CN103823555A - 一种3d手势转换为键码的系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种3D手势转换为键码的系统。该系统包括主机以及与主机连接的键码转换装置，所述键码转换装置包括：用于捕捉和识别用户在空中的手势动作并输出转换的数字数据的3D手势传感器；与所述3D手势传感器连接以接收其识别的3D手势数字数据并转换成对应的键码的微处理器，所述微处理器与所述主机连接以输出所述键码到主机。此外，本发明还提出了一种3D手势转换为键码的方法，适用于键盘、鼠标、手柄等输入设备。本发明的有益效果是：无需接触输入设备，利用3D手势传感器和高速的微处理器，只要通过自然的手部动作即可在极短时间内将手势转换为键码指令，而且这种输入方式简单、直观、便于用户操作。

Description

一种3D手势转换为键码的系统及方法

技术领域

本发明涉及三维空间数据输入的技术领域，尤其涉及一种3D手势转换为键码的系统及方法。

背景技术

当前的个人计算机、笔记本、游戏主机等数码设备，多是采用键盘、鼠标、手柄等输入设备来输入。这些输入设备通常需要人手的按压或接触来获得键码，在人手和输入设备不接触的情况下，不能获得键码。而且用户通过按键输入键码时，经常需要观看和查找按键，不够便捷。而在某些情况下，用户的手带有油污或不够干净，不便于直接接触输入设备。此外，接触式的输入设备在多人使用的场合，不够卫生，容易传播细菌。因此，传统的接触式输入设备和系统已不能满足上述需求。

常用的3D手势识别传感器采用3D摄像头、红外收发器来捕捉在三维空间运动的手势动作，并能转换成相应的模拟或数字数据来输出，例如PrimeSense公司的Kinect和Capri传感器，已在一些数字多媒体终端平台和输入设备上使用。另一种3D手势识别传感器采用电场感应技术，可以感应手部或手指在该传感器上方运动而产生的电场变化来识别3D手势动作。这种基于电场的3D手势识别传感器比其它手势识别传感器的功耗更低，在主动感应状态下的功耗低至150μW，即使在电池供电产品的功耗预算非常紧张时，也能始终实现3D手势识别，提供精确、快速又稳定的手位置跟踪与自由空间手势识别，适用于键盘、鼠标、手柄等输入设备。

发明内容

本发明的目的是提供一种3D手势转换为键码的系统及方法，解决传统输入设备在人手和输入设备不接触的情况下，不能利用空间3D手势来获得键码的问题。

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案是：

3D手势转换为键码的系统，包括主机以及与主机互相连接的键码转换装置，所述键码转换装置包括：用于捕捉和识别用户在空中的手势动作并输出转换的数字数据的3D手势传感器；与所述3D手势传感器连接以接收其识别的3D手势数字数据并转换成对应的键码的微处理器，所述微处理器与所述主机连接以输出所述键码到主机。

进一步，所述3D手势传感器采用电场式3D手势跟踪与识别传感元件、3D摄像头传感器或红外3D手势识别传感器。

进一步，所述微处理器包括：储存有3D手势特征值和键码值的存储模块；提供低功耗待机模式切换的电源管理模块；以及与所述主机连接的数据输出接口。

进一步，所述数据输出接口为有线接口或无线接口，所述微处理器与所述主机通过USB、PS/2、串口、蓝牙或2.4GHz无线射频的方式连接以传输键码。优选地，所述键码转换装置设置在输入设备的内部，所述微处理器与所述输入设备的控制器一体集成。进一步地，所述输入设备包括键盘、鼠标和手柄。

