(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
物体によって実施される連続円形ジェスチャを検出するための方法であって、前記方法は、
前記物体の移動を走査し、前記物体の後続位置点を判定することによって、円形移動を実施する物体の移動を検出することであって、仮想円形移動の基準位置が、走査された位置点の履歴に応じて判定および適合され、前記基準位置は、円中心位置であり、前記円中心位置は、円形移動の現在の出力角度を判定するために使用され、前記円中心位置は、新しい位置点と現在の中心位置との間の距離が、以前の位置点と前記現在の中心位置との間の距離よりも小さいとき、更新される、こと
を含む、方法。
【請求項２】
物体によって実施される連続円形ジェスチャを検出するための方法であって、前記方法は、
前記物体の移動を走査し、前記物体の後続位置点を判定することによって、円形移動を実施する物体の移動を検出することであって、仮想円形移動の基準位置が、走査された位置点の履歴に応じて適合され、現在の出力角度が、（ｐｎｅｗ−ｐｃ）の逆正接を使用して判定され、ｐｎｅｗは、現在の位置点であり、ｐｃは、現在の円中心位置である、こと
を含む、方法。
【請求項３】
前記後続位置点は、２次元平面内の位置に変換され、複数の後続位置点の極値が、バッファ内に記憶される、請求項１に記載の方法。
【請求項４】
物体によって実施される連続円形ジェスチャを検出するための方法であって、前記方法は、
前記物体の移動を走査し、前記物体の後続位置点を判定することによって、円形移動を実施する物体の移動を検出することであって、仮想円形移動の基準位置が、走査された位置点の履歴に応じて判定および適合され、前記基準位置は、円中心位置であり、前記円中心位置は、円形移動の現在の出力角度を判定するために使用され、前記後続位置点は、２次元平面内の位置に変換され、複数の後続位置点の極値が、バッファ内に記憶され、前記極値は、軌跡上の位置のセットを含み、含まれる位置ｐ毎に、２つの関連付けられる速度ベクトル、すなわち、ｐで開始する現在の速度ベクトルと、ｐで終了する以前の速度ベクトルとが存在し、前記ベクトルのうちの一方の角度は、画定された角度を上回る、もしくはそれに等しく、他方の前記ベクトルの角度は、前記画定された角度を下回る、または前記ベクトルのうちの一方の角度は、画定された角度を上回り、他方の前記ベクトルの角度は、前記画定された角度を下回る、もしくはそれに等しく、前記円中心位置は、前記記憶された極値から判定される、こと
を含む、方法。
【請求項５】
前記極値は、前記２次元平面において、最も左側、最も右側、最も上方、および最も下方の位置を含み、前記円中心位置は、前記記憶された極値から判定される、請求項３に記載の方法。
【請求項６】
円形移動が、現在の速度ベクトルとローパスフィルタ処理されたバージョンの前記現在の速度ベクトルとの間の角度を算出することによって検出される、請求項１に記載の方法。
【請求項７】
円形移動が、現在の速度ベクトルとローパスフィルタ処理されたバージョンの前記現在の速度ベクトルとの間の角度を算出することによって検出される、請求項４に記載の方法。
【請求項８】
前記更新することは、新しい円中心位置と現在の円中心位置との間の距離の一部を前記現在の円中心位置に追加することによって実施される、請求項１に記載の方法。
【請求項９】
前記更新することは、円中心位置変化をローパスフィルタ処理することによって実施される、請求項１に記載の方法。
【請求項１０】
現在の位置が、バッファ内にバッファリングされ、前記バッファは、移動が円形移動の一部であると判定され、速度ベクトルが事前判定された速度閾値よりも高いときのみ、更新される、請求項１に記載の方法。
【請求項１１】
ジェスチャが、開始イベントと停止イベントとの間で判定される、請求項１に記載の方法。
【請求項１２】
前記開始イベントは、円形軌跡および事前定義された閾値角度によって定義される、請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
現在の角度測定値が、前記開始イベントを判定するために、複数の測定にわたって蓄積される、請求項１２に記載の方法。
【請求項１４】
前記停止イベントは、事前判定された時間周期にわたっていかなる円形移動も検出されないときに判定される、請求項１１に記載の方法。
【請求項１５】
前記停止イベントは、事前判定された時間周期にわたっていかなる移動も検出されないときに判定される、請求項１１に記載の方法。
【請求項１６】
円形移動が、円形移動の各象限におけるセグメント化された移動を分析することによって判定される、請求項２に記載の方法。
【請求項１７】
円形移動の４分の１のセグメントに関して事前算出された閾値を記憶するルックアップテーブルを使用することをさらに含む、請求項１６に記載の方法。
【請求項１８】
前記物体は、指、手、またはペンである、請求項１に記載の方法。
【請求項１９】
前記物体の移動を走査し、前記物体の後続位置点を判定することは、伝送電極を通して準静的電場を生成するセンサシステムによって実施され、前記センサシステムは、少なくとも２つの受信電極を備える、請求項１に記載の方法。
【請求項２０】
物体によって実施される連続円形ジェスチャを検出するための方法であって、前記方法は、
前記物体の移動を走査し、前記物体の後続位置点を判定することによって、円形移動を実施する物体の移動を検出することと、
円形移動の半径の減少を検出することであって、前記半径の減少は、２つの連続位置点間の速度ベクトルのセクターラインが、中心点と前記２つの後続位置点のより古い位置点とを通る線と交差するときに検出される、ことと、
前記半径の減少が検出されると、中心点を更新することと
を含む、方法。
【請求項２１】
前記更新することは、交差点と前記中心点との間の距離の一部を前記中心点に追加することによって実施される、請求項２０に記載の方法。
