用于分析电子设备的运动的系统和方法

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1、用于分析电子设备的运动的系统和方法专利名称：用于分析电子设备的运动的系统和方法用于分析电子设备的运动的系统和方法分案说明本申请是申请日为2009年9月25日，申请号为200910211688. 7，题为“用于分析电子设备的运动的系统和方法”的中国专利申请的分案申请。技术领域本发明一般涉及一种用于分析电子设备的运动的系统和方法。具体地，本发明涉及分析设备的运动以标识姿态作为该设备的输入信号。背景技术：目前的无线手持移动通信设备执行各种功能，以使移动用户能够例如在其远离其桌面时与信息和通信保持同步，如电子邮件、企业数据以及组织者信息。这种设备具有显示器和复杂的操作系统，操作系统用于提供图形用户界面

2、(GUI)，图形用户界面向用户提供各种静态和运动图像。用于手持设备的I的一种导航设备是轨迹球或滚轮。轨迹球或滚轮的运动通常被转换成光标的运动，其可以包含对图标进行突出显示。然而，固有地，使用轨迹球或滚轮并不直观。其他导航设备利用设备自身的运动。然而，用现有算法来解释这种运动是在计算上要求较高，而且需要相对较大的处理功率和存储空间，尤其是对于手持设备而言。需要一种解决现有技术的缺陷的系统和方法。发明内容下面的描述和这里描述的实施例仅是以示意本公开原理的特定实施例的示例的方式来提供的。这些示例提供用于解释而不是限制本公开和这些原理。在下面的描述中， 在整个说明书和附图中，用相同的相应附图标记来标注

3、相同的部分。在第一方面，提供了一种用于分析手持电子设备的运动的方法。所述方法包括跟踪所述设备的运动数据；将运动数据映射到串表示；相对于姿态串来分析所述设备的串表示，所述姿态串表示与针对所述设备的命令相关的姿态，以确定所述姿态是否已被赋予所述设备；以及如果所述串表示与所述姿态串匹配，则在所述设备上执行与所述姿态相关联的命令。在所述方法中，分析串表示可以利用所述设备先前的移动数据(如果可用)。在所述方法中，串表示可以与阈值进行比较，以确定串表示是否与姿态串表示相匹配。 在所述方法中，运动可以被映射到布置在与所述设备相关联的空间坐标系中的枚举符号。在所述方法中，所述空间坐标系可以提供从所述设备的坐标

4、系原点开始的点的轨迹。点的覆盖可以具有关于所述设备的二十面体对称。在所述方法中，将运动数据映射到串表示可以包括将运动数据转换为表示运动的运动向量；计算所述设备的总加速度向量，所述总加速度向量包括所述设备的运动向量和倾斜向量；相对于空间坐标系映射所述总加速度向量，以标识枚举符号中与所述运动匹配的枚举符号。在所述方法中，加速度计可以提供所述设备的运动数据。在所述方法中，分析串表示可以利用阈值，所述阈值丢弃串表示中连续重复的枚举符号。在所述方法中，可以相对于所述阈值，使用编辑距离算法来分析串表示，如 Levenshtein编辑距离算法或Smith-Waterman算法。附加地或可选地，可以使用其它序

5、列对齐算法。在所述方法中，分析串表示可以包括构造包含串表示和姿态串的数据的矩阵； 通过遍历所述矩阵的子集以生成所述串表示中的值相对所述姿态串的匹配得分，来计算所述串表示相对所述姿态串的匹配得分。在所述方法中，构造数据的矩阵可以使用所述设备先前的运动数据；并且计算匹配得分可以使用Smith-Waterman算法递归遍历所述矩阵的子集,直到遇到停止条件为止。在所述方法中，所述矩阵可以是动态编程矩阵D(i，j)。所述矩阵可以具有mXn 维，其中m是串表示的长度，以及是姿态串的长度。所述矩阵可以具有使用m维来标识的串表示的分量，以及使用维来标识的姿态串的分量。所述矩阵可以具有最左侧的列D(i， O)

