TWI703471B - 人機介面裝置及方法 - Google Patents

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德商微晶片科技德國公司
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Abstract

一種用於偵測由一物體執行之一連續圓形手勢之方法可具有以下步驟：藉由掃描執行一圓形移動之一物體之一移動而偵測該移動且判定該物體之後續位置點，其中依據經掃描位置點之歷史而調適一虛擬圓形移動之一參考位置。

Description

人機介面裝置及方法 相關專利申請案
本申請案主張2014年10月29日申請之共同擁有的美國臨時專利申請案第62/072,184號之優先權，該案特此為了全部目的以引用的方式併入。
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手勢偵測方法。
用於多級控制(例如，消費性電子產品中之音量控制或螢幕/燈亮度控制)之已知系統使用圓形觸控板或電容式線性滑動件(常安裝於筆記型電腦中之鍵盤上方)，或此等系統使用當手指在一專用滑動件區域中(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資訊(如在許多圓形觸控板之情況中可能不明確的位置資訊)且因此提供指尖在圓形觸控板上之角度或在滑動件上之位置，可以一直截了當的方式直接地或有差別地映射至一控制等級之資訊。尤其對於觸控輪(touch wheel)，重要的是，指尖及輪之幾何中心與輪上之一參考點建立一角度，且可評估此角度。
當涉及到辨識無固定參考位置之圓手勢時，判定圓移動中之一角度不再直截了當。此係對於例如具有使用近場電容式感測器系統之 二維/三維(2D/3D)自由空間(free-air)手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。
考慮到可為順時針或逆時針之一圓或圓形移動，且不將其限制為具有一固定起始或停止位置，在圓移動期間之各時間處，對於即時應用，吾人僅可評估直至目前所獲取之資料，亦即，僅部分手勢圖案。在未知所繪製之圓之中心之情況下，在移動開始時，偵測單元無法斷定圓之方向：例如，一左至右移動出現在一順時針圓之頂部中但亦出現在一逆時針圓之底部中。在本發明中，一圓手勢應被理解為意謂任何類型的圓形移動。如對於描述一圓而不具有一參考點或所遵循之一規定路徑的一手或手指之任何自由移動而言為典型，無需具有一恆定半徑，而是半徑及中心點可隨時間變化。
存在將一2D圓形移動映射至一維(1D)資料上之數種已知方法。
圓形觸控板：一1D電容式滑動件100(例如，如圖1中所示)包括複數個線性配置之感測器元件110、120。此一感測器亦可配置成如圖1中用感測器200所示之一圓，以偵測圓形移動，某些MP3音樂播放器使用此技術。
固定中心位置：可將2D笛卡爾(Cartesian)座標中之任何點一對一地映射至距一固定參考位置(中心點)之一距離及通過此點及參考位置之一線與一參考方向向量(例如，正x軸之方向)之間之角度，而產生極座標中之該點。此處，指定角度係所要1D資料。提供一圓C上之一輸入位置pnew及C之一固定中心位置pc，如圖3中所示，其中pnew之x及y分量分別係p(new,x)及p(new,y)，可藉由計算連接pnew及pc之向量的四象限反正切函數atan2而獨有地判定pnew相對於正x軸之角度α，亦即，α=atan2(p(new,y)-p(c,y),p(new,x)-p(c,x))。相較於其之輸出以π為週期之單一參數反正切函數，atan2額外地評估p(new,x)-p(c,x)及p(new,y)-p(c,y)之正負號且因此可將α映射至四象限之一象限。顯然，此方法並 不受限於一圓上之輸入位置，而是可採取任何2D位置作為輸入且將輸出一角度。自然地，除此絕對角度輸出之外，給定兩個輸入位置向量pold及pnew，亦可計算兩個輸出角度，其等之差係對輸入位置之移動之一量測。
