量序列(例如,一指尖),從而在後續離散時間例項n處,於一二維(2D)平面中執行一圓形姿勢。時間例項不需要為連續的,但應在時間上為後續的,使得一個向量新於另一向量。舉例而言,可使用後續向量v new 及v old ,粗體字母指示一變量係一向量。圖3展示一例示性二維系統100,其包括(例如)與一2D介面110耦合之一追蹤板/觸控螢幕120,2D介面110與一處理系統130連接。兩個位置向量之間的差係一速度向量,例如,對於兩個後續位置向量,吾等獲得
其含有時間'old'與時間'new'之間之移動的方向及量級。在下文中,將假定連續向量,使得old=k-1且new=k。然而,如在上文提及,此可不為一要求。其不必須為最新速度向量及直接在最新速度向量之前的一個向量。首先,重要的是,一個向量含有新於另一向量之資料。此外,此等速度向量可能已經歷某種預處理,如低通過濾。
考量兩個此等速度向量(例如,v k 及v k-1,如在圖1中展示),可在其等之間界定一角度φ。若旋轉方向向右轉(如同一順時針姿勢),則φ>0。若旋轉方向向左轉(如同一逆時針姿勢),則φ<0。圓形計數器可藉由求得該對連續速度向量之間之角度φ的積分來實現。
問題係如何獲得角度φ或一類似量測,其中φ之令人關注值範圍
被假定為:。對此,v k 及v k-1經正規化至單位向量(如
在圖2中展示),其中∥.∥表示一向量之長度。根據,精確
解給定為,其中S {±1}係旋轉方向,且將在下文被判定,而T指示向量轉置。
然而,可藉由用之長度(弦)來近似角度φ(其與其在一單位圓上之弧具有相同之值)(即,,其中S {±1}係旋轉方向且將在下文被判定)或藉由用其正弦來近似角度φ(即,φsinφ)而避免在計算上複雜之反餘弦函數。對於分別具有x、y及z分量a x ,a y ,a z 及b x ,b y ,b z 之三維向量 a 及 b ,下式成立
其中×表示交叉乘積(向量乘積),其定義為
對於2D向量,向量乘積
並不如此定義。然而,若2D(x/y)平面由一第三維度(z維)延伸,且一任意常數z值(較佳地z=0)經指派給速度向量,則向量乘積可應用至所得3D速度向量,其之z分量係所關注之值。根據,吾等獲得
且因此
其中|.|表示一純量之絕對值。
向量乘積之z分量之符號係旋轉方向且因此
且最終
在下文中,將論述可在各種實施例中實施之另外可能改良。因此,可分開或組合使用各種可能改良。
正規化
在實踐中,為藉由避免平方根之計算而減小複雜性,向量v k 及v k-1二者皆可由相同值∥v k ∥或∥v k-1∥正規化,通常不具有可實現效果(若取樣頻率足夠高),即,
其中p {k,k-1}。
抖動抑制
對於抖動抑制,舉例而言,僅當偵測到一最小量之移動時(例如,當∥v k ∥超過一臨限值時)可更新圓形計數器。此產生具有滑動之圓形計數器之一微分更新。
平滑度
可藉由施加低通過濾至位置向量及/或速度向量及/或輸出計數器而改良圓形計數器之平滑度。
輸入資料
取決於基礎感測器系統,x/y位置估計可經受諸多處理階段,且其可取決於諸多組態參數,各處理階段增加錯誤風險及計算複雜性。然而,所有提出之演算法作為輸入資料實際上需要的是一二維向量,其中(至少大約)其第一維度中之值在目標點於一第一幾何維度中移動時增大/減小,且第二維度在目標點於一第二幾何維度中移動時增大/減小。
在圖4中展示一典型三維(3D)姿勢偵測系統200。展示一偵測空間之一地平面210,其亦可包含與一各自3D偵測介面220耦合之一感測器配置,3D偵測介面220再次連接至一處理系統130。除在系統200中使用之感測器配置外,亦可存在放置於一光學3D系統中之各自合適位置處之光學偵測構件。其他3D偵測系統可用於產生將被饋送至各種實施例之追蹤點。
根據一免觸控姿勢系統之一項實施例(諸如使用一準靜態交變電場之一三維姿勢偵測系統),提供如在圖5中描繪之一四框架電極布局。此處,四個接收電極310、320、330及340配置於相同平面中且界定一矩形區域。根據其他實施例可使用具有更多或更少接收電極之其他電極配置及/或其他幾何配置。參考數字305指定可經供應有(例如)一30kHz至200kHz之方波信號之一下伏傳輸電極。然而,根據其他實施例,傳輸層305可配置於相同於接收電極310至340之平面中且可具有不同形狀,或可使用多個Tx電極。傳輸電極產生向上延伸以界定可延伸至電極平面上方10公分至15公分之一偵測空間之一準靜態電場。一接地屏蔽(未展示)可用於抑制電場朝向非所要區域之延伸。傳輸電極與接收電極以及系統接地之間的電容耦合將被進入偵測空間之一導電物體所干擾。根據在接收電極處量測到之干擾,可估計物體之移動方向及/或位置。例如,根據至少3個此等接收電極之量測,可估計一三維位置,其相對於時間之導數係一速度向量。舉例而言,可使用一積體電路350,諸如由申請人製造之MGC 3130。於2013年11月19日發佈之一資料表單「MGC 3130 Single-Zone 3D Tracking and Gesture Controller Data Sheet」可自申請人獲取且特此以引用方式併入。一接收處理裝置360或一介面晶片可與積體電路350耦合。
