CN100418042C

CN100418042C - 具有运动识别能力的便携式终端及其运动识别方法

Info

Publication number: CN100418042C
Application number: CNB2006100033481A
Authority: CN
Inventors: 李基泰; 金东润; 方远喆; 崔恩硕; 赵诚贞
Original assignee: Samsung Electronics Co Ltd
Current assignee: Samsung Electronics Co Ltd
Priority date: 2005-05-12
Filing date: 2006-01-26
Publication date: 2008-09-10
Anticipated expiration: 2026-01-26
Also published as: EP1722296A1; KR100537279B1; CN1862464A; EP1722296B1; US20060255139A1; US7735025B2

Abstract

提供了一种运动识别便携式终端及其运动识别方法。所述设备和方法可通过运动完成的自动检测克服因为运动键的关闭运动而引起的严重摇动减小了运动检测率的缺陷，增加运动识别率，并向用户提供便利性。在所述便携式终端中，当激活时运动键开始创建运动输入。当激活运动键时，运动检测器测量沿着便携式终端的每一轴的加速度。控制器将沿着每一轴的加速度的变化大于预定阈值的时间段提取为运动时间段，而将沿着每一轴的加速度的变化小于预定阈值的时间段提取为暂停时间段，并且如果在运动时间段之后，暂停时间段持续了预定数量的时间间隔，则确定运动输入已经完成。

Description

具有运动识别能力的便携式终端及其运动识别方法

本申请要求于2005年5月12日提交到韩国知识产权局的申请号为2005-39913、标题为“具有运动识别能力的便携式终端及其运动识别方法”的韩国专利申请的优先权，其内容包含于此，以资参考。

技术领域

本发明一般涉及一种具有运动识别能力的便携式终端及其运动识别方法，更具体地讲，涉及一种具有运动键、运动检测器和控制器的便携式终端，所述运动键用于激活时创建运动输入，所述运动检测器用于激活运动键时测量便携式终端的三轴(X轴、Y轴和Z轴)加速度，所述控制器用于基于三轴加速度测量的改变确定运动输入是否被完成。

背景技术

近年来，移动电话或PDA(个人数字助理)的使用急剧增加。除了基本的电话呼叫或日程表以外，这些便携式终端在包括使用配备的数字照相机拍摄图像、接收卫星广播以及游戏的不断增长的应用中有了广泛的使用。

另外，运动检测器可以被添加到便携式终端，以便手机自身的运动或倾斜可以用作操作的形式，代替按设置有按钮的小键盘或触摸触摸屏。

例如，上下摇动便携式终端两次可以用于终止垃圾通话(spam call)或删除垃圾消息(spam message)。如果用户使用便携式终端在空中画了号码，则便携式终端将读取这一运动并通过短拨号来拨出所述号码。便携式终端可允许用户通过摇动便携式终端来演奏像铃鼓一样的打击乐器。便携式终端还具有运动节拍盒功能，使用户能够摇动便携式终端来创建按照运动节奏的声音。在在线游戏中或在使用头像中，画“O”或“X”可使得便携式终端以语音消息“是”或“否”来响应。另外，在播放MP3期间，可通过便携式终端的简单的上下运动来选择另一首歌曲。

传统上，用户首先激活运动键(开)，使用便携式终端做出想要的动作，随后使运动键无效(关)。

传统的运动输入方法的明显的缺点在于：运动键的关运动或者运动键太慢或太快的关运动引起的严重的摇动会降低运动检测率。另外，用户需要反复地学习在适当的时间关闭运动键。

发明内容

本发明的一个目的在于至少充分地解决上述问题和/或缺点并且至少提供以下优点。因此，本发明的一个目的在于提供一种通过不管运动键的关闭而实时地监视运动的完成来提取运动时间段的运动识别便携式终端。

本发明的另一个目的在于提供一种这样的运动识别便携式终端，所述运动识别便携式终端基于从在运动的完成时间测量的便携式终端的X轴、Y轴和Z轴加速度获得的三轴信号变化来检测运动的完成。

本发明的另一个目的在于提供一种通过不管运动键的关闭而实时地监视运动的完成来提取运动时间段的运动完成检测方法。

本发明的另一个目的在于提供一种这样的运动完成检测方法，所述运动完成检测方法基于从在运动的完成时间测量的便携式终端的X轴、Y轴和Z轴加速度获得的三轴信号变化来检测运动的完成。

根据本发明的一方面，在便携式终端中，当激活时运动键开始创建运动输入。当激活运动键时，运动检测器测量沿着便携式终端的每一轴的加速度。控制器将沿着每一轴的加速度的变化大于预定阈值的时间段提取为运动时间段，而将沿着每一轴的加速度的变化小于预定阈值的时间段提取为暂停时间段，并且如果在运动时间段之后，暂停时间段持续了预定数量的时间间隔，则确定运动输入已经完成。

