[發(fā)明專利]基于超聲與視覺的復(fù)合式手勢識別設(shè)備及其控制方法

有效

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• 申請日: 2014-12-05
• 公開（公告）號: CN104463119B
• 公開（公告）日: 2017-10-31
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 申立琴;劉廣松
• 申請（專利權(quán)）人: 蘇州觸達信息技術(shù)有限公司
• 主分類號: G06K9/00
• 分類號: G06K9/00;G06F3/01
• 代理公司: 蘇州廣正知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司32234
• 代理人: 何邈

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種手勢識別設(shè)備及其控制方法。

背景技術(shù)

隨著傳感器技術(shù)的發(fā)展與各項技術(shù)的成熟，手勢識別技術(shù)已經(jīng)進入可用性階段，成為高端旗艦智能手機、媒體平板電腦和智能眼鏡的一個關(guān)鍵標志。手勢識別就是利用各類傳感器對手/手持工具的形態(tài)、位移等進行持續(xù)采集，每隔一段時間完成一次建模，形成一個模型信息的序列幀，再將這些信息序列轉(zhuǎn)為對應(yīng)的指令，用來控制實現(xiàn)某些操作。目前各類產(chǎn)品和解決方案也開始涌現(xiàn)，市面上常見的手勢識別大部分是用多媒體設(shè)備上的攝像頭來識別手勢，基于攝像頭的手勢識別技術(shù)流程包括手勢圖像獲取、手勢分割、手勢特征提取、手勢識別、手勢匹配五大部分，該技術(shù)目前已經(jīng)相對成熟，可以較精確識別手的各種動作，并可以將該手勢動作來操控某些應(yīng)用軟件。另外，聲波測距也是一種成熟的技術(shù)，利用多媒體設(shè)備上的聲波發(fā)生器和聲波接收器，能識別簡單的手勢，如，垂直多媒體設(shè)備方向上手遠離或接近多媒體設(shè)備，平行多媒體設(shè)備方向上，上下或左右移動，實現(xiàn)難度小，無需額外增加器件。

基于攝像頭手勢識別技術(shù)目前仍然存在一些不足，例如，要求手掌基本平行于攝像頭，導(dǎo)致用戶長時間手部彎曲而感到不適；其主要利用面積變化來測量手掌與攝像頭之間的距離，在手與攝像頭距離較遠的情況下誤差較大；在便攜式多媒體設(shè)備中，基于攝像頭手勢識別技術(shù)耗電量非常大，嚴重影響便攜式多媒體設(shè)備的待機時間，這對便攜式多媒體設(shè)備來說，是一個致命的缺點。同樣地，基于聲波的手勢識別技術(shù)的缺點是：由于手掌是一個面，聲波是一種球面波，聲波經(jīng)手掌折射后返回到聲波接收器，信號處理后僅對能量較強的信號進行處理和分析，不能識別經(jīng)手掌反射回來的所有信號。故只有在手相對多媒體設(shè)備有位移時才能識別，手掌平行于多媒體方向移動距離較小時，不能識別該移動距離；手掌移動距離很小或者沒有位移時，不能識別手指的動作。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有技術(shù)的缺點，提供一種基于超聲與視覺的復(fù)合式手勢識別設(shè)備及其控制方法，可以兼具攝像頭識別手勢與聲波識別手勢的優(yōu)點。

為了實現(xiàn)上述目的，本技術(shù)方案是：一種基于超聲與視覺的復(fù)合式手勢識別設(shè)備，包括：

視覺識別單元，包括攝像頭，用于通過圖像處理方式來捕捉手勢物體的運動軌跡；

超聲識別單元，包括聲波發(fā)生器與聲波接收器，用于通過接收經(jīng)過手勢物體反射的聲波信號方式來捕捉手勢物體的運動軌跡；

控制單元，用于根據(jù)使用條件來控制在所述的視覺識別單元與所述的超聲識別單元之間進行選擇性切換，其中，當設(shè)備處于待機狀態(tài)時，切換為選擇所述的超聲識別單元識別手勢指令，以使設(shè)備進入工作狀態(tài)；當設(shè)備處于工作狀態(tài)時，如果判斷手勢物體與設(shè)備之間水平方向相對位移大于預(yù)定值S，則選擇視覺識別單元為識別手勢物體的主單元；如果判斷手勢物體與設(shè)備之間水平方向相對位移小于預(yù)定值S，則選擇超聲識別單元為識別手勢物體的主單元；如果判斷手勢物體與設(shè)備之間水平方向相對位移在預(yù)定值S附近，則選擇視覺識別單元、超聲識別單元共同識別手勢物體。本方案能夠結(jié)合攝像頭識別手勢與聲波識別手勢的優(yōu)點，并且在不同的應(yīng)用環(huán)境中采用不同的手勢識別方式，盡量避免二者的缺點，從而適當增長多媒體設(shè)備的待機時間，識別精度和識別手勢種類都能得到提高，應(yīng)用范圍大大增加。

作為本發(fā)明進一步的改進，所述的視覺識別單元采用紅外攝像頭，從而增強低亮度場景下的識別效率。

作為本發(fā)明進一步的改進，所述的聲波發(fā)生器包括揚聲器部件，所述的聲波接收器包括麥克風(fēng)部件。

作為本發(fā)明進一步的改進，所述的多媒體設(shè)備包括便攜式設(shè)備或者非便攜式設(shè)備，舉例但不限于智能手機、平板電腦、智能電視機、筆記本電腦中。

根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供了一種基于超聲與視覺的復(fù)合式手勢識別設(shè)備的控制方法，所述的基于超聲與視覺的復(fù)合式手勢識別設(shè)備包括用于通過圖像處理方式來捕捉手勢物體的運動軌跡的視覺識別單元、用于通過接收經(jīng)過手勢物體反射的聲波信號方式來捕捉手勢物體的運動軌跡的超聲識別單元，以及用于在所述的視覺識別單元與所述的超聲識別單元之間進行選擇性切換控制單元，包括如下步驟：

S1：當設(shè)備處于待機狀態(tài)時，切換為選擇超聲識別單元識別手勢指令，以使設(shè)備進入工作狀態(tài)；

S2：當設(shè)備處于工作狀態(tài)時，如果判斷手勢物體與設(shè)備之間水平方向相對位移大于預(yù)定值S，則選擇視覺識別單元為識別手勢物體的主單元；

S3：當設(shè)備處于工作狀態(tài)時，如果判斷手勢物體與設(shè)備之間水平方向相對位移小于預(yù)定值S，則選擇超聲識別單元為識別手勢物體的主單元；