其他三維偵測系統可用於提供樣本點且本實施例不限於上文論述之特定實施例。然而,在本文中論述之方法在一三維非觸控式姿勢偵測系統中可尤其有利。
根據如上文論述之一四框架電極設計300,當物體在由310至340跨越之區域內移動時,速度向量v k 之一粗略但泛函近似值給定為如在下文之方程式(2)中展示:
其中係電極i在時間k處之系統量測值,其隨著手指至電極之距離減小而增大,其中電極1、2、3、4分別對應於圖5中之320、330、340、310。當針對一或多個電極i,對應量測值隨著手指至電極之距離減小而單調地減小時,此近似值亦係泛函。接著,需要針對此等電極i顛倒及之符號。
圖6展示在藉由圖5之實施例之四個電極310至340界定之一偵測空間內之一圓形路徑上順時針或逆時針移動之一手指位置。在此一系統中,一般言之,傳輸電極用於產生電場(舉例而言,使用(例如)藉由一微控制器埠產生之一30kHz至200kHz矩形脈衝序列信號及複數個接收電極(自其等之量測信號可偵測當一物體進入準靜態電場時電場中之一干擾))。其中來自所有電極之資料具有相同符號(即,手指正在接近/離開所有電極)之姿勢偵測樣本可被忽略以更新圓形計數器。然而,如在上文提及,該方法亦可應用至各種其他二維或三維姿勢偵測系統。
開始/停止條件
給定與AirWheel並列運行之一基於隱式馬爾可夫模型(HMM)之自動姿勢辨識引擎,對於開始/輸出圓形計數器之一個可能開始條件係共用基於HMM之姿勢辨識系統之開始偵測功能性且在一專用HMM成為最有可能的一個時觸發圓形計數。舉例而言,用於順時針及/或逆時針姿勢事件之HMM適合於成為此等專用HMM,如在同在申請中之申請案US-2014-0050354-A1中更詳細解釋,該案之全部內容特此以引用方式併入。
替代性地,圓形計數可在後台永久運行,但僅當在一限定時間量內達到一個旋轉方向中之一特定計數量或在一給定時間量內一個旋轉方向上與相反旋轉方向上之計數的比率超過或低於臨限值時啟動計數器之輸出更新。
取決於藉由「平滑度」改良中之低通過濾器引入之記憶,清除其等記憶且在實際輸出記憶之前的某時間可能性地開始追蹤圓形計數器可為有用或必要的。
一停止條件可為(例如)手指離開作用空間(由使用準靜態電場量測之一3D姿勢偵測系統中之接收電極跨越之區域上方之空間)或離開一2D系統中之觸控板。另一停止條件可為手指靜止,即,所偵測之手指移動(例如,藉由速度向量之絕對值量化)低於一經定義臨限值達一經定義時間量。
演算法
所提出演算法(不具有簡化/擴展)之一例示性虛擬碼在下文之列表1中展示,其中藉由計算經正規化速度向量之交叉乘積之z元素且將其添加至可為輸出值之一累加器‘圓形計數器’而使用sin(φ)來近似角度φ。
各種應用
圓形姿勢類似於一HiFi設備之一虛擬音量控制輪:順時針移動增大音量,逆時針移動減小音量。
在圖7中給出一設計提案,其展示用於一AirWheel音量控制之一視覺化方法,音量輪及音量位準顯示器在一最小值(例如,0)及一最大值(例如,63)處飽和。
其展示具有一相位指示器之一音量控制輪及其中發光LED條之高度指示音量之一LED顯示器。零發光LED對應於靜音,所有LED發光對應於最大音量。藉由圓形手指移動轉動音量輪增大/減小音量,且當輪已被轉動一經定義量(例如,π)時,或當圓形計數器已改變一經定義量時,一個LED分別被點亮或關閉。雖然音量輪理論上可轉動一無限量,但LED條形圖在靜音或最大音量處飽和。
此一AirWheel可用於多種應用中。舉例而言:
-自圓形觸控板已知之任何媒體播放器控制類型功能性。
-在一照明開關中之一調光器之控制或各種其他電器設備功能,例如,速率控制、空調溫度、機械移動功能等等。
-替代一PC滑鼠之滾輪。
-感測器系統/量測輸入裝置之類型(實例)
1.2D觸控面板/觸控顯示器、2D視訊攝影機
2.3D視訊攝影機、3D電容性感測器系統
其他模式
提供一2D或3D定位系統(例如,基於攝影機之感測器系統或電容性感測器系統),亦可使用(例如)影像處理技術評估部分圖案(例如,一部分繪製之圓形)。然而,此將需要額外演算法機制(縮放、旋轉、新距離量測)。
Claims (38)
- 一種用於偵測一連續圓形姿勢(continuous circle gesture)之方法,其包括藉由一物體偵測單元來接收代表一物體移動之一向量序列(sequence of vectors),其中該所接收向量序列包括電極i在時間k之量測值;自該所接收向量序列判定一速度向量序列或其之一近似(approximation);估計後續速度向量之間之一角度;及判定一旋轉方向,其中藉由該角度之一符號判定該旋轉方向。