根據由申請人申請之標題為「Continuous circle gesture detection for a sensor system」之同在申請中的美國專利申請案US 14/503883(該案之全文特此以引用的方式併入)，提出一種方法，其中連續速度向量之間之角度(或來自其之近似值)隨時間累加，因此執行對一累加器之差分更新(differential update)，其中一速度向量定義為在時間上連續之兩個位置向量之間之差。此繪示於圖4中。取決於一舊速度向量與一新速度向量之間之旋轉方向(假定旋轉量小於π/2)，1D累加器增加或減小。累加器改變之量係兩個速度向量之間之角度或其之一近似值。此方法容忍平移及縮放，亦即，例如當用一觸控板獲取2D輸入位置時，在觸控板之哪一區域中(例如，在左下側或右上側中)繪製某一圖案或將其繪製為多大皆不重要，對1D輸出量測之效應相同。然而，此方法未提供在一圓上平滑地移動之一位置之角度。雖然在理論上可求得連續速度向量之間之差分角度的積分，但仍將缺少積分常數。此外，運用近似計算及濾波/平滑化，在角度估計之各差分更新時引入一(小)誤差，此亦將累加。兩者皆無法自一輸入速度向量之角度計算α，此係因為此將為不明確映射，參見圖5：以角度φ至右上側之一速度向量可源於象限II中順時針旋轉之一位置(對應於此位置之角度α1)或其可源於象限IV中逆時針旋轉之一位置(對應於角度α2)，其中α1及α2相差π。甚至當例如自速度向量之歷史將知道旋轉方向時，自φ至α之一映射仍將意指每當旋轉方向改變時跳越π，此當然並非一平滑量測。此繪示於圖6中，其展示首先順時針旋轉且接著改變旋轉方向之一向上移動之軌跡。
根據揭示「Method and apparatus for initiating one-dimensional signals with a two-dimensional pointing device」之美國專利US 8,330,731，兩個連續運動向量之間之角度之正負號決定1D資料之(差分)更新值之正負號/極性。2D移動量按比例調整更新值之量值。1D資料之極性在有角度正負號改變之延遲情況中改變或在突然停止之後改變。起始偵測：偵測一經界定目標區(例如，一觸控板之右邊緣)內之手指運動。此方法未提供絕對角度資訊。
上述解決方案提供一種一2D(圓形)移動至1D資料之映射，但其等未考量對點/手指在一虛擬圓上之位置之絕對角度之一估計。
因此，需要一種用於將一2D(圓形)移動映射至1D資料上之改良的方法。根據各項實施例，在未知所繪製之虛擬圓之中心點之絕對位置之情況下，可偵測2D空間中之一點之一圓形移動及此點相對於此中心點之角度。
根據一實施例，一種用於偵測由一物體執行之一連續圓形手勢之方法可包括以下步驟：藉由掃描執行一圓形移動之一物體之一移動而偵測該移動且判定該物體之後續位置點，其中依據經掃描位置點之歷史而調適一虛擬圓形移動之一參考位置。
根據另一實施例，該參考位置可為一圓中心位置，且該圓中心位置可用以判定一圓形移動之一當前輸出角度。根據另一實施例，可使用(p new -p c )之一反正切來判定該當前輸出角度，其中p new 係一當前位置點且p c 係一當前圓中心位置。根據另一實施例，可將該等位置點轉變成二維平面中之位置，且將複數個後續位置點之極值儲存於一緩衝器中。根據另一實施例，該等極值可包括軌跡上之一組位置，其中對於各所包括位置p，存在兩個相關聯速度向量，在p處起始之當前速度向量及在p處結束之先前速度向量；且該等向量之一向量之一角 度大於或等於一經界定角度，其中該另一向量之一角度小於該經界定角度，或該等向量之一向量之一角度大於一經界定角度，其中該另一向量之一角度小於或等於該經界定角度；且其中自該等經儲存極值判定該圓中心位置。