[发明专利]用于身体上姿势接口以及投影显示的系统和方法

说明书

一种具有姿势接口的可穿戴系统，其用于穿戴在例如用户手腕上。所述系统包括超声收发器阵列结构，并且可以包括微微投影仪显示元件以用于在表面上显示图像。通过接合手腕、手指和手部姿态，用户解剖特征输入以超声信号的形式被接收，所述超声信号表示用户的手腕的空间时间横截面，所述接合被转化成姿势。来自惯性和其它传感器的输入被系统用作解剖特征姿态标识方法和设备的部分。通过使用组织对象的生物度量的经数学建模的、基于模拟的集合来识别姿势，所述姿势被转换成可执行的计算机指令。本文中公开的系统的实施例还可以用于通过计算机网络或使用板上系统来监视生物计量和健康数据。

对相关申请的交叉引用

本申请要求2015年10月30日提交的美国临时专利申请号62/249,021的权益，所述专利申请的全部通过引用被并入本文中。

技术领域

本文中的公开内容涉及如下领域：可穿戴技术、姿势（gesture）识别、增强现实、人机接口、人类输入设备、微微或微显示投影、生物医学成像、超声（本文中也称为“US”）以及超声波扫描术。更具体地，本文中的公开内容涉及用于身体上姿势接口以及投影显示的系统和方法，以及一种用于生成姿势命令来用于控制计算机、显示器或使用人类解剖特征的姿态和姿势的其它设备的可穿戴设备。通过使用特征的超声地映射的、空间-时间横截面来获得姿态和姿势，所述特征已经基于包括特征的组织对象的预定的和用户生物度量而与数学模型相互关联。

背景技术

已知人机接口或交互（“HCI”）通道（有时被称为“人机接口”或“HMI”）具有有限带宽。在当前HCI系统中，用户典型地通过作为“人类接收”通道的显示器、屏幕或监视器而接收信息，并且通过使用被描述为“人类传送”通道的键盘/鼠标/其它输入设备而将信息传送回到计算机。

接收通道具有可以被认为是与相关联的显示器分辨率和色彩空间成比例的带宽。传送通道具有受与人类用户的物理和机械熟练度合作的相关联的输入设备的符号系统（alphabet）大小所限制的带宽。常规的显示技术在分辨率方面已经增加，甚至在诸如体积光场（3D）显示器之类的新的显示技术已经出现的时候，其使接收通道带宽增加数千倍。尽管有这些进步，但是作为需要训练以在其中发展熟练度的受限符号系统姿势接口或非直观机械接口的结果，传送带宽仍然是受限的。

常规解决方案中的这些问题当在移动（智能电话）显示器的上下文中被考虑的时候被放大。尽管移动设备显示器一般有很高的分辨率，但是人类视觉系统的受限的显示空间和视敏度迫使用户和设计者二者创建新的范式来用于人/机交互。这通过如下来被例示：使用多个屏幕以用于在非常少的触觉虚拟按钮的情况下导航通过应用。而且，可穿戴技术中的人类工程学约束限制最大显示尺寸。这进而产生问题，其中习惯于大显示器的用户不会发现使用小得多的显示器或与小得多的显示器交互是便利的，导致具有低传送以及低接收带宽二者的可穿戴设备。

本文中所述的实施例提供了一种系统和方法，其使能实现可穿戴的图像投影和姿势识别接口，从而导致如与类似常规设备相比的核心用户体验中的显著改善，而同时解决较早前描述的通道带宽问题。

通过允许用户从计算机器的内部状态提取信息并且通过允许用于输入命令来控制机器而使得计算设备有用。电子显示器通常用于信息输出，而机电键、触摸屏或键盘通常用于将信息输入到这样的计算设备。

随着设备渐渐变得更小、更薄、便携式并且可穿戴，存在可用于既显示信息又创建舒适接口以用于用户输入信息的减小的空间和大小。

这必须开发多种新的接口技术。例如，计算机现在通常也提供触觉（振动或电气）、声学和/或温度反馈输出。计算机和移动设备还可以提供各种非传统的输入技术，诸如用于机器视觉辅助的姿势识别的成像模态、语音识别、惯性运动感测、肌电图描记信号感测、脑电信号感测、生物力学应变传感器、通过生物媒介的络合声学信号感测、深度大脑激励感测技术（脑皮层电图学或颅内脑电图学）以及非侵入性生物成像感测技术（超声波检查法、磁共振成像、x射线成像），连同理解用户意图的微型化机电开关。