本發明涉及手勢識別，并且具體而言涉及用于響應于手勢提供感覺反饋的手勢識別。

背景技術：

許多電子裝置需要用戶執行特定手勢以與裝置交互，例如，跨越智能手機的屏幕滑動以解鎖裝置。這些裝置通常需要用戶物理地觸碰裝置以使得手勢能夠被識別。這并不總是所希望的。舉例來說，對于虛擬現實裝置，必須通過物理地觸碰觸摸屏來與裝置交互可能限制虛擬現實體驗和/或是不切實際的(例如，假如觸摸屏安置在接近用戶的眼睛處)。

此外，裝置通常并不提供任何種類的感覺反饋來指示已經執行手勢。這也可以限制虛擬現實體驗以及限制與更常規的智能手機和其它基于屏幕的應用程序的交互性。

技術實現要素：

根據本發明的第一方面，提供一種用于識別用戶作出的手勢的手勢識別裝置，該裝置包括：

手勢檢測器，該手勢檢測器用于檢測用戶作出的手勢；

手勢分析塊，該手勢分析塊包括：

存儲器，該存儲器被配置成存儲已知的手勢；以及

圖案識別塊，該圖案識別塊被配置成使由手勢檢測器檢測到的手勢與存儲在存儲器中的已知的手勢相關聯；以及

磁場產生器，該磁場產生器用于與可佩戴標簽交互，該磁場產生器被配置成當特定手勢被手勢分析塊識別時在可佩戴標簽上提供磁力。

當使用該裝置時用戶可以佩戴可佩戴標簽，例如，在指甲或指尖上或圍繞指甲或指尖。如果裝置識別特定手勢，例如，按壓虛開關，那么磁力被施加到標簽，例如，產生模仿按壓實際開關的感覺的力。標簽上的力可以是吸引性或排斥性的。磁場產生器可以包括多個產生器，每個產生器是獨立地可操作的以在標簽上提供磁力。產生器可以在空間分開。因此，裝置可以在標簽上提供來自一些產生器的吸引力，并且同時在標簽上提供來自其它產生器的排斥力。

在一些例子實施例中，手勢檢測器可以包括用于發射和檢測電磁輻射的天線，其中手勢檢測器是可操作的以檢測從用戶反射的電磁輻射。反射可用于檢測用戶作出的手勢而無須用戶必須物理地觸碰裝置。

在一些例子實施例中，手勢檢測器包括用于發射和檢測電磁輻射的天線的陣列。

在一些例子實施例中，天線是可操作的以在近場體系中發射和接收無線電波。該裝置可另外包括近場通信(nearfieldcommunication，nfc)讀取器，該近場通信讀取器被配置成使用天線或天線中的至少一個發射和接收nfc信號。nfc讀取器可以例如用于與可佩戴標簽通信。舉例來說，nfc讀取器可以接收關于可佩戴標簽或用戶的信息，例如，確認用戶具有訪問裝置的權限。

在一些實施例中，手勢檢測器可以包括數碼相機。相機可用于記錄用戶作出的手勢，這些手勢可以隨后通過手勢分析塊進行分析。這還允許用戶作出手勢而無須物理地觸碰裝置。

在一些例子實施例中，磁場產生器可以包括永磁體。替代地，磁場產生器可以被配置成將直流電施加到天線或施加到天線中的至少一個以便產生磁場。

在一些例子實施例中，裝置可以是可操作的以使用時域多路復用或場切換分開電磁輻射的傳輸與磁場的產生。這可以避免磁場與電磁場之間的干擾。

根據第二方面，提供一種手勢識別系統以及根據第一方面的任何例子實施例的手勢識別裝置，該手勢識別系統包括適合于由系統的用戶佩戴的可佩戴標簽。

在第二方面的一些例子實施例中，可佩戴標簽可以包括永磁體。在此類實施例中，手勢識別裝置可以包括電磁體，以可切換地產生磁場以與可佩戴標簽的永磁體交互。舉例來說，裝置的磁場產生器可以被配置成將直流電施加到天線或施加到多個天線中的至少一個以便產生磁場。

在替代例子實施例中，可佩戴標簽可以包括電磁體，并且系統可另外包括可操作以為電磁體供電的電源。在此類實施例中，手勢識別裝置的磁場產生器可以是永磁體。

在一些例子實施例中，可佩戴標簽可以包括天線和被配置成使用nfc信號與手勢識別裝置通信的微處理器。

根據第三方面，提供一種將感覺反饋提供到手勢識別裝置的用戶的方法，該方法包括：

通過裝置的手勢檢測器來檢測用戶作出的手勢；

通過使用裝置的手勢分析塊使所檢測到的手勢與已知的手勢相關聯來識別手勢；

響應于識別特定手勢通過裝置的磁場產生器來產生磁場，以便在用戶所佩戴的可佩戴磁性標簽上提供磁力。

在一些例子實施例中，檢測用戶作出的手勢的步驟可以包括從裝置的天線發射電磁輻射，并且檢測從用戶反射的電磁輻射。在此類實施例中，發射電磁輻射和產生磁場的步驟可以是使用時域多路復用或場切換技術分開的。

