用于在體育應用中輸入信息的設備和方法
【技術領域】
[0001] 本發明適用于在體育應用中用戶與可穿戴電子設備交互的領域。
【背景技術】
[0002] 根據所考慮的體育應用，用戶可W大大受益于利用可穿戴設備，例如，用于訓練或 性能分析目的。運種應用中的一個關鍵方面是允許用戶容易地與設備交互，而不或者只最 低限度地干擾所執行的體育活動。例如，運種干擾可W引起專屯、的喪失或者所執行體育活 動流的中斷，W任一方式都會導致所執行體育活動中更低性能和效率。電子設備中已知的 用戶輸入技術，諸如像按鈕或觸摸屏，在大多數體育應用中都不是很適合，因為它們需要用 戶集中注意力到設備上來執行交互(例如，通過用手指捜索按鈕和/或直接看設備來致動觸 摸屏）。此外，為了實現好的人類工程學并且不物理地阻礙自然運動所需的緊湊性和小型性 放大了運些難點。在某些體育應用中，運些交互會變得甚至更復雜。例如，在其中用戶拿著 或戴著體育器材(例如，網球中的球拍、高爾夫中的球棒或者冰球中的手套）的體育應用中， 交互是笨拙的或者甚至需要松開或除去體育器材。更一般而言，在大多數體育應用中，與執 行體育活動時相比，運些交互需要姿態的大幅改變來操作設備。通過使用基于運動的交互 來操作可穿戴設備，所公開的發明解決了運些缺陷。
[0003] 在體育應用中使用基于運動的用戶接口時的主要挑戰是找出健壯的手段來無縫 地區分正常的體育活動運動和與可穿戴設備的特殊交互運動。如果沒有被正確解決，則運 個問題會大大地限制或危害基于運動的用戶接口在體育應用中的可使用性。之前公開的基 于運動的交互設備和方法，例如在遙控、輸入設備或游戲接口領域中，不能健壯和高效地被 用在體育應用中，因為它們不能防止在運動密集任務中間錯誤的用戶輸入被設備檢測到 (假陽性)和/或在運動識別之前依靠用戶執行啟用或觸發動作。遙控、輸入設備或游戲控制 領域中現有技術的例子包括嘗試識別用戶觸發(例如按鈕按下）與不活動時刻之間的手勢 序列的分割步驟。被分割的運動序列被確定匹配用戶輸入(例如命令或信息）的手勢識別方 法處理。其它現有技術例子在使用附加傳感器值來監視輸入運動的時候引入了根據測量到 的傳感器值的多個可用輸入命令的啟用或擴展(例如，定義其中輸入運動被啟用或者代表 不同輸入命令的不同空間平面）。但是適用于其各自領域的運些方法在其中設備經歷連續 和非預期運動的體育應用中或者太限制或者不適合。勉強適合用于在活動體育期間打分使 用的設備示例是US-B 8 010 911、US-A 2012/0016624、US-A 2011/0205156和US-A 2013/ 0002538ο
【發明內容】
[0004] 為了克服運些限制，所公開的發明介紹了特別適于體育應用中用戶輸入并且尤其 適于由運動員在體育比賽期間輸入體育分數信息的新穎運動識別方法。
[0005] 運個目的是通過如權利要求1所述的設備、通過如權利要求16所述的系統W及通 過如權利要求19所述的方法來滿足的。
[0006] 在所公開的發明中，根據本領域技術人員的公知和技術，設備是被封裝的電子設 備，包括至少處理元件(例如處理器)和執行其主要功能所必需的所有其它元件(例如，在數 據記錄器應用中，至少一些電子存儲器和傳感器）。
[0007] 在本發明的描述中，當連接到"設備"時，術語"可穿戴"應當被理解為通過任何方 式附連到用戶的身體，諸如但不限于，帶子、手獨、粘片或者嵌在用戶穿著或攜帶的任何衣 物或裝備當中。
[0008] -個或幾個肢體或身體部分的運動通過至少一個運動傳感器讀取在至少一個方 向或軸上的至少一個值來測量。運個傳感器值W任何原始或預處理形式被設備的處理元件 讀取。例如，傳感器的實施例可W具有嵌入式計算能力并且在輸出其傳感器值之前W過濾 的形式執行預處理。在任何情況下，運動傳感器都在設備中運樣被選擇并布置，使得預定義 的設備運動能夠被檢測。運些預定義的運動W運樣一種方式被定義，使得它們對應于運動 員身體并且尤其是運動員手臂的特征性運動，使得設備能夠檢測運動員的特征性運動。
