(57)【要約】連続した円ジェスチャを検出する方法およびデバイスであって、オブジェクト検出ユニットによって、オブジェクト移動を表すベクトルを受信することと、受信した列速度ベクトルから、速度ベクトルの列またはその近似値を決定することと、順々に続く速度ベクトル間の角度を推定することと、回転方向を決定することとを含む、連続した円ジェスチャを検出する方法およびデバイス。一実施形態において、速度ベクトルは、順々に続く位置ベクトルの差として計算される。
2016532179.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
連続した円ジェスチャを検出する方法であって、
オブジェクト検出ユニットによって、オブジェクト移動を表すベクトルの列を受信することと、
前記受信したベクトルの列から、速度ベクトルの列またはその近似値を決定することと、
順々に続く速度ベクトル間の角度を推定することと、
回転方向を決定することと
を含む、方法。
【請求項２】
前記受信したベクトルの列は、オブジェクト移動の位置ベクトル
【数５０１】
2016532179.tif 000104
である、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
速度ベクトルは、順々に続く位置ベクトルの差として計算される、請求項２に記載の方法。
【請求項４】
前記受信したベクトルの列は、時間ｋにおける電極ｉの測定値
【数５０２】
2016532179.tif 000105
を含む、請求項１に記載の方法。
【請求項５】
４つの測定電極が提供され、前記速度ベクトル
【数５０３】
2016532179.tif 000106
は、
【数５０４】
2016532179.tif 000107
によって決定される、請求項４に記載の方法。
【請求項６】
２つの順々に続く速度ベクトル
【数５０５】
2016532179.tif 000108
と
【数５０６】
2016532179.tif 000109
との間の前記角度は、
【数５０７】
2016532179.tif 000110
によって決定され、
【数５０８】
2016532179.tif 000111
は、前記回転方向であり、Ｔは、ベクトル転置を示し、バーは、ベクトルの正規化を示す、請求項１に記載の方法。
【請求項７】
【数５０９】
2016532179.tif 000112
である、請求項６に記載の方法。
【請求項８】
２つの順々に続く速度ベクトル
【数５１１】
2016532179.tif 000113
と
【数５１２】
2016532179.tif 000114
との間の前記角度
【数５１２−１】
2016532179.tif 000115
は、
【数５１３】
2016532179.tif 000116
近似的に決定され、
【数５１３−１】
2016532179.tif 000117
は、前記回転方向である、請求項１に記載の方法。
【請求項９】
【数５１４】
2016532179.tif 000118
である、請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
２つの順々に続く速度ベクトル
【数５１４−１】
2016532179.tif 000119
と
【数５１４−２】
2016532179.tif 000120
との間の前記角度
【数５１４−３】
2016532179.tif 000121
は、
【数５１５】
2016532179.tif 000122
近似的に決定される、請求項１に記載の方法。
【請求項１１】
速度ベクトルは、
【数５１６】
2016532179.tif 000123
であり、
【数５１７】
2016532179.tif 000124
である、請求項１に記載の方法。
【請求項１２】
２つのベクトルの列における各速度ベクトル
【数５１８】
2016532179.tif 000125
および
【数５１９】
2016532179.tif 000126
は、同一の値
【数５２０】
2016532179.tif 000127
または
【数５２１】
2016532179.tif 000128
によって正規化される、請求項１に記載の方法。
【請求項１３】
順々に続く速度ベクトルの対間の角度またはこれらの角度の近似値を積分することによって、円カウンタが実現される、請求項１に記載の方法。
【請求項１４】
前記円カウンタは、
【数５２２】
2016532179.tif 000129
が
所定の閾値を超える場合のみ更新される、請求項１３に記載の方法。
【請求項１５】
前記受信した列および／または前記速度ベクトルおよび／または前記円カウンタは、低域通過フィルタにかけられる、請求項１３に記載の方法。
【請求項１６】
前記センサシステムは、２次元タッチ測位システム、近距離センサシステム、または中／遠距離センサシステムである、請求項１に記載の方法。
【請求項１７】
前記近距離センサシステムは、準静的電場測定に基づく容量非接触センサシステムである、請求項１６に記載の方法。
【請求項１８】
前記近距離容量センサシステムは、方形パルス列信号で励起される１つ以上の伝送電極と、前記１つ以上の伝送電極と容量結合されている複数の受信電極とを備えている、請求項１６に記載の方法。
【請求項１９】
ヒューマンデバイスインターフェースであって、
ジェスチャ検出システムによって追跡されているオブジェクト移動を表すベクトルの列を生成するインターフェースと、
処理ユニットと
を備え、
前記処理ユニットは、