【請求項２２】
前記更新することは、中心点変化をローパスフィルタ処理することによって実施される、請求項２０に記載の方法。
【請求項２３】
前記セクターラインは、新しい位置と古い位置との間の線の垂直二等分線である、請求項２０に記載の方法。
【請求項２４】
前記セクターラインは、前記速度ベクトルに対して９０度に等しくない角度を有する、請求項２０に記載の方法。
【請求項２５】
仮想円形移動の基準位置に対する位置点の角度を出力することをさらに含む、請求項２０に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
（関連特許出願）
本願は、共有の米国仮特許出願第６２／０７２，１８４号（２０１４年１０月２９日出願）に対する優先権を主張するものであり、該米国仮特許出願は、あらゆる目的のために参照により本明細書中に援用される。
【０００２】
本開示は、ヒューマンインターフェースのため方法およびデバイスに関し、特に、センサシステムのための連続円形ジェスチャ検出方法に関する。
【背景技術】
【０００３】
マルチレベル制御、例えば、消費者電子機器製品における音量制御または画面／光輝度制御のための公知のシステムは、円形タッチパッドまたは容量性線形スライダ（多くの場合、ノート型パソコンのキーボードの上方に搭載される）を使用する、またはそれらは、例えば、一般的ノート型タッチパッドの右境界上の専用スライダ面積中で指が動いているときに、タッチパッドからのタッチ情報を使用している。これらのセンサは、指先についての絶対位置情報（場合によっては、多くの円形タッチパッドの場合のように不明瞭な位置情報）、したがって、円形タッチパッド上の指先の角度またはスライダ上の位置、すなわち、容易な方法において制御レベルに直接的または特異的にマッピングされ得る情報を提供する。特に、タッチホイールに関して、指先およびホイールの幾何学中心がホイール上の基準点とある角度を形成することが重要であり、この角度が、評価されることができる。
【０００４】
固定基準位置を伴わない円形ジェスチャの認識に関して言えば、円形移動における角度を判定することは、もはや容易ではない。これは、例えば、近距離容量性センサシステムを使用する２次元／３次元（２Ｄ／３Ｄ）自由空間ジェスチャを用いた、またはビデオもしくは赤外線カメラシステムのような中／遠距離センサシステムを用いた、一般的な非円形タッチパッドの場合である。
【０００５】
時計回りまたは反時計回りのいずれかであり得、固定開始または停止位置を有するものに限定されない円もしくは円形移動を考慮すると、円形移動中に毎回、リアルタイム用途のために、現在まで取得されたデータ、すなわち、部分的ジェスチャパターンのみを評価することしかできない。描かれた円の中心を把握しないと、移動の始めに、検出ユニットは、円の方向を知ることができない。例えば、左右移動は、時計回りの円の上方に出現するが、また、反時計回りの円の下方にも出現する。本開示では、円形ジェスチャは、任意のタイプの円形移動を意味するものと理解されたい。これは、一定の半径を有することを要求せず、半径および中心点は、基準点または規定された追従すべき経路を有することなく、円を描く手もしくは指の任意の自由運動に関して典型的なように、経時的に変動し得る。
【０００６】
２Ｄ円形移動を１次元（１Ｄ）データ上にマッピングするためのいくつかの方法が、公知である。
【０００７】
円形タッチパッド：例えば、図１に示されるような１Ｄ容量性スライダ１００が、複数の線形に配列されたセンサ要素１１０、１２０を備える。そのようなセンサはまた、円形移動を検出するために、図１のセンサ２００に示されるように円に配列されることができ、あるＭＰ３音楽プレーヤが、この技術を使用する。
【０００８】
固定中心位置：２Ｄデカルト座標内の任意の点が、固定された基準位置（中心点）からのある距離に全単射マッピングされ、この点および基準位置を通した線と基準方向ベクトル、例えば、正のｘ軸の方向との間の角度が、極座標において点をもたらすことができる。ここでは、指定される角度は、所望される１Ｄデータである。図３に示されるように、円Ｃ上の入力位置をｐｎｅｗとし、Ｃの固定中心位置をｐｃとし、ｐｎｅｗのｘおよびｙ成分が、それぞれ、ｐ（ｎｅｗ，ｘ）およびｐ（ｎｅｗ，ｙ）とすると、正のｘ軸に対するｐｎｅｗの角度αは、ｐｎｅｗおよびｐｃを結ぶベクトルの４象限逆正接関数ａｔａｎ２を算出することによって一意に判定されることができ、すなわち、α＝ａｔａｎ２（ｐ（ｎｅｗ，ｙ）−ｐ（ｃ，ｙ），ｐ（ｎｅｗ，ｘ）−ｐ（ｃ，ｘ））である。その出力がπで周期的である単一引数逆正接関数と比較して、ａｔａｎ２は、加えて、ｐ（ｎｅｗ，ｘ）−ｐ（ｃ，ｘ）およびｐ（ｎｅｗ，ｙ）−ｐ（ｃ，ｙ）の符号を評価し、したがって、αを４つの象限のうちの１つにマッピングすることができる。明確なこととして、本方法は、円上の入力位置に制限されず、入力として任意の２Ｄ位置をとることができ、角度を出力するであろう。必然的に、この絶対角度出力に加えて、２つの入力位置ベクトルｐｏｌｄおよびｐｎｅｗが与えられると、２つの出力角度が、算出され、それらの差異は、出力位置の移動に関する測度であり得る。
【０００９】
「Ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓ  ｃｉｒｃｌｅ  ｇｅｓｔｕｒｅ  ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ  ｆｏｒ  ａ  ｓｅｎｓｏｒ  ｓｙｓｔｅｍ」と題され、本出願者によって出願された係属中の米国特許出願第ＵＳ  １４／５０３８８３号（参照することによってその全体として本明細書に組み込まれる）によると、連続速度ベクトル間の角度（またはそれからの近似値）が経時的に蓄積され、したがって、アキュムレータの差分更新を実施し、速度ベクトルが時間的に連続する２つの２位置ベクトル間の差異として定義される方法が、提案される。これは、図４に例証される。古いおよび新しい速度ベクトル間の回転方向に応じて（その回転量はπ／２を下回ると仮定される）、１Ｄアキュムレータは、増加または減少される。アキュムレータが変化する量は、２つの速度ベクトル間の角度またはその近似値である。本アプローチは、平行移動およびスケーリングに寛容性がある、すなわち、例えば、２Ｄ入力位置がタッチパッドを用いて取得されると、タッチパッドのどの面積において、例えば、左下もしくは右上においてあるパターンが描かれるか、またはどれくらい大きくそれが描かれるかは問題ではなく、１Ｄ出力測度への影響は、同一である。しかしながら、本アプローチは、円上を円滑に移動する位置の角度を提供しない。理論的には、連続速度ベクトル間の差分角度を積分することは可能であるが、依然として、積分定数が、欠如しているであろう。さらに、近似およびフィルタ処理／平滑化に関して、（わずかな）誤差が、同様に蓄積するであろう角度推定の各差分更新に導入される。不明瞭なマッピングであろうため、αも、入力速度ベクトの角度から算出されることができない（図５参照）。右上への角度φにおける速度ベクトルは、時計回りに回転する象限ＩＩにおける位置を起点とし、この位置の角度α１に対応し得る、またはこれは、象限ＩＶにおいて反時計回りに回転する位置を起点とし、角度α２に対応し得、α１およびα２は、πだけ異なる。回転方向が、例えば、速度ベクトルの履歴から知られ得るときであっても、φからαへのマッピングは、回転方向が変化するときは常に、πだけ急増することを示唆し、これは、当然ながら、円滑な測度ではない。これは、最初に時計回りに回転し、次いで回転方向を変更する上向き移動の軌跡を示す、図６に例証される。
【００１０】
「Ｍｅｔｈｏｄ  ａｎｄ  ａｐｐａｒａｔｕｓ  ｆｏｒ  ｉｎｉｔｉａｔｉｎｇ  ｏｎｅ−ｄｉｍｅｎｓｉｏｎａｌ  ｓｉｇｎａｌｓ  ｗｉｔｈ  ａ  ｔｗｏ−ｄｉｍｅｎｓｉｏｎａｌ  ｐｏｉｎｔｉｎｇ  ｄｅｖｉｃｅ」を開示する米国特許第ＵＳ８，３３０，７３１号によると、２つの連続運動ベクトル間の角度の符号は、１Ｄデータの（差分）更新値の符号／極性を判定する。２Ｄ移動の量は、更新値の大きさをスケーリングする。１Ｄデータの極性は、角度符号変化の遅延とともに、または急停止に応じて変化する。開始検出：画定された標的区域、例えば、タッチパッドの右端内の指運動の検出。本アプローチは、絶対角度情報を提供しない。
【００１１】
上記の解決策は、２Ｄ（円形）移動の１Ｄデータへのマッピングを提供するが、それらは、仮想円上の点／指の位置の絶対角度の推定を考慮しない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１２】
【特許文献１】米国特許出願公開第１４／５０３８８３号明細書
【特許文献２】米国特許第８，３３０，７３１号明細書
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【００１３】
したがって、２Ｄ（円形）移動を１Ｄデータ上にマッピングするための改良された方法の必要性が存在する。種々の実施形態によると、２Ｄ空間内の点の円形移動および描かれた仮想円の中心点に対するこの点の角度が、この中心点の絶対位置が未知である場合に検出されることができる。
【００１４】
ある実施形態によると、物体によって実施される連続円形ジェスチャを検出するための方法が、物体の移動を走査し、その後続位置点を判定することによって、円形移動を実施する物体の移動を検出するステップを含み得、仮想円形移動の基準位置が、走査された位置点の履歴に応じて適合される。
【００１５】
さらなる実施形態によると、基準位置は、円中心位置であり得、円中心位置は、円形移動の現在の出力角度を判定するために使用されることができる。さらなる実施形態によると、現在の出力角度は、（ｐｎｅｗ−ｐｃ）の逆正接を使用して判定されることができ、ｐｎｅｗは、現在の位置点であり、ｐｃは、現在の円中心位置である。さらなる実施形態によると、位置点は、２次元平面内の位置に変換されることができ、複数の後続位置点の極値が、バッファ内に記憶される。さらなる実施形態によると、極値は、軌跡上の位置のセットを含み得、含まれる位置ｐ毎に、２つの関連付けられる速度ベクトル、すなわち、ｐで開始する現在の速度ベクトルと、ｐで終了する以前の速度ベクトルとが存在し、該ベクトルのうちの一方の角度は、画定された角度を上回る、もしくはそれに等しく、他方の該ベクトルの角度は、画定された角度を下回る、または該ベクトルのうちの一方の角度は、画定された角度を上回り、他方の該ベクトルの角度は、画定された角度を下回る、もしくはそれに等しく、該円中心位置は、該記憶された極値から判定される。さらなる実施形態によると、極値は、該２次元平面において、最も左側、最も右側、最も上方、および最も下方の位置を含み得、該円中心位置は、該記憶された極値から判定される。さらなる実施形態によると、円形移動が、現在の速度ベクトルとローパスフィルタ処理されたバージョンの現在の速度ベクトルとの間の角度を算出することによって検出されることができる。さらなる実施形態によると、円中心位置は、新しい位置点と現在の中心位置との間の距離が、以前の位置点と中心位置との間の距離よりも小さいとき、更新されることができる。さらなる実施形態によると、更新するステップは、新しい円中心位置と現在の円中心位置との間の距離の一部を現在の円中心位置に追加することによって実施されることができる。さらなる実施形態によると、更新するステップは、円中心位置変化をローパスフィルタ処理することによって実施されることができる。さらなる実施形態によると、現在の位置が、バッファ内にバッファリングされることができ、バッファは、移動が円形移動の一部であると判定され、速度ベクトルが事前判定された速度閾値よりも高いときのみ更新される。