CN104281254A - 一种手势识别装置 - Google Patents

一种手势识别装置 Download PDF

Info

Publication number
CN104281254A
CN104281254A CN201310365095.2A CN201310365095A CN104281254A CN 104281254 A CN104281254 A CN 104281254A CN 201310365095 A CN201310365095 A CN 201310365095A CN 104281254 A CN104281254 A CN 104281254A
Authority
CN
China
Prior art keywords
light beam
light source
detecting light
radiating light
angle
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN201310365095.2A
Other languages
English (en)
Inventor
李冰
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
SHANGHAI GUITONG SEMICONDUCTOR TECHNOLOGY CO LTD
Original Assignee
SHANGHAI GUITONG SEMICONDUCTOR TECHNOLOGY CO LTD
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by SHANGHAI GUITONG SEMICONDUCTOR TECHNOLOGY CO LTD filed Critical SHANGHAI GUITONG SEMICONDUCTOR TECHNOLOGY CO LTD
Publication of CN104281254A publication Critical patent/CN104281254A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F3/00—Input arrangements for transferring data to be processed into a form capable of being handled by the computer; Output arrangements for transferring data from processing unit to output unit, e.g. interface arrangements
    • G06F3/01—Input arrangements or combined input and output arrangements for interaction between user and computer
    • G06F3/017—Gesture based interaction, e.g. based on a set of recognized hand gestures
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F1/00—Details not covered by groups G06F3/00 - G06F13/00 and G06F21/00
    • G06F1/16—Constructional details or arrangements
    • G06F1/1613—Constructional details or arrangements for portable computers
    • G06F1/1633—Constructional details or arrangements of portable computers not specific to the type of enclosures covered by groups G06F1/1615 - G06F1/1626
    • G06F1/1684—Constructional details or arrangements related to integrated I/O peripherals not covered by groups G06F1/1635 - G06F1/1675
    • G06F1/1694—Constructional details or arrangements related to integrated I/O peripherals not covered by groups G06F1/1635 - G06F1/1675 the I/O peripheral being a single or a set of motion sensors for pointer control or gesture input obtained by sensing movements of the portable computer
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F3/00—Input arrangements for transferring data to be processed into a form capable of being handled by the computer; Output arrangements for transferring data from processing unit to output unit, e.g. interface arrangements
    • G06F3/01—Input arrangements or combined input and output arrangements for interaction between user and computer
    • G06F3/03—Arrangements for converting the position or the displacement of a member into a coded form
    • G06F3/0304—Detection arrangements using opto-electronic means
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F3/00—Input arrangements for transferring data to be processed into a form capable of being handled by the computer; Output arrangements for transferring data from processing unit to output unit, e.g. interface arrangements
    • G06F3/01—Input arrangements or combined input and output arrangements for interaction between user and computer
    • G06F3/03—Arrangements for converting the position or the displacement of a member into a coded form
    • G06F3/033—Pointing devices displaced or positioned by the user, e.g. mice, trackballs, pens or joysticks; Accessories therefor
    • G06F3/0346—Pointing devices displaced or positioned by the user, e.g. mice, trackballs, pens or joysticks; Accessories therefor with detection of the device orientation or free movement in a 3D space, e.g. 3D mice, 6-DOF [six degrees of freedom] pointers using gyroscopes, accelerometers or tilt-sensors
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06V—IMAGE OR VIDEO RECOGNITION OR UNDERSTANDING
    • G06V40/00—Recognition of biometric, human-related or animal-related patterns in image or video data
    • G06V40/20—Movements or behaviour, e.g. gesture recognition
    • G06V40/28—Recognition of hand or arm movements, e.g. recognition of deaf sign language

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Theoretical Computer Science (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Human Computer Interaction (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Psychiatry (AREA)
  • Social Psychology (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Multimedia (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Computer Vision & Pattern Recognition (AREA)
  • Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
  • User Interface Of Digital Computer (AREA)
  • Measurement Of Optical Distance (AREA)