- 如請求項1之方法,其中該所接收向量(x n ,y n )序列表示一物體移動之位置向量。
- 如請求項2之方法,其中速度向量經計算為後續位置向量之差。
- 如請求項1之方法,其中提供四個量測電極且該等速度向量v k 係藉由下式判定
- 如請求項1之方法,其中兩個後續速度向量與之間之該角度係藉由判定,其中S {±1}係該旋轉方向,T指示向量轉置,且線條指示一向量之正規化。
- 如請求項5之方法,其中。
- 如請求項1之方法,其中兩個後續速度向量v new 與v old 之間之該角度φ係藉由大約判定,其中S {±1}係該旋轉方向。
- 如請求項7之方法,其中。
- 如請求項1之方法,其中兩個後續速度向量v new 與v old 之間之該角度φ係藉由大約判定。
- 如請求項1之方法,其中速度向量v new =v k 且v old =v k-1。
- 如請求項1之方法,其中在兩個向量之一序列中之各速度向量v new 及v old 係藉由相同值∥v new ∥或∥v old ∥正規化(normalize)。
- 如請求項1之方法,其中一圓形計數器(circle counter)係藉由求得該對隨後速度向量之間之該等角度或此等角度之近似值的積分來實現。
- 如請求項12之方法,其中僅當∥v k ∥超過一預定臨限值時更新該圓形計數器。
- 如請求項12之方法,其中該所接收序列及/或該等速度向量及/或該等圓形計數器經低通過濾。
- 如請求項1之方法,其中該感測器系統係一三維近場感測器系統,或一三維中場/遠場感測器系統。
- 如請求項15之方法,其中該近場感測器系統係基於一準靜態電場量測之一電容性非觸控式感測器系統。
- 如請求項15之方法,其中該近場感測器系統包括使用一矩形脈衝序列信號激發之一或多個傳輸電極,及與該一或多個傳輸電極電容性地耦合之複數個接收電極。
- 如請求項1之方法,其中當該角度φ>0時,則該旋轉方向性判定為一右旋轉,及當該角度φ<0時,則該旋轉方向性判定為一左旋轉,其中一關注的角度(an angle of interest)係藉由界定於一範圍內。
- 一種人機裝置介面(human device interface),其包括:一介面,其產生代表藉由一姿勢偵測系統追蹤之一物體移動之一向量序列,其中該所接收向量序列包括電極i在時間k之量測值;一處理單元,其經組態以自該等所接收向量判定一速度向量序列或其之一近似值;估計後續速度向量之間之一角度;且判定一旋轉方向,其中藉由該角度之一符號判定該旋轉方向;其中該處理單元進一步實施一圓形計數器,及更新該圓形計數器之值,其係藉由將該所估計角度連同其符號相加,該符號取決於該旋轉方向。
- 如請求項19之人機裝置介面,其中該所接收向量(x n ,y n )序列表示一物體移動之位置向量。
- 如請求項20之人機裝置介面,其中速度向量經計算為後續位置向量之差。
- 如請求項19之人機裝置介面,其中提供四個量測電極且該等速度向量v k 係藉由下式判定
- 如請求項19之人機裝置介面,其中兩個後續速度向量與之間之該角度係藉由判定,其中S {±1}係該旋轉方向,T指示向量轉置,且線條指示一向量之正規化。
- 如請求項23之人機裝置介面,其中。
- 如請求項19之人機裝置介面,其中兩個後續速度向量v new 與v old 之間之該角度φ係藉由大約判定,其中S {±1}係該旋轉方向。
- 如請求項25之人機裝置介面,其中。
- 如請求項19之人機裝置介面,其中兩個後續速度向量v new 與v old 之間之該角度φ係藉由大約判定。
- 如請求項19之人機裝置介面,其中速度向量v new =v k 且v old =v k-1。
- 如請求項19之人機裝置介面,其中在兩個向量之一序列中之各速度向量v new 及v old 係藉由相同值∥v new ∥或∥v old ∥正規化。
- 如請求項19之人機裝置介面,其中一圓形計數器係藉由求得該對隨後速度向量之間之該等角度或此等角度之近似值的積分來實現。
- 如請求項30之人機裝置介面,其中僅當∥v k ∥|超過一預定臨限值時更新該圓形計數器。
- 如請求項30之人機裝置介面,進一步包括經組態以過濾該所接收序列之一第一低通過濾器,及/或經組態以過濾該等速度向量之一第二低通過濾器,及/或經組態以過濾該圓形計數器之一第三低通過濾器。
- 如請求項19之人機裝置介面,其中該介面包括一三維近場感測器系統,或一三維中場/遠場感測器系統。
- 如請求項33之人機裝置介面,其中該近場感測器系統係基於一準靜態電場量測之一電容性非觸控式感測器系統。
- 如請求項34之人機裝置介面,其中該近場感測器系統包括使用一矩形脈衝序列信號激發之一或多個傳輸電極,及與該一或多個傳輸電極電容性地耦合之複數個接收電極。
- 如請求項19之人機裝置介面,其中當該角度φ>0時,則該旋轉方向性判定為一右旋轉及當該角度φ<0時,則該旋轉方向性判定為一左旋轉,其中一關注的角度(an angle of interest)係藉由界定於一範圍內。