前記受信したベクトルから、速度ベクトルの列またはその近似値を決定することと、
順々に続く速度ベクトル間の角度を推定することと、
回転方向を決定することと
を行うように構成され、
前記処理ユニットは、円カウンタをさらに実装し、前記回転方向に応じたその符号を伴う前記推定された角度を追加することによって、前記円カウンタの値を更新する、ヒューマンデバイスインターフェース。
【請求項２０】
前記受信したベクトルの列は、オブジェクト移動の位置ベクトル
【数５２３】
2016532179.tif 000130
である、請求項１９に記載のヒューマンデバイスインターフェース。
【請求項２１】
速度ベクトルは、順々に続く位置ベクトルの差として計算される、請求項２０に記載のヒューマンデバイスインターフェース。
【請求項２２】
前記受信したベクトルの列は、時間ｋにおける電極ｉの測定値
【数５２４】
2016532179.tif 000131
を含む、請求項１９に記載のヒューマンデバイスインターフェース。
【請求項２３】
４つの測定電極が提供され、前記速度ベクトル
【数５２５】
2016532179.tif 000132
は、
【数５２６】
2016532179.tif 000133
によって決定される、請求項２２に記載のヒューマンデバイスインターフェース。
【請求項２４】
２つの順々に続く速度ベクトル
【数５２７】
2016532179.tif 000134
と
【数５２８】
2016532179.tif 000135
との間の前記角度は、
【数５２９】
2016532179.tif 000136
によって決定され、
【数５３０】
2016532179.tif 000137
は、前記回転方向であり、Ｔは、ベクトル転置を示し、バーは、ベクトルの正規化を示す、請求項１９に記載のヒューマンデバイスインターフェース。
【請求項２５】
【数５３１】
2016532179.tif 000138
である、請求項２４に記載のヒューマンデバイスインターフェース。
【請求項２６】
２つの順々に続く速度ベクトル
【数５３２】
2016532179.tif 000139
と
【数５３３】
2016532179.tif 000140
との間の前記角度
【数５３３−１】
2016532179.tif 000141
は、
【数５３４】
2016532179.tif 000142
によって近似的に決定され、
【数５３５】
2016532179.tif 000143
は、前記回転方向である、請求項１９に記載のヒューマンデバイスインターフェース。
【請求項２７】
【数５３６】
2016532179.tif 000144
である、請求項２６に記載のヒューマンデバイスインターフェース。
【請求項２８】
２つの順々に続く速度ベクトル
【数５３８】
2016532179.tif 000145
と
【数５３９】
2016532179.tif 000146
との間の前記角度
【数５３９−１】
2016532179.tif 000147
は、
【数５４０】
2016532179.tif 000148
によって近似的に決定される、請求項１９に記載のヒューマンデバイスインターフェース。
【請求項２９】
速度ｖベクトルは、
【数５４１】
2016532179.tif 000149
であり、
【数５４２】
2016532179.tif 000150
である、請求項１９に記載のヒューマンデバイスインターフェース。
【請求項３０】
２つのベクトルの列における各速度ベクトル
【数５４３】
2016532179.tif 000151
および
【数５４４】
2016532179.tif 000152
は、同一の値
【数５４５】
2016532179.tif 000153
または
【数５４６】
2016532179.tif 000154
によって正規化される、請求項１９に記載のヒューマンデバイスインターフェース。
【請求項３１】
順々に続く速度ベクトルの対間の角度、またはこれらの角度の近似値を積分することによって、円カウンタが実現される、請求項１９に記載のヒューマンデバイスインターフェース。
【請求項３２】
前記円カウンタは、
【数５４７】
2016532179.tif 000155
が所定の閾値を超える場合のみ更新される、請求項３１に記載のヒューマンデバイスインターフェース。
【請求項３３】
前記受信した列をフィルタにかけるように構成されている第１の低域通過フィルタ、および／または前記速度ベクトルをフィルタにかけるように構成されている第２の低域通過フィルタ、および／または前記円カウンタをフィルタにかけるように構成されている第３の低域通過フィルタをさらに備えている、請求項３１に記載のヒューマンデバイスインターフェース。
【請求項３４】
前記インターフェースは、２次元タッチ測位システム、近距離センサシステム、または中／遠距離センサシステムを備えている、請求項１９に記載のヒューマンデバイスインターフェース。
【請求項３５】
前記近距離センサシステムは、準静的電場測定に基づく容量非接触センサシステムである、請求項３４に記載のヒューマンデバイスインターフェース。
【請求項３６】
前記近距離容量センサシステムは、方形パルス列信号で励起される１つ以上の伝送電極と、前記１つ以上の伝送電極と容量結合されている複数の受信電極とを備えている、請求項３５に記載のヒューマンデバイスインターフェース。
【請求項３７】
前記円カウンタは、音量制御、調光器、速度制御、空調温度、または機械的移動機能のために使用される請求項１９に記載のヒューマンデバイスインターフェースを備えている電子デバイス。