根據另一實施例，該等極值可包括該二維平面中之一最左側位置、一最右側位置、一最頂部位置及一最底部位置，且其中自該等經儲存極值判定該圓中心位置。根據另一實施例，可藉由計算一當前速度向量與該當前速度向量之一經低通濾波版本之間之一角度而偵測一圓形移動。根據另一實施例，當一新位置點與一當前中心點之間之距離小於一先前位置點與中心位置之間之距離時可更新該圓中心位置。根據另一實施例，可藉由將一新圓中心位置與一當前圓中心位置之間之一距離之一分率相加至該當前圓中心位置而執行更新。根據另一實施例，可藉由低通濾波一圓中心位置變化而執行更新。根據另一實施例，可將一當前位置緩衝於一緩衝器中，且其中僅當判定一移動係一圓形移動之部分且當一速度向量高於一經預先判定之速度臨限值時更新該緩衝器。根據另一實施例，可在一起始事件與一停止事件之間判定一手勢。根據另一實施例，該起始事件可由一圓形軌跡及一預界定臨限角度界定。根據另一實施例，一當前角度量測值可隨多個量測累加以判定該起始事件。根據另一實施例，當針對一預先判定時段未偵測到圓形移動時可判定該停止事件。根據另一實施例，當針對一預先判定時段未偵測到移動時可判定該停止事件。根據另一實施例，可藉由分析一圓形移動在各象限中之一分段移動而判定一圓形移動。根據另一實施例，該方法進一步可包括使用儲存一圓形移動之四分之一之片段的經預先計算之臨限值之一查詢表。根據另一實施例，該物體可為一手指、一手或一筆。根據另一實施例，可藉由一感測器系統透過一傳輸電極產生一準靜態電場而執行掃描該移動及判定該物體之後續位置點，且其中該感測器系統包括至少兩個接收電極。
根據另一實施例，一種用於偵測由一物體執行之一連續圓形手勢之方法可包括：藉由掃描執行一圓形移動之一物體之一移動而偵測該移動且判定該物體之後續位置點；偵測一圓形移動之一半徑之一減小，其中當兩個連續位置點之間之一速度向量之一扇區線(sector line)與通過一中心點及該兩個位置點之一較舊位置點之一線相交時偵測到該半徑之該減小；當已偵測到該半徑之一減小時更新一中心點。
根據另一實施例，可藉由將一交點與該中心點之間之一距離之一分率相加至該中心點而執行更新。根據另一實施例，可藉由低通濾波一中心點變化而執行更新。根據另一實施例，該扇區線可為新位置與舊位置之間之線之一垂直平分線。根據另一實施例，該扇區線相對於該速度向量可具有不等於90度之一角度。根據另一實施例，可考慮到順時針及逆時針移動之兩個不同線。根據另一實施例，該方法進一步可包括輸出一位置點相對於該虛擬圓形移動之參考點之一角度。
根據又一實施例，在用於偵測一連續圓形手勢之一方法中，可依據座標中沿軌跡之區域/全域極值而調適一虛擬圓形移動之一中心位置。
1‧‧‧點
2‧‧‧點
3‧‧‧點
4‧‧‧點
5‧‧‧點
6‧‧‧點
7‧‧‧點
8‧‧‧點/極值/虛擬中心
9‧‧‧點/虛擬中心
10‧‧‧點
11‧‧‧點
100‧‧‧一維(1D)電容式滑動件
110‧‧‧感測器元件
120‧‧‧感測器元件
200‧‧‧感測器
1510‧‧‧接收電極
1520‧‧‧接收電極
1530‧‧‧接收電極
1540‧‧‧接收電極
C‧‧‧圓
圖1展示呈一線性配置及圓形配置之一電容式滑動件之電極之習知配置；圖2展示對在一近場手勢偵測系統前面的圓形手移動之一2D位置估計之一跡線；圖3展示一圓C上成一角度α之一點；圖4展示兩個連續速度向量之間之一角度；圖5展示具有正切於一2D平面中之一圓之相同方向之兩個運動向量；圖6展示2D中之順時針及逆時針移動之一軌跡； 圖7展示中心位置距舊輸入位置及新輸入位置之距離之一比較；圖8展示更新虛擬中心點位置pc之一實例；圖9展示一虛擬中心位置更新、四個極值點及經量測角度；圖10展示具有四個極值之一虛擬中心更新實例；圖11展示一圓形移動分類；圖12在左側展示一真實方向改變且在右側展示對歸因於錯誤中心估計之一錯誤的方向改變之一偵測；圖13在頂部展示在點8之後產生一錯誤的方向改變之一不正確的中心估計，且在底部展示偵測到臨界點中之錯誤方向反轉且替換緩衝器中之兩個極值藉此校正情境之一方向驗證；圖14展示反正切用線性片段之一近似計算；及圖15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手勢偵測電極佈局。