さらなる実施形態によると、ジェスチャが、開始イベントと停止イベントとの間で判定されることができる。さらなる実施形態によると、開始イベントは、円形軌跡および事前定義された閾値角度によって定義されることができる。さらなる実施形態によると、現在の角度測定値が、複数の測定にわたって蓄積され、開始イベントを判定することができる。さらなる実施形態によると、停止イベントは、事前判定された時間周期にわたっていかなる円形移動も検出されないときに判定されることができる。さらなる実施形態によると、停止イベントは、事前判定された時間周期にわたっていかなる移動も検出されないときに判定されることができる。さらなる実施形態によると、円形移動が、円形移動の各象限におけるセグメント化された移動を分析することによって判定されることができる。さらなる実施形態によると、本方法はさらに、円形移動の４分の１のセグメントに関して事前算出された閾値を記憶するルックアップテーブルを使用するステップを含んでもよい。さらなる実施形態によると、物体は、指、手、またはペンであり得る。さらなる実施形態によると、物体の移動を走査し、その後続位置点を判定するステップは、伝送電極を通して準静的電場を生成するセンサシステムによって実施されることができ、センサシステムは、少なくとも２つの受信電極を備える。
【００１６】
別の実施形態によると、物体によって実施される連続円形ジェスチャを検出するための方法が、物体の移動を走査し、その後続位置点を判定することによって、円形移動を実施する物体の移動を検出するステップと、円形移動の半径の減少を検出するステップであって、半径の減少は、２つの連続位置点間の速度ベクトルのセクターラインが、中心点と２つの位置点のより古い位置点とを通る線と交差するときに検出される、ステップと、半径の減少が検出されると、中心点を更新するステップとを含んでもよい。
【００１７】
さらなる実施形態によると、更新するステップは、交差点と中心点との間の距離の一部を中心点に追加することによって実施されることができる。さらなる実施形態によると、更新するステップは、中心点変化をローパスフィルタ処理することによって実施されることができる。さらなる実施形態によると、セクターラインは、新しい位置と古い位置との間の線の垂直二等分線であり得る。さらなる実施形態によると、セクターラインは、速度ベクトルに対して９０度に等しくない角度を有してもよい。さらなる実施形態によると、２つの異なる線が、時計回りおよび反時計回り移動に関して考慮されることができる。さらなる実施形態によると、本方法はさらに、仮想円形移動の基準位置に対する位置点の角度を出力するステップを含んでもよい。
【００１８】
さらに別の実施形態によると、連続円形ジェスチャを検出するための方法では、仮想円形移動の中心位置が、軌跡に沿った座標内の局所／大域極値に応じて適合されることができる。
本発明は、例えば、以下を提供する。
（項目１）
物体によって実施される連続円形ジェスチャを検出するための方法であって、
前記物体の移動を走査し、その後続位置点を判定することによって、円形移動を実施する物体の移動を検出するステップであって、仮想円形移動の基準位置が、走査された位置点の履歴に応じて適合される、ステップ
を含む、方法。
（項目２）
前記基準位置は、円中心位置であり、前記円中心位置は、円形移動の現在の出力角度を判定するために使用される、項目１に記載の方法。
（項目３）
前記現在の出力角度は、（ｐｎｅｗ−ｐｃ）の逆正接を使用して判定され、ｐｎｅｗは、現在の位置点であり、ｐｃは、現在の円中心位置である、項目１または２に記載の方法。
（項目４）
前記位置点は、２次元平面内の位置に変換され、複数の後続位置点の極値が、バッファ内に記憶される、項目２または３に記載の方法。
（項目５）
前記極値は、軌跡上の位置のセットを含み、含まれる位置ｐ毎に、２つの関連付けられる速度ベクトル、すなわち、ｐで開始する現在の速度ベクトルと、ｐで終了する以前の速度ベクトルとが存在し、前記ベクトルのうちの一方の角度は、画定された角度を上回る、もしくはそれに等しく、他方の前記ベクトルの角度は、前記画定された角度を下回る、または前記ベクトルのうちの一方の角度は、画定された角度を上回り、他方の前記ベクトルの角度は、前記画定された角度を下回る、もしくはそれに等しく、前記円中心位置は、前記記憶された極値から判定される、項目４に記載の方法。
（項目６）
前記極値は、前記２次元平面において、最も左側、最も右側、最も上方、および最も下方の位置を含み、前記円中心位置は、前記記憶された極値から判定される、項目４に記載の方法。
（項目７）
円形移動が、現在の速度ベクトルとローパスフィルタ処理されたバージョンの前記現在の速度ベクトルとの間の角度を算出することによって検出される、項目２−６のうちの１つに記載の方法。
（項目８）
前記円中心位置は、新しい位置点と現在の中心位置との間の距離が、以前の位置点と前記中心位置との間の距離よりも小さいとき、更新される、項目２−６のうちの１つに記載の方法。
（項目９）
前記更新するステップは、新しい円中心位置と現在の円中心位置との間の距離の一部を前記現在の円中心位置に追加することによって実施される、項目８に記載の方法。
（項目１０）
前記更新するステップは、円中心位置変化をローパスフィルタ処理することによって実施される、項目８に記載の方法。
（項目１１）
現在の位置が、バッファ内にバッファリングされ、前記バッファは、移動が円形移動の一部であると判定され、速度ベクトルが事前判定された速度閾値よりも高いときのみ更新される、前記項目のうちの１つに記載の方法。
（項目１２）
ジェスチャが、開始イベントと停止イベントとの間で判定される、前記項目のうちの１つに記載の方法。
（項目１３）
前記開始イベントは、円形軌跡および事前定義された閾値角度によって定義される、項目１２に記載の方法。
（項目１４）
現在の角度測定値が、前記開始イベントを判定するために、複数の測定にわたって蓄積される、項目１３に記載の方法。
