[發明專利]非觸摸式遠程手勢控制器

有效

• 申請號: 201410380784.5
• 申請日: 2014-08-04
• 公開（公告）號: CN105320257B
• 公開（公告）日: 2018-01-23
• 發明（設計）人: 章聰;吳禮;周聃;周明宇;彭樹生;史耀亮;李建;范嬌嬌;丁勇;高飛;林英姿;楊玥;蔣張濤;陸定斌;余海龍;謝蓬丹;宋丹;呂燕;柯一劍
• 申請（專利權）人: 南京理工大學
• 主分類號: G06F3/01
• 分類號: G06F3/01
• 代理公司: 南京理工大學專利中心32203
• 代理人: 朱顯國

技術領域

本發明涉及物聯網技術領域，特別是一種人機交互系統。

背景技術

在物聯網快速發展的如今，鑒于新一代智能人機交互(HCI)系統的應用需要，體感信息采集與檢測被越來越多地應用于各種控制場所。手勢控制是最常用也是最友好的方式，其中，非觸摸式手勢控制由于其非直接物理接觸的特點，可以應用在諸如醫院、衛生間、等對衛生性要求較高的公共場所。目前，市場上和實驗室里已有的手勢識別系統主要分為基于數據手套和基于計算機視覺的交互系統,如文獻“Gesture Recognition:A Survey”(Mitra S,Acharya T.IEEE Transactions on Systems,Man,and Cybernetics,2007,37(3):311-324)所述，基于數據手套的系統穿戴復雜，價格昂貴，大量推廣比較困難；而基于視覺的手勢識別系統，如文獻“基于DGMM的中國手語識別系統”(吳江琴，高文。計算機研究與發展，200D，37(5)：551-558)所述，其算法復雜、難于移植到物聯網相關的微小系統。

發明內容

本發明的目的在于提供一種非觸摸式遠程手勢控制器，解決了手勢識別器價格昂貴，穿戴復雜等問題。

實現本發明目的的技術解決方案為：一種非觸摸式遠程手勢控制器，包括光電采集處理電路、A/D轉換電路、中央控制器核心電路和數據傳輸電路；光電采集處理電路包括光電管采集電路、光電管采集電路電壓跟隨器、模擬通道選擇電路、光電管參考電路、光電管參考電路電壓跟隨器、減法電路。

光電管采集電路輸出端與光電管采集電路電壓跟隨器相連，光電管參考電路輸出端與光電管參考電路電壓跟隨器相連，光電管采集電路電壓跟隨器輸出端與模擬通道選擇電路相連，模擬通道選擇電路輸出端和光電管參考電路電壓跟隨器輸出端與減法電路相連，減法電路輸出與A/D轉換電路相連，A/D轉換電路輸出端與中央控制器核心電路相連，中央控制器核心電路輸出與數據傳輸電路相連。

手在光電管采集電路上方揮動時，光電管采集電路產生的電流型模擬信號首先經過光電管采集電路電壓跟隨器轉成電壓型模擬信號，然后進入模擬通道選擇電路進行選通，選通后電壓型模擬信號輸入減法電路，光電管參考電路產生參考電流型模擬信號，經光電管參考電路電壓跟隨器輸出的參考電壓型模擬信號，并輸入減法電路，在減法電路中上述電壓型模擬信號和參考電壓型模擬信號相減，相減后的電壓輸入A/D轉換電路轉換成數字信號，并由中央控制電路處理得到手勢信號，最后由數據傳輸電路將處理完的數據上傳到上位機。

上述光電管采集電路包括N路完全相同的光電管采集子電路，按照m行，n列進行排布，m≥6，n≥10，N≥60，光電管參考電路包括至少1路光電管。

上述光電管采集電路與光電管參考電路所處光照環境一致，且光電管參考電路位于光電管采集電路外。

上述中央控制器核心電路包括時鐘電路、中央控制器、退耦電路和配置電路，時鐘電路為中央控制器提供穩定的全局系統時鐘；退耦電路保證電源為中央控制器提供穩定的電壓；配置電路保證中央控制器在掉電時，不丟失數據。

上述數據傳輸電包括藍牙接口，WIFI接口，USB芯片和USB接口；藍牙接口為系統提供藍牙接入；WIFI接口為系統提供WIFI接入；USB芯片與USB接口為系統提供有線USB接入。

光電管采集電路的光電管采集子電路的光電管包括光電接收管和光電發射管兩部分，光電接收管和光電發射管緊挨放置于同一平面。上述手勢信號是光電接收管接收因人手遮擋而反射光電發射管發射的紅外線產生的，手勢信號的大小由人手與光電管采集電路之間的距離決定。

本發明與現有技術相比，其顯著優點：(1)本發明通過光電陣列將光強信息轉為電壓信號，成本低廉，易于量產；(2)通過FPGA將電壓信號按序采集，這樣采集到完整的手勢信號，其中包含了手勢的高低與位置信息，上位機應用程序根據控制信號做出相應響應，算法相對簡單，易于移植；(3)通過WIFI、USB、藍牙等接口將控制信號發送至上位機，實現與物聯網微系統無縫連接，大大增加了本裝置的適用范圍和實用性。

附圖說明

圖1為本發明的非觸摸式遠程手勢控制器整體示意圖。

圖2本發明的非觸摸式遠程手勢控制器的中央控制器核心電路示意圖。

圖3本發明的非觸摸式遠程手勢控制器的數據傳輸電路示意圖。

圖4本發明的非觸摸式遠程手勢控制器的光電采集處理電路的電路圖。

具體實施方式