本發(fā)明涉及用于至移動(dòng)裝置的用戶輸入的檢測(cè)器。

背景技術(shù)：

例如移動(dòng)電話的智能移動(dòng)裝置具有用于控制該裝置的各種用戶輸入方法，具體來(lái)說(shuō)，點(diǎn)擊屏幕或按鈕或語(yǔ)音識(shí)別。由于空中手勢(shì)的獨(dú)特直觀性、豐富性和便利性，因此空中手勢(shì)長(zhǎng)期以來(lái)被認(rèn)為是非常有吸引力的替代方案。然而，除了圖像傳感器通常不是低功率組件的事實(shí)之外，例如基于攝像頭識(shí)別復(fù)雜手勢(shì)的空中手勢(shì)識(shí)別技術(shù)還需要處理連續(xù)的視頻幀?；跀z像頭的解決方案可能需要良好的照明來(lái)正常工作并且可能對(duì)光干擾敏感。

此外，例如光學(xué)傳感器、近場(chǎng)傳感器和電容性傳感器的其它系統(tǒng)可能無(wú)法識(shí)別復(fù)雜手勢(shì)，無(wú)論是預(yù)先確定的還是自定義的。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

在所附權(quán)利要求書(shū)中定義各個(gè)方面。在第一方面中，定義了用于至移動(dòng)裝置的用戶輸入的檢測(cè)器，該檢測(cè)器包括：超聲波解調(diào)器，該超聲波解調(diào)器具有用于接收從用戶反射的超聲波信號(hào)的輸入端和用于輸出解調(diào)后超聲波信號(hào)的輸出端；手勢(shì)處理器，該手勢(shì)處理器包括：時(shí)間頻率處理模塊，該時(shí)間頻率處理模塊被配置成從該解調(diào)后超聲波信號(hào)生成時(shí)變超聲波圖像頻譜；圖像特征提取模塊，該圖像特征提取模塊被配置成從該時(shí)變超聲波圖像頻譜提取微多普勒特征；特征選擇模塊，該特征選擇模塊被配置成選擇并壓縮所提取的微多普勒特征；以及手勢(shì)檢測(cè)模塊，該手勢(shì)檢測(cè)模塊被配置成將所選擇的微多普勒特征和已知的特征集比較并基于該比較輸出所檢測(cè)到的手勢(shì)。

該檢測(cè)器允許使用超聲波來(lái)識(shí)別復(fù)雜的空中手勢(shì)并用于控制例如移動(dòng)電話或智能電話的移動(dòng)裝置。輸入信號(hào)的解調(diào)允許提取幾千赫茲的窄帶信號(hào)中包含或攜載的手勢(shì)信息，而無(wú)需在模擬域與數(shù)字域之間轉(zhuǎn)換該信號(hào)時(shí)采樣該信號(hào)的全部帶寬。通過(guò)解調(diào)該信號(hào)，可降低手勢(shì)檢測(cè)的功耗，并在例如智能電話的智能裝置中包括手勢(shì)檢測(cè)時(shí)使空中手勢(shì)作為“始終開(kāi)啟”特征。

提取微多普勒特征可允許用超聲波檢測(cè)復(fù)合運(yùn)動(dòng)，勝過(guò)僅僅檢測(cè)例如手運(yùn)動(dòng)的方向和速度。由于人手/臂的子部分在做出復(fù)雜的手勢(shì)時(shí)具有不同的運(yùn)動(dòng)特性，因此不同組件可用于生成用戶特定的特征標(biāo)志并識(shí)別更復(fù)雜的手勢(shì)。

來(lái)自反射信號(hào)的大量圖像特征可被提取用于另外處理。因此，可獲得與手勢(shì)相關(guān)聯(lián)的多得多的信息，包含但不限于：手運(yùn)動(dòng)的排序；有序的手運(yùn)動(dòng)的計(jì)時(shí)；運(yùn)動(dòng)的最大速度和相對(duì)速度；手運(yùn)動(dòng)的加速度；手運(yùn)動(dòng)的持續(xù)時(shí)間；以及手運(yùn)動(dòng)的重復(fù)模式。

在檢測(cè)器的實(shí)施例中，超聲波解調(diào)器可包括被布置在超聲波信號(hào)輸入端與解調(diào)后超聲波信號(hào)輸出端之間的開(kāi)關(guān)，并且其中該超聲波解調(diào)器可操作以將超聲波信號(hào)可切換地耦合至該解調(diào)后超聲波信號(hào)輸出端。