6、= O,其中i = O. . . m ;以及顶行D(0, j) = O,其中j = O. . . 。所述矩阵中的其余元素可以被设置成O或以下之一中的最小值D(i, j) = max O或D(1-1, j)+间隙罚分(gap penalty)或D (i，j_l) + 间隙罚分或D(i_l，j_l)+ 替换矩阵的第 i，j 项。所述替换矩阵可以基于空间坐标系顶点间的几何关系。在所述方法中，计算匹配得分可以使用串表示和先前的运动数据一起来确定所述姿态串是否跨越(straddle)串表示和先前的运动数据。第二方面，提供了一种用于分析手持电子设备的运动的系统。所述系统包括存储器存储设备；微处理器；第一模

7、块，响应于所述设备的运动来产生所述设备的运动数据；第二模块，向微处理器提供指令，以将运动数据映射到串表示，所述串表示与布置在与所述电子设备相关联的空间坐标系中的枚举符号相关，并在存储器中存储所述串表示；以及第三模块。第三模块向微处理器提供指令，用于相对于与姿态串相关的数据来分析所述设备的与串表示相关的数据和先前的运动数据(如果先前的运动数据可用)，所述姿态串表示与针对所述设备的命令相关的姿态，以确定所述姿态是否已被赋予所述设备；以及如果串表示与阈值进行比较来确定所述串表示是否与所述姿态串匹配，则在所述设备上执行与所述姿态相关联的命令。在所述系统中，第二模块可以将运动数据转换为表示运动的运动向量

8、；计算所述设备的总加速度向量(所述总加速度向量仍包括所述设备的运动向量和倾斜向量)；相对于空间坐标系映射所述总加速度向量，以标识枚举符号中与所述运动匹配的枚举符号。在所述系统中，第一模块可以包括加速度计，以提供所述设备的运动数据。在所述系统中，第三模块可以相对于阈值，使用编辑距离算法来分析串表示，如 Levenshtein编辑距离算法或Smith-Waterman算法。附加地或可选地,也可以使用其他序列对齐算法。在所述系统中，第三模块向微处理器提供指令，用于构造包含串表示和姿态串的数据的矩阵；通过遍历所述矩阵的子集以生成所述串表示中的值相对所述姿态串的匹配得分，来计算所述串表示相对所述姿态串的

9、匹配得分。在所述系统中，所述矩阵可以是动态编程矩阵D(i，j)。所述矩阵可以具有mXn 维，其中m是串表示的长度，以及是姿态串的长度。所述矩阵可以具有使用m维来标识的串表示的分量，以及使用维来标识的姿态串的分量。所述矩阵可以具有最左侧的列D(i， O) = O,其中i = O. . . m ;以及顶行D(0, j) = O,其中j = O. . . 。所述矩阵中的其余元素可以被设置成O或以下之一中的最小值D(i, j) = max O 或D (1-1，j) + 间隙罚分或D (i，j_l) + 间隙罚分或D(i_l，j_l)+ 替换矩阵的第 i，j 项。在所述系统中，第三模块可以利用串表示和先

10、前的运动数据一起来确定姿态串是否跨越串表示和先前的运动数据。在其他方面，提供了上述方面的集合和子集的各种组合。一般而言，实施例提供了跟踪(手持)设备的运动并相对于所存储的、所关注的所选运动(这里称为“姿态”)的表示来评估运动的系统和方法。实施例利用了量化方案，使用三维坐标系以相对于该坐标系来映射设备的运动并存储姿态。该坐标系具有预定符号集来限定坐标系中的特定顶点。所述符号可以是任何预定义字符集，包括ASCII字符集，整数，或者任何其他枚举方案。对检测到的运动进行量化，其中运动被分解为段，每段被映射 (至少作为近似)至坐标系中的顶点上。因此，作为通过每个所标识顶点的运动过程，可以使用运动来标识顶

11、点的串。由于顶点具有符号(这里作为文本符号提供)，对于运动，所映射的顶点处的符号提供了“文本串”，该文本串表示对坐标系映射的运动。同时，相对于坐标系，也对(输入)姿态的集合进行量化，每一个姿态表示被实现为设备的运动的命令，该运动由在设备上运行的应用来识别。因此，姿态与符号的离散序列相关联(再次地，符号可以由ASCII字符集，或整数，或者任何其他方便的枚举方案来表示)并在以下称作“模式串”。 因此，术语“串表示”在这里用作标识与检测到的运动或姿态相关的坐标系顶点的任何串的一般术语。如前文所述，串表示可以由若干离散符号组成。可能有针对姿态的模式的串表示(即“模式串”)和/或针对检测到的设备运动的串