一圓形手勢(旋轉手指移動，在下文中亦稱為「AirWheel」)可於一手勢偵測系統中使用以控制多個不同參數，例如，音量或燈調暗控制等。然而，一非觸控系統中之移動通常係不一致的且可難以偵測，此通常可導致一差的使用者體驗。本申請案中揭示之偵測方法之各項實施例經設計以克服此可能缺點。
所揭示之方法不限於任何類型的使用者輸入裝置。因此，其可應用於任何2D或3D偵測系統。在圖15中展示一非觸控手勢偵測系統。此三維手勢偵測系統使用一準靜態交流電場搭配一4框架接收電極佈局。一傳輸電極(未展示)可例如配置於此等四個電極1510、1520、1530及1540下方且覆蓋接收電極1510、1520、1530及1540之整個區域或由彼等接收電極環繞之整個區域。可使用其他配置。如圖4中所示之速度向量v k 可藉由來自接收電極1510、1520、1530及1540 之量測值判定，該等量測值隨減小的手指至電極距離而增加(或減小，取決於量測系統)。在此一系統中，通常使用一傳輸電極(未展示)以例如使用由一微控制器埠產生之一30kHz至200kHz方波信號產生一電場，且當一物體進入準靜態電場時，複數個接收電極1510、1520、1530及1540偵測到該場中之一擾動。將來自接收電極之信號饋送至經組態以自此等信號判定三維位置之一評估裝置。與通常可使用脈衝之電容式觸控量測相反，在一量測期間通常將用於產生準靜態場之傳輸信號連續饋送至傳輸電極。本文中論述之方法在此三維非觸控手勢偵測系統中可為尤其有利的。此外，可忽略其中來自全部電極1510、1520、1530及1540之資料具有相同正負號(亦即，手指接近/離開全部電極)之手勢偵測樣本，以更新圓計數器。然而，如上文提及，該方法可應用於各種其他二維或三維手勢偵測系統。
一手勢偵測系統在一起始事件與停止事件之間判定一物體(例如，一手指)之一移動。為了偵測物體之一圓形移動之目的，在起始及停止事件期間可進行複數個位置量測，且即使系統能夠偵測三維位置，仍可將位置轉換成二維座標系統之x-y座標。取樣時間較佳可為每秒200個樣本，且系統可自經判定位置值及相關聯之取樣時間判定向量值。
圖2展示使用如圖15中所示之一電極配置對在一近場手勢偵測前面的圓形手移動之一2D位置估計之一跡線。圖2以x及y方向展示對在一近場手勢偵測系統前面的一圓形手指移動之一2D位置估計之跡線。在此圖中，位置係展示為在偵測區域之右上側部分中。然而，取決於手姿勢，經估計位置亦可位於偵測區域之另一部分中，例如在左下側中，或取決於一個體之手指或手之形狀，經偵測跡線之大小更大或更小。然而，無關於手姿勢，此移動仍應被偵測為圓形移動。不同定位結果之另一原因可為：一預設參數組用於大量感測器(例如，大 小不同)，且應無需消費者重新參數化系統，而是功能性應為拆封即提供。
以下係為視覺化目的而需要絕對角度資訊之一實例：一觸控手指在一燈開關之半透明蓋板上之一圓形移動應照明在蓋下方配置成一圓之一組LED之一LED，而經點亮LED應為放置於對應於手指之當前位置的位置或角度處之一LED，亦即，照明遵循手指在一虛擬圓上之位置。
總而言之，容忍不同手姿勢或圓手勢之縮放及平移，以及對不準確參數化具穩健性，同時提供絕對角度資訊之一手段，構成本申請案中所主張之標的之主要動機。
根據各項實施例，可藉由評估輸入位置之旋轉方向而偵測一圓形移動，且依據輸入位置之歷史而更新用作輸出角度計算之一參考之一虛擬圓中心。
輸出角度之計算
輸出角度之計算係直截了當的：針對各新輸入位置
Figure 104135650-A0202-12-0009-26
，傳回自當前虛擬中心點p c 至p new 之向量與正x軸之間之角度α。其係例如藉由計算(p new -p c )之四象限反正切而獲得。此輸出角度進一步可經濾波以例如減少抖動。
