CN103823577A - 一种基于传感器的手势遥控方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种基于传感器的手势遥控方法及系统，该方法基于采集的用户的手部的运动轨迹实时控制被控制的智能终端进行各种操作，所述方法包含：步骤101）采集用户手势的运动轨迹并进行处理，进而映射为用户手势对应的运动类型，该步骤根据用户手势轨迹的起点开始计算出到用户当前的手势运动特征，进而确定用户手势对应的类型；步骤102）将获得的用户手势的运动类型与被控制端的各种操作指令进行匹配操作，进而获得用户手势运动类型对应对终端的具体操作指令；步骤103）将确定的具体操作指令发送至被控制端，使被控制端按照该操作指令实施相应的操作。本发明与现有技术相比在于：用户通过在遥控方设备上做出手势，便可实现对被遥控方设备的操作控制。

Description

一种基于传感器的手势遥控方法及系统

技术领域

本发明涉及人机交互技术领域，具体地说，涉及一种基于传感器的手势遥控方法及系统。

背景技术

随着社会的进步，科学技术的发展，特别是近些年来，电子技术日新月异，计算机的普及和应用把人类带到了信息时代，各种电器设备充满了人们生产和生活的各个领域，相当大一部分的电器设备都应用到了传感器。传感器以其优越特性得到了广泛的应用，它在改善人们的生活水平，提高生活质量，增强用户体验方面做出了巨大的贡献。

传统的遥控器设备将操作命令以按键的方式密排在遥控器上，密排的按键给用户的操作带来一定的不便。另外，用户反复在被遥控方设备和遥控器之间来回切换视线，很容易造成视觉疲劳，影响用户的使用体验。基于上述背景，本发明提出一种基于传感器的手势遥控方法。

发明内容

本发明的目的在于，为了克服上述问题，本发明提供了一种基于传感器的手势遥控方法及系统。

为实现上述目的，本发明提供了一种基于传感器的手势遥控方法，该方法基于采集的用户的手部的运动轨迹实时控制被控制的智能终端进行各种操作，所述方法包含：

步骤101）采集用户手势的运动轨迹并进行处理，进而映射为用户手势对应的运动类型，该步骤根据用户手势轨迹的起点开始计算出到用户当前的手势运动特征，进而确定用户手势对应的类型；

步骤102）将获得的用户手势的运动类型与被控制端的各种操作指令进行匹配操作，进而获得用户手势运动类型对应对终端的具体操作指令；

步骤103）将确定的具体操作指令发送至被控制端，使被控制端按照该操作指令实施相应的操作。

上述技术方案中，所述用户手势对应的运动类型包含：在触摸屏上向上/下/左/右轻扫、在触摸屏上从右上角到左下角轻扫、在触摸屏上从左上角到右下角轻扫、在触摸屏上顺时针/逆时针画圈或在触摸屏上向左/右画箭头。

优化的，采用如下算法确认用户手势的运动轨迹为顺时针画圈：

在触摸屏上从触摸起点开始，计算当前触摸点与触摸起点所在的直线与x轴正方向所成的夹角的正切值tanθ：若|tanθ＜MIN TANθ，记当前触摸点为m₀；若tanθ＜-MAX TANθ，记当前触摸点为m_-∞；若tanθ＞MAX TANθ，记当前触摸点为m_∞；其中，

若m₀，m_-∞，m_∞在整个手指的滑动过程中出现的顺序是m_-∞→m₀→m_+∞或m₀→m_+∞→m_-∞或m_+∞→m_-∞→m₀，则手势轨迹为顺时针画圈。

优化的，采用如下算法确认用户手势的运动轨迹为逆时针画圈：

在触摸屏上从触摸起点开始，计算当前触摸点与触摸起点所在的直线与x轴正方向所成的夹角的正切值tanθ：若|tanθ＜MIN TANθ，记当前触摸点为m₀；若tanθ＜-MAX TANθ，记当前触摸点为m_-∞；若tanθ＞MAX TANθ，记当前触摸点为m_∞；其中，

