技術領域

本發(fā)明涉及用于產(chǎn)生區(qū)域內(nèi)的實體的圖像的系統(tǒng)和方法。具體地，本發(fā)明提供用于使用與例如娛樂設備組合的雙模式傳感器(例如，超聲波和電磁輻射)的系統(tǒng)和方法。

背景技術：

系統(tǒng)可利用雙模式傳感器產(chǎn)生圖像數(shù)據(jù)。該系統(tǒng)可以使用第一模式以產(chǎn)生實體的粗質(zhì)圖像數(shù)據(jù)。然后，該系統(tǒng)可以使用該粗質(zhì)圖像數(shù)據(jù)來識別實體的感興趣部分。該系統(tǒng)可以使用第二模式以產(chǎn)生所識別的感興趣部分的精細圖像數(shù)據(jù)。

例如，在各種實施方式中，系統(tǒng)可以包括一個或多個超聲波發(fā)射器和/或接收器來實現(xiàn)第一模式。在一些實施方式中，發(fā)射器和/或接收器可以體現(xiàn)為一個或多個收發(fā)器。超聲波發(fā)射器可以被配置成發(fā)射超聲波到由一個或多個表面界定的區(qū)域中。超聲波接收器可以接收來自區(qū)域內(nèi)的一個或多個實體的直接超聲波反射。如下面詳細描述的，系統(tǒng)可以使用超聲波發(fā)射器和/或接收器，以產(chǎn)生實體的粗質(zhì)圖像數(shù)據(jù)，并基于所述粗質(zhì)圖像數(shù)據(jù)識別實體的感興趣部分。

例如，在某些實施方式中，系統(tǒng)還可以被配置成經(jīng)由電磁接收器接收來自區(qū)域內(nèi)的實體的電磁反射。該系統(tǒng)可以使用所接收的電磁反射產(chǎn)生所識別的感興趣部分的精細圖像數(shù)據(jù)。例如，在經(jīng)由粗質(zhì)圖像數(shù)據(jù)識別感興趣部分之后，該系統(tǒng)可以接收來自所識別的感興趣部分的電磁輻射，并產(chǎn)生具有比在粗質(zhì)圖像數(shù)據(jù)中可獲得的分辨率更高的分辨率的圖像數(shù)據(jù)(本文稱作精細圖像數(shù)據(jù))。

在一些實施方式中，雙模式可被用于解決至少一種模糊性。例如，從第一模式接收的圖像數(shù)據(jù)可以包括諸如重影之類的模糊。在這樣的例子中，第二模式可以由系統(tǒng)利用以解決由第一模式引入的模糊，例如，在使用第一模式產(chǎn)生的圖像數(shù)據(jù)中的重影。作為具體的例子，所接收的電磁輻射可以由系統(tǒng)利用以校正由所接收的超聲波反射引入的重影。

上面所討論的兩種模式(即，電磁成像和超聲波)中的任一種可以由系統(tǒng)利用以產(chǎn)生精細圖像數(shù)據(jù)或粗質(zhì)圖像數(shù)據(jù)。例如，第一實施方式可利用超聲波來產(chǎn)生粗質(zhì)圖像數(shù)據(jù)和利用電磁成像產(chǎn)生精細圖像數(shù)據(jù)，而第二實施方式可利用電磁成像產(chǎn)生粗質(zhì)圖像數(shù)據(jù)和利用超聲波產(chǎn)生精細圖像數(shù)據(jù)。

前面的概述僅是說明性的并不旨在以任何方式進行限制。除了以上描述的說明性方面、實施方式和特征，參照附圖和下面的詳細描述還展示了進一步的方面、實施方式和特征。

附圖說明

圖1A示出了發(fā)射超聲波朝向有界區(qū)域內(nèi)的三個人的定位系統(tǒng)。

圖1B示出了由定位系統(tǒng)接收的直接超聲波反射和因此由定位系統(tǒng)產(chǎn)生的“重影”。

圖2A示出了反彈超聲波離開墻壁然后朝向所述三個人的定位系統(tǒng)。

圖2B示出了反彈超聲波離開墻壁然后朝向所述三個人的定位系統(tǒng)的側視圖。

圖3A示出了被配置成通過所述定位系統(tǒng)促進反彈的超聲波的發(fā)射、反射和/或接收的多個超聲波反射器。

圖3B示出了被配置成通過所述定位系統(tǒng)促進反彈的超聲波的發(fā)射、反射和/或接收的多個有源超聲波反射器。

圖4A示出了在第一位置上的被配置成相對于壁樞轉(zhuǎn)的有源受控超聲波反射器，它被安裝到所述墻壁上以通過所述定位系統(tǒng)促進反彈的超聲波的發(fā)射、反射和/或接收。

圖4B示出了在第二位置上的有源受控的超聲波反射器。

圖5示出了根據(jù)一個實施方式的定位系統(tǒng)的框圖。

圖6示出了用于產(chǎn)生描述區(qū)域內(nèi)的一個或多個實體的相對位置的位置數(shù)據(jù)的方法的流程圖。

圖7A示出了發(fā)射和接收來自靜止實體的反射超聲波的超聲波系統(tǒng)。

圖7B示出了發(fā)射第一頻率的超聲波和接收第二頻率的來自移動遠離超聲波系統(tǒng)的實體的反射超聲波的超聲波系統(tǒng)。

圖7C示出了發(fā)射第一頻率的超聲波和接收第二頻率的來自朝向超聲波系統(tǒng)移動的實體的反射超聲波的超聲波系統(tǒng)。

圖7D示出了類似于圖7A的發(fā)射和接收來自靜止實體的反射超聲波的超聲波系統(tǒng)。

圖7E示出了當實體移動遠離超聲波系統(tǒng)時來自所述實體的反射超聲波的時序延遲。

圖8示出了超聲波在由移動遠離超聲波接收器的實體反射之前反彈離開反射器。

圖9示出了結合超聲波速度和/或加速度檢測系統(tǒng)使用的電磁位置檢測系統(tǒng)。

圖10示出了從一個或多個輔助反射器反射和/或反彈的超聲波。

圖11示出了用于確定來自多個方向的速度和/或加速度信息的多個超聲波系統(tǒng)。

圖12示出了用于確定與移動實體相關聯(lián)的速度和/或加速度信息的方法。

圖13A示出了發(fā)射和接收反射離開有界區(qū)域內(nèi)站立的人的超聲波的雙模式系統(tǒng)。

圖13B示出了基于所接收的超聲波反射產(chǎn)生實體的粗質(zhì)圖像數(shù)據(jù)的雙模式系統(tǒng)。

圖13C示出了基于從超聲波反射產(chǎn)生的粗質(zhì)圖像數(shù)據(jù)識別所述實體上的若干感興趣部分的雙模式系統(tǒng)。

圖14示出了利用電磁反射結合超聲波以接收來自所識別的感興趣部分的額外圖像信息的雙模式系統(tǒng)。

圖15示出了產(chǎn)生人上的感興趣部分的精細圖像數(shù)據(jù)的雙模式系統(tǒng)。

圖16示出了使用超聲波和電磁輻射產(chǎn)生圖像的方法。

圖17示出了使用超聲波和電磁輻射產(chǎn)生圖像的另一方法。

圖18示出了使用超聲波和電磁輻射解決圖像中模糊性的方法。

具體實施方式

系統(tǒng)可以利用雙模式傳感器系統(tǒng)以產(chǎn)生圖像數(shù)據(jù)。例如，系統(tǒng)可以利用兩個成像模式以兩種不同的分辨率對實體成像。也就是說，系統(tǒng)可以利用第一模式(例如，超聲波或電磁輻射)，以在第一分辨率產(chǎn)生實體的圖像數(shù)據(jù)。然后，該系統(tǒng)可利用另一模式在第二分辨率產(chǎn)生實體(不一定是整個實體)上感興趣部分的圖像數(shù)據(jù)，其中，第二分辨率高于第一分辨率。因此，雙模式可以被用來使用第一模式產(chǎn)生整個實體的粗質(zhì)(即，較低的分辨率)圖像，確定實體上的感興趣部分，然后使用第二模式產(chǎn)生感興趣部分的精細(即，較高的分辨率)圖像。

