CN104050442A - 手势识别系统可操作性验证 - Google Patents

Abstract

本发明涉及手势识别系统可操作性验证。提供了一种通过提供测试目标来验证手势系统的可操作性的手势识别系统和方法，所述测试目标被配置成生成能够被手势识别系统识别的测试刺激。在手势识别系统中接收来自测试目标的测试刺激，并处理所述测试刺激以生成测试响应。处理器验证所述测试响应对应于测试刺激。

Description

手势识别系统可操作性验证

技术领域

本发明总体上涉及手势识别系统，并更特别地涉及用于验证手势识别系统的可操作性的系统和方法。

背景技术

用于实施计算设备用户接口的技术是变化且持续进步的。这些技术涉及全部范围，并包括专用硬件接口（例如，键盘、鼠标等）、触摸屏接口以及更加新近地包括手势识别系统，仅举出几个例子。如通常所知的，手势识别系统一般被配置成检测诸如人体的部分（例如，手）之类的对象的移动，识别此类移动作为特定刺激（例如，手势），并将所述刺激分类为去往计算设备的输入。

近些年来，飞行器控制系统（例如，航空电子系统）已经越来越多地成为电子的且与机载计算机集成。当与手势识别软件和硬件中的新近进步相结合时，现在对使用手势命令来控制各种航空电子系统功能感兴趣。然而，尽管有这些新近进步，目前已知的手势识别系统可能不能够满足被设计成确保非常高可能性的无错误可操作性的变化的硬件和软件关键性级别或者当前由管制权威机构实施的飞行机组人员过程。确保手势识别系统合适地工作在下述特殊情形下尤其重要：其中，手势识别系统或某些手势灵敏度（例如，小深度的运动）可以仅在某些飞行阶段期间或仅在高度期望在先确保系统可操作的特定情形下被使用。

相应地，期望的是提供一种用于操作具有手势命令能力的航空电子系统的方法和系统，所述手势命令能力提供对操作的确保，允许飞行机组人员以与现代驾驶舱过程一致的方式进行交互，并能够满足管制权威机构的可操作性确保需求。本发明至少解决了这种需要。

发明内容

在一个实施例中，一种用于验证手势识别系统的可操作性的方法包括提供测试目标，所述测试目标被配置成生成能够被手势识别系统识别的测试刺激。在手势识别系统中接收来自测试目标的测试刺激，并对测试刺激进行处理以生成测试响应。处理器验证所述测试响应对应于测试刺激。

在另一个实施例中，一种手势识别系统包括手势识别设备、测试目标和处理器。所述手势识别设备具有灵敏度场，并被配置成检测灵敏度场内对象的移动。所述测试目标被设置在所述手势识别设备的灵敏度场内，并被配置成生成能够被所述手势识别设备检测到的测试刺激。所述处理器可操作地与所述手势识别设备进行通信，并被配置成检测由灵敏度场内的对象生成的对象刺激以及选择性地基于所检测到的对象刺激来生成系统输出命令。所述处理器进一步被配置成接收由所述手势识别设备检测到的测试刺激，基于测试刺激来生成测试响应，以及验证所述测试响应对应于测试刺激。

此外，手势识别系统和方法的其他期望特征和特性将从结合附图和前述背景技术作出的随后的具体实施方式和所附权利要求中变得显而易见。

附图说明

本发明将在后文中结合下述附图加以描述，在附图中，相似的附图标记表示相似的元件，并且在附图中：

图1描绘手势识别系统的一个实施例的功能框图。

具体实施方式

下述具体实施方式本质上仅仅是示例性的，并非意在限制本发明或本发明的应用及使用。如本文所使用的，词语“示例性”意为“用作示例、实例或说明”。因而，本文描述为“示例性”的任何实施例不必被解释为与其他实施例相比优选或有利。本文描述的所有实施例是被提供以使本领域技术人员能够制作或使用本发明而非限制由权利要求限定的本发明的范围的示例性实施例。此外，并不意图由在前述技术领域、背景技术、发明内容或下述具体实施例方式中提出的任何明示或暗示的理论进行约束。