若m₀，m_-∞，m_∞在整个手指的滑动过程中出现的顺序是m_-∞→m_+∞→m₀或m₀→m_-∞→m_+∞或m_+∞→m₀→m_-∞，则手势轨迹为逆时针画圈。

可选的，所述的具体操作指令包含：上、下、左、右、确定、返回、主页、播放、暂停、快进、快退、音量加/减；

所述的操作指令与用户手势的运动类型之间的对应关系可调。

基于上述方法本发明还提供了一种基于传感器的手势遥控系统，该系统基于采集的用户的手部的运动轨迹实时控制被控制的智能终端进行各种操作，所述系统包含：

用户手势运动类型采集处理模块，用于采集用户手势的运动轨迹并进行处理，进而映射为用户手势对应的运动类型；

运动类型与操作指令匹配模块，用于将获得的用户手势的运动类型与被控制端的各种操作指令进行匹配操作，进而获得用户手势运动类型对应对终端的具体操作指令；和

执行驱动模块，用于将确定的具体操作指令发送至被控制端，使被控制端按照该操作指令实施相应的操作。

上述技术方案中，所述用户手势运动类型采集处理模块进一步包含：

跟踪子模块，用于检测传感器采集的用户手势运动的相关信息；和

处理子模块，用于依据跟踪子模块传递的信息进行如下分析：从用户手势轨迹的起点开始计算出到用户当前时刻的手势运动特征，进而确定用户手势对应的类型，所述用户手势对应的类型包含逆时针/顺时针画圈，在触摸屏上向上/下/左/右轻扫、在触摸屏上从右上角到左下角轻扫、在触摸屏上从左上角到右下角轻扫或在触摸屏上向左/右画箭头。

优化的，所述处理子模块采用如下算法确认用户手势的运动轨迹为顺时针画圈：

在触摸屏上从触摸起点开始，计算当前触摸点与触摸起点所在的直线与x轴正方向所成的夹角的正切值tanθ：若|tanθ＜MIN_TANθ，记当前触摸点为m₀；若tanθ＜-MAX TANθ，记当前触摸点为m_-∞；若tanθ＞MAX TANθ，记当前触摸点为m_∞；其中，

若m₀，m_-∞，m_∞在整个手指的滑动过程中出现的顺序是m_-∞→m₀→m_+∞或m₀→m_+∞→m_-∞或m_+∞→m_-∞→m₀，则手势轨迹为顺时针画圈。

优化的，所述处理子模块采用如下算法确认用户手势的运动轨迹为逆时针画圈：

在触摸屏上从触摸起点开始，计算当前触摸点与触摸起点所在的直线与x轴正方向所成的夹角的正切值tanθ：若|tanθ＜MIN_TANθ，记当前触摸点为m₀；若tanθ＜-MAX TANθ，记当前触摸点为m_-∞；若tanθ＞MAX TANθ，记当前触摸点为m_∞；其中，

若m₀，m_-∞，m_∞在整个手指的滑动过程中出现的顺序是m_-∞→m_+∞→m₀或m₀→m_-∞→m_+∞或m_+∞→m₀→m_-∞，则手势轨迹为逆时针画圈。

与现有技术相比，本发明的技术优势在于：

实施本发明，用户通过在遥控方设备上做出手势，便可实现对被遥控方设备的操作控制，便捷而实用，且本发明还创造性的提供了一种确定手部做圆周运动的识别方式，丰富了手势运动类型的种类对应可以很好的扩展对终端的控制操作。本发明能很好地提高用户体验，增强操作的趣味性。