3D手势转换为键码的方法，包括以下步骤：

步骤1、由一键码转换装置的3D手势传感器捕捉用户在空中的手势动作，并采集该手势动作对应的光感模拟数据，然后将该模拟数据转换成数字数据后传送至微处理器；

步骤2、微处理器等待3D手势传感器输出的数字数据，一旦接收到该数字数据，则解码所述数字数据；

步骤3、微处理器将解码的数字数据转换成一个或多个键码，然后将键码传输到主机；

步骤4、主机接收键码并转换成相应的输入或执行指令。

优选地，所述步骤2包括：如果微处理器在超过一预设时间后没有接收到3D手势传感器输出的数字数据，则进入低功耗待机模式，当再接收到信号输入时，则结束低功耗待机模式。

进一步，所述步骤3包括：微处理器将解码的数字数据分离出一个或多个手势特征值，然后在该微处理器内的储存有3D手势特征值和键码值的映射表的存储模块中进行检索以配对相应的键码值。优选地，更改储存在所述存储模块的键码值以实现3D手势转换成自定义键码。

其中，所述手势动作包括：手掌或手指从左到右、从右到左、从前到后、从后到前、从上到下、从下到上、顺时针划圈和逆时针划圈的动作。

本发明的有益效果是：无需接触输入设备，利用3D手势传感器和高速的微处理器，只要通过自然的手部动作即可在极短时间内将手势转换为键码指令，而且这种输入方式简单、直观、便于用户操作，用户在输入操作时无需查找具体的键位位置；微处理器具有省电模式功能，当用户长期不使用该系统时，可以进入省电模式，达到省电节能效果；实现了手势转换成主机软件直接可读和执行的键码，而不需要修改软件；可按照需要修改键码值的映射表来设定3D手势对应所需的键码，使用灵活。

附图说明

下面结合附图和实施例进一步说明本发明的技术方案，其中：

图1为本发明3D手势转换为键码的系统的优选实施例的结构框图。

具体实施方式

参照图1，根据本发明的一优选实施例，所述的3D手势转换为键码的系统，包括主机和键码转换装置。所述主机例如是PC，所述键码例如是USB HID编码、PS/2编码或串口数据。键码转换装置包括3D手势传感器和微处理器，该微处理器与3D手势传感器通过数据线连接。微处理器通过USB、PS/2或串行接口与主机连接。优选地，微处理器通过无线接口与主机连接，该无线接口具体实施为2.4GHz射频传输接口或蓝牙传输接口。

所述3D手势传感器用于捕捉传感器前方空间的用户手势动作，并把该3D手势动作识别为模拟数据，再将该模拟数据转换成数字数据。作为实例，所述3D手势传感器可以由电近场式3D手势跟踪与识别控制器及其电极板组件构成。在本实施例中的3D手势传感器对比现有的传感器可提供更加低功耗、精确、快速和强大的手部位置追踪与自由空间手势识别。

所述微处理器用于转换3D手势数字数据为键码，然后传输到主机。该微处理器包括存储模块以及电源管理模块。存储模块储存有3D手势特征值和键码值。微处理器在超过预设时间后没有接收到3D手势传感器的输出信号时，电源管理模块把微处理器切换到低功耗待机模式，当再次收到信号时，电源管理模块把微处理器切换回正常工作模式。

所述主机接收键码并转换成相应的执行来指令。

根据本发明的另一优选实施例，所述键码转换装置可设置在键盘的内部，其微处理器与键盘的控制器一体集成。也可以用键盘的控制器实现该微处理器的功能，以省去该微处理器。

本发明中的3D手势转换为键码的方法，可采用如下步骤完成： 

步骤1、3D手势传感器捕捉用户在空中的手势动作，并采集该手势动作对应的光感模拟数据，然后将该模拟数据转换成数字数据后传送至微处理器；

步骤2、微处理器等待3D手势传感器输出的数字数据，一旦接收到该数字数据，则解码所述数字数据为一个或多个手势特征值；

步骤3、微处理器在存储器内的3D手势特征值和键码值列表中找到解码的手势特征值对应的键码值，然后输出对应的键码到主机；

步骤4、主机接收键码并转换成相应的输入或执行指令。

按照上述步骤，在一实例中：当用户用PC主机播放音乐时，用手掌在3D手势传感器前方从左向右地平移；此时，3D手势传感器捕捉到手掌的动作，采集多组动作模拟数据后进行分析计算，得到该手势动作的方向、位置变化等数据并编码成数字数据输出到微处理器；微处理器对输入的数字数据进行解码，得到当前左右移动手势的类型、方向等特征值，然后在存储器中找到与该特征值配对的播放下一曲的键码值，再将该键码通过USB接口发送到PC主机；PC主机接收该键码，然后控制音乐播放器播放下一曲。