該開(kāi)關(guān)可在與所發(fā)射的超聲波信號(hào)類似或相同的頻率下操作。

在檢測(cè)器的實(shí)施例中，超聲波解調(diào)器可包括被布置在開(kāi)關(guān)與解調(diào)后超聲波信號(hào)輸出端之間的低通濾波器。

在實(shí)施例中，檢測(cè)器可包括耦合至解調(diào)后超聲波信號(hào)輸出端的下采樣器。

在實(shí)施例中，檢測(cè)器可包括被布置在超聲波解調(diào)器的輸出端與手勢(shì)處理器之間的循環(huán)緩沖器。

在實(shí)施例中，根據(jù)在前的任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的檢測(cè)器可包括被布置在下采樣器與手勢(shì)處理器之間的快速傅里葉變換(fast fourier transform，F(xiàn)FT)模塊。FFT模塊可在低位寬電路系統(tǒng)，例如在4至8位之間的低位寬電路系統(tǒng)中實(shí)施，該低位寬電路系統(tǒng)產(chǎn)生具有更低功耗的更簡(jiǎn)單模塊。

在實(shí)施例中，檢測(cè)器可另外包括被布置在超聲波解調(diào)器與手勢(shì)檢測(cè)模塊之間的激活控制器，其中該激活控制器可操作以通過(guò)比較解調(diào)后超聲波信號(hào)和預(yù)定閾值來(lái)確定候選手勢(shì)，并響應(yīng)于正被檢測(cè)的候選手勢(shì)啟用手勢(shì)處理器。

通過(guò)在已檢測(cè)到可能的候選手勢(shì)時(shí)只激活手勢(shì)處理器，激活控制器可降低檢測(cè)器的功耗。這可允許手勢(shì)檢測(cè)器以“始終開(kāi)啟”模式操作。

檢測(cè)器的實(shí)施例可包括在移動(dòng)裝置中并且另外被配置成響應(yīng)于所檢測(cè)到的手勢(shì)執(zhí)行用戶命令。例子用戶命令可包含但不限于靜音和/或取消靜音、鎖定和/或解鎖該移動(dòng)裝置或改變音頻回放的音量的命令。包括檢測(cè)器的移動(dòng)電話可能夠?qū)嘣撘苿?dòng)電話高達(dá)1米或更長(zhǎng)距離的用戶手勢(shì)作出響應(yīng)。包括檢測(cè)器的移動(dòng)電話可在例如該移動(dòng)電話在該電話的用戶口袋中時(shí)可控。

在實(shí)施例中，移動(dòng)裝置可包括耦合至超聲波信號(hào)發(fā)生器的揚(yáng)聲器和耦合至檢測(cè)器的麥克風(fēng)，其中該移動(dòng)裝置被配置成發(fā)射超聲波信號(hào)并且檢測(cè)反射超聲波信號(hào)。

在并入到移動(dòng)裝置中時(shí)，現(xiàn)有揚(yáng)聲器和麥克風(fēng)可與檢測(cè)器組合使用以實(shí)施用于手勢(shì)檢測(cè)的系統(tǒng)，該系統(tǒng)可用于控制該移動(dòng)裝置。在智能電話的其它用戶輸入裝置或用戶界面，例如觸摸屏被禁用時(shí)，該系統(tǒng)可在待用操作模式中和在“始終開(kāi)啟”模式中操作。在實(shí)施例中，揚(yáng)聲器或其它聲換能器可用于發(fā)射超聲波信號(hào)和檢測(cè)任何反射響應(yīng)這兩者。所發(fā)射的超聲波信號(hào)可為連續(xù)單頻音調(diào)或其間具有靜默間隔的單頻脈沖。實(shí)施例可用單個(gè)揚(yáng)聲器-麥克風(fēng)對(duì)來(lái)檢測(cè)復(fù)雜的空中手勢(shì)。

移動(dòng)裝置的實(shí)施例可包括移動(dòng)電話或智能電話、平板計(jì)算機(jī)、PDA、便攜式音頻播放器和可穿戴裝置。

在第二方面中，描述了控制移動(dòng)裝置的方法，該方法包括：發(fā)射超聲波信號(hào)；解調(diào)來(lái)自用戶的反射超聲波信號(hào)；從解調(diào)后超聲波信號(hào)生成時(shí)變超聲波圖像頻譜；從該時(shí)變超聲波圖像頻譜提取微多普勒特征；選擇并壓縮所提取的微多普勒特征；比較所選擇的微多普勒特征和已知特征集；并且基于該比較輸出所檢測(cè)到的手勢(shì)。

