[0001] 本公开总体上涉及可穿戴计算装置。更具体地，本公开涉及可以使用光学传感器来确定被施加到可穿戴计算装置的用户接口的力的位置的可穿戴计算装置。

[0002] 可穿戴计算装置(例如，腕表)可以包括用于向用户显示内容(例如，时间、日期、可穿戴计算装置的功能等)的显示器。一些可穿戴计算装置可以收集关于由用户执行的活动或关于用户的生理状态的数据。此类数据可以包括表示围绕用户的周围环境或用户与环境的交互的数据。例如，数据可以包括关于用户的移动的运动数据和/或通过测量用户的诸如心率、出汗水平等的各种生理特性获得的生理数据。一些可穿戴计算装置可以包括触敏显示器，而其他可穿戴计算装置可以包括非触敏显示器。

[0040] 现在将参考本公开的实施例，附图中示出了该实施例的一个或多个示例。每个示例是通过解释本公开的方式提供，并非意图限制本公开。实际上，对于本领域技术人员而言将显而易见的是，在不脱离本公开的范围或精神的情况下可对本公开进行各种修改和改变。例如，作为一个实施例的一部分示出或描述的特征可与另一实施例一起使用以产生又一实施例。因此，本公开意图涵盖在所附权利要求及其等同物的范围内的修改和改变。

[0041] 本文所用的术语用于描述示例实施例，并非意图限制和/或约束本公开。如本文所用，除非上下文另外明确指出，否则单数形式“一”、“一个”、“所述”和“该”也意图包括复数形式。在本公开中，诸如“包括”、“具有”、“包含”等术语用于指定特征、数字、步骤、操作、元件、组件或它们的组合，但并不排除特征、元件、步骤、操作、元件、组件中的一者或多者或它们的组合的存在或添加。

[0042] 将理解，尽管术语第一、第二、第三等可在本文中用于描述各种元件，但这些元件不应受限于这些术语。相反，这些术语用于将一个元件与另一元件区分开。例如，在不脱离本公开的范围的情况下，第一元件可被称为第二元件，并且第二元件可被称为第一元件。

[0043] 术语“和/或”包括多个相关列出项的组合或多个相关列出项中的任一项。例如，表述或短语“A和/或B”的范围包括项“A”、项“B”以及项“A和B”的组合。

[0044] 此外，表述或短语“A或B中的至少一者”的范围意图包括以下所有内容：(1) A中的至少一者；(2) B中的至少一者；以及(3) A中的至少一者和B中的至少一者。同样，表述或短语“A、B或C中的至少一者”的范围意图包括以下所有内容：(1) A中的至少一者；(2) B中的至少一者；(3) C中的至少一者；(4) A中的至少一者和B中的至少一者；(5) A中的至少一者和C中的至少一者；(6) B中的至少一者和C中的至少一者；以及(7) A中的至少一者、B中的至少一者和C中的至少一者。

[0045] 本公开的示例涉及一种可以穿戴在例如用户手腕上的可穿戴计算装置。例如，可穿戴计算装置可以包括手表。可穿戴计算装置包括具有上侧和下侧的外壳。外壳的下侧与外壳的上侧相背对，并且被配置为在可穿戴计算装置由用户穿戴时与用户的身体部位接触。可穿戴计算装置还包括设置在外壳的上侧上的用户接口和设置在外壳的下侧上的传感器。传感器可以被配置为在力被施加到用户接口时输出一个或多个光学读数。可穿戴计算装置还可以包括一个或多个处理器，该一个或多个处理器被配置为基于由传感器输出的一个或多个光学读数以及本文描述的损失函数来确定力被施加到用户接口的位置。用户接口是用户通过其与可穿戴计算装置交互的有形介质。在示例中，设置在外壳的上侧上的用户接口可以包括例如显示器(其可以是非触敏的)、一个或多个仿按钮(faux button)、或者显示器和一个或多个仿按钮的组合。

[0046] 在示例实施例中，可穿戴计算装置可以包括外壳，该外壳具有在外壳的上侧上的显示器(其可以是非触敏的)和在外壳的下侧上的传感器。外壳的下侧与外壳的上侧相背对，并且被配置为在可穿戴计算装置由用户穿戴时与用户的身体部位接触。传感器可以用于间接地感测用户在显示器上的触摸的位置。例如，当用户按压显示器时，来自传感器的光学读数可以基于用户按压的位置而波动。与位于更远离用户按压的位置的另一传感器相比，来自位于更靠近用户按压的位置的传感器的光学读数感测更多的光学背向反射。例如，基于从传感器获得的光学读数，一个或多个处理器可以确定用户在显示器上触摸的位置，并且可穿戴计算装置的与所确定的位置相对应的功能可被执行。确定位置可以涉及基于利用光学读数实现的损失函数对位置参数(例如，位置坐标)的估计。

[0047] 作为示例，显示器可以在显示器的相应象限(quadrant)中在显示器的图形用户界面上显示四个不同的视觉元素，每个视觉元素与可穿戴计算装置的单独功能相对应。如果用户向显示器的左上象限施加力，例如以“选择”由显示在该象限中的视觉元素表示的功能，则传感器可以响应于所施加的力而输出相应的光学读数。例如，与位于更远离力被施加到显示器的位置的第二传感器相比，位于最靠近力被施加到显示器的位置的第一传感器可以输出具有更高幅度或更高值的信号。一个或多个处理器可以从传感器中的每个传感器接收一个或多个光学读数，并且基于由传感器输出的一个或多个光学读数来确定力被施加到显示器的位置。如果一个或多个处理器基于接收到的一个或多个光学读数确定力被施加到与显示器的左上象限相对应的位置，则一个或多个处理器可以执行与显示在显示器的左上象限中的视觉元素相对应的功能。

[0048] 传感器可以包括例如多路径光电容积描记法(PPG)传感器，该多路径PPG传感器还可以用于监测用户的心率。PPG传感器可以包括一个或多个发射器(例如，发光二极管(LED))和多个检测器(例如，两个或更多个光电二极管)。检测器可以在外壳的下侧上的各种位置处彼此间隔开，以便增加估计用户在显示器上的触摸的位置的准确性。

[0049] 在示例中，传感器可以包括至少三个PPG传感器，并且至少三个PPG传感器中的至少一个PPG传感器在第一方向(例如，X轴)和第二方向(例如，Y轴)上与至少三个PPG传感器中的另一PPG传感器间隔开。也就是说，至少三个PPG传感器不是以线性方式布置的。

[0050] 一个或多个处理器可以被配置为基于显示器的被施加力的区域是与第一区域还是第二区域相对应来确定力被施加到显示器的位置，其中第一区域不同于第二区域。例如，在用户将其拇指施加到显示器的情况下，则显示器的被施加力的区域与用户将其食指施加到显示器的情况相比更大。作为另一示例，在用户具有大的手指(例如，相对于男性和/或女性的平均人类手指尺寸)的情况下，则可以认为显示器的被施加力的区域与用户具有平均尺寸手指的情况相比将更大。因此，在可穿戴计算装置的校准期间，用户可以向可穿戴计算装置提供输入(例如，经由机械按钮)，该输入指示显示器的将用于接收从用户施加的力的尺寸或区域。输入可以指示区域尺寸(例如，第一区域或第二区域)，该区域尺寸可以用于确定尺度参数(例如，第一尺度参数或第二尺度参数)的值。尺度参数的值可以指示或描述高斯响应的扩散度，该高斯响应用于分析从传感器输出的光学信号以确定被施加到显示器的力的位置。众所周知，高斯响应在被绘制时通常具有对称的“钟形曲线”形状。对于力到特定位置的给定施加，被施加力的区域的尺寸影响按压的幅度，并且力的幅度在力的中心位置处最大。力(以及相应地压力)的幅度的分布在位于更远离力的中心位置的点处(例如，以指数方式)下降。较大的区域将具有比较小的区域更大的扩散度。

[0051] 例如，如果用户用拇指向显示器施加力，则将经历较高方差响应，并且较高尺度参数可为适当的(例如，值10)。另一方面，如果用户用食指向显示器施加力，则将经历较低方差响应，并且较低尺度参数值可为适当的(例如，值1)。