作為具體的例子，系統(tǒng)可經(jīng)由第一超聲波發(fā)射器發(fā)射超聲波到區(qū)域中。超聲波接收器可以從在區(qū)域內(nèi)的實體上的多個位點接收發(fā)射的超聲波的超聲波反射。處理器可以基于所接收的超聲波反射在第一分辨率產(chǎn)生實體的粗質(zhì)圖像數(shù)據(jù)。然后，該系統(tǒng)可基于粗質(zhì)圖像數(shù)據(jù)識別實體上的感興趣部分。電磁輻射可以從實體上的所識別的感興趣部分接收?？梢曰谒邮盏碾姶泡椛湓诘诙直媛十a(chǎn)生實體上的感興趣部分的精細圖像數(shù)據(jù)。第二分辨率可以高于第一分辨率。在一些實施方式中，第一分辨率可以高于第二分辨率。

在一些實施方式中，與實體上的感興趣部分相關聯(lián)的運動值(a kinematic value)可基于所接收的電磁輻射和所接收的超聲波反射中的至少一種來確定。類似地，在一些實施方式中，娛樂設備的狀態(tài)可以基于所確定的與實體上的感興趣部分相關聯(lián)的運動值來修改。

在一些實施方式中，上述的粗質(zhì)圖像數(shù)據(jù)可以基于所接收的電磁反射來產(chǎn)生，并且精細圖像數(shù)據(jù)可以基于所接收的超聲波反射來產(chǎn)生。在本文所述的多種實施方式中的任何一種中，所接收的電磁輻射可以通過系統(tǒng)、通過另一系統(tǒng)、通過輔助電磁輻射源來產(chǎn)生，和/或包括環(huán)境電磁輻射(例如光)。

在一些實施方式中，一種成像模式可以用于解決在使用另一種成像模式產(chǎn)生的圖像數(shù)據(jù)中的模糊性(如重影)。例如，使用超聲波成像技術產(chǎn)生的圖像可具有重像式圖像模糊，該重像式圖像模糊可以使用電磁成像技術(或者甚至僅電磁位置/距離檢測技術)來解決。

例如，系統(tǒng)可以包括一個或多個超聲波發(fā)射器和/或接收器，以及一個或多個電磁發(fā)射器和/或接收器。這些不同的模式中的每個模式可以以不同的分辨率捕獲圖像數(shù)據(jù)。該系統(tǒng)可以以較低的分辨率產(chǎn)生不重要或不太重要的圖像數(shù)據(jù)，而以較高的分辨率捕獲重要的圖像數(shù)據(jù)。在一些實施方式中，以較高的分辨率產(chǎn)生僅該圖像的一部分可以允許系統(tǒng)能較快地并以較壓縮的方式處理圖像數(shù)據(jù)，同時仍然以高分辨率提供感興趣部分。

在一些實施方式中，發(fā)射器和/或接收器可以體現(xiàn)為一個或多個收發(fā)器。超聲波發(fā)射器和/或接收器可以通過系統(tǒng)與電磁接收器同時或在電磁接收器之前或之后按順序進行操作。超聲波發(fā)射器和接收器可以與電磁接收器組合使用以產(chǎn)生圖像數(shù)據(jù)。

電磁和/或超聲波的發(fā)射器、接收器和/或收發(fā)器中的一個或多個可以包括壓電換能器，其可以是單個換能器系統(tǒng)的一部分或換能器陣列。在一些實施方式中，換能器可以包括超材料或由超材料制成。超聲波換能器的平面副波長陣列可以結合本發(fā)明描述的實施方式使用，例如這些利用超材料的陣列的實施方式。

該雙模式傳感器系統(tǒng)可以被配置成利用不同的頻譜。這樣的系統(tǒng)上使用的超聲波發(fā)射器可以被配置成發(fā)射超聲波到由一個或多個表面界定的區(qū)域中。超聲波可以是介于20kHz和250kHz之間。在一個實施方式中，超聲波特別地介于35kHz和45kHz之間。還可以在這種系統(tǒng)中使用電磁發(fā)射器和/或接收器以發(fā)射和/或接收一定范圍的電磁輻射頻率。例如，系統(tǒng)可以被配置成使用電磁微波、太赫茲、紅外線、可見光、和/或紫外線輻射。雙模式傳感器系統(tǒng)可以使用兩種模式來產(chǎn)生更詳細的圖像數(shù)據(jù)和/或校正由模式中的一種引起的模糊性。

例如，該系統(tǒng)可以使用第一模式以產(chǎn)生實體的粗質(zhì)圖像數(shù)據(jù)，并且，以獲得關于所識別的感興趣部分的更詳細的數(shù)據(jù)，該系統(tǒng)可以使用第二模式產(chǎn)生實體的識別部分的精細圖像數(shù)據(jù)。例如，如果第一模式產(chǎn)生具有低分辨率的實體圖像，則所述第二模式可以用于提供較高分辨率的實體上的興趣部分。另一實施方式可包括引入模糊性到圖像數(shù)據(jù)的第一模式。為了校正模糊，該系統(tǒng)可以使用不容易產(chǎn)生相同類型的模糊的第二模式。

例如，所述系統(tǒng)可以包括或一個或多個超聲波發(fā)射器和/或接收器。該系統(tǒng)可以使用超聲波接收器和/或發(fā)射器，以產(chǎn)生粗質(zhì)圖像數(shù)據(jù)。例如，超聲波發(fā)射器可以被配置成發(fā)射超聲波到區(qū)域中。超聲波接收器可以接收來自該區(qū)域內(nèi)的一個或多個實體的超聲波反射?；谶@些接收的超聲波反射，該系統(tǒng)可以經(jīng)由處理器產(chǎn)生一個或多個實體的粗質(zhì)圖像數(shù)據(jù)。

系統(tǒng)可使用粗質(zhì)圖像數(shù)據(jù)識別實體上的感興趣部分。例如，該系統(tǒng)可以識別人的手、手指、手臂、腿腳、腳趾、軀干、頸部、頭部、口、唇、和/或眼部。所識別的感興趣部分可以基于娛樂裝置的狀態(tài)。一旦一個或多個感興趣部分被確定，則該系統(tǒng)可以使用第二模式(例如，電磁輻射)，以收集有關感興趣部分的進一步細節(jié)。

例如，所述系統(tǒng)還可以包括電磁接收器和/或發(fā)射器。該系統(tǒng)可以使用所接收的電磁反射產(chǎn)生所識別的感興趣部分的精細圖像數(shù)據(jù)。例如，在使用粗質(zhì)圖像數(shù)據(jù)識別所述感興趣部分之后，該系統(tǒng)可以接收來自所識別的感興趣部分的電磁輻射，并產(chǎn)生所識別的感興趣部分的更高分辨率的圖像。

在一些實施方式中，第二模式可以用于解決在第一模式中固有的或由第一模式的使用引起的至少一種模糊性。例如，使用第一模式產(chǎn)生的圖像數(shù)據(jù)可包括模糊。例如，經(jīng)由超聲波產(chǎn)生的圖像數(shù)據(jù)可以具有在圖像數(shù)據(jù)中固有的重影。在這樣的例子中，第二模式(例如，電磁輻射)可以由系統(tǒng)使用，以解決由所述第一模式引入的模糊。例如，所接收的電磁輻射可以由系統(tǒng)使用以去除在使用超聲波反射所產(chǎn)生的圖像數(shù)據(jù)中的重影圖像。

上文所討論的兩種模式(即，電磁成像和超聲波)中的任何一種可以由系統(tǒng)使用以產(chǎn)生精細圖像數(shù)據(jù)或粗質(zhì)圖像數(shù)據(jù)。例如，第一實施方式可利用超聲波來產(chǎn)生粗質(zhì)圖像數(shù)據(jù)以及利用電磁成像來產(chǎn)生精細圖像數(shù)據(jù)，而第二實施方式可利用電磁成像來產(chǎn)生粗質(zhì)圖像數(shù)據(jù)以及利用超聲波來產(chǎn)生精細圖像數(shù)據(jù)。

可確定與實體或?qū)嶓w上的特定的感興趣部分相關聯(lián)的運動值。實體的運動值可以包括實體的位置、速度、和/或加速度。運動值可基于所接收的電磁輻射和/或所接收的超聲波反射。