在實(shí)施例中，解調(diào)反射超聲波信號(hào)包括切換該反射超聲波信號(hào)。

在實(shí)施例中，解調(diào)反射超聲波信號(hào)另外包括低通濾波該反射超聲波信號(hào)。

在實(shí)施例中，生成時(shí)變超聲波圖像頻譜的步驟只在已檢測(cè)到候選手勢(shì)時(shí)發(fā)生。

在實(shí)施例中，反射超聲波信號(hào)可被下采樣。

附圖說(shuō)明

在附圖和描述中，相似的附圖標(biāo)號(hào)指代相似的特征?，F(xiàn)僅借助于通過(guò)附圖示出的例子來(lái)詳細(xì)地描述本發(fā)明的實(shí)施例，在附圖中：

圖1示出了根據(jù)實(shí)施例的(a)發(fā)射器和用于從用戶接收反射超聲波信號(hào)的接收器的圖示，以及(b)用于用戶輸入的手勢(shì)檢測(cè)器。

圖2示出了根據(jù)實(shí)施例的用于用戶輸入的檢測(cè)器。

圖3示出了根據(jù)實(shí)施例的用于用戶輸入的檢測(cè)器。

圖4示出了對(duì)不同用戶輸入的例子檢測(cè)器響應(yīng)。

圖5示出了根據(jù)實(shí)施例的移動(dòng)裝置。

圖6示出了根據(jù)實(shí)施例的操作移動(dòng)裝置的方法。

具體實(shí)施方式

圖1A示出了由于將來(lái)自第一換能器112的所發(fā)射信號(hào)反射回到具有第二換能器114的接收器的目標(biāo)100而產(chǎn)生的多普勒頻移。對(duì)于分開(kāi)的換能器，多普勒方程式為

其中c為音速，f_d為多普勒頻移，f_s為所發(fā)射的超聲波頻率的頻率，v為該目標(biāo)的速度，cos θ_t為所發(fā)射的信號(hào)相對(duì)于該目標(biāo)的角度的余弦，cos θ_r為接收到的信號(hào)相對(duì)于該目標(biāo)的角度的余弦，如圖1B中所示。對(duì)于并置換能器，所發(fā)射的入射角和所反射的入射角大致相等，即，θ_τ＝θ_ρ＝θ，并且上面的方程式1可被簡(jiǎn)化為：

在并置換能器并且大致零角度入射的情況下，手勢(shì)的最大多普勒速度通?？蔀?m/s，以及在室溫下的音速通常為345m/s。多普勒頻率與所發(fā)射的頻率相比的比率(fd/fs)通常應(yīng)處于-0.5％＜fd/fs＜0.5％的范圍內(nèi)。在此情況下，在所發(fā)射的音調(diào)周圍的所關(guān)注的帶寬可為極小，通常小于1KHz。由用戶手勢(shì)所引起的多普勒頻移頻率可在更低頻率下處理，由此降低功耗。

圖1B示出了手勢(shì)檢測(cè)器1000。超聲波信號(hào)可由相同位置的超聲波發(fā)射器(未示出)發(fā)射。反射超聲波信號(hào)可由解調(diào)器110接收。解調(diào)器110的輸出端可連接至?xí)r間頻率處理器102。時(shí)間頻率處理器102的輸出端可連接至圖像特征提取器104。圖像特征提取器104的輸出端可連接至特征選擇器106。特征選擇器106的輸出端可連接至手勢(shì)檢測(cè)模塊108。時(shí)間頻率處理器102、圖像特征提取器104、特征選擇器106和手勢(shì)檢測(cè)模塊108可為手勢(shì)處理器120。