中心位置之更新
本發明之核心在於依據輸入位置之歷史而更新一虛擬圓之中心位置(計算一位置相對於該中心位置之一角度)。提出兩種方法。
方法A：
藉由組合沿一圓形軌跡之數個特性位置(例如，藉由平均化)而更新中心位置。將此等位置儲存於一緩衝器中，其中緩衝器項目之各者對應於沿圓形軌跡之一特定特性位置。一可能組之特性位置係x或y座標 中之區域極值，如圖9中所示。每當偵測到一特性位置時，首先用此位置更新緩衝器中之對應項目，且接著更新中心位置。此繪示於圖9中。
藉由計算當前速度向量υ new =p new -p old 及先前速度向量υ old 而發現特性位置(下文中亦稱為極值)，其中p old 係先前輸入位置。若υ new 之角度採取一經界定角度或超過(低於)該經界定角度，且υ old 之角度低於(超過)相同經界定角度，則p old 被視為係一特性位置，將其儲存於緩衝器中其對應項目中且更新中心位置p c 。經界定角度之一清單決定用以計算p c 之特性位置之清單。
可在由一物體(諸如一手指或一手)執行之各完整圓移動期間更新極值。因此，新極值之值可為更大或更小兩者。圖10繪示具有四個極值之以順時針旋轉起始之其中虛擬中心點改變位置且旋轉改變方向之一軌跡之此過程。編號指示其中偵測到極值位置且將其等儲存於緩衝器中且更新p c 之序列中之時間點(time instance)。交叉符號(cross)指示圓中心位置之改變位置。如可見，最左側位置自點2至點6而改變至點11。最頂部位置自點3至點7而改變至點10。最右側位置自點4改變至點9且最底部位置自點1至點5而改變至點8。
事實上，更新位置緩衝器及中心位置存在額外條件：更新僅發生在一新輸入位置p new 被分類為一圓形移動之部分且速度∥υ new ∥足夠高(例如，高於一臨限值)之條件下之指定時間點處。
藉由計算當前速度向量υ new 與其經低通濾波版本lpυ=lpf(υ old )之間之角度Θ而針對每一輸入位置完成對圓形移動之分類。在圓形移動中，υ new 之角度連續改變，且歸因於濾波延遲，兩個向量之間存在一角度差。若移動係非圓形的而係線性的，則υ new 之方向幾乎不隨時間改變且|Θ|通常係小的。|Θ|可用作樣本屬於一圓形移動之可能性之一連續量測，或可比較|Θ|與一固定臨限值以進行二元分類。圖11繪示圓形分類過程之一實例，其中軌跡自一圓形改變為例如線性，且其中 可見υ new 與lpυ之間之角距之減小。
選用之改良
在繪製具有一單一旋轉方向之一圓時，中心應始終在速度向量之相同側上，亦即，對於順時針旋轉在其右側且對於逆時針旋轉在其左側。側僅在旋轉方向亦改變之條件下改變。位置之快速位移可導致中心點位置估計之失敗，因此使所報告輸出中之旋轉方向反轉。如圖13中所示(頂部)，兩個連續圓具有一大的位置偏移，且第二圓可經完成而經估計中心位置仍在左側且在該圓外部。此可導致一非預期輸出角度。事實上，輸出角度實際上將暗示存在一圓形移動，但係在相反方向上。預期此情境僅在極特別的情況中發生，此係因為在正常使用中使用者將趨於繞相同點旋轉。
方向驗證係防止歸因於此等快速位置位移之方向反轉之一特徵。在一真實方向改變中，移動通常首先減速且接著反轉旋轉方向。對於由對中心位置之不正確估計引起之輸出角度之一方向改變，移動通常幾乎未減速。因此，每當中心位置相對於速度向量處於一不同側中(如圖12中所示)且速度未減小時，偵測到不正確的中心估計。
當中心位置相對於速度向量改變側但速度未顯著減小時，方向驗證假定不正確的中心估計。在此情況中，立即更新極值緩衝器中之兩個最舊位置，用p new 替換其等兩者，此將經估計中心位置快速地調整回至速度向量之正確側。圖13中展示點取代(底部)，其中在極值8之後，用當前位置替換底部及左側極值(在緩衝器中)，而產生一新虛擬中心。替換校正先前圖13中(頂部)發生之其中虛擬中心8及9顯然在圓外部之錯誤的方向改變之效應。