在一些實施方式中，直接超聲波可以從實體的第一部分反射，并且反彈的超聲波可以從實體的不同的第二部分反射。位置數(shù)據(jù)可以用所接收的超聲波反射來確定。直接位置數(shù)據(jù)可以對應于實體的位置的第一方向分量，并且反彈位置數(shù)據(jù)可以對應于實體的位置的第二方向分量。同樣，一個或多個直接超聲波反射和/或反彈的超聲波反射可以被用來確定速度和/或加速度。例如，速度和/或加速度的信息可以使用對應于反射實體的運動的多普勒偏移來確定。

在一些實施方式中，所接收的超聲波反射(直接或反彈的)可被用于確定位置數(shù)據(jù)。在不同時間取樣的位置數(shù)據(jù)可以用于確定和/或預測與實體相關聯(lián)的當前和/或未來的速度和/或加速度的信息。在其他實施方式中，如本文所述的，速度和/或加速度的信息可以基于由實體反射的超聲波中的所檢測到的偏移來計算。例如，系統(tǒng)可以檢測由實體反射的超聲波相對于所發(fā)射的超聲波的多普勒偏移。朝向更長的波長的偏移可以指示實體移動遠離超聲波接收器。朝向更短的波長的偏移可以指示實體朝向超聲波接收器移動。所檢測的偏移可以與頻移、波長偏移、相移、時移反射、和/或其他超聲波偏移相關聯(lián)。

任何數(shù)量的直接和/或反彈的超聲波反射可以從區(qū)域內(nèi)的一個或多個實體獲得，以獲得一段時間內(nèi)的速度和/或加速度的數(shù)據(jù)，和/或獲得多個數(shù)據(jù)點的更準確的速度和/或加速度的數(shù)據(jù)。發(fā)射的超聲波可以作為定向或非定向的超聲波脈沖以調(diào)制的(頻率、振幅、相位等)方式和/或其他形式連續(xù)地發(fā)射。超聲波發(fā)射可以按照需求以規(guī)則的間隔和/或基于先前發(fā)射的超聲波發(fā)射的接收而隔開。直接的超聲波脈沖和反彈的超聲波脈沖可以在同一時間發(fā)射，或任何一者可在另一者之前被發(fā)射。

反彈的超聲波反射可以被定義為以任何順序反射除了離開實體以外還離開至少一個表面的超聲波反射。例如，反彈的超聲波反射在由超聲波接收器接收之前可以(以任何順序)被反射離開任何數(shù)量的表面和/或?qū)嶓w。

映射或定位系統(tǒng)可以基于直接超聲波反射和/或反彈的超聲波反射產(chǎn)生與實體中的一個或多個相關聯(lián)的位置數(shù)據(jù)。位置數(shù)據(jù)可以包括實體的質(zhì)心、實體的二維映射、實體的圖像、實體的假色表現(xiàn)、實體的信息表示(框、正方形、陰影等)、實體的三維映射、實體的一個或多個特征、和/或其它信息。

速度和/或加速度的數(shù)據(jù)可以相對于該區(qū)域的一個或多個表面、超聲波速度/加速度系統(tǒng)、系統(tǒng)的接收器、和/或系統(tǒng)的發(fā)射器來限定。區(qū)域內(nèi)的一個或多個實體可以包括機械、機器人、家具、家庭財產(chǎn)、一般人、游戲玩家、電子器件的控制人員、電子器件、裝置和/或其它人或非人實體。

該實體可能包括人的特定部分，如手、手指、手臂、腿、腳、腳趾、軀干、頸部、頭部、口部、唇、或眼部。在一些實施方式中，反彈的超聲波發(fā)射可以被反射離開設置在房間內(nèi)的超聲波反射器。在一些實施方式中，超聲波反射器可以被安裝和/或以其他方式定位在所述區(qū)域內(nèi)。在其他實施方式中，超聲波反射器可以被保持、穿戴、和/或以其他方式在超聲波定位系統(tǒng)的用戶或操作者的位置中。超聲波反射器可以修改反射的超聲波的特性，從而有利于所接收的反彈的超聲波反射的識別。

超聲波反射器可以包括用于控制在區(qū)域內(nèi)的超聲波反彈的方向和/或以其他方式行進的方向的無源、有源和/或有源地移動/樞轉(zhuǎn)的超聲波反射器。例如，超聲波反射器可以被配置成修改反彈超聲波的頻率、相位、和/或振幅中的一種或多種。經(jīng)修改的特性可以有利于直接超聲波反射和反彈的超聲波反射的區(qū)分。在一些實施方式中，直接信號和反彈信號可以使用各自的波束的發(fā)射或接收方向的知識來區(qū)分。在一些實施方式中，直接信號和反彈信號可使用各自的波束的飛行時間的知識來區(qū)分。在一些實施方式中，反射光束(并因此其輸送位置信息的定向特性)的方向可以通過所述反射面的方向和它的反射特性的知識來確定。例如，來自表面的超聲波反射可以以鏡面反射為主，從而允許能直接判定反彈的幾何形狀。

映射系統(tǒng)或定位系統(tǒng)還可以使用實體的來自所述一個或多個表面的反彈的超聲波反射來產(chǎn)生速度和/或加速度的數(shù)據(jù)。應該理解的是，來自表面的反彈的超聲波反射可以首先反彈離開表面然后反彈離開實體，或首先離開實體然后離開表面。

該系統(tǒng)然后可以通過組合直接速度和/或加速度的數(shù)據(jù)以及反彈的速度和/或加速度的數(shù)據(jù)來產(chǎn)生增強的速度和/或加速度的數(shù)據(jù)。增強的速度和/或加速度的數(shù)據(jù)可以是直接和反彈的速度和/或加速度的數(shù)據(jù)的拼接，或者是直接和反彈速度和/或加速度的數(shù)據(jù)的簡單的或復雜的函數(shù)。

例如，在一個實施方式中，直接和反彈速度和/或加速度的數(shù)據(jù)可僅包括飛行時間信息，所述飛行時間信息基于空氣聲速，可針對每個波束轉(zhuǎn)化為輸送距離信息。在這樣的實施方式中，直接速度和/或加速度的數(shù)據(jù)提供從收發(fā)機到上述實體的范圍，即，剩下沿二維球面的速度和/或加速度未定義。沿此球面的每個潛在實體的位置導致(例如，假定鏡面反射)針對來自一個表面(墻壁、天花板、地板)的反彈的波束的不同的飛行時間；這使實體的可能的速度和/或加速度的軌跡限制成沿球形表面的一維弧形，從而提高速度和/或加速度預測值。

該系統(tǒng)可通過分析來自第二表面的反彈數(shù)據(jù)進一步調(diào)節(jié)速度和/或加速度的數(shù)據(jù)。在當前的例子中，每個沿球面的潛在實體的位置(通過直接波束的飛行時間獲得)限定用于超聲波從第一表面反彈的第一飛行時間，以及用于超聲波從第二表面反彈的第二飛行時間；兩次飛行時間的知識決定實體的位置。顯然，來自其它表面的飛行時間數(shù)據(jù)可以通過“過限定”問題來(例如，通過降低測量誤差、漫反射的效果等的靈敏度)改善位置預測值。在其它實施方式中，直接和反彈速度和/或加速度的數(shù)據(jù)可以包括定向信息。

例如，針對直接超聲波的定向信息可以識別實體(或它的特定部分)沿已知的射線定位，從而提供它的速度和/或加速度的兩個分量。然后來自反彈超聲波的信息可以提供足以識別實體的速度和/或加速度的第三分量(即，沿射線)的額外的加速度和/或速度的數(shù)據(jù)。該反彈超聲波可以提供飛行時間信息；每個實體的沿射線的速度和/或加速度對應于不同的針對來自表面的反彈超聲波的飛行時間，因此所測得的飛行時間標識實體的位置、速度和/或加速度。該反彈超聲波可以提供(用于發(fā)射或接收的)方向信息；該反彈射線與直接射線的交點用于識別實體的位置、速度和/或加速度。