[0052] 尺度参数值可以在模型中实现，该模型描述传感器的由可穿戴计算装置记录的触摸响应幅度。例如，由可穿戴计算装置记录的触摸响应幅度可以近似地被建模为单模高斯函数：。

[0053] 这里，(x, y)表示读取PPG波动的特定传感器的坐标(即，特定检测器的坐标，该特定检测器可以是光电二极管)。项(x_press, y_press)表示力被施加到可穿戴计算装置的顶部的位置的真实值坐标。尺度参数描述了高斯响应的“扩散度”——如上文解释的，并且用于基于高斯函数对捕获到的光学读数进行建模，以考虑由用户特定或用户组特定的触摸覆盖的区域。

[0054] 例如，当用户接口(例如，显示器和/或仿按钮)的被施加力的区域与第一区域(例如，对于大的手指尺寸或对于拇指)相对应时，一个或多个处理器可以被配置为基于具有第一尺度参数(例如，具有值10)的第一模型来确定由传感器输出的一个或多个光学读数中的每个光学读数的幅度，该第一尺度参数反映或描述被施加到用户接口的力的第一方差。替代地或另外地，当用户接口(例如，显示器和/或仿按钮)的被施加力的区域与第一区域相对应时，一个或多个处理器可以被配置为使用具有第一尺度参数(例如，具有值10)的第一损失函数，利用第一高斯模型来确定力被施加到用户接口的位置，该第一尺度参数反映或描述被施加到用户接口的力的第一方差。

[0055] 例如，当用户接口(例如，显示器和/或仿按钮)的被施加力的区域与第二区域(例如，对于正常或小的手指尺寸或对于食指)相对应时，一个或多个处理器可以被配置为基于具有第二尺度参数(例如，具有值1)的第二模型来确定由传感器输出的一个或多个光学读数中的每个光学读数的幅度，该第二尺度参数反映被施加到用户接口的力的第二方差。替代地或另外地，当用户接口(例如，显示器和/或仿按钮)的被施加力的区域与第二区域相对应时，一个或多个处理器可以被配置为使用具有第二尺度参数(例如，具有值1)的第二损失函数，利用第二高斯模型来确定力被施加到用户接口的位置，该第二尺度参数反映或描述被施加到用户接口的力的第二方差。这里，第一方差不同于(例如，大于)第二方差。

[0056] 换句话说，一个或多个处理器可以被配置为在被施加到用户接口的力与用户接口的(例如，与用户拇指的尺寸相对应的)第一区域相对应时基于第一尺度参数来确定被施加到用户接口的力的位置，并且一个或多个处理器可以被配置为在被施加到用户接口的力与用户接口的(例如，与用户食指的尺寸相对应)第二区域相对应时基于第二尺度参数来确定被施加到用户接口的力的位置。在这种情况下，第一尺度参数大于第二尺度参数，并且第一区域大于第二区域。

[0057] 根据本公开的示例，可穿戴计算装置的一个或多个处理器可以在给定时间点从传感器接收与传感器的数量相对应的多个观察。例如，如果可穿戴计算装置具有N个PPG传感器(具体地N个检测器)，则可穿戴计算装置的一个或多个处理器可以从检测器接收N个观察。

[0058] 因此，如果可穿戴计算装置具有3个检测器，则可穿戴计算装置的一个或多个处理器可以在给定时间点接收3个观察(即，从检测器中的每个检测器接收1个观察)。

[0059] 根据一些实现方式，传感器的检测器观察点距离被施加到显示器的力的高斯响应的中心越近，则传感器读取越多PPG波动，并且传感器的输出值可越高(例如，值0.98)。PD越远，输出值可减小(例如，从0.98至0.92)。

[0060] 例如，一个或多个处理器可以被配置为基于各传感器当中的传感器的在由各传感器输出的一个或多个光学读数当中具有最高值的光学读数来确定力被施加到显示器的位置。例如，一个或多个处理器可以被配置为基于从各传感器输出的一个或多个光学读数的幅度当中的最高幅度来确定力被施加到显示器的位置。例如，一个或多个处理器可以被配置为基于从各传感器输出的一个或多个光学读数的幅度中的一个或多个幅度以及本文描述的损失函数来确定力被施加到显示器的位置。

[0061] 本公开的示例还涉及一种非暂时性计算机可读介质，该非暂时性计算机可读介质存储可由可穿戴计算装置的一个或多个处理器执行的指令。指令可以包括使一个或多个处理器在力被施加到设置在可穿戴计算装置的外壳的上侧上的显示器时接收由设置在外壳的下侧上的传感器输出的一个或多个光学读数的指令。外壳的下侧可以与外壳的上侧相背对，并且被配置为在可穿戴计算装置由用户穿戴时与用户的身体部位接触。指令还可以包括使一个或多个处理器基于一个或多个接收到的光学读数来确定力被施加到显示器的位置的指令。

[0062] 指令还可以包括使一个或多个处理器基于力被施加到显示器的位置来执行可穿戴计算装置的一个或多个功能的指令。可穿戴计算装置的示例功能可以包括检查关于用户的诸如血压的健康信息、进行和/或接收电话呼叫、发送和/或接收文本消息、获得当前时间、设置计时器、秒表功能、控制诸如家用电器的外部装置等。

[0063] 指令还可以包括使一个或多个处理器显示图形用户界面的指令，该图形用户界面指示用户通过指示显示器的力将被施加到显示器的区域来校准可穿戴计算装置。当由用户指示的力的区域与第一区域相对应时，指令还包括使一个或多个处理器基于具有第一尺度参数的第一模型来确定一个或多个光学读数中的每个光学读数的幅度的指令，该第一尺度参数反映要被施加到显示器的力的第一方差。当由用户指示的力的区域与第二区域相对应时，指令还包括使一个或多个处理器基于具有第二尺度参数的第二模型来确定一个或多个光学读数中的每个光学读数的幅度的指令，该第二尺度参数反映要被施加到显示器的力的第二方差。例如，第一区域可以大于第二区域，并且第一方差可以大于第二方差。指令还可以包括使一个或多个处理器基于一个或多个光学读数的幅度当中的最高幅度来确定力被施加到显示器的位置的指令。

[0064] 指令还可以包括使一个或多个处理器基于传感器当中的传感器的在由一个或多个处理器接收到的一个或多个光学读数当中具有最高值的光学读数来确定力被施加到显示器的位置。

[0065] 本公开的示例还涉及可穿戴计算装置的计算机实现的方法。该方法可以包括：当力被施加到设置在可穿戴计算装置的外壳的上侧上的显示器时，接收由设置在外壳的下侧上的传感器输出的一个或多个光学读数。外壳的下侧可以与外壳的上侧相背对，并且被配置为在可穿戴计算装置由用户穿戴时与用户的身体部位接触。该方法还可以包括：由可穿戴计算装置的一个或多个处理器基于一个或多个接收到的光学读数来确定力被施加到显示器的位置。

[0066] 该方法还可以包括：基于力被施加到显示器的位置来执行可穿戴计算装置的一个或多个功能。可穿戴计算装置的示例功能可以包括检查关于用户的诸如血压的健康信息、进行和/或接收电话呼叫、发送和/或接收文本消息、获得当前时间、设置计时器、秒表功能、控制诸如家用电器的外部装置等。

[0067] 该方法还可以包括：显示图形用户界面，该图形用户界面指示用户通过指示显示器的力将被施加到显示器的区域来校准可穿戴计算装置。当由用户指示的力的区域与第一区域相对应时，该方法可以包括：基于具有第一尺度参数的第一模型来确定一个或多个光学读数中的每个光学读数的幅度，该第一尺度参数反映要被施加到显示器的力的第一方差。当由用户指示的力的区域与第二区域相对应时，该方法可以包括：基于具有第二尺度参数的第二模型来确定一个或多个光学读数中的每个光学读数的幅度，该第二尺度参数反映要被施加到显示器的力的第二方差。例如，第一区域可以大于第二区域，并且第一方差可以大于第二方差。该方法可以包括：基于一个或多个光学读数的幅度当中的最高幅度来确定力被施加到显示器的位置。该方法可以包括：基于从传感器输出的一个或多个光学读数的幅度中的一个或多个幅度以及本文描述的损失函数来确定力被施加到显示器的位置。