使用此方法，因為中心位置突然改變，所以輸出角度並不平滑，但用濾波，可成功地減輕不正確的中心估計之效應。
方法B：
當一新位置與中心點之間之距離小於一先前位置與中心點之間之距離時(亦即，當在一更新步驟中圓之半徑減小時)更新中心位置。
若虛擬圓之半徑減小，亦即，若中心位置距當前輸入位置p new 之距離(歐幾里德(Euclidean)距離)r new 小於其距先前輸入位置p old 之距離r old ，則更新中心位置p c 。此繪示於圖7中。在先前提及之情況中，亦即，若r new <r old ，則當前輸入位置p new 與先前輸入位置p old 之間之線的垂直平分線PB與通過p c 及p old 之線之交點p IS 位於p c 與p old 之間。接著，藉由將中心點p c 移動朝向p IS (例如，藉由例如採用一階IIR低通濾波器而將(p IS -p c )之一分率相加至p c )而更新該中心點p c ，亦即p c =M．p c +(1-M)．(p IS -p c )，其中M係IIR濾波器之記憶體因數。
圖8繪示對起始於(x,y)=(80mm,0)處之一例示性軌跡之中心點p c 之更新。
起始偵測
可在一起始事件與一停止事件之間產生輸出值。可藉由一圓形軌跡界定且當例如已超過一預界定臨限角度時界定一起始事件。一角度可隨多個量測點累加，且當已超過臨限值時產生一起始事件。
可應用其他起始準則。特別地，對於3D無觸控感測器系統，一旦偵測到移動便觸發起始。
演算法考量每一新輸入位置以計算絕對角度α，且若發現其係一極值，則更新虛擬中心位置p c 。僅在滿足起始條件之條件下報告輸出。
為偵測一起始，必須達到一最小旋轉角度且軌跡必須為圓形。此旋轉角度係自前兩個輸入位置起或達一特定時間量之連續α之間之角度變化之一簡單累加。
圓形軌跡分類使用圓形移動分類(上文描述)來填充一緩衝器(較佳地，有限長度之一先入先出緩衝器)。藉由例如用二元移動分類平均化儲存於緩衝器中之分類而獲得一軌跡係圓形之可能性，其定義為總緩衝器長度內指示圓形移動之緩衝器項目之數目。在可能性大於一預界定臨限值之條件下將軌跡被視為係圓形的。
另外，取決於圓形移動起始之位置，可將不同功能性映射至AirWheel。例如，用一通用2D觸控板，當在觸控板之左邊緣處起始移動時，AirWheel可進行音量控制，且當在右邊緣處起始時，AirWheel可控制一顯示器之亮度。
停止偵測
可能停止偵測技術包含：偵測一觸控之釋放，或偵測一非移動手指達一特定時間量，或藉由除釋放一觸控之外的其他手段偵測手指/手之移除，例如，手自一3D感測器系統之移除。
若軌跡不再是圓形，亦即，若一圓形軌跡之可能性變得低於一經界定臨限值，則亦可偵測到一停止。
亦可藉由外部手段(例如，藉由按壓/釋放一鍵盤之一按鈕)而觸發起始及/或停止偵測。
列表1簡述(sketch)用四個極值點之方法A之所得演算法。
列表1：使用方法A之中心位置之更新
Figure 104135650-A0202-12-0014-3
列表2簡述方法B之所得演算法。
Figure 104135650-A0202-12-0015-4
複雜性降低
為降低計算複雜性，當所需角度解析度容許可近似計算用以計算輸出角度之反正切函數時，吾人可針對此提出兩種方法。
-反正切函數藉由線性片段之近似計算
藉由線性片段近似計算反正切函數。因為函數繞原點係點對稱的，所以僅近似計算正值y及x(亦即，第一象限或四分之一圓)之函數，且取決於y及x之正負號而改變輸出角度之正負號及/或相加π之倍數係足夠的。此繪示於圖14中，其中片段邊界係(y/x)
Figure 104135650-A0202-12-0016-32
{0,1,4,20}，導致輸出角度上π/22之一最大誤差。
-圓之分段
當對反正切函數之解析度或細微度之要求甚至更低時，一有效率方法係：分段四分之一圓且引入座標之間之比(y/x)之臨限值，以將片段及其相關聯角度判定為輸出值。