（項目１５）
前記停止イベントは、事前判定された時間周期にわたっていかなる円形移動も検出されないときに判定される、項目１２または１３に記載の方法。
（項目１６）
前記停止イベントは、事前判定された時間周期にわたっていかなる移動も検出されないときに判定される、項目１２−１５のうちの１つに記載の方法。
（項目１７）
円形移動が、円形移動の各象限におけるセグメント化された移動を分析することによって判定される、前記項目のうちの１つに記載の方法。
（項目１８）
円形移動の４分の１のセグメントに関して事前算出された閾値を記憶するルックアップテーブルを使用するステップをさらに含む、項目１７に記載の方法。
（項目１９）
前記物体は、指、手、またはペンである、前記項目のうちの１つに記載の方法。
（項目２０）
前記物体の移動を走査し、その後続位置点を判定するステップは、伝送電極を通して準静的電場を生成するセンサシステムによって実施され、前記センサシステムは、少なくとも２つの受信電極を備える、前記項目のうちの１つに記載の方法。
（項目２１）
物体によって実施される連続円形ジェスチャを検出するための方法であって、
前記物体の移動を走査し、その後続位置点を判定することによって、円形移動を実施する物体の移動を検出するステップと、
円形移動の半径の減少を検出するステップであって、前記半径の減少は、２つの連続位置点間の速度ベクトルのセクターラインが、中心点と前記２つの位置点のより古い位置点とを通る線と交差するときに検出される、ステップと、
前記半径の減少が検出されると、中心点を更新するステップと、
を含む、方法。
（項目２２）
前記更新するステップは、交差点と前記中心点との間の距離の一部を前記中心点に追加することによって実施される、項目２１に記載の方法。
（項目２３）
前記更新するステップは、中心点変化をローパスフィルタ処理することによって実施される、項目２１または２２に記載の方法。
（項目２４）
前記セクターラインは、新しい位置と古い位置との間の線の垂直二等分線である、項目２１−２３のうちの１つに記載の方法。
（項目２５）
前記セクターラインは、前記速度ベクトルに対して９０度に等しくない角度を有する、項目２１−２４のうちの１つに記載の方法。
（項目２６）
２つの異なる線が、時計回りおよび反時計回り移動に関して考慮される、項目２５に記載の方法。
（項目２７）
仮想円形移動の基準位置に対する位置点の角度を出力するステップをさらに含む、項目２１−２６のうちの１つに記載の方法。
（項目２８）
連続円形ジェスチャを検出するための方法であって、仮想円形移動の中心位置が、軌跡に沿った座標内の局所／大域極値に応じて適合される、方法。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】図１は、線形および円形配列における容量性スライダのための電極の従来の配列を示す。
【図２】図２は、近距離ジェスチャ検出システムの前での円形手移動に関する２Ｄ位置推定のトレースを示す。
【図３】図３は、角度αにおける円Ｃ上の点を示す。
【図４】図４は、２つの連続速度ベクトル間の角度を示す。
【図５】図５は、同一の方向が２Ｄ平面内の円に接する、２つの運動ベクトルを示す。
【図６】図６は、２Ｄにおける時計回りおよび反時計回り移動の軌跡を示す。
【図７】図７は、古い入力位置および新しい入力位置からの中心位置の距離の比較を示す。
【図８】図８は、仮想中心点位置ｐｃの更新に関する実施例を示す。
【図９】図９は、中心点位置更新、４つの極点、および測定された角度を示す。
【図１０】図１０は、４つの極値を伴う仮想中心更新実施例を示す。
【図１１】図１１は、円形移動分類を示す。
【図１２】図１２は、左側の実方向変化および右側の誤った中心推定に起因する誤方向変化の検出を示す。
【図１３】図１３は、点８の後に誤方向変化を生成する、上方の誤った中心推定と、臨界点において誤った方向反転を検出し、バッファ内の２つの極値を置き換え、それによって状況を補正する下方の方向検証とを示す。
【図１４】図１４は、線形セグメントとの逆正接の近似を示す。
【図１５】図１５は、準静的電場検出方法を使用する、４フレーム受信電極を伴うジェスチャ検出電極レイアウトを示す。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
円形ジェスチャ（回転指移動、以降では、「ＡｉｒＷｈｅｅｌ」とも呼ばれる）が、種々の異なるパラメータ、例えば、音量または調光制御等を制御するために、ジェスチャ検出システムにおいて使用されることができる。しかしながら、非接触システムにおける移動は、多くの場合、一貫性がなく、検出することが困難であり得、これは、多くの場合、ユーザ体験の悪化につながり得る。本願において開示される検出方法の種々の実施形態は、この可能性として考えられる不利点を克服するように設計される。
【００２１】
開示される方法は、いかなるタイプのユーザ入力デバイスにも限定されない。したがって、これは、任意の２Ｄまたは３Ｄ検出システムに適用され得る。非接触ジェスチャ検出システムが、図１５に示される。そのような３次元ジェスチャ検出システムは、４フレーム受信電極レイアウトを伴う準静的交流電場を使用する。伝送電極（図示せず）が、例えば、これらの４つの電極１５１０、１５２０、１５３０、および１５４０の下に配列され、受信電極１５１０、１５２０、１５３０、および１５４０の全面積を網羅する、またはそれらによって包囲され得る。他の配列が、使用されてもよい。図４に示されるような速度ベクトルｖｋは、指と電極との間の距離が減少するにつれて増加する（または測定システムに応じて減少する）、受信電極１５１０、１５２０、１５３０、および１５４０からの測定値によって判定され得る。