所述手势动作还包括：手掌或手指从左到右、从右到左、从前到后、从后到前、从上到下、从下到上、顺时针划圈和逆时针划圈的动作。所述键码包括鼠标、键盘、游戏手柄等输入设备的按键键码。3D手势和键码的对应关系可以预设，也可以允许用户在PC主机上按照个人需要或喜好来设置，使特定的手势实现用户所需的操作。例如预设的手掌从左向右移动是移动PC上的鼠标光标，用户可以定义成网页浏览的返回操作。

以上所述，只是本发明的较佳实施例而已，本发明并不局限于上述实施方式，只要其以相同的手段达到本发明的技术效果，都应属于本发明的保护范围。在本发明的保护范围内其技术方案和/或实施方式可以有各种不同的修改和变化。

Claims (10)

1.一种3D手势转换为键码的系统，包括主机以及与主机互相连接的键码转换装置，其特征在于，所述键码转换装置包括：

用于捕捉和识别用户在空中的手势动作并输出转换的数字数据的3D手势传感器；

与所述3D手势传感器连接以接收其识别的3D手势数字数据并转换成对应的键码的微处理器，所述微处理器与所述主机连接以输出所述键码到主机。

2.根据权利要求1所述的3D手势转换为键码的系统，其特征在于，所述3D手势传感器采用电场式3D手势跟踪与识别传感元件、3D摄像头传感器或红外3D手势识别传感器。

3.根据权利要求1所述的3D手势转换为键码的系统，其特征在于，所述微处理器包括：储存3D手势特征值和键码值的存储模块；提供低功耗待机模式切换的电源管理模块；以及与所述主机连接的数据输出接口。

4.根据权利要求3所述的3D手势转换为键码的系统，其特征在于，所述微处理器与所述主机通过USB、PS/2、串口、蓝牙或2.4GHz无线射频的方式连接以传输键码。

5.根据权利要求1所述的3D手势转换为键码的系统，其特征在于，所述键码转换装置设置在输入设备的内部，所述微处理器与所述输入设备的控制器一体集成，所述输入设备包括键盘、鼠标和手柄。

6.一种3D手势转换为键码的方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1、由一键码转换装置中的3D手势传感器捕捉用户在空中的手势动作，并采集该手势动作对应的光感模拟数据，然后将该模拟数据转换成数字数据后传送至微处理器；

步骤2、微处理器等待3D手势传感器输出的数字数据，一旦接收到该数字数据，则解码所述数字数据；

步骤3、微处理器将解码的数字数据转换成一个或多个键码，然后将键码传输到主机；

步骤4、主机接收键码并转换成相应的输入或执行指令。

7.根据权利要求6所述的3D手势转换为键码的方法，其特征在于，所述步骤2包括：如果微处理器在超过一预设时间后没有接收到3D手势传感器输出的数字数据，则进入低功耗待机模式，当再接收到信号输入时，则结束低功耗待机模式。

8.根据权利要求6所述的3D手势转换为键码的方法，其特征在于，所述步骤3包括：微处理器将解码的数字数据分离出一个或多个手势特征值，然后在该微处理器内的储存有3D手势特征值和键码值的映射表的存储模块中进行检索以配对相应的键码值。

9.根据权利要求8所述的3D手势转换为键码的方法，其特征在于，更改储存在所述存储模块的键码值以实现3D手势转换成自定义键码。

10.根据权利要求6所述的3D手势转换为键码的方法，其特征在于，所述手势动作包括：手掌或手指从左到右、从右到左、从前到后、从后到前、从上到下、从下到上、顺时针划圈和逆时针划圈的动作。