[0009] 本發明中使用各種類型的運動傳感器，尤其是慣性傳感器，可W隨著實施例和所 針對的體育應用而變。優選但非限制性的實施例分別使用可從各半導體制造商獲得并且能 夠提供精確、緊湊和成本有效的物理值讀數的MEMS(微型機電系統)類型的運動傳感器或慣 性傳感器，其中物理值諸如，但不限于，加速度、角速度、力、壓力水平或磁場。應當理解，根 據所使用的運動或慣性傳感器，校準步驟可W是必需的。
[0010] 雖然在本發明的優選實施例中傳感器被嵌在設備中，但是應當理解，在其它實施 例中傳感器可W附連到其它肢體或身體部分，作為通過導線或無線地(例如經由射頻)連接 到主設備的獨立可穿戴設備，從而形成BAN(身體區域網絡）。應當理解，所公開的用戶運動 輸入方法在優選實施例中是在可穿戴設備中執行的，但是，在具有BA腳石撲的實施例的情況 下，所公開方法的預處理、格式化或計算步驟可W很好地在獨立傳感器設備中執行。
[0011] 此外，還應當理解，雖然所公開的用戶運動輸入方法在優選實施例中是在可穿戴 設備中執行的，但是原始格式或預格式化格式的傳感器值或者用戶運動輸入方法的中間步 驟的結果值可W通過導線或無線地發送到外部處理單元。運種外部處理單元可W執行數據 格式化和/或所公開方法的一些或全部步驟并且有可能將所公開方法的中間和/或最后結 果值發送回設備。
[0012] 下文公開的用戶運動輸入方法可W分成Ξ個步驟:用戶輸入運動潛在起動檢測步 驟、用戶輸入運動有效性檢查步驟和用戶輸入運動識別步驟。必須理解的是，依賴于實施 例，所公開的用戶運動輸入方法的一些或全部步驟可W在單個處理步驟或流程中實現。
[0013] 在優選實施例中，所公開的用戶運動輸入方法在被啟用時旨在針對可用的傳感器 值連續地(按時間）在線運行，但是它也可W在任何分割方法確定潛在用戶輸入運動的起始 和結束之后對緩沖的運動片段(傳感器值陣列)使用。
[0014] 應當理解，所公開的方法不需要但是可W使用利用傳感器值計算要對其執行所公 開方法的不同步驟的姿態、軌跡或任何備選空間表示的方法。還應當理解，由于在大多數情 況下數學積分的使用，使用計算出的空間表示可能不會很好地適于具有連續和非預期運動 的應用，諸如體育應用，例如，運種數學積分可能需要了解初始條件的正確分割策略或者需 要為了對眾所周知的運動數據集進行識別而通過翅曲方法(warping method)進行映射。因 此，使用計算出的空間表示的運種方法會在可穿戴設備中變得太過計算繁重并且對于簡單 直觀的運動(例如手輕擊身體或者手臂扭轉）的健壯識別可能是不必要的。在本發明的優選 實施例中，原始或預處理的傳感器值直接被所公開的方法使用。
[0015] 用戶輸入運動的潛在起始是通過使用在可穿戴設備中可用的至少一個傳感器值 來檢測的。用戶輸入的潛在起始檢測的非限制示例方法可W是對一個或多個原始或預格式 化的傳感器值(例如傳感器值的絕對值)或者對運些值的任意組合使用闊值方法。在運個例 子中，例如，如果所有考慮的傳感器值都同時達到其各自的闊值或者如果在給定的時間帖 期間觀察到一系列闊值跨越和非跨越事件(例如，在基于狀態機的方法中），則潛在起始可 W被檢測到。
[0016] -旦潛在用戶輸入被檢測到，用戶輸入運動有效性檢查步驟就可W在任何點執 行，直到用戶輸入運動識別步驟完成并且最后的對應(如果有的話)輸入命令或信息通過確 認。用戶輸入運動有效性檢查步驟是驗證潛在的用戶輸入運動是必須被考慮還是丟棄的評 估。用戶輸入運動有效性檢查步驟依賴于可穿戴設備可用的至少一個傳感器值。用戶輸入 運動有效性檢查步驟可W在用戶輸入運動的潛在起始之前一段時間之前、當時或期間的時 間點使用傳感器值(依賴于實施例和/或依賴于所考慮的體育應用）。