CN103294182A

CN103294182A - 动作识别系统及动作识别方法

Info

Publication number: CN103294182A
Application number: CN2012100549490A
Authority: CN
Inventors: 黄功杰
Original assignee: Innolux Shenzhen Co Ltd; Chi Mei Optoelectronics Corp
Current assignee: Innocom Technology Shenzhen Co Ltd; Innolux Shenzhen Co Ltd; Chi Mei Optoelectronics Corp
Priority date: 2012-03-05
Filing date: 2012-03-05
Publication date: 2013-09-11

Abstract

本发明提出一种动作识别系统与一动作对象配合。动作识别系统包括一信号产生模块、一感测模块及一处理模块。信号产生模块依序输出一第一光信号、一第二光信号及一第三光信号。感测模块接收第一光信号、第二光信号及第三光信号，并于一操作期间内依据第一光信号、第二光信号及第三光信号产生一图像。处理模块与感测模块耦接，并依据图像产生一动作信号。动作信号代表动作对象产生的一动作变化。另外，本发明还披露一种动作识别方法。

Description

动作识别系统及动作识别方法

技术领域

本发明是关于一种动作识别系统及动作识别方法。

背景技术

近年来由于半导体产业的急速发展，因而带动了电子产业的成长与进步，特别是在媒体播放装置的发展上，不论是声音或影像的表现，皆有极大的突破。不过一般而言，大多数的媒体播放装置的输入接口仍是已知的键盘、鼠标、摇杆或多按键的控制把手。

因而，为了提供使用者一种更便利且更直觉的输入接口，有业者提出了通过影像感测装置作为输入接口的操作方式。请参照图1，其为已知的影像感测装置1。影像感测装置1具有一影像传感器11、一控制器12及一总线13。影像传感器11用以拍摄使用者的连续动态影像，并将动态影像转换成影像资料而经由总线13传送至控制器12。接着，控制器12将所接收的多个影像资料依序进行比较，从而判断使用者的状态，并依据使用者的状态控制搭配运用的媒体播放装置。

然而，由于影像传感器11所感测的动态影像的资料量极为庞大，且控制器12必须将所有影像资料全部接收并进行后续的处理及比较，因而将造成资料运算上的负担，从而影响处理速度及效能。

因此，如何提供一种动作识别系统及动作识别方法，使其能够提升资料处理速度及效能，并同时能够提供更便利且更直觉的输入操作，已成为重要课题之一。

发明内容

有鉴于上述课题，本发明的目的为提供一种能够提升资料处理速度及效能，并同时能够提供更便利且更直觉的输入操作的动作识别系统及动作识别方法。

为达到上述目的，依据本发明依的一种动作识别系统与一动作对象配合。动作识别系统包括一信号产生模块、一感测模块及一处理模块。信号产生模块依序输出一第一光信号、一第二光信号及一第三光信号。感测模块接收第一光信号、第二光信号及第三光信号，并于一操作期间内依据第一光信号、第二光信号及第三光信号产生一图像。处理模块与感测模块耦接，并依据图像产生一动作信号。动作信号代表动作对象产生的一动作变化。

在本发明的一实施例中，信号产生模块包括一发光单元及一滤光单元。发光单元输出一光信号。滤光单元与发光单元相对设置，并接收光信号而依序输出第一光信号、第二光信号及第三光信号。

在本发明的一实施例中，信号产生模块具有一第一发光单元、一第二发光单元及一第三发光单元，且第一发光单元、第二发光单元及第三发光单元分别输出第一光信号、第二光信号及第三光信号。

