(例如PCB 305的底側(cè)上）的發(fā)射電極W產(chǎn)生準(zhǔn)靜態(tài)電場。此系統(tǒng)可例如通過使用饋送 到所述發(fā)射電極的100曲Z交變信號(hào)（例如，矩形脈沖列）產(chǎn)生電場，其在接收電極310到340 上方的區(qū)域空間中延伸。檢測(cè)空間內(nèi)所做的非觸摸手勢(shì)引起場干擾，其可由布置于發(fā)射電 極周圍及/或其上方的接收電極310到340檢測(cè)或通過測(cè)量發(fā)射電極的負(fù)載來檢測(cè)。此電路 板可同時(shí)包含評(píng)估忍片350且提供例如USB接口 360用于數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)。進(jìn)入電場的物體干 擾所述電場，其中在各種電極310到340處的信號(hào)不同程度地衰減，此尤其取決于距物體的 距離。因此，由電極310到340提供的原始數(shù)據(jù)的處理提供實(shí)際3D數(shù)據(jù)?？赡芄逃械氖窃诖穗?場3D檢測(cè)系統(tǒng)中物體距相應(yīng)電極310到340的距離越大，測(cè)量值越小，如圖4中所展示。然而， 本申請(qǐng)案不限于此行為，且電場系統(tǒng)可提供不同信號(hào)響應(yīng)?？墒褂没陔[式馬爾可夫模型 (HMM)的手勢(shì)辨識(shí)系統(tǒng)來檢測(cè)手勢(shì)。所述模型稱為"隱式"，運(yùn)是因?yàn)闊o法直接觀測(cè)其真實(shí)/ 實(shí)際狀態(tài)。每一狀態(tài)的'優(yōu)選'移動(dòng)方向經(jīng)由觀測(cè)概率而與其相關(guān)聯(lián)。標(biāo)題為"用于傳感器系 統(tǒng)的自動(dòng)手勢(shì)辨識(shí)(AUTOMATIC GESTURE RECOGNmON FOR A SENSOR SYSTEM)"的共同待 決的美國專利申請(qǐng)公開案US2014/0050354中掲示離散手勢(shì)事件的辨識(shí)(例如，如圖5中所展 示的撥動(dòng)及繞圈），所述美國專利申請(qǐng)公開案的全文W引用的方式并入本文中。
[0028] 傳感器系統(tǒng)可例如為具有傳感器電極的電容式傳感器系統(tǒng)，其測(cè)量值為導(dǎo)電物體 與電極之間的距離的單調(diào)度量。用于手勢(shì)辨識(shí)的特征可例如為代表在二維(x，y)平面中手 指的移動(dòng)且根據(jù)傳感器測(cè)量值計(jì)算的二維方向向量的正負(fù)號(hào)。如上文解釋，3D系統(tǒng)可為任 何檢測(cè)系統(tǒng)，例如，光學(xué)系統(tǒng)、聲學(xué)系統(tǒng)等等。再者，數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)可從例如如圖1及2中所展 示的2D系統(tǒng)或3D接口接收經(jīng)處理信息。
[0029] 所提議方法也可應(yīng)用于無需第二維的一維（1D)傳感器系統(tǒng)，例如觸摸或無觸摸滑 桿功能。在下文中，多數(shù)實(shí)例提到環(huán)狀手勢(shì)，例如，順時(shí)針或逆時(shí)針環(huán)狀手勢(shì)。然而，如在本 申請(qǐng)案內(nèi)提及，所提議方法也可應(yīng)用于1D、2D或3D感測(cè)系統(tǒng)。
[0030] 實(shí)例:連續(xù)環(huán)狀手勢(shì)相位追蹤（'懸浮轉(zhuǎn)盤(AirWheel) '）
[0031] 假定我們具備基于隱式馬爾可夫模型化MM)的手勢(shì)辨識(shí)系統(tǒng)，包含表1中界定的4 態(tài)環(huán)狀HMM，其中矩陣A是HMM的狀態(tài)轉(zhuǎn)變概率矩陣(行中為當(dāng)前狀態(tài)，列中為下一狀態(tài)），矩 陣B是觀測(cè)概率矩陣(行中為狀態(tài)，列中為觀測(cè)），且31是初始狀態(tài)概率向量。B中的列對(duì)應(yīng)于 圖7中的方向向量，其次序與矩陣B頂部上指示的次序相同。HMM代表逆時(shí)針環(huán)狀手勢(shì)。