在操作中，解調(diào)器110可解調(diào)超聲波信號(hào)。該解調(diào)后信號(hào)可包含例如低于1kHz的低頻信息，該低頻信息可由于用戶手勢(shì)而產(chǎn)生并且拒絕更高頻率的信號(hào)。通過(guò)解調(diào)信號(hào)，處理的其余部分可在低得多的頻率下執(zhí)行，這可降低功耗。解調(diào)后超聲波信號(hào)可由時(shí)間頻率處理器102處理，該時(shí)間頻率處理器102使用FFT或其它相關(guān)算法生成頻譜。通過(guò)生成時(shí)變信號(hào)頻譜并比較該時(shí)變信號(hào)頻譜，相比基于在特定時(shí)間點(diǎn)的信號(hào)頻譜的比較可鑒別更復(fù)雜的手勢(shì)。

微多普勒特征提取模塊104可從該時(shí)變信號(hào)頻譜生成大量的特征集。這些特征可包括例如峰值位置、峰值振幅和多普勒引入的頻率漏泄的形狀。多普勒漏泄的形狀可以指例如該信號(hào)頻譜的三維形狀，其具有時(shí)間x軸、頻率y軸和振幅z軸。通過(guò)微多普勒特征提取器104生成的特征可通過(guò)單一值和主分量分析以及分片來(lái)選擇并壓縮。技術(shù)人員也應(yīng)理解，可使用其它圖像特征選擇和壓縮技術(shù)。所選擇并壓縮的微多普勒特征集可降低后續(xù)手勢(shì)檢測(cè)步驟的復(fù)雜性同時(shí)仍然允許檢測(cè)復(fù)雜的手勢(shì)。典型的復(fù)雜手勢(shì)可包含但不限于：以各種模式翻轉(zhuǎn)手、以各種模式揮手和以各種模式移動(dòng)手指。簡(jiǎn)單手勢(shì)可為向上或向下運(yùn)動(dòng)。手勢(shì)檢測(cè)模塊108可使用例如機(jī)器學(xué)習(xí)模型來(lái)確定手勢(shì)，該機(jī)器學(xué)習(xí)模型例如支持向量機(jī)(support vector machine，SVM)、最接近相鄰模型或決策樹(shù)。技術(shù)人員應(yīng)理解，可使用其它機(jī)器學(xué)習(xí)模型。手勢(shì)檢測(cè)模塊108的輸出可為用于移動(dòng)裝置的用戶命令。

手勢(shì)檢測(cè)器1000可以相對(duì)低的平均功耗檢測(cè)復(fù)雜的用戶輸入手勢(shì)，該相對(duì)低的平均功耗可例如小于1毫瓦。峰值功耗可小于5毫瓦。在并入到例如智能電話或可穿戴裝置的移動(dòng)裝置中時(shí)，手勢(shì)檢測(cè)器1000可被并入到用戶界面中，該用戶界面檢測(cè)來(lái)自移動(dòng)裝置的用戶的手勢(shì)并取決于所檢測(cè)到的手勢(shì)引發(fā)用戶命令。

手勢(shì)檢測(cè)器1000的組件可在硬件、軟件或硬件與軟件的組合中實(shí)施。例如，解調(diào)器110可被實(shí)施為在所發(fā)射音調(diào)的頻率下操作的硬件或軟件開(kāi)關(guān)，該所發(fā)射音調(diào)的頻率可為例如大于20KHz的頻率。通常可使用24KHz、32KHz或40KHz的頻率。手勢(shì)檢測(cè)處理器120可被實(shí)施為邏輯硬件或在數(shù)字信號(hào)處理器上運(yùn)行的軟件。

圖2示出了手勢(shì)檢測(cè)器2000。可包含手勢(shì)信息的超聲波信號(hào)輸入可由解調(diào)器200接收。解調(diào)器200可具有可消耗幾微瓦的功率的低功率無(wú)源開(kāi)關(guān)202。取決于所發(fā)射的音調(diào)，低功率無(wú)源開(kāi)關(guān)202可在大于20KHz，通常為24KHz、32KHz或40KHz的頻率下切換。低功率無(wú)源開(kāi)關(guān)202的輸出端可連接至低通濾波器204。低通濾波器200可為低階濾波器，例如一階或二階濾波器。解調(diào)器200的輸出的帶寬可處于2KHz至8KHz的范圍內(nèi)。解調(diào)器200的輸出端可連接至模/數(shù)轉(zhuǎn)換器206。模/數(shù)轉(zhuǎn)換器206可以大于4kHz的采樣頻率采樣該解調(diào)器的輸出。該模/數(shù)轉(zhuǎn)換器的數(shù)字輸出端可連接至另外的低通濾波器208，該低通濾波器208可為級(jí)聯(lián)的積分梳狀(cascaded integrator-comb，CIC)濾波器。另外的低通濾波器208的輸出端可連接至下采樣器210。下采樣器210可下采樣該信號(hào)并將帶寬從例如8KHz降低至低于1KHz的頻率。下采樣器210的輸出端可連接至激活模塊212。激活模塊212可由快速傅里葉變換(fast Fourier transform，F(xiàn)FT)模塊214構(gòu)成，該快速傅里葉變換(fast Fourier transform，F(xiàn)FT)模塊214可為例如以低于0.1KHz的頻率操作的8點(diǎn)快速傅里葉變換。可替換的是，該快速傅里葉變換模塊可實(shí)施16點(diǎn)或32點(diǎn)FFT。激活模塊212可由連接至快速傅里葉變換模塊214的輸出端的激活控制模塊216構(gòu)成。下采樣器210的輸出端可連接至循環(huán)緩沖器218。循環(huán)緩沖器218的輸出端可連接至手勢(shì)處理器120。