12、表示。串表示可以映射用于分析设备运动的其他运动、偏移、默认位置等等。如这里所述，由于串表示由离散元素组成，因此可以使用数学函数对其元素进行处理和操作。为方便起见，“文本串”一词是在设备的坐标系中穿过所标识顶点的、检测到的运动的串表示的简短形式；“模式串”一词是在设备的坐标系中具有穿过所标识顶点的元素的姿态的串表示的简短形式。姿态的模式串集合可以被存储或对设备可用，使得其可以与在文本串中编码的、 设备的实时运动相比较。在特定实例中，设备近期检测到的运动(由文本串表示)可以与所存储的姿态集合(由所存储的模式串表示)相比较，以评估运动是否与所存储的姿态相匹配。基于基本Smith-Waterman算法

13、的扩展可以用作评估的一部分。所述评估可以具有阈值，以设置与姿态和检测到的运动的偏差的容限。参考附图，仅以示例的方式来提供本公开，附图中图I为根据实施例的具有姿态分析系统和运动检测系统的电子设备的示意表示；图2为图I中设备的特定内部组件和运动调整系统的框图3为在处理图I中设备的运动中执行的功能的状态图4A为表示由作用于图I中设备的重力而产生的加速度的加速度向量图的示意框图4B为表示作用于图I中设备的适当加速度的加速度向量图的示意框图4C为表示作用于图I中设备的重力及适当减速的加速度向量图的示意框图5为具有图I中设备的运动的恒定加速度图的总加速度图6A为图I中设备的示意框图，添加了具有坐标系的加速

14、度向量图，示出了图4A 中的重力向量；图6B为图I中设备的示意框图，添加了具有图4A的坐标系的加速度向量图，示出了图4B中的加速度向量；图6C为图I中设备的示意框图，添加了具有图4A的坐标系的加速度向量图，示出了图4C中的减速向量；图7A为图I中设备的示意框图，添加了具有第二坐标系的加速度向量图，示出了在相对于地球轴倾斜的第一位置中的设备；图7B为图I中设备的示意框图，添加了具有图6A的第二坐标系的加速度向量图， 示出了在相对于地球轴倾斜的第二位置中的设备；图7C为图I中设备的示意框图，添加了具有图6A的第二坐标系的加速度向量图， 示出了在相对于地球轴倾斜的第三位置中的设备；图8A-8D为图6

15、A至6C中的运动的三维实现的框图9A为图I中设备的实施例中使用的基于5频率(5V) 二十面体的坐标模型的示意框图9B为具有编号方案的二十面体的一部分，示出了图9A中的十个顶点；图9C为与图9A中5V 二十面体相对应的邻接矩阵的元素的快照的图形表示；图9D为与图9A中坐标模型相对应的完整的邻接矩阵的框图IOA为根据实施例的通过相对于图I中设备的运动数据来评估所存储的模式姿态而得到的动态编程矩阵的框图IOB为根据实施例的通过相对于图I中设备的两组运动数据来评估所存储的模式姿态而得到的两个动态编程矩阵的框图IOC为根据实施例的作为图I中设备处理运动数据的一部分而生成的示例替换矩阵；图IOD为根据实施

16、例，针对多个姿态，通过相对于图I中设备的运动数据来评估所存储的两个模式姿态而得到的动态编程矩阵的框图11为图1实施例中两个运动检测系统的框图；以及图12为图1实施例中备选运动检测系统的框图。具体实施方式这里提供了实施例的方面的示例性细节。首先，提供对在设备中提供的实施例的一般概念和特征进行描述。然后，提供了用于处理所检测到的设备运动并将运动与所存储的姿态表示进行比较的系统、数据和算法的进一步的细节。因此，参照图1和图2，首先提供了设备的一些一般特征。图1提供了根据本公开实施例的用于接收电子通信的电子设备的一般特征，其总体标记为10。在本实施例中，电子设备10基于具备增强个人数字助理功能的计算平台，该增强个人数字助理具备蜂窝电话和电子邮件特征。然而，可以理解，电子设备10可以基于其它电子设备的构造设计和功能，如智能