[0032] 圖6展示關(guān)于HMM狀態(tài)的所有可能特征向量與使用圖3中所展示具有四個(gè)接收電極 310到340的電場3D傳感器的系統(tǒng)的關(guān)聯(lián)。觀測(cè)空間是四個(gè)方向向量的集合，所述四個(gè)方向 向量提取自由四個(gè)接收電極310到340提供的測(cè)量數(shù)據(jù)，用于追蹤所述觀測(cè)空間前面的一只 手的移動(dòng)。圖7展示具有四個(gè)方向向量的集合的觀測(cè)空間。圖8展示HMM的狀態(tài)圖。結(jié)合概率 矩陣B，我們發(fā)現(xiàn)第一狀態(tài)'si'具有輸出到左上方的方向向量的高概率B[1，1]=0.95,且具 有產(chǎn)生到右上方的向量的極小概率B[ 1，4] =0.02。
[0033] 如圖6及8中所展示，為了檢測(cè)逆時(shí)針環(huán)狀手勢(shì)，矩陣B(見表1)被設(shè)計(jì)成具有與相 應(yīng)方向向量相關(guān)聯(lián)的最大值。矩陣A經(jīng)設(shè)計(jì)W反映相應(yīng)手勢(shì)的狀態(tài)及可能轉(zhuǎn)變。因此，舉例 來說，對(duì)于逆時(shí)針手勢(shì)，狀態(tài)si不會(huì)轉(zhuǎn)變到狀態(tài)S3及s4。僅非零轉(zhuǎn)變概率是從狀態(tài)si轉(zhuǎn)變到 si自身或轉(zhuǎn)變到s2。優(yōu)選地，矩陣A及B中的每一行的概率合計(jì)達(dá)100%。歸因于手勢(shì)為環(huán)狀， 矩陣B中的當(dāng)前狀態(tài)(例如S1)鄰接先前狀態(tài)S4及下一狀態(tài)S2。每一狀態(tài)與顯性相關(guān)聯(lián)，即，高 可能觀測(cè)(相關(guān)聯(lián)于此狀態(tài)的B的行中的相異最大值），或具有高概率的類似觀測(cè)的集合。舉 例來說，貫穿表1中B的行，即，對(duì)于每一狀態(tài)，產(chǎn)生方向與其最可能方向向量相反的方向向 量的概率最小，例如當(dāng)處于狀態(tài)s2時(shí)產(chǎn)生右上方移動(dòng)的概率最小，其中s2的最可能觀測(cè)為 左下方。表1僅展示可如何指派概率的實(shí)例。其它值及最大值概率的應(yīng)用取決于相應(yīng)手勢(shì)及 其特性。舉例來說，手勢(shì)及其相關(guān)聯(lián)HMM可非環(huán)狀且具有相異的開始及結(jié)束。所述手勢(shì)可變 化且無須為環(huán)狀。
[0034] 表 1
[0035]
[0036] 關(guān)于使用環(huán)狀手勢(shì)的實(shí)例，當(dāng)手在正X軸上自相位φ=〇開始逆時(shí)針移動(dòng)時(shí)，在來自 傳感器的一些樣本之后，在給定ΗΜΜ中狀態(tài)si將為最可能狀態(tài)，因?yàn)閳D6中的坐標(biāo)系的第一 象限內(nèi)的環(huán)狀移動(dòng)的顯性方向是朝向左上方，且當(dāng)HMM處于狀態(tài)si時(shí)最可能產(chǎn)生對(duì)應(yīng)方向 向量:矩陣B的第一列中的最大值(其對(duì)應(yīng)于左上方方向向量)在對(duì)應(yīng)狀態(tài)si的行1中。隨著 手繼續(xù)逆時(shí)針移動(dòng)，最可能狀態(tài)將行進(jìn)到32、33、34、31，^此類推。
[0037] 因此，知道通過手移動(dòng)執(zhí)行逆時(shí)針環(huán)，且知道對(duì)應(yīng)HMM中的最可能狀態(tài)，我們可推 斷'在何處'，即，當(dāng)前在環(huán)中移動(dòng)的手處于何相位，而無需知道所繪環(huán)的絕對(duì)空間位置。
[0038] -般描述；
[0039] 假定我們給定具有N種狀態(tài)的有限狀態(tài)機(jī)(FSM)。我們也給定特征空間，即，可選自 或提取自由在離散時(shí)間實(shí)例下對(duì)連續(xù)時(shí)間型式取樣的傳感器提供的測(cè)量數(shù)據(jù)的特征集合。 假定FSM的每一狀態(tài)產(chǎn)生所述特征集合中的具有特定概率的特征(或觀測(cè)），即，每一狀態(tài)被 指派給觀測(cè)概率分布。在最簡單案例中，每一狀態(tài)映射到所述特征集合中的具有概率1的單 一特征。運(yùn)些分布常存儲(chǔ)于所謂的觀測(cè)矩陣B中。FSM代表特定型式或特定型式集合。