Abstract

本发明公开了一种基于探测光束的球面角分布和光学接近传感器进行手势识别的装置。在一个实施例中，包含至少两个探测光束被分布在不同的球面角区间，一个与提供所述探测光束的辐射光源器件靠近放置的光学接近传感器，一个和所述光学接近传感器相连的实施手势识别运算的电路单元。分布在不同球面角区间的探测光束的中心光线之间的夹角大于探测光束在远场的发散角，因此，探测光束在远场互不重叠。由此，不论做出手势的目标物体距离装置的远近，装置都可以对其运动做出可靠的判断。

Description

一种手势识别装置
技术领域
本发明涉及一种光学传感装置，尤其是一种基于光学传感的手势识别装置。
背景技术
手势识别技术已广泛应用于游戏，虚拟现实，高端平板电脑和智能手机等领域。较先进的手势识别技术需要用到实时视频技术和非常复杂的算法，但是其高成本导致在大规模普及的困难。已经被研究的是一种基于一个接近传感器的廉价手势识别技术，如Qualcomm申请的美国专利US20110310005A1。
目前，这种基于一个接近传感器的手势识别技术的准确性和可靠性取决于作出手势的对象(例如用户的手掌)的距离和移动范围，它们又与接近传感器有关。同时，为了提高系统可识别手势的复杂性，系统需要使用多个红外发光二极管(LED)，而且彼此之间有足够的距离。这就要求智能电话或平板电脑的面板上开多个相互之间具有合适距离的孔，在实际应用中这一要求相当麻烦，几乎不能接受。目标物体(作出手势的对象)与传感器之间的距离同样也会限制现有的手势识别系统识别手势的能力。例如，如果作出手势的对象与传感器靠得太近，红外探测光束可能无法被做出手势的对象反射；如果作出手势的对象与传感器离得太远，多个红外探测光束的发射又会互相混淆，导致系统不可靠。在下文中，做出手势的对象将被称为目标物体。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，
本发明通过下述技术方案予以实现：
一种手势识别装置，包括有：至少一个光学接近传感器；两个或两个以上辐射光源，每个所述辐射光源各提供一束探测光束；所述辐射光源中有第一辐射光源提供第一探测光束；所述辐射光源中有第二辐射光源提供第二探测光束；所述第一辐射光源和第二辐射光源临近放置，以至于所述第一、第二探测光束在远场可被近似地看成从同一个球坐标系的原点发出；所述第一探测光束的中心光线相对于所述第二探测光束的中心光线呈一定角度，以至于所述第一探测光束和第二探测光栅的远场互不交叠或仅有部分交叠。
在上述的手势识别装置中，所述光学接近传感器与所述第一辐射光源、第二辐射光源也可以临近放置，以至于其也可近似地被看成与所述两个辐射光源位于所述同一球坐标系的原点；
上述的手势识别装置，所述的辐射光源中，可以部分相互临近放置(如前述第一和第二辐射光源)，也可以全部相互临近放置，以至于所述所有探测光束可被近似地看成从所述同一球坐标系的原点发出；全部临近放置是部分临近放置的一个子集，即部分临近放置逻辑上包含全部临近放置的情况。所述所有临近放置的辐射光源的探测光束的中心光线在同一球坐标系中的俯仰角或方位角各不相同，以至于所述各探测光束的远场互不交叠或仅有部分交叠。
上述手势识别装置，其中所述辐射光源为红外发光二极管，或垂直腔表面辐射激光器。
上述手势识别装置，其中所述多个辐射光源的探测光束中心光线两两之间的相对角度大于所述探测光束的发散角，以至于所述多个探测光束的远场相互之间完全没有交叠。
上述手势识别装置，其中所述多个辐射光源提供的多个探测光束的中心光线两两之间相对角度小于所述多个探测光束的发散角，以至于所述多个探测光束的远场相互之间有部分交叠。
上述手势识别装置，其中所述光学接近传感器采用分时方式分别驱动所述多个辐射光源并探测目标物体对相应所述辐射光源发出的探测光束的散射；一个手势识别算法处理器和所述光学接近传感器相连，所述手势识别算法处理器分析目标物体对所述各个辐射光源发出的探测光束的散射，以此判断手势类别。
为了实现所述探测光束的球面分布，上述手势识别装置中，所述多个辐射光源被放置在一个近似呈球面的多面体基板上，以至于它们的探测光束的中心光线在所述同一球坐标系中呈不同的角度。