附图说明

图1是本发明一种基于传感器的手势遥控方法的遥控方设备的触摸屏所在的平面坐标系示意图；

图2是本发明一种基于传感器的手势遥控方法的手势的示意图；

图3是本发明提供的一种基于传感器的手势遥控方法的流程图。

具体实施方式

本发明一种基于传感器的手势遥控方法包括：

1.1）跟踪检测传感器信息，从手势轨迹的起点开始计算出到当前的手势特征，

确定手势的类型，如在屏幕上逆时针画圈手势等；

1.2）建立手势与被遥控方设备的操作命令的对应关系，如在触摸屏上逆时针画

圈手势对应到被遥控方设备的确定操作等；

1.3）将手势对应的被遥控方设备的操作命令发送给被遥控方设备，被遥控方设备解析操作命令并执行操作。

如1所示，本发明一种基于传感器的手势遥控方法的遥控方设备的触摸屏所在的平面坐标系XOY，水平方向为x轴，x轴正向为水平向右；竖着方向为y轴，y轴正向为竖着向下。

如图2所示，本发明一种基于传感器的手势遥控方法手势包括但不限于：在触摸屏上向上/下/左/右轻扫、在触摸屏上从右上角到左下角轻扫、在触摸屏上从左上角到右下角轻扫、在触摸屏上顺时针/逆时针画圈、在触摸屏上向左/右画箭头等。

为了确定上述的各手势类型的算法如下：

在手势轨迹的定义中，主要的参数变量说明如下：

start：触摸起点，用户手指按下触摸屏时的位置点；end：触摸终点，用户手指离开触摸屏时的位置点；move：滑动触摸点，用户手指在触摸屏上移动的过程中的某个位置点。MAX VARIANCE，MIN LENGTH，MINθ，MAXθ，MIN TAθ和MAX TAθ是根据用户操作习惯确定的经验常量值。在本发明的应用实例中取MAX VARIACE=20像素，MIN LENGTH=40像素，MINθ=20度，MAXθ=80度，MIN TAθ=1和MAX TAθ=6。但是在具体应用时，上述的所有经验常量值都可以随实际情况更改。

触摸屏所在的平面坐标系统如图1所示，且基于上述假设和图1本发明定义具体的手势类型确定算法为：

1）在触摸屏上向下轻扫是指用户用手指在触摸屏上由上而下滑过，在触摸屏所在的坐标系中沿y方向滑过的长度大于最小长度阈值，沿x方向的偏差小于最大偏差阈值。具体算法表示为：

|end.x-start.x|＜MAX_VARIANCE&&end.y-start.y＞MIN_LENGTH；

其中，|end.x-start.x|表示沿x方向的偏差的绝对值。

2）在触摸屏上向上轻扫是指用户用手指在触摸屏上由下而上滑过，在触摸屏所在的坐标系中沿y方向滑过的长度大于最小长度阈值，沿x方向的偏差小于最大偏差阈值。具体算法表示为：

|end.x-start.x|＜MAX_VARIANCE&&start.y-end.y＞MIN_LENGTH；

其中，|end.x-start.x|表示沿x方向的偏差的绝对值。

3）在触摸屏上向右轻扫是指用户用手指在触摸屏上由左而右滑过，在触摸屏所在的坐标系中沿x方向滑过的长度大于最小长度阈值，沿y方向的偏差小于最大偏差阈值。具体算法表示为：

|end.y-start.y|＜MAX_VARIANCE&&end.x-start.x＞MIN_LENGTH；

其中，|end.y-start.y|表示沿x方向的偏差的绝对值。

4）在触摸屏上向左轻扫是指用户用手指在触摸屏上由右而左滑过，在触摸屏所在的坐标系中沿x方向滑过的长度大于最小长度阈值，沿y方向的偏差小于最大偏差阈值。具体算法表示为：

|end.y-start.y|＜MAX_VARIANCE&&start.x-end.x＞MIN_LENGTH

其中，|end.y-start.y|表示沿x方向的偏差的绝对值。

5）在触摸屏上从右上角到左下角轻扫是指用户用手指在触摸屏上由右上角向左下角滑过，在触摸屏所在的坐标系中沿x、y方向的偏差都要大于最大偏差阈值，在屏幕上滑过的长度要大于最小长度阈值。具体算法表示为：