[0068] 该方法可以包括：基于传感器当中的传感器的在由一个或多个处理器接收到的一个或多个光学读数当中具有最高值的光学读数来确定力被施加到显示器的位置。

[0069] 根据本文描述的示例，可穿戴计算装置的一个或多个处理器可以通过基于损失函数计算对位置参数(例如，位置坐标)的估计来确定用户触摸可穿戴计算装置的上侧处的元件或部分的位置，该损失函数经优化以找到力被施加到可穿戴计算装置的上侧的真实值坐标位置。在示例中，鉴于观察(例如，obs_1)可能被高斯测量噪声破坏，概率信道可以写为：。

[0070] 这里，G(.)函数描述标准高斯函数的概率密度，该标准高斯函数可以用于使用从稀疏地提供和分布的检测器获得的测量来重构力的施加的位置。例如，基于候选触摸事件(即，估计要被施加力的候选位置)来计算接收针对观察N中的每个观察所观察到的值的概率。使概率最大化(或使损失最小化)的无论什么候选触摸事件可以被认为是力(即，触摸事件)的最可能位置。例如，可以使用所有观察的负对数似然的表达式来找到真实值按压坐标，如下：

[0071] 在上面的表达式中，项“x_1, y_1”、“x_2, y_2”和“x_N, y_N”与每个PPG检测器的位置相对应，该位置是已知的。项“obs_1”、“obs_2”和“obs_N”与相应检测器的观察到的值相对应。项“scale k”是描述如本文描述的高斯响应的扩散度的尺度参数值。项“x_press, y_press”与要估计的值(即，力的位置的X, Y坐标值)相对应。例如，在存在三个检测器的三信道PPG传感器中，N可以等于三。

[0072] 因为示例损失函数取决于在观察时未知的两个感兴趣参数(x_press, y_press)是可变的，所以可以执行二维网格搜索以通过找到全局损失极小解来估计(x_press, y_press)。例如，一个或多个处理器可以被配置为执行程序以执行直接搜索，其中每个X, Y坐标对(例如，与显示器的区域相对应)作为候选触摸事件被测试以获得实现最小损失的结果。实现之间的最低损失(即，最小误差)的候选触摸事件可以与所估计的触摸位置相对应。作为另一示例，一个或多个处理器可以实现已知的梯度下降方法以获得这样的结果(X, Y坐标)：该结果(X, Y坐标)获得最小损失。梯度下降搜索方法可以利用随机候选触摸事件(即，随机候选X, Y坐标)来获得实现最小损失的结果，而不是其中测试所有候选触摸事件的直接搜索报告。梯度下降搜索方法可以使用较小的搜索空间，并且因此比直接搜索方法在计算上更便宜，从而节省能量和时间。本公开不限于直接搜索方法或梯度下降搜索方法，并且用于使损失函数最小化的其他方法也可以实现。

[0073] 在一个或多个示例中，用户接口可以包括非触敏显示器，该非触敏显示器显示可穿戴计算装置的多个可选择功能。响应于传感器的噪声水平增加超过阈值(例如，信噪比大于10dB)，一个或多个处理器可以被配置为控制显示器，使得可以减少显示在显示器上的多个可选择功能的数量，并且一个或多个处理器可以被配置为基于一个或多个处理器确定的力被施加到显示器的位置来执行多个可选择功能当中的功能。例如，当可穿戴计算装置未牢固地保持到用户的身体部位时和/或由于低电池状况，传感器的噪声水平可增加，使得一个或多个光学读数可受到噪声影响，并且传感器的准确性可降低。当传感器的噪声水平超过阈值(例如，信噪比大于10dB)时，可以减少显示在显示器上的多个可选择功能的数量(例如，将显示在显示器上的图标从十个图标减少到四个图标)。停止显示多个可选择功能中的一个或多个可选择功能(即，减少显示在显示器上的多个可选择功能的数量)可以扩大显示器上的空间，以供显示剩余可选择功能中的每个可选择功能。因此，即使对被施加到显示器的力的位置的检测或确定的准确性可能由于传感器遇到或经历的噪声而降低，也可以增加一个或多个处理器可以准确地执行用户意图选择的功能的可能性。通过改变显示在显示器上的可选择功能的数量，可以掩蔽传感器遇到的噪声状况。

[0074] 在一个或多个示例中，用户接口可以另外地或替代地包括多个仿按钮，该多个仿按钮分别与可穿戴计算装置的多个可选择功能相对应。一个或多个处理器可以被配置为基于相对于多个仿按钮的相应位置的力被施加的位置来执行计算机可穿戴装置的多个可选择功能当中的功能。例如，仿按钮(或仿开关)可以表示或指示可穿戴计算装置的可以由可穿戴计算装置执行的功能。然而，仿按钮可以不机械或电连接(例如，经由开关或电容式传感器)以实现可穿戴计算装置的功能。代替地，一个或多个处理器可以被配置为基于相对于多个仿按钮的相应位置的力被施加的位置来执行多个可选择功能当中计算机可穿戴装置的功能。

[0075] 在一个或多个示例中，可穿戴计算装置还可以包括加速度计和/或陀螺仪，以检测或感测可穿戴计算装置的运动数据(例如，用于对用户的步数进行计数)。传感器可以包括PPG传感器，该PPG传感器还被配置为监测可穿戴计算装置的用户的心率。

[0076] 用户的手的运动影响动脉压力和体积结构(肌肉/肌腱)，从而在PPG信号中反映的反射/吸收中产生特征性下降(signature dip)。PPG传感器可以在可穿戴计算装置的外壳的下侧上的二维区域上(例如，在x和y方向上)空间地捕获动脉压力分布。一个或多个处理器可以被配置为基于由PPG传感器输出的一个或多个光学读数来识别用户的手势，并且一个或多个处理器可以被配置为基于由一个或多个处理器识别出的用户的手势来执行计算机可穿戴装置(或另一装置)的功能。一个或多个处理器可以被配置为基于由PPG传感器输出的一个或多个光学读数连同加速度计和/或陀螺仪的一个或多个输出来识别用户的手势。

[0077] 在一个或多个示例中，用户的手势可以包括手部手势，包括握紧拳头、使用手指的捏合手势、握紧手等。手势可以映射到可穿戴计算装置的相应功能(例如，以进行电话呼叫)，或者可经由可穿戴计算装置通过手势的识别而可控制的另一装置的功能(例如，以操作家用电器)。在一个或多个示例中，可穿戴计算装置可以基于由PPG传感器输出的一个或多个光学读数来识别手势。例如，每个手势可以与由PPG传感器输出的相应光学信号相对应，使得可以正确识别手势。在示例中，可以分析由PPG传感器输出的光学信号以识别手势(例如，经由机器学习算法对输出光学读数进行分类，通过将光学信号与和相应手势相对应的已知光学信号进行比较等)。为了更准确地分析光学信号，可以滤除光学读数的归因于用户心率的部分。例如，可以相对于光学读数执行高通心率滤波操作以去除心率(动脉脉搏)，使得用于识别手势的大多数光学读数对应于或归因于用户的身体部位(例如，手)的移动。