將通過下文所描述的實施例清楚本發明的這些以及其它方面并且參考這些實施例闡明本發明的這些以及其它方面。

附圖說明

將參考圖式僅通過舉例來描述實施例，在圖式中：

圖1是例子手勢識別裝置的示意性圖示；

圖2a和2b示出了圖1中所示的裝置的使用的例子；

圖3示出了圖1中所示的裝置的使用的替代例子；

圖4是手勢識別裝置的替代例子的示意性圖示；

圖5示出了手勢識別裝置和可佩戴標簽的組件的方塊圖；以及

圖6示出了指示提供感覺反饋到手勢的方法的方塊流程圖。

應注意，圖式是圖解說明且未按比例繪制。為在圖式中清楚且方便，這些圖式的各部分的相對尺寸和比例已示出為在大小上放大或縮小。相同的參考符號一般用于指代在被修改的和不同的實施例中的對應的或類似的特征。

具體實施方式

圖1示出了例子手勢識別裝置100。圖1的頂部部分示出裝置100的前表面。舉例來說，裝置100可以是智能手機，或能夠檢測和識別用戶作出的手勢的任何其它裝置。在示出的例子中，裝置100包括屏幕101，屏幕101可以是觸摸屏，例如，常規的智能手機的觸摸屏。

圖1的底部部分示出裝置100的內部的視圖。裝置100包括天線102的陣列，天線102的陣列可以如所說明布置為矩形陣列。陣列102可以例如是近場通信(nearfieldcommunication，nfc)天線的陣列，能夠發射和接收電磁波，并且尤其是近場體系中的無線電波。天線的陣列102可以是可操作以執行多個功能的。舉例來說，它們可以充當正常nfc讀取器的天線，能夠與nfc標簽通信。天線的陣列102也可以用作裝置100的手勢檢測器的一部分，陣列102提供nfc電磁場用于手勢檢測。舉例來說，天線可以發出nfc場。電磁波可以從在場內執行手勢的用戶中反射，例如，在裝置100上方。反射波可以由天線的陣列102檢測并且得到分析以檢測已知的手勢。

另外，天線的陣列102可用作磁場產生器的一部分。直流電可以提供到一個或多個天線的陣列102，或者交流電的直流偏移可以提供到天線的陣列102中的一個或多個。流過天線的直流電將誘發磁場。

當特定手勢被裝置100識別時磁場可以由天線的陣列102中的一個或多個產生。這個場可以在作出手勢的用戶所佩戴的標簽上提供磁力以便響應于該手勢提供感覺反饋。磁場可以被誘發以便在此類標簽上形成吸引力或排斥力。多個天線可用于誘發磁場。因為天線的陣列102在空間上跨越裝置傳播，所以使用多個天線可以提供位置依賴性磁場。天線中的一些可用于產生吸引力，而其它天線同時在可佩戴標簽上產生排斥力。力反饋可以取決于手勢的位置和/或標簽在用戶的單根手指上的位置。

圖2a示出與裝置100交互的用戶的例子。用戶佩戴可佩戴標簽200，例如，在用戶的手指201的指甲上。用戶可以佩戴一個或多個標簽200。舉例來說，用戶可以在一個或多個指甲上佩戴標簽200。在示出的例子中，標簽200包括用于與由裝置100產生的臨時磁場交互的永磁體。然而，標簽200可以替代地包括連接到電源的電磁體。

用戶可以執行手勢以與裝置交互。在示出的例子中，用戶作出手勢以模擬按壓虛擬開關，例如，顯示在裝置100的屏幕101上的開關。當裝置100識別此手勢時，直流電被施加到天線、天線102a中的一個，以便產生磁場。所誘發的磁場將磁力202施加到標簽200。在示出的例子中，力202是排斥力。施加到標簽200的力被用戶感覺到；在示出的例子中，用戶感覺到力推動他們的手指201遠離裝置100。在當前例子中，此力可以感覺為相當于在按壓例如圖2b中說明的開關203的物理開關時感覺到的阻力。

