用于在体育应用中输入信息的设备和方法
【技术领域】
[0001] 本发明适用于在体育应用中用户与可穿戴电子设备交互的领域。
【背景技术】
[0002] 根据所考虑的体育应用，用户可W大大受益于利用可穿戴设备，例如，用于训练或 性能分析目的。运种应用中的一个关键方面是允许用户容易地与设备交互，而不或者只最 低限度地干扰所执行的体育活动。例如，运种干扰可W引起专屯、的丧失或者所执行体育活 动流的中断，W任一方式都会导致所执行体育活动中更低性能和效率。电子设备中已知的 用户输入技术，诸如像按钮或触摸屏，在大多数体育应用中都不是很适合，因为它们需要用 户集中注意力到设备上来执行交互(例如，通过用手指捜索按钮和/或直接看设备来致动触 摸屏）。此外，为了实现好的人类工程学并且不物理地阻碍自然运动所需的紧凑性和小型性 放大了运些难点。在某些体育应用中，运些交互会变得甚至更复杂。例如，在其中用户拿着 或戴着体育器材(例如，网球中的球拍、高尔夫中的球棒或者冰球中的手套）的体育应用中， 交互是笨拙的或者甚至需要松开或除去体育器材。更一般而言，在大多数体育应用中，与执 行体育活动时相比，运些交互需要姿态的大幅改变来操作设备。通过使用基于运动的交互 来操作可穿戴设备，所公开的发明解决了运些缺陷。
[0003] 在体育应用中使用基于运动的用户接口时的主要挑战是找出健壮的手段来无缝 地区分正常的体育活动运动和与可穿戴设备的特殊交互运动。如果没有被正确解决，则运 个问题会大大地限制或危害基于运动的用户接口在体育应用中的可使用性。之前公开的基 于运动的交互设备和方法，例如在遥控、输入设备或游戏接口领域中，不能健壮和高效地被 用在体育应用中，因为它们不能防止在运动密集任务中间错误的用户输入被设备检测到 (假阳性)和/或在运动识别之前依靠用户执行启用或触发动作。遥控、输入设备或游戏控制 领域中现有技术的例子包括尝试识别用户触发(例如按钮按下）与不活动时刻之间的手势 序列的分割步骤。被分割的运动序列被确定匹配用户输入(例如命令或信息）的手势识别方 法处理。其它现有技术例子在使用附加传感器值来监视输入运动的时候引入了根据测量到 的传感器值的多个可用输入命令的启用或扩展(例如，定义其中输入运动被启用或者代表 不同输入命令的不同空间平面）。但是适用于其各自领域的运些方法在其中设备经历连续 和非预期运动的体育应用中或者太限制或者不适合。勉强适合用于在活动体育期间打分使 用的设备示例是US-B 8 010 911、US-A 2012/0016624、US-A 2011/0205156和US-A 2013/ 0002538ο
【发明内容】
[0004] 为了克服运些限制，所公开的发明介绍了特别适于体育应用中用户输入并且尤其 适于由运动员在体育比赛期间输入体育分数信息的新颖运动识别方法。
[0005] 运个目的是通过如权利要求1所述的设备、通过如权利要求16所述的系统W及通 过如权利要求19所述的方法来满足的。
[0006] 在所公开的发明中，根据本领域技术人员的公知和技术，设备是被封装的电子设 备，包括至少处理元件(例如处理器)和执行其主要功能所必需的所有其它元件(例如，在数 据记录器应用中，至少一些电子存储器和传感器）。
[0007] 在本发明的描述中，当连接到"设备"时，术语"可穿戴"应当被理解为通过任何方 式附连到用户的身体，诸如但不限于，带子、手獨、粘片或者嵌在用户穿着或携带的任何衣 物或装备当中。
[0008] -个或几个肢体或身体部分的运动通过至少一个运动传感器读取在至少一个方 向或轴上的至少一个值来测量。运个传感器值W任何原始或预处理形式被设备的处理元件 读取。例如，传感器的实施例可W具有嵌入式计算能力并且在输出其传感器值之前W过滤 的形式执行预处理。在任何情况下，运动传感器都在设备中运样被选择并布置，使得预定义 的设备运动能够被检测。运些预定义的运动W运样一种方式被定义，使得它们对应于运动 员身体并且尤其是运动员手臂的特征性运动，使得设备能够检测运动员的特征性运动。
