專利名稱：具有運動姿態(tài)識別的移動設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明大體上涉及運動感測設(shè)備，具體地說，本發(fā)明涉及根據(jù)運動感測設(shè)備的運動傳感器來識別運動姿態(tài)。
背景技術(shù)：
諸如慣性傳感器型的加速度計或陀螺儀等運動傳感器可以在電子設(shè)備中使用。加速度計可以用于測量線性加速度，而陀螺儀可以用于測量移動設(shè)備的角速度。運動傳感器的市場包括移動電話、視頻游戲控制器、PDA、移動互聯(lián)網(wǎng)設(shè)備(MID)、個人導(dǎo)航設(shè)備(PND)、 數(shù)字照相機、數(shù)字?jǐn)z影機等等。例如，蜂窩電話可以使用加速度計來檢測設(shè)備在空間中的傾斜，這允許在與該傾斜對應(yīng)的方向上顯示視頻圖像。視頻游戲操縱臺控制器可以使用加速度計來對被用于給游戲提供輸入的人工控制器的運動進行檢測。圖像和視頻穩(wěn)定性是甚低端或中端的數(shù)碼相機的一個重要特征，其中，透鏡或圖像傳感器被移動以補償由陀螺儀測量的手抖動。全球定位系統(tǒng)(GPS)和定位服務(wù)(LBS)應(yīng)用依賴于確定設(shè)備的精確位置，并且當(dāng)GPS信號衰減或是不能得到或者為了提高GPS位置查找的精度時，通常需要運動傳感
ο大多數(shù)現(xiàn)有的便攜式(移動)電子設(shè)備趨于僅使用非?；镜倪\動傳感器，例如， 具有“峰值”檢測或穩(wěn)態(tài)測量的加速度計。例如，當(dāng)前的移動電話使用加速度計來確定設(shè)備的傾斜，這可以使用穩(wěn)態(tài)重力測量來確定。在諸如使用具有精確的定時要求的陀螺儀或其它應(yīng)用等較復(fù)雜的應(yīng)用中不能使用這種簡單的確定。在設(shè)備不包含陀螺儀的情況下，設(shè)備的傾斜和加速未被可靠地感測。此外，因為設(shè)備的運動不是一直線性的或者平行于地面，因此需要使用加速度計或陀螺儀來測量幾種不同的運動軸以得到更高的精度。通常未在電子設(shè)備中使用更復(fù)雜的運動傳感器。在諸如檢測具有某些移動的運動的特定的應(yīng)用中對更復(fù)雜的運動傳感器進行了一些嘗試。但是這些努力中的大多數(shù)都失敗了或者作為產(chǎn)品不夠魯棒。這是因為使用運動傳感器來獲取運動比較復(fù)雜。例如，當(dāng)使用陀螺儀時，識別設(shè)備的傾斜或移動是重要的。將運動傳感器用于圖像穩(wěn)定、感測位置或者其它復(fù)雜的應(yīng)用需要深入理解運動傳感器，這使得運動感測的設(shè)計非常困難。此外，每天期望消費者市場的便攜式消費者電子設(shè)備低成本。但是，對于很多消費者產(chǎn)品而言，諸如陀螺儀和加速度計等非?？煽壳揖_的慣性傳感器通常非常昂貴?？梢允褂玫统杀镜膽T性傳感器，以給便攜式電子設(shè)備帶來很多運動感測特征。然而，對于更復(fù)雜的功能而言，這些低成本傳感器的精度是限制因素。例如，該功能可以包括實現(xiàn)在運動感測設(shè)備上的運動姿態(tài)識別，以允許用戶通過移動設(shè)備或者使設(shè)備感測用戶的運動來輸入命令或數(shù)據(jù)。例如，姿態(tài)識別使用戶通過簡單地移動、擺動或輕拍設(shè)備來容易地選擇特定的設(shè)備功能。對運動感測設(shè)備的預(yù)先姿態(tài)識別通常由以下操作組成檢測諸如來自陀螺儀或加速度計的數(shù)據(jù)等原始傳感器數(shù)據(jù)，以及對模式進行硬編碼以在該原始數(shù)據(jù)中進行查找或者使用機器學(xué)習(xí)技術(shù)(例如，神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)或支持向量機)來從該數(shù)據(jù)學(xué)習(xí)模式。在一些情況下，使用機器學(xué)習(xí)來檢測姿態(tài)所需的處理資源可以通過以下操作來減少首先，使用機器學(xué)習(xí)來學(xué)習(xí)姿態(tài)，然后，對機器學(xué)習(xí)算法的結(jié)果進行硬編碼和優(yōu)化。這些先前的技術(shù)存在幾個問題。一個問題是當(dāng)在便攜式設(shè)備中實現(xiàn)時，姿態(tài)的應(yīng)用和功能非常有限。另一個問題是姿態(tài)通常不能可靠地識別。例如，原始傳感器數(shù)據(jù)通常不是用于檢查姿態(tài)的最佳數(shù)據(jù)，這是因為針對特定的姿態(tài)，原始傳感器數(shù)據(jù)可隨著用戶明顯地改變。在這種情況下，如果一個用戶訓(xùn)練學(xué)習(xí)系統(tǒng)或者對模式檢測器進行硬編碼用于該用戶的姿態(tài)，則當(dāng)不同的用戶使用該設(shè)備時，這些姿態(tài)將不能被正確地識別。該情況的一個實例是手腕運動的旋轉(zhuǎn)。一個用戶使用該設(shè)備在空中繪制模式時可能根本不旋轉(zhuǎn)其手腕，但是另一個用戶在繪制模式時可能旋轉(zhuǎn)其手腕。由此產(chǎn)生的原始數(shù)據(jù)將隨著用戶差別很大。一種典型的解決方案是對姿態(tài)的所有可能的變化進行硬編碼或訓(xùn)練，但是該解決方案在處理時間方面非常耗時并且難以實現(xiàn)。因此，在很多應(yīng)用中，期望使用低成本的慣性傳感器提供變化的、魯棒的且精確的姿態(tài)識別的系統(tǒng)和方法。

發(fā)明內(nèi)容
本申請的發(fā)明內(nèi)容涉及提供運動姿態(tài)識別的移動設(shè)備。在一個方面，一種用于處理運動以控制便攜式電子設(shè)備的方法包括接收在該設(shè)備上的通過設(shè)備的運動傳感器獲取的感測運動數(shù)據(jù)，其中，所感測的運動數(shù)據(jù)基于便攜式電子設(shè)備在空間中的移動。運動傳感器提供了六個軸的運動感測，并且包括至少三個旋轉(zhuǎn)運動傳感器和至少三個加速度計。當(dāng)設(shè)備的移動發(fā)生時，確定特定的操作模式有效，其中，該特定的操作模式是在設(shè)備的操作中可用的多個不同操作模式中的一個。根據(jù)運動數(shù)據(jù)來識別一個或多個運動姿態(tài)，其中，從可用于在設(shè)備的有效操作模式中進行識別的一組運動姿態(tài)識別一個或多個運動姿態(tài)。當(dāng)設(shè)備的不同操作模式中的每一個為有效時，該操作模式具有可用于識別的不同的一組運動姿態(tài)。根據(jù)一個或多個識別的運動姿態(tài)來改變設(shè)備的一個或多個狀態(tài)，其包括改變設(shè)備上的顯示屏的輸出。在本發(fā)明的另一個方面，一種用于使用運動感測設(shè)備來識別用戶執(zhí)行的姿態(tài)的方法包括接收指示設(shè)備的運動的設(shè)備坐標(biāo)中的運動傳感器數(shù)據(jù)，運動傳感器數(shù)據(jù)是從運動感測設(shè)備的多個運動傳感器接收的，所述多個運動傳感器包括多個旋轉(zhuǎn)運動傳感器和線性運動傳感器。將運動傳感器數(shù)據(jù)從設(shè)備坐標(biāo)變換為世界坐標(biāo)，設(shè)備坐標(biāo)中的運動傳感器數(shù)據(jù)描述了設(shè)備相對于設(shè)備的參考系的運動，世界坐標(biāo)中的運動傳感器數(shù)據(jù)描述了設(shè)備相對于設(shè)備外部的參考系的運動。根據(jù)世界坐標(biāo)中的運動傳感器數(shù)據(jù)來檢測姿態(tài)。在本發(fā)明的另一個方面，一種用于檢測姿態(tài)的系統(tǒng)包括多個運動傳感器，其用于提供運動傳感器數(shù)據(jù)，所述多個運動傳感器包括多個旋轉(zhuǎn)運動傳感器和線性運動傳感器。 至少一個特征檢測器中的每一個可操作以檢測從運動傳感器數(shù)據(jù)獲取的相關(guān)聯(lián)的數(shù)據(jù)特征，每個數(shù)據(jù)特征是運動傳感器數(shù)據(jù)的特征，并且每個特征檢測器輸出描述所檢測的數(shù)據(jù)特征的特征值。至少一個姿態(tài)檢測器中的每一個可操作以根據(jù)特征值來檢測與姿態(tài)檢測器相關(guān)聯(lián)的姿態(tài)。本發(fā)明的多個方面從移動或手持式運動感測設(shè)備的惰性傳感器數(shù)據(jù)給運動姿態(tài)提供了更靈活、可變、魯棒和精確的識別。使用了多個旋轉(zhuǎn)運動傳感器和線性運動傳感器， 并且可以在設(shè)備的不同操作模式中識別適當(dāng)?shù)慕M的姿態(tài)。針對所感側(cè)的運動數(shù)據(jù)使用世界坐標(biāo)允許在姿態(tài)輸入期間將隨著用戶而產(chǎn)生的運動的較小差異識別為相同的姿態(tài)，而無需大量的額外處理。與處理所有運動傳感器數(shù)據(jù)相比，運動傳感器數(shù)據(jù)中的數(shù)據(jù)特征的使用允許在減少處理的情況下識別姿態(tài)。


圖1是適用于本發(fā)明的運動感測設(shè)備的框圖；圖2是適用于本發(fā)明的運動處理單元的一個實施方式的框圖；圖3A和圖IBB是示出了當(dāng)執(zhí)行姿態(tài)的用戶移動設(shè)備時，設(shè)備在空間中的不同運動的示意圖；圖4A和圖4B是示出了使用增強的傳感器數(shù)據(jù)呈現(xiàn)圖3A和圖的運動的示意圖；圖5A至圖5C是示出了當(dāng)使用運動感測設(shè)備時，不同的用戶位置的示意圖；圖6A至圖6C是示出了用于感測運動數(shù)據(jù)的不同坐標(biāo)系統(tǒng)的示意圖；圖7是示出了用于生成用于識別運動姿態(tài)的增強的數(shù)據(jù)的本發(fā)明的系統(tǒng)的框圖；圖8A和圖8B是示出了指示用戶是否期望輸入姿態(tài)的設(shè)備的旋轉(zhuǎn)運動的示意圖；圖9是示出了用于根據(jù)便攜式電子設(shè)備的操作模式來識別姿態(tài)的本發(fā)明的方法的流程圖；圖IOA和圖IOB是示例性的擺動姿態(tài)的運動數(shù)據(jù)的示意圖；圖IlA至圖IlF是示出了姿態(tài)識別的幅值峰值的示意圖；圖12A和圖12B是輕拍姿態(tài)的兩個實例的示意圖；圖13A和圖1 是通過舍棄運動數(shù)據(jù)中的特定尖峰來檢測輕拍姿態(tài)的示意圖；圖14是示例性的圓周姿態(tài)的運動數(shù)據(jù)的示意圖；圖15是字符姿態(tài)的實例的示意圖；圖16是示出了可以針對姿態(tài)來處理的設(shè)備移動的一組數(shù)據(jù)特征的一個實例的示意圖；圖17是示出了用于識別并處理包括數(shù)據(jù)特征的姿態(tài)的系統(tǒng)的一個實例的框圖；圖18是示出了分配圖16的姿態(tài)識別系統(tǒng)的功能的一個實例的框圖。