参考图1，描绘了手势识别系统100的实施例的功能框图，并且，手势识别系统100包括手势识别设备102、处理器104和测试目标106。手势识别设备102可以被以各种方式配置和实施，但在所描绘的实施例中，手势识别设备102包括多个摄像机112（例如，112-1、112-2、112-3,…,112-N）以及多个光源（例如，红外光源）114（114-1、114-2、114-3,…,114-N）。然而，应该认识到的是，手势识别设备102可以用仅一个摄像机112和一个光源114实施，或者用一个或多个摄像机112且没有光源114实施。在后一种情况下，如可以认识到的那样，系统100可以依赖于环境光来提供充足的照明。此外，一个或多个摄像机112可以被以各种方式配置和实施，一个或多个光源114也可以如此。无论其具体实现方式如何，图像捕获设备102具有灵敏度场108（例如，视野），并被配置成捕获视野108内的对象110的图像。视野内的对象可以是人体、人体的部分、人体所持有的设备、或者能够被图像捕获设备检测的众多无生命对象中的任一个。

处理器104可操作地与图像捕获设备102进行通信，并被配置成检测视野108内的对象所生成的对象刺激。如本文所使用的，术语“对象刺激”指代一个或多个对象的移动（例如，手势）、从对象或所投影的图像的反射、或者光源。处理器104附加地被配置成选择性地基于所检测到的对象刺激来生成系统输出命令。处理器104生成的系统输出命令可以根据其中系统100被实施的最终使用环境而变化。如果例如最终使用环境是飞行器航空电子系统，则输出命令可以是与飞行器和/或座舱（cockpit）系统和/或组件相关联的命令。例如，输出命令可以是用于升高或降低起落架、用于移动飞行控制面（control surface）、用于丢弃燃料、用于开启和关闭某些灯、用于控制通信无线电的音量、用于切换被显示在座舱显示器上的页面的命令，仅仅举出几个例子。被生成的特定命令是众多且各种各样的，并当然基于对象刺激（例如，手势）。

图像捕获设备102和处理器104以及本文所述的一般操作功能不是新的，并且二者都可以使用众多已知手势识别系统配置中的任一个实施，无论现在已知的还是未来开发的。正因为这样，不需要且不会进一步提供这些组件和由此实施的一般手势识别功能的详细描述。然而，如前所述，在某些最终使用环境（诸如，飞行器）的背景下，目前已知的手势识别系统不实施满足管制权威机构的可操作性确保需求的能力。因而，现在将提供由系统100实施以提供该能力的组件和功能。

手势识别系统100的可操作性确保能力经由测试目标106以及由处理器104实施的附加功能而提供。测试目标106被设置在图像捕获设备102的视野108内，并被配置成生成能够被图像捕获设备102检测到的测试刺激115。在实施附加功能时，处理器104进一步被配置成接收由图像捕获设备102检测的测试刺激，基于测试刺激来生成测试响应，以及验证所述测试响应对应于测试刺激。

应该认识到的是，测试目标106可以被以各种方式配置和实施，并且由测试目标106生成的测试刺激也可以被以各种方式配置和实施。例如，测试目标106可以使用一个或多个不移动的（例如，固定的）设备实施，或者其可以使用一个或多个移动的设备实施。此外，测试目标106可以是具有生成测试刺激的唯一功能的专用设备或组件，或者其可以是除生成测试刺激之外还实施其他功能的设备或组件。不移动的设备或组件的一些非限制性示例包括脉冲光源或对光进行反射的反射性对象或表面。移动的设备或组件的一些非限制性示例包括转轮、振荡摆、平移机构和操作者控制的设备，诸如例如飞行器座舱中的飞行器控制面致动器（例如，轭（yoke）或轭上的轮）。如可以认识到的那样，诸如转轮、振荡摆和平移机构之类的一些移动的设备或组件可以以所设定的周期移动，而诸如操作者控制的设备之类的其他设备或组件可以非周期性地移动（例如，仅当其移动被操作者发起时）。

除了测试目标106的配置和实现方式中的变化之外，应该认识到的是，处理器104响应于测试刺激而生成的测试响应也可以变化。例如，在一些实施例中，测试响应可以仅仅是系统100识别测试目标106的内部验证，包括其相对距离、深度和各种其他特性。然后可以将该测试响应与预期的系统响应相比较以验证测试响应对应于测试刺激。

在其他实施例中，诸如当测试目标106被实施为（或使用）操作者控制的设备时，测试响应可以是被操作者控制的设备所控制的设备或组件的所检测到的响应。因此例如，如果操作者控制的设备是飞行器轭的话，则预期的系统响应将是由轭移动命令的一个或多个飞行器飞行控制面的移动。如果处理器104例如经由反馈传感器检测到一个或多个飞行器飞行控制面的所命令的移动的话，那么响应被验证为对应于测试刺激。可替代地，预期的系统响应可以是如轭移动所命令的飞行器的所检测到的移动。此外，还可以将如手势识别系统100所感测到的控制轭的位置与至少针对线传飞控（fly-by-wire）系统直接感测轭的移动的位置传感器相比较。这将是与所得到的命令相比对飞行器的飞行控制面或移动的甚至更直接的比较方法。如可以认识到的那样，根据操作者控制的设备和操作者控制的设备正在控制的设备或组件，许多变化是可能的。