【請求項３８】
前記円カウンタは、ＬＥＤバーを駆動する、請求項３７に記載の電子デバイス。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
（関連出願の引用）
本願は、米国仮出願第６１／８８６，９０４号（２０１３年１０月４日出願）の利益を主張し、上記出願は、その全体が本明細書に引用される。
【０００２】
本開示は、ヒューマンインターフェースのための方法およびデバイスに関し、具体的には、センサシステムのための連続した円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）を使用するか、または、それらは、パソコン専用スライダ領域（例えば、タッチパッドの右境界上）中で指が動いている場合、一般ノート型タッチパッドからのタッチ情報を使用している。
【０００４】
これらのセンサは、指先についての絶対位置情報を提供し、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、簡単な方法で制御レベルに直接的または特異的にマップされることができる情報を提供する。
【０００５】
特に、円形タッチパッドに対して、基準位置（例えば、パッドの周縁上）との角度を構築する指先位置とタッチパッドの幾何学的中心とが重要であり、この角度が評価されることができる。
【０００６】
固定基準位置がない円形ジェスチャの認識の場合、円形移動における角度を決定することは、もはや簡単ではない。これは、例えば、近距離容量センサシステムを用いた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。
【０００７】
円形移動は、時計回りまたは反時計回りのいずれかであり得、固定の開始または停止位置を有するように限定されないであろうことが考慮されなければならない。円形移動中に毎回、リアルタイム用途のために、現在まで収集されたデータを評価することしかできず、すなわち、部分的ジェスチャパターンを評価することしかできない。移動の始めに、描かれる円の中心を把握しないと、検出ユニットは、円の方向を知ることができない。例えば、左から右への移動は、時計回りの円の最上部に出現するが、反時計回りの円の底部にも出現する。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００８】
実施形態によると、連続した円ジェスチャを検出する方法は、オブジェクト検出ユニットによって、オブジェクト移動を表すベクトルの列を受信するステップと、受信したベクトルの列から、速度ベクトルの列またはその近似値を決定するステップと、順々に続く速度ベクトル間の角度を推定するステップと、回転方向を決定するステップとを含み得る。
【０００９】
さらなる実施形態によると、受信したベクトルの列は、オブジェクト移動の位置ベクトル
【数１１】
2016532179.tif 000003
であり得る。さらなる実施形態によると、速度ベクトルは、順々に続く位置ベクトルの差として計算することができる。さらなる実施形態によると、受信したベクトルの列は、時間ｋにおける電極ｉの測定値
【数１２】
2016532179.tif 000004
を含み得る。さらなる実施形態によると、４つの測定電極が提供されることができ、速度ベクトル
【数１３】
2016532179.tif 000005
は、
【数１４】
2016532179.tif 000006
によって決定される。
【００１０】
さらなる実施形態によると、２つの順々に続く速度ベクトル
【数１５】
2016532179.tif 000007
と
【数１６】
2016532179.tif 000008
との間の角度は、
【数１７】
2016532179.tif 000009
によって決定することができ、
【数１８】
2016532179.tif 000010
は、回転方向であり、Ｔは、ベクトル転置を示し、バーは、ベクトルの正規化を示し、すなわち、
【数１９】
2016532179.tif 000011
であり、
【数２０】
2016532179.tif 000012
は、ベクトル長を表す。さらなる実施形態によると、
【数２１】
2016532179.tif 000013
である。さらなる実施形態によると、２つの順々に続く速度ベクトル
【数２２】
2016532179.tif 000014
と
【数２３】
2016532179.tif 000015
との間の角度は、
【数２４】
2016532179.tif 000016
によって近似的に決定することができ、
【数２５】
2016532179.tif 000017
は、回転方向である。さらなる実施形態によると、２つの順々に続く速度ベクトル
【数２６】
2016532179.tif 000018
と
【数２７】
2016532179.tif 000019
との間の角度
【数２８】
2016532179.tif 000020
は、
【数２９】
2016532179.tif 000021
によって近似的に決定することができる。さらなる実施形態によると、速度ベクトルは、
【数３０】
2016532179.tif 000022
および
【数３１】
2016532179.tif 000023
であるように連続的である。さらなる実施形態によると、２つのベクトルの列における各速度ベクトル
【数３２】
2016532179.tif 000024
および
【数３３】
2016532179.tif 000025