根据本发明的另一方面，在便携式终端中检测运动输入完成的方法中，运动键被激活并且运动输入被创建。沿着便携式终端的每一轴测量加速度，并且将沿着每一轴的加速度的变化大于预定阈值的时间段提取为运动时间段，而将沿着每一轴的加速度的变化小于预定阈值的时间段提取为暂停时间段，并且如果在运动时间段之后，暂停时间段持续了预定数量的时间间隔，则确定运动输入已经完成。

附图说明

通过下面结合附图进行详细的描述，本发明的以上和其他目的、特征和优点将会变得更清楚，其中：

图1是根据本发明实施例的具有改进的运动输入能力的便携式终端的方框图；

图2是表示根据本发明实施例的改进的运动输入操作的流程图；

图3是表示根据本发明实施例的对于使用具有运动检测器的便携式终端中输入数字‘0’时的三轴加速度在时间上的示图；

图4是表示根据本发明实施例的运动完成检测操作的流程图；

图5是表示根据本发明实施例的按照预定的时间单元的运动时间段和暂停时间段的示图；

图6A是表示根据本发明实施例的在信号平化之前三轴加速度在时间上的示图；

图6B是表示根据本发明实施例的在信号平化之后三轴加速度在时间上的示图；

图7A和图7B是表示根据本发明实施例的在信号平化之后三轴加速度及其变化在时间上的示图；

图8是表示根据本发明实施例的通过比较三轴加速度变化和预定阈值检测的运动时间段的示图。

具体实施方式

下面参照附图将在这里对本发明优选实施例进行描述。在以下的描述中，因为已知的功能或构造在不必要的细节上造成本发明不清晰，所以其不被详细描述。

本发明提供了一种具有改进的运动输入能力的便携式终端以及一种用于该便携式终端的运动输入方法。以下的描述参照X轴、Y轴和Z轴进行，并且下面描述的三轴加速度是沿着三个轴的加速度。

图1是根据本发明实施例的具有改进的运动输入能力的便携式终端的方框图。

参照图1，所述便携式终端包括控制器100、显示器102、小键盘104、存储器106、运动检测器108、发送器/接收器110、天线112、CODEC(编码器-解码器)114、麦克风116和扬声器118。

控制器100提供对便携式终端操作的全部控制。例如，控制器100处理并控制语音呼叫和数据通信。除了典型的功能以外，当用户使用便携式终端做出动作时，控制器100不管运动键的关闭而区分运动时间段和暂停时间段。这里将不提供控制器100的典型的处理和控制操作的描述。

显示器102显示在便携式终端的操作过程中产生的状态信息(或指示符)以及有限的数字和字符、运动图像、静止图像等。彩色LCD(液晶显示器)可用作显示器102。

小键盘104包括数字键0至9以及诸如菜单键、取消(清除)键、OK键、通话键、结束键、互联网键和导航键(▲/

)的功能键。除了典型的功能以外，小键盘104还具有指定用于指示便携式终端运动的开始和结束的运动键并且将与用户所按的键相应的按键输入数据提供给控制器100。

存储器106存储用于控制便携式终端的全部操作的程序，临时存储在便携式终端的操作期间产生的数据，并存储将被保留的数据(例如，电话号码、SMS消息、图像数据等)。根据本发明，存储器106存储具有与便携式终端的运动有关的运动信息的运动数据库。

运动检测器108测量便携式终端的运动状态并且其属于一种加速度计。运动检测器108测量沿着X轴、Y轴和Z轴的加速度并基于加速度的改变检测便携式终端的倾斜和运动。

发送器/接收器110下变换通过天线112接收的RF(射频)信号并在接收期间对下变换的信号进行解扩和信道解码。对于发送，发送器/接收器110对发送数据进行信道编码和扩频，将扩频的信号上变换为RF信号，并且通过天线112发送RF信号。发送器/接收器110还在导频信道上接收基站ID(标识符)。

CODEC 114连接到控制器100，并且麦克风116和扬声器118连接到CODEC 114而共同地形成用于语音呼叫的语音输入/输出块。CODEC 114将从控制器100接收的PCM(脉冲编码调制)数据转换为模拟语音信号并通过扬声器118输出该语音信号。CODEC 114还将从麦克风116接收的语音信号转换为PCM数据并将该PCM数据提供给控制器100。