start.x-end.x＞MIN_ELNGTH&&end.y-start.y＞MIN_LENGTH；

6）在触摸屏上从左上角到右下角轻扫是指用户用手指在触摸屏上由左上角向右下角滑过，在触摸屏所在的坐标系中沿x、y方向的偏差都要大于最大偏差阈值，在屏幕上滑过的长度要大于最小长度阈值。具体算法表示为：

end.x-start.x＞MIN_ELNGTH&&end.y-start.y＞MIN_LENGTH；

向右、左画箭头手势轨迹是在方向性手势轨迹的基础上检测手指滑动过程中形成的角度值。具体而言：

7）在触摸屏上向左画箭头是指用户用手指在触摸屏上从右滑到左再滑到右，且手指的滑动轨迹所成的角度在一定的范围内，即要大于最小角度阈值，小于最大角度阈值。具体算法表示为：

存在滑动触摸点move，使得

move.x-start.x＞MIN ELNGTH&&move.x-end.x＞MIN LENGTH

其中||move-start||表示move与start两点的欧式距离，即

$\left|\right|\mathrm{move}-\mathrm{start}\left|\right|=\sqrt{{(\mathrm{move}.x-\mathrm{start}.x)}^2+{(\mathrm{move}.y-\mathrm{start}.y)}^{2}8)}$ 在触摸屏上向右画箭头是指用户用手指在触摸屏上从左滑到右再滑到左，且手指的滑动轨迹所成的角度在一定的范围内，即要大于最小角度阈值，小于最大角度阈值。具体算法表示为：存在滑动触摸点move，使得：

start.x-move.x＞MIN ELNGTH&&end.x-move.x＞MIN LENGTH

其中||move-start||表示move与start两点的欧式距离，即

$\left|\right|\mathrm{move}-\mathrm{start}\left|\right|=\sqrt{{(\mathrm{move}.x-\mathrm{start}.x)}^2+{(\mathrm{move}.y-\mathrm{start}.y)}^2}.$

9）在触摸屏上画圈是指用户用手指从触摸起点开始，沿着顺时针或逆时针方向在触摸屏上画曲线并到达触摸终点。本发明采用如下算法确认用户手势的运动轨迹为画圈：

在触摸屏上从触摸起点开始，计算当前触摸点与触摸起点所在的直线与x轴正方向所成的夹角的正切值tanθ：若|tanθ＜MIN_TANθ，记当前触摸点为m₀；若tanθ＜-MAX TANθ，记当前触摸点为m_-∞；若tanθ＞MAX TANθ，记当前触摸点为m_∞；其中，

若m₀，m_-∞，m_∞在整个手指的滑动过程中出现的顺序是m_-∞→m₀→m_+∞或m₀→m_+∞→m_-∞或m_+∞→m_-∞→m₀，则手势轨迹为顺时针画圈；

若m₀，m_-∞，m_∞在整个手指的滑动过程中出现的顺序是m_-∞→m_+∞→m₀或m₀→m_-∞→m_+∞或m_+∞→m₀→m_-∞，则手势轨迹为逆时针画圈；上述画圈算法具体描述为：

存在滑动触摸点m_-∞,m₀,m_+∞，其中

m_-∞满足条件： $\frac{m_{-\&infin;}.y-\mathrm{start}.y}{m_{-\&infin;}.x-\mathrm{atart}.x}<-\mathrm{MAX}\_\mathrm{TAN\&theta;}$

m0满足条件： $\left|\frac{m_0.y-\mathrm{start}.y}{m_0.x-\mathrm{start}.x}\right|<\mathrm{MIN}\_\mathrm{TAN\&theta;}$

m+∞满足条件： $\frac{m_{+\&infin;}.y-\mathrm{start}.y}{m_{+\&infin;}.x-\mathrm{atart}.x}>\mathrm{MAX}\_\mathrm{TAN\&theta;}$