は、同一の値
【数３４】
2016532179.tif 000026
または
【数３５】
2016532179.tif 000027
によって正規化することができる。さらなる実施形態によると、順々に続く速度ベクトルの対間の角度を積分することによって、円カウンタを実現することができる。さらなる実施形態によると、円カウンタは、
【数３６】
2016532179.tif 000028
が所定の閾値を超える場合のみ更新することができる。さらなる実施形態によると、位置ベクトルおよび／または速度ベクトルおよび／または円カウンタは、低域通過フィルタにかけることができる。さらなる実施形態によると、センサシステムは、２次元タッチ測位システム、近距離センサシステム、または中／遠距離センサシステムであり得る。さらなる実施形態によると、近距離センサシステムは、準静的電場測定に基づく容量非接触センサシステムであり得る。さらなる実施形態によると、近距離容量センサシステムは、方形パルス列信号で励起される１つ以上の伝送電極と、１つ以上の伝送電極と容量結合されている複数の受信電極とを備え得る。
【００１１】
別の実施形態によると、ヒューマンデバイスインターフェースは、ジェスチャ検出システムによって追跡されているオブジェクト移動を表すベクトルの列を生成するインターフェースと、受信したベクトルから、速度ベクトルの列またはその近似値を決定し、順々に続く速度ベクトル間の角度を推定し、回転方向を決定するように構成される、処理ユニットとを備え得、処理ユニットはさらに、円カウンタを実装し、回転方向に応じたその符号を伴う推定された角度を追加することによって、円カウンタの値を更新する。
【００１２】
ヒューマンデバイスインターフェースのさらなる実施形態によると、ベクトルの列は、オブジェクト移動の位置ベクトル
【数３７】
2016532179.tif 000029
であり得る。ヒューマンデバイスインターフェースのさらなる実施形態によると、速度ベクトルは、順々に続く位置ベクトルの差として計算することができる。ヒューマンデバイスインターフェースのさらなる実施形態によると、受信したベクトルの列は、時間ｋにおける電極ｉの測定値
【数３８】
2016532179.tif 000030
を含み得る。ヒューマンデバイスインターフェースのさらなる実施形態によると、４つの測定電極が提供されることができ、速度ベクトル
【数３９】
2016532179.tif 000031
は、
【数４０】
2016532179.tif 000032
によって決定される。
【００１３】
ヒューマンデバイスインターフェースのさらなる実施形態によると、２つの順々に続く速度ベクトル
【数４１】
2016532179.tif 000033
と
【数４２】
2016532179.tif 000034
との間の角度は、
【数４３】
2016532179.tif 000035
によって決定することができ、
【数４４】
2016532179.tif 000036
は、回転方向であり、Ｔは、ベクトル転置を示し、バーは、ベクトルの正規化を示す。ヒューマンデバイスインターフェースのさらなる実施形態によると、２つの順々に続く速度ベクトル
【数４５】
2016532179.tif 000037
と
【数４６】
2016532179.tif 000038
との間の角度
【数４６−１】
2016532179.tif 000039
は、
【数４７】
2016532179.tif 000040
によって近似的に決定することができ、
【数４８】
2016532179.tif 000041
は、回転方向である。ヒューマンデバイスインターフェースのさらなる実施形態によると、
【数４９】
2016532179.tif 000042
である。ヒューマンデバイスインターフェースのさらなる実施形態によると、２つの順々に続く速度ベクトル
【数５０】
2016532179.tif 000043
と
【数５１】
2016532179.tif 000044
との間の角度は、
【数５２】
2016532179.tif 000045
によって近似的に決定することができる。ヒューマンデバイスインターフェースのさらなる実施形態によると、速度ベクトルは、
【数５３】
2016532179.tif 000046
および
【数５４】
2016532179.tif 000047
であるように連続的である。ヒューマンデバイスインターフェースのさらなる実施形態によると、２つのベクトルの列における各速度ベクトル
【数５５】
2016532179.tif 000048
および
【数５６】
2016532179.tif 000049
は、同一の値
【数５７】
2016532179.tif 000050
または
【数５８】
2016532179.tif 000051
によって正規化することができる。ヒューマンデバイスインターフェースのさらなる実施形態によると、順々に続く速度ベクトルの対間の角度を積分することによって、円カウンタを実現することができる。ヒューマンデバイスインターフェースのさらなる実施形態によると、円カウンタは、
【数５９】
2016532179.tif 000052