そのようなシステムでは、概して、伝送電極（図示せず）が、例えば、マイクロコントローラポートによって生成される３０〜２００ｋＨｚの方形波信号と、物体が準静的電場に進入すると、場における擾乱を検出する複数の受信電極１５１０、１５２０、１５３０、および１５４０とを使用して、電場を生成するように使用される。受信電極からの信号は、これらの信号から３次元位置を判定するように構成される、評価デバイスに供給される。準静的電場を生成するための伝送信号は、典型的には、測定中に伝送電極に連続的に供給され、典型的には、パルスを使用し得る容量性タッチ測定と対照的である。本明細書に議論される方法は、特に、そのような３次元非接触ジェスチャ検出システムにおいて有益であり得る。さらに、全ての電極１５１０、１５２０、１５３０、および１５４０からのデータが同一の符号を有する、すなわち、指が全ての電極に接近している／それらから離れているジェスチャ検出サンプルは、円カウンタを更新するために無視されてもよい。しかしながら、上記に言及されるように、本方法は、種々の他の２または３次元ジェスチャ検出システムに適用されてもよい。
【００２２】
ジェスチャ検出システムは、物体、例えば、開始および停止イベント間の指の移動を判定する。物体の円形移動を検出する目的のために、開始および停止イベント中、複数の位置測定が、成され得、位置は、本システムが３次元位置を検出することが可能である場合であっても、２次元座標系のｘ−ｙ座標に変換され得る。サンプリング時間は、好ましくは、秒当たり２００サンプルであり得、本システムは、判定された位置値および関連付けられるサンプリング時間からベクトル値を判定することができる。
【００２３】
図２は、図１５に示されるような電極配列を使用する、近距離ジェスチャ検出の前での円形手移動に関する２Ｄ位置推定のトレースを示す。図２は、ｘおよびｙ方向における近距離ジェスチャ検出システムの前での円形指移動の２Ｄ位置推定のトレースを示す。本図では、位置は、検出面積の右上部分に示される。しかしながら、手の姿勢に応じて、推定される位置はまた、検出面積の別の部分、例えば、左下に置かれ得る、または検出されるトレースのサイズは、個人の指もしくは手の形状に応じてより大きいもしくはより小さい。しかしながら、手の姿勢とは独立して、この移動は、依然として円形移動として検出され得る。異なる位置付け結果の別の理由は、デフォルトパラメータセットが多数の、例えば、サイズが異なるセンサのために使用されることであり得、顧客が本システムを再パラメータ化する必要性はなく、機能は、追加設定なしで提供され得る。
【００２４】
可視化目的のための絶対角度情報の必要性に関する実施例は、以下である。光スイッチの半透明カバープレート上に接触する指の円形移動は、カバーの真下の円に配列されたＬＥＤのセットのうちの１つのＬＥＤを照射する一方、明るくされたＬＥＤは、指の現在の位置に対応する位置または角度に置かれたものであり得る、すなわち、照明は、仮想円上の指の位置に追従する。
【００２５】
要約すると、絶対角度情報の手段を提供しながら、異なる手の姿勢または円形ジェスチャのスケーリングおよび変換に対する耐性、ならびに不正確なパラメータ化に対するロバスト性が、本明細書に請求される主題に関する主な動機を成す。
【００２６】
種々の実施形態によると、円形移動が、入力位置の回転方向を評価することによって検出されることができ、仮想円中心が、入力位置の履歴に応じて更新され、出力角度算出のための基準としての役割を果たす。
【００２７】
（出力角度の算出）
出力角度の算出は、容易である。新しい入力位置
【化１】
0006517932.tif 000002
毎に、現在の仮想中心点ｐｃからｐｎｅｗへのベクトルと正のｘ軸との間の角度αが、返される。これは、例えば、（ｐｎｅｗ−ｐｃ）の４象限逆正接を算出することによって取得される。この出力角度はさらに、例えば、ジッタを低減させるために、フィルタ処理されてもよい。
【００２８】
（中心位置の更新）
本開示の核心は、入力位置の履歴に応じて、仮想円の中心位置（それに対する位置の角度が算出される）を更新することである。２つのアプローチが、提案される。
【００２９】
（アプローチＡ：）
中心位置は、円形軌跡に沿ったいくつかの特徴的な位置を組み合わせることによって、例えば、平均化することによって更新される。これらの位置は、バッファ内に記憶され、バッファエントリのそれぞれは、円形軌跡に沿った具体的な特徴的な位置に対応する。特徴的な位置の可能なセットは、図９に示されるように、ＸまたはＹ座標における局所極値である。特徴的な位置が検出される度に、最初に、バッファ内の対応するエントリが、この位置で更新され、次いで、中心位置で更新される。これは、図９に例証される。
【００３０】
特徴的な位置（以降では、極値とも呼ばれる）は、現在の速度ベクトルｖｎｅｗ＝ｐｎｅｗ−ｐｏｌｄおよび以前の速度ベクトルｖｏｌｄを算出することによって見出され、式中、ｐｏｌｄは、以前の入力位置である。ｖｎｅｗの角度が画定された角度をとる、または超え（下回り）、ｖｏｌｄの角度が同一の画定された角度を下回る（超える）場合、ｐｏｌｄは、特徴的な位置であると見なされ、これは、バッファ内のその対応するエントリ内に記憶され、中心位置ｐｃは、更新される。画定された角度のリストが、ｐｃを算出するために使用される特徴的な位置のリストを判定する。
【００３１】
極値は、指または手等の物体によって実施される各完全円移動中に更新され得る。したがって、新しい極値の値は、より大きいか、またはより小さいかの両方であり得る。図１０は、仮想中心点が位置を変化させ、回転が時計回りから開始し、方向を変化させる、軌跡に対して４つの極値を伴う本プロセスを例証する。番号は、極値位置が検出され、バッファ内に記憶され、ｐｃが更新されるシーケンス内の時間インスタンスを示す。×印は、円中心位置の変化位置を示す。分かり得るように、最も左側の位置は、点２から点６、点１１に変化する。最も上方の位置は、点３から点７、点１０に変化する。最も右側の位置は、点４から点９に変化し、最も下方の位置は、点１から点５、点８に変化する。