在本发明的一实施例中，第一光信号、第二光信号及第三光信号具有不同的波长或光强度。

在本发明的一实施例中，感测模块包含电荷耦合元件阵列或互补式金属氧化物半导体阵列。

在本发明的一实施例中，第一光信号、第二光信号及第三光信号经由动作对象的反射而传送至感测模块。

在本发明的一实施例中，动作识别系统还包括一媒体播放装置。媒体播放装置与处理模块耦接，并显示一物件。媒体播放装置依据动作信号调整物件的移动速率或移动路径。

在本发明的一实施例中，动作识别系统还包括一控制模块。控制模块与处理模块耦接，并依据动作信号产生一控制信号。媒体播放装置依据控制信号执行至少一功能。

在本发明的一实施例中，控制模块具有一储存单元，并储存至少一动作资料参考值。

在本发明的一实施例中，滤光单元更设有一遮光单元，且遮光单元位于滤光单元与感测模块之间。

在本发明的一实施例中，动作变化包含移动速率。

在本发明的一实施例中，动作变化包含移动路径。

为达到上述目的，依据本发明的一种动作识别方法与一动作对象配合。动作识别方法包括：由一信号产生模块依序输出一第一光信号、一第二光信号及一第三光信号；由一感测模块接收第一光信号、第二光信号及第三光信号；由感测模块于一操作期间内依据第一光信号、第二光信号及第三光信号产生一图像；以及由一处理模块依据图像产生一动作信号，其中动作信号代表动作对象产生的一动作变化。

在本发明的一实施例中，动作识别方法更包括：由一媒体播放装置依据动作信号调整其所显示的一物件的移动速率或移动路径。

在本发明的一实施例中，动作识别方法更包括：由一控制模块依据动作信号产生一控制信号；以及由一媒体播放装置依据控制信号执行至少一功能。

在本发明的一实施例中，动作变化包含移动速率，并依图像内的第一光信号、第二光信号及第三光信号的密度，而决定其移动速率。

在本发明的一实施例中，动作变化包含移动路径，而信号产生模块所输出的第一光信号、第二光信号及第三光信号的顺序为一第一排序。感测模块所接收图像内的第一光信号、第二光信号及第三光信号的顺序为一第二排序。处理模块比较第一排序与第二排序，而决定动作变化的移动路径。

承上所述，因依据本发明的一种动作识别系统及动作识别方法，是借由感测模块接收信号产生模块所输出的第一光信号、第二光信号及第三光信号产生一图像，再透过处理模块依据图像产生代表一动作对象所产生的动作变化的动作信号。从而实现能够提升资料处理速度及效能，并同时能够提供更便利且更直觉的输入操作。

附图说明

为让本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，以下结合附图对本发明的具体实施方式作详细说明，其中：

图1为一种已知的影像感测装置的示意图；

图2A至图2C为依据本发明较佳实施例的一种动作识别系统的示意图；

图3A至图3E为依据本发明较佳实施例的动作识别系统的感测模块所产生的图像的示意图；

图4A及图4B为依据本发明较佳实施例的信号产生模块的变化态样的示意图；

图5A及图5B为依据本发明较佳实施例的一种动作识别系统的示意图；

图6A及图6B为依据本发明较佳实施例的一种动作识别系统的示意图；以及

图7为依据本发明较佳实施例的一种动作识别方法的流程图。

主要元件符号说明：

1：影像感测装置

11：影像传感器

12：控制器

13：总线

2、4、5：动作识别系统

21、31、32：信号产生模块

211、321：发光单元

212、322：滤光单元

213：遮光单元

22：感测模块

23：处理模块

311：第一发光单元

312：第二发光单元

313：第三发光单元

41、51：媒体播放装置

52：控制模块

521：储存单元

B：蓝色

G：绿色

O：物件

P：图像

R：红色

S01～S04：动作识别方法的步骤

S₁：光信号

S₁₁：第一光信号

S₁₂：第二光信号

S₁₃：第三光信号

S_M：动作信号

Sc：控制信号

T：动作对象

V_M：动作资料参考值

具体实施方式

以下将参照相关图式，说明依本发明较佳实施例的动作识别系统及动作识别方法，其中相同的元件将以相同的参照符号加以说明。

首先，请参照图2A至图2C，以说明依据本发明较佳实施例的一种动作识别系统2。动作识别系统2与一动作对象T配合，其中前述的动作对象T例如是一使用者。动作识别系统2包括一信号产生模块21、一感测模块22及一处理模块23。