为了实现所述探测光束的球面分布，上述手势识别装置中，还可以将所述多个辐射光源提供的多个探测光束通过一层覆盖其上的透明覆盖介质，所述多个探测光束的中心光线在通过所述透明覆盖介质前相互平行，所述多个探测光束的中心光线在通过所述透明覆盖介质后相互呈一定角度，使得所述多个探测光束组成的光束群在通过所述透明介质后呈现发散形态。上述实现探测光束球面分布的方式，特例之一可以是：所述多个辐射光源被放置在一个水平的底座上，所述透明覆盖介质是一层类似凹面透镜形状的透明覆盖介质，所述透明覆盖介质将所述多个辐射光源完全密封覆盖，所述多个辐射光源发出的探测光束的中心光线经过这层所述凹面透镜形状介质材料后在所述同一球坐标系中呈不同的俯仰角或方位角。
上述手势识别装置中，探测光束球面分布的特例之一，其中，所述多个辐射光源发出的探测光束在所述同一球坐标系的远场球面上投射的光斑互不交叠或仅有部分交叠，所述光斑中心分布在若干俯仰角坐标圆上。
上述手势识别装置中，探测光束球面分布的特例之一，其中，所述多个辐射光源发出的探测光束在所述同一球坐标系的远场球面上投射的光斑互不交叠或仅有部分交叠，所述光斑中心分布在相互正交的两个水平角坐标圆上。
上述手势识别装置中，所述多个辐射光源可以为红外发光二极管，所述光学接近传感器可以为红外光学接近传感器。
采用上述技术方案，具有以下有益效果：
第一，使得利用光学接近传感器和多个探测光束对目标物体进行检测的手势识别装置摆脱了对目标物体距离和探测光束相互距离的敏感性。
第二，避免了多个探测光束的辐射光源需要安装在相关设备的不同位置的要求，从而可以构造一个集成的手势识别模组。这个模组将多个探测光束分布在不同的球面角上，从而在距模组不同距离的远场球面上始终有相互不交叠或仅有小部分交叠的探测光束光斑，更加适用通常手势识别应用发生的场景。
附图说明
图1是本发明公开的手势识别装置的一个实施例的示意图，该实施例采用了2个红外发光二级管(LED)光源。
图2是本发明公开的手势识别装置的探测光束球面分布方式示意图。
图3是本发明另一个实施例的示意图，该实施例采用了4个红外LED光源。
图4是本发明另一个实施例的示意图，该实施例采用了3个红外LED光源。
图5是本发明公开的探测光束球面分布在俯仰角坐标面的示意图。
图6是本发明公开的探测光束球面分布在俯仰角坐标面的另一个示意图。
图7是本发明公开的探测光束球面分布的一个实现方式。
图8是本发明公开的探测光束球面分布的另一个实现方式。
图9是本发明公开的手势识别装置中探测光束分布的另一个例子。
图10是本发明的另一个实施例的示意图，该实施例采用3个红外LED光源，并且接近传感器芯片和3个红外LED光源不在同一个封装腔体内。
图11是本发明公开的手势识别装置的系统框图。
具体实施方式
本发明公开的手势识别装置，将多个辐射光源发出的探测光束设置在同一个球坐标系内，使它们从远场观察可以被近似地认为是从此球坐标系的原点发出的，并且使它们的中心光线具有不同的俯仰角θ和方位角这些中心光线的坐标之间的差别使得无论离辐射光源多远进行观察，辐射光源发出的相应的探测光束彼此不会重叠。在一些实施例中，部分辐射光源以相互距离很近的方式临近放置，部分辐射光源则以另外方式放置，如相隔一段距离。在一些实施例中，所有辐射光源以相互距离很近的方式放置在几乎同一个位置。
辐射光源多采用红外发光二级管，这些辐射光源的出射光束具有相当的发射角，如果它们的中心光线相互平行，则在一定距离之后，就会几乎完全重叠。本发明公开的球面分布的方法，可以完全避免这一点，从而可以将这些辐射光源以相互距离很近的方式放置在几乎同一个位置。
辐射光源也可以采用表面出射激光器，如红外垂直腔表面出射激光器(VCSEL)。也可以采用其他波长的发光二级管或激光器。
