[發(fā)明專利]一種手勢(shì)識(shí)別裝置與方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201310538315.7
• 申請(qǐng)日: 2013-11-05
• 公開（公告）號(hào): CN103543834A
• 公開（公告）日: 2014-01-29
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張家興;遲冬祥;朱晨嶸
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 上海電機(jī)學(xué)院
• 主分類號(hào): G06F3/01
• 分類號(hào): G06F3/01
• 代理公司: 上海翼勝專利商標(biāo)事務(wù)所(普通合伙) 31218
• 代理人: 翟羽;曾人泉

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及人機(jī)交互技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種手勢(shì)識(shí)別裝置與方法。

背景技術(shù)

隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，人們?cè)谔幚砼c電腦、微處理器相關(guān)的信息時(shí)，采用的外部輸入設(shè)備逐漸多樣化：鍵盤、鼠標(biāo)、手寫板、觸摸屏等。然而，由于上述輸入設(shè)備與人的直覺存在一定的差異，它們并非自然、直觀的與智能設(shè)備交互方式。有鑒于此，人們想開發(fā)出新的設(shè)備或裝置，以便更直觀、更自然地與智能設(shè)備交互。比如kinect（是微軟正式公布的XBOX360體感周邊外設(shè)）、leap?motion（體感控制器，一種新型的交互設(shè)備）等以人體姿態(tài)和手勢(shì)作為輸入裝置來控制智能設(shè)備的運(yùn)行。然而，這些設(shè)備通常價(jià)格高昂，不適合普通用戶使用。

現(xiàn)有的手勢(shì)識(shí)別技術(shù)主要有基于圖像處理的、基于加速度傳感器的以及基于觸摸屏的。比如，中國專利201210397255公開了一種“基于異構(gòu)數(shù)據(jù)融合的傳感器協(xié)同手勢(shì)識(shí)別方法及系統(tǒng)”，它是通過攝像頭和傳感器采集的異構(gòu)數(shù)據(jù)處理實(shí)現(xiàn)識(shí)別多種手部運(yùn)動(dòng)的。中國專利200910154018公開了“一種基于加速度傳感器的手勢(shì)識(shí)別的方法”，它是基于加速度傳感器的手勢(shì)識(shí)別來處理三維加速度數(shù)據(jù)序列數(shù)據(jù)的。中國專利201210038356公開了一種“基于觸摸屏的圖片顯示系統(tǒng)和方法”，它是基于觸摸屏的手勢(shì)識(shí)別，通過手的多點(diǎn)運(yùn)動(dòng)軌跡判斷響應(yīng)的手勢(shì)操作，進(jìn)而反饋到圖形系統(tǒng)中的。但是，總的來說，現(xiàn)有的圖像手勢(shì)識(shí)別算法較為復(fù)雜且對(duì)于手部的快速運(yùn)動(dòng)難以捕捉；而基于加速度傳感器的手勢(shì)識(shí)別又必須附著或穿戴于手部，無法實(shí)現(xiàn)非接觸式操作；基于觸摸屏的圖片顯示系統(tǒng)也有接觸形式上的缺陷。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于解決上述問題，提供一種手勢(shì)識(shí)別裝置與方法，用于手勢(shì)運(yùn)動(dòng)的非接觸式檢測(cè)，采用兩路測(cè)距傳感器檢測(cè)物體的運(yùn)動(dòng)方向、速度、頻率測(cè)試，進(jìn)行手勢(shì)運(yùn)動(dòng)識(shí)別。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種手勢(shì)識(shí)別裝置，包括傳感器模塊、模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊以及單片機(jī)主控模塊；所述傳感器模塊包括兩路測(cè)距傳感器，用于檢測(cè)預(yù)設(shè)范圍內(nèi)的手存在信號(hào)，并傳送給所述模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊；所述模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊分別與所述傳感器模塊以及所述單片機(jī)主控模塊相連，所述模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊采用至少兩路模數(shù)轉(zhuǎn)換通道分別獲取所述手存在信號(hào)，經(jīng)過模數(shù)轉(zhuǎn)換后傳送至所述單片機(jī)主控模塊；所述單片機(jī)主控模塊通過分辨兩路測(cè)距傳感器檢測(cè)到手存在信號(hào)的順序獲取手勢(shì)運(yùn)動(dòng)的方向參數(shù)，通過估算手停留的時(shí)間獲得手勢(shì)運(yùn)動(dòng)的速度參數(shù)，通過估算兩次手勢(shì)運(yùn)動(dòng)之間的間隔時(shí)間獲得手勢(shì)運(yùn)動(dòng)的頻率參數(shù)，并將手勢(shì)識(shí)別結(jié)果傳輸給外部設(shè)備。