具體實施例方式本發(fā)明大體上涉及運動感測設(shè)備，具體地說，本發(fā)明涉及使用運動感測設(shè)備的運動傳感器來識別運動姿態(tài)。提供下面的描述，以使本領(lǐng)域普通技術(shù)人員能夠?qū)嵤┎⑹褂帽?br> 9發(fā)明，并且下面的描述提供在專利申請及其要求的上下文中。對于本領(lǐng)域技術(shù)人員而言，對本文所描述的優(yōu)選的實施方式及一般原理和特征的各種修改將是顯而易見的。因此，不期望將本發(fā)明限制于所示的實施方式，而是與本文所描述的原理和特征的最廣范圍相一致。為了更詳細地描述本發(fā)明的特征，請結(jié)合下面的討論來參照圖1至圖18。圖1是適用于本發(fā)明的運動感測系統(tǒng)或設(shè)備10的一個實例的框圖。設(shè)備10可以實現(xiàn)為設(shè)備或裝置，例如，可以由用戶在空間中移動的便攜式設(shè)備，并且其在空間中的移動和/或方向可以因此被感測。例如，這種便攜式設(shè)備可以是移動電話、個人數(shù)字助理 (PDA)、視頻游戲播放器、視頻游戲控制器、導(dǎo)航設(shè)備、移動互聯(lián)網(wǎng)設(shè)備(MID)、個人導(dǎo)航設(shè)備 (PND)、數(shù)字照相機、數(shù)字?jǐn)z影機、雙筒望遠鏡、長焦鏡頭或者其它便攜式設(shè)備，或者這些設(shè)備中的一個或多個的組合。在一些實施方式中，設(shè)備10是一個設(shè)備齊全的設(shè)備，除了輸入設(shè)備以外，設(shè)備10包括其自己的顯示器和其它輸出設(shè)備。在其它實施方式中，便攜式設(shè)備 10僅能與諸如臺式計算機、電子桌面設(shè)備、服務(wù)器計算機等的非便攜式設(shè)備組合起來工作， 這些非便攜式設(shè)備可以例如經(jīng)由網(wǎng)絡(luò)連接與可移動的或便攜式設(shè)備10進行通信。設(shè)備10包括應(yīng)用處理器12、存儲器14、接口設(shè)備16、運動處理單元20、模擬傳感器22和數(shù)字傳感器M。應(yīng)用處理器12可以是一個或多個微處理器、中央處理單元(CPU) 或者運行設(shè)備10的軟件程序的其它處理器。例如，可以提供諸如菜單導(dǎo)航軟件、游戲、照相機功能控制、導(dǎo)航軟件和電話或各種其它軟件和功能接口等不同的軟件應(yīng)用程序。在一些實施方式中，可以在單個設(shè)備10上提供多個不同的應(yīng)用，并且在一些實施方式中，可以在設(shè)備10上同時運行多個應(yīng)用。在一些實施方式中，應(yīng)用處理器在設(shè)備10上實現(xiàn)多個不同的操作模式，每個模式允許在設(shè)備上使用不同的一組應(yīng)用并且檢測不同的一組姿態(tài)。這將在下面參照圖9進行更詳細地描述。多層軟件可以提供在計算機可讀介質(zhì)上，例如，諸如硬盤、光盤等用于應(yīng)用處理器 12的電子存儲器或其它存儲介質(zhì)。例如，可以給設(shè)備10提供操作系統(tǒng)層以實時地控制和管理系統(tǒng)資源，啟用應(yīng)用軟件和其它層的功能，并且使應(yīng)用程序與設(shè)備10的其它軟件和功能相互作用。運動算法層可以提供運動算法，其中，運動算法給通過運動傳感器和其它傳感器提供的原始傳感器數(shù)據(jù)提供較低級的處理。傳感器設(shè)備驅(qū)動器層可以給設(shè)備10的硬件傳感器提供軟件接口。這些層中的一些或全部可以提供到處理器12的軟件13中。例如，在一些實施方式中，處理器12可以根據(jù)來自運動處理單元(M PU )20(如下所述)的傳感器輸入來執(zhí)行本文所描述的姿態(tài)處理和識別。其它實施方式可以允許劃分MPU 20與處理器12之間的處理，這適用于所使用的應(yīng)用和/或硬件，其中，一些層(例如，較低級的軟件層)可以提供到 MPU中。例如，在允許通過MPU 20進行處理的實施方式中，API層可以實現(xiàn)在處理器12的層13中，該層允許在處理器12上運行的應(yīng)用程序的狀態(tài)及API命令(例如，通過總線21) 到MPU 20的通信，從而允許MPU 20實現(xiàn)本文所描述的姿態(tài)處理和識別中的一些或全部。在共同待決的第12/106,921號美國專利申請中描述了運動檢測設(shè)備中的API實現(xiàn)的一些實施方式，其中，第12/106,921號美國專利申請的全部內(nèi)容以引用方式并入本文。設(shè)備10還包括用于輔助應(yīng)用處理器12的部件，例如，存儲器14 (RAM、ROM、閃存等)和接口設(shè)備16。接口設(shè)備16可以是給用戶提供輸入和/輸出的各種不同設(shè)備中的任意一種設(shè)備，例如，顯示屏、音頻揚聲器、按鈕、觸摸屏、操縱桿、滑塊、旋鈕、打印機、掃描儀、
10照相機、計算機網(wǎng)絡(luò)I/O設(shè)備、其它連接的外圍設(shè)備等。例如，在很多實施方式中包含的一個接口設(shè)備16是用于輸出可由用戶觀看的圖像的顯示屏16a。存儲器14和接口設(shè)備16可以通過總線18耦合到應(yīng)用處理器12。設(shè)備10還可以包括運動處理單元(M PU )20。MPU是包括運動傳感器的設(shè)備，其中，運動傳感器可以測量設(shè)備10 (或其一部分)在空間中的運動。例如，MPU可以測量設(shè)備的一個或多個旋轉(zhuǎn)軸以及一個或多個加速軸。在優(yōu)選的實施方式中，運動傳感器中的至少一部分是慣性傳感器，例如，陀螺儀和/或加速度計。在一些實施方式中，執(zhí)行這些功能的部件被集成到單個組件中。MPU 20可以與諸如1 或串行外圍接口(SPI)總線等接口總線 21通信運動傳感器數(shù)據(jù)，其中，應(yīng)用處理器12也連接到所述接口總線21。在一個實施方式中，處理器12是總線21的控制器或調(diào)節(jié)器。一些實施方式可以提供與接口總線21 —樣的總線18。MPU 20包括運動傳感器，所述運動傳感器包括一個或多個旋轉(zhuǎn)運動傳感器沈以及一個或多個線性運動傳感器觀。例如，在一些實施方式中，使用慣性傳感器，其中，旋轉(zhuǎn)運動傳感器是陀螺儀，而線性運動傳感器是加速度計。陀螺儀26可以測量裝有陀螺儀沈的設(shè)備10(或其一部分)的角速度。通?？梢蕴峁┮粋€到三個陀螺儀，這取決于在特定的實施方式中需要感測的運動。加速度計觀可以測量裝有加速度計觀的設(shè)備10 (或其一部分)的線性加速度。通?？梢蕴峁┮粋€到三個加速度計，這取決于在特定的實施方式中需要感測的運動。例如，如果使用三個陀螺儀沈和三個加速度計觀，則提供六個軸的感測設(shè)備，從而在所有六個自由度中提供感測。在一些實施方式中，可以將陀螺儀沈和/或加速度計觀實現(xiàn)為微機電系統(tǒng) (MEMS)。還可以提供支持硬件，例如，用于來自運動傳感器沈和觀的數(shù)據(jù)的存儲寄存器。在一些實施方式中，MPU 20也可以包括硬件處理塊30。硬件處理塊30可以包括邏輯或控制器，以在硬件中提供運動傳感器數(shù)據(jù)的處理。例如，在一些實施方式中，可以通過塊30來實現(xiàn)運動算法或算法的一部分和/或本文所描述的姿態(tài)識別的一部分或全部。在這些實施方式中，可以給應(yīng)用處理器12提供API，以向MPU 20傳達期望的傳感器處理任務(wù)， 如上所述。一些實施方式可以在塊30中包括硬件緩沖器，以存儲從運動傳感器沈和觀接收的傳感器數(shù)據(jù)?？梢栽谝恍嵤┓绞街邪ㄖT如按鈕等運動控制部件36，以控制到電子設(shè)備10的姿態(tài)輸入，如下面更詳細地描述。下面參照圖2來描述MPU 20的一個實例。在2007年7月6日提交的、題目為 “Integrated Motion Processing Unit (MPU)With MEMS inertial Sensing and Embedded Digital Electronics”的第11/774，488號共同未決的美國專利申請中描述了適用于本發(fā)明的MPU的其它實例，并且所述共同未決的美國專利申請以引用方式并入本文。設(shè)備10中的MPU 20的適當(dāng)?shù)膶崿F(xiàn)可以從加利福尼亞的森尼韋爾的hvensense公司獲得。設(shè)備10還可以包括其它類型的傳感器。模擬傳感器22和數(shù)字傳感器M可以用于提供與設(shè)備10所處的環(huán)境有關(guān)的另外的傳感器數(shù)據(jù)。例如，可以提供諸如一個或多個氣壓計、羅盤、溫度傳感器、光學(xué)傳感器(例如，照相機傳感器、紅外線傳感器等)、超聲波傳感器、射頻傳感器或者其它類型的傳感器等傳感器。在所示的示例性實現(xiàn)中，數(shù)字傳感器M 可以直接向接口總線21提供傳感器數(shù)據(jù)，而模擬傳感器可以向模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器(ADC) 34提供傳感器數(shù)據(jù)，其中，ADC 34提供數(shù)字形式的傳感器數(shù)據(jù)到接口總線21。在圖1的實例中，在MPU 20中提供ADC 34，使得ADC 34可以向MPU的硬件處理塊30或總線21提供轉(zhuǎn)換的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)。在其它實施方式中，可以在設(shè)備10中的其它位置實現(xiàn)ADC 34。圖2示出了適用于本文所描述的發(fā)明的運動處理單元(MPU) 20的實施方式的一個實例。圖2的MPU 20包括算法邏輯單元(ALU) 36，其對傳感器數(shù)據(jù)進行處理。可以由存儲在并可取自程序RAM (隨機存取存儲器)37中的一個或多個程序來智能地控制ALU 36。ALU 36可以控制直接存儲存取(DMA)塊38，DMA塊38可以獨立于ALU 36或其它處理單元從諸如陀螺儀沈和加速度計觀等運動傳感器以及其它諸如溫度傳感器39等傳感器中讀取傳感器數(shù)據(jù)?？梢栽贛PU 20上或者在MPU 20外部提供一些或所有的傳感器；例如，圖2示出了位于MPU 20外部的加速度計觀。DMA 38也可以給ALU提供與讀取或?qū)懭氩僮鞯臓顟B(tài)有關(guān)的中斷。DMA 38可以將從傳感器讀取的傳感器數(shù)據(jù)提供到數(shù)據(jù)RAM 40以進行存儲。數(shù)據(jù)RAM 40將數(shù)據(jù)提供到ALU 36以進行處理，并且ALU 36將包括處理數(shù)據(jù)的輸出提供到數(shù)據(jù)RAM 40以進行存儲。總線21 (也如圖1所示)可以耦合到數(shù)據(jù)RAM 40和/或FIFO緩沖器42的輸出，使得應(yīng)用處理器12可以讀取通過MPU 20讀取和/或處理的數(shù)據(jù)。FIFO(先入先出)緩沖器42可以用作存儲傳感器數(shù)據(jù)的硬件緩沖器，其中，所述傳感器數(shù)據(jù)可以由應(yīng)用處理器12通過總線21來存取。在下面的幾個實施方式中描述了諸如緩沖器42等硬件緩沖器的使用。例如，復(fù)用器44可以用于選擇DMA 38向FIFO緩沖器 42寫入原始傳感器數(shù)據(jù)或者數(shù)據(jù)RAM 40向FIFO緩沖器42寫入經(jīng)處理的數(shù)據(jù)(例如，通過 ALU 36處理的數(shù)據(jù))。因此，圖2所示的MPU 20可以支持處理運動傳感器數(shù)據(jù)的一個或多個實現(xiàn)，其包括本文所描述的姿態(tài)處理和識別。例如，MPU 20可以充分地處理原始傳感器數(shù)據(jù)，其中，程序RAM 37中的程序可以控制ALU 36以智能地處理傳感器數(shù)據(jù)，并且向應(yīng)用處理器12和運行于其上的應(yīng)用程序提供高級數(shù)據(jù)?；蛘撸琈PU 20可以使用ALU 36來預(yù)處理或部分地處理原始傳感器數(shù)據(jù)，其中，在向應(yīng)用程序提供由此產(chǎn)生的高級信息之前，可以通過應(yīng)用處理器 12恢復(fù)經(jīng)處理的數(shù)據(jù)，以用于應(yīng)用處理器12上的另外的低級處理。或者，可以僅通過MPU 20來緩沖原始傳感器數(shù)據(jù)，其中，可以通過應(yīng)用處理器12來恢復(fù)原始傳感器數(shù)據(jù)，以用于低級處理。在一些實施方式中，運行在相同的設(shè)備10上的不同應(yīng)用或應(yīng)用程序可以使用這些處理方法中的最適合于應(yīng)用或程序的不同處理方法。識別運動姿態(tài)圖3A和圖;3B是示出了當(dāng)執(zhí)行姿態(tài)的用戶移動設(shè)備10時，設(shè)備10在空間中的不同運動的示意圖。本文提到的“姿態(tài)”或“運動姿態(tài)”是設(shè)備的一種預(yù)定義的運動或一組運動，當(dāng)設(shè)備識別該姿態(tài)時，所述姿態(tài)觸發(fā)設(shè)備一個或多個相關(guān)聯(lián)的功能。該運動可以是所包含的一組運動，例如，擺動或圓周運動，或者可以是設(shè)備的簡單移動，例如，設(shè)備在特定的軸或角度上的傾斜。相關(guān)聯(lián)的功能可以包括，例如在特定的方向移動顯示在設(shè)備的顯示屏上的列表或菜單，對顯示的項目(按鈕、菜單、控件)進行選擇和/或操縱，給設(shè)備的程序或接口提供諸如期望的命令或數(shù)據(jù)(例如，字符等)等輸入，開啟或關(guān)閉設(shè)備的電源等等。本發(fā)明的一個方面通過改變坐標(biāo)系統(tǒng)或者轉(zhuǎn)化為其它物理參數(shù)，來對設(shè)備10的原始傳感器數(shù)據(jù)進行預(yù)處理，使得對于所有用戶而言，由此產(chǎn)生的“增強的數(shù)據(jù)”看起來是相似的，而不考慮用戶運動的較小的無意識的差別。