在操作中，手勢(shì)檢測(cè)器2000可處于第一操作模式中，手勢(shì)處理器120由此被禁用。超聲波信號(hào)可由解調(diào)器200接收并由無(wú)源開(kāi)關(guān)202和低通濾波器204解調(diào)和濾波。該解調(diào)信號(hào)可由模/數(shù)轉(zhuǎn)換器206數(shù)字化且隨后另外由另外的低通濾波器208低通濾波。接著，該數(shù)字化信號(hào)由下采樣器210下采樣。該下采樣信號(hào)由FFT 214轉(zhuǎn)換到頻域。接著如果檢測(cè)到候選手勢(shì)，則激活控制模塊216可確定輸入信號(hào)是否包含手勢(shì)信息并激活或啟用手勢(shì)處理器120。如果所接收到的輸入信號(hào)的邊帶具有強(qiáng)能量水平，則候選手勢(shì)可存在于該信號(hào)中。術(shù)語(yǔ)“強(qiáng)能量水平”可被認(rèn)為指代大于所發(fā)射的音調(diào)的能量或振幅的10％的信號(hào)能量或振幅。所接收到的輸入信號(hào)的邊帶可對(duì)應(yīng)于解調(diào)后信號(hào)。循環(huán)緩沖器218可臨時(shí)存儲(chǔ)下采樣數(shù)據(jù)同時(shí)激活模塊212確定是否已檢測(cè)到候選手勢(shì)。如果未檢測(cè)到候選手勢(shì)，則在該緩沖器中的數(shù)據(jù)應(yīng)被覆寫(xiě)并且不作另外處理。如果已檢測(cè)到候選手勢(shì)，則在緩沖器中的數(shù)據(jù)可由手勢(shì)處理器120處理。通過(guò)在已檢測(cè)到候選手勢(shì)時(shí)僅激活手勢(shì)處理器120，可降低手勢(shì)檢測(cè)器2000的功耗。

圖3示出了手勢(shì)檢測(cè)器3000?？砂謩?shì)信息的數(shù)字化超聲波信號(hào)輸入可由解調(diào)器300接收。解調(diào)器300可具有相對(duì)低功率開(kāi)關(guān)302，該相對(duì)低功率開(kāi)關(guān)302可為消耗小于1毫瓦的軟件開(kāi)關(guān)。取決于原先發(fā)射的超聲波音調(diào)頻率，低功率開(kāi)關(guān)302可在大于20KHz，例如24KHz、32KHz或40KHz的頻率下切換。低功率開(kāi)關(guān)302的輸出端可連接至低通濾波器304。低通濾波器304可為低階濾波器，例如一階或二階濾波器。解調(diào)器300的輸出的帶寬可處于2KHz至8KHz的范圍內(nèi)。解調(diào)器300的輸出端可連接至下采樣器306。

下采樣器306可下采樣該信號(hào)并且將帶寬從例如8KHz降低至低于1KHz的頻率。下采樣器306的輸出端可連接至激活模塊312。激活模塊312可由快速傅里葉變換模塊310構(gòu)成，該快速傅里葉變換模塊310可為以低于0.1KHz的頻率操作的8點(diǎn)快速傅里葉變換?？商鎿Q的是，該快速傅里葉變換模塊可實(shí)施16點(diǎn)或32點(diǎn)FFT。激活模塊312可由連接至快速傅里葉變換模塊310的輸出端的激活控制模塊314構(gòu)成。下采樣器306的輸出端可連接至循環(huán)緩沖器308。循環(huán)緩沖器308的輸出端可連接至手勢(shì)處理器120。手勢(shì)檢測(cè)器3000可被實(shí)施為可在數(shù)字信號(hào)處理器上執(zhí)行的軟件模塊。