图1是本发明公开的采用2个红外发光二级管作为辐射光源的手势识别传感装置模块的示意图.如图1所示，第一红外LED光源1，红外接近传感器2，和第二红外LED光源3被安装在同一基板上，彼此距离非常近，因此，采用该传感装置模块的设备面板(例如手机面板)上只需要开一个孔。一层透明覆盖介质114将被覆盖在基板上，以密封第一、第二红外LED光源1、3和红外接近传感器2。透明覆盖介质114与第一、第二红外LED光源1、3和红外接近传感器2粘合在一起，它具有凹状的顶部，从而使的来自两个LED光源的探测光束被折射到逐渐背离Z轴的方向。透明覆盖介质114可以用任何合适的材料制成。
图1中的透明覆盖介质114的凹状顶部，相当于两个相互反向放置的棱镜。假设第一红外LED光源1发出的探测光束4与第二红外LED光源3发出的探测光束5的发散角度均为α，如图1所示。只要探测光束4和5的中心光线之间的角度大于α，不管距离多远观察，探测光束4和5的远场将永远不会彼此重叠。透明覆盖介质114的具体形状可以不同于图1所示，只需确保能够将探测光束4和5折射并使其中心光线之间有大于其远场发射角α的夹角，同时，可以进行比图1更复杂的设计，以限定探测光束4和5在通过透明覆盖介质114后的远场发射角并使之具有不同的光束形状，例如，具有长轴和短轴的椭圆形光束。
这样，本发明公开的技术方案就克服了在当前采用光学接近传感器的手势识别装置中手势与传感器之间的距离限制手势识别能力的问题。在本发明中，辐射光源如红外LED光源相互之间的距离可以非常近，所有辐射光源的远场辐射光束(亦即它所发出的探测光束的远场)可以被近似地看成从同一个球坐标系的原点出发并具有不同的球面角度(俯仰角坐标和方位角坐标)。光学接近传感器也可以和辐射光源相互靠近放置，甚至可以放置在一个透明覆盖介质的封装内，此时，需要采用特定的封装方法隔离辐射光源如红外LED光源到光学接近传感器的近场辐射耦合。
在图1中，两个红外LED芯片，即第一、第二红外LED光源1、3，与接近传感器芯片，即红外接近传感器2，集成在同一基板上并且处于同一个密封模块中。所述基板还包括一个导线架，所述导线架还包括所有芯片之间的金属连接和延伸到封装外部的导线，例如第一红外LED光源1的导线8，红外接近传感器2的导线7，第二红外LED光源3的导线6。图1中还包括绑定线实例9。
为了进一步描述辐射光源的探测光束的球面分布方式，图2展示了一个实施例中的一个球坐标系以及探测光束定位方法或方式。如图2所示，一个包括接近传感器和红外LED光源的手势识别装置位于球坐标系的原点10。由于接近传感器和红外LED光源彼此位置非常近，在远场观察时，可以认为所有来自不同红外LED光源的探测光束都来自同一个点，即原点10。为方便说明，图2中只给出一个探测光束38，它具有俯仰角θ和方位角φ，发散角α。图2同时给出了球坐标系中的一个远场球面37和平行于XY平面的横截面11。横截面11距离XY坐标面的高度为H，H的选择使得横截面11恰好通过探测光束38在远场球面37上所投射光斑的中心点。探测光束38在横截面11上将具有一个椭圆形的投影(图2中没有画出)。当手势识别装置中有多个红外LED光源，其探测光束分别具有不同的俯仰角和方位角，它们在横截面11上的椭圆形投影彼此不会重叠，在远场球面37上的投射光斑也不会相互重叠。
在另一些实施例中，探测光束在远场球面上投射的光斑中心分布在球坐标系中相互正交的两个方位角坐标圆上。
图3是本发明公开的手势识别装置的另一个实施例的俯视图。图3中的手势识别装置包括，一个红外接近传感器22，四个红外LED光源12，15，18和19。所有芯片(红外接近传感器和红外LED光源)和导线架39安装在同一基板上。在这个实施例中，采用QFN封装，导线弯曲绕过基板39的边缘从而焊盘位于基板39下方，例如红外接近传感器22的导线23。红外LED光源12，15，18和19发出的探测光束分别由其在球坐标系中平行于XY平面的横截面(例如图2中的横截面11)上的投影图案16，21，17和20表示。如前所述，这些投影图案16，21，17和20是椭圆形的。红外LED光源12，15，18和19的中心圆形区域是发光有源区。在图3中，探测光束的靠内边缘几乎是垂直的(平行于球坐标系的z轴)，这里所谓靠内边缘是指靠近整个装置的中心(在图3中是放置红外接近传感器22的地方)的方位。因为光束的强度在沿远离中心光线的方向上逐渐衰落，其实没有明确的边缘，光束的发射角或者边缘往往是按照当光强小于中心光线处光强的1/e2来定义的，上述光束远场光斑没有重叠是近似描述。