圖3示出替代例子，其中力響應于不僅來自直接地位于標簽200下方的天線102a而且還來自相鄰天線102b-e的手勢而施加在標簽200上。在所示出的實施例中，全部激活的天線103a-c在相同方向上提供力，推動標簽200遠離裝置100。在替代例子中，全部的天線102a-e可以提供吸引力，或者天線102a-e可以各自在不同方向上提供力和/或以不同強度提供力。

在圖2和3中說明的例子僅僅是可以通過裝置100檢測和產生的手勢和反饋的簡單例子。在其它例子中，力反饋可以取決于手勢的位置，和/或在用戶所佩戴的一個或多個標簽200上的位置。在其它例子中，所誘發的場可以受到控制，使得力的動態可以發生改變，例如通過控制所誘發的場的強度作為時間的函數或控制一個或多個標簽200的位置。在后一種情況下，舉例來說，磁場的強度可以作為位置的函數受到控制，方法是改變哪個天線的陣列102誘發磁場以及多少直流電流過此天線。通過天線的電流的方向可以逆轉以使所產生的力202的方向發生逆轉。如果用戶佩戴一個以上標簽200，那么陣列102可以被配置成使得每個標簽200取決于其相對于陣列102的位置并且在所執行的特定手勢上感覺到不同的力。

在其它例子中，可以產生磁力以促使用戶的手勢，例如，在屏幕上的活動可以觸發力的產生。作為一個例子，虛擬開關可以僅在完成任務之后變得可供使用。力可以提供在用戶上以指示虛擬開關現在可供使用。作為一個替代例子，多個天線可用于產生響應于屏幕上的活動在特定方向上推動和/或拉動標簽200的磁場。舉例來說，模擬游戲中的平面的傾斜可以引起在傾斜方向上推動和/或拉動標簽200的磁場的產生。

標簽200可以包括nfc標簽以及磁體。nfc標簽可以包括能夠發射和接收nfc信號的nfc微芯片和天線。舉例來說，nfc標簽可以在存儲器中存儲關于標簽的信息或關于用戶的信息。nfc標簽可以是可操作的以與裝置100的nfc讀取器通信。nfc標簽可以例如告知裝置100它附接到用戶的哪根手指，以幫助裝置100識別特定手勢。nfc標簽可以傳送關于必須由裝置100產生的力的數量的信息以在標簽200上形成合適的力。nfc標簽可以提供安全信息到裝置100，例如，確認用戶具有操作裝置100的權限。

圖4示出手勢識別裝置400的替代例子。裝置400包括與平臺控制器400b通信的主要裝置400a。平臺控制器400b包括天線的陣列402。天線402可以上文關于天線的陣列102所述的任何方式操作。主要裝置400a可以是任何電子裝置，例如，智能手機或虛擬現實頭戴式耳機。在示出的例子中，主要裝置400a包括屏幕401。主要裝置400a可以使用任何方法與平臺控制器400b通信，例如，有線或無線通信。

在示出的例子中，用戶佩戴五個磁性標簽200a-e，一只手的每根手指和拇指上有一個標簽，以與平臺控制器400b交互。在替代例子中，用戶可以使用雙手，例如，標簽在雙手的每根手指上。在替代例子中，各自佩戴一個或多個標簽200的兩個或兩個以上不同用戶可以與裝置400交互。

除nfc標簽之外，每個標簽200a-e可以包括永磁體或電磁體。每個標簽200的nfc標簽可以例如與平臺控制器400b中的一個或多個nfc讀取器通信，例如，以提供關于標簽200附接到哪根手指的信息。

作為操作的例子，每個標簽200a-e可以鏈接到主要裝置400a的對應的功能403a-e。功能403a-e的特定操作可以指導平臺控制器400b以在特定標簽200a-e上產生特定磁力。舉例來說，功能403a可以指導平臺控制器以施加力到標簽200a，但不會到任何其它標簽。標簽200a附近的一個或多個天線可用于在標簽200a上產生磁力，但是其它標簽200b-e附近的天線可以是關閉的使得這些標簽并不感知力。

在逆向操作的例子中，平臺控制器400b的陣列402可用于檢測用戶模仿手勢的力，例如，模仿按壓鍵盤上的鍵。標簽200a-e的磁場可以在手勢期間在陣列402中的一個或多個天線中誘發電流。所產生的電流可用于確定作出手勢的力的量度。舉例來說，在每個標簽200a-e鏈接到對應的功能403a-e的情況下，對應的功能403a-e可以僅在正確的標簽200a-e以足夠的力執行特定手勢時運行。替代地，取決于作出手勢的力，可以在主要裝置400a上運行不同功能。此類逆向操作也可以用于上文所述的裝置100的例子。