使用經(jīng)由直接超聲波反射或反彈的超聲波反射獲得的額外的速度和/或加速度的數(shù)據(jù)和/或其它速度和/或加速度的數(shù)據(jù)，例如經(jīng)由其他裝置/系統(tǒng)/方法(例如，激光檢測、照相機等)獲得的速度和/或加速度的數(shù)據(jù)，增強的速度和/或加速度的數(shù)據(jù)可以被進一步增強或增加。取決于它們從實體反射的時間，直接和反彈速度和/或加速度的數(shù)據(jù)可以在相同或不同的時間提供用于實體的速度和/或加速度的數(shù)據(jù)。增強的位置數(shù)據(jù)可以使用設計為組合對應于不同的時間或定向組件的速度和/或加速度的數(shù)據(jù)的動態(tài)模型(例如，卡爾曼濾波器)進行分析，將它們與實體的當前和/或未來的運動的預測值一起使用進行分析，以改善實體的當前和/或未來的運動的預測值。

在一些實施方式中，可以不使用直接超聲波反射。而是，可以使用第一反彈的超聲波反射和第二反彈的超聲波反射以產(chǎn)生速度和/或加速度的數(shù)據(jù)。應理解，可以使用任何數(shù)量的直接超聲波反射或反彈的超聲波反射來識別在區(qū)域內(nèi)的實體的位置、速度、加速度，和/或其他移動信息。在各種實施方式中，利用超聲波反射收集的速度和/或加速度的數(shù)據(jù)可以與其它速度和/或加速度的數(shù)據(jù)(如紅外線、通過人工輸入提供的速度和/或加速度的數(shù)據(jù)，回聲位置，聲納技術，激光，和/或類似物)進行組合。

在各種實施方式中，一個或多個本地、遠程或分布式系統(tǒng)和/或系統(tǒng)組件可以經(jīng)由超聲波發(fā)射器發(fā)射超聲波到區(qū)域中。接收到的超聲波可以包括直接反射和反彈反射兩者。來自直接反射和反彈反射兩者的速度和/或加速度的數(shù)據(jù)可以被用于獲得更準確和/或更快速地描述區(qū)域內(nèi)的一個或多個實體的相對速度和/或加速度的數(shù)據(jù)的速度和/或加速度的數(shù)據(jù)。

實施方式可包括多種步驟，這些步驟可以體現(xiàn)在由計算機系統(tǒng)執(zhí)行的機器可執(zhí)行指令中。計算機系統(tǒng)包括一個或多個通用或?qū)Ｓ糜嬎銠C(或其它電子設備)。該計算機系統(tǒng)可以包括硬件組件，所述硬件組件包括用于執(zhí)行所述步驟的特定邏輯，或者可以包括硬件、軟件和/或固件的組合。

實施方式也可被提供為計算機程序產(chǎn)品，所述計算機程序產(chǎn)品包括具有其上存儲有可用于對計算機系統(tǒng)或其它電子設備進行編程以執(zhí)行本文描述的處理的指令的計算機可讀介質(zhì)。該計算機可讀介質(zhì)可以包括，但不限于：硬盤、軟盤、光盤、CD-ROM、DVD-ROM、ROM、RAM、EPROM、EEPROM、磁卡或光卡、固態(tài)存儲器設備、或其它類型的適合于存儲電子指令的介質(zhì)/計算機可讀介質(zhì)。

計算機系統(tǒng)和在計算機系統(tǒng)中的計算機可以經(jīng)由網(wǎng)絡連接。用于配置和/或用于如本文所述的用途的適當?shù)木W(wǎng)絡包括一個或多個局域網(wǎng)、廣域網(wǎng)、城域網(wǎng)和/或因特網(wǎng)或IP網(wǎng)絡，如萬維網(wǎng)、專用因特網(wǎng)、安全因特網(wǎng)、增值網(wǎng)絡、虛擬專用網(wǎng)、外部網(wǎng)、內(nèi)部網(wǎng)，或者甚至是通過介質(zhì)的物理傳輸與其他機器進行通信的獨立機器。特別地，適當?shù)木W(wǎng)絡可以由兩個或多個其它網(wǎng)絡(包括使用不同的硬件和網(wǎng)絡通信技術的網(wǎng)絡)的部件形成或整體地形成。

一種適當?shù)木W(wǎng)絡包括服務器和多個客戶端；其它適當?shù)木W(wǎng)絡可以包含服務器、客戶端和/或?qū)Φ染W(wǎng)絡節(jié)點的其他組合，并且給定的計算機系統(tǒng)可用作客戶端和用作服務器兩者。每個網(wǎng)絡包括至少兩個計算機或計算機系統(tǒng)，諸如服務器和/或客戶端。計算機系統(tǒng)可包括工作站、膝上型計算機、可斷開移動式計算機、服務器、大型機、集群、所謂的“網(wǎng)絡計算機”或“瘦客戶端”、平板電腦、智能電話、個人數(shù)字助理或其它手持式計算設備、“智能”消費電子設備或裝置、醫(yī)療設備、或它們的組合。

網(wǎng)絡可以包括通信或網(wǎng)絡軟件，如可從Novell、微軟、Artisoft以及其他供應商獲得的軟件，并且可以通過雙絞線電纜、同軸電纜、或光纖電纜、電話線、無線電波、衛(wèi)星、微波繼電器、調(diào)制的AC電源線、物理介質(zhì)傳遞、和/或本領域技術人員公知的數(shù)據(jù)傳輸“線”，使用TCP/IP、SPX、IPX和其他協(xié)議來操作。該網(wǎng)絡可以包括較小的網(wǎng)絡和/或通過網(wǎng)關或類似的機制可連接到其它網(wǎng)絡。

每個計算機系統(tǒng)至少包括處理器和存儲器；計算機系統(tǒng)還可以包括各種輸入設備和/或輸出設備。該處理器可以包括通用設備，諸如或其他“現(xiàn)成的”微處理器。所述處理器可以包括專用處理設備，例如ASIC、SoC、SiP、FPGA、PAL、PLA、FPLA、PLD或其他定制或可編程設備。所述存儲器可以包括靜態(tài)RAM、動態(tài)RAM、閃存、一個或多個觸發(fā)器、ROM、CD-ROM、磁盤、磁帶、磁計算機存儲介質(zhì)、光學計算機存儲介質(zhì)，或其他計算機存儲介質(zhì)。輸入設備可以包括鍵盤、鼠標、觸摸屏、光筆、平板電腦、麥克風、傳感器、或具有附隨固件和/或軟件的其它硬件。輸出設備可以包括監(jiān)視器或其它顯示器、打印機、語音或文本合成器、開關、信號線、或具有隨附的固件和/或軟件的其它硬件。

計算機系統(tǒng)能夠使用軟盤驅(qū)動器、磁帶驅(qū)動器、光盤驅(qū)動器、磁光驅(qū)動器，或者其他手段以讀取存儲介質(zhì)。適當?shù)拇鎯橘|(zhì)包括具有特定的物理結構的磁的、光學的或其他計算機可讀的存儲設備。適當?shù)拇鎯υO備包括軟盤、硬盤、磁帶、CD-ROM、DVD、PROM、RAM、閃存，以及其他的計算機系統(tǒng)存儲設備。物理配置表示造成計算機系統(tǒng)以如本文中所述的特定的和預定義的方式操作的數(shù)據(jù)和指令。

協(xié)助執(zhí)行本發(fā)明的適當?shù)能浖ㄟ^相關領域中的技術人員使用這里提出的教導以及編程語言和工具容易地提供，所述編程語言和工具如Java、Pascal、C++、C、數(shù)據(jù)庫語言、API、SDK、組件、固件、微碼、和/或其他語言和工具。適當?shù)男盘柛袷娇审w現(xiàn)為模擬或數(shù)字形式，具有或沒有錯誤檢測和/或校正位、數(shù)據(jù)包報頭、特定格式的網(wǎng)絡地址，和/或由相關領域中技術人員易于提供的其他支持數(shù)據(jù)。

描述的實施方式的若干方面將被示為軟件模塊或組件。如本文所使用的，軟件模塊或組件可以包括位于存儲設備內(nèi)的任何類型的計算機指令或計算機可執(zhí)行代碼。例如，軟件模塊可以包括計算機指令的一個或多個物理或邏輯塊，其可以被組織為執(zhí)行一個或多個任務或?qū)崿F(xiàn)特定的抽象數(shù)據(jù)類型的例程、程序、目標、組件、數(shù)據(jù)結構等。