該想法係用m k =tan(δk)之臨限值之一經預先計算之查詢表，δk係分離四分之一圓之片段之角度。評估x及y之正負號產生象限，且比較y/x與經儲存臨限值m k 產生次象限(sub-quadrant)精度。
例如，當將一完整圓分段成相等大小之16個片段，其中x軸及y軸表示片段邊界時，各象限含有四個片段。第一象限內成角度δk
Figure 104135650-A0202-12-0016-33
{
Figure 104135650-A0202-12-0016-29
，
Figure 104135650-A0202-12-0016-36
，
Figure 104135650-A0202-12-0016-31
}之剩餘邊界對應於值m k =y/x
Figure 104135650-A0202-12-0016-34
{0.4142,1,2.4142}。因為此等臨限值相當接近二的冪次方，所以其等可由
Figure 104135650-A0202-12-0016-8
{0.5,1,2}近似計算，且進一步可藉由以位元位移運算(shift operation)用m k 替換乘積而簡化對種類
Figure 104135650-A0202-12-0016-27
之比較。
根據其他實施例，給定一標準2D觸控板或等效定位裝置，可例如在觸控板之幾何中心中引入一人為固定中心位置，且可相對於此中心位置考量經估計/經偵測手指位置，而產生一獨有角度(例如，與正x軸)。此一實施方案之一缺點可為僅當選定中心位置在所繪製之圓內時提供適當功能性。因此可無法辨識繪製於觸控板之右上側中之一小圓。
根據各項實施例，可將上文論述之方法實施成多種裝置。例 如，圓形手勢可用以效仿對一HiFi設備(HiFi set)之一虛擬音量控制輪之控制：順時針移動增大音量，逆時針移動減小音量。
根據另一實施例，可實施自例如一圓形觸控板已知之任何類型的媒體播放器控制功能性。
根據又一實施例，可藉由本申請案中揭示之方法實施對一燈開關中之一調光器之控制或各種其他電器功能，諸如(舉例而言)速度控制、空調溫度、機械移動功能等。
根據另一實施例，可實施對一PC滑鼠之滾輪之一替換。
上文論述之各種方法可搭配多種感測器系統一起使用。具有二維感測器之此等感測器/量測系統之實例係觸控面板/觸控顯示器、2D視訊攝影機等。對於三維偵測系統，所揭示之方法可與3D視訊攝影機、3D電容式感測器系統等一起使用，其中例如藉由省略一個維度而將3D位置轉變成一2D位置。
1‧‧‧點
2‧‧‧點
3‧‧‧點
4‧‧‧點
5‧‧‧點
6‧‧‧點
7‧‧‧點
8‧‧‧點/極值/虛擬中心
9‧‧‧點/虛擬中心
10‧‧‧點
11‧‧‧點

Claims (26)

  1. 一種用於偵測由一物體(object)執行之一連續圓形手勢之方法，該方法包括偵測執行一圓形移動之一物體之一移動，其係藉由掃描該移動且判定該物體之後續位置點，其中依據(depending on)經掃描位置點之歷史而判定及調適一虛擬圓形移動之一參考位置，其中該參考位置為一圓中心位置，且該圓中心位置用以判定一圓形移動之一當前輸出角度，其中當一新位置點與一當前中心位置之間之距離小於一先前位置點與該當前中心位置之間之距離時更新該圓中心位置。
  2. 如請求項1之方法，其中將該後續位置點轉變成二維平面中之位置，且將複數個後續位置點之極值儲存於一緩衝器中。
  3. 如請求項2之方法，其中該等極值包括該二維平面中之一最左側位置、一最右側位置、一最頂部位置及一最底部位置，且其中自該等經儲存極值判定該圓中心位置。
  4. 如請求項1之方法，其中藉由計算一當前速度向量與該當前速度向量之一經低通濾波版本之間之一角度而偵測一圓形移動。
  5. 如請求項1之方法，其中藉由將一新圓中心位置與一當前圓中心位置之間之一距離之一分率相加至該當前圓中心位置而執行更新。
  6. 如請求項1之方法，其中藉由低通濾波一圓中心位置變化而執行更新。