が所定の閾値を超える場合のみ更新されることができる。ヒューマンデバイスインターフェースのさらなる実施形態によると、ヒューマンデバイスインターフェースはさらに、位置ベクトルをフィルタにかけるように構成されている第１の低域通過フィルタ、および／または速度ベクトルをフィルタにかけるように構成されている第２の低域通過フィルタ、および／または円カウンタをフィルタにかけるように構成されている第３の低域通過フィルタを備え得る。ヒューマンデバイスインターフェースのさらなる実施形態によると、インターフェースは、２次元タッチ測位システム、近距離センサシステム、または中／遠距離センサシステムを備え得る。ヒューマンデバイスインターフェースのさらなる実施形態によると、近距離センサシステムは、準静的電場測定に基づく容量非接触センサシステムであり得る。ヒューマンデバイスインターフェースのさらなる実施形態によると、近距離容量センサシステムは、方形パルス列信号で励起される１つ以上の伝送電極と、１つ以上の伝送電極と容量結合されている複数の受信電極とを備え得る。
【００１４】
さらに別の実施形態によると、電子デバイスは、上記で説明されるようなヒューマンデバイスインターフェースを備え得、円カウンタは、音量制御、調光器、速度制御、空調温度、または機械的移動機能のために使用される。
【００１５】
電子デバイスのさらなる実施形態によると、円カウンタは、ＬＥＤバーを駆動する。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】図１は、個別の時間インスタンス
【数６０】
2016532179.tif 000053
においてサンプリングされた２Ｄ円ジェスチャの位置ベクトルおよび速度ベクトルを示す。
【図２】図２は、座標系の原点から開始する正規化速度ベクトルを伴う単位円を示す。
【図３】図３は、トラックパッドまたはタッチスクリーン等の２Ｄ検出システムを示す。
【図４】図４は、例示的な３Ｄジェスチャ検出システムを示す。
【図５】図５は、準静的電場検出方法を使用する、４つのフレーム受信電極を伴う特定の標準ジェスチャ検出電極レイアウトを示す。
【図６】図６は、図５の実施形態の４つの電極３１０−３４０によって画定される検出空間内の円形経路上で時計回りまたは反時計回りに移動する指の位置を示す。
【図７】図７は、エアホイールアルゴリズムの出力値のための視覚化アプローチを示す。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
種々の実施形態によると、観察される円ジェスチャ（またはパターン）が識別される。したがって、いくつかの実施形態によると、２つの順々に続く速度ベクトルから、回転方向、およびこれらのベクトルの間の角度が、円カウンタを更新するために決定される。以下では、このジェスチャは、エアホイールジェスチャとも称される。「順々に続く」という用語は、本明細書の全体を通して使用され、それによって、時間的に間隔を置く要素または事象を指定するために定義される。それらは、間に他の要素または事象がなく連続的である必要はない。したがって、「連続的」という用語は、本明細書の全体を通して使用され、それによって、時間に関して隣接した要素または事象を指定するために定義される。
【００１８】
この部における一般的なアプローチのために、標的点（例えば、順々に続く個別の時間インスタンスｎにおいて２次元（２Ｄ）面内で円形ジェスチャを行う指先）対応するか、またはその推定値である位置ベクトルの列
【数１０１】
2016532179.tif 000054
が提供されることが仮定されるであろう。時間インスタンスは、連続的である必要はないが、一方のベクトルが他方のベクトルより新しいように、時間的に順々に続くべきである。例えば、順々に続くベクトル
【数１０２】
2016532179.tif 000055
および
【数１０３】
2016532179.tif 000056
が使用されることができ、太字は、変数がベクトルであることを示す。図３は、例えば、処理システム１３０と接続された２Ｄインターフェース１１０と連結されたトラックパッド／タッチスクリーン１２０を備えている、例示的な２次元システム１００を示す。２つの位置ベクトルの間の差は、速度ベクトルであり、例えば、２つの順々に続く位置ベクトルに対して、
【数１０４】
2016532179.tif 000057
を得、上式は、時間‘ｏｌｄ’と時間‘ｎｅｗ’との間における移動の方向および規模を含む。以下では、連続ベクトルは、ｏｌｄ＝ｋ−１およびｎｅｗ＝ｋであるように仮定されるであろう。しかしながら、上記のように、これは必須要件ではないこともある。これは、必ずしも最新の速度ベクトルおよびその直前のものである必要はない。主に、一方が他方より最近のデータを含むことが重要である。さらに、これらの速度ベクトルは、低域通過フィルタリングのようなある種類の前処理をすでに受けていることもある。
【００１９】
２つのそのような速度ベクトル、例えば、図１に示されるような
【数１０５】
2016532179.tif 000058
および
【数１０６】
2016532179.tif 000059
を考えると、それらの間で、角度
【数１０７】
2016532179.tif 000060
が定義されることができる。回転方向が（時計回りの円ジェスチャと同様に）右に旋回している場合、
【数１０８】
2016532179.tif 000061
である。回転方向が（反時計回りの円ジェスチャと同様に）左に旋回している場合、
【数１０９】
2016532179.tif 000062
である。連続した速度ベクトルの対間の角度
【数１１０】
2016532179.tif 000063
を積分することによって、円カウンタが実現されることができる。
【００２０】
問題は、角度
【数１１０−１】
2016532179.tif 000064