在本实施例中，信号产生模块21包括一发光单元211、一滤光单元212及一遮光单元213。发光单元211输出一光信号S₁。滤光单元212与发光单元211相对设置，并接收光信号S₁。滤光单元212将光信号S₁依序转换成一第一光信号S₁₁、一第二光信号S₁₂及一第三光信号S₁₃，并依序输出第一光信号S₁₁、第二光信号S₁₂及第三光信号S₁₃。

在实施上，发光单元211可为一产生白光的光源，而滤光单元212则包含一色轮，借由色轮的持续转动，而使滤光单元212依序产生红、绿、蓝三种不同波长(颜色)的光信号。其中色轮的转动速率例如是每3毫秒旋转一圈，亦即滤光单元212于每1毫秒输出一种颜色的光。需特别注意的是，此处所述的依序输出，可以是第一、第二及第三光信号S₁₁、S₁₂、S₁₃是接续不间断的被输出，也可以是第一、第二及第三光信号S₁₁、S₁₂、S₁₃之间是以一固定时间的间隔而被输出。遮光单元213设置于滤光单元212的一侧，第一光信号S₁₁、第二光信号、S₁₂及第三光信号S₁₃通过遮光单元213而自信号产生模块21射出至感测模块22。换句话说，遮光单元213是位于滤光单元212与感测组22之间。

感测模块22接收信号产生模块21所输出的第一光信号S₁₁、第二光信号S₁₂及第三光信号S₁₃。在实施上，感测模块22包含电荷耦合元件(charge-coupleddevice，CCD)阵列或互补式金属氧化物半导体(complementary metal oxidesemiconductor，CMOS)阵列，以依据第一光信号S₁₁、第二光信号S₁₂及第三光信号S₁₃而于一操作期间内，例如是操作期间为30毫秒，产生一图像(image)P，其例如是于操作期间内持续曝光，以将第一光信号S₁₁、第二光信号S₁₂及第三光信号S₁₃记录于同一图像P中。

另外，值得一提的是，本实施例是以动作对象T握持或装戴感测模块22，以直接接收信号产生模块21所输出的第一光信号S₁₁、第二光信号S₁₂及第三光信号S₁₃为例，然而，在实际运用时，亦可以由动作对象T握持或装戴信号产生模块21，而将信号产生模块21所产生的光信号，传送至设置于另一处的感测模块22。此外，除了上述的感测模块22以直接接收信号产生模块21所输出的信号的方式，让信号产生模块21和感测模块22分别装设于不同的地方之外，感测模块22也可借由反射的方式，接收经由动作对象T反射而来的第一光信号S₁₁、第二光信号S₁₂及第三光信号S₁₃，例如是动作对象T(使用者)额外穿着或配戴一反射元件，以将信号产生模块21所输出的信号反射至感测模块22。如此一来，信号产生模块21和感测模块22则均设置于同一地方。

处理模块23与感测模块22耦接，并依据感测模块22输出的图像P产生一动作信号S_M。其中，前述的动作信号S_M代表动作对象T所产生的一动作改变，其中前述的动作改变例如是包含移动速率或移动路径。在实施上，处理模块23可为一微处理器或由多个处理器所构成的电路。另外，处理模块23可与感测模块22整合设置于同一机构中，以有效减小装置的体积。

接着，请参照图3A至图3E并同时搭配图2A至图2C，以进一步说明本发明的动作识别系统2。在操作时，感测模块22将依据第一光信号S₁₁、第二光信号S₁₂及第三光信号S₁₃而呈现出不同颜色，例如是红色R、绿色G及蓝色B。如图3A所示，图像P为红色R、绿色G及蓝色B依序向右排列，由于信号产生模块21是以一个固定的速率依序输出第一光信号S₁₁、第二光信号S₁₂及第三光信号S₁₃，因而处理模块23将可依据图像P上所显示的颜色排列顺序及各颜色所包含的区域范围，而产生代表动作对象T的动作变化的动作信号S_M。其中，前述的各颜色所包含的区域范围是代表各颜色于图像P上的长度、宽度或其所占有的面积。且如图3A所示的图像P，动作对象T具有一由左向右的动作变化。