- 一種電子裝置,其包括如請求項19之一人機裝置介面(human device interface),其中該圓形計數器用於音量控制、一調光器(dimmer)、速率控制、空調溫度或機械移動功能。
- 如請求項37之電子裝置,其中該圓形計數器驅動一LED條。
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Families Citing this family (11)
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---|---|---|---|---|
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US9971442B2 (en) * | 2014-10-29 | 2018-05-15 | Microchip Technology Germany Gmbh | Human interface device and method |
US10108292B2 (en) * | 2015-04-22 | 2018-10-23 | Microchip Technology Incorporated | Capacitive sensor system with multiple transmit electrodes |
US10318128B2 (en) * | 2015-09-30 | 2019-06-11 | Adobe Inc. | Image manipulation based on touch gestures |
US10444892B2 (en) * | 2015-10-07 | 2019-10-15 | Microchip Technology Incorporated | Capacitance measurement device with reduced noise |
US10359929B2 (en) * | 2015-11-09 | 2019-07-23 | Analog Devices, Inc. | Slider and gesture recognition using capacitive sensing |
JP6729338B2 (ja) * | 2016-12-13 | 2020-07-22 | ヤマハ株式会社 | 表示装置 |
US10551945B2 (en) * | 2017-03-02 | 2020-02-04 | Texas Instruments Incorporated | Touch slider-position sensing |
JP2018176320A (ja) * | 2017-04-07 | 2018-11-15 | 株式会社ディスコ | 加工装置 |
WO2020197508A1 (en) * | 2019-03-28 | 2020-10-01 | Agency For Science, Technology And Research | Method and system for visual based inspection of rotating objects |
CN113554003A (zh) * | 2021-09-18 | 2021-10-26 | 三一汽车制造有限公司 | 搅拌筒旋转方向识别方法、装置和电子设备 |
Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US20110205175A1 (en) * | 2010-02-25 | 2011-08-25 | Egalax_Empia Technology Inc. | Method and device for determining rotation gesture |
TWI405110B (zh) * | 2006-11-13 | 2013-08-11 | Apple Inc | 感測器陣列裝置、可攜式裝置、判斷物體之位置之方法及裝置及製作感測器陣列之方法 |
Family Cites Families (28)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS61141025A (ja) * | 1984-12-14 | 1986-06-28 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | 座標検出装置 |
JPH0612493A (ja) * | 1992-06-25 | 1994-01-21 | Hitachi Ltd | ジェスチャ認識方法およびユーザインタフェース方法 |