若m₀，m_-∞，m_∞在整个手指的滑动过程中出现的顺序是m_-∞→m₀→m_+∞或m₀→m_+∞→m_-∞或m_+∞→m_-∞→m₀，则手势轨迹为顺时针画圈；

若m₀，m_-∞，m_∞在整个手指的滑动过程中出现的顺序是m_-∞→m_+∞→m₀或m₀→m_-∞→m_+∞或m_+∞→m₀→m_-∞，则手势轨迹为逆时针画圈。

本发明一种基于传感器的手势遥控方法所述的手势对应的遥控操作命令包括但不限于：上、下、左、右、确定、返回、主页、播放、暂停、快进、快退、音量加/减等。被遥控方设备包括但不限于：智能电视终端、计算机等。

如图3所示，本发明提供的一种基于传感器的手势遥控方法，该方法基于采集的用户的手部的运动轨迹实时控制被控制的智能终端进行各种操作，所述方法包含：

步骤101）采集用户手势的运动轨迹并进行处理，进而映射为用户手势对应的运动类型，该步骤根据用户手势轨迹的起点开始计算出到用户当前的手势运动特征，进而确定用户手势对应的类型；

步骤102）将获得的用户手势的运动类型与被控制端的各种操作指令进行匹配操作，进而获得用户手势运动类型对应对终端的具体操作指令；

步骤103）将确定的具体操作指令发送至被控制端，使被控制端按照该操作指令实施相应的操作。

综上所述，本发明一种基于传感器的手势遥控方法通过识别用户在遥控方设备上所做的手势，并将手势与被遥控方设备的操作命令建立对应关系，将成功识别出的手势对应的被遥控方设备操作命令发送给被遥控方设备，被遥控方设备的相应模块接受、解析并执行该操作命令，从而实现了对被遥控方设备的操作控制。本发明能很好地提高用户体验，增强操作的趣味性。

Claims (10)

1.一种基于传感器的手势遥控方法，该方法基于采集的用户的手部的运动轨迹实时控制被控制的智能终端进行各种操作，所述方法包含：

步骤101）采集用户手势的运动轨迹并进行处理，进而映射为用户手势对应的运动类型，该步骤根据用户手势轨迹的起点开始计算出到用户当前的手势运动特征，进而确定用户手势对应的类型；

步骤102）将获得的用户手势的运动类型与被控制端的各种操作指令进行匹配操作，进而获得用户手势运动类型对应对终端的具体操作指令；

步骤103）将确定的具体操作指令发送至被控制端，使被控制端按照该操作指令实施相应的操作。

2.根据权利要求1所述的基于传感器的手势遥控方法，其特征在于，所述用户手势对应的运动类型包含：在触摸屏上向上/下/左/右轻扫、在触摸屏上从右上角到左下角轻扫、在触摸屏上从左上角到右下角轻扫、在触摸屏上顺时针/逆时针画圈或在触摸屏上向左/右画箭头。

3.根据权利要求2所述的基于传感器的手势遥控方法，其特征在于，采用如下算法确认用户手势的运动轨迹为顺时针画圈：

在触摸屏上从触摸起点开始，计算当前触摸点与触摸起点所在的直线与x轴正方向所成的夹角的正切值tanθ：若|tanθ＜MIN TANθ，记当前触摸点为m₀；若tanθ＜-MAX TANθ，记当前触摸点为m_-∞；若tanθ＞MAX TANθ，记当前触摸点为m_∞；其中，

若m₀，m_-∞，m_∞在整个手指的滑动过程中出现的顺序是m_-∞→m₀→m_+∞或m₀→m_+∞→m_-∞或m_+∞→m_-∞→m₀，则手势轨迹为顺时针画圈。

4.根据权利要求2所述的基于传感器的手势遥控方法，其特征在于，采用如下算法确认用户手势的运动轨迹为逆时针画圈：

在触摸屏上从触摸起点开始，计算当前触摸点与触摸起点所在的直线与x轴正方向所成的夹角的正切值tanθ：若|tanθ＜MIN TANθ，记当前触摸点为m₀；若tanθ＜-MAX TANθ，记当前触摸点为m_-∞；若tanθ＞MAX TANθ，记当前触摸点为m_∞；其中，