【００３２】
実際には、位置バッファおよび中心位置を更新するための追加条件が存在する。更新は、新しい入力位置ｐｎｅｗが円形移動の一部として分類される場合、かつ速度||ｖｎｅｗ||が十分に高い、例えば、ある閾値よりも高い場合、指定された時間インスタンスにおいてのみ起こる。
【００３３】
円形移動の分類は、現在の速度ベクトルｖｎｅｗとそのローパスフィルタ処理されたバージョンｌｐυ＝ｌｐｆ（ｖｏｌｄ）との間の角度Θを算出することによって、入力位置毎に行われる。円形移動では、ｖｎｅｗの角度は、連続的に変化し、フィルタ処理遅延に起因して、２つのベクトル間に角度差が存在する。移動が非円形ではなく、むしろ線形である場合、ｖｎｅｗの方向は、経時的に殆ど変化せず、｜Θ｜は、典型的には、小さい。｜Θ｜は、サンプルが円形移動に属する可能性の連続的測度として使用されることができる、またはこれは、バイナリ分類のために固定された閾値と比較されることができる。図１１は、軌跡が円形から、例えば、線形に変化し、ｖｎｅｗとｌｐυとの間の角度間隔の減少が可視である、円形分類プロセスの実施例を例証する。
【００３４】
（随意の改善）
単一回転方向を伴う円を描く間、中心は、常時、速度ベクトルの同一側上に、すなわち、時計回り回転に対してはその右側に、反時計回り回転に対してはその左側にあるはずである。側は、回転の方向も同様に変化する場合のみ変化する。位置の急速な偏移は、中心位置推定の失敗につながり、したがって、報告された出力における回転の方向を反転させ得る。図１３（上方）に示されるように、２つの連続円は、大きい位置オフセットを有し、第２の円は、完成し得る一方、推定される中心位置は、依然として左側にあり、円の外側である。これは、意図しない出力角度につながり得る。実際には、出力角度は、円形移動が存在したが、反対方向であることを実際に示唆するであろう。この状況は、通常の使用では、ユーザが同一点の周囲を回転する傾向にあるため、非常に特定の場合にのみ起こると予期される。
【００３５】
方向検証は、そのような急速な位置遷移に起因する方向の反転を防止するための特徴である。実際の方向変化では、移動は、典型的には、最初に減速し、次いで回転方向を反転させる。中心位置の誤推定によって引き起こされる出力角度の方向変化に関して、移動は、典型的には、殆ど減速しない。したがって、図１２に示されるように、中心位置が速度ベクトルに対して異なる側にある度に、速度は減少せず、誤中心推定が、検出される。
【００３６】
方向検証は、中心位置が速度ベクトルに対する側を変化させるとき、誤中心推定を仮定するが、速度は、有意に減少していない。この場合では、極値バッファ内の２つの最も古い位置が、直ちに更新され、それらの両方をｐｎｅｗと置き換え、これは、推定された中心位置を速度ベクトルの正しい側に迅速に戻すように調節する。点の代用は、図１３（下方）に示され、極値８の後、（バッファ内の）左下の極値が、現在の位置に置き換えられ、新しい仮想中心をもたらす。置換は、仮想中心８および９が明確に円の外側である図１３（上方）において以前に起きた誤方向変化の影響を補正する。
【００３７】
本アプローチを使用すると、中心位置が急激に変化するため、出力角度は、円滑ではないが、フィルタ処理によって、誤中心推定の影響は、正常に軽減されることができる。
【００３８】
（アプローチＢ：）
中心位置は、新しい位置と中心点との間の距離が、以前の位置と中心点との間の距離よりも小さいとき、すなわち、円の半径が更新ステップにおいて減少されるときに更新される。
【００３９】
中心位置ｐｃは、仮想円の半径が減少される場合、すなわち、現在の入力位置ｐｎｅｗへの中心位置の距離（ユークリッド距離）ｒｎｅｗが、以前の入力位置ｐｏｌｄへのその距離ｒｏｌｄよりも小さい場合に更新される。これは、図７に例証される。先に言及された場合では、すなわち、ｒｎｅｗ＜ｒｏｌｄの場合、現在の入力位置ｐｎｅｗと以前の入力位置ｐｏｌｄとの間の線の垂直二等分線ＰＢとｐｃおよびｐｏｌｄを通した線との交差点ｐＩＳは、ｐｃとｐｏｌｄとの間に置かれる。中心点ｐｃは、次いで、これをｐＩＳに向かって移動させることによって、例えば、（ｐＩＳ−ｐｃ）の一部をｐｃに追加することによって、例えば、一次ＩＩＲローパスフィルタ、すなわち、
ｐｃ＝Ｍ・ｐｃ＋（１−Ｍ）・（ｐＩＳ−ｐｃ）
を採用することによって更新され、式中、Ｍは、ＩＩＲフィルタのメモリ係数である。
【００４０】
図８は、（ｘ，ｙ）＝（８０ｍｍ，０）で開始する例示的軌跡に関する中心位置ｐｃの更新を例証する。
【００４１】
（開始検出）
出力値は、開始および停止イベント間に生成され得る。開始イベントは、円形軌跡によって、例えば、事前定義された閾値角度が超えられたときに定義され得る。角度が、複数の測定点にわたって蓄積され、開始イベントが、閾値が超えられたときに生成され得る。
【００４２】
他の開始基準も、適用され得る。特に、３Ｄタッチレスセンサシステムに関して、開始は、いったん移動が検出されるとトリガされることができる。
【００４３】
アルゴリズムは、全ての新しい入力位置を考慮し、絶対角度αを算出し、これが極値であると見出される場合、仮想中心位置ｐｃを更新する。出力は、開始条件が満たされる場合のみ報告される。
【００４４】
開始を検出するために、最小回転角度が、到達されなければならず、軌跡は、円形でなくてはならない。この回転角度は、最初の２つの入力位置以来、またはある時間にわたる連続α間の角度変化の単純な蓄積である。
【００４５】
円形軌跡分類は、バッファ、好ましくは、限定された長さの先入れ先出しバッファを充填するために、（上記に説明される）円形移動分類を使用する。軌跡が円形である可能性は、バッファ内に記憶された分類を平均化することによって、例えば、バイナリ移動分類を用いて取得され、これは、全バッファ長にわたって円形移動を示すバッファエントリの数として定義される。軌跡は、可能性が事前定義された閾値を上回る場合、円形と見なされる。