JPH0713685A (ja) * | 1993-06-25 | 1995-01-17 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 機器制御装置 |
JPH07121291A (ja) * | 1993-10-25 | 1995-05-12 | Toshiba Corp | 数値入力制御装置及び同方法 |
JP3280559B2 (ja) * | 1996-02-20 | 2002-05-13 | シャープ株式会社 | ジョグダイアルの模擬入力装置 |
JP3569201B2 (ja) * | 2000-06-05 | 2004-09-22 | 株式会社スクウェア・エニックス | 特定のキャラクタが他のキャラクタに接触するモーションを実行する場面を表示させるためのプログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体及び方法、並びにゲーム装置 |
GB0412787D0 (en) | 2004-06-09 | 2004-07-14 | Koninkl Philips Electronics Nv | Input system |
WO2007069929A1 (fr) | 2005-12-16 | 2007-06-21 | Marius Gheorghe Hagan | Senseur capacitif de position et deplacement et circuit specialise dans la determination des coordonnees x, y, z et de la trajectoire d'un point caracteristique |
KR20080051459A (ko) * | 2006-12-05 | 2008-06-11 | 삼성전자주식회사 | 스크롤 처리 방법 및 장치 |
US20090107737A1 (en) * | 2007-10-28 | 2009-04-30 | Joesph K Reynolds | Multiple-sensor-electrode capacitive button |
WO2009137000A2 (en) | 2008-04-18 | 2009-11-12 | Cirque Corporation | A method and system for performing scrolling by movement of a pointing object in a curvilinear path on a touchpad |
JP5093080B2 (ja) * | 2008-12-05 | 2012-12-05 | 富士通モバイルコミュニケーションズ株式会社 | 携帯端末 |
US8184102B2 (en) | 2008-12-17 | 2012-05-22 | Cypress Semiconductor Corporation | Finger gesture recognition for touch sensing surface |
JP5177075B2 (ja) * | 2009-02-12 | 2013-04-03 | ソニー株式会社 | 動作認識装置、動作認識方法、プログラム |
US8269175B2 (en) * | 2009-05-22 | 2012-09-18 | Motorola Mobility Llc | Electronic device with sensing assembly and method for detecting gestures of geometric shapes |
JP5413111B2 (ja) * | 2009-10-02 | 2014-02-12 | ソニー株式会社 | 表示制御装置、表示制御方法及び表示制御プログラム |
DE102010007455B4 (de) | 2010-02-10 | 2024-06-27 | Microchip Technology Germany Gmbh | System und Verfahren zum berührungslosen Erfassen und Erkennen von Gesten in einem dreidimensionalen Raum |
US9569003B2 (en) * | 2010-09-30 | 2017-02-14 | Broadcom Corporation | Portable computing device including a three-dimensional touch screen |