若m₀，m_-∞，m_∞在整个手指的滑动过程中出现的顺序是m_-∞→m_+∞→m₀或m₀→m_-∞→m_+∞或m_+∞→m₀→m_-∞，则手势轨迹为逆时针画圈。

5.根据权利要求1所述的基于传感器的手势遥控方法，其特征在于，所述的具体操作指令包含：

上、下、左、右、确定、返回、主页、播放、暂停、快进、快退、音量加/减；

所述的操作指令与用户手势的运动类型之间的对应关系可调。

6.一种基于传感器的手势遥控系统，该系统基于采集的用户的手部的运动轨迹实时控制被控制的智能终端进行各种操作，所述系统包含：

用户手势运动类型采集处理模块，用于采集用户手势的运动轨迹并进行处理，进而映射为用户手势对应的运动类型；

运动类型与操作指令匹配模块，用于将获得的用户手势的运动类型与被控制端的各种操作指令进行匹配操作，进而获得用户手势运动类型对应对终端的具体操作指令；和

执行驱动模块，用于将确定的具体操作指令发送至被控制端，使被控制端按照该操作指令实施相应的操作。

7.根据权利要求6所述的基于传感器的手势遥控系统，其特征在于，所述用户手势运动类型采集处理模块进一步包含：

跟踪子模块，用于检测传感器采集的用户手势运动的相关信息；和

处理子模块，用于依据跟踪子模块传递的信息进行如下分析：从用户手势轨迹的起点开始计算出到用户当前时刻的手势运动特征，进而确定用户手势对应的类型，所述用户手势对应的类型包含逆时针/顺时针画圈，在触摸屏上向上/下/左/右轻扫、在触摸屏上从右上角到左下角轻扫、在触摸屏上从左上角到右下角轻扫或在触摸屏上向左/右画箭头。

8.根据权利要求7所述的基于传感器的手势遥控系统，其特征在于，所述处理子模块采用如下算法确认用户手势的运动轨迹为顺时针画圈：

在触摸屏上从触摸起点开始，计算当前触摸点与触摸起点所在的直线与x轴正方向所成的夹角的正切值tanθ：若|tanθ＜MIN TANθ，记当前触摸点为m₀；若tanθ＜-MAX TANθ，记当前触摸点为m_-∞；若tanθ＞MAX TANθ，记当前触摸点为m_∞；其中，

若m₀，m_-∞，m_∞在整个手指的滑动过程中出现的顺序是m_-∞→m₀→m_+∞或m₀→m_+∞→m_-∞或m_+∞→m_-∞→m₀，则手势轨迹为顺时针画圈。

9.根据权利要求7所述的基于传感器的手势遥控系统，其特征在于，所述处理子模块采用如下算法确认用户手势的运动轨迹为逆时针画圈：

在触摸屏上从触摸起点开始，计算当前触摸点与触摸起点所在的直线与x轴正方向所成的夹角的正切值tanθ：若|tanθ＜MIN TANθ，记当前触摸点为m₀；若tanθ＜-MAX TANθ，记当前触摸点为m_-∞；若tanθ＞MAX TANθ，记当前触摸点为m_∞；其中，

若m₀，m_-∞，m_∞在整个手指的滑动过程中出现的顺序是m_-∞→m_+∞→m₀或m₀→m_-∞→m_+∞或m_+∞→m₀→m_-∞，则手势轨迹为逆时针画圈。

10.根据权利要求6所述的基于传感器的手势遥控系统，其特征在于，所述的具体操作指令包含：

上、下、左、右、确定、返回、主页、播放、暂停、快进、快退、音量加/减；

所述的操作指令与用户手势的运动类型之间的对应关系可调。

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