无论测试目标106被如何实施和配置，也无论测试响应被如何生成，至少在一些实施例中，处理器104进一步被配置成选择性地将手势识别系统100切换到不活动模式中。特别地，当处理器104确定测试响应不对应于测试刺激时，其将手势识别系统100切换到不活动模式中。在不活动模式中，手势识别系统100将不再被用于选择性地基于所检测到的对象刺激来生成系统输出命令。在一些实施例中，处理器104还可以被配置成当手势识别系统被切换到不活动模式时生成警报。所述警报可以是可听警报、视觉警报、触觉警报或其各种组合。

处理器104还可以被配置成以预定的周期自动生成测试响应，或者响应于来自用户的提示而这样做。在后一种情况下，以及如图1所进一步描绘的那样，处理器104被耦合以接收测试发起信号116，并被配置成在接收到测试发起信号116时生成测试响应。然而，通常，周期性的自动化测试响应足以以相对较高的置信度确保系统100在被用户所需要时将合适地工作。尽管预定的周期可以变化，但是可使用的一个示例周期是每分钟一次。在一些实例中，用户自己可以针对附加置信度唤起系统100。例如，在飞行器的背景下，用户可以仅在起飞之前、当起落架将经由手势控制而升高时唤起系统。

应该认识到的是，上述手势识别系统100仅仅是一个特定实现方式和配置的示例，并且各种其他配置可以被实施。例如，手势识别系统100不限于上述基于光学的系统。更确切地，手势识别系统100可以被配置和实施为基于声学的系统或基于电场的系统，仅仅举出几个例子。应该认识到的是，利用这些可替代的配置和实现方式，手势识别设备102可以被配置和实施为基于声学的设备或基于电场的设备，仅仅举出几个例子。然而，在每种情况下，手势识别设备102可以包括例如一个或多个传感器112（例如，112-1、112-2、112-3,…,112-N），每个具有灵敏度场108。手势识别设备102还可以包括被配置成生成适当刺激（例如，声学、电场等）的一个或多个发射器114（114-1、114-2、114-3,…,114-N）。一个或多个传感器112均被配置成检测灵敏度场108内一个或多个对象的移动。如还可以认识到的那样，测试目标106和由此生成的测试刺激115将根据所使用的手势识别设备102的类型而变化。例如，如果基于声学的系统被实施，则测试目标106可以生成（如果需要的话）声学测试刺激115。类似地，如果基于电场的系统被实施，则测试目标106可以生成（如果需要的话）电场测试刺激115。

本文所述的系统和方法提供了能够提供合适系统操作的确保和满足管制权威机构的可操作性确保需求的能力的手势识别系统。应该注意的是，处理器104可以被实施为单个设备或被实施为被配置成通过公知的装置（诸如，监测一个或多个测试目标106并进行比较以确认每个正在接收相同刺激的两个设备）满足高完整性标准的设备和电路的集合。

本领域技术人员将认识到的是，关于本文所公开的实施例描述的各种说明性逻辑块、模块、电路和算法步骤可以被实施为电子硬件、计算机软件或二者的组合。一些实施例和实现方式在上文中关于功能和/或逻辑块组件（或模块）和各种处理步骤加以描述。然而，应该认识到的是，此类块组件（或模块）可以由被配置成执行指定功能的任何数量的硬件、软件和/或固件组件来实现。为了清楚地说明硬件和软件的这种可互换性，各种说明性组件、块、模块、电路和步骤已经在上文中总体上关于其功能加以描述。将此类功能实施为硬件还是软件依赖于特定应用和在整体系统上施加的设计约束。技术人员可以以对于每个特定应用变化的方式实施所述功能，但此类实施决策不应该被解释为导致背离于本发明的范围。例如，系统或组件的实施例可以采用可在一个或多个微处理器或其他控制设备的控制下执行各种功能的各种集成电路组件，例如存储器元件、数字信号处理元件、逻辑元件、查找表等。此外，本领域技术人员应该认识到的是，本文所述的实施例仅仅是示例性实现方式。

关于本文公开的实施例描述的各种说明性逻辑块、模块和电路可以利用通用处理器、数字信号处理器（DSP）、专用集成电路（ASIC）、现场可编程门阵列（FPGA）或其他可编程逻辑器件、分立门或晶体管逻辑、分立硬件组件或被设计成执行本文所述的功能的其任何组合而实施或执行。通用处理器可以是微处理器，但可替代地，处理器可以是任何传统的处理器、控制器、微控制器或状态机。处理器还可以被实施为计算设备的组合，例如DSP和微处理器的组合、多个微处理器、一个或多个微处理器与DSP核相结合或者任何其他此类配置。