如图3B所示，动作对象T的移动路径与图3A相同，皆为向右移动。由于图3B所显示的图像P中的红色R、绿色G及蓝色B的区域范围较图3A的图像P的红色R、绿色G及蓝色B的区域范围为长，换句话说，对应于图3B的动作对象T的移动速率是较图3A的的动作对象T的移动速率为快。此外，图3C至图3E则分别显示动作对象T所产生的动作变化，其移动路径为由右至左、由下至上以及逆时针旋转。另外，若使用者于产生一图像P的操作期间内皆未产生动作变化，则第一光信号S₁₁、第二光信号S₁₂及第三光信号S₁₃将投射于感测模块22上的同一位置，而使图像P呈现一白色。

因此，借由上述的硬件架构，将可使处理模块23依据感测模块22所产生的图像P中第一光信号S₁₁、第二光信号S₁₂及第三光信号S₁₃所对应的位置，经由较简易的运算或判断，快速的产生代表动作对象T的动作变化，例如是移动速率或移动路径的动作信号S_M，从而提升资料处理的效能。

此外，在实际运用时，信号产生模块21可具有其他不同的组成架构，以下请参照图4A及图4B，举例说明信号产生模块的另外两种架构。如图4A所示，信号产生模块31具有一第一发光单元311、一第二发光单元312及一第三发光单元313。于此，第一发光单元311、第二发光单元312及第三发光单元313分别为一红光发光二极管、一绿光发光二极管与一蓝光发光二极管，以产生波长(颜色)不同的第一光信号S₁₁、第二光信号S₁₂及第三光信号S₁₃。

另外，如图4B所示，其为另一种信号产生模块32。信号产生模块32包括一发光单元321及一滤光单元322。发光单元321输出一光信号S₁。滤光单元322与发光单元321相对设置，并接收光信号S₁。其中滤光单元322为一旋转式的光强度调整器，从而产生光强度不同的第一光信号S₁₁、第二光信号S₁₂及第三光信号S₁₃。

接着，请参照图5A与图5B，其为依据本发明较佳实施例的一种动作识别系统4。动作识别系统4与动作识别系统2的区别在于，动作识别系统4更包括一媒体播放装置41。媒体播放装置41与处理模块23耦接。在本实施例中，媒体播放装置41为一显示装置，并显示一物件O，例如图5B中所示的箭头游标。媒体播放装置41将依据处理模块23所产生的动作信号S_M调整物件O的移动速率或移动路径，较佳的是使物件O呈现与动作对象T相同或极为相似的移动速率或移动路径。换句话说，物件O将模拟动作对象T的姿态或运动，而例如可应用于体感游戏中。另外，在本实施例中，是以动作对象T握持信号产生模块21，而感测模块22及处理模块23是共同设置于一机构中，并安装于媒体播放装置41上。信号产生模块21和感测模块22其中之一，或是一并设置于媒体播放装置41上。

请参照图6A与图6B，其为依据本发明较佳实施例的另一种动作识别系统5。动作识别系统5与动作识别系统2的区别在于，动作识别系统5更包括一媒体播放装置51及一控制模块52。其中，在本实施例中，信号产生模块21所输出的信号是经由动作对象T(使用者)的反射而传送至感测模块22，且信号产生模块21和感测模块22是设置于媒体播放装置51上。控制模块52与处理模块23耦接。控制模块52具有一储存单元521，且储存单元521储存至少一动作资料参考值V_M。控制模块52接收由处理模块23所产生的动作信号S_M，透过将动作信号S_M与动作资料参考值V_M进行比对，将产生一控制信号S_C。控制模块52传送控制信号S_C至媒体播放装置51，且媒体播放装置51将依据控制信号S_C执行至少一功能。在实施上，媒体播放装置51可为一电视或一音频拨放器，而媒体播放装置51将可依据控制信号S_C进行开机、关机、选台、音量调整或选单切换等多种不同的功能。另外，控制模块52将可与处理模块23整合成为一单一模块或电路，且控制模块52也可以借由对动作信号S_M进行运算处理而产生控制信号S_C。

