[發(fā)明專利]基于加速度傳感器和動(dòng)作識(shí)別的人機(jī)交互方法及其設(shè)備

無(wú)效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201310144405.8
• 申請(qǐng)日: 2013-04-24
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN103218062A
• 公開(kāi)（公告）日: 2013-07-24
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 伍斌
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 伍斌
• 主分類號(hào): G06F3/0346
• 分類號(hào): G06F3/0346;G06F3/0487
• 代理公司: 鄭州中原專利事務(wù)所有限公司 41109
• 代理人: 李想

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種利用動(dòng)作識(shí)別來(lái)控制設(shè)備的方法，屬于人機(jī)交互領(lǐng)域，具體的說(shuō)，通過(guò)采集設(shè)備的運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)，并使用模式識(shí)別來(lái)分析運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)，從中識(shí)別有無(wú)預(yù)先定義的敲擊模式，然后根據(jù)識(shí)別結(jié)果控制設(shè)備發(fā)生相應(yīng)的行為。

背景技術(shù)

目前計(jì)算設(shè)備，特別是手持計(jì)算設(shè)備（包括手機(jī)、筆記本電腦、平板電腦及其它的移動(dòng)終端）越來(lái)越普及，這些設(shè)備通常集成了加速度傳感器，有些甚至集成了陀螺儀等其它運(yùn)動(dòng)傳感器。

但是，這些設(shè)備的人機(jī)交互通常采用物理按鍵和觸摸屏進(jìn)行。采用物理按鍵控制的好處是簡(jiǎn)單，因?yàn)榘存I的位置是固定的，所以容易使用，不容易分散注意力。由于移動(dòng)設(shè)備的便攜性，物理按鍵的個(gè)數(shù)有限，而且越來(lái)越少；并且物理按鍵會(huì)產(chǎn)生制造成本；而且物理按鍵個(gè)數(shù)超過(guò)一定數(shù)量以后同樣會(huì)增加使用難度。因此現(xiàn)在的手持設(shè)備，除了必要的按鍵，如開(kāi)機(jī)鍵、音量鍵等，很少增加其他物理按鍵。

隨著觸控方式的流行，其他輸入方式基本被取代。觸摸屏控制方式的好處是直觀，可以配合圖形界面設(shè)計(jì)出豐富多彩的效果，并且后期只需軟件配合，不再增加成本。但是這種方式需要用戶把注意力集中在圖形界面及其操作上，當(dāng)用戶的注意力不在其上時(shí)，這種圖形界面加觸控的方式就不適用。比如當(dāng)用戶開(kāi)車或者運(yùn)動(dòng)時(shí)，使用觸控方式操作就比較吃力，且容易分散注意力造成事故；另一種情況是當(dāng)用戶不希望有限的屏幕被圖形界面占用或被操作屏幕的手指遮擋時(shí)，比如用戶在瀏覽圖片、觀看視屏或玩某種游戲時(shí)，會(huì)希望有一種比圖形界面更簡(jiǎn)單的控制方式。

在智能手機(jī)，包括蘋(píng)果和Android手機(jī)中，有通過(guò)搖動(dòng)手機(jī)來(lái)控制手機(jī)的操作方式，這些操作方式也基于加速度傳感器，使用簡(jiǎn)單并且增加了使用手機(jī)的趣味性。缺點(diǎn)是動(dòng)作比較大，需要一定的空間來(lái)完成動(dòng)作，并且用在稍大的設(shè)備上（如平板電腦或筆記本電腦）不太方便。

專利US20120231838、US20100256947、CN201010202673、CN?200610003059和CN?201110224522提到了敲擊控制手持設(shè)備的方法，包括檢測(cè)方法和觸發(fā)行為。CN?200610003059中采用單軸加速度相對(duì)時(shí)間變化率超過(guò)一定閾值來(lái)判斷出現(xiàn)敲擊動(dòng)作；CN?201110224522中利用加速度的幅值是否超過(guò)閾值和超過(guò)閾值的部分持續(xù)的時(shí)間來(lái)判斷是否出現(xiàn)敲擊動(dòng)作；US20100256947采用的方法和上述兩個(gè)專利都有點(diǎn)關(guān)系，它使用三軸加速度相對(duì)時(shí)間變化率的絕對(duì)值超過(guò)閾值和響應(yīng)持續(xù)時(shí)間來(lái)判斷是否出現(xiàn)敲擊動(dòng)作；US20120231838則用計(jì)算采樣的加速度序列和預(yù)存的標(biāo)準(zhǔn)的加速度序列的互相關(guān)是否小于某個(gè)閾值來(lái)判斷是否出現(xiàn)敲擊動(dòng)作。

在實(shí)際應(yīng)用中，不同的人、不同力度的敲擊在不同的設(shè)備上會(huì)產(chǎn)生不同的敲擊反應(yīng)。這一類敲擊反應(yīng)是一種復(fù)雜的模式，它很難用幾個(gè)簡(jiǎn)單的特征描述清楚，因而很難被僅用簡(jiǎn)單特征的算法正確識(shí)別。上述前三個(gè)專利提到的算法中就用了過(guò)于簡(jiǎn)單的特征來(lái)描述敲擊，實(shí)際使用中，一方面很多敲擊不符合特征的描述，造成識(shí)別率偏低；另一方面，很多不是敲擊的動(dòng)作（如旋轉(zhuǎn)設(shè)備）卻符合上述簡(jiǎn)單特征的描述而被檢測(cè)導(dǎo)致誤操作。US20120231838中使用的計(jì)算相關(guān)度的算法其適應(yīng)性和健壯性都明顯不足，面對(duì)復(fù)雜的模式同樣會(huì)發(fā)生識(shí)別率低和誤操作多的情況。這些錯(cuò)誤情況嚴(yán)重影響了用戶體驗(yàn)，導(dǎo)致產(chǎn)品基本不可用。這也解釋了為什么雖然這些專利已經(jīng)出現(xiàn)了一段時(shí)間，但敲擊檢測(cè)卻還沒(méi)有出現(xiàn)在實(shí)際產(chǎn)品中。

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發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是在盡量少地增加設(shè)備成本的條件下，提供一種使用簡(jiǎn)單，操作直觀、識(shí)別率高的基于加速度傳感器和動(dòng)作識(shí)別的人機(jī)交互方法及其設(shè)備。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：

一種基于加速度傳感器和動(dòng)作識(shí)別的人機(jī)交互方法，它包括以下步驟：

（1）位于人機(jī)交互設(shè)備上的三軸加速度傳感器實(shí)時(shí)采集XYZ軸上的加速度數(shù)據(jù)，并把加速度數(shù)據(jù)傳送至人機(jī)交互設(shè)備的控制器中；

（2）控制器對(duì)加速度數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理，以去除噪聲和重力加速度的影響，從而獲得精確的XYZ軸加速度序列，并將其緩存起來(lái)；

（3）設(shè)定加速度閾值，當(dāng)緩存中的XYZ軸加速度序列最大值大于該加速度閾值時(shí)，進(jìn)行步驟（4），否則進(jìn)行步驟（1）；

（4）用預(yù)先訓(xùn)練好的分類器對(duì)獲得的XYZ軸加速度序列進(jìn)行動(dòng)作模式識(shí)別；

（5）每個(gè)動(dòng)作模式對(duì)應(yīng)一個(gè)觸發(fā)指令；控制器根據(jù)動(dòng)作模式識(shí)別后的結(jié)果，執(zhí)行相應(yīng)的觸發(fā)指令，并給用戶相應(yīng)的反饋；

（6）重復(fù)步驟（1）至（5）。