[0078] 本公开的示例提供了计算技术和可穿戴计算装置的技术的若干技术效果、益处和/或改进。例如，根据本公开的一个或多个示例，显示器上的触摸的位置可以由设置在可穿戴计算装置的外壳的下侧上的传感器间接感测，该下侧在可穿戴计算装置由用户穿戴时与用户的身体部位接触。因此，可穿戴计算装置不需要具有触敏显示器，从而减少包括在可穿戴计算装置中的部件的数量。此外，根据本公开的一个或多个示例，可穿戴计算装置利用可以预先存在于可穿戴计算装置中的传感器。例如，预先存在的传感器可以包括用于诸如检测用户的心率的其他目的的PPG传感器。因此，不需要向可穿戴计算装置添加另外的传感器来确定用户在显示器上的触摸的位置。作为另一示例，根据本公开的一个或多个示例，可穿戴计算装置可以利用比包括触敏显示器的可穿戴计算装置更少的功率。作为另一示例，根据本公开的一个或多个示例，可穿戴计算装置可以利用比包括触敏显示器的可穿戴计算装置更少的空间。因此，可穿戴计算装置可以更小且更平滑，或者可以为其他组件提供空间，如果在可穿戴计算装置中提供触敏显示器，则这些其他组件可能无法安装。作为另一示例，根据本公开的一个或多个示例，可穿戴计算装置可以根本不包括显示器，并且可以使用与可穿戴计算装置的对应功能相关联的仿按钮来实现可穿戴计算装置的功能。替代地，根据本公开的一个或多个示例，可穿戴计算装置可以包括显示器以及仿按钮，其中可以使用显示器和仿按钮或仅使用与可穿戴计算装置的对应功能相关联的仿按钮来实现可穿戴计算装置的功能。

[0079] 现在参考附图，图1至图4B示出了根据本公开的示例的可穿戴计算装置100的示例。图1示出了可以穿戴在例如用户的手臂102 (例如，手腕)上的示例可穿戴计算装置100。例如，可穿戴计算装置100可以包括外壳110 (例如，主体)。图2示出了可穿戴计算装置100的分解图，其中外壳110包括上侧110a和下侧110b，并且外壳110可以限定空腔112，(例如，设置在一个或多个印刷电路板上的)一个或多个电子组件设置在该空腔中。例如，可穿戴计算装置100可以包括设置在空腔112内的印刷电路板120。此外，一个或多个电子组件可以设置在印刷电路板120上。可穿戴计算装置100还可以包括设置在由外壳110限定的空腔112内的电池(未示出)。可穿戴计算装置100还可以包括设置在由外壳110限定的空腔112内的各种传感器170。例如，传感器170可以包括设置在外壳110的下侧110b处的多路径光电容积描记法(PPG)传感器172，该多路径PPG传感器可以用于监测用户的心率。PPG传感器172可以包括一个或多个发射器(例如，发光二极管(LED))和多个检测器(例如，光电二极管)。从一个或多个发射器发射的光在朝向用户的与外壳110的下侧110b接触的身体部位(例如，用户手腕的一部分)的方向上传输。然后，光与用户的血管相互作用，其中光被修改到受血管中的当前血容量影响的程度。经修改的光通过反射和/或折射被引导回PPG检测器。PPG检测器生成反映用户的接收到从一个或多个发射器发射的光的血管的当前血容量的数据(例如，一个或多个信号)。例如，传感器170还可以包括加速度计174，该加速度计可以用于捕获关于可穿戴计算装置100的运动信息。例如，传感器170还可以包括陀螺仪176，该陀螺仪也可以用于捕获关于可穿戴计算装置100的运动信息。

[0080] 可穿戴计算装置100可以包括第一带130和第二带132。如图所示，第一带130可以在外壳110上的第一位置处联接到该外壳。相反地，第二带132可以在外壳110上的第二位置处联接到该外壳。另外，第一带130和第二带132可以联接到彼此，以将外壳110固定到用户的手臂102。

[0081] 在一些示例中，第一带130可以包括带扣或扣环(未示出)。另外，第二带132可以包括沿着第二带132的长度彼此间隔开的多个孔(未示出)。在此类实现方式中，与第一带130相关联的带扣的叉脚可以延伸穿过由第二带132限定的多个开口中的一个开口，以将第一带130联接到第二带132。应当理解，可以使用任何合适类型的紧固件将第一带130联接到第二带132。例如，在一些实现方式中，第一带130和第二带132可以包括磁体。在此类实现方式中，第一带130和第二带132可以磁联接到彼此，以将外壳110固定到用户的手臂102。

[0082] 可穿戴计算装置100可以包括盖140，该盖定位在外壳110上，使得盖140定位在显示器182的顶部上(上方)。以此方式，盖140可以保护显示器182免受刮擦。在一些实现方式中，可穿戴计算装置100可以包括定位在外壳110与盖140之间的密封件(未示出)。例如，密封件的第一表面可以接触外壳110，并且密封件的第二表面可以接触盖140。以此方式，外壳110与盖140之间的密封件可以防止液体(例如，水)进入由外壳110限定的空腔112。

[0083] 应当理解，盖140可以是光学透明的，使得用户可以查看显示在显示器182上的信息。例如，在一些实现方式中，盖140可以包括玻璃材料。然而，应当理解，盖140可以包括任何合适的光学透明材料。

[0084] 图3示出了根据本公开的一个或多个示例实施例的可穿戴计算装置100的示例框图。可穿戴计算装置100可以包括一个或多个处理器150、一个或多个存储器装置160、一个或多个传感器170和用户接口180。

[0085] 例如，一个或多个处理器150可以是可以包括在可穿戴计算装置100中的任何合适的处理装置。例如，此类处理器150可以包括处理器、处理器核心、控制器和算术逻辑单元、中央处理单元(CPU)、图形处理单元(GPU)、数字信号处理器(DSP)、图像处理器、微型计算机、现场可编程阵列、可编程逻辑单元、专用集成电路(ASIC)、微处理器、微控制器等中的一者或多者以及它们的组合，包括能够以所定义的方式响应和执行指令的任何其他装置。一个或多个处理器150可以是单个处理器或操作性地(例如并行)连接的多个处理器。

[0086] 存储器160可以包括一个或多个非暂时性计算机可读存储介质，诸如只读存储器(ROM)、可编程只读存储器(PROM)、可擦除可编程只读存储器(EPROM)和闪存存储器、USB驱动器、诸如随机存取存储器(RAM)的易失性存储器装置、硬盘、软盘、蓝光光盘或诸如CD ROM盘和DVD的光学介质、以及它们的组合。然而，存储器160的示例不限于以上描述，并且存储器160可以由如本领域技术人员将理解的其他各种装置和结构实现。

[0087] 例如，存储器160可以存储指令，所述指令在被执行时使一个或多个处理器150基于由PPG传感器172输出的一个或多个接收到的光学读数来确定力被施加到显示器182的位置，如根据本公开的示例描述的。例如，存储器160可以存储指令，所述指令在被执行时使一个或多个处理器150基于所确定的位置来执行可穿戴计算装置100的一个或多个功能，如根据本公开的示例描述的。

[0088] 存储器160还可以包括可以由一个或多个处理器150检索、操纵、创建或存储的数据162和指令164。在一些示例实施例中，此类数据可以被访问并用作输入，以基于由PPG传感器172输出的一个或多个光学读数(信号)来确定力被施加到显示器182的位置。在一些示例中，存储器160可以包括数据和指令，该数据用于执行一个或多个过程，所述指令基于由一个或多个处理器确定的力被施加到显示器182的位置来执行可穿戴计算装置100的一个或多个功能。

[0089] 可穿戴计算装置100可以包括用户接口180，该用户接口被配置为通过用户向用户接口施加力(例如，经由拇指、手指或者诸如触笔或笔的输入装置)来从用户接收输入。可穿戴计算装置100可以响应于接收到来自用户的输入而执行功能(例如，检查关于用户的诸如血压的健康信息、进行和/或接收电话呼叫、发送和/或接收文本消息、获得当前时间、设置计时器、秒表功能、控制诸如家用电器的外部装置等)。

[0090] 例如，可穿戴计算装置100可以以无线和/或有线方式连接到一个或多个外部装置190。可穿戴计算装置100可以通过诸如局域网(LAN)、无线局域网(WLAN)、广域网(WAN)、个域网(PAN)、虚拟专用网(VPN)等的网络300连接到外部装置190。例如，可穿戴计算装置100与外部装置190之间的无线通信可以经由无线LAN、Wi‑Fi、蓝牙、ZigBee、Wi‑Fi直连(WFD)、超宽带(UWB)、红外数据协会(IrDA)、蓝牙低功耗(BLE)、近场通信(NFC)、射频(RF)信号等的信号来执行。例如，有线通信连接可以经由USB电缆、双股电缆、同轴电缆、光纤电缆、以太网电缆等来执行。