または類似評価尺度をどのようにして得るかであり、
【数１１０−２】
2016532179.tif 000065
の関心の値範囲は、
【数１１１】
2016532179.tif 000066
として仮定される。
このために、
【数１１２】
2016532179.tif 000067
および
【数１１３】
2016532179.tif 000068
は、図２に示されるような単位ベクトル
【数１１４】
2016532179.tif 000069
に正規化され、ここで、
【数１１５】
2016532179.tif 000070
は、ベクトルの長さを表す。
【数１１６】
2016532179.tif 000071
を用いて、厳密解は、
【数１１７】
2016532179.tif 000072
によって、与えられ、
【数１１８】
2016532179.tif 000073
は、回転方向であり、以下で決定され、Ｔは、ベクトル転置を示す。
【００２１】
しかしながら、計算が複雑な逆余弦関数は、
【数１１９】
2016532179.tif 000074
の長さ（弦）、すなわち、
【数１２０】
2016532179.tif 000075
によって、またはその正弦、すなわち、
【数１２１】
2016532179.tif 000076
によって、角度
【数１２２】
2016532179.tif 000077
（単位円上のその弧と同一の値である）を概算することによって、回避することができ、ここで、
【数１２２−１】
2016532179.tif 000078
は、回転方向であり、以下で決定されるであろう。
ｘ、ｙ、およびｚ成分
【数１２３】
2016532179.tif 000079
および
【数１２４】
2016532179.tif 000080
をそれぞれ有する３次元ベクトル
【数１２４−１】
2016532179.tif 000081
および
【数１２４−２】
2016532179.tif 000082
に対して、
【数１２５】
2016532179.tif 000083
であり、
【数１２５−１】
2016532179.tif 000084
は、
【数１２６】
2016532179.tif 000085
として定義される、外積（ベクトル積）を表す。
２Ｄベクトルに対して、ベクトル積は、そのように定義されない。しかしながら、２Ｄ（ｘ／ｙ）面が、３次元、すなわち、ｚ次元によって拡張され、恣意的な一定のｚ値、好ましくは、ｚ＝０が、速度ベクトルに割り当て得られた場合、ベクトル積は、そのｚ成分が目的とする値である、結果として生じる３Ｄ速度ベクトルに適用されることができる。
【数１２８】
2016532179.tif 000086
を用いると、
【数１２９】
2016532179.tif 000087
を得、したがって、
【数１３０】
2016532179.tif 000088
であり、｜．｜は、スカラー絶対値を表す。
【００２２】
ベクトル積のｚ成分の符号は、回転方向であり、したがって、
【数１３１】
2016532179.tif 000089
であり、最終的には、
【数１３２】
2016532179.tif 000090
である。
【００２３】
以下では、種々の実施形態で実装することができる、さらなる可能な改良について議論する。したがって、種々の可能な改良を別々に使用するか、または組み合わせることができる。
【００２４】
（正規化）
実践では、平方根の計算を回避することによる複雑性の低減のために、両方のベクトル
【数１３３】
2016532179.tif 000091
および
【数１３４】
2016532179.tif 000092
は、（サンプル周波数が十分に高いという条件で）典型的には、実現可能な効果を伴わずに、同一の値
【数１３５】
2016532179.tif 000093
または
【数１３６】
2016532179.tif 000094
によって正規化され得、すなわち、
【数１３７】
2016532179.tif 000095
であり、
【数１３８】
2016532179.tif 000096
である。
【００２５】
（ジッタ抑制）
ジッタ抑制に対して、円カウンタは、例えば、最小量の移動が検出されるときのみ、例えば、
【数１３９】
2016532179.tif 000097
が閾値を超えるときに、更新され得る。これは、スリップを用いる円カウンタの微分更新をもたらす。
【００２６】
（円滑性）
円カウンタの円滑性は、低域通過フィルタリングを位置ベクトルおよび／または速度ベクトルおよび／または出力カウンタに適用することによって、向上させることができる。
【００２７】
（入力データ）
基礎的センサシステムに応じて、ｘ／ｙ位置推定は、多数の処理段階を受け得、かつ多数の構成パラメータに依存し得、各処理段階は、エラーおよび計算の複雑性の危険性を追加する。しかしながら、提案されたアルゴリズムが実際に入力データとして必要とするものは、２次元ベクトルだけであり、（少なくとも近似的に）その第１次元の値は、標的点が第１の幾何学的次元において移動するときに増加／減少し、第２の次元は、標的点が第２の幾何学的次元において移動するときに増加／減少する。
【００２８】
典型的な３次元（３Ｄ）ジェスチャ検出システム２００が、図４に示されている。処理システム１３０に接続される、それぞれの３Ｄ検出インターフェース２２０と連結されたセンサ配列も含み得る、検出空間のグラウンドプレーン２１０が示されている。システム２００で使用されるセンサ配列の代わりに、光学３Ｄシステム内のそれぞれの好適な場所に配置された光学検出手段もあり得る。種々の実施形態に供給されるであろう追跡点を生成するために、他の３Ｄ検出システムが使用され得る。