然后，增強的數(shù)據(jù)可以用于訓(xùn)練學(xué)習(xí)系統(tǒng)或?qū)δＪ阶R別器進行硬編碼，從而導(dǎo)致更魯棒的姿態(tài)識別，并且使用來自低成本的慣性傳感器的運動傳感器數(shù)據(jù)來提供可重復(fù)且魯棒的姿態(tài)識別是一種劃算的方式。本發(fā)明的一些實施方式使用諸如陀螺儀和/或加速度計等慣性傳感器。陀螺儀輸出在設(shè)備坐標(biāo)中的角速度，而加速度計輸出在設(shè)備坐標(biāo)中的線性加速度之和，并且由于重力而傾斜。雖然用戶期望執(zhí)行或重復(fù)相同的姿態(tài)，但是陀螺儀和加速度計的輸出通常隨著用戶而不一致，或者甚至在同一用戶使用期間也不一致。例如，當(dāng)用戶在垂直方向上旋轉(zhuǎn)設(shè)備時，Y軸陀螺儀可能感測該運動；然而，在用戶的手腕方向不同的的情況下，Z軸陀螺儀可能感測該運動。根據(jù)設(shè)備的傾斜，訓(xùn)練系統(tǒng)不同地響應(yīng)陀螺儀信號將是非常困難的(其中，可以從加速度計和X軸陀螺儀中提取傾斜)。然而，從設(shè)備坐標(biāo)到世界坐標(biāo)的坐標(biāo)變換簡化了該問題。提供不同的設(shè)備傾斜的兩個用戶都相對于設(shè)備外部的世界向下旋轉(zhuǎn)該設(shè)備。如果使用世界坐標(biāo)中的增強的數(shù)據(jù)角速度，則將更容易地對系統(tǒng)進行訓(xùn)練或硬編碼，這是因為已將傳感器數(shù)據(jù)處理為使其對于兩個用戶都一樣。在圖3A和圖;3B的實例中，當(dāng)執(zhí)行設(shè)備10的“直直向下”移動作為姿態(tài)或姿態(tài)的一部分時，一個用戶可能使用圖3B中所示的線性移動，而另一不同的用戶可能使用圖3A中所示的傾斜移動。當(dāng)感測到圖3A的運動時，陀螺儀將具有較大的感測信號，而加速度計將對重力作出響應(yīng)。當(dāng)感測到圖:3B的運動時，陀螺儀將不具有感測信號，而加速度計將對與重力明顯不同的線加速度作出響應(yīng)。兩個用戶都認為他們在進行相同的移動；這是因為他們均看到向下移動的設(shè)備的端部。通過首先將傳感器數(shù)據(jù)從設(shè)備坐標(biāo)轉(zhuǎn)換為世界坐標(biāo)以提供增強的數(shù)據(jù)，可以使兩種類型的移動看起來相同。圖4A示出了繞著支點的旋轉(zhuǎn)移動的情況，其中，設(shè)備10向外伸出，以尋找設(shè)備的端部100的線性移動。在該情況下，用作姿態(tài)識別器的輸入的增強的數(shù)據(jù)可以是設(shè)備的端部的線性軌跡101，其是通過相對于力臂縮放旋轉(zhuǎn)信息來獲得的。力臂可以通過在去除重力的作用后，比較根據(jù)陀螺儀的導(dǎo)數(shù)獲取的角加速度與從加速度計獲取的線加速度來近似，以后根據(jù)加速度計來推導(dǎo)。圖4B示出了線性移動的情況，其中，可以通過讀取設(shè)備上的加速度計來直接獲得設(shè)備10的端部102的線性軌跡101。因此，無論設(shè)備是旋轉(zhuǎn)還是線性移動，描述線性軌跡101的增強的數(shù)據(jù)將是相同的，并且可以根據(jù)任意一種運動來識別映射到該運動的姿態(tài)，并且該姿態(tài)可以用于選擇設(shè)備的一個或多個相關(guān)聯(lián)的功能。在一些情況下，僅相對于世界來識別姿態(tài)可能不會產(chǎn)生期望的增強的數(shù)據(jù)。當(dāng)使用便攜的設(shè)備10時，用戶可能不特意地相對于世界執(zhí)行運動姿態(tài)。如圖5A、圖5B和圖5C 所示，例如，用戶可能執(zhí)行端坐的姿態(tài)(圖5A)，然后執(zhí)行躺在床上的姿態(tài)(圖5C)。因此， 在該實例中，執(zhí)行端坐的垂直姿態(tài)當(dāng)稍后在床上時相對于世界水平地執(zhí)行。在另一個實例中，一個用戶在筆直地端坐(圖5A)時可以執(zhí)行垂直(相對于世界)姿態(tài)，并且另一不同的用戶可以執(zhí)行低頭垂肩的姿態(tài)(圖5B)，從而與端坐相比，使設(shè)備10相對于世界更接近水平。一種避免這些問題的方式是檢查用戶試圖進行的操作。用戶相對于其自身身體來執(zhí)行姿態(tài)，其身體可以是垂直的或水平的；這稱作“人體坐標(biāo)”。另一種描述“人體坐標(biāo)”的方式是“局部坐標(biāo)” (local world coordinate)。圖6A、圖6B和圖6C示出了世界坐標(biāo)(圖
136A)、設(shè)備坐標(biāo)(圖6B)和局部坐標(biāo)(圖6C)。然而，不可能在用戶身體上沒有傳感器的情況下直接測量局部坐標(biāo)。一種完成該相同任務(wù)的間接方式是假設(shè)當(dāng)嘗試執(zhí)行姿態(tài)時，用戶相對于其身體以特定的方式握住設(shè)備，因此，可以根據(jù)設(shè)備的位置來假設(shè)用戶的身體位置，以對局部坐標(biāo)進行近似。當(dāng)緩慢地移動設(shè)備時，局部坐標(biāo)系統(tǒng)被更新和移動，且隨著設(shè)備的移動而移動，使得局部坐標(biāo)系統(tǒng)跟蹤用戶身體的方向。假設(shè)在緩慢移動的情況下，用戶只是看著或調(diào)整設(shè)備而在不期望輸入任何姿態(tài)，因此局部坐標(biāo)系統(tǒng)將跟蹤用戶的方向。緩慢移動可以確定為小于預(yù)定的閥值速度或其它運動有關(guān)的閥值速度的移動。例如，當(dāng)設(shè)備10的(根據(jù)陀螺儀的數(shù)據(jù)所確定的) 角速度小于閥值角速度，并且設(shè)備10的(根據(jù)加速度計的數(shù)據(jù)所確定的)線速度小于閥值線速度時，可以認為移動足夠慢，以能夠隨著設(shè)備的移動對局部坐標(biāo)系統(tǒng)進行更新?；蛘?， 為了該目的，可以檢查角速度或線速度中的一個。然而，當(dāng)設(shè)備快速地移動時(大于閥值)，則假設(shè)移動是用于輸入姿態(tài)，并且局部坐標(biāo)系統(tǒng)保持固定，而設(shè)備在移動。然后，姿態(tài)的局部坐標(biāo)系統(tǒng)將是姿態(tài)開始之前的局部坐標(biāo)系統(tǒng)；假設(shè)用戶在開始姿態(tài)以前在直接觀看設(shè)備的屏幕，并且用戶在姿態(tài)期間近似保持在相同的位置。因此，當(dāng)設(shè)備固定或者緩慢移動時，“世界”被更新，當(dāng)設(shè)備快速移動時，相對于最后更新的“世界”或“局部”來分析姿態(tài)。因此，從設(shè)備的傳感器接收設(shè)備坐標(biāo)中的運動傳感器數(shù)據(jù)，其中，設(shè)備坐標(biāo)中的數(shù)據(jù)描述了設(shè)備相對于設(shè)備的參考系的運動。在設(shè)備坐標(biāo)中的數(shù)據(jù)被變換為世界坐標(biāo)例如， 局部坐標(biāo)中的增強的運動傳感器數(shù)據(jù)，其中，世界坐標(biāo)中的數(shù)據(jù)描述了設(shè)備相對于設(shè)備外部的參考系的運動。在局部坐標(biāo)的情況下，參考系是用戶的身體。可以根據(jù)世界坐標(biāo)中的運動傳感器數(shù)據(jù)來更精確且更魯棒地檢測姿態(tài)。圖7是示出了本發(fā)明的用于產(chǎn)生上面描述的識別運動姿態(tài)的增強數(shù)據(jù)的系統(tǒng)150 的框圖。系統(tǒng)150實現(xiàn)在設(shè)備10上，例如在處理器12和/或MPU 20中，并且使用來自陀螺儀26和加速度計觀的原始傳感器數(shù)據(jù)來確定設(shè)備的運動，并根據(jù)該運動來獲取增強的數(shù)據(jù)，從而允許根據(jù)運動數(shù)據(jù)來對姿態(tài)進行精確的識別。系統(tǒng)150包括陀螺儀校準(zhǔn)塊152，其從陀螺儀沈接收原始傳感器數(shù)據(jù)，并且為了精度來校準(zhǔn)數(shù)據(jù)。校準(zhǔn)塊152的輸出是設(shè)備坐標(biāo)170中的角速度，并且可以視為為由系統(tǒng) 150提供的增強的傳感器數(shù)據(jù)的一部分。系統(tǒng)150還包括加速度計校準(zhǔn)塊154，其從加速度計觀接收原始傳感器數(shù)據(jù)并且為了精度來校準(zhǔn)數(shù)據(jù)。例如，該校準(zhǔn)可以是減少或增加被確定用于特定的加速度計或設(shè)備 10的已知常量。重力消除塊156接收校準(zhǔn)的加速度計數(shù)據(jù)，并且從傳感器數(shù)據(jù)中去除重力的作用，從而留下描述設(shè)備10的線加速度的數(shù)據(jù)。線加速度數(shù)據(jù)180是由系統(tǒng)150提供的增強的傳感器數(shù)據(jù)的一部分。重力的去除使用通過其它部件獲得的重力加速度，如下所述。重力參考塊158還從校準(zhǔn)塊IM接收校準(zhǔn)的加速度計數(shù)據(jù)，并且向陀螺儀校準(zhǔn)塊 152和3D積分塊160提供重力矢量。3-D積分塊160從重力參考塊158接收重力矢量，并且從校準(zhǔn)塊152接收校準(zhǔn)的陀螺儀數(shù)據(jù)。3-D積分塊將陀螺儀和加速度計數(shù)據(jù)進行結(jié)合，以使用世界坐標(biāo)來產(chǎn)生設(shè)備的方向的模型。由此產(chǎn)生的設(shè)備方向的模型是四元數(shù)/旋轉(zhuǎn)矩陣 174，并且是由系統(tǒng)150提供的增強的傳感器數(shù)據(jù)的一部分。矩陣174可以用于根據(jù)現(xiàn)有的設(shè)備坐標(biāo)來為傳感器數(shù)據(jù)提供世界坐標(biāo)。
坐標(biāo)轉(zhuǎn)換塊162接收來自校準(zhǔn)塊152的校準(zhǔn)的陀螺儀數(shù)據(jù)以及來自3-D積分塊 160的模型數(shù)據(jù)，從而產(chǎn)生在世界坐標(biāo)中的設(shè)備的角速度172，其是由系統(tǒng)150提供的增強的傳感器數(shù)據(jù)的一部分。坐標(biāo)轉(zhuǎn)換塊164接收來自消除重力塊156的校準(zhǔn)的線加速度數(shù)據(jù)以及來自3-D積分塊160的模型數(shù)據(jù)，從而產(chǎn)生在世界坐標(biāo)中的設(shè)備的線加速度176，其是由系統(tǒng)150提供的增強的傳感器數(shù)據(jù)的一部分。設(shè)備坐標(biāo)中的重力加速度數(shù)據(jù)178作為系統(tǒng)150的增強的傳感器數(shù)據(jù)的一部分產(chǎn)生。加速度數(shù)據(jù)178是由四元數(shù)/旋轉(zhuǎn)矩陣174提供的，并且是陀螺儀數(shù)據(jù)和加速度計數(shù)據(jù)的組合，以獲得重力的數(shù)據(jù)。也提供加速度數(shù)據(jù)178給消除重力塊156，從而允許從加速度計數(shù)據(jù)中去除重力加速度(以獲得線加速度數(shù)據(jù)180)。一個實例遵循結(jié)合陀螺儀和加速度計數(shù)據(jù)以使用世界坐標(biāo)來產(chǎn)生設(shè)備的方向的模型的3-D積分塊?？梢栽谄渌鼘嵤┓绞街惺褂闷渌椒āＴO(shè)備的方向以四元數(shù)的形式和旋轉(zhuǎn)矩陣的形式存儲。為了更新四元數(shù)，首先使用前面的旋轉(zhuǎn)矩陣將原始的加速度計數(shù)據(jù)旋轉(zhuǎn)為在世界坐標(biāo)中的數(shù)據(jù)a' = Ra向量a包括原始加速度計數(shù)據(jù)，R是表示設(shè)備的方向的旋轉(zhuǎn)矩陣，并且a'是由此產(chǎn)生的在世界坐標(biāo)中的加速度項。反饋項是通過a'與表示重力的向量的叉積產(chǎn)生的f = k(aXg)常量k是時間常量，其確定使用加速度數(shù)據(jù)的時間量程。四元數(shù)更新項是通過將反饋項與當(dāng)前的四元數(shù)相乘來產(chǎn)生的q加速度計=fq類似的更新項是通過陀螺儀數(shù)據(jù)使用四元數(shù)積分產(chǎn)生的q 陀螺儀=0. 