在操作中，手勢(shì)檢測(cè)器3000可處于第一操作模式中，手勢(shì)處理器120由此被禁用。數(shù)字化超聲波信號(hào)可由解調(diào)器200接收并且由無(wú)源開(kāi)關(guān)302和低通濾波器304解調(diào)和濾波。該解調(diào)后信號(hào)可由下采樣器306下采樣。該下采樣信號(hào)可由FFT310轉(zhuǎn)換到頻域。接著激活控制模塊314可確定輸入信號(hào)是否包含候選手勢(shì)信息。例如，通過(guò)將與數(shù)字化超聲波信號(hào)的邊帶對(duì)應(yīng)的解調(diào)后信號(hào)的能量水平或振幅和所發(fā)射的音調(diào)的能量水平或振幅進(jìn)行比較，可確定候選手勢(shì)信息。

如果解調(diào)后信號(hào)的振幅大于預(yù)定閾值，則可鑒別候選手勢(shì)。預(yù)定閾值可為例如大于所發(fā)射的超聲波音調(diào)的振幅或能量的10％的值。如果檢測(cè)到候選手勢(shì)，則手勢(shì)處理器120可被激活或啟用。循環(huán)緩沖器308可臨時(shí)存儲(chǔ)下采樣數(shù)據(jù)同時(shí)激活模塊312確定是否已檢測(cè)到候選手勢(shì)。如果未檢測(cè)到候選手勢(shì)，則在該緩沖器中的數(shù)據(jù)應(yīng)被覆寫(xiě)并且不作另外處理。如果已檢測(cè)到候選手勢(shì)，則在該緩沖器中的數(shù)據(jù)可由手勢(shì)處理器120處理。

圖4示出了用于可由手勢(shì)檢測(cè)器1000、2000或3000檢測(cè)到的不同手勢(shì)4000的時(shí)變頻譜的例子。在這些附圖中，x軸表示時(shí)間以及y軸表示頻率。在特定座標(biāo)(x，y)下的圖像強(qiáng)度可表示在時(shí)間x處的頻率y的能量水平。時(shí)變頻譜4000可被認(rèn)為是三維多普勒漏泄形狀的二維表示。在虛參考線402上方的多普勒頻率可指示在正方向上的頻移，該頻移可為在朝著手勢(shì)檢測(cè)器2000的方向上的偏移。在虛參考線402下方的多普勒頻率可指示在負(fù)方向上的頻移，該頻移對(duì)應(yīng)于離開(kāi)手勢(shì)檢測(cè)器2000的偏移。

圖4A示出了由手首先接近手勢(shì)檢測(cè)器2000，隨后離開(kāi)手勢(shì)檢測(cè)器2000所引起的例子響應(yīng)400。在手或目標(biāo)向手勢(shì)檢測(cè)器2000移動(dòng)時(shí)，頻譜響應(yīng)形狀400主要由帶有正頻率峰值404的正多普勒頻率構(gòu)成。在手或目標(biāo)遠(yuǎn)離手勢(shì)檢測(cè)器2000移動(dòng)時(shí)，該響應(yīng)主要由帶有負(fù)峰值頻率406的負(fù)多普勒頻率構(gòu)成。

圖4B示出了對(duì)用戶執(zhí)行滑移手勢(shì)的隨時(shí)間推移的響應(yīng)410。起初，響應(yīng)形狀410主要由帶有峰值412的正多普勒頻率構(gòu)成，接著主要由帶有負(fù)峰值414的負(fù)偏移頻率構(gòu)成。隨后，響應(yīng)形狀410主要由帶有另外峰值416的另外一組正多普勒頻率構(gòu)成，接著主要由帶有另外負(fù)峰值418的另外一組負(fù)多普勒頻率構(gòu)成。

圖4C示出了由用戶執(zhí)行手翻轉(zhuǎn)手勢(shì)產(chǎn)生的響應(yīng)形狀420。該響應(yīng)示出了帶有正峰值422和負(fù)峰值424的在相同時(shí)間點(diǎn)處的正和負(fù)多普勒頻率的類似量。