進(jìn)一步，所述傳感器模塊采用超聲測(cè)距傳感器或紅外測(cè)距傳感器。

進(jìn)一步，兩路測(cè)距傳感器的間距介于4到7厘米之間。

進(jìn)一步，所述單片機(jī)主控模塊采用包含通信功能的C51單片機(jī)或微處理器芯片。

進(jìn)一步，所述裝置與外部設(shè)備通信，接收外部設(shè)備的工作指令后進(jìn)入工作狀態(tài)，并在接收外部設(shè)備的停止指令后進(jìn)入休眠模式。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明還提供了一種手勢(shì)識(shí)別方法，采用本發(fā)明所述的手勢(shì)識(shí)別裝置，包括如下步驟：（1）檢測(cè)預(yù)設(shè)范圍內(nèi)的手存在信號(hào)；（2）根據(jù)所述手存在信號(hào)進(jìn)行手勢(shì)參數(shù)測(cè)算獲取手勢(shì)識(shí)別結(jié)果，包括通過分辨兩路測(cè)距傳感器檢測(cè)到手存在信號(hào)的順序獲取手勢(shì)運(yùn)動(dòng)的方向參數(shù)，通過估算手停留的時(shí)間獲得手勢(shì)運(yùn)動(dòng)的速度參數(shù)，通過估算兩次手勢(shì)運(yùn)動(dòng)之間的間隔時(shí)間獲得手勢(shì)運(yùn)動(dòng)的頻率參數(shù)；（3）發(fā)送手勢(shì)識(shí)別結(jié)果至外部設(shè)備。

步驟（1）之前進(jìn)一步包括：接收外部設(shè)備的工作指令進(jìn)入工作狀態(tài)。

步驟（3）之前進(jìn)一步包括：接收外部設(shè)備的停止指令后進(jìn)入休眠模式。

本發(fā)明手勢(shì)識(shí)別裝置與方法的積極效果是：內(nèi)部裝置簡(jiǎn)單、穩(wěn)定性高、執(zhí)行效率高、實(shí)現(xiàn)了低功耗休眠工作切換、成本低。主要用于手勢(shì)運(yùn)動(dòng)的非接觸式檢測(cè)：將裝置連接電腦可實(shí)現(xiàn)替代鼠標(biāo)滾輪實(shí)現(xiàn)翻頁操作或替代組合鍵實(shí)現(xiàn)切換窗口操作；也可以作為互動(dòng)裝置的輸入設(shè)備，實(shí)現(xiàn)與多媒體裝置的互動(dòng)；也可以置于一些危險(xiǎn)或不宜接觸的場(chǎng)所，實(shí)現(xiàn)無接觸的控制。本發(fā)明不局限于僅為手的物體，還可以通過拉寬兩路測(cè)距傳感器之間的距離并滿足間距要求（要求中的掌寬等效為此處物體的寬度），以實(shí)現(xiàn)寬大物體的運(yùn)動(dòng)方向、速度、頻率測(cè)試，如車速測(cè)試。兩路測(cè)距傳感器也可以調(diào)整方向?yàn)榭v向，以檢測(cè)手勢(shì)縱向運(yùn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)在不影響左右判別的預(yù)設(shè)范圍內(nèi)的上下運(yùn)動(dòng)判別。

附圖說明

圖1是本發(fā)明手勢(shì)識(shí)別裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是本發(fā)明兩路測(cè)距傳感器設(shè)置示意圖；

圖3A是本發(fā)明手向右運(yùn)動(dòng)示意圖；