5qw(dt)向量w包括原始陀螺儀數(shù)據(jù)，q是當(dāng)前的四元數(shù)，以及dt是傳感器數(shù)據(jù)的采樣時間。該四元數(shù)被更新如下q ‘=歸一化(q+q減度計+q陀螺儀)該新的四元數(shù)變成“當(dāng)前的四元數(shù)”，并且可以轉(zhuǎn)換為旋轉(zhuǎn)矩陣。來自加速度計和陀螺儀這兩者的角速度可以通過下式獲得W設(shè)備=q_1(q加速度計+q陀螺儀/(0· 5dt))在世界坐標(biāo)中的角速度可以通過下式獲得W世界=Rw設(shè)備在世界坐標(biāo)中的線加速度可以通過下式獲得a世界=a, _g在設(shè)備坐標(biāo)中的線加速度可以通過下式獲得A 設(shè)備=IT1Ei 世界用于改講的姿杰識別的其它技術(shù)運動數(shù)據(jù)中的特征的相對定時可以用于改進姿態(tài)識別。不同的用戶相對于彼此可以較快或較慢地執(zhí)行姿態(tài)，這可能使姿態(tài)識別變得困難。一些姿態(tài)可能需要發(fā)生在特定的序列中并且具有特定的定時的傳感器數(shù)據(jù)的特定的特征(即，特性)。例如，一個姿態(tài)可以被定義為在一個序列中發(fā)生的三個特征。對于一個用戶而言，特征2可能在特征1之后的IOOms時發(fā)生，特征3可能在特征2之后的200ms時發(fā)生。對于更緩慢地執(zhí)行姿態(tài)的另一不同用戶而言，特征2可能在特征1之后的200ms時發(fā)生，特征3可能在特征2之后的400ms 時發(fā)生。如果對所需的定時值進行硬編碼，則將需要存儲很多不同范圍的值，并且將難以覆蓋所有可能的用戶差異和情況。為了提供考慮了姿態(tài)特征定時的差異的更靈活的姿態(tài)識別，本發(fā)明的一個方面使用相對定時要求來識別姿態(tài)。因此，可以根據(jù)在該姿態(tài)中使用的基本時間周期的倍數(shù)和/ 或分?jǐn)?shù)來表示和檢測運動數(shù)據(jù)中的不同特征之間的定時。基本時間周期可以是例如兩個數(shù)據(jù)特征之間的時間。例如，相對定時可用于，不管姿態(tài)的特征1和特征2之間的時間tl時， 特征2和特征3之間的時間可以定義為近似tl的兩倍。這允許不同的用戶以不同的速率來執(zhí)行姿態(tài)，而不需要諸如動態(tài)時間規(guī)整等在CPU時間上花費較多的算法。運動傳感器數(shù)據(jù)中的相對峰值或幅值也可以用于改進姿態(tài)識別。與如上所述的當(dāng)姿態(tài)由不同的用戶或者在不同的時間執(zhí)行時的特征的定時差異類似，一個用戶與另一不同的用戶相比，可以更多的能量或者更快的速度，或者不同時間的差異來執(zhí)行姿態(tài)或提供特征。例如，第一用戶可以執(zhí)行移動，從而導(dǎo)致由陀螺儀檢測為100度每秒的第一特征，并且導(dǎo)致由陀螺儀檢測為200度每秒的第二特征，而第二用戶可以執(zhí)行移動，從而導(dǎo)致被檢測為200度每秒的第一特征，并且導(dǎo)致被檢測為400度每秒的第二特征。對這些值進行硬編碼以進行識別將需要使用所有可能的組合來訓(xùn)練系統(tǒng)。本發(fā)明的一個方面將特征表示為在姿態(tài)中彼此相關(guān)的峰值(最大值或最小值)，例如，基本峰值幅值的倍數(shù)或分?jǐn)?shù)。因此，如果姿態(tài)的第一峰值被檢測為幅值pl，則第二峰值必須具有Pl的約兩倍的幅值，以滿足姿態(tài)的要求并且被如此識別。濾去姿態(tài)識別中的噪聲圖8A和圖8B示出了設(shè)備10的旋轉(zhuǎn)移動，其可以指示用戶是否希望輸入姿態(tài)。雖然在良好的運動傳感器中，姿態(tài)識別中的原始傳感器噪聲通常是可忽略的，但是來自人體移動的噪聲可能是顯著的。該噪聲可能是由于用戶無意地擺動手、由于用戶調(diào)節(jié)他或她對設(shè)備的握持或者其它偶然的運動所引起的，這可能使較大的角移動和尖峰出現(xiàn)在傳感器數(shù)據(jù)中。對于非常敏感的姿態(tài)，可能難以區(qū)分不打算用于姿態(tài)的偶然的移動與打算作為用于觸發(fā)關(guān)聯(lián)的設(shè)備功能的姿態(tài)的移動之間的差別。本發(fā)明的一種用于更精確地確定所檢測的運動是否打算用于姿態(tài)的方法是將角姿態(tài)與線加速度相關(guān)聯(lián)。線加速度的存在指示用戶正在使用手腕或肘來移動設(shè)備，而不是僅用手來調(diào)節(jié)設(shè)備。圖8A示出了不存在線加速度的設(shè)備10的純旋轉(zhuǎn)190，可能是例如由于用戶調(diào)節(jié)他或她對設(shè)備的握持而引起的。圖8B示出了設(shè)備10表現(xiàn)出與伴隨的線性移動192相關(guān)聯(lián)的旋轉(zhuǎn)190，其更可能與期望的姿態(tài)相對應(yīng)。可以通過以下操作來檢測產(chǎn)生線加速度的設(shè)備移動的存在，即，取得陀螺儀傳感器數(shù)據(jù)的導(dǎo)數(shù)，獲得角速度，以及將角速度與線加速度進行比較。一個與另一個的比率可以指示設(shè)備繞其旋轉(zhuǎn)的力臂194。將該參數(shù)作為核查將允許姿態(tài)引擎濾去所有(或者基本上所有)旋轉(zhuǎn)的移動，其中，所述旋轉(zhuǎn)是通過用戶調(diào)節(jié)設(shè)備引起的。在另一個方法中，將可能包括姿態(tài)的運動傳感器數(shù)據(jù)與沒有檢測到姿態(tài)時捕獲的背景本底噪聲進行比較。本底噪聲可以濾出由用戶的手抖動引起的運動，或者由存在例如在火車上的大量背景運動的環(huán)境引起的運動。為了防止由于噪聲引起的姿態(tài)觸發(fā)，運動傳感器數(shù)據(jù)的信噪比必須大于預(yù)定的或者根據(jù)當(dāng)前檢測的情況動態(tài)地確定的本底噪聲值 (例如，可以通過在一段時間監(jiān)控運動傳感器數(shù)據(jù)來檢測當(dāng)前的噪聲電平)。在具有大量背景噪聲的情況下，用戶可以仍然提供姿態(tài)，但是用戶將需要在執(zhí)行姿態(tài)時使用更多的功率。姿杰和操作樽式圖9是示出了本發(fā)明的用于根據(jù)便攜式電子設(shè)備10的操作模式來識別姿態(tài)的方法200的流程圖。方法200可以實現(xiàn)在設(shè)備10上的硬件和/或軟件中，例如在處理器12 和/或MPU 20中。方法從202開始，在步驟203中，從包括上文所描述的多個陀螺儀(或者其它旋轉(zhuǎn)傳感器)和加速度計的傳感器26和觀接收所感測的運動數(shù)據(jù)。運動數(shù)據(jù)基于設(shè)備10在空間中的移動。在步驟204中，確定設(shè)備10的有效操作模式，即，當(dāng)接收運動數(shù)據(jù)時為有效的操作模式。設(shè)備的“操作模式”根據(jù)該模式給用戶提供一組功能和輸出，其中，在設(shè)備10上， 多個操作模式是可用的，每個操作模式給用戶提供一組不同的功能。在一些實施方式中，每個操作模式允許在設(shè)備上使用一組不同的應(yīng)用。例如，一個操作模式可以是提供用于電話功能的應(yīng)用程序的電話模式，而另一不同的操作模式可以提供可用于設(shè)備10的顯示屏16a 的圖片或視頻瀏覽器。在一些實施方式中，操作模式可以與廣泛的應(yīng)用相對應(yīng)，例如，游戲、 圖像抓取和處理以及位置檢測(例如，如共同未決的申請12/106，921中所描述的)。可替換地，在其它實施方式中，可以根據(jù)其它功能或應(yīng)用程序來更窄地定義操作模式。有效操作模式是當(dāng)運動數(shù)據(jù)被接收時選擇的用于方法200的一個操作模式，并且可以根據(jù)一個或多個設(shè)備操作特征來確定該模式。例如，可以根據(jù)諸如模式選擇按鈕或控件的先前選擇或者來自用戶的檢測的運動姿態(tài)或者設(shè)備10在空間中的其它移動和/或方向等用戶輸入來確定該模式?？梢钥商鎿Q地或另外地根據(jù)已經(jīng)發(fā)生的或者正在發(fā)生的現(xiàn)有或當(dāng)前事件來確定該模式；例如，當(dāng)設(shè)備10接收到電話呼叫或文本消息，同時用戶對呼叫作出反應(yīng)時，可以自動地指定蜂窩電話操作模式為有效操作模式。在步驟205中，選擇一組姿態(tài)，這組姿態(tài)可用于在有效操作模式中進行識別。在優(yōu)選的實施方式中，設(shè)備10的至少兩個不同的操作模式中的每一個均具有一組不同的姿態(tài)， 這組姿態(tài)可以在模式有效時用于識別。例如，一個操作模式可能接受字符姿態(tài)或擺動姿態(tài)， 而另一不同的操作模式可能僅接受擺動姿態(tài)。在步驟206中，分析所接收的運動數(shù)據(jù)(和任何其它相關(guān)的數(shù)據(jù))，并且如果任何姿態(tài)存在并且被正確地識別，則在運動數(shù)據(jù)中識別一個或多個運動姿態(tài)。所識別的姿態(tài)包括在可用于有效操作模式的一組姿態(tài)中。在步驟207中，根據(jù)所識別的運動姿態(tài)來改變設(shè)備10的一個或多個狀態(tài)。設(shè)備狀態(tài)的修改可以是狀態(tài)或顯示、功能的選擇和/或功能或程序的執(zhí)行或激活的改變。例如，可以根據(jù)哪些姿態(tài)被識別來執(zhí)行設(shè)備的一個或多個功能，例如，更新顯示屏16a、應(yīng)答電話呼叫、向另一個設(shè)備發(fā)送數(shù)據(jù)、輸入新的操作模式等。然后，在 208完成過程200。下面對適用于設(shè)備10的各個類型的運動姿態(tài)的實例進行描述。擺動姿態(tài)擺動姿態(tài)通常包括用戶有意地在一個角方向上擺動運動感測設(shè)備，以觸發(fā)設(shè)備的一個或多個相關(guān)聯(lián)的功能。例如，設(shè)備可能在“偏航方向”上擺動，其中峰值僅出現(xiàn)在一個陀螺儀軸上。如果用戶的擺動具有某些橫軸誤差(例如，在一個陀螺儀軸旁邊的另一個軸上的運動)，則也可能沿著另一個軸存在峰值。兩個峰值同時出現(xiàn)，并且零交點(與在擺動期間運動感測設(shè)備的方向的改變相對應(yīng))也同時出現(xiàn)。因為存在三個旋轉(zhuǎn)軸(滾動、俯仰和偏航)，因此每一個旋轉(zhuǎn)軸可以用作獨立的擺動命令。例如，圖IOA是示出了形成偏航擺動姿態(tài)的線性偏航擺動運動數(shù)據(jù)214的圖形 212，其中，大多數(shù)擺動發(fā)生在偏航軸上。在俯仰軸中的較小幅值的橫軸運動提供了俯仰運動數(shù)據(jù)216，其中，偏航和俯仰輸出同相，使得峰值和零交點同時發(fā)生。圖IOB是示出了形成俯仰擺動姿態(tài)的線性俯仰擺動運動數(shù)據(jù)218的圖形217，其中，大多數(shù)擺動在俯仰軸中，并且一些與俯仰軸運動同相的橫軸運動還發(fā)生在偏航軸中，如偏航運動數(shù)據(jù)219所示。圖IlA至圖IlF是用于姿態(tài)識別的幅值峰值的示意圖。擺動姿態(tài)可以是通過用戶對設(shè)備10進行的各種有意的擺動中的任意一種。確定為擺動姿態(tài)所需要的擺動要求至少高于背景噪聲電平的閥值電平的幅值，使得可以將有意擺動與無意擺動進行區(qū)分。擺動姿態(tài)可以被定義為具有預(yù)定數(shù)量的方向改變或零交點(例如，角移動或線性移動)。一旦在預(yù)定的時間段內(nèi)沒有檢測到另外的大幅值的脈沖，則可以確定擺動姿態(tài)完成。在圖IlA中，示出了擺動姿態(tài)220的基本波形的實例，其包括設(shè)備10繞著一個軸順時針旋轉(zhuǎn)(由陀螺儀測量)，然后設(shè)備繞著該軸逆時針旋轉(zhuǎn)。(擺動姿態(tài)的其它實施方式可以包括沿著不同的軸的線性移動以產(chǎn)生類似的峰值)。姿態(tài)由特征檢測器來處理，其中， 特征檢測器尋找峰值(如垂直線222和2M所示)和零交點(如垂直線2 所示)，在零交點處，旋轉(zhuǎn)變換方向。在該實例中，如果均檢測到角旋轉(zhuǎn)中的正峰值和負峰值并且均超出閥值幅值，則姿態(tài)可以觸發(fā)。在圖1IB中，示出了與圖1IA類似的姿態(tài)228，但是用戶更快速地執(zhí)行姿態(tài)，使得峰值230和232以及零交點234都更快速地且更接近地發(fā)生。