在某些實施方式中，特定軟件模塊可以包括存儲在存儲設備的不同位置、不同的存儲設備或不同的計算機上的不同的指令，它們一起實現(xiàn)模塊的所描繪的功能。實際上，模塊可包括單個指令或多個指令，且可分布在若干不同的代碼段上，在不同的程序中，以及跨越多個存儲設備。一些實施方式可以以其中任務由通過通信網(wǎng)絡鏈接的遠程處理設備執(zhí)行的分布式計算環(huán)境來實踐。在分布式計算環(huán)境中，軟件模塊可以位于本地和/或遠程存儲器存儲設備中。此外，在數(shù)據(jù)庫記錄中捆綁或渲染在一起的數(shù)據(jù)可以駐留在相同的存儲設備中，或跨越多個存儲器設備，并且可以在網(wǎng)絡上的數(shù)據(jù)庫中的記錄的字段中連接在一起。

許多可以根據(jù)本發(fā)明使用的基礎設施是容易獲得的，如：通用計算機，計算機編程工具和技術，計算機網(wǎng)絡和網(wǎng)絡技術，數(shù)字存儲介質(zhì)，認證，訪問控制，以及由公開密鑰、加密、防火墻和/或其他裝置提供的其他安全工具和技術。

下面參考附圖描述本公開的實施方式，其中在全文中相同的部件由相同標號表示。如通常在本文的附圖中所描述和示出的，公開的實施方式的組件可以以各種不同的配置來布置和設計。此外，與一種實施方式相關聯(lián)的特征、結構和操作可以適用于其他實施方式或者與結合其他實施方式所描述的特征、結構或操作組合。在其他情況下，公知的結構、材料或操作沒有被示出，也沒有詳細描述，以避免使得本公開的各個方面不清楚。

因此，本公開的系統(tǒng)和方法的實施方式的以下詳細描述并不旨在限制本公開的的范圍(如主張的)，而僅僅代表可能的實施方式。另外，方法的步驟并不一定需要以任何特定的順序執(zhí)行，或甚至按順序執(zhí)行，步驟也并不一定只執(zhí)行一次。

圖1A示出了發(fā)射超聲波120朝向有界區(qū)域100內(nèi)的組150中的三個人151、152和153的雙模式定位系統(tǒng)110。如圖所示，該有界區(qū)域100由底板141、左壁142、后壁143、右壁144和天花板145界定。前壁(未示出)也可以界定區(qū)域100。

該雙模式定位系統(tǒng)110可以將超聲波120作為定向超聲波脈沖以調(diào)制方式(頻率、振幅、相位)發(fā)射和/或以其他形式連續(xù)地發(fā)射。超聲波120可以朝向人151、152和153直接地發(fā)射。超聲波120可間接地朝向人151、152和153發(fā)射。

在各種實施方式中，雙模式定位系統(tǒng)110可以具有任何形狀或尺寸和/或可以包括多個分布式組件。圖示的實施方式僅是一個示例，并不旨在傳達關于形狀、尺寸、配置或功能的任何信息。在各種實施方式中，雙模式定位系統(tǒng)110可以包括配置成發(fā)射和/或接收超聲波和/或電磁輻射的換能器(如壓電換能器)陣列。雙模式定位系統(tǒng)110可以配置有用于發(fā)射超聲波和/或電磁輻射的第一多個換能器112(或單個換能器)和用于接收超聲波的第二多個換能器113(或單個換能器)。

圖1B示出了由雙模式定位系統(tǒng)110接收的直接超聲波反射121。如圖所示，直接超聲波反射121可以傳送相對二維的方式的粗質(zhì)圖像信息，其中三個人151、152和153被視為單個實體160，或者被視為在基本上相同平面上的三個不同的實體(161、162和163)。圖1B示出了超聲波121的所接收的直接反射的視覺表示。依賴于采樣速率、精度、處理位深度、使用的超聲波的頻率等，所接收的實際位置數(shù)據(jù)可以是較高的分辨率或較低的分辨率。

圖2A示出了類似于結合圖1A和1B說明的雙模式定位系統(tǒng)的雙模式定位系統(tǒng)210，其中超聲波225朝向界定區(qū)域200的表面發(fā)射。在示出的實施方式中，反彈表面是左壁242?？梢岳斫?，超聲波可以被反彈離開左壁242、底板241、后壁243、右壁244和/或天花板245中的一個或多個。類似地，電磁輻射可以反彈離開左壁242、底板241、后壁243、右壁244和/或天花板245中的一個或多個。在一些實施方式中，系統(tǒng)可以接收來自其他來源(例如，區(qū)域中的環(huán)境光)的電磁輻射。

如本文所使用的，術語反彈的和反彈可以包括任何類型的反射、折射和/或可以包括或可以不包括相位、頻率、調(diào)制、和/或幅度的變化的重復。反彈可以由表面的外表面，表面的內(nèi)部，或設置在表面上、設置在表面內(nèi)或設置在表面的后面的實體(例如，外壁涂料、干壁、內(nèi)部金屬、螺柱、內(nèi)部涂層、安裝板，等等)來進行。

超聲波可最終被反彈227以與圖1A和1B中獲得的角度不同的角度反射離開人251、252和253。示出的實施方式示出了反彈超聲波227反射離開左壁242然后反射離開人251-253。然而，超聲波可以替代地反射離開人251-253，然后再反射離開左壁242。最終，超聲波225可以以任何的順序由人251-253和表面/壁241-245中的一個或多個反彈和/或反射，然后通過定位系統(tǒng)210接收。

圖2B示出了結合圖2A描述的雙模式定位系統(tǒng)210的側視圖，其中反彈的超聲波226在反射離開在位置228的人251-253并反彈離開左壁242之后被接收。圖2B還示出了前壁246。在一些實施方式中，所有的超聲波可針對前壁246發(fā)射以在整個區(qū)域更均勻地分布超聲波(即，較寬的有效波束寬度)。

如圖2B所示，通過反彈的超聲波226獲得的位置數(shù)據(jù)可以提供經(jīng)由圖1A和1B中所示的直接反射不能獲得的粗質(zhì)圖像信息，例如，由于一個實體防止直接超聲波到達第二實體(或第一實體的另一部分)而導致。例如，所獲得的位置數(shù)據(jù)的視覺表示示出了相對于雙模式定位系統(tǒng)210顯然在不同的平面上的三個不同的實體261、262和263。例如，基于圖2B的反彈的超聲波產(chǎn)生的位置數(shù)據(jù)示出了實體262與實體261和263之間的距離D。如果僅直接反射是可獲得的(如在圖1A和1B)，則這樣的距離D可能是難以確定或不同地測定的。

圖3A示出了固定到表面341、342、343、345和346中的一個或多個、安裝到表面341、342、343、345和346中的一個或多個、定位在表面341、342、343、345和346中的一個或多個內(nèi)和/或與表面341、342、343、345和346中的一個或多個整體地形成的多個超聲波和/或電磁輻射反射器371、372、373和374。在一些實施方式中，用戶/受試者可以握住或以其他方式控制便攜式超聲波和/或電磁輻射反射器375。超聲波反射器371-375可以通過雙模式定位系統(tǒng)310便于傳送、反射和/或接收反彈超聲波。

超聲波和/或電磁輻射反射器可以包括用于控制超聲波在區(qū)域內(nèi)反彈的方向和/或以其他方式行進的方向的無源、有源和/或有源移動/樞轉(zhuǎn)的超聲波反射器。例如，超聲波和/或電磁輻射反射器可以被配置成修改反彈超聲波和/或電磁輻射的頻率、相位和/或幅度中的一個或多個。經(jīng)修改的特性可以促進直接超聲波和/或電磁輻射反射與反彈超聲波和/或電磁輻射反射的區(qū)別。