请参照图7的流程图并搭配图2A至图2C所示，以说明本发明的较佳实施例的动作识别方法，其可与上述的动作识别系统2及动作对象T搭配使用，而动作识别方法的步骤包含步骤S01～步骤S04。

步骤S01是由一信号产生模块21依序输出一第一光信号S₁₁、一第二光信号S₁₂及一第三光信号S₁₃。在实施上，信号产生模块21可为白光的光源搭配一色轮而产生三种不同波长(颜色)或光强度的第一光信号S₁₁、第二光信号S₁₂及第三光信号S₁₃，或是直接以三个不同颜色的发光元件产生波长不同的第一光信号S₁₁、第二光信号S₁₂及第三光信号S₁₃。

步骤S02是由一感测模块22接收第一光信号S₁₁、第二光信号S₁₂及第三光信号S₁₃。在实施上，感测模块22包含电荷耦合元件阵列或互补式金属氧化物半导体阵列。

步骤S03是由感测模块22于一操作期间内依据第一光信号S₁₁、第二光信号S₁₂及第三光信号S₁₃产生一图像P。在实施上，感测模块22将依据第一光信号S₁₁、第二光信号S₁₂及第三光信号S₁₃而呈现出相对应的颜色，例如是呈现出红色R、绿色G及蓝色B，且感测模块22将于例如是每30毫秒，产生一图像P。

步骤S04是由一处理模块23依据图像P产生一动作信号S_M，其中动作信号S_M代表动作对象T产生的一动作变化。在实施上，由于信号产生模块21是以一个固定的速率依序输出第一光信号S₁₁、第二光信号S₁₂及第三光信号S₁₃，因而处理模块23将可依据图像P上所显示的颜色排列及各颜色所包含的区域范围，产生代表动作对象T的移动速率或移动路径的动作信号S_M。

值得一提的是，当动作对象T所产生的动作变化是包含移动速率时，处理模块23是依据图像P内的红色R、绿色G及蓝色B的密度，亦即依据第一光信号S₁₁、第二光信号S₁₂及第三光信号S₁₃于图像P上所呈现的区域范围的相对应关系，而决定动作对象T的动作变化的移动速率。此外，当动作对象T所产生的动作变化是包含移动路径时，信号产生模块21所输出的第一光信号S₁₁、第二光信号S₁₂及第三光信号S₁₃的顺序可定义为一第一排序，而感测模块22所接收的第一光信号S₁₁、第二光信号S₁₂及第三光信号S₁₃的顺序定义为一第二排序，亦即感测模块22将图像P内所呈现的红色R、绿色G及蓝色B的顺序定义为一第二排序。处理模块23透过比较第一排序与第二排序，而决定动作对象T的动作变化的移动路径。

其次，若与上述的动作识别系统4搭配运用时，动作识别方法可更包括一步骤，其为由一媒体播放装置41依据动作信号S_M调整其所显示的一物件O的移动速率或移动路径。在实施上，媒体播放装置41将依据处理模块23所产生的动作信号S_M调整物件O的移动速率或移动路径，较佳的是使物件O呈现与动作对象T相同或极为相似的移动速率或移动路径。

此外，当与上述的动作识别系统5搭配运用时，动作识别方法的步骤则更包括：由一控制模块52依据动作信号S_M产生一控制信号S_C；以及由一媒体播放装置51依据控制信号S_C执行至少一功能。在实施上，控制模块52可依据将动作信号S_M与其储存单元521所储存的动作资料参考值V_M进行比较，以产生控制信号S_C，并使媒体播放装置51依据控制信号S_C进行开机、关机、选台、音量调整或选单切换等多种不同的功能。另外，控制模块52也可以借由预先设定的函数或演算法对动作信号S_M进行运算处理而产生控制信号S_C。

综上所述，因依据本发明的一种动作识别系统及动作识别方法，是借由感测模块接收信号产生模块所输出的第一光信号、第二光信号及第三光信号产生一图像，再透过处理模块依据图像产生代表一动作对象所产生的动作变化的动作信号。从而实现能够提升资料处理速度及效能，并同时能够提供更便利且更直觉的输入操作。