【００２９】
準静的交流電場を使用する３次元ジェスチャ検出システム等のタッチフリージェスチャシステムの一実施形態によると、図５で描写されるような４フレーム電極レイアウトが提供される。ここで、４つの受信電極３１０、３２０、３３０、および３４０は、同一面内で配列され、長方形の領域を画定する。他の実施形態によると、より多いまたは少ない受信電極を伴う他の電極配列および／または他の幾何学的配列が使用され得る。参照数字３０５は、例えば、３０〜２００ｋＨｚ方形波信号を供給され得る、基礎的伝送電極を指定する。しかしながら、他の実施形態によると、伝送層３０５は、受信電極３１０−３４０と同一の面内に配列され得、異なる形状であり得るか、または複数のＴｘ電極が使用され得る。伝送電極は、電極面の１０〜１５ｃｍ上方まで延び得る検出空間を画定するように上向きに延びる準静的電場を生成する。不要な領域に向かった電場の拡張を抑制するために、グラウンドシールド（図示せず）が使用され得る。伝送電極と受信電極とシステムグラウンドとの間の容量結合は、検出空間に進入する導電性オブジェクトによって乱されるであろう。それぞれの電極で測定される乱れから、オブジェクトの移動の方向および／または位置を推定することができる。例えば、少なくとも３つのそのような受信電極の測定から、時間に関する導関数が速度ベクトルである、３次元位置を推定することができる。例えば、出願人によって製造されたＭＧＣ３１３０等の集積回路３５０が使用され得る。２０１３年１１月１９日に発行されたデータシート「ＭＧＣ  ３１３０  Ｓｉｎｇｌｅ−Ｚｏｎｅ  ３Ｄ  Ｔｒａｃｋｉｎｇ  ａｎｄ  Ｇｅｓｔｕｒｅ  Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ  Ｄａｔａ  Ｓｈｅｅｔ」が、出願人から入手可能であり、参照することにより本明細書に組み込まれる。受信処理デバイス３６０またはインターフェースチップが、集積回路３５０と連結され得る。
【００３０】
サンプル点を提供するために、他の３次元検出システムを使用することができ、本実施形態は、上記で議論される具体的実施形態に限定されない。しかしながら、本明細書で議論される方法は、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特に有益であり得る。
【００３１】
上記で議論されるような４フレーム電極設計３００を用いると、オブジェクトが３１０−３４０に及ぶ領域内で移動しているとき、速度ベクトルの粗いが機能的な近似値が、以下の方程式（２）で示されるように与えられる。
【数１４０】
2016532179.tif 000098
式中、
【数１４１】
2016532179.tif 000099
は、時間ｋにおける電極ｉのシステム測定値であり、指から電極までの距離が減少するにつれて増加し、電極１、２、３、４は、それぞれ、図５の３２０、３３０、３４０、３１０に対応する。本近似値はまた、１つ以上の電極ｉに対して、対応する測定値が、指から電極までの距離が減少するにつれて単調に減少するときにも機能的である。次いで、
【数１４５】
2016532179.tif 000100
および
【数１４６】
2016532179.tif 000101
の符号は、これらの電極ｉに対して逆にされる必要がある。
【００３２】
図６は、図５の実施形態の４つの電極３１０−３４０によって画定される検出空間内の円形経路上で時計回りまたは反時計回りに移動する指の位置を示す。そのようなシステムでは、概して、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、例えば、３０〜２００ｋＨｚ方形パルス列信号を使用して、電場を生成するために伝送電極が使用され、オブジェクトが準静的電場に進入すると、複数の受信電極の測定信号から、電場の乱れが検出されることができる。全ての電極からのデータが同一の符号を有する場合、すなわち、指が全ての電極に接近している／電極から離れている場合、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得る。しかしながら、上記のように、本方法はまた、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得る。
【００３３】
（開始／停止条件）
隠れマルコフモデル（ＨＭＭ）ベースの自動ジェスチャ認識エンジンがエアホイールと並行して作動すると仮定すると、円カウンタを始動／出力するための１つの可能な開始条件は、ＨＭＭベースのジェスチャ認識システムの開始検出機能性を共有すること、および専用ＨＭＭが最も可能性の高いものになるときに円計数をトリガすることである。例えば、時計回りおよび／または反時計回りのジェスチャ事象のためのＨＭＭは、その全体で参照することにより本明細書に組み込まれる、同時係属出願第ＵＳ−２０１４−００５０３５４−Ａ１号でさらに詳細に説明されるように、そのような専用ＨＭＭであるために好適である。
【００３４】
代替として、円計数は、バックグラウンドで恒久的に作動することができるが、一方の回転方向におけるある量のカウントが、限定された時間量内で達せられるか、または所与の時間量内の一方の回転方向と反対の回転方向とにおけるカウントの比が、閾値を超えるかもしくは閾値を下回るときにのみ、カウンタ更新の出力が起動される。