在該情況所使用的現(xiàn)有標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)是動態(tài)時間規(guī)整，其中，通過在時間上對數(shù)據(jù)進行規(guī)整或延伸，并且將結(jié)果與預(yù)定的姿態(tài)數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)庫進行比較來大量地處理姿態(tài)。由于所需的大量處理，這在很多便攜式設(shè)備中是不可行的解決方案。相反，本發(fā)明可以為諸如峰值和零交點等每個特征定時。例如，一系列定時器可以用于數(shù)據(jù)特征，每個定時器與一個特征相關(guān)聯(lián)。如果這些特征在彼此的某個預(yù)定的時間內(nèi)發(fā)生，則姿態(tài)將視為被識別并且將觸發(fā)。這具有與動態(tài)時間規(guī)整類似的結(jié)果， 但是使用少得多的處理和最小的內(nèi)存。圖IlC示出了形成姿態(tài)240并且使用比圖IOA和圖IOB更多的功率執(zhí)行的運動數(shù)據(jù)，S卩，峰值242和244更高(具有更大的幅值)。此外，出現(xiàn)了錯誤姿態(tài)，其由疊加在同一圖形上的虛線246表示。由于用戶的運動不是非常精確，因此錯誤姿態(tài)是在期望的姿態(tài)的不正確的軸上感測的運動數(shù)據(jù)。因為錯誤的姿態(tài)首先與較高的閥值248相交，因此如果沒有很好地執(zhí)行姿態(tài)引擎，則錯誤的姿態(tài)可能首先觸發(fā)。因此，本發(fā)明延遲觸發(fā)姿態(tài)，直到設(shè)備移動設(shè)置為接近零(或者小于接近零的閥值)為止，然后選擇最高的峰值來進行姿態(tài)識別，這是因為所檢測的第一峰值可能不是正確的峰值。圖IlD示出了在運動數(shù)據(jù)中僅檢測最高峰值可能導(dǎo)致錯誤的實例。運動數(shù)據(jù)250 中的最高峰值252在期望的姿態(tài)的錯誤方向，即，峰值是負的而非正的。因此，在該實例中， 用于圖IlC的實例的方法將失效，這是因為最高峰值不是正確的峰值并且姿態(tài)將不會被識別。為了在該情況下減小錯誤檢測，本發(fā)明允許識別方法記住至少一個先前的峰值，并且判斷最高峰值在同一軸上是否具有先前的峰值。檢測先前的峰值，在該情況下為峰值252以判斷它是否滿足姿態(tài)的標(biāo)準(zhǔn)。圖IlE示出了運動數(shù)據(jù)沈0中的最高峰值262是用于識別期望姿態(tài)的正確峰值， 但是峰值264，在最高峰值之前出現(xiàn)的實例。這種先前的峰值通常因“纏繞(wind-up)”移動而發(fā)生，其中，其有時在提供期望的姿態(tài)以前由用戶不經(jīng)意地執(zhí)行。在該情況下，對所有三個峰值(其包括負的峰值)進行檢查以獲得最高峰值。如果一個峰值高于其它峰值，則假設(shè)較低的峰值是不期望的運動(例如，在期望的峰值之前的“纏繞”移動，或者在期望的峰值之后的“回縮”移動)，并且將最大幅值的峰值選擇為唯一的期望姿態(tài)數(shù)據(jù)。然而，如果一個或多個峰值在幅值上相對接近，則可以假設(shè)每個峰值是期望的姿態(tài)數(shù)據(jù)。通常，纏繞移動和回縮移動導(dǎo)致相對于有意識的期望姿態(tài)的峰值和特征較小的峰值和數(shù)據(jù)特征。閥值可以用于判斷峰值是否是期望的。例如，可以將一個峰值(例如，第一峰值)與最高峰值的比率與閥值比率進行比較，其中，小于閥值比的峰值被認為是無意的并且被忽略。圖IlF示出了由于用戶在無意觸發(fā)姿態(tài)的情況下四處移動設(shè)備而具有一系列較長的、紊亂的峰值和零交點的運動數(shù)據(jù)720。在虛線框272中示出了與圖IlA至圖IlE中所示的數(shù)據(jù)特征類似的特征，其與上述數(shù)據(jù)特征足夠相似，使得相關(guān)聯(lián)的姿態(tài)可能錯誤地觸發(fā)。為了減少這樣的結(jié)果，可以添加一組“中斷條件”或“觸發(fā)條件”，其中，可以測試并且必須避免或履行這組“中斷條件”或“觸發(fā)條件”，以實際上觸發(fā)(執(zhí)行)相關(guān)聯(lián)的設(shè)備功能。 在該情況下，觸發(fā)條件可以包括必須在姿態(tài)之前或之后的一預(yù)定時間段沒有發(fā)生顯著的移動的條件。如果有過多的移動，則可以設(shè)置中斷條件以防止姿態(tài)觸發(fā)。例如，可以經(jīng)由圖標(biāo)將中斷條件通信給用戶，其中圖標(biāo)僅在設(shè)備準(zhǔn)備接收姿態(tài)時是可見的。輕拍姿態(tài)輕拍姿態(tài)通常包括用戶使用手指、手或物體充分擊打或輕拍設(shè)備10以使設(shè)備在空間中移動較大的脈沖。輕拍姿態(tài)可以用于控制設(shè)備的各種功能中的任意一種功能。圖12A和圖12B是輕拍姿態(tài)的運動數(shù)據(jù)的兩個實例的示意圖。在這些實例中，檢測輕拍姿態(tài)是通過檢驗運動傳感器數(shù)據(jù)以相對于背景本底噪聲檢測姿態(tài)來執(zhí)行的，如上所述。圖12A示出了由當(dāng)用戶的手松弛地握住設(shè)備10時的輕拍姿態(tài)引起的波形觀0，并且其包括示出為較大幅值的脈沖的檢測的輕拍脈沖觀2。在該情況下，存在由脈沖284指示的大量背景噪聲，其可能錯誤地觸發(fā)輕拍姿態(tài)。然而，因為設(shè)備被松弛地握住，因此由于輕拍姿態(tài)在空間中顯著地移動了設(shè)備，所以實際期望的輕拍姿態(tài)產(chǎn)生遠高于該噪聲電平觀4的脈沖幅值觀2。相反，圖12B示出了當(dāng)設(shè)備10被放置在桌上或者其它硬表面上然后被輕拍時由輕拍姿態(tài)引起的波形觀8。該輕拍姿態(tài)產(chǎn)生了非常小的幅值脈沖四0，這是因為設(shè)備在響應(yīng)輕拍時不能在空間中移動較大。因此，實際上該情況中的輕拍將主要是聲音響應(yīng)。然而，檢測的輕拍290通常遠遠大于噪聲電平四2。因此，如果在輕拍檢測中考慮了背景噪聲電平，則可以更魯棒地檢測輕拍姿態(tài)。濾去運動傳感器數(shù)據(jù)中由于移動而非輕拍引起的尖峰也可能是困難的。在更魯棒地執(zhí)行濾去的一個方法中，如果具有較大的幅值的尖峰在設(shè)備移動的末尾(例如，所檢測的運動數(shù)據(jù)部分的末尾)出現(xiàn)，則濾去具有較大的幅值的尖峰。假設(shè)在輕拍姿態(tài)發(fā)生之前設(shè)備10是相對靜止的，則輕拍姿態(tài)在移動開始時引起尖峰。然而，由于用戶突然停止設(shè)備，因此尖峰也可能在移動結(jié)束時出現(xiàn)。應(yīng)該濾去該尾部尖峰。圖13A和圖1 示出了通過濾去運動數(shù)據(jù)中的特定尖峰來檢測輕拍姿態(tài)。在圖13A 中，尖峰294在示出了設(shè)備移動的運動數(shù)據(jù)的波形中的曲線296之前發(fā)生。在圖13B中，尖峰四8出現(xiàn)在波形中的曲線299之后。在本發(fā)明中，可以通過濾去曲線299之后的和/或在或接近檢查的移動的末尾(的閥值的范圍內(nèi))發(fā)生的尖峰298來改進輕拍檢測，如圖13B 所示，其顯示出在移動的末尾的設(shè)備10的突然移動，并且不是期望的姿態(tài)。這些尖峰通常指示停止設(shè)備并且不是有意的姿態(tài)。如果尖峰294在曲線296之前發(fā)生，則尖峰被檢測為輕拍姿態(tài)，如圖12A所示，其指示期望尖峰的移動后跟隨較小幅值的移動(曲線)。注意，尖峰和曲線可能出現(xiàn)在設(shè)備的不同的傳感器或運動軸上?？梢砸愿鞣N方式使用輕拍姿態(tài)，從而初始化在運行于設(shè)備上的應(yīng)用或其它程序中的設(shè)備功能。例如，在一個示例性的實施方式中，輕拍可以被配置為使一組圖像在顯示屏上移動，使得先前可見的或突出顯示的圖像移動，并且下一個可用的圖像變得突出或者以其它方式可見。因為輕拍不具有與其相關(guān)聯(lián)的方向，因此該輕拍檢測可以與另外的輸入方向檢測相聯(lián)系，以確定圖像應(yīng)該向哪個方向移動。例如，如果設(shè)備向左傾斜，則圖像在屏幕上向左移動。如果設(shè)備向后傾斜，則圖像向后移動，例如，在模擬的第三維深度“移進”屏幕。 該特征允許用戶使用傾斜和輕拍姿態(tài)來同時控制圖像(或者其它顯示的對象)的移動時間和圖像的移動方向。其它姿杰 下面描述適用于本發(fā)明的其它姿態(tài)的一些實例。圖14是示出了圓周姿態(tài)的運動數(shù)據(jù)的實例的圖形300。對于該姿態(tài)而言，用戶快速地在空間中以近似圓周移動來移動運動感測設(shè)備。幅值的峰值出現(xiàn)在兩個軸上，例如，圖 14所示的俯仰302和偏航304。如圖所示，對于圓周姿態(tài)而言，峰值和零交點是異相的，并且在不同的時間發(fā)生。圖15是示出了字符姿態(tài)的實例的示意圖310。字符姿態(tài)是通過設(shè)備10以近似符合特定的字符的形式在空間中運動來創(chuàng)建的。被識別為特定的字符的運動姿態(tài)可以激活與字符對應(yīng)的功能。例如，特定應(yīng)用程序中的一些命令可以通過按壓鍵盤上與字符對應(yīng)的鍵來激活；在一些實施方式中?？梢钥商鎿Q地通過單獨地輸入被檢測為與字符相同的運動姿態(tài)，或者與向設(shè)備10提供一些其它輸入來共同激活這種命令。字符(其包括字母、數(shù)字和其它符號)可以被認為是設(shè)備10的線性移動和圓周移動的組合。可以通過將用于線性和圓周的檢測算法進行結(jié)合來對字符進行檢測。因為在用戶的一部分上的精確的角移動通常是不可能的，因此該表示比較接近。圖15示出了一些實例?？梢詥为毜貦z測線性俯仰姿態(tài)312、線性偏航姿態(tài)314和半圓周姿態(tài)316或者組合檢測以創(chuàng)建字符。例如，“1”字符320可以被檢測為線性俯仰姿態(tài)?！?”字符322可以被定義為半圓隨后一水平線?！?”字符3M可以被定義為兩個半圓的姿態(tài)。只要不存在具有相同的表示的其它姿態(tài)，該表示就應(yīng)該是足夠精確的，并且將給用戶提供不精確移動的空間。其它姿態(tài)可以被檢測為提供期望的字符的其它部分，例如，三角、 圓周、鉤、角度等?？梢葬槍Σ煌淖址麃矶x各種不同的姿態(tài)，當(dāng)設(shè)備移動穿過空間勾勒出這些字符的輪廓時，可識別各種不同的姿態(tài)。也可以根據(jù)要求來定義其它姿態(tài)。任何特定的姿態(tài)可以被定義為需要上面的姿態(tài)中的一個或多個姿態(tài)或者其它類型的姿態(tài)的不同組合。例如，設(shè)備10的基本偏航、俯仰和滾動移動的姿態(tài)可以被定義為在這些軸中的每一個軸的移動。也可以將這些姿態(tài)與其它姿態(tài)相結(jié)合以定義復(fù)合的姿態(tài)。此外，在一些實施方式中，為了魯棒性，S卩，確保已經(jīng)檢測到期望的姿態(tài)，可能需要對姿態(tài)進行多次輸入和檢測。例如，可能需要連續(xù)地檢測三個擺動姿態(tài)，以將這三個擺動姿態(tài)檢測為單個姿態(tài)，并且實現(xiàn)與擺動姿態(tài)相關(guān)聯(lián)的功能?；蛘撸赡苄枰獧z測三個輕拍姿態(tài)而不僅是一個輕拍姿態(tài)。使用運動控件的應(yīng)用本發(fā)明的用于提高精確檢測運動姿態(tài)的能力的一個特征包括將姿態(tài)(設(shè)備運動) 與從運動感測設(shè)備10的輸入控制設(shè)備檢測的輸入結(jié)合使用。輸入控制在用戶期望用于姿態(tài)輸入的設(shè)備運動期間給設(shè)備提供指示來檢測姿態(tài)。例如，在本文中均被稱作“運動控件”36(如圖1所示)的按鈕、開關(guān)、旋鈕、滾輪或其它輸入控制設(shè)備可以提供到運動感測設(shè)備10的外殼上，用戶可以按壓或者激活這些運動控件。可以使用專用硬件控件，或者可替換地，軟件/顯示的控件(例如，觸摸屏上的顯示的按鈕或控件)可以用作運動控件。設(shè)備上的運動控件可以用于判斷設(shè)備是否處于“運動模式”。當(dāng)設(shè)備處于運動模式時，設(shè)備10中的處理器或其它控制器可以允許檢測設(shè)備的運動(例如，被檢測為姿態(tài))，以修改設(shè)備的狀態(tài)。