使用身体作为天线来感测用户输入制造技术

使用身体作为天线来感测用户输入。在本文中描述了提供使用人体作为天线来接收在各种环境中存在的电磁噪声的交互模态的人类输入系统。通过观察身体所拾取的噪声的特性，该系统可推断现有表面和物体上方和周围的人类输入。已经证明家庭电力线是创建显著的噪声环境的相对良好的发射天线。人类输入系统利用身体作为接收天线和电磁噪声调制以供姿势交互。在不使用专用传感器的情况下稳健地识别未经装备的家庭墙壁上的触摸位置是可能的。将人体作为天线的接收设备可被置于常见的、广泛可用的电子设备中，诸如用户可能通常携带的移动电话或其他设备。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及使用身体作为天线来感测用户输入。
技术介绍
随着计算机变得更加移动化和无处不在，人们越来越期望用他们随身携带的设备或使用嵌入环境的设备来进行始终可用的计算。对以下交互模态的需求日益增长该交互模态超越键盘和鼠标，并且此外不再需要使用诸如指示笔之类的专用设备的居间交互。研究者已通过各种输入通道来解决该需求。语音识别允许用于各种桌面和移动应用的脱手交互。类似地，计算机视觉使机器能够识别脸部、跟踪移动、识别姿势、以及重构三维(3d)场景。各种技术(最值得注意的是电容感测)已用于装备诸如桌子、墙壁和移动设备之类的表面以提供触摸感测。另外，允许用户使用全身姿势与其计算机交互的专用深度 相机最近已变得可由消费者在市场上买到(例如，MICROSOFT TM KINECT TM)。语音输入变成相对较低成本地装备，但是在输入带宽上受到限制，并且在许多情形中可能不适合。基于视觉和触摸的技术提供了大量细微、自然的交互技术，但是由于其相关联的安装负担和成本，可能的部署规模受到限制。因此，可能会没有家庭或工作场所允许在不久的将来使用这些模态的真正无处不在的输入。认识到这些限制的其他研究者已探索了利用人体本身的特性以将其变成固有的便携式交互设备的传感器。一些人已使用生物声学传感器来确定在身体上敲打的位置，并且由此将其变成触摸屏。其他人使用上臂肌肉的电记录来感测肌肉活动并且推断手指姿势。然而，这些身上输入系统迄今限于少量的离散输入，并且不提供由触敏表面提供的大规模交互。在键盘、鼠标或其他手持式实现不可用或不合乎需要的环境中，触摸感测和计算机视觉已使人机交互成为可能。然而，高成本的装备环境限制了这些技术的普遍性，特别是在成本约束主导安装决定的家庭情形中。
技术实现思路
在本文中描述了提供使用人体作为天线来接收在各种环境中存在的电磁(EM)噪声的交互模态的人类输入系统。通过观察身体所拾取的噪声的特性，该系统可推断现有表面和物体(特别是家庭中的墙壁和电器)上方和周围的人类输入。已经证明家庭电力线是创建显著的噪声环境的相对良好的发射天线。人类输入系统利用身体作为接收天线和EM噪声调制以供姿势交互。在不使用专用传感器的情况下稳健地识别未经装备(uninstrumented)的家庭墙壁上的触摸位置是可能的。该系统执行对人类输入的稳健分类，诸如在电灯开关周围的离散触摸的位置、正触摸的特定电灯开关、触摸哪些电器、手之间的差异、以及手与开关的连续接近度、以及其他。将人体作为天线的接收设备可被置于常见的、广泛可用的电子设备中，诸如用户可能通常携带的移动电话或其他设备。由此，人类输入系统允许人们以使用其身体作为输入的新的方式来与接收设备交互。提供本
技术实现思路
以便以简化形式介绍在以下具体实施方式中进一步描述的一些概念。本
技术实现思路
既不旨在标识所要求保护的主题的关键特征或必要特征，也不旨在用于限制所要求保护的主题的范围。附图说明图I是示出一个实施例中的人类输入系统的组件的框图。图2是不出一个实施例中的人类输入系统学习描述环境以及一个或多个人类输入的信息的处理的流程图。图3是示出一个实施例中的人类输入系统识别该系统的用户执行的一个或多个预分类人类输入的处理的流程图。图4是示出一个实施例中的来自人类输入系统的时域信号的图表。 具体实施例方式在本文中描述了提供使用人体作为天线来接收在各种环境中存在的电磁(EM)噪声的交互模态的人类输入系统。幸运的是，家庭环境通常提供对家庭中的位置和物体可标识的信号电磁噪声。尽管该噪声对几乎每一个其他EM感测应用而言是讨厌的，但人类输入系统将其当作有用信号。通过观察身体所拾取的噪声的特性，该系统可推断现有表面和物体(特别是家庭中的墙壁和电器)上方和周围的人类输入。已经证明家庭电力线是创建显著的噪声(即，信号丰富的)环境的相对良好的发射天线。