在图3所示的实施例中，从俯视观察，4个投影图案16，21，17和20代表的探测光束，分布于4个不同的正交位置。在球坐标系中，4个投影图案16，21，17和20代表的探测光束的俯仰角和方位角分别为(α/2，3π/4)，(α/2，5π/4)，(α/2，π/4)和(α/2，7π/4)。该手势识别装置的所有芯片(接近传感器和红外LED光源)近似位于球坐标系的原点10。
借用图3所示的实施例，这里将对本发明公开的手势识别装置的算法进行简要讨论。当目标物体在设备上方移动，其运动轨迹和方向将决定它将以何种顺序覆盖哪个光束。例如当目标物体运动轨迹为圆时，4个探测光束将依次被覆盖，探测光束被目标物体漫反射产生的光信号以相应的顺序返回接近接近传感器22，有了这4个探测光束，就可以很容易分辨顺时针和逆时针。即使目标物体不是直接作用在手势识别装置上面的一个平面内，该3D手势也可以被识别，因为由4个探测光束组成的探测光束群会覆盖很宽的球面角，而不依赖于目标物体与手势识别装置的距离。
图4所示是本发明公开的手势识别装置的另一个实施例。如图4所示，该实施例包括三个红外LED光源44，45和46，它们发出的探测光束分别为41，42和43。与之前描述的实施例一样，图4中的手势识别装置包括一个接近传感器22。红外LED光源44，45和46以及接近传感器22安装在同一个正方形布局的基板39上。探测光束41，42和43在球坐标系中的俯仰角和方位角分别为(α/2，π)，(α/2，3π/2)和(α/2，0)。
图4中采用三个LED光源的手势识别装置是图3所示实施例的一种简化版本。当针对仅有线性二维运动的手势时，两者是相似的。鉴于该装置最有可能被安装在智能手机面板顶部，在这类应用中，图4的3-LED系统仍然是用户友好的，并且有许多好的应用。
图5和图6是图2所示球坐标系的一个恒定方位角的截面(方位角为某个常数的坐标面)。图5和图6中，4个探测光束24，25，26和27具有不同的俯仰角。在图5中，4个光束彼此没有重叠，表示俯仰角差θ2-θ1大于光束的发散角。在图6中俯仰角差θ2-θ1略小于光束的发散角，因此，它们略微重叠。图5和图6所示的情况，都适用于本发明公开的手势识别装置。
要产生来自于相同的原始点(近似地)并且沿着球坐标系统的俯仰角和方位角分布的探测光束，有很多种安装和封装方式。图7和图8给出了其中两种安装和封装方式。图7中LED芯片(即红外LED光源)安装在突起的近乎球面的多面体基板51上。基板51具有多面体形状，这个多面体在方位角坐标面上的截图是一个多边形(如图7)。这个多边形的每一条边上安装有一个LED芯片(即红外LED光源)，这些LED芯片产生的探测光束也就具有不同的俯仰角。
另一种方法是仍然使用水平基板52，如图8所示，只是还要用凹透镜形状的透明覆盖介质覆盖于LED芯片之上。图7和图8所示的安装和封装方式可以实现图5或图6中的探测光束分布。
图9是本发明公开的手势识别装置中探测光束分布的另一个例子。图9中画出了从图2所示球坐标系的原点发出的红外探测光束在远场球面37上的光斑分布。球面37上共有5个探测光束的光斑图像，即光斑32，33，34，35和36。坐标系(XS，YS)是球面上的二维笛卡尔坐标系，d和h是光斑到球面中心(z轴的位置)的距离，在本发明所包含的手势识别算法中，d和h可以由角度来度量，而不是线性距离。在这种方式中，计算将适用于手势产生处的任何球面。
图9中，光斑33所对应的探测光束被目标物体漫反射返回到接近传感器的光信号可以作为度量目标物体与手势识别装置之间的垂直距离的主要指标，因为光斑33的中心在坐标系(XS，YS)的坐标为(0，0)。可以看到，图9所示的探测光束分布，在任何远场球面上其光斑分布都覆盖了球面的大量区域，这是探测光束发射角和探测光束球面分布的好处。这使得本发明所公开的手势识别装置的探测光束群有较好的空间覆盖率。采用发光二级管由比较大的发射角，相反，采用激光器的话，发射加小，空间覆盖率就不高，而采用激光器所带来的好处是空间分辨率高。