雙模式映射或定位系統(tǒng)310可以基于直接超聲波和/或電磁輻射反射(例如，圖1A和1B)和/或反彈超聲波和/或電磁輻射反射(例如，圖2A和2B)來產(chǎn)生與實體中的一個或多個相關聯(lián)的位置數(shù)據(jù)。位置數(shù)據(jù)可以包括實體的質(zhì)心、實體的二維映射、實體的圖像、實體的假色表現(xiàn)、實體的信息表示(框、正方形、陰影等)、實體的三維映射、實體的一個或多個特征、和/或其它信息。經(jīng)由一個模式(即，超聲波或電磁輻射)所產(chǎn)生的位置數(shù)據(jù)可以比通過其他方式產(chǎn)生的位置數(shù)據(jù)有更高或更低的分辨率。

該位置數(shù)據(jù)可以相對于該區(qū)域的一個或多個表面、雙模式定位系統(tǒng)310、定位系統(tǒng)312的接收器和/或定位系統(tǒng)的發(fā)射器313來限定。區(qū)域內(nèi)的一個或多個實體可以包括機械、機器人、家具、家庭財產(chǎn)、一般人、游戲玩家、電子器件的控制人員、電子器件、固定裝置和/或其它人或非人實體。

該實體可包括人的特定部分，如手、手指、手臂、腿、腳、腳趾、軀干、頸部、頭部、口部、唇、或眼部。如圖3A和3B所示，反彈超聲波發(fā)射可以被反射離開設置在房間內(nèi)的超聲波反射器371-375。在一些實施方式中，超聲波反射器可以修改反射的超聲波的特性，有利于所接收的圓形超聲波反射的識別。

圖3B示出了多個被配置成通過所述定位系統(tǒng)來促進反彈超聲波的發(fā)射、反射和/或接收的有源超聲波反射器391-394。如圖所示，有源超聲波反射器391-394可以連接到電源，如電池、太陽能電池、熱轉(zhuǎn)換器、插座380，和/或其它適當?shù)墓β试?。在一些實施方式中，超聲波本身可以提供功率源?/p>

圖4A示出了在第一位置的有源控制的超聲波反射器472。雙模式定位系統(tǒng)410可以與超聲波反射器472通信，或超聲波反射器472可以是自治的。在各種實施方式中，定位系統(tǒng)410可以發(fā)射超聲波425朝向人451、452和453或朝向壁442，如圖所示。超聲波425然后可以分別反彈離開壁442或由人451-453反射。

圖4B示出了在第二位置的有源控制的超聲波反射器472。超聲波反射器472可通過樞軸控制器495樞轉(zhuǎn)和/或控制。

在一些實施方式中，樞轉(zhuǎn)控制器495除了改變超聲波反射器472的方向外，還可以改變超聲波反射器472的反射特性、吸收特性和/或折射性能。例如，超聲波反射器472可以具有特定的超聲波或其它聲吸收性質(zhì)。樞軸控制器495可調(diào)節(jié)樞轉(zhuǎn)性能和/或聲性能和/或電性能。

圖5示出了根據(jù)一個實施方式的定位系統(tǒng)500的框圖。如圖所示，定位系統(tǒng)500可以包括處理器530、存儲器540，以及可能的網(wǎng)絡550或其它數(shù)據(jù)傳送接口?？偩€520可以互連各種集成組件和/或分立組件。各種模塊可以以硬件、軟件、固件和/或它們的組合來實現(xiàn)。

超聲波發(fā)射器模塊580可被配置成以在此描述的各種形式和/或方法中的任何一種發(fā)射超聲波。超聲波接收器模塊582可被配置成接收來自在區(qū)域內(nèi)的實體的直接超聲波反射。此外，超聲波接收器模塊582可以被配置成接收來自實體的反彈的超聲波反射。如本文中所使用的，直接反射和反彈反射是指本文提供的各種描述，以及這些術語的通常理解和變型。

映射系統(tǒng)模塊584基于一個或多個直接超聲波反射產(chǎn)生與實體相關的直接位置數(shù)據(jù)。如可以在本領域中被理解的，映射系統(tǒng)模塊584還可以基于一個或多個間接超聲波反射產(chǎn)生與實體相關聯(lián)的直接位置數(shù)據(jù)。如可以在本領域中被理解的，映射系統(tǒng)模塊584還可以基于一個或多個間接超聲波反射產(chǎn)生與實體關聯(lián)的反彈位置數(shù)據(jù)。

直接反射模塊586可以被配置成促進、管理和/或監(jiān)控直接反射的發(fā)射和/或接收。反彈反射模塊588可以被配置成促進、管理和/或監(jiān)控反彈反射的發(fā)射和/或接收。

位置數(shù)據(jù)計算模塊589可以基于一個或多個直接超聲波反射產(chǎn)生與實體相關聯(lián)的直接位置數(shù)據(jù)。位置數(shù)據(jù)計算模塊589還可以基于一個或多個反彈的超聲波反射產(chǎn)生與實體相關聯(lián)的反彈位置數(shù)據(jù)。位置數(shù)據(jù)計算模塊589還可以通過組合直接位置數(shù)據(jù)和反彈位置數(shù)據(jù)來產(chǎn)生增強的位置數(shù)據(jù)。

圖6示出了用于產(chǎn)生描述區(qū)域內(nèi)的一個或多個實體的相對位置和/或運動的位置數(shù)據(jù)的方法600的流程圖。方法步驟以非特定的順序提供并可以如在技術上可行的方式重新排列。定位系統(tǒng)可發(fā)射超聲波到由至少一個表面限定的區(qū)域中605。該定位系統(tǒng)可以接收來自區(qū)域內(nèi)的至少對一個實體的直接超聲波反射610。

所述定位系統(tǒng)可以接收來自區(qū)域內(nèi)的至少一個實體的反彈的超聲波反射612。反彈的超聲波反射可首先反射離開壁和/或首先反射離開實體。定位系統(tǒng)可以基于來自實體的直接反射產(chǎn)生位置數(shù)據(jù)614。定位系統(tǒng)可以基于來自實體的反彈反射產(chǎn)生位置數(shù)據(jù)616。

定位系統(tǒng)可通過組合直接位置數(shù)據(jù)和反彈位置數(shù)據(jù)產(chǎn)生增強的位置數(shù)據(jù)618。在其它實施方式中，定位系統(tǒng)可發(fā)送直接位置數(shù)據(jù)和反彈位置數(shù)據(jù)到其他電子處理設備或其他處理設備以供使用。

與實體的位置的檢測結合描述的超聲波發(fā)射器、接收器、反射器和/或其它組件的各種配置中的任何一種也可應用于本文中所描述的關于與一個實體或多個實體相關聯(lián)的速度和/或加速度的數(shù)據(jù)的檢測和/或計算的實施方式，包括下面參考圖7A-12描述的那些實施方式。例如，直接反射和反彈反射、多個反射器和/或超聲波路徑可以用來計算與區(qū)域內(nèi)的實體相關聯(lián)的速度和/或加速度的數(shù)據(jù)。

圖7A示出了超聲波系統(tǒng)710，它可被用作發(fā)射720和接收740來自靜止實體730的反射超聲波的雙模式系統(tǒng)的一部分。代表超聲波720和740的弧形之間的間隔是超聲波的波長和/或頻率的代表。由于實體730在固定位置上，反射超聲波740相對于發(fā)射的超聲波720不偏移。

圖7B示出了發(fā)射第一頻率的超聲波720并接收來自移動離開超聲波系統(tǒng)710的實體的第二頻率的反射超聲波741的超聲波系統(tǒng)710。頻移可以被檢測和用來確定實體730的反向運動的速度。例如，實體730的速度V_o等于頻率的變化Δf乘以超聲波的速度V_us再除以發(fā)射的超聲波相對于超聲波接收器的頻率f_trans?？梢允褂酶鞣N多普勒偏移速度和/或加速度計算和/或預測算法中的任何一種。

圖7C示出了發(fā)射第一頻率的超聲波720并接收來自朝向超聲波系統(tǒng)710移動的實體730的第二頻率的反射超聲波742的超聲波系統(tǒng)710。同樣，可以使用用于計算、確定和/或預測實體730相對于超聲波系統(tǒng)710的相對速度的多種普勒偏移算法中的任何一種。例如，多普勒方程：