[0091] 用户接口180可以包括显示器182，该显示器显示可由用户查看的信息(例如，时间、日期、生物特征信息、通知等)。例如，显示器182可以是非触敏显示器。例如，显示器182可以包括液晶显示器(LCD)、发光二极管(LED)显示器、有机发光二极管(OLED)显示器、有源矩阵有机发光二极管(AMOLED)、柔性显示器、3D显示器、等离子体显示面板(PDP)、阴极射线管(CRT)显示器等。然而，本公开不限于这些示例显示器，并且可以包括其他类型的显示器。也就是说，非触敏显示器182可能不能使用电导体(例如，像电容式触摸显示器或电阻式显示器)以改变电路的电容或电阻来经由传导来感测触摸事件。因此，非触敏显示器182不包括可以包括电路系统的导电层和/或电阻层的触摸面板。显示器182可以包括各种层，包括显示器表面、偏振层、液晶层、背光、玻璃基板等中的一者或多者。在一些实现方式中，显示器182可以具有正方形或矩形形状，或者可以是环形形状(例如，椭圆形、圆形等)。然而，应当理解，显示器182可以具有任何合适的形状。

[0092] 在图4A的示例中，显示器182在显示器182的相应象限中显示可穿戴计算装置100能够执行的各种功能F1、F2、F3、F4。例如，可以使用诸如文本的视觉元素和/或通过使用通知用户要执行的相应功能的符号(例如，图标)来显示功能。例如，响应于用户向显示器182的其中表示功能F4的右下象限施加力，PPG检测器172a、172b、172c可以响应于所施加的力而输出相应的光学读数(信号) S1、S2、S3 (参见图4C和图5A至图5B)。例如，与位于更远离力被施加到显示器182的位置的第二PPG检测器172b和第三PPG检测器172c的输出S2和S3相比，位于最靠近力被施加到显示器182的位置的第一PPG检测器172a可以输出具有更高幅度或更高值的信号S1。一个或多个处理器150可以从PPG检测器172a、172b、172c中的每个PPG检测器接收一个或多个光学读数(信号)，并且基于由PPG检测器172a、172b、172c输出的一个或多个光学读数(信号)来确定力被施加到显示器182的位置。响应于一个或多个处理器150基于接收到的一个或多个光学读数(信号)确定力被施加到与显示器182的右下象限相对应的位置，一个或多个处理器150可以执行显示在显示器182的右下象限中的功能F4。

[0093] 用户接口180可以另外地或替代地包括一个或多个按钮184，该一个或多个按钮用于通过用户向一个或多个按钮184施加力来从用户接收输入。例如，如图1所示，一个或多个按钮184c可以包括在可穿戴计算装置100的一个或多个外围侧上。一个或多个按钮184c可以是已知按钮，其包括机械组件和/或电路，以实现可穿戴计算装置100的功能(例如，设置时间、改变显示器182的设置和/或视图、选择显示在显示器182上的选项)。另外地或替代地，一个或多个按钮184还可以包括一个或多个仿按钮184a、184b。例如，在图4B中，仿按钮184a、184b设置在外壳110的上侧110a上，邻近显示器182。仿按钮184a、184b可以表示或指示可穿戴计算装置100的可以由可穿戴计算装置100执行的功能F3、F4。例如，仿按钮184a可以包括标签、符号或其他指示以通知用户要执行的功能F3，并且仿按钮184b可以包括标签、符号或其他指示以通知用户要执行的功能F4。在另一示例中，可穿戴计算装置100可以不包括显示器182，并且外壳110的上侧可以包括用于接收用户输入的一个或多个仿按钮184a、
184b。仿按钮184a、184b可以不机械和/或电连接(例如，经由开关或电容式传感器)到可穿戴计算装置100的其他组件以实现可穿戴计算装置100的功能。

[0094] 例如，响应于用户向仿按钮184b施加力，PPG检测器172a、172b、172c可以响应于所施加的力而输出相应的光学读数(信号) S1、S2、S3 (参见图4C和图5A至图5B)。例如，与位于更远离力被施加到仿按钮184b的位置的第二PPG检测器172b和第三PPG检测器172c的输出S2和S3相比，位于最靠近力被施加到仿按钮184b的位置的第一PPG检测器172a可以输出具有更高幅度或更高值的信号S1。一个或多个处理器150可以从PPG检测器172a、172b、172c中的每个PPG检测器接收一个或多个光学读数(信号)，并且基于由PPG检测器172a、172b、172c输出的一个或多个光学读数(信号)来确定力被施加到外壳110的上侧的位置。响应于一个或多个处理器150基于接收到的一个或多个光学读数(信号)确定力被施加到与仿按钮
184b相对应的位置，一个或多个处理器150可以执行由仿按钮184b表示的功能F4。

[0095] 参考图4C，示出了根据本公开的一个或多个示例实施例的示例可穿戴计算装置的仰视图。可穿戴计算装置100可以包括多个PPG传感器，例如以帮助拒绝运动伪影。每个PPG传感器可以与光源和相应检测器的组合相对应。例如，在图4C中，存在三个PPG传感器：LED 172d与检测器172a的组合、LED 172d与检测器172b的组合、以及LED 172d与检测器172c的组合。然而，本公开不限于图4C的示例，并且可穿戴计算装置100可以包括两个PPG传感器或多于三个PPG传感器。此外，可以包括多于一个LED，使得不同的检测器可以与不同的LED组合和/或每个检测器可以与一个或多个LED组合以输出PPG信号。例如，多个检测器可以以圆形或椭圆形布置设置，其中多个检测器可以以规则或不规则的间隔彼此间隔开。在图4C中，检测器172a在水平或“X”方向上与检测器172c间隔开，并且在水平(X)方向和竖直或“Y”方向两者上与检测器172b间隔开。检测器172b在水平(X)方向和竖直(Y)方向上与检测器172a和172c两者间隔开。检测器172c在水平(X)方向上与检测器172a间隔开，并且在水平(X)方向和竖直(Y)方向两者上与检测器172b间隔开。LED 172d在竖直(Y)方向上与检测器172b间隔开，并且在水平(X)方向和竖直(Y)方向中的每个方向上与检测器172a和172c两者间隔开。然而，检测器和LED的配置可以与图4C中所示的配置不同，并且本公开不限于图4C的示例。

[0096] PPG传感器可以使用用户身体部位的表面处的光源和光电检测器来测量血液循环的体积变化，从而光学地测量生物特征信息，诸如心率。光源(例如，一个或多个LED)向身体部位发射光，并且光电检测器测量从身体部位反射的光，其中所反射的光的量可以指示关于用户的生物特征信息(例如，血流量、血容量等)。光源可以发射红外光，并且LED的颜色可以是红色、绿色或黄色。PPG信号可以包括各种分量，诸如：直流分量(或直流偏移)，其表示穿过组织的光的恒定吸收；以及由影响血容量的心跳(心脏活动)生成的交流分量，其取决于收缩期和舒张期。

[0097] 如本文公开的，当力(例如，直接或间接力)被施加到用户的PPG传感器所位于的身体部位时，由PPG传感器输出的PPG信号也可受到影响。由于该力引起的PPG信号的变化可以用于检测事件(例如，当力被施加到可穿戴计算装置100的显示器182时，显示器182上的触摸事件)。

[0098] 例如，当用户向可穿戴计算装置100的上侧110a (例如，包括显示器182和/或仿按钮184a、184b的用户接口180)施加力(例如，按压动作)时，来自设置在可穿戴计算装置100的下表面上的PPG传感器172的光学读数(信号)基于用户施加力的位置而波动。例如，与位于更远离力施加的位置的另一检测器相比，PPG传感器的位于最靠近力施加的位置的检测器将感测到更多的光学背向反射。一个或多个处理器可以被配置为确定或估计(例如，使用稀疏像素最大似然解码器)力被施加到显示器的位置(例如，包括显示器182和/或仿按钮184a、184b的用户接口180上的X, Y位置)。