虽然本发明已以较佳实施例揭示如上，然其并非用以限定本发明，任何本领域技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作些许的修改和完善，因此本发明的保护范围当以权利要求书所界定的为准。

Claims

1.一种动作识别系统，与一动作对象配合，包括：

一信号产生模块，依序输出一第一光信号、一第二光信号及一第三光信号；

一感测模块，接收该第一光信号、该第二光信号及该第三光信号，并于一操作期间内依据该第一光信号、该第二光信号及该第三光信号产生一图像；以及

一处理模块，与该感测模块耦接，并依据该图像产生一动作信号，其中该动作信号代表该动作对象产生的一动作变化。

2.如权利要求1所述的动作识别系统，其中该信号产生模块包括：

至少一发光单元，输出一光信号；以及

一滤光单元，与该发光单元相对设置，并接收该光信号而依序输出该第一光信号、该第二光信号及该第三光信号。

3.如权利要求1所述的动作识别系统，其特征在于，该信号产生模块具有一第一发光单元、一第二发光单元及一第三发光单元，且该第一发光单元、该第二发光单元及该第三发光单元分别输出该第一光信号、该第二光信号及该第三光信号。

4.如权利要求1所述的动作识别系统，其特征在于，该第一光信号、该第二光信号及该第三光信号具有不同的波长或光强度。

5.如权利要求1所述的动作识别系统，其特征在于，该感测模块包含电荷耦合元件阵列或互补式金属氧化物半导体阵列。

6.如权利要求1所述的动作识别系统，其特征在于，该第一光信号、该第二光信号及该第三光信号经由该动作对象的反射而传送至该感测模块。

7.如权利要求1所述的动作识别系统，还包括：

一媒体播放装置，与该处理模块耦接，并显示一物件，其中该媒体播放装置依据该动作信号调整该物件的移动速率或移动路径。

8.如权利要求7所述的动作识别系统，还包括：

一控制模块，与该处理模块耦接，并依据该动作信号产生一控制信号，其中该媒体播放装置依据该控制信号执行至少一功能。

9.如权利要求8所述的动作识别系统，其特征在于，该控制模块具有一储存单元，其储存至少一动作资料参考值。

10.如权利要求2所述的动作识别系统，其特征在于，该滤光单元还设有一遮光单元，该遮光单元位于该滤光单元与感测模块之间。

11.如权利要求1所述的动作识别系统，其特征在于，该动作变化包含移动速率。

12.如权利要求1所述的动作识别系统，其特征在于，该动作变化包含移动路径。

13.一种动作识别方法，与一动作对象配合，包括：

由一信号产生模块依序输出一第一光信号、一第二光信号及一第三光信号；

由一感测模块接收该第一光信号、该第二光信号及该第三光信号；

由该感测模块于一操作期间内依据所接收的该第一光信号、该第二光信号及该第三光信号而产生一图像；以及

由一处理模块依据该图像产生一动作信号，其中该动作信号代表该动作对象产生的一动作变化。

14.如权利要求13所述的动作识别方法，其特征在于，该第一光信号、该第二光信号及该第三光信号具有不同的波长或光强度。

15.如权利要求13所述的动作识别方法，还包括：

由一媒体播放装置依据该动作信号调整其所显示的一物件的移动速率或移动路径。

16.如权利要求13所述的动作识别方法，还包括：

由一控制模块依据该动作信号产生一控制信号；以及

由一媒体播放装置依据该控制信号执行至少一功能。

17.如权利要求13所述的动作识别方法，其特征在于，该动作变化包含移动速率，并依该图像内的该第一光信号、该第二光信号及该第三光信号的密度，而决定其移动速率。

18.如权利要求13所述的动作识别方法，其特征在于，该动作变化包含移动路径，而该信号产生模块所输出的该第一光信号、该第二光信号及该第三光信号的顺序为一第一排序，该感测模块所接收该图像内的该第一光信号、该第二光信号及该第三光信号的顺序为一第二排序，该处理模块比较该第一排序与该第二排序，而决定该动作变化的移动路径。