根据本发明，与关闭运动键被认为指示运动结束的传统的技术相比，在每一轴加速度上没有观测到改变的时间间隔之后的预定时间，运动被确定为完成。

另外，运动可被接连地输入。通过将运动键设置在开状态中在多个运动之间插入暂停时间段，所述多个运动被彼此区分。

以下将参照表示根据本发明实施例的改进的运动输入操作的图2的流程图描述这一运动输入方法。

参照图2，当在步骤200中在便携式终端中打开运动键以创建运动输入时，在步骤202中产生运动。在步骤204中，确定运动输入是否完成。如果运动输入仍在继续，则程序返回步骤202。当运动完成时，在步骤206中便携式终端通过检查在存储器106中的运动数据库中是否存在输入的运动来识别运动。在步骤208中，便携式终端随后调用与运动相应的功能。

参照图3将更详细地描述步骤202的运动输入。图3是表示根据本发明实施例的对于使用具有运动检测器的便携式终端中输入数字‘0’时的三轴加速度在时间上的示图。

参照图3，标号300表示运动时间段，在该时间段中使用便携式终端来实际产生运动。标号302和304指示暂停时间段，在该时间段中在便携式终端的加速度中没有观测到大量变化。具体地讲，在时间段302中运动产生之前以及在时间段304中运动产生之后，便携式终端处于稳定的状态。

参照表示根据本发明实施例的运动完成检测操作的图4的流程图将详细地描述图2的运动完成确定步骤204。

参照图4，在步骤400中，便携式终端缓冲加速度信号以便以预定的时间间隔为基础使用运动的每一轴加速度来区分运动时间段和暂停时间段。将参照图5详细地描述这一步骤。

图5是表示根据本发明实施例的按照预定的时间间隔的运动时间段和暂停时间段的示图。对于所述预定的时间间隔，关于每一轴进行了M次加速度测量。标号500和502指的是暂停时间段，在该时间段中没有产生加速度变化，标号504表示运动时间段，在该时间段中存在加速度变化。

再参照图4，在步骤402中，通过下面的等式(1)，使用如图6B所示的在每一时间间隔中加权的M次加速度之和来执行信号平化。

{A^{'}}_{i} (t) = Σ_{j = 0}^{M} w_{j} \cdot A_{i} (t - j)

.....(1)

其中，A’_i(t)表示加权的加速度之和，w_j表示权值，M表示在预定的时间间隔内测量加速度的次数，i表示X轴、Y轴或Z轴，A_i(t)表示在时间t的每一轴加速度。

图6A和图6B分别是表示根据本发明实施例的在信号平化之前和在信号平化之后三轴加速度在时间上的示图。

再参照图4，在步骤402中信号平化之后，在步骤404中，通过下面的等式(2)，便携式终端在测量M次加速度的每一时间间隔中计算三轴加速度变化。

D_{i} (t) = \max_{p = t - M}^{t - 1} | A_{i} (t) - A_{i} (p) |

D (t) = \sqrt{D_{x}^{2} (t) + D_{y}^{2} (t) + D_{z}^{2} (t)}

.....(2)

其中，D(t)表示在时间t沿着每一轴的加速度的变化，i表示X轴、Y轴或Z轴，A₁(t)表示在时间t的每一轴加速度，M表示在预定的时间间隔内测量加速度的次数。

如图7A和图7B所示，通过上式计算的加速度变化是在时间t的加速度和与在时间t的加速度最不同的加速度之间的差值。图7A和图7B是表示根据本发明实施例的在信号平化之后三轴加速度及其变化在时间上的示图。

再参照图4，在步骤406中，便携式终端提取加速度变化超过预定阈值θ的时间段作为运动时间段，并且如果暂停时间段在运动时间段之后持续了预定数量的时间间隔，则便携式终端认为运动完成。将参照图8更详细地描述这一步骤。

参照图8，在运动时间段800中加速度变化大于阈值θ。运动时间段800长于预定的运动识别时间段。在暂停时间段802和804中，加速度变化小于阈值θ。暂停时间段802和804的每一个长于预定的暂停识别时间段。

如果在运动时间段之后的预定的时间间隔内加速度变化保持小于阈值，则当预定的时间间隔期满时便携式终端认为在时间806运动完成。

同时，在运动时间段800内可发生特别的运动的加速度变化小于阈值。如果在短于预定的时间间隔的时间段内加速度变化保持小于阈值，则便携式终端认为这一时间段落入运动时间段800之内。

阈值θ可根据情况而变化。例如，在用户剧烈地摇动手或者在遭受巨大震动的车辆或地铁内的情况下，便携式终端没有运动而所述摇动或震动导致三轴加速度信号的变化。因此，加速度变化超过阈值并且便携式终端错误地将暂停时间段判定为运动时间段。