前文描述的实施例都是要求所有的LED辐射光源芯片和接近传感器芯片用透明介质覆盖的方式封装在一起。这种情况下，LED辐射光源芯片和接近传感器的近场隔离问题是一个挑战。在一些实施例中，在封装中为此目的设计了隔离物。而图10是一个在实践中比较容易实现的实施例。它允许采用现有的接近传感器(例如Silicon lab的Si1143)，该传感器可以驱动3个LED辐射光源芯片来构建性能良好的手势识别传感装置。图10所示的实施例包括3个LED辐射光源芯片61，62和63，被封装在一个普通的透明封装中，LED芯片61，62和63封装以后被安装在模块68的其中一个舱室中，而另一舱室则包含一个单独封装的接近传感器64。模块68的两个舱室之间有一个隔离挡板69，因此，从LED芯片61，62和63到接近传感器64将不会有近场光耦合。每个舱室有一个透明的开口，开口71在3个LED芯片所在的舱室，开口72在接近传感器64所在的舱室。在不同的实施例中，开口可以分别为一个孔，一个窗口，一个透镜或其他形式的开口。在一些实施例中，开口71是一个凹透镜，将来自LED芯片的光束发散。在开口71的作用下，LED芯片61，62和63的探测光束65，66和67的分布如图10的俯视图所示(在横截面11上的椭圆形投影)。探测光束65，66和67的俯仰角和方位角为(α/2+b，-5π/6)，(α/2+b，-π/2)和(α/2+b，-π/6)。这里b是偏置角，α是发散角。增加偏置角b是为了方便用户体验。由于模块68通常安装在平板或智能手机设备的顶部，用户将面对远场球面37的前上部。通过增加偏置角b，辐射光束可以照亮球面37的前上部的中央，即手势发生最多的位置。
图10中的俯视图取自图2中的横截面11，该俯视图上的椭圆形光斑65，66和67即为探测光束投影在横截面11上的光斑。当偏置角b等于0时，光斑65，66和67的分布如图10所示；当偏置角b大于零时，光斑65，66和67将距离Z轴更远。
值得注意的是图10所示的每个探测光束的俯仰角和方位角仅为一个示例。在一些实施例中，会假设或限定探测光束的发散角小于π/3(否则光束之间会出现重叠)。当探测光束的发散角越大，探测光束之间的方位角差异也需要更大。同样值得指出的是，探测光束66的俯仰角可能会大于α/2+b，来改善一定安装布局下模块的性能。
在图10所示的实施例中，传感器64是独立封装的，但仍然放置在靠近LED辐射光源芯片的地方。在大多数的手势识别应用中，探测光束在目标物体上会发生漫反射，我们又可以将之称为目标物体对探测光束的散射，散射光分布在一个很大的角度范围内，因此实际上可以把传感器放在距离LED芯片一定距离的位置，不影响对散射光的接收。还可以为特定类型的目标物体和其运动区域设计专门的接近传感器位置。所谓目标物体大多数情况是指正在移动而产生手势的对象，通常是用户的手或手指。
图11是本发明公开的手势识别装置的系统框图。一个带有两个LED驱动电路的光学接近传感器2以分时的方式，同时驱动两个LED辐射光源1和3。探测光束82来自LED辐射光源1，探测光束83来自LED辐射光源3。由于这里是系统框图，探测光束82和83的球面分布特征没有表示出来。目标物体81对探测光束82和83产生漫反射，或称之为目标物体81对探测光束82和83的散射，从而产生回到接近传感器2的信号光84和85。信号光84为目标物体对探测光束82的漫反射光信号，信号光85为目标物体对探测光束83的漫反射光信号。由于采用分时方式，光学接近传感器2能够区分对不同探测光束漫反射光信号84和85。
在图11中，光学接近传感器2将收到的漫反射光信号84和85进行光电变换、放大和模数变换，将结果以实时的方式传递给后面的手势识别算法处理器86。手势识别算法处理器运行相应的算法程序，对目标物体的运动进行判断识别。
以上实施方式对本发明进行了详细说明，本领域中普通技术人员可根据上述说明对本发明做出种种变化例。因而，实施方式中的某些细节不应构成对本发明的限定，本发明将以所附权利要求书界定的范围作为本发明的保护范围。