[0099] 例如，检测器的在力被施加到可穿戴计算装置100的上部(例如，显示器182)时输出的触摸响应幅度可以近似地建模为单模高斯函数：。这里，(x, y)表
示读取PPG波动的特定检测器(例如，光电二极管)的坐标。项(x_press, y_press)表示力被施加到可穿戴计算装置的上部的位置的真实值坐标。尺度参数k描述高斯响应的“扩散度”，这参考图6A至图10B进行更详细地解释。

[0100] 例如，通常对于力到特定位置的给定施加，力的幅度在力的中心位置处最大，并且力的幅度分布在位于远离力的中心位置的点处(例如，以指数方式)下降。在对高斯响应建模时，可以基于显示器的被施加力的区域是与第一区域还是第二区域相对应来确定尺度参数k，其中第一区域大于第二区域。例如，在用户将其拇指施加到显示器的情况下，则显示器的被施加力的区域与用户将其食指施加到显示器的情况相比更大。作为另一示例，在用户具有大的手指(例如，相对于男性和/或女性的平均人类手指尺寸)的情况下，则可以认为显示器的被施加力的区域与用户具有平均尺寸手指的情况相比更大。

[0101] 因此，在可穿戴计算装置的校准期间，用户可以向可穿戴计算装置提供输入，该输入指示显示器的将用于接收从用户施加的力的尺寸或区域。输入可以指示区域尺寸(例如，第一区域或第二区域)，该区域尺寸可以用于确定尺度参数(例如，第一尺度参数k1或第二尺度参数k2)。尺度参数可以指示或描述高斯响应的扩散度，该高斯响应可用于分析从PPG传感器172输出的光学信号以确定被施加到显示器182的力的位置。

[0102] 图6A和图6B描绘了根据本公开的一个或多个示例实施例的与不同尺度参数相对应的示例按压高斯响应。例如，如果用户用拇指向显示器182施加力，则将经历较高方差响应610，并且较高尺度参数k1可为适当的(例如，值10)。另一方面，如果用户用食指向显示器182施加力，则将经历较低方差响应620，并且较低尺度参数值k2可为适当的(例如，值1)。

[0103] 尺度参数值(例如，k1和k2)可以在上述模型中实现(例如，使用高斯函数，该模型描述由可
穿戴计算装置100记录的PPG传感器172的触摸响应幅度。

[0104] 例如，当显示器182的被施加力的区域与第一区域(例如，对于大的手指尺寸或对于拇指)相对应时，一个或多个处理器150可以被配置为基于具有第一尺度参数k1 (例如，具有值10)的第一模型来确定由PPG传感器172输出的一个或多个光学读数中的每个光学读数的幅度，该第一尺度参数反映或描述被施加到显示器182的力的第一方差。

[0105] 例如，当显示器182的被施加力的区域与第二区域(例如，对于正常或小的手指尺寸或对于食指)相对应时，一个或多个处理器150可以被配置为基于具有第二尺度参数k2 (例如，具有值1)的第二模型来确定由PPG传感器172输出的一个或多个光学读数中的每个光学读数的幅度，该第二尺度参数反映被施加到显示器182的力的第二方差。这里，第一方差大于第二方差。

[0106] 换句话说，当被施加到显示器182的力与显示器182的(例如，与用户拇指的尺寸或表面积相对应的)第一区域相对应时，一个或多个处理器150可以被配置为基于第一尺度参数k1来确定被施加到显示器182的力的位置，并且当被施加到显示器182的力与显示器182的(例如，与用户食指的尺寸或表面积相对应的)第二区域相对应时，一个或多个处理器150可以被配置为基于第二尺度参数k2来确定被施加到显示器182的力的位置。在这种情况下，第一尺度参数k1大于第二尺度参数k2，并且第一区域大于第二区域。例如，第一区域和第二区域可以与拇指或食指的平均指尖面积的已知或凭经验获得的值相对应，并且还可以根据2 2
用户的性别进行分类。作为示例，第一区域可以对应于约5 cm至6 cm (拇指指尖的近似表
2 2
面积)，并且第二区域可以对应于约2.5 cm至3.5 cm (食指指尖的近似表面积)。

[0107] 例如，在可穿戴计算装置100的校准期间，用户可以向可穿戴计算装置100提供输入，该输入指示显示器182的将用于接收从用户施加的力的尺寸或区域。例如，可穿戴计算装置100可以在显示器182上显示信息，该信息请求用户指示将用于向显示器182提供输入(力)的优选手指(例如，拇指或食指)。例如，用户可以使用设置在可穿戴计算装置100的外围部分上的按钮184c来选择优选手指，类似于用户可以在已知手表中设置时间或日期的方式。用户可以另外地和/或替代地输入他们的性别以进一步确定尺度参数k，以用于选择要利用的适当模型。

[0108] 根据本公开的示例，可穿戴计算装置100的一个或多个处理器150可以在给定时间点从PPG传感器172接收与传感器的数量相对应的多个观察。例如，如果可穿戴计算装置具有N个PPG传感器172 (具体地N个检测器172a‑c)，则可穿戴计算装置100的一个或多个处理器150可以从检测器172a‑172c接收N个观察。

[0109] 如图4C所示，可穿戴计算装置100具有三个检测器172a‑172c。可穿戴计算装置100的一个或多个处理器150可以在给定时间点接收三个观察(即，从检测器172a‑172c中的每个检测器接收一个观察)。

[0110] 图7A和图7B描绘了根据本公开的一个或多个示例实施例的示例观察值。如先前描述的，根据一些实现方式，检测器的检测器观察点距离被施加到显示器182的力的高斯响应的中心越近，则检测器读取越多PPG波动，并且传感器的输出值可以越高，而位于越远处的检测器具有越低的值。例如，在图7A中，检测器172a‑172c的输出覆盖在按压高斯函数710之上，其中较暗的阴影指示与实际触摸位置相对应的高斯函数的中心。检测器172c输出值0.98，而检测器172a和172b分别输出值0.92和0.94。一个或多个处理器150可以基于检测器
172a‑172c中的每个检测器的值来确定或估计被施加到显示器182的力的位置在显示器182的中间右侧部分中。例如，在图7B中，检测器172c输出值0.91，而检测器172a和172b分别输出值0.83和0.89。一个或多个处理器150可以基于检测器172a‑172c中的每个检测器的值来确定或估计被施加到显示器182的力的位置在显示器182的右上部分中，注意，检测器172b和172c具有与由检测器172a输出的值相比相对类似的值。

[0111] 一个或多个处理器150可以被配置为基于各PPG传感器172当中的PPG传感器172的具有最高值(例如，最高电压值)的光学读数值来确定力被施加到显示器182的位置。例如，一个或多个处理器150可以被配置为基于从各PPG传感器172输出的一个或多个光学读数值的幅度当中的最高幅度来确定力被施加到显示器182的位置。

[0112] 一个或多个处理器150可以被配置为基于损失函数来确定力被施加到显示器182的位置，该损失函数经优化以找到力被施加到显示器182的真实值坐标位置。在示例中，鉴于观察(例如，obs_1)可能被高斯测量噪声破坏，概率信道可以写为：。

[0113] 这里，G(.)函数描述标准高斯函数的概率密度，该标准高斯函数可以用于使用从稀疏地提供和分布的检测器获得的测量来重构力的施加的位置。例如，基于候选触摸事件(即，估计要被施加力的候选位置)来计算接收针对观察N中的每个观察所观察到的值的概率。使概率最大化(或使损失最小化)的无论什么候选触摸事件可以被认为是力(即，触摸事件)的最可能位置。例如，可以使用所有观察的负对数似然的表达式来找到真实值按压坐标，如下：

[0114] 在上面的表达式中，项“x_1, y_1”、“x_2, y_2”和“x_N, y_N”与每个PPG检测器的位置相对应，该位置是已知的。项“obs_1”、“obs_2”和“obs_N”与相应检测器的观察到的值相对应。项“scale k”是描述如本文描述的高斯响应的扩散度的尺度参数值。项“x_press, y_press”与要估计的值(即，力的位置的X, Y坐标值)相对应。例如，在存在三个检测器的三信道PPG传感器中，N可以等于三。