为了解决这一问题，在假设按下运动键之后的一段时间内用户没有产生运动的情况之下，通过计算当按下运动键时创建的初始输入加速度的平均值来可变地设置阈值。初始的N个加速度变化{D(1)，D(2)，...，D(N)}的平均值由D’(N)来表示。随后阈值θ可设置为D’(N)。如果加速度变化的最大值是D”(N)，则阈值θ可设置为D”(N)。平均值或最大值的选择依赖于哪个值将产生最优结果。N是在按下运动键和实际运动之间的时间段内采样输入的数量。所述时间段可以是直到指示运动输入可用的消息被显示所花费的时间。

如上所述，本发明提供了一种运动识别方法和一种具有运动键、运动检测器和控制器的便携式终端，所述运动键用于激活时创建运动输入，所述运动检测器用于测量运动的三轴加速度，所述控制器用于在每一预定的时间间隔内从所述运动检测器接收三轴加速度并基于三轴加速度确定运动输入是否被完成。因此，提高了运动识别率并且运动完成的自动检测为用户提供了便利。

尽管已经参照其某些优选实施例显示和描述了本发明，但本领域技术人员应该理解，在不脱离由所附权利要求限定的本发明的精神和范围的情况下，可以在细节和形式上对其进行各种修改。

Claims

1. 一种便携式终端，包括：

运动键，用于激活时开始创建运动输入；

运动检测器，用于当激活运动键时，测量沿着便携式终端的每一轴的加速度；和

控制器，将沿着每一轴的加速度的变化大于预定阈值的时间段提取为运动时间段，而将沿着每一轴的加速度的变化小于预定阈值的时间段提取为暂停时间段，并且如果在运动时间段之后，暂停时间段持续了预定数量的时间间隔，则确定运动输入已经完成.

2. 如权利要求1所述的便携式终端，其中，所述阈值是在初始的预定时间段内测量的加速度变化的平均值。

3. 如权利要求1所述的便携式终端，其中，所述阈值是在初始的预定时间段内测量的加速度变化的最大值。

4. 如权利要求1所述的便携式终端，其中，在计算沿着每一轴的加速度的变化之前，通过以下等式对沿着每一轴的加速度执行信号平化，

{A^{'}}_{i} (t) = Σ_{j = 0}^{M} w_{j} \cdot A_{i} (t - j)

5. 如权利要求1所述的便携式终端，其中，通过以下等式计算沿着每一轴的加速度的变化，

D_{i} (t) = \max_{p = t - M}^{t - 1} | A_{i} (t) - A_{i} (p) |

D (t) = \sqrt{D_{x}^{2} (t) + D_{y}^{2} (t) + D_{z}^{2} (t)}

其中，D(t)表示在时间t沿着每一轴的加速度的变化，i表示X轴、Y轴或Z轴，A_i(t)表示在时间t的每一轴加速度，M表示在预定的时间间隔内测量加速度的次数。

6. 如权利要求1所述的便携式终端，其中，所述运动时间段长于预定的运动识别时间段，所述暂停时间段长于预定的暂停识别时间段。

7. 一种在便携式终端中检测运动输入完成的方法，该方法包括以下步骤：

激活运动键；

当激活运动键时创建运动输入；

测量沿着便携式终端的每一轴的加速度；和

将沿着每一轴的加速度的变化大于预定阈值的时间段提取为运动时间段，而将沿着每一轴的加速度的变化小于预定阈值的时间段提取为暂停时间段，并且如果在运动时间段之后，暂停时间段持续了预定数量的时间间隔，则确定运动输入已经完成.

8. 如权利要求7所述的方法，其中，所述阈值是在初始的预定时间段内测量的加速度变化的平均值。

9. 如权利要求7所述的方法，其中，所述阈值是在初始的预定时间段内测量的加速度变化的最大值。

10. 如权利要求7所述的方法，其中，所述确定步骤包括：在计算沿着每一轴的加速度的变化之前，通过以下等式对沿着每一轴的加速度执行信号平化，

{A^{'}}_{i} (t) = Σ_{j = 0}^{M} w_{j} \cdot A_{i} (t - j)

11. 如权利要求7所述的方法，其中，所述确定步骤包括：通过以下等式计算沿着每一轴的加速度的变化，

D_{i} (t) = \max_{p = t - M}^{t - 1} | A_{i} (t) - A_{i} (p) |

D (t) = \sqrt{D_{x}^{2} (t) + D_{y}^{2} (t) + D_{z}^{2} (t)}

12. 如权利要求7所述的方法，其中，所述运动时间段长于预定的运动识别时间段，所述暂停时间段长于预定的暂停识别时间段。