Claims (13)

1.一种手势识别装置，包括：
至少一个光学接近传感器；
两个或两个以上辐射光源，每个所述辐射光源各提供一束探测光束；
所述辐射光源中有第一辐射光源提供第一探测光束；
所述辐射光源中有第二辐射光源提供第二探测光束；
所述第一辐射光源和第二辐射光源临近放置，以至于所述第一、第二探测光束在远场可被近似地看成从同一个球坐标系的原点发出；
所述第一探测光束的中心光线相对于所述第二探测光束的中心光线呈一定角度，以至于所述第一探测光束和第二探测光栅的远场互不交叠或仅有部分交叠。
2.根据权利要求1所述的手势识别装置，其特征在于，
所述光学接近传感器与所述第一辐射光源、第二辐射光源临近放置，以至于其也可近似地被看成与所述两个辐射光源位于所述同一球坐标系的原点。
3.根据权利要求1或2所述的手势识别装置，其特征在于，
所述所有辐射光源相互临近放置，以至于所述所有探测光束可被近似地看成从所述同一球坐标系的原点发出；
所述所有探测光束的中心光线在同一球坐标系中的俯仰角或方位角各不相同，以至于所述各探测光束的远场互不交叠或仅有部分交叠。
4.根据权利要求1或2所述的手势识别装置，其特征在于，所述辐射光源为红外发光二极管，或垂直腔表面辐射激光器。
5.根据权利要求1或2所述的手势识别装置，其特征在于，所述多个辐射光源的探测光束中心光线两两之间的相对角度大于所述探测光束的发散角，以至于所述多个探测光束的远场相互之间完全没有交叠。
6.根据权利要求1或2所述的手势识别装置，其特征在于：所述多个辐射光源提供的多个探测光束的中心光线两两之间相对角度小于所述多个探测光束的发散角，以至于所述多个探测光束的远场相互之间有部分交叠。
7.根据权利要求1或2所述的手势识别装置，其特征在于：
所述光学接近传感器采用分时方式分别驱动所述多个辐射光源并探测目标物体对相应所述辐射光源发出的探测光束的散射；
一个手势识别算法处理器和所述光学接近传感器相连，所述手势识别算法处理器分析目标物体对所述各个辐射光源发出的探测光束的散射，以此判断手势类别。
8.根据权利要求1或2所述的手势识别装置，其特征在于：
所述多个辐射光源被放置在一个近似呈球面的多面体基板上，以至于它们的探测光束的中心光线在所述球坐标系中呈不同的角度。
9.根据权利要求1或2所述的手势识别装置，其特征在于：
所述多个辐射光源提供的多个探测光束通过一层覆盖其上的透明覆盖介质，所述多个探测光束的中心光线在通过所述透明覆盖介质前相互平行，所述多个探测光束的中心光线在通过所述透明覆盖介质后相互呈一定角度，使得所述多个探测光束组成的光束群在通过所述透明介质后呈现发散形态。
10.根据权利要求9所述的手势识别装置，其特征在于：
所述多个辐射光源被放置在一个水平的底座上，所述透明覆盖介质是一层类似凹面透镜形状的透明覆盖介质，所述透明覆盖介质将所述多个辐射光源完全密封覆盖，所述多个辐射光源发出的探测光束的中心光线经过这层所述凹面透镜形状介质材料后在所述同一球坐标系中呈不同的俯仰角或方位角。
11.根据权利要求1或2所述的手势识别装置，其特征在于：
所述多个辐射光源发出的探测光束在所述同一球坐标系的远场球面上投射的光斑互不交叠或仅有部分交叠，所述光斑中心分布在若干俯仰角坐标圆上。
12.根据权利要求1或2所述的手势识别装置，其特征在于：
所述多个辐射光源发出的探测光束在所述同一球坐标系的远场球面上投射的光斑互不交叠或仅有部分交叠，所述光斑中心分布在相互正交的两个方位角坐标圆上。
13.根据权利要求1或2所述的手势识别装置，其特征在于，所述多个辐射光源为红外发光二极管，所述光学接近传感器为红外光学接近传感器。
CN201310365095.2A 2013-07-12 2013-08-12 一种手势识别装置 Pending CN104281254A (zh)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US201361845887P 2013-07-12 2013-07-12
US61/845,887 2013-07-12