圖4D示出了由用戶的手首先離開(kāi)手勢(shì)檢測(cè)器2000且隨后接近手勢(shì)檢測(cè)器2000的用戶手勢(shì)所產(chǎn)生的響應(yīng)430。

在手或目標(biāo)遠(yuǎn)離手勢(shì)檢測(cè)器2000移動(dòng)時(shí)，頻譜響應(yīng)形狀430主要由帶有負(fù)頻率峰值434的負(fù)多普勒頻率構(gòu)成，隨后在手或目標(biāo)向手勢(shì)檢測(cè)器2000移動(dòng)時(shí)，頻譜響應(yīng)形狀430主要由帶有正峰值頻率432的正多普勒頻率構(gòu)成。

技術(shù)人員應(yīng)理解，其它手勢(shì)可具有帶有特性形狀特征的不同頻譜，該不同頻譜可被存儲(chǔ)并與接收到的超聲波信號(hào)的頻譜進(jìn)行比較以確定用戶手勢(shì)的類型。

圖5示出了包括手勢(shì)檢測(cè)器2000的移動(dòng)電話5000。麥克風(fēng)500可連接至手勢(shì)檢測(cè)器2000。手勢(shì)檢測(cè)器2000的輸出端可連接至控制器502。麥克風(fēng)500可直接連接至控制器502?？刂破?02的輸出端可連接至超聲波發(fā)射器504。音頻處理器506的輸出端可連接至混頻器508。

控制器的輸出端可連接至音頻處理器506。超聲波發(fā)生器504的輸出端可連接至混頻器508?；祛l器508的輸出端可連接至揚(yáng)聲器510。在操作中，超聲波發(fā)生器504可生成可由揚(yáng)聲器510經(jīng)由混頻器508發(fā)射的超聲波信號(hào)。該超聲波信號(hào)可為連續(xù)音調(diào)或可為脈沖。該超聲波信號(hào)的頻率可為20KHz或更高。

反射超聲波信號(hào)可由麥克風(fēng)500檢測(cè)并且該麥克風(fēng)對(duì)該反射信號(hào)的響應(yīng)可由手勢(shì)檢測(cè)器2000接收。手勢(shì)檢測(cè)器2000可處理所接收到的超聲波信號(hào)以確定是否已檢測(cè)到用戶輸入手勢(shì)。如果手勢(shì)檢測(cè)器2000已檢測(cè)到用戶手勢(shì)，則該手勢(shì)檢測(cè)器2000可向控制器502輸出指示已檢測(cè)到哪個(gè)手勢(shì)的數(shù)據(jù)。所檢測(cè)到的手勢(shì)數(shù)據(jù)可由控制器502處理以觸發(fā)用戶命令。

控制器502可處理所檢測(cè)到的用戶輸入命令，并且處理所檢測(cè)到的用戶輸入命令以引發(fā)移動(dòng)裝置的各種行為。例子命令可為解鎖/鎖定該裝置、增大或減小音量、使用移動(dòng)電話5000的攝像頭特征(未示出)拍攝照片。

麥克風(fēng)500也可檢測(cè)語(yǔ)音或其它音頻輸入并且將那些語(yǔ)音或其它音頻輸入直接路由至控制器502。揚(yáng)聲器510也可從控制器502輸出語(yǔ)音或其它音頻內(nèi)容，該語(yǔ)音或其它音頻內(nèi)容可由音頻處理器506處理并且與由超聲波發(fā)生器504生成的任何超聲波信號(hào)混合。揚(yáng)聲器510和麥克風(fēng)500可用于手勢(shì)檢測(cè)，并且在正常操作中(例如)用于打電話或接電話或用于播放音樂(lè)。手勢(shì)檢測(cè)可與移動(dòng)電話5000的其它操作模式并行操作。

圖6示出了操作移動(dòng)裝置6000的方法。在步驟600中，超聲波信號(hào)可從該移動(dòng)裝置發(fā)射。所發(fā)射的超聲波信號(hào)可從目標(biāo)反射，該目標(biāo)可為例如該移動(dòng)裝置的用戶的手。在步驟602中，反射超聲波信號(hào)可進(jìn)行解調(diào)。在步驟604中，解調(diào)器信號(hào)可被處理以生成時(shí)變超聲波圖像頻譜。在步驟606中，可從該時(shí)變超聲波圖像頻譜提取微多普勒特征。