人类输入系统利用身体作为接收天线和EM噪声调制以供姿势交互。在不使用专用传感器的情况下稳健地识别未经装备的家庭墙壁上的触摸位置是可能的。该系统执行对人类输入的稳健分类，诸如在电灯开关周围的离散触摸的位置、正触摸的特定电灯开关、触摸哪些电器、手之间的差异、以及手与开关的连续接近度、以及其他。将人体作为天线的接收设备可被置于常见的、广泛可用的电子设备中，诸如用户可能通常携带的移动电话或其他设备。在一些实施例中，该系统执行设置阶段来捕捉环境的初始EM图以用作基线。随着时间进展，该系统可重复设置过程以考虑改变的条件。例如，每一次某人打开电器(例如，微波炉)，家庭的EM特性以如下方式改变这些改变不旨在是用户的输入，该系统可观察到并校准以去除。当用户执行动作时，该系统观察天线接收到的EM信号中的改变。该系统可包括描述可能引起特定观察到的改变的人类输入的预定义简档，或者该系统可执行学习阶段，其中用户执行一系列动作，同时该系统测量并使这些动作与特定人类输入相关联。例如，如果用户想要抬起他的胳膊来打开电灯，则该系统可在学习模式中在用户抬起他的胳膊时测量EM改变，并且随后在未来将该EM改变识别为用户做出该相同姿势。由此，人类输入系统允许人们以使用其身体作为输入的新的方式来与计算设备交互。图I是示出一个实施例中的人类输入系统的组件的框图。系统100包括接收设备110、输入感测组件120、输入评估组件130、输入分类组件140、环境校准组件150、输入学习组件160、输入数据存储170、以及输出组件180。此处进一步详细地描述这些组件中的每一个。接收设备110通信地耦合到人体，并且从人体接收电磁信号。该耦合可以是直接的，诸如附连到人的手腕或脖子的接收机，或者是间接的，诸如人的口袋中的、能够电容地或通过其他方法感测从人体发出的信号的移动设备。接收设备可包括使用身体作为天线来捕捉电磁数据且以可使用形式将该数据提供给其他电路的模数转换器、调谐器、或其他信号接收电路。人体与现代环境(诸如家庭)中存在的特定量的电磁辐射交互，并且吸收该电磁辐射。接收设备110还可捕捉来自各种源的环境辐射，并且监测环境辐射由于人所引起的干扰源而如何改变(例如，在辐射源前面挥动胳膊或物体)。输入感测组件120接收关于接收到的电磁信号的信息，包括该信号随时间的振幅。例如，输入感测组件120还包括从接收设备110接收信号并将该信号转换成数字数据的软件，该数字数据可由计算系统和软件组件处理以基于该信号执行有用动作。输入感测组件120可测量传入信号的频率、相位、振幅、以及其他特性，预处理这些信息，并且以各种经处理的格式将信息提供给此处所描述的其他组件。输入感测组件120还可应用环境校准组件所收集的任何环境噪声信息来从传入信号减去不想要的信息(例如，冰箱的电磁签名)。输入评估组件130基于关于电磁信号的接收到的信息来标识一个或多个预分类 人类输入。人类输入可包括各种身体移动和与物体的交互(诸如挥手、触摸开关、触摸墙壁等)、以及建筑物内的位置。该系统可在学习阶段期间对输入进行分类，该学习阶段将参考输入学习组件160进一步描述。在训练该系统识别各种输入之后，输入评估组件130确定各种传入信号数据是否与学习阶段期间所分类的任何输入相匹配。系统100可存储根据振幅、频率、位置、或其他信号特性对输入进行分类的人类输入简档，并且处理传入信号以使传入信号与一本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于在人类输入系统中学习描述环境以及一个或多个人类输入的信息的计算机实现的方法，所述方法包括：接收(210)设置人类输入设备的请求，所述人类输入设备使用人体作为天线来感测用户作出的人类输入所产生的电磁波动；构建可使用所述用户正执行人类输入的时间段期间的电磁信息来推断所述人类输入的模型；请求(240)所述用户执行特定人类输入；测量(250)描述所述用户正执行所请求的人类输入时的电磁信号的信息；通过将所述用户正执行所述人类输入时的所测量的信息与所述模型进行比较来标识(260)所述人类输入的电磁特征；以及存储(280)描述所述人类输入的可标识电磁特性的人类输入简档，其中先前步骤由至少一个处理器执行。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：D·S·谭，D·S·莫里斯，G·A·科恩，S·N·帕特尔，
申请(专利权)人：微软公司，
类型：发明
国别省市：