[0040] 基于此觀測(cè)概率分布，我們根據(jù)序列進(jìn)程在連續(xù)時(shí)間型式中按升序?qū)⑿蛄羞M(jìn)程級(jí) (SPL)指派給每一狀態(tài)(先驗(yàn)）。在不失一般性的情況下，我們將SI^L的值范圍設(shè)定到[0，N]。 實(shí)例:對(duì)于介紹性實(shí)例，圖6展示分別指派給狀態(tài)sl、s2、s3及s4的N=4S化ql=Q(l)=0.5、 q2 = Q(2) = l .5、q3 = Q(3)=2.5及q4 = Q(4) = 3.5。如此做的動(dòng)機(jī)如下:假定[0，N]范圍中的 S化W單調(diào)方式分布于全環(huán)狀型式內(nèi)，從q = 0的正X軸且q=l的正y軸開始分布，到q = 2的負(fù) X軸，到q = 3的負(fù)y軸，且返回到q = 4的正X軸。Q (υ到Q (4)被放置于匹配其對(duì)應(yīng)狀態(tài)S1到s4 的顯性觀測(cè)的型式位置處。
[0041] 運(yùn)行時(shí)，給定FSM及提取自傳感器數(shù)據(jù)的特征，計(jì)算FMS的狀態(tài)的狀態(tài)概率分布，并 對(duì)于每一新傳感器樣本更新所述狀態(tài)概率分布。在每一離散時(shí)間實(shí)例下，獲得S化估計(jì)的最 簡單方式是在此分布中選擇具有最大概率的狀態(tài)并輸出指派給此狀態(tài)的SPL。此外，下文列 表1中展示更復(fù)雜的方法。
[0042] 順時(shí)針環(huán)狀檢測(cè)的HMM使用與圖8中所展示類似且具有順時(shí)針轉(zhuǎn)變(如圖8中所展 示指向相反方向的箭頭）的狀態(tài)模型。在追蹤濾波狀態(tài)概率下，舉例來說，當(dāng)最可能狀態(tài)主 要與左上方方向向量相關(guān)聯(lián)時(shí)(矩陣B中的左上方方向向量的顯性概率），可假定φ=45°。到 下一狀態(tài)的轉(zhuǎn)變對(duì)應(yīng)于約90°角度變化。接著可輸出狀態(tài)轉(zhuǎn)變的累計(jì)數(shù)。
[0043] 圖9展示提供雙向環(huán)狀HMM進(jìn)行順時(shí)針手勢(shì)檢測(cè)及逆時(shí)針手勢(shì)檢測(cè)兩者的另一實(shí) 施例。此模型可用來潛在地替換兩個(gè)既有的單向環(huán)狀HMM，一者用于順時(shí)針環(huán)且另一者用于 逆時(shí)針環(huán)，從而可導(dǎo)致進(jìn)行快閃存儲(chǔ)器保存W用于實(shí)際實(shí)施例。
[0044] 用于使如圖11中的階梯形輸出變平滑的額外濾波器可為必要的。所述模型可另外 經(jīng)修改W包含停止準(zhǔn)則W允許前向/后向滾動(dòng)，例如通過在手指不移動(dòng)時(shí)將延時(shí)超時(shí)包含 于虛擬滾輪(VSW)模式中。根據(jù)其它實(shí)施例，狀態(tài)數(shù)目可隨細(xì)微度增大且不限于使用四種狀 態(tài)的實(shí)例。
[0045] 運(yùn)行時(shí)計(jì)算狀態(tài)概率分布的規(guī)則可為最大值似然(ML)或最大值后驗(yàn)概率(MAP)規(guī) 則W計(jì)算最可能狀態(tài)或最可能狀態(tài)序列。
[0046] 每一狀態(tài)被指派狀態(tài)索引i及SPL Q(i)。
[0047] a)自行設(shè)計(jì)的FSM:對(duì)于預(yù)界定連續(xù)型式(或'序列'），F(xiàn)SM的每一狀態(tài)被指派給此 連續(xù)時(shí)間型式中的特定離散時(shí)間實(shí)例（S化），使得狀態(tài)索引的次序與對(duì)應(yīng)S化出現(xiàn)于由此 FSM代表的連續(xù)型式中的次序相同或相反。每一 S化被定位于N個(gè)相鄰序列分段中的一者內(nèi)，