US8760417B2 (en) * | 2010-10-15 | 2014-06-24 | Sap Ag | Touch-enabled circle control for time and date entry |
KR101772974B1 (ko) * | 2010-12-21 | 2017-09-12 | 삼성전자주식회사 | 휴머노이드 로봇의 인간 유사 동작 생성 방법 |
JP5459678B2 (ja) * | 2011-02-17 | 2014-04-02 | 株式会社東芝 | 移動体画像追尾装置 |
US20130002600A1 (en) | 2011-07-01 | 2013-01-03 | Mccracken David Harold | Touch sensitive device adaptive scaling |
JP5790380B2 (ja) * | 2011-09-28 | 2015-10-07 | 株式会社Jvcケンウッド | 電子機器、電子機器の制御方法、及び、プログラム |
EP2587347A3 (en) * | 2011-10-25 | 2016-01-20 | Broadcom Corporation | Portable computing device including a three-dimensional touch screen |
US9323379B2 (en) | 2011-12-09 | 2016-04-26 | Microchip Technology Germany Gmbh | Electronic device with a user interface that has more than two degrees of freedom, the user interface comprising a touch-sensitive surface and contact-free detection means |
US9323985B2 (en) | 2012-08-16 | 2016-04-26 | Microchip Technology Incorporated | Automatic gesture recognition for a sensor system |
DE102013007250A1 (de) * | 2013-04-26 | 2014-10-30 | Inodyn Newmedia Gmbh | Verfahren zur Gestensteuerung |
US9665204B2 (en) | 2013-10-04 | 2017-05-30 | Microchip Technology Incorporated | Continuous circle gesture detection for a sensor system |
-
2014
- 2014-10-01 US US14/503,883 patent/US9665204B2/en active Active
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-
2017
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Patent Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
TWI405110B (zh) * | 2006-11-13 | 2013-08-11 | Apple Inc | 感測器陣列裝置、可攜式裝置、判斷物體之位置之方法及裝置及製作感測器陣列之方法 |
US20110205175A1 (en) * | 2010-02-25 | 2011-08-25 | Egalax_Empia Technology Inc. | Method and device for determining rotation gesture |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
US20170235475A1 (en) | 2017-08-17 |
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US9665204B2 (en) | 2017-05-30 |
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WO2015051103A2 (en) | 2015-04-09 |
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---|---|---|
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