也可選擇該微多普勒特征，并且這些特征可被壓縮。該特征可(例如)通過(guò)單一值和主分量分析以及分片來(lái)選擇并壓縮。在步驟608中，可被壓縮的選擇性微多普勒特征可與來(lái)自已知特征集的特征進(jìn)行比較。

所選擇的圖像特征可對(duì)應(yīng)于從多個(gè)預(yù)定手勢(shì)(例如拍手、手移向移動(dòng)裝置或離開(kāi)該移動(dòng)裝置移動(dòng)、滑移運(yùn)動(dòng)、揮手運(yùn)動(dòng))或一些其它預(yù)定類型的手勢(shì)提取的特征。根據(jù)與已知特征集的比較，可確定用戶手勢(shì)，并且在步驟610中，響應(yīng)于步驟608中的比較，該移動(dòng)裝置可執(zhí)行用戶命令。

方法6000可通過(guò)分析用戶手勢(shì)啟用移動(dòng)裝置的控制而無(wú)需觸摸該移動(dòng)裝置。方法6000可允許通過(guò)以下步驟控制例如移動(dòng)電話的移動(dòng)裝置：在步驟600中，使用移動(dòng)裝置的組件(例如揚(yáng)聲器)來(lái)發(fā)射超聲波信號(hào)，以及在步驟602中，使用麥克風(fēng)來(lái)接收反射超聲波信號(hào)。這些組件可與該移動(dòng)裝置的其它功能共享。

本文描述了用于移動(dòng)裝置的用戶輸入檢測(cè)器，該用戶輸入檢測(cè)器具有超聲波解調(diào)器，該超聲波解調(diào)器帶有用于接收從用戶反射的超聲波信號(hào)的輸入端和用于輸出解調(diào)后超聲波信號(hào)的輸出端；手勢(shì)處理器，包括：時(shí)間頻率處理模塊，該時(shí)間頻率處理模塊被配置成從解調(diào)后超聲波信號(hào)生成時(shí)變超聲波圖像頻譜；圖像特征提取模塊，該圖像特征提取模塊被配置成從該時(shí)變超聲波圖像頻譜提取微多普勒特征；特征選擇模塊，該特征選擇模塊被配置成選擇并壓縮所提取的微多普勒特征；以及手勢(shì)檢測(cè)模塊，該手勢(shì)檢測(cè)模塊被配置成將所選擇的微多普勒特征與已知特征集比較并且基于該比較輸出所檢測(cè)到的手勢(shì)。該用戶輸入檢測(cè)器可被并入到移動(dòng)電話中，例如以通過(guò)識(shí)別用戶手勢(shì)并且響應(yīng)于那些用戶手勢(shì)執(zhí)行控制命令來(lái)提供用于移動(dòng)電話的始終開(kāi)啟的低功率控制機(jī)制。

盡管所附權(quán)利要求書(shū)是針對(duì)特定特征組合，但應(yīng)理解，本發(fā)明的公開(kāi)內(nèi)容的范圍還包含本文中明確地或隱含地公開(kāi)的任何新穎特征或任何新穎特征組合或其任何一般化形式，而不管其是否涉及與當(dāng)前在任何權(quán)利要求中要求的本發(fā)明相同的發(fā)明或其是否緩解與本發(fā)明所緩解的任一或全部技術(shù)問(wèn)題相同的技術(shù)問(wèn)題。

在獨(dú)立實(shí)施例的上下文中描述的特征也可在單個(gè)實(shí)施例中組合提供。相反，為了簡(jiǎn)潔起見(jiàn)，在單個(gè)實(shí)施例的上下文中描述的各種特征也可以分開(kāi)提供或以任何合適的子組合形式提供。

申請(qǐng)人特此提醒，在審查本專利申請(qǐng)或由此衍生的任何另外的專利申請(qǐng)期間，可根據(jù)此類特征和/或此類特征的組合而制訂新的權(quán)利要求。

為完整性起見(jiàn)，還規(guī)定術(shù)語(yǔ)“包括”不排除其它元件或步驟，術(shù)語(yǔ)“一”不排除復(fù)數(shù)個(gè)，單一處理器或其它單元可滿足在權(quán)利要求中敘述的若干構(gòu)件的功能，且權(quán)利要求中的附圖標(biāo)記不應(yīng)解釋為限制權(quán)利要求的范圍。