例如，當(dāng)運動控件處于非激活狀態(tài)時，例如，當(dāng)未被用戶激活或握持時，用戶自然地移動設(shè)備而無需修改設(shè)備的狀態(tài)。然而，當(dāng)運動控件由用戶激活時，設(shè)備被移動以修改設(shè)備的一個或多個狀態(tài)。設(shè)備狀態(tài)的修改可以是功能的選擇和/或功能或程序的執(zhí)行或激活。例如，響應(yīng)于根據(jù)接收的運動數(shù)據(jù)來檢測姿態(tài)，同時該設(shè)備處于運動模式，可以在設(shè)備上執(zhí)行功能。設(shè)備根據(jù)所檢測的退出事件退出運動模式。例如，在該實施方式中，退出事件在用戶釋放運動控件并且不再檢測到來自運動控件的激活信號時發(fā)生。在一些實施方式中，僅在退出運動模式以后，例如，在該實施方式中釋放按鈕以后，基于運動數(shù)據(jù)的設(shè)備狀態(tài)的修改發(fā)生。當(dāng)未處于運動模式時，設(shè)備(例如，設(shè)備中的處理器或其它可應(yīng)用的控制器)忽略輸入的用于運動姿態(tài)識別的感測運動數(shù)據(jù)。在一些實施方式中，所感測的運動數(shù)據(jù)可以仍然輸入并且用于其它功能或目的，例如，如前所述，計算設(shè)備的方向模型；或者只有特定的預(yù)定類型的姿態(tài)或其它運動可以仍然輸入和/或識別，例如，輕拍姿態(tài)在一些實施方式中當(dāng)用于運動控件的一些實施方式時可能不能很好地起作用。在其它實施方式中， 當(dāng)未處于運動模式時，例如，傳感器被關(guān)閉，將忽略用于任何目的的所有感測的運動數(shù)據(jù)。 例如，釋放按鈕可以導(dǎo)致在設(shè)備運動中檢測到尖峰，但是該尖峰在按鈕釋放以后發(fā)生，因此被忽略。設(shè)備的運動模式的操作可能取決于設(shè)備的操作模式。例如，當(dāng)設(shè)備處于一些操作模式時，用戶可能需要激活運動控件以進入運動模式，以輸入運動姿態(tài)，而在設(shè)備的其它操作模式時，不需要激活運動控件。例如，當(dāng)處于圖像顯示操作模式時，可能需要激活運動模式(例如，通過用戶壓下運動控件)，其中，圖像顯示操作模式允許根據(jù)設(shè)備的移動來在設(shè)備的顯示屏16a上滾動一組圖像或其它對象。然而，當(dāng)處于用戶可以進行或應(yīng)答蜂窩電話呼叫的電話模式時，用戶不需要激活運動模式或運動控件以輸入運動姿態(tài)，從而應(yīng)答電話呼叫或者在設(shè)備10上執(zhí)行其它電話功能。此外，設(shè)備10的不同操作模式可以以不同的方式使用運動控件和運動模式。例如，一個操作模式可以允許僅通過用戶停用運動控件來退
21出運動模式，而另一不同的操作模式可以允許通過用戶輸入特定的運動姿態(tài)來退出運動模式。舉例說明，可以將一組圖標(biāo)顯示在設(shè)備的顯示屏上，該組圖標(biāo)不受設(shè)備移動的影響，同時運動控件未被激活。當(dāng)設(shè)備上的運動控件被按下時，通過運動傳感器檢測的設(shè)備的運動，例如，將光標(biāo)或指示器移動到不同的圖標(biāo)，可以用于確定哪一個圖標(biāo)被突出顯示。 該運動可以被檢測為例如在特定的軸或者一個以上的軸上的旋轉(zhuǎn)(其可以認為是旋轉(zhuǎn)姿態(tài))，其中設(shè)備在空間旋轉(zhuǎn)；或者可替換地，該運動可以被檢測為線性運動或線性姿態(tài)，其中設(shè)備在空間線性地移動。當(dāng)運動控件被釋放時，在釋放時突出顯示的圖標(biāo)被執(zhí)行，以引起設(shè)備中的一個或多個狀態(tài)發(fā)生改變，例如，執(zhí)行相關(guān)聯(lián)的功能，例如，啟動與突出顯示的圖標(biāo)相關(guān)聯(lián)的應(yīng)用程序。為了幫助用戶選擇圖標(biāo)，可以提供與設(shè)備運動相關(guān)的另外的視覺反饋，例如除了分開移動的指示器或光標(biāo)(其在圖標(biāo)之間直接移動)以外，包括連續(xù)地移動的覆蓋在圖標(biāo)頂部的光標(biāo)，或者連續(xù)地移動圖標(biāo)較小的量(與設(shè)備運動有關(guān))以指示如果釋放運動控件則將選擇該特定的圖標(biāo)。在另一個應(yīng)用中，可以在顯示屏上并排顯示一組圖像。當(dāng)按下運動控件時，用戶可以通過在正向或負向上移動設(shè)備來向前或向后操縱這組圖像，例如，諸如向前(朝向用戶， 當(dāng)用戶看著設(shè)備時)或向后(遠離用戶)傾斜或線性地移動設(shè)備等姿態(tài)。當(dāng)用戶將設(shè)備移動超出預(yù)定的閥值幅值時(例如，將設(shè)備傾斜超出預(yù)定量)，可以在屏幕上連續(xù)地移動圖像，而無需用戶另外輸入。當(dāng)釋放運動控件時，設(shè)備10控制圖像以停止移動。在另一個應(yīng)用中，壓下按鈕可以啟動顯示于設(shè)備的顯示屏上的圖像、圖片或網(wǎng)頁的拍攝或縮放。沿著不同的軸來旋轉(zhuǎn)設(shè)備可能引起沿著相應(yīng)的軸對顯示屏的視圖進行拍攝或縮放。可以通過不同類型的移動來觸發(fā)不同的功能，或者通過使用不同的按鈕來觸發(fā)不同的功能。例如，可以提供一個運動控件用于拍攝，而提供另一不同的運動控件用于縮放。 如果使用不同類型的移動，則閥值可以用于幫助確定應(yīng)該觸發(fā)哪一個功能。例如，如果拍攝移動是在一個軸上移動設(shè)備，縮放移動是在一個不同的軸上移動設(shè)備，則可以通過同時沿著這兩個軸移動設(shè)備來激活拍攝和縮放。然而，如果拍攝移動在執(zhí)行時超出某一移動閥值量，則設(shè)備可以僅實現(xiàn)拍攝，而忽略縮放軸上的移動。在一些實施方式中，用戶無需握持運動控件以激活設(shè)備的運動模式，和/或退出事件不是運動控制的釋放。例如，運動控件可以被“點擊”，即，激活(例如，按壓)，然后被立即釋放，以激活允許設(shè)備移動以修改設(shè)備的一個或多個狀態(tài)的運動模式。在運動控件被點擊之后設(shè)備保持在運動模式。當(dāng)檢測到期望的預(yù)定的退出事件時，該期望的預(yù)定退出事件可以用于退出運動模式，使得設(shè)備運動不再修改設(shè)備的狀態(tài)。例如，可從用戶提供的運動的運動數(shù)據(jù)中檢測特定的擺動姿態(tài)(例如，具有預(yù)定數(shù)量的擺動的擺動姿態(tài))，并且當(dāng)檢測到特定的擺動姿態(tài)時，退出運動模式?？梢栽谄渌鼘嵤┓绞街惺褂闷渌愋偷淖藨B(tài)退出運動模式。在其它實施方式中，退出事件不是基于用戶運動。例如，可以根據(jù)諸如檢測姿態(tài)的完成(當(dāng)設(shè)備正確地檢測到姿態(tài)時)等其它標(biāo)準(zhǔn)來自動地退出運動模式。用于識別姿杰的數(shù)據(jù)特征為了解決并處理設(shè)備10上的人體運動，必須以高速率來捕獲傳感器數(shù)據(jù)。例如， 可能需要諸如IOOHz的采樣速率。對于一秒的姿態(tài)并且假設(shè)在設(shè)備上提供了六個運動傳感器，該采樣速率需要處理用于六個運動自由度的600個數(shù)據(jù)點。然而，幾乎沒必要處理所有600個數(shù)據(jù)點，這是因為可以通過從傳感器數(shù)據(jù)中提取諸如運動波形中的幅值峰值或者零交點的特定次數(shù)等重要的特征來減少人體運動。當(dāng)用戶執(zhí)行姿態(tài)時，這些數(shù)據(jù)特征通常以約2Hz的頻率發(fā)生。因此，例如，如果針對六個自由度中的每一個自由度檢查四個特征，則在一秒的運動期間數(shù)據(jù)點的總數(shù)將是48個點。因此，通過僅關(guān)注移動數(shù)據(jù)的特定特征而不是處理對所有運動進行描述的所有數(shù)據(jù)點，將要處理的數(shù)據(jù)量減少到十分之一以下。在共同未決的專利申請No. 12/106,921中描述了通過使用硬件在運動傳感器數(shù)據(jù)中尋找特征來減小設(shè)備處理器所需的數(shù)據(jù)采樣速率的一些示例性的方法，其中，該專利申請在先前以引用方式并入本文。圖16是示出了可以為姿態(tài)處理的設(shè)備移動的一組數(shù)據(jù)特征的一個實例的示意圖。波形350指示設(shè)備隨時間(水平軸)移動的幅值(垂直軸)。當(dāng)檢測到姿態(tài)的數(shù)據(jù)特征時，可以以期望的幅值來指定死區(qū)352，其中，死區(qū)指示約等于典型的或所確定的噪聲幅值電平的幅值的正值和負值。因為落入該死區(qū)內(nèi)的這些值之間的任何運動數(shù)據(jù)與背景噪聲 (例如，用戶無意地擺動設(shè)備10)不能分辨，因此它們被忽略。本文提及的數(shù)據(jù)特征是運動傳感器數(shù)據(jù)的波形350的特征，其可以從波形350中檢測并且可以用于識別已經(jīng)執(zhí)行了特定的姿態(tài)。數(shù)據(jù)特征可以包括例如波形350的最大 (或最小)高度(或幅值)3 以及為發(fā)生最大高度354的時間的峰值時間值356。另外的數(shù)據(jù)特征可以包括波形350為零交點的時間358(即，在移動軸上運動方向的改變，例如， 從正值轉(zhuǎn)變?yōu)樨撝?，反之亦?。另一個數(shù)據(jù)特征可以包括提供波形350的特定區(qū)域的積分360，例如，在兩個零交點358之間的間隔的積分，如圖15所示。另一個數(shù)據(jù)特征可以包括波形350在特定的零交點358處的導(dǎo)數(shù)。這些數(shù)據(jù)特征可以從運動傳感器數(shù)據(jù)中提取， 并且與存儲和處理波形的所有運動傳感器數(shù)據(jù)相比，姿態(tài)識別的存儲和處理更快速且更容易。其他數(shù)據(jù)特征可以用于其它實施方式，例如，運動波形350的曲率(例如，波形在不同點處的平滑程度如何)等。在一些實施方式中，被檢查的特定數(shù)據(jù)特征基于設(shè)備10的當(dāng)前操作模式，其中，不同的操作模式需要提取并處理適合于在特定的操作模式中運行的應(yīng)用的不同的特征。圖16是示出了可以識別并處理姿態(tài)的系統(tǒng)370的一個實例的框圖，其中，所述姿態(tài)包括上面參照圖15所描述的數(shù)據(jù)特征。系統(tǒng)370可以包括在設(shè)備10的MPU 20中，或者包括在處理器12中，或者用作獨立的單元。系統(tǒng)370包括原始數(shù)據(jù)和預(yù)處理塊372，其從傳感器接收原始數(shù)據(jù)，并且還提供或接收前面參照圖7所描述的增強的數(shù)據(jù)，例如，參考設(shè)備坐標(biāo)和世界坐標(biāo)的數(shù)據(jù)。原始傳感器數(shù)據(jù)和增強的傳感器數(shù)據(jù)被用作姿態(tài)識別的基礎(chǔ)。例如，預(yù)處理塊372可以包括前面參照圖7所描述的系統(tǒng)150的全部或一部分。從塊372向大量低級數(shù)據(jù)特征檢測器374提供原始數(shù)據(jù)和增強的數(shù)據(jù)，其中，每個檢測器374檢測傳感器數(shù)據(jù)中的不同特征。例如，特征1塊37 可以檢測運動波形中的峰值，特征2塊374b可以檢測運動波形中的零交點，特征3塊37 可以檢測并確定波形下方區(qū)域的積分?？梢栽诓煌膶嵤┓绞街惺褂昧硗獾奶卣鳈z測器。每個特征檢測器374提供定時器值376，其指示相應(yīng)于所檢測的數(shù)據(jù)特征的時間值，并且提供幅值378，其中所述幅值指示相應(yīng)于所檢測的數(shù)據(jù)特征的幅值(峰值幅值、積分值等)。將定時器和幅值378和376提供給高級的姿態(tài)檢測器380。姿態(tài)檢測器380中的每一個均使用來自所有特征檢測器374的定時和幅值378和376來檢測與該檢測器相關(guān)聯(lián)的特定的姿態(tài)是否已經(jīng)發(fā)生。例如，姿態(tài)檢測器380a通過檢查來自諸如峰值特征檢測器 374a的特征檢測器374的適當(dāng)?shù)臅r間和幅值數(shù)據(jù)來檢測特定的姿態(tài)1，其可以是輕拍姿態(tài)。 同樣地，姿態(tài)檢測器380b檢測特定的姿態(tài)2，并且姿態(tài)檢測器380c檢測特定的姿態(tài)3?？