[0115] 因为示例损失函数取决于在观察时未知的两个感兴趣参数(x_press, y_press)是可变的，所以可以执行二维网格搜索以通过找到全局损失极小解来估计(x_press, y_press)。例如，一个或多个处理器150可以被配置为执行程序以执行直接搜索，其中每个X, Y坐标对(例如，与显示器的区域相对应)作为候选触摸事件被测试以获得实现最小损失的结果。实现之间的最低损失(即，最小误差)的候选触摸事件可以与所估计的触摸位置相对应。作为另一示例，一个或多个处理器150可以实现已知的梯度下降方法以获得实现最小损失的结果(X, Y坐标)。梯度下降搜索方法可以利用随机候选触摸事件(即，随机候选X, Y坐标)来获得这样的结果：该结果获得最小损失的，而不是获得其中测试所有候选触摸事件的直接搜索报告。梯度下降搜索方法可以使用较小的搜索空间，并且因此比直接搜索方法在计算上更便宜，从而节省能量和时间。本公开不限于直接搜索方法或梯度下降搜索方法，并且用于使损失函数最小化的其他方法也可以实现。

[0116] 图8A和图8B示出了根据本公开的一个或多个示例实施例的基于损失函数结果对被施加到显示器的力的位置的示例估计。例如，在图8A中，被施加到显示器182 (右上角)的力的估计位置由附图标记810表示。力的位置已经由一个或多个处理器150使用由如图4C的示例中配置的检测器输出的值来计算或确定。力的真实值(实际)位置由附图标记820表示。高斯按压响应830也示出在背景中，以提供附加场境(context)。例如，图8B示出了对应的损失函数结果840，其中外带850表示最小化结果的最可能位置，其中估计位置810也对应。

[0117] 图9A和图9B示出了根据本公开的一个或多个示例实施例的基于损失函数结果对被施加到显示器的力的位置的另一示例估计。例如，在图9A中，被施加到显示器182 (右下角)的力的估计位置或确定位置由附图标记910表示。力的位置已经由一个或多个处理器150使用由如图4C的示例中配置的检测器输出的值来计算或确定。力的真实值(实际)位置由附图标记920表示。高斯按压响应930也示出在背景中，以提供附加场境。例如，图9B示出了对应的损失函数结果940，其中外带950表示最小化结果的最可能位置，其中估计位置910也对应。

[0118] 在一些情况下，噪声可影响PPG传感器172的输出。例如，当可穿戴计算装置100未牢固地保持到用户的身体部位时，PPG传感器172经历的噪声水平可增加。在另一示例中，PPG传感器172经历的噪声水平可由于低电池状况而增加，其中由光源(例如，LED 172d)输出的光量减少(例如，低功率模式)。当PPG传感器172经历噪声时，光学读数可受到噪声影响，并且PPG传感器172的准确性可降低。

[0119] 图10A和图10B示出了根据本公开的一个或多个示例实施例的基于噪声环境中的损失函数结果对被施加到显示器的力的位置的示例估计。例如，在图10A中，被施加到显示器182 (右下角)的力的估计位置由附图标记1010表示，并且与图9A的示例相比位于更远离真实值值1020之处。力的位置已经由一个或多个处理器150使用由如图4C的示例中配置的检测器输出的值来计算或确定。高斯按压响应1030也示出在背景中，以提供附加场境。例如，图10B示出了对应的损失函数结果1040，其中外带1050表示最小化结果的最可能位置，其中估计位置1010也对应。

[0120] 在一个或多个示例实施例中，响应于PPG传感器172的噪声水平增加超过阈值，一个或多个处理器150可以被配置为控制显示器182，使得可以减少显示在显示器182上的多个可选择功能的数量。例如，可以减少显示在图4A中的显示器182上的功能F1‑F4，以仅显示功能F1 (在显示器182的上半部分上)和F2 (在显示器182的下半部分上)。因此，当传感器的噪声水平超过阈值时，可以减少显示在显示器182上的多个可选择功能的数量(例如，将显示在显示器182上的图标从十个图标减少到四个图标)。停止显示多个可选择功能中的一个或多个可选择功能(即，减少显示在显示器182上的多个可选择功能的数量)可以扩大显示器182上的空间，以供显示剩余可选择功能中的每个可选择功能。因此，即使对被施加到显示器182的力的位置的检测或确定的准确性可能由于PPG传感器172遇到或经历的噪声而降低，也可以增加一个或多个处理器150可以准确地执行用户意图选择的功能的可能性。另外，通过改变(减少)显示在显示器182上的可选择功能的数量来增加对位置的确定的准确性，PPG传感器172遇到的噪声状况可以被掩蔽并且不被用户注意到，从而改善用户体验。

[0121] 在一个或多个示例中，可穿戴计算装置100可以包括加速度计174和/或陀螺仪176，以检测或感测可穿戴计算装置100的运动数据。如本文描述的，可穿戴计算装置100可以包括PPG传感器172，该PPG传感器被配置为在用户穿戴可穿戴计算装置100时监测用户的心率。

[0122] 用户的手的运动影响动脉压力和体积结构(肌肉/肌腱)，从而在PPG信号中反映的反射/吸收中产生特征性下降。PPG传感器172可以在可穿戴计算装置100的外壳110的下侧110b上的二维区域上(例如，在x和y方向上)空间地捕获动脉压力分布。一个或多个处理器
150可以被配置为基于由PPG传感器172输出的一个或多个光学读数来识别用户的手势，并且一个或多个处理器150可以被配置为基于由一个或多个处理器150识别出的用户的手势来执行计算机可穿戴装置100 (或另一装置)的功能。一个或多个处理器150可以被配置为基于由PPG传感器172输出的一个或多个光学读数连同加速度计174和/或陀螺仪176的一个或多个输出来识别用户的手势。加速度计174和/或陀螺仪176的输出可以另外地或替代地用于确认PPG传感器172的输出—用户正在执行手势的有效性。

[0123] 在一个或多个示例中，用户的手势可以包括手部手势，包括握紧拳头、使用手指的捏合手势、握紧手等。手势可以映射到可穿戴计算装置的相应功能(例如，以进行电话呼叫)，或者可经由可穿戴计算装置100通过手势的识别来控制的另一装置的功能(例如，以操作家用电器)。在一个或多个示例中，一个或多个处理器150可以基于由PPG传感器172输出的一个或多个光学读数来识别手势。例如，每个手势可以与由PPG传感器172输出的相应光学信号相对应，使得可以正确识别手势。在示例中，可以分析由PPG传感器172输出的光学信号以识别手势(例如，经由机器学习算法对输出光学读数进行分类，通过将光学信号与和相应手势相对应的已知光学信号进行比较等)。为了更准确地分析光学信号，可以滤除光学读数的归因于用户心率的部分。例如，可以相对于光学读数执行高通心率滤波操作以去除心率(动脉脉搏)，使得用于识别手势的大多数光学读数对应于或归因于用户的手的移动。

[0124] 图11示出了根据本公开的一个或多个示例实施例的可穿戴计算装置的用于检测用户的手势的各种传感器的示例响应信号。在图11中，当用户在与附图标记1110a、1110b和1110c相对应的时间做出捏合手势时，加速度计174、陀螺仪176和PPG传感器172的输出信号发生独特或显著的变化。图11所示的PPG信号是在高通心率滤波之后获得的，该高通心率滤波在PPG信号中导致独特的小波状图案。

[0125] 例如，在图11中，运动信息/数据是经由加速度计沿着三个轴(Y轴1120a、X轴1120b和Z轴1120c)收集的。例如，在图11中，运动信息/数据是经由陀螺仪沿着三个轴(Y轴1130a、X轴1130b和Z轴1130c)收集的。例如，在图11中，PPG光学读数包括从六个信道收集的信息/数据：PPG信道1数据1140a、PPG信道2数据1140b、PPG信道3数据1140c、信道4数据1140d、PPG信道5数据1140e和PPG信道6数据1140f。可以结合由PPG传感器172输出的信号来分析由加速度计174和/或陀螺仪176输出的信号，以确定用户的手的手势(例如，捏合手势)。然而，在一些示例中，仅可以使用由PPG传感器172输出的信号来确定用户的手的手势。基于对手势的确定，可以执行可穿戴计算装置100和/或外部装置190的对应功能。