在上面的式1中，假定傳輸介質(zhì)(例如，空氣)是相對靜止的，則f_r是所接收的超聲波的頻率，C是超聲波在介質(zhì)(例如，空氣)中的速度，V_r為超聲波接收器相對于介質(zhì)的速度，V_o是實體相對于介質(zhì)的速度，并且f_t是發(fā)射的超聲波的頻率。實體的加速度可使用在多個離散的時間段的速度計算值和/或通過檢測所接收的超聲波的頻率隨著時間的推移的變化f_r來確定。

如本文所述，超聲波系統(tǒng)710可以包括一個或多個超聲波發(fā)射器和/或超聲波接收器，并且發(fā)射器和接收器可以在物理上連接(如圖7C所示)，或者它們可以是分開的，并且甚至有可能定位于該區(qū)域內(nèi)的不同位置。在一些實施方式中，發(fā)射器和接收器可以在單個換能器中實現(xiàn)。在其他實施方式中，每個換能器可充當超聲波發(fā)射器和超聲波接收器兩者。在其他實施方式中，每個換能器可以結合電磁位置檢測系統(tǒng)和/或接收器系統(tǒng)作為雙模式系統(tǒng)使用。

圖7D示出了超聲波系統(tǒng)710發(fā)射和接收來自靜止實體730的反射超聲波720和743，類似于圖7A。圖7D提供圖7E的代表性環(huán)境。

圖7E示出了當實體730移動離開超聲波系統(tǒng)710時在來自實體730的反射超聲波743中的時序延遲和/或相移，顯示為缺失波弧形757。如本文所提供的多普勒偏移可以被用于確定與移動實體相關聯(lián)的加速度和/或速度信息。然而，應認識到，可利用速度測量的各種方法。例如，包括類似于在多普勒超聲波心動描記術中使用的那些相移(即，當接收的信號到達時)測量。可以理解，實體的速度和/或加速度信息的各種1D、2D和3D向量多普勒計算可并入到目前描述的系統(tǒng)和方法中，其包括，但不限于，二維多普勒成像(2D Doppler Imaging)、向量多普勒(Vector Doppler)、斑點跟蹤(Speckle Tracking)、和其他。

圖8示出了超聲波820在由正移動離開超聲波接收器810的實體830反射之前在821反彈離開反射器850(例如，輔助反射器)。所接收的超聲波840相對于發(fā)射的超聲波820的偏移可用于確定實體830相對于超聲波接收器810的速度。

在一個實施方式中，超聲波可以首先由實體830反射，然后由反射器850反彈。在這樣的實施方式中，有可能確定實體830相對于反射器850的速度和/或加速度的信息。

圖9示出了可以結合超聲波速度和/或加速度檢測系統(tǒng)910使用作為雙模式系統(tǒng)的電磁位置檢測系統(tǒng)913。超聲波速度和/或加速度檢測系統(tǒng)910可以結合本文中所描述的多種實施方式中的任何一種來操作和/或配置成結合本文中所描述的多種實施方式中的任何一種，以確定當前時間的位置、速度和/或加速度信息和/或用于預測在將來時間的這種信息。電磁位置檢測系統(tǒng)913可使用飛行時間檢測實體930的位置。例如，激光或其它電磁輻射源可以被用于測量系統(tǒng)913和實體930之間的飛行時間。經(jīng)由電磁系統(tǒng)913獲得的位置信息可結合使用本文描述的超聲波系統(tǒng)910獲得的速度和/或加速度的數(shù)據(jù)來使用。

圖10示出了從一個或多個輔助反射器1030和1040反射和/或反彈的超聲波1020。如在各種實施方式中描述的，超聲波接收器/發(fā)射器1010可基于所檢測的頻移和/或相移利用來自區(qū)域內(nèi)的實體的直接反射來確定速度和/或加速度信息。在一些實施方式中，除了直接超聲波反射以外或代替直接超聲波反射，還可以利用反彈的超聲波反射。超聲波反射器1030和1040可以是有源或無源的，并且可以集成到該區(qū)域的一個或多個設備、墻壁、或其他特征。在一些實施方式中，現(xiàn)有的墻壁、房間特征、家具、人、實體、或類似物可以被識別和/或指定作為反射器1030和1040。

圖11示出了用于確定來自相對于區(qū)域1100內(nèi)的實體1110或?qū)嶓w1110上的位點的多個方向的速度和/或加速度信息的多個超聲波系統(tǒng)1120、1121、1122和1123。在各種實施方式中，每個超聲波系統(tǒng)1120-1123可以包括一個或多個超聲波發(fā)射器和一個或多個超聲波接收器。在其他實施方式中，超聲波系統(tǒng)1120-1123中的一個或多個可以包括一個或多個超聲波發(fā)射器或一個或多個超聲波接收器。在一些實施方式中，超聲波發(fā)射器和超聲波接收器可以是彼此間隔開的分離的組件。如圖所示，超聲波可反彈離開一個或多個輔助反射器141、142、143和144。

圖12示出了用于確定與移動實體相關聯(lián)的速度和/或加速度的信息的方法1200。超聲波可以被發(fā)射到由至少一個表面限定的區(qū)域1205。一些實施方式可以基于檢測到的超聲波的偏移利用來自實體的直接反射來確定速度和/或加速度的數(shù)據(jù)，如框1240所提供的。接收器可以接收來自區(qū)域內(nèi)的至少一個實體或?qū)嶓w上的位點的直接超聲波反射1210。也可以確定在發(fā)射超聲波和接收超聲波之間的諸如波長偏移、頻率偏移、或相位偏移之類的偏移1211。然后，該系統(tǒng)可以基于所檢測到的偏移產(chǎn)生速度和/或加速度的數(shù)據(jù)1214。

應理解，“確定偏移”、“檢測偏移”、“計算偏移”等可能未必需要實際確定發(fā)射和接收的超聲波的例如頻率之間的差別。即，在速度和/或加速度的多普勒計算過程中“檢測偏移”及類似短語可以建設性地進行。例如，如果實體的速度使用(1)發(fā)射的超聲波的已知的/測得的頻率和(2)由實體反射的超聲波的已知的/測得的頻率來確定，那么“檢測偏移”可以被建設性地進行。因為可以利用多種用于基于多普勒的速度計算的多種衍生的和等效的算法，所以該系統(tǒng)可以或可以不實際計算發(fā)射和接收的超聲波之間的頻率差。

在一些實施方式中，基于超聲波中所檢測的偏移，來自實體的反彈反射可以被用于確定速度和/或加速度的數(shù)據(jù)，如框1250所提供的。超聲波可以被發(fā)射到由至少一個表面限定的區(qū)域1205。接收器可以接收來自區(qū)域內(nèi)的至少一個實體或?qū)嶓w上的位點的反彈的超聲波反射1212。也可以確定1213在發(fā)射超聲波和接收超聲波之間的諸如波長偏移、頻率偏移、或相位偏移之類的偏移。然后，該系統(tǒng)可以基于所檢測的偏移產(chǎn)生速度和/或加速度的數(shù)據(jù)1216。在各種實施方式中，來自直接反射和反彈反射的速度和/或加速度的數(shù)據(jù)可以任選地組合1218。來自直接反射和反彈反射的速度和/或加速度的數(shù)據(jù)可以被用于確定與實體或?qū)嶓w上的位點相關的速度和/或加速度信息的二維矢量。

圖13A示出了發(fā)射超聲波1325a和接收反射離開站在界定區(qū)域1300a內(nèi)的人1362a的超聲波1327的雙模式系統(tǒng)1310a。如圖所示，界定區(qū)域1300a由地板1341a、左壁1342a、后壁1343a、右壁1344a和天花板1345a界定。前壁(未示出)也可以界定區(qū)域1300a。

雙模式系統(tǒng)1310a可以利用類似于相對于前面的附圖所討論的那些超聲波模式。例如，雙模式系統(tǒng)1310a可以以調(diào)制方式(頻率、振幅、相位等)和/或其他形式連續(xù)地將超聲波1325a作為定向超聲波脈沖發(fā)射。超聲波1325a可以直接朝向人1362a發(fā)射和/或超聲波1325a可間接朝向人1362a發(fā)射。