[0009] 本发明中使用各种类型的运动传感器，尤其是惯性传感器，可W随着实施例和所 针对的体育应用而变。优选但非限制性的实施例分别使用可从各半导体制造商获得并且能 够提供精确、紧凑和成本有效的物理值读数的MEMS(微型机电系统)类型的运动传感器或惯 性传感器，其中物理值诸如，但不限于，加速度、角速度、力、压力水平或磁场。应当理解，根 据所使用的运动或惯性传感器，校准步骤可W是必需的。
[0010] 虽然在本发明的优选实施例中传感器被嵌在设备中，但是应当理解，在其它实施 例中传感器可W附连到其它肢体或身体部分，作为通过导线或无线地(例如经由射频)连接 到主设备的独立可穿戴设备，从而形成BAN(身体区域网络）。应当理解，所公开的用户运动 输入方法在优选实施例中是在可穿戴设备中执行的，但是，在具有BA脚石扑的实施例的情况 下，所公开方法的预处理、格式化或计算步骤可W很好地在独立传感器设备中执行。
[0011] 此外，还应当理解，虽然所公开的用户运动输入方法在优选实施例中是在可穿戴 设备中执行的，但是原始格式或预格式化格式的传感器值或者用户运动输入方法的中间步 骤的结果值可W通过导线或无线地发送到外部处理单元。运种外部处理单元可W执行数据 格式化和/或所公开方法的一些或全部步骤并且有可能将所公开方法的中间和/或最后结 果值发送回设备。
[0012] 下文公开的用户运动输入方法可W分成Ξ个步骤:用户输入运动潜在起动检测步 骤、用户输入运动有效性检查步骤和用户输入运动识别步骤。必须理解的是，依赖于实施 例，所公开的用户运动输入方法的一些或全部步骤可W在单个处理步骤或流程中实现。
[0013] 在优选实施例中，所公开的用户运动输入方法在被启用时旨在针对可用的传感器 值连续地(按时间）在线运行，但是它也可W在任何分割方法确定潜在用户输入运动的起始 和结束之后对缓冲的运动片段(传感器值阵列)使用。
[0014] 应当理解，所公开的方法不需要但是可W使用利用传感器值计算要对其执行所公 开方法的不同步骤的姿态、轨迹或任何备选空间表示的方法。还应当理解，由于在大多数情 况下数学积分的使用，使用计算出的空间表示可能不会很好地适于具有连续和非预期运动 的应用，诸如体育应用，例如，运种数学积分可能需要了解初始条件的正确分割策略或者需 要为了对众所周知的运动数据集进行识别而通过翅曲方法(warping method)进行映射。因 此，使用计算出的空间表示的运种方法会在可穿戴设备中变得太过计算繁重并且对于简单 直观的运动(例如手轻击身体或者手臂扭转）的健壮识别可能是不必要的。在本发明的优选 实施例中，原始或预处理的传感器值直接被所公开的方法使用。
[0015] 用户输入运动的潜在起始是通过使用在可穿戴设备中可用的至少一个传感器值 来检测的。用户输入的潜在起始检测的非限制示例方法可W是对一个或多个原始或预格式 化的传感器值(例如传感器值的绝对值)或者对运些值的任意组合使用阔值方法。在运个例 子中，例如，如果所有考虑的传感器值都同时达到其各自的阔值或者如果在给定的时间帖 期间观察到一系列阔值跨越和非跨越事件(例如，在基于状态机的方法中），则潜在起始可 W被检测到。
[0016] -旦潜在用户输入被检测到，用户输入运动有效性检查步骤就可W在任何点执 行，直到用户输入运动识别步骤完成并且最后的对应(如果有的话)输入命令或信息通过确 认。用户输入运动有效性检查步骤是验证潜在的用户输入运动是必须被考虑还是丢弃的评 估。用户输入运动有效性检查步骤依赖于可穿戴设备可用的至少一个传感器值。用户输入 运动有效性检查步骤可W在用户输入运动的潜在起始之前一段时间之前、当时或期间的时 间点使用传感器值(依赖于实施例和/或依赖于所考虑的体育应用）。