苹果专利提出利用Apple Watch进行AR/VR微手势交互检测

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检测皮肤接触

映维网 2021年10月18日)裸手交互正越发成为VR/AR的一个重要交互方式,尤其是基于腕带的裸手交互,众多科技巨头都投入了大量的资源来探索所述领域。其中,Facebook认为能够根据肌电图信号来实现裸手输入的腕带式设备是AR的未来。

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但除了Facebook,有望在明年正式发布首款XR设备的苹果同样有进行积极的研究。映维网曾经分享过苹果一份名为“Devices, methods, and graphical user interfaces for interacting with three-dimensional environments”的专利申请,而这家公司在里面介绍了一种通过“微手势”来控制设备的方法,比方说将拇指贴在食指的指根关节,并将其作为一种虚拟摇杆来进行方向选择。

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在日前,美国专利商标局又公布了两份与裸手交互相关的专利申请。在名为“Apple Patent | Skin-to-skin contact detection”的两份同名专利中,苹果主要介绍了一种检测两只手或两根手指接触的方法和系统。具体来说,这份发明涉及检测皮肤之间接触的检测。

实际上,苹果构思的方案与Facebook的腕带方案非常接近,而苹果的方案可以在腕带式设备的基础上增加手套,从而提升感知精度。

如上图所示,诸如苹果手表这样的腕带式设备可以包括包括至少一个电极166,以在可穿戴设备和用户皮肤之间建立电接触。第一可穿戴设备150A的电极可用于将驱动信号(或称为“刺激信号”)驱动到用户身体。第二可穿戴设备150B的电极可用于感测来自用户身体的信号(或称为“感测信号”)。

在手104A-104B之间没有接触的情况下,穿过用户身体的导电路径可以允许驱动信号的传播和感测信号的接收。

当手104A-104B之间存在接近或接触的情况下,其可以形成第二导电路径,并用于传播和接收改变了特征的驱动信号传播和感测信号。其中,可以通过处理电路监测和分析相关特征,并用于确定是否已经进行了皮肤与皮肤的接触。

在一个实施例中,处理电路可配置为根据满足一个或多个标准的确定来检测皮肤与皮肤的接触。一个或多个标准可以包括当感测信号的幅度超过幅度阈值时满足的第一标准,以及当感测信号具有非失真波形时满足的第二标准。

在另一个实施例中,可以采用一组稳健的标准,包括对波形质量的评估(例如波形是否失真),从而改善皮肤与皮肤接触事件和接近事件之间的歧义消除。

如上图所示,图3A-3B分别是第一身体部分和第二身体部分之间的接近和接触(图3A是接近,图3B是接触)。无论是接触还是接近,可穿戴设备308A(对应于图1A和AB的可穿戴设备150A、驱动电路204A和电极202A)产生的刺激可经由第一路径309A在身体中传播,并可由可穿戴设备308B接收(对应于图1A和AB的可穿戴设备150B、感测电路203B和电极202B)。

由于食指302和/或右手304和左手306之间的接触或接近,可在可穿戴设备308A-308B之间形成第二路径309B。当食指304和手306之间发生接触或接近时,与来自第一路径的预期感测信号相比,第二路径309B可导致感测信号发生变化。感测波形中的差异可用于区分接触和接近。

上图是对应于接近或接触的感测波形。例如,当接近事件的峰值404和接触事件的424超过阈值406和426时,处理电路可以检测为接触或接近。当峰值404和424低于阈值406和426时,处理电路可检测为没有接触或接近。对应于接近事件的峰值404的相对幅度增加小于对应于接触事件的峰值424的幅度增加。

通过波形的分析比较,可以实现对皮肤和皮肤之间的接近和接触检测,及两者之间的消歧。然后,这可以帮助启用一系列的手势操作。例如继续图3A和图3B所示,通过所述的腕带式设备,可以检测右手手指在左手手掌的滑动手势。

在同一个示例中,苹果指出可以增加手套的应用,从而提升检测精度。如图3B所示,手套搭载的四个感测电极350A-350D可布置在手掌的大约四个角处,并可通过相应的感测电路感测。基于多个感测电极处振幅的相对变化,处理电路可以确定食指304的相对运动。所以,可以启用多方向滑动手势,例如向上滑动、向下滑动、向左滑动、向右滑动和对角滑动等等。

相关专利Apple Patent | Skin-to-skin contact detection
相关专利Apple Patent | Skin-to-skin contact detection

两份名为Skin-to-skin contact detection的苹果专利申请最初在2021年3月提交,并在日前由美国专利商标局公布。

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