  7. 如請求項1之方法，其中將一當前位置緩衝於一緩衝器中，且其中僅當判定一移動係一圓形移動之部分且一速度向量高於一經預先判定之速度臨限值時更新該緩衝器。
  8. 如請求項1之方法，其中在一起始事件與一停止事件之間判定一手勢。
  9. 如請求項8之方法，其中該起始時間係由一圓形軌跡及一經預先判定之臨限角度界定。
  10. 如請求項8之方法，其中一當前角度量測值隨多個量測累加以判定該起始事件。
  11. 如請求項8之方法，其中當針對一預先判定時段未偵測到圓形移動時判定該停止事件。
  12. 如請求項8之方法，其中當針對一預先判定時段未偵測移動時判定該停止事件。
  13. 如請求項1之方法，其中該物體係一手指、一手或一筆。
  14. 如請求項1之方法，其中藉由一感測器系統透過一傳輸電極產生一準靜態電場而執行掃描該移動且判定該物體之後續位置點，且其中該感測器系統包括至少兩個接收電極。
  15. 一種用於偵測由一物體執行之一連續圓形手勢之方法，該方法包括：偵測執行一圓形移動之一物體之一移動，其係藉由掃描該移動且判定該物體之後續位置點；偵測圓形移動之一半徑之減小，其中當兩個連續位置點之間之一速度向量之一扇區線(sector line)與一線相交時，該線通過一中心點及該兩個位置點之一較舊位置點，偵測到該半徑之減小；當已偵測到該半徑之減小時更新一中心點。
  16. 如請求項15之方法，其中藉由將一交點與該中心點之間之一距離之一分率相加至該中心點而執行更新。
  17. 如請求項15之方法，其中藉由低通濾波一中心點變化而執行更 新。
  18. 如請求項15之方法，其中該扇區線係新位置與舊位置之間之該線之一垂直平分線。
  19. 如請求項15之方法，其中該扇區線相對於該速度向量具有不等於90度之一角度。
  20. 如請求項19之方法，其中考慮到順時針及逆時針移動之兩個不同線。
  21. 如請求項15之方法，其進一步包括輸出一位置點相對於該虛擬圓形移動之參考點之一角度。
  22. 一種用於偵測由一物體執行之一連續圓形手勢之方法，該方法包括：偵測執行一圓形移動的一物體之一移動，其係藉由掃描該移動且判定該物體之後續位置點，其中依據經掃描位置點之歷史而調適一虛擬圓形移動之一參考位置，其中一當前輸出角度係使用(p new -p c )之一反正切(inverse tangent)來判定，其中p new 係一當前位置點且p c 係一當前圓中心位置。
  23. 如請求項22之方法，其中該圓形移動係藉由分析該圓形移動在各象限(quadrant)中之一分段移動而判定。
  24. 如請求項23之方法，其進一步包括一查詢表(look-up table)，該查詢表儲存該圓形移動之四分之一之片段的經預先計算之臨限值。
  25. 一種用於偵測由一物體執行之一連續圓形手勢之方法，該方法包括偵測執行一圓形移動之一物體之一移動，其係藉由掃描該移動且判定該物體之後續位置點，其中依據經掃描位置點之歷史而判定及調適一虛擬圓形移動之一參考位置，其中該參考位置 為一圓中心位置，且該圓中心位置用以判定一圓形移動之一當前輸出角度，其中將該後續位置點轉變(transformed)成二維平面中之位置，且將複數個後續位置點之極值儲存於一緩衝器中，其中該等極值包括軌跡上之一組位置，其中對於各個所包括位置p，存在兩個相關聯速度向量，在p處起始之當前速度向量及在p處結束之先前速度向量；且該等向量之一者之一角度大於或等於一經界定(defined)角度，其中其他向量之一角度小於該經界定角度，或該等向量之一者之一角度大於一經界定角度，其中其他向量之一角度小於或等於該經界定角度；且其中該圓中心位置係自該等經儲存極值判定。
  26. 如請求項25之方法，其中偵測該圓形移動係藉由計算一當前速度向量及該當前速度向量的一低低通濾波版本(low passed filtered version)間的一角度。
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