[0126] 例如，可以通过复用操作来获得多个PPG光学读数。例如，还可以使用多个LED从检测器和LED的不同组合获得多个光学读数，从而获得空间背向散射分集(diversity)。例如，在三个LED和三个检测器被包括在PPG传感器172中的配置中，在第一LED打开(点亮)的复用操作中，三个检测器中的每个检测器可以接收反射的光并输出相应的信号。当第二LED接下来打开时，三个检测器中的每个检测器可以接收反射的光并输出相应的第二信号，并且当第三LED最后打开时，三个检测器中的每个检测器可以接收反射的光并输出相应的第三信号。在这样的配置中，可以获得总共九个PPG光学读数以提供空间灌注指数分布变化，用于手状态的准确分类。此外，如上所述，可以结合由PPG传感器172输出的信号来分析由加速度计174和/或陀螺仪176输出的信号，以确定用户的手的手势。然而，在一些示例中，仅可以使用由PPG传感器172输出的信号来确定用户的手的手势。

[0127] 图12A和图12B描绘了根据本公开的一个或多个示例实施例的用户的示例单手手势以及从PPG传感器的输出光学读数重构的对应热图。在图12A中，当用户做出第一手势(例如，通过向上倾斜手)时，生成第一热图1210，并且在图12B中，当用户做出第二手势(例如，通过向下倾斜手)时，生成第二热图1230。通过比较图12A与图12B可以看出，与图12A中的部分1220相对应的热特征和与图12B中的部分1240相对应的热特征非常不同。每个手势可以具有唯一的或可识别的热图，该热图可以与来自PPG传感器172的输出光学读数相关，使得可穿戴计算装置100可以基于来自PPG传感器172的输出光学读数来识别或确定手势。对手势的确定可以使用标准高斯函数的概率密度来执行，该标准高斯函数可以用于使用从稀疏地提供和分布的检测器172a‑172c获得的测量来确定手势，类似于上文描述的用于确定可穿戴计算装置100的用户接口180上的触摸的位置的方法。基于对手势的确定，可以执行可穿戴计算装置100和/或外部装置190的对应功能。

[0128] 本公开的示例还涉及可穿戴计算装置的计算机实现的方法。图13和图14各自示出了根据本公开的一个或多个示例实施例的示例非限制性计算机实现的方法的流程图。

[0129] 参考图13，在示例计算机实现的方法1300中，在操作1310处，一个或多个处理器150可以在力被施加到设置在外壳110的上侧110a上的用户接口180 (例如，包括显示器和/或一个或多个仿按钮184a、184b)时接收由PPG传感器172输出的光学读数(信号)。PPG传感器172设置在外壳110的下侧110b上，该下侧设置成与外壳110的上侧110a相背对(例如，如附图的图2所示)。外壳110的下侧110b可以被配置为在可穿戴计算装置100由用户穿戴时与用户的身体部位接触。在操作1320处，该方法还可以包括：由可穿戴计算装置100的一个或多个处理器150基于一个或多个接收到的光学读数来确定力被施加到用户接口180的位置。
在操作1330处，该方法还可以包括：一个或多个处理器150基于力被施加用户接口180的所确定的位置来执行可穿戴计算装置100的一个或多个功能。可穿戴计算装置100的示例功能可以包括检查关于用户的诸如血压的健康信息、进行和/或接收电话呼叫、发送和/或接收文本消息、获得当前时间、设置计时器、秒表功能、控制诸如家用电器的外部装置190、诸如电视的电子装置等。

[0130] 参考图14，在示例计算机实现的方法1400中，在操作1410处，在显示器182上显示图形用户界面，该图形用户界面指示用户通过指示显示器182的力将被施加到显示器182的区域来校准可穿戴计算装置100。例如，校准指令可以询问用户是偏好使用食指(第二区域)来提供输入还是拇指(第一区域)。例如，另外地或替代地，校准指令可以询问用户是男性还是女性。例如，另外地或替代地，校准指令可以询问用户其是否具有大于阈值的手和/或手指，这可以暗示应当设置第一区域(大于阈值)或应当设置第二区域(等于或小于阈值)。例如，如果用户具有大于十的戒指尺寸，则可以假设第一区域设置。例如，如果用户具有大于7.5英寸的手指长度(从最长手指的指尖到手掌下方的折痕测量)，则可以假设第一区域设置。在操作1420处，用户可以提供输入(例如，经由如图1所示的位于可穿戴计算装置100的周边上的一个或多个按钮184c)，该输入将力的区域指示为第一区域或第二区域。

[0131] 当由用户指示的力的区域与第一区域相对应时，该方法可以包括操作1430，该操作包括基于具有第一尺度参数k1的第一模型来确定一个或多个光学读数中的每个光学读数的幅度，该第一尺度参数反映要被施加到显示器182的力的第一方差。当由用户指示的力的区域与第二区域相对应时，该方法可包括操作1450，该操作基于具有第二尺度参数k2的第二模型来确定一个或多个光学读数中的每个光学读数的幅度，该第二尺度参数反映要被施加到显示器182的力的第二方差。例如，第一区域可以大于第二区域，并且第一方差可以大于第二方差。在操作1440和1460中的每个操作处，该方法可以包括：一个或多个处理器150基于一个或多个光学读数的幅度当中的最高幅度来确定力被施加到显示器182的位置。
该方法还可以包括：基于各PPG传感器172当中的PPG传感器172的在由一个或多个处理器
150接收到的一个或多个光学读数当中具有最高值的光学读数来确定力被施加到显示器
182的位置。

[0132] 校准过程的其他操作可以包括：要求用户在显示器182的各个已知(预定)点处向显示器182施加力，以及将作为响应而输出的信号作为数据162保存到存储器160，该数据可以用作查找表，用于比较从PPG传感器172获得的未来输出信号和/或用于指导根据如本文描述的损失函数确定力的施加的位置的决定。

[0133] 上述示例实施例的方面可以记录在非暂时性计算机可读介质中，该非暂时性计算机可读介质包括用于实现由计算机体现的各种操作的程序指令。该介质还可以单独地或与程序指令组合地包括数据文件、数据结构等。非暂时性计算机可读介质的示例包括磁性介质，诸如硬盘、软盘和磁带；光学介质，诸如CD ROM光盘、蓝光光盘和DVD；磁光介质，诸如光盘；以及被专门配置为存储和执行程序指令的其他硬件装置，诸如半导体存储器、只读存储器(ROM)、随机存取存储器(RAM)、闪存存储器、USB存储器等。程序指令的示例包括诸如由编译器产生的机器代码和包含可以由计算机使用解释器执行的更高级代码的文件两者。程序指令可以由一个或多个处理器执行。所描述的硬件装置可被配置为充当一个或多个软件模块，以便执行上述实施例的操作，反之亦然。此外，非暂时性计算机可读存储介质可分布在通过网络连接的计算机系统之间，并且计算机可读代码或程序指令可按分散方式存储和执行。此外，非暂时性计算机可读存储介质还可体现在至少一个专用集成电路(ASIC)或现场可编程门阵列(FPGA)中。

[0134] 流程图的每个框可表示代码的单元、模块、段或部分，其包括用于实现一个或多个指定逻辑功能的一个或多个可执行指令。还应当注意，在一些替代实现方式中，框中提到的功能可以乱序发生。例如，连续示出的两个框实际上可基本上并发(同时)执行，或者这些框有时可按相反顺序执行，这取决于所涉及的功能性。

[0135] 虽然已经关于各种示例实施例描述了本公开，但每个示例都是通过解释的方式提供，而不是对本公开的限制。本领域技术人员在理解前述内容后，可容易产生此类实施例的更改、改变和等同物。因此，本公开不排除包括本领域普通技术人员将容易理解的对所公开主题的此类修改、改变和/或添加。例如，作为一个实施例的一部分示出或描述的特征可与另一实施例一起使用以产生又一实施例。因此，本公开意图涵盖此类更改、改变和等同物。