关于本文公开的实施例描述的方法或算法的步骤可以直接体现于硬件中、被处理器所执行的软件模块中、或二者的组合中。软件模块可以驻留在RAM存储器、闪存、ROM存储器、EPROM存储器、EEPROM存储器、寄存器、硬盘、可拆卸盘、CD-ROM、或本领域中已知的任何其他形式的存储介质中。示例性存储介质被耦合到处理器，以使得处理器能够从存储介质读取信息并向其写入信息。可替代地，存储介质可以集成于处理器。处理器和存储介质可以驻留在ASIC中。ASIC可以驻留在用户终端中。可替代地，处理器和存储介质可以作为分立组件驻留在用户终端中。

在本文档中，诸如第一和第二等的关系术语可以仅被用于区分一个实体或动作与另一个实体或动作，而不必要求或暗指此类实体或动作之间的任何实际的此类关系或次序。诸如“第一”、“第二”、“第三”等的数字序数仅仅表示多个中的不同的单个，并非暗指任何次序或顺序，除非由权利要求语言具体限定。任何权利要求中的文本的顺序不暗指过程步骤必须根据此类顺序按时间或逻辑次序而执行，除非其由权利要求的语言具体限定。在不背离本发明的范围的情况下，过程步骤可以按任何次序被互换，只要此类互换不与权利要求语言抵触且不是逻辑上荒唐的即可。

此外，根据上下文，在描述不同元件之间的关系时所使用的诸如“连接”或“耦合到”之类的词语不暗指必须在这些元件之间进行直接的物理连接。例如，两个元件可以通过一个或多个附加元件物理地、电子地、逻辑地或以任何其他方式连接至彼此。

尽管已经在本发明的前述具体实施方式中提出了至少一个示例性实施例，但是应该认识到的是，存在巨大量的变型。还应该认识到的是，一个或多个示例性实施例仅是示例，并非意在以任何方式限制本发明的范围、适用性或配置。更确切地，前述具体实施方式将向本领域技术人员提供用于实施本发明的示例性实施例的方便的指导方针。应该理解的是，可以在不背离如所附权利要求所阐述的本发明的范围的情况下，对在示例性实施例中描述的元件的布置和功能做出各种改变。

Claims (10)

1.一种手势识别系统，包括：

具有灵敏度场的手势识别设备，所述手势识别设备被配置成感测灵敏度场内对象的移动；

测试目标，被设置在手势识别设备的灵敏度场内，并被配置成生成能够被手势识别设备检测到的测试刺激；以及

处理器，可操作地与手势识别设备进行通信，所述处理器被配置成检测灵敏度场内的对象所生成的对象刺激以及选择性地基于所检测到的对象刺激来生成系统输出命令，所述处理器进一步被配置成：

接收由手势识别设备检测到的测试刺激；

基于测试刺激来生成测试响应；以及

验证所述测试响应对应于测试刺激。

2.根据权利要求1所述的系统，其中所述处理器进一步被配置成：

当所述测试响应不对应于测试刺激时，将所述系统切换到不活动模式中；以及

当所述手势识别系统被切换到不活动模式中时，生成警报。

3.根据权利要求1所述的系统，其中所述处理器进一步被配置成至少以预定的周期自动地生成测试响应。

4.根据权利要求1所述的系统，其中所述处理器进一步被配置成接收测试发起信号，并在接收到所述测试发起信号时生成测试响应。

5.根据权利要求1所述的系统，其中：

所述测试目标被配置成移动；以及

所述测试刺激是测试目标的移动。

6.根据权利要求5所述的系统，其中所述测试目标周期性地移动。

7.根据权利要求5所述的系统，其中所述测试目标非周期性地移动。

8.根据权利要求1所述的系统，其中：

所述系统被设置在飞行器中；以及

所述测试目标是飞行器控制面致动器。

9.根据权利要求1所述的系统，其中：

所述测试目标是静止的；以及

所述测试刺激是光学刺激。

10.一种用于验证手势识别系统的可操作性的方法，包括下述步骤：

提供测试目标，所述测试目标被配置成生成能够被手势识别系统识别的测试刺激；

在手势识别系统中接收来自测试目标的测试刺激；

在手势识别系统中处理所述测试刺激以生成测试响应；以及

在处理器中验证所述测试响应对应于测试刺激。