【００４６】
加えて、異なる機能が、円形移動が開始される位置に応じて、ＡｉｒＷｈｅｅｌにマッピングされることができる。例えば、一般的２Ｄタッチパッドに関して、タッチパッドの左端において移動を開始すると、ＡｉｒＷｈｅｅｌは、音量制御を行うことができ、右端において開始すると、ＡｉｒＷｈｅｅｌは、ディスプレイの輝度を制御することができる。
【００４７】
（停止検出）
可能な停止検出技法は、タッチの解除の検出、またはある時間にわたって移動しない指の検出、またはタッチの解除以外の手段、例えば、３Ｄセンサシステムからの手の除去によって検出される指／手の除去を含む。
【００４８】
停止はまた、軌跡が円形でなくなった場合、すなわち、円形軌跡の可能性が定義された閾値よりも低くなった場合にも検出されることができる。
【００４９】
開始および／または停止検出はまた、外部手段によって、例えば、キーボードのボタンを押す／解放することによってトリガされることもできる。
【００５０】
リスト１は、４つの極値点を伴うアプローチＡの結果として生じるアルゴリズムを記述する。
【表１−１】
0006517932.tif 000003
【表１−２】
0006517932.tif 000004
【００５１】
【表２−１】
0006517932.tif 000005
【表２−２】
0006517932.tif 000006
【００５２】
（複雑性の低減）
算出の複雑性を低減させるために、要求される角度分解能が算出するために使用される逆正接関数を可能にするとき、出力角度が、近似されることができ、そのために、２つの方法を提案する。
【００５３】
−線形セグメントによる逆正接関数の近似
逆正接関数は、線形セグメントによって近似される。関数は原点の周囲で点対称であるため、正の値のｙおよびｘのみ、すなわち、第１の象限もしくは四分円に関する関数のみを近似させ、出力角度の符号を変更する、ならびに／またはｙおよびｘの符号に応じてπの倍数を追加するために十分である。これは、図１４に例証され、セグメント境界線は、（ｙ／ｘ）∈｛０，１，４，２０｝であり、出力角度上にπ／２２の最大誤差をもたらす。
【００５４】
−円のセグメント化
逆正接関数の分解能または粒度に関する要件がさらに低いとき、効率的なアプローチは、セグメントおよびその関連付けられる角度を出力値として判定するために、四分円をセグメント化し、座標（ｙ／ｘ）間の比率に関する閾値を導入することである。
【００５５】
本アイデアは、ｍｋ＝ｔａｎ（δｋ）の閾値を伴う事前算出されたルックアップテーブルを作成することであり、δｋは、四分円のセグメントを分離する角度である。ｘおよびｙの符号を評価することは、象限をもたらし、ｙ／ｘを記憶された閾値ｍｋと比較することは、副象限の精度をもたらす。
【００５６】
例えば、セグメント境界線を表すｘおよびｙ軸を用いて、完全円を等しいサイズの１６個のセグメントにセグメント化すると、各象限は、４つのセグメントを含有する。角度δｋ∈｛π／８,π／４,３π／８｝における第１の象限内の残りの境界線は、値ｍｋ＝ｙ／ｘ∈｛０．４１４２，１，２．４１４２｝に対応する。これらの閾値は、２の累乗にかなり近接するため、それらは、
【化２】
0006517932.tif 000007
だけ近似されることができ、種類の比較
【化３】
0006517932.tif 000008
はさらに、
【化４】
0006517932.tif 000009
との乗算をビットシフト演算に置き換えることによって簡略化されることができる。
【００５７】
他の実施形態によると、標準的な２Ｄタッチパッドまたは同等の位置付けデバイスが与えられると、人工の固定中心位置が、例えば、タッチパッドの幾何学中心に導入され得、推定／検出された指位置が、この中心位置に対して考慮され得、一意の角度を（例えば、正のｘ軸に対して）もたらす。そのような実装の欠点は、適切な機能が、選択された中心位置が描かれた円内にあるときのみ提供されることであり得る。したがって、例えば、タッチパッドの右上角に描かれた小さい円は、認識されない場合がある。
【００５８】
種々の実施形態によると、上記に議論される方法は、多種多様なデバイスに実装されることができる。例えば、円形ジェスチャは、ハイファイセットの仮想音量制御ホイールの制御に類似するように使用されてもよい。時計回りの動きは、音量を増加させ、反時計回りの動きは、音量を減少させる。
【００５９】
別の実施形態によると、例えば、円形タッチパッドから公知の任意のタイプのメディアプレーヤ制御機能が、実装されることができる。
【００６０】
また別の実施形態によると、光スイッチ内の調光器、または、例えば、速度制御、空調温度、機械的移動機能等の種々の他の電化製品機能の制御が、本明細書に開示される方法によって実装されることができる。
【００６１】
別の実施形態によると、ＰＣマウスのスクロールホイールの代替物が、実装されることができる。
【００６２】
上記に議論される種々の方法は、多種多様なセンサシステムと併用されることができる。そのような２次元センサとのセンサ／測定システムに関する実施例は、タッチパネル／タッチディスプレイ、２Ｄビデオカメラ等である。３次元検出システムに関して、開示される方法は、３Ｄビデオカメラ、３Ｄ容量性センサシステム等と併用されてもよく、３Ｄ位置は、例えば、１つの次元を省略することによって２Ｄ位置に変換される。
【図１】
0006517932.tif 000010
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
0006517932.tif 000022
【図１４】
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【図１５】
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