圖5表示可以操作手勢識別裝置和標簽的系統的方塊圖，該裝置和標簽例如，裝置100和400以及標簽200。

手勢識別裝置500包括與平臺控制器502通信的天線或天線的陣列。平臺控制器502包括手勢分析塊503、磁力控制塊504和nfc讀取器505，它們中的每一個在平臺控制器502的控制下彼此通信。

除nfc塊602之外，可佩戴標簽600包括永磁體或電磁體601。nfc塊602可以被配置成傳送標識和/或安全信息到裝置500的nfc讀取器505。任選地，nfc塊602還可以發送關于應該使用裝置500的哪種場強度以施加力到標簽600的信息。

手勢可以通過天線或陣列501檢測到，例如，通過檢測來自用戶或來自用戶所佩戴的標簽600的nfc信號的反射或通過檢測由用戶佩戴的標簽600傳輸的nfc信號。

所檢測到的手勢可以通過手勢分析塊503來分析。手勢分析塊503位于其基礎水平的圖案識別塊處，該圖案識別塊具有存儲場變化的集合、在特定頻率下采樣并且數字化為“手勢”的能力。此數據庫隨后用于以操作模式參考。

分析過的手勢可以被發送到平臺控制器502且與對應的標識以及任選地從nfc讀取器塊505接收的安全信息連同關于個體標簽600所希望的磁力設置的任選的信息聚集。

此信息可以隨后被饋送到磁力控制塊504以配置陣列以便在標簽600上產生力。替代地或另外，標簽的力要求可以通過nfc讀取器505獨立地確定或可以通過應用程序配置。可以使平臺控制器502成為任何電子裝置的一部分以便使得裝置手勢與磁力反饋兼容并且響應于磁力反饋。

圖6示出了提供感覺反饋到手勢識別裝置的用戶的方法700，該方法700可以通過例如裝置100或裝置400的手勢識別裝置使用。在方法700的步驟701，用戶作出的手勢通過裝置的手勢檢測器檢測到。這可以舉例來說，通過從裝置的天線發射電磁輻射并且檢測從用戶反射的電磁輻射來實現。在步驟702處，手勢通過使用裝置的手勢分析塊使所檢測到的手勢與已知的手勢相關聯來識別。在步驟703處，響應于識別特定手勢由裝置的磁場產生器產生磁場，以便在用戶所佩戴的可佩戴磁性標簽上提供磁力。

在上述例子中，天線的陣列用于檢測手勢并且用于產生磁力。然而，手勢識別裝置可以包括僅一根天線，或者可以僅使用天線來產生磁場。手勢檢測可以通過記錄手勢來實現，例如，通過數碼相機，并且用裝置的手勢分析塊來分析所記錄的手勢。

在上述實施例中，手勢識別裝置示出為例如移動電話的單獨的裝置的一部分。然而，在這些實施例中的任何一個中手勢識別裝置也可以由用戶佩戴，并且可以形成與可佩戴標簽相同的可佩戴設備的零件的一部分。舉例來說，可佩戴標簽和手勢識別裝置這兩者可以都是手套的一部分。手套的某些部分可以包括手勢識別裝置。手套的部分可以例如是手套的手掌或手套的一根或多根手指。舉例來說，在包括多根天線的實施例中，多根天線可以是跨越手套的手指部分鋪展的。

在包括磁場產生器和檢測且發射電磁輻射的構件的根據本發明的手勢識別裝置的任何例子中可能必需要分開磁信號與電磁信號以最小化這些信號之間的干擾。這可以例如使用時域調制或場切換技術來實現。

通過閱讀本發明，本領域的技術人員將明白其它變化和修改。此類變化和修改可涉及等效物和其它特征，這些等效物和其它特征在手勢識別裝置的領域中已經為我們知曉，且可用作本文已經描述的特征的替代或補充。

盡管所附權利要求書是針對特定的特征組合，但應理解，本發明的公開內容的范圍還包括本文中明確地或隱含地公開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前在任何權利要求中主張的發明相同的發明或其是否緩解與本發明所緩解的任一或全部技術問題相同的技術問題。

在單獨實施例的上下文中描述的特征也可以組合地提供于單個實施例中。相反，為了簡潔起見，在單個實施例的上下文中所描述的多種特征也可以單獨地或以任何合適的子組合形式提供。申請人特此提醒，在審查本申請案或由此衍生的任何另外的申請案期間，可根據此類特征和/或此類特征的組合而制訂新的權利要求。

為了完整起見，還指出，術語“包括”并不排除其它元件或步驟，術語“一”并不排除多個，并且權利要求書中的附圖標記不應被解釋為限制權利要求書的范圍。