梢员M可能提供與期望在設(shè)備10上識別的不同類型的姿態(tài)一樣多的姿態(tài)檢測器380。每個姿態(tài)檢測器380提供定時器值382，其指示姿態(tài)被檢測時的時間值，以及提供幅值384，其指示描述被檢測的姿態(tài)的數(shù)據(jù)特征的幅值(峰值、積分等)。還可以給監(jiān)控器390提供原始和增強的數(shù)據(jù)372，其中，監(jiān)控器390監(jiān)控設(shè)備10 的狀態(tài)和異常中斷條件(abort condition) 0監(jiān)控器390包括方位塊392，其中所述方位塊 392使用來自處理塊372的原始和增強的數(shù)據(jù)來確定設(shè)備10的方位?？梢砸暻闆r將設(shè)備方位指示為水平、垂直或其它狀態(tài)。該方位可以提供給姿態(tài)檢測器380以用于檢測適當(dāng)?shù)淖藨B(tài)(例如，需要特定的設(shè)備方位或者從一個方位向另一個方位轉(zhuǎn)變的姿態(tài))。監(jiān)控器390 還包括移動塊394，其中所述移動塊394通過使用來自塊372的原始和增強的傳感器數(shù)據(jù)來確定設(shè)備在空間中的移動諸如角移動或線性移動等移動的量。移動的量被提供給姿態(tài)檢測器380以用于檢測姿態(tài)(例如，需要設(shè)備10的最小移動量的姿態(tài))。異常中斷條件塊396也包括在監(jiān)控器390中以用于確定設(shè)備10的移動是否異常中斷了潛在識別的姿態(tài)。異常中斷條件包括當(dāng)其履行時指示特定的設(shè)備移動不是姿態(tài)的條件。例如，可以確定上面所描述的背景噪聲，使得通過使用異常中斷條件塊396將噪聲幅值內(nèi)的移動忽略。在另一個實施例中，諸如前面參照圖13A和圖1 所描述的曲線后的尖峰等某些運動的尖峰可以被忽略，即，使得由于該尖峰而導(dǎo)致姿態(tài)識別異常中斷。在另一個實例中，如果所有的姿態(tài)檢測器380只檢查到較小或微量的移動，則可以使用異常中斷條件塊396來忽略超過預(yù)定閥值的較大的移動。異常中斷條件塊396向姿態(tài)檢測器380發(fā)送與傳感器數(shù)據(jù)的當(dāng)前(或者指定)部分對應(yīng)的異常中斷指示，并且還向最終的姿態(tài)輸出塊398 發(fā)送異常中斷指示。最終的姿態(tài)輸出塊398從姿態(tài)檢測器380接收所有的定時器值和幅值，并且還從異常中斷條件塊396接收異常中斷指示符。最終塊398輸出由姿態(tài)檢測器380識別的用于非異常中斷的姿態(tài)的數(shù)據(jù)。輸出數(shù)據(jù)可到設(shè)備10的這樣的部件(軟件和/或硬件)，其處理姿態(tài)并且響應(yīng)于所識別的姿態(tài)來執(zhí)行功能。圖18是示出了分配圖17的姿態(tài)識別系統(tǒng)350的功能的一個實例的框圖400。在該實例中，六個軸的運動傳感器(例如，三個陀螺儀26和三個加速度計觀)的輸出被提供作為硬連接的硬件402。在塊404中，運動傳感器輸出其原始傳感器數(shù)據(jù)，其中所述原始傳感器數(shù)據(jù)將被處理以得到增強的數(shù)據(jù)及數(shù)據(jù)特征，并且該特征處理塊404也包括在硬連接的硬件塊402中。因此，姿態(tài)識別系統(tǒng)370的一部分或全部可以包含到其自身的每個運動傳感器(陀螺儀和/或加速度計)上的硬件中。例如，運動傳感器可以包括用于計算增強的數(shù)據(jù)(例如，從設(shè)備坐標(biāo)向世界坐標(biāo)的坐標(biāo)變換)的硬件加速器。硬件加速器可以輸出變換的數(shù)據(jù)，并且硬件加速度計可以包括另外的處理以將增強的數(shù)據(jù)進一步簡化為數(shù)據(jù)特征?？商鎿Q地，加速器可以輸出來自硬連接塊402的變換的數(shù)據(jù)。來自塊404的特征可以輸出到運動邏輯處理塊406，其中所述運動邏輯處理塊406 可以包括在設(shè)備10的可編程塊408中。例如，可編程塊408可以實現(xiàn)為由處理器或控制器
24實施的軟件和/或固件。運動邏輯可以包括數(shù)字輸出，在一些實施方式中包括姿態(tài)輸出。在可替換的實施方式中，整個姿態(tài)系統(tǒng)370可以在外部處理器上運行，其中所述外部處理器從運動傳感器和硬連接塊402接收原始數(shù)據(jù)。在一些實施方式中，整個姿態(tài)系統(tǒng)370可以在運動傳感器上的硬連接的硬件或具有運動傳感器的硬連接的硬件中運行?？梢允褂贸松厦嫠枋龅耐勇輧x和/或加速度計以外的另外的或可替換的類型的傳感器來實現(xiàn)所描述的技術(shù)和系統(tǒng)中的多個技術(shù)和系統(tǒng)。例如，上面所描述的包括姿態(tài)識別技術(shù)的六個軸的運動感測設(shè)備可以包括三個加速度計和三個羅盤。其它類型的可使用的傳感器可以包括光學(xué)傳感器(可見的、紅外線的、紫外線的等)、磁性傳感器等。雖然已經(jīng)參照所示的實施方式描述了本發(fā)明，但是本領(lǐng)域普通技術(shù)人員將容易意識到，可能存在實施方式的變形，并且這些變形將在本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)。因此，在不偏離所附的權(quán)利要求的精神和范圍的情況下，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員可以進行很多修改。
權(quán)利要求
1.一種用于處理便攜式電子設(shè)備的運動以控制所述便攜式電子設(shè)備的方法，所述方法包括在所述便攜式電子設(shè)備上接收通過所述便攜式電子設(shè)備的運動傳感器獲取的感測的運動數(shù)據(jù)，其中，所述感測的運動數(shù)據(jù)基于所述便攜式電子設(shè)備在空間上的移動，所述運動傳感器提供了六個軸的運動感測，并且包括至少三個旋轉(zhuǎn)運動傳感器和至少三個加速度計；在所述便攜式電子設(shè)備上確定當(dāng)所述便攜式電子設(shè)備的移動發(fā)生時是有效的特定的操作模式，其中，所述特定的操作模式是在所述便攜式電子設(shè)備的操作中可用的多個不同的操作模式中的一個操作模式；在所述便攜式電子設(shè)備上根據(jù)所述運動數(shù)據(jù)來識別一個或多個運動姿態(tài)，其中，所述一個或多個運動姿態(tài)是從可用于在所述便攜式電子設(shè)備的有效的操作模式中進行識別的一組多個運動姿態(tài)識別的，其中，所述便攜式電子設(shè)備的不同的操作模式中的每一個操作模式在有效時具有可用于識別的不同的一組運動姿態(tài)；以及根據(jù)一個或多個識別的運動姿態(tài)來改變所述便攜式電子設(shè)備的一個或多個狀態(tài)，包括改變所述便攜式電子設(shè)備上的顯示屏的輸出。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述一個或多個姿態(tài)包括擺動姿態(tài)，所述擺動姿態(tài)是根據(jù)所感測的運動數(shù)據(jù)來檢測的，所感測的運動數(shù)據(jù)描述了所述便攜式電子設(shè)備在一個角方向上的運動，并且包括至少為高于背景噪聲電平的閥值電平的幅值。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述一個或多個姿態(tài)包括輕拍姿態(tài)，所述輕拍姿態(tài)是根據(jù)所感測的運動數(shù)據(jù)來檢測的，所感測的運動數(shù)據(jù)將所述便攜式電子設(shè)備的運動描述為所述設(shè)備在空間中的移動的脈沖。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其中，所述輕拍姿態(tài)的所述脈沖是通過檢查所述運動傳感器數(shù)據(jù)中的大于背景噪聲電平的峰值來檢測的，并且包括濾去在與所述姿態(tài)對應(yīng)的所述運動傳感器設(shè)備的所述移動結(jié)束時所述運動傳感器數(shù)據(jù)中的尖峰，所述輕拍姿態(tài)具有至少為高于所述背景噪聲電平的閥值電平的幅值。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述一個或多個姿態(tài)包括圓周姿態(tài)，所述圓周姿態(tài)是根據(jù)所感測的運動數(shù)據(jù)來檢測的，所感測的運動數(shù)據(jù)描述了所述便攜式電子設(shè)備在空間中的近似圓周移動的運動。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述一個或多個姿態(tài)包括字符姿態(tài)，所述字符姿態(tài)是根據(jù)所感測的運動數(shù)據(jù)來檢測的，所感測的運動數(shù)據(jù)描述了所述便攜式電子設(shè)備在空間中的至少一個線性移動和至少一個近似圓周移動的組合。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，還包括接收進入模式控制信號，所述進入模式控制信號指示所述便攜式電子設(shè)備的運動控件已經(jīng)由用戶激活；響應(yīng)于接收到所述進入模式控制信號，進入所述便攜式電子設(shè)備的運動模式，所述運動模式允許所述感測的運動數(shù)據(jù)被用于識別所述一個或多個運動姿態(tài)；以及根據(jù)由所述便攜式電子設(shè)備確定的退出事件退出所述便攜式電子設(shè)備的所述運動模式。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，還包括在所述便攜式電子設(shè)備未處于所述運動模式時，忽略另外的感測運動數(shù)據(jù)，所述另外的感測運動數(shù)據(jù)通過所述運動傳感器獲取、用于根據(jù)該另外的感測運動數(shù)據(jù)來檢測姿態(tài)。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其中，所述便攜式電子設(shè)備僅在所述用戶維持所述進入模式控制信號以繼續(xù)激活所述運動控件時處于所述運動模式，其中，響應(yīng)于接收到退出模式控制信號，退出所述運動模式，所述退出模式控制信號與所述用戶釋放所述運動控件相對應(yīng)。
10.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其中，所述便攜式電子設(shè)備在所述用戶點擊所述運動控件之后處于所述運動模式，其中，所述退出事件為在所述感測的運動數(shù)據(jù)中檢測到預(yù)定的退出姿態(tài)。
11.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其中，所述便攜式電子設(shè)備在所述用戶點擊所述運動控件之后處于所述運動模式，其中，所述退出事件是所述一個或多個姿態(tài)中的一個姿態(tài)的完成。
12.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所檢測的一個或多個姿態(tài)用于移動所述便攜式電子設(shè)備的顯示屏上的圖像，所述圖像的移動方向與在所述運動數(shù)據(jù)中檢測到的所述便攜式電子設(shè)備的運動方向?qū)?yīng)。
13.一種用于感測運動姿態(tài)的便攜式電子設(shè)備，所述便攜式電子設(shè)備包括多個運動傳感器，其根據(jù)所述便攜式電子設(shè)備在空間中的移動來提供感測數(shù)據(jù)，所述運動傳感器提供了六個軸的運動感測，并且包括至少三個旋轉(zhuǎn)運動傳感器和至少三個加速度計；顯示屏；以及一個或多個處理器，其中，所述處理器中的至少一個處理器接收從由所述運動傳感器提供的所述感測數(shù)據(jù)獲取的運動數(shù)據(jù)；確定當(dāng)所述便攜式電子設(shè)備的移動發(fā)生時為有效的特定的操作模式，其中，所述特定的操作模式是在所述便攜式電子設(shè)備的操作中可用的多個不同的操作模式中的一個操作模式；根據(jù)所述運動數(shù)據(jù)來識別一個或多個運動姿態(tài)，其中，所述一個或多個運動姿態(tài)是從可用于在所述便攜式電子設(shè)備的所述有效的操作模式中進行識別的一組多個運動姿態(tài)識別的，其中，所述便攜式電子設(shè)備的所述不同的操作模式中的每一個操作模式在有效時具有可用于識別的不同的一組運動姿態(tài)；以及根據(jù)一個或多個識別的運動姿態(tài)來改變所述便攜式電子設(shè)備的一個或多個狀態(tài)，包括改變所述顯示屏的輸出。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的便攜式電子設(shè)備，其中，所述一個或多個運動姿態(tài)包括擺動姿態(tài)，所述擺動姿態(tài)是根據(jù)所述運動數(shù)據(jù)來檢測的，所述運動數(shù)據(jù)描述了所述便攜式電子設(shè)備在一個角方向上的運動，并且包括至少為高于背景噪聲電平的閥值電平的幅值。