【００３５】
「円滑性」向上における低域通過フィルタによって導入されるメモリに応じて、それらのメモリを消去し、おそらく、実際に出力する少し前に円カウンタの追跡を開始することが有用または必要であり得る。
【００３６】
停止条件は、例えば、指がアクティブ空間（準静的電場測定を使用する３Ｄジェスチャ検出システム内の受信電極が及ぶ領域の上方の空間）から離れるか、または２Ｄシステム内のタッチパッドから離れることであり得る。別の停止条件は、指が静止していること、すなわち、検出された指の移動（例えば、速度ベクトルの絶対値によって定量化される）が、定義された時間量にわたって定義された閾値を下回ることであり得る。
【００３７】
（アルゴリズム）
（単純化／拡張を伴わない）提案されたアルゴリズムの例示的な疑似コードが、以下のリスト１に示され、正規化速度ベクトルの外積のｚ要素を計算し、出力値であり得るアキュムレータ「円カウンタ」にそれを加算することによって、角度
【数１４７】
2016532179.tif 000102
が
【数１４８】
2016532179.tif 000103
を用いて概算される。
（リスト１）
／／  Ｉｎｉｔｉａｌｉｚａｔｉｏｎ
ｓｔａｔｕｓ  ＝  ＯＦＦ；    ／／  ＡｉｒＷｈｅｅｌ  ｓｔａｔｕｓ
ＣＣ  ＝  ０；                ／／  Ｃｉｒｃｌｅ  Ｃｏｕｎｔｅｒ  （ａｃｃｕｍｕｌａｔｏｒ）
ｖ＿ｎｅｗ＝［０  ０］；  ｖ＿ｏｌｄ  ＝  ［０  ０］；      ／／  Ｖｅｌｏｃｉｔｙ  ｖｅｃｔｏｒｓ
ＷＨＩＬＥ  ｔｒｕｅ  ｛
／／  Ｇｅｔ  ｎｅｗ  ２−ｄｉｍｅｎｓｉｏｎａｌ  ｖｅｌｏｃｉｔｙ  ｖｅｃｔｏｒｓ
ｖ＿ｎｅｗ  ＝  ｆｃｔ＿ｇｅｔ＿ｄａｔａ（）；
／／  Ｎｏｒｍａｌｉｚｅ  ｖ＿ｎｅｗ
ｖ＿ｎｅｗ  ＝  ｆｃｔ＿ｎｏｒｍａｌｉｚｅ（ｖ＿ｎｅｗ）；
／／  Ｓｔａｒｔ／Ｓｔｏｐ  Ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ
ＩＦ  ＜Ｓｔａｒｔ  Ｃｏｎｄｉｔｉｏｎ  Ｆｕｌｆｉｌｌｅｄ＞  ｛
ｓｔａｔｕｓ  ＝  ＯＮ；
｝
ＩＦ  ＜Ｓｔｏｐ  Ｃｏｎｄｉｔｉｏｎ  Ｆｕｌｆｉｌｌｅｄ＞  ｛
ｓｔａｔｕｓ  ＝  ＯＦＦ；
｝
／／  Ｕｐｄａｔｅ  Ｃｉｒｃｌｅ  Ｃｏｕｎｔｅｒ  （ａｃｃｕｍｕｌａｔｏｒ）
ＩＦ  （ｓｔａｔｕｓ  ＝＝  ＯＮ）  ｛
ＣＣ  ＋＝  ｖ＿ｎｅｗ［１］＊ｖ＿ｏｌｄ［０］−ｖ＿ｎｅｗ［１］＊ｖ＿ｏｌｄ［０］；
｝
／／  Ｂａｃｋｕｐ  ｌａｔｅｓｔ  ｖｅｌｏｃｉｔｙ  ｖｅｃｔｏｒ
ｖ＿ｏｌｄ  ＝  ｖ＿ｎｅｗ；
｝
【００３８】
（種々の用途）
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に類似する。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。
【００３９】
図７において、設計提案が示されており、同図は、エアホイール音量制御、音量ホイール、および最小値（例えば、０）および最大値（例えば、６３）で飽和する音量レベルディスプレイのための視覚化アプローチを示す。
【００４０】
これは、位相インジケータを伴う音量制御ホイールと、明るいＬＥＤの棒の高さが音量を示すＬＥＤディスプレイとを示す。明るいＬＥＤがないことは、消音に対応し、全てのＬＥＤが明るいことは、最大音量に対応する。円形の指の動きによって音量ホイールを回すことは、音量を増加／減少させ、ホイールが、定義された量だけ、例えば、πだけ回されたとき、または円カウンタが定義された量だけ変化したとき、それぞれ、１つのＬＥＤが明るくなるか、またはオフにされる。理論上は、音量ホイールを無限量だけ回すことができるが、ＬＥＤ棒グラフは、消音または最大音量で飽和する。
【００４１】
そのようなエアホイールは、多種多様な用途で使用され得る。例えば、以下である。
−円形タッチパッドから知られている任意のメディアプレーヤ制御型機能性
−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気器具機能の制御
−パソコンのマウスのスクロールホイールの代替品
−センサシステム／測定入力デバイスの種類（例）
１．２Ｄタッチパネル／タッチディスプレイ、２Ｄビデオカメラ
２．３Ｄビデオカメラ、３Ｄ容量センサシステム
【００４２】
（他のモード）
２Ｄまたは３Ｄ測位システム（例えば、カメラベースまたは容量センサシステム）の場合、例えば、画像処理技法を使用して、部分的パターン（例えば、部分的に描かれた円）を評価することも可能である。しかしながら、これは、追加のアルゴリズム機械（スケーリング、回転、新しい距離評価尺度）を必要とするであろう。
【図１】
2016532179.tif 000156
【図５】
2016532179.tif 000157
【図６】
2016532179.tif 000158
【図７】
2016532179.tif 000159
【図２】
2016532179.tif 000160
【図３】
2016532179.tif 000161
【図４】
2016532179.tif 000162
【国際調査報告】
2016532179.tif 000163
2016532179.tif 000164
2016532179.tif 000165
2016532179.tif 000166
2016532179.tif 000167