圖13B示出了基于所接收的超聲波反射產(chǎn)生實體的粗質(zhì)圖像數(shù)據(jù)的雙模式系統(tǒng)1310b。如圖所示，直接超聲波反射1327b可以以相對兩維方式傳送粗質(zhì)圖像信息。雙模式系統(tǒng)1310b可以使用處理器以產(chǎn)生人1362b或其它實體的粗質(zhì)圖像數(shù)據(jù)。取決于使用的超聲波的采樣速率、準確度、處理位深度、頻率等，所接收的實際圖像數(shù)據(jù)可以是在較高或較低的分辨率。在某些實施例中，為了使用較少的處理功率，雙模式系統(tǒng)1310b可以使用低分辨率來跟蹤作為整體的實體。如果使用低分辨率，則感興趣的部分可以被識別，其中針對特定的應用，更詳細的信息是期望的、有用的和/或所需的。

圖13C示出了使用從超聲波反射1327c(或替代地使用接收的電磁輻射)產(chǎn)生的粗質(zhì)圖像數(shù)據(jù)識別實體上的若干感興趣部分的雙模式系統(tǒng)1310c。人1362c的感興趣部分可包括手、手指、手臂、腿、腳、腳趾、軀干、頸部、頭部、口部、唇和眼部。例如，如圖13C所示，雙模式系統(tǒng)1310c已經(jīng)識別手、腳和頭部作為人的感興趣部分1362c。

可以部分基于相關聯(lián)的娛樂設備的狀態(tài)來識別感興趣部分。例如，相關聯(lián)的娛樂設備的狀態(tài)可以針對那些不能使用粗的圖像數(shù)據(jù)確定的特定的操作利用手部動作。在這種情況下，雙模式系統(tǒng)1310c可以識別人1362c的手作為其中精細圖像數(shù)據(jù)(即，較高分辨率的圖像)是所期望的感興趣部分。無論識別什么感興趣部分，雙模式系統(tǒng)1310c可以使用第二模式來接收額外的和更詳細的圖像信息。

例如，圖14示出了使用與超聲波1425結合的電磁成像以接收來自所識別的感興趣部分的額外圖像信息的雙模式系統(tǒng)1410。除了超聲波，雙模式系統(tǒng)1410還可以利用電磁發(fā)射器和/或接收器以接收/確定電磁圖像信息。例如，激光或其它電磁輻射源可以被用于接收實體的圖像數(shù)據(jù)。在某些實施方式中，雙模式系統(tǒng)1410可以使用接收器(例如紅外接收器)以從環(huán)境輻射源收集圖像數(shù)據(jù)。在某些實例中，所接收的電磁輻射可以包括微波、太赫茲、紅外線、可見光、和/或紫外輻射。

系統(tǒng)可以利用電磁成像功能以接收低分辨率的粗質(zhì)圖像數(shù)據(jù)或較高的、較細的分辨率的精細圖像數(shù)據(jù)。例如，圖14示出了接收來自在使用所接收的超聲波反射1427產(chǎn)生的二維粗質(zhì)圖像上的所識別的感興趣部分的電磁輻射的雙模式系統(tǒng)1410。所接收的電磁輻射可以用于產(chǎn)生比使用所接收的超聲波反射1427所產(chǎn)生的圖像的分辨率更高分辨率的圖像。

例如，圖15示出了產(chǎn)生人1562上感興趣部分的精細圖像數(shù)據(jù)的雙模式系統(tǒng)1510。一種模式，如超聲波1525，可以被用于產(chǎn)生具有低分辨率的粗質(zhì)圖像，而第二模式，如電磁輻射，可被用于產(chǎn)生具有較高分辨率的詳細圖像。應該理解的是，或者超聲波或電磁輻射都可以被用于收集低分辨率的圖像或較高分辨率的圖像。

圖16示出了使用超聲波和電磁輻射產(chǎn)生圖像的方法。方法步驟以非特定的順序被提供，并且可以依照在技術上是可行的方式被重新排列。雙模式系統(tǒng)可以發(fā)射超聲波到由至少一個表面限定的區(qū)域中1605。雙模式系統(tǒng)可以接收來自區(qū)域內(nèi)的至少一個實體的直接超聲波反射或反彈的超聲波反射1607。使用所接收的超聲波反射，雙模式系統(tǒng)可以產(chǎn)生實體的粗質(zhì)圖像數(shù)據(jù)1609。雙模式系統(tǒng)可以識別在實體上的一個或多個感興趣部分1611。雙模式系統(tǒng)可以接收來自感興趣部分的電磁輻射1613，并使用電磁輻射以產(chǎn)生實體的精細圖像數(shù)據(jù)1615。精細圖像數(shù)據(jù)可以比粗質(zhì)圖像數(shù)據(jù)具有更高的分辨率?？蛇x地，系統(tǒng)還可確定與所述感興趣部分相關聯(lián)的運動值1617，并且基于運動值修改娛樂設備的狀態(tài)1619。

圖17示出了使用超聲波和電磁輻射產(chǎn)生圖像的方法。方法步驟不以任何特定的順序提供，并且可以依照在技術上是可行的方式被重新排列。雙模式系統(tǒng)1702可以接收來自區(qū)域中的多個位點的電磁輻射。在一些實施方式中，所接收的電磁輻射可以被用于產(chǎn)生該區(qū)域內(nèi)的實體或?qū)嶓w上的位點的粗質(zhì)圖像。雙模式系統(tǒng)可以識別在實體上的一個或多個感興趣部分1704。雙模式系統(tǒng)可以發(fā)射超聲波到區(qū)域中1706，并接收來自感興趣部分的直接超聲波反射或反彈的超聲波反射1708。根據(jù)所接收的超聲波反射，雙模式系統(tǒng)可產(chǎn)生實體和/或?qū)嶓w上的感興趣部分的精細(較高分辨率)的圖像數(shù)據(jù)1710?？蛇x地，系統(tǒng)還可確定與感興趣部分相關聯(lián)的運動值1712，并且基于運動值修改娛樂設備的狀態(tài)1714。

圖18示出了使用超聲波和電磁輻射解決圖像中模糊性的方法。方法步驟不以任何特定的順序提供，并且可以依照在技術上是可行的方式被重新排列。雙模式系統(tǒng)可以發(fā)射超聲波到由至少一個表面限定的區(qū)域1805。雙模式系統(tǒng)可以接收來自區(qū)域內(nèi)的至少一個實體的直接超聲波反射或反彈的超聲波反射1807。使用所接收的超聲波反射，雙模式系統(tǒng)可以產(chǎn)生實體的圖像數(shù)據(jù)1809。使用所接收的超聲波反射所產(chǎn)生的圖像數(shù)據(jù)可以包括至少一種模糊性，如重影。雙模式系統(tǒng)可以接收來自實體的足以解決模糊性的電磁輻射1811。雙模式系統(tǒng)可以基于所接收的電磁輻射產(chǎn)生解決模糊性的增強的圖像數(shù)據(jù)1813?？蛇x地，系統(tǒng)還可確定與所述感興趣部分相關聯(lián)的運動值1815和/或基于運動值修改娛樂設備的狀態(tài)1817。

已經(jīng)參考包括最佳模式的多種示范性實施方式實踐本發(fā)明。然而，本領域的技術人員應認識到，在不脫離本發(fā)明的范圍的情況下，可以對示例性實施方式做出改變和修改。雖然本發(fā)明的原理已經(jīng)在各種實施方式中示出，但在不脫離本發(fā)明的原理和范圍的情況下，結構、配置、比例、元件、材料和組件的許多修改可適合于特定的環(huán)境和/或操作要求。這些和其它改變或修改旨在被包括在本發(fā)明的范圍之內(nèi)。

本發(fā)明應被認為是說明性的而不是限制性的，并且所有這樣的修改都旨在被包括在本發(fā)明的范圍之內(nèi)。同樣地，益處、其他優(yōu)點和問題的解決方案已在上文中相對于各種實施方式進行了說明。然而，益處、優(yōu)點、問題的解決方案，和可能導致任何益處、優(yōu)點，或解決方案發(fā)生或變得更加明顯的任何元素不應當被解釋為是關鍵的、必需的或基本的特征或元素。因此，本發(fā)明的范圍應該由隨附權利要求來確定。