15.根據(jù)權(quán)利要求13所述的便攜式電子設(shè)備，其中，所述一個或多個運動姿態(tài)包括輕拍姿態(tài)，所述輕拍姿態(tài)是根據(jù)所述運動數(shù)據(jù)來檢測的，所述運動數(shù)據(jù)將所述便攜式電子設(shè)備的運動描述為所述設(shè)備在空間中的移動的脈沖，其中，所述輕拍姿態(tài)的所述脈沖具有至少為高于所述背景噪聲電平的閥值電平的幅值，其中，如果所述輕拍姿態(tài)發(fā)生在所述便攜式電子設(shè)備在空間中的移動結(jié)束時，則所述運動數(shù)據(jù)中的幅值的尖峰被濾去。
16.根據(jù)權(quán)利要求13所述的便攜式電子設(shè)備，其中所述一個或多個運動姿態(tài)包括圓周姿態(tài)，所述圓周姿態(tài)是根據(jù)所述運動數(shù)據(jù)來檢測的，所述運動數(shù)據(jù)描述了所述便攜式電子設(shè)備在空間中的近似圓周移動的運動。
17.根據(jù)權(quán)利要求13所述的便攜式電子設(shè)備，其中，所述一個或多個運動姿態(tài)包括字符姿態(tài)，所述字符姿態(tài)是根據(jù)運動數(shù)據(jù)來檢測的，所述運動數(shù)據(jù)描述了所述便攜式電子設(shè)備在空間中的至少一個線性移動和至少一個近似圓周移動的組合。
18.根據(jù)權(quán)利要求13所述的便攜式電子設(shè)備，還包括可由所述便攜式電子設(shè)備的用戶激活的運動控件，其中，所述一個或多個處理器中的至少一個處理器接收進入模式控制信號，所述進入模式控制信號指示所述便攜式電子設(shè)備的所述運動控件已經(jīng)由用戶激活；響應(yīng)于接收到所述進入模式控制信號，進入所述便攜式電子設(shè)備的運動模式，所述運動模式允許所述運動數(shù)據(jù)被用于識別所述一個或多個運動姿態(tài)；以及根據(jù)由所述處理器確定的退出事件來退出所述便攜式電子設(shè)備的所述運動模式，其中，在所述便攜式電子設(shè)備未處于所述運動模式時，所述至少一個處理器忽略來自運動傳感器的用于根據(jù)其來檢測運動姿態(tài)的另外的感測運動數(shù)據(jù)。
19.根據(jù)權(quán)利要求18所述的便攜式電子設(shè)備，其中，所述至少一個處理器僅在所述用戶維持所述進入模式控制信號以繼續(xù)激活所述運動控件時使所述便攜式電子設(shè)備維持在所述運動模式中，并且其中，響應(yīng)于所述用戶釋放所述運動控件，所述至少一個處理器退出所述運動模式。
20.根據(jù)權(quán)利要求14所述的便攜式電子設(shè)備，其中，所檢測的一個或多個運動姿態(tài)用于移動所述顯示屏上顯示的圖像，所述圖像的移動方向與在所述運動數(shù)據(jù)中檢測到的所述便攜式電子設(shè)備的運動方向?qū)?yīng)。
21.一種用于使用運動感測設(shè)備來識別由用戶執(zhí)行的姿態(tài)的方法，所述方法包括接收指示所述設(shè)備的運動的在設(shè)備坐標(biāo)中的運動傳感器數(shù)據(jù)、所述運動傳感器數(shù)據(jù)是從所述運動感測設(shè)備的多個運動傳感器接收的，所述運動傳感器包括多個旋轉(zhuǎn)運動傳感器和多個線性運動傳感器；將在所述設(shè)備坐標(biāo)中的所述運動傳感器數(shù)據(jù)變換為在世界坐標(biāo)中的運動傳感器數(shù)據(jù)， 在所述設(shè)備坐標(biāo)中的所述運動傳感器數(shù)據(jù)描述了所述設(shè)備相對于所述設(shè)備參考系的運動， 在所述世界坐標(biāo)中的所述運動傳感器數(shù)據(jù)描述了所述設(shè)備相對于所述設(shè)備外部的參考系的運動；以及根據(jù)在所述世界坐標(biāo)中的所述運動傳感器數(shù)據(jù)來檢測姿態(tài)。
22.根據(jù)權(quán)利要求21所述的方法，還包括將所述運動傳感器數(shù)據(jù)從所述世界坐標(biāo)變換為局部坐標(biāo)，在所述局部坐標(biāo)中的所述運動傳感器數(shù)據(jù)描述了所述設(shè)備相對于所述設(shè)備的用戶身體的運動。
23.根據(jù)權(quán)利要求22所述的方法，其中，在所述運動感測設(shè)備以小于預(yù)定閥值的速度移動時，通過更新所述世界坐標(biāo)以跟蹤所述運動感測設(shè)備的運動來確定所述局部坐標(biāo)。
24.根據(jù)權(quán)利要求23所述的方法，其中，所述小于所述預(yù)定閥值的速度是從所述運動感測設(shè)備的角速度和所述運動感測設(shè)備的線速度獲取的。
25.根據(jù)權(quán)利要求23所述的方法，其中，響應(yīng)于所述運動感測設(shè)備在所述姿態(tài)期間以大于所述預(yù)定閥值的速度移動，所述局部坐標(biāo)在所述姿態(tài)期間保持固定，所述世界坐標(biāo)被固定在所述姿態(tài)被確定為已經(jīng)開始之前的所述運動感測設(shè)備的最后的位置和方位上。
26.根據(jù)權(quán)利要求21所述的方法，其中，所述姿態(tài)是通過從所述運動傳感器數(shù)據(jù)中提取一個或多個數(shù)據(jù)特征，并且處理所述一個或多個數(shù)據(jù)特征以檢測所述姿態(tài)來檢測的，對于包括所述數(shù)據(jù)特征的所述運動傳感器數(shù)據(jù)的一部分，所述數(shù)據(jù)特征比所述運動傳感器數(shù)據(jù)包括更少的數(shù)據(jù)點。
27.根據(jù)權(quán)利要求沈所述的方法，其中，所述一個或多個數(shù)據(jù)特征包括以下項中的至少一項所述運動傳感器數(shù)據(jù)的最大幅值或最小幅值；所述運動傳感器數(shù)據(jù)從正值到負值或者從負值到正值的零交點；以及由所述運動傳感器數(shù)據(jù)的圖形限定的區(qū)間的積分。
28.根據(jù)權(quán)利要求沈所述的方法，其中，所述姿態(tài)是通過在以下一個或多個方面檢查所述運動傳感器數(shù)據(jù)的所述一個或多個數(shù)據(jù)特征來檢測的所述一個或多個數(shù)據(jù)特征之間的相對定時；以及所述一個或多個數(shù)據(jù)特征之間的相對幅值。
29.根據(jù)權(quán)利要求26所述的方法，其中，所述姿態(tài)是通過以下操作來檢測的 對所述一個或多個數(shù)據(jù)特征中的每一個數(shù)據(jù)特征進行定時；以及響應(yīng)于在彼此的預(yù)定時間內(nèi)發(fā)生的所述數(shù)據(jù)特征，對所述姿態(tài)進行識別。
30.根據(jù)權(quán)利要求沈所述的方法，其中，多個所述數(shù)據(jù)特征是所述運動傳感器數(shù)據(jù)中的峰值，并且其中，所述姿態(tài)是通過以下操作中的至少一個操作來檢測的僅選擇所述運動傳感器數(shù)據(jù)中的最高峰值；以及檢查所述運動傳感器數(shù)據(jù)中的所述最高峰值之前的峰值。
31.根據(jù)權(quán)利要求21所述的方法，還包括檢測到所述姿態(tài)后，觸發(fā)所述運動感測設(shè)備的功能，所述功能與所檢測到的姿態(tài)相關(guān)聯(lián)，并且還包括在觸發(fā)相關(guān)聯(lián)的功能之前，測試至少一個異常中斷條件，其中，如果滿足所述異常中斷條件，則不觸發(fā)所述相關(guān)聯(lián)的功能，其中，所述異常中斷條件包括在所述姿態(tài)之前和之后的最小時間量、在該最小時間量期間所述運動感測設(shè)備未發(fā)生顯著移動。
32.根據(jù)權(quán)利要求21所述的方法，其中，檢測所述姿態(tài)的步驟包括將在所述運動感測設(shè)備的運動期間的角速度與所述運動感測設(shè)備的線加速度相關(guān)，并且使用該相關(guān)性來濾去所述運動感測設(shè)備的基本上為全部旋轉(zhuǎn)的噪聲運動。
33.一種用于檢測姿態(tài)的系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括多個運動傳感器，其提供運動傳感器數(shù)據(jù)，所述運動傳感器包括多個旋轉(zhuǎn)運動傳感器和多個線性運動傳感器；至少一個特征檢測器，每個特征檢測器可操作以檢測從所述運動傳感器數(shù)據(jù)獲取的相關(guān)聯(lián)的數(shù)據(jù)特征，每個數(shù)據(jù)特征是所述運動傳感器數(shù)據(jù)的特性，每個特征檢測器輸出對所檢測的數(shù)據(jù)特征進行描述的一個或多個特征值；以及至少一個姿態(tài)檢測器，每個姿態(tài)檢測器可操作以根據(jù)所述一個或多個特征值來檢測與所述姿態(tài)檢測器相關(guān)聯(lián)的姿態(tài)。
34.根據(jù)權(quán)利要求33所述的系統(tǒng)，其中，所述至少一個特征檢測器包括峰值特征檢測器，該峰值特征檢測器可操作以檢測所述運動傳感器數(shù)據(jù)中的峰值。
35.根據(jù)權(quán)利要求33所述的系統(tǒng)，其中，所述至少一個特征檢測器包括零交點特征檢測器，該零交點特征檢測器可操作以檢測所述運動傳感器數(shù)據(jù)中的零交點，所述零交點指示在一個移動軸上的運動方向的改變。
36.根據(jù)權(quán)利要求33所述的系統(tǒng)，還包括處理塊，其處理所述運動傳感器數(shù)據(jù)以提供增強的運動數(shù)據(jù)，所述增強的運動數(shù)據(jù)參考世界坐標(biāo)，所述運動傳感器數(shù)據(jù)參考設(shè)備坐標(biāo)，并且其中，每個特征檢測器可操作以檢測從所述運動傳感器數(shù)據(jù)和所述增強的運動數(shù)據(jù)獲取的相關(guān)聯(lián)的數(shù)據(jù)特征。
37.根據(jù)權(quán)利要求33所述的系統(tǒng)，其中，所述運動傳感器數(shù)據(jù)還包括來自所述運動感測設(shè)備的另外的傳感器的傳感器數(shù)據(jù)，所述另外的傳感器包括溫度傳感器、壓力傳感器和羅盤中的至少一個。
38.根據(jù)權(quán)利要求33所述的系統(tǒng)，其中，所述旋轉(zhuǎn)運動傳感器包括陀螺儀或羅盤，所述線性運動傳感器包括加速度計。
全文摘要
使用運動姿態(tài)識別的移動設(shè)備。在一個方面，控制便攜式電子設(shè)備的處理運動包括接收設(shè)備上的通過設(shè)備的運動傳感器獲取的并且基于設(shè)備在空間中的移動的感測的運動數(shù)據(jù)。運動傳感器包括至少三個旋轉(zhuǎn)運動傳感器和至少三個加速度計。當(dāng)設(shè)備的移動發(fā)生時，特定的操作模式被確定為有效，其中所述模式是設(shè)備的多個不同的操作模式中的一個操作模式。根據(jù)來自可用于在有效的操作模式中進行識別的一組運動姿態(tài)的運動數(shù)據(jù)來識別運動姿態(tài)。當(dāng)不同的操作模式中的每一個操作模式有效時，該操作模式具有可用的一組不同的姿態(tài)。根據(jù)所識別的姿態(tài)來改變設(shè)備的狀態(tài)，其包括改變設(shè)備上的顯示屏的輸出。
文檔編號G06F3/033GK102246125SQ200980149970
公開日2011年11月16日 申請日期2009年10月15日 優(yōu)先權(quán)日2008年10月15日
發(fā)明者史蒂文·S·納西里, 大衛(wèi)·薩克斯, 約瑟夫·姜, 顧安佳 申請人:因文森斯公司