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN104281254A true CN104281254A (zh) 2015-01-14

Family

ID=52256222

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201310365095.2A Pending CN104281254A (zh) 2013-07-12 2013-08-12 一种手势识别装置

Country Status (2)

Country Link
US (1) US20150015481A1 (zh)
CN (1) CN104281254A (zh)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105786393A (zh) * 2016-03-31 2016-07-20 联想(北京)有限公司 信息处理方法及电子设备
CN113269075A (zh) * 2021-05-19 2021-08-17 广州繁星互娱信息科技有限公司 手势轨迹识别方法和装置、存储介质及电子设备
US11449102B2 (en) * 2017-12-26 2022-09-20 Guangdong Oppo Mobile Telecommunications Corp., Ltd. Electronic device

Families Citing this family (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10585530B2 (en) 2014-09-23 2020-03-10 Neonode Inc. Optical proximity sensor
US10324565B2 (en) 2013-05-30 2019-06-18 Neonode Inc. Optical proximity sensor
US9921661B2 (en) 2012-10-14 2018-03-20 Neonode Inc. Optical proximity sensor and associated user interface
US9164625B2 (en) 2012-10-14 2015-10-20 Neonode Inc. Proximity sensor for determining two-dimensional coordinates of a proximal object
CA2932917A1 (en) * 2013-12-11 2015-06-18 Uber Technologies, Inc. Intelligent queuing for user selection in providing on-demand services
USD822060S1 (en) 2014-09-04 2018-07-03 Rockwell Collins, Inc. Avionics display with icon
US11119565B2 (en) 2015-01-19 2021-09-14 Samsung Electronics Company, Ltd. Optical detection and analysis of bone
JP6571785B2 (ja) * 2015-01-26 2019-09-04 ネオノード インコーポレイテッド 光学近接センサ及び関連するユーザインターフェイス
CN106331855A (zh) * 2015-06-18 2017-01-11 冠捷投资有限公司 被动式感测识别遥控行为的显示器
US9915314B2 (en) 2015-11-06 2018-03-13 Goodrich Corporation Shock strut fluid adjustment assisting system
CN105549731B (zh) * 2015-11-30 2018-10-23 芜湖美智空调设备有限公司 自适应调节手势识别距离的调节系统及方法
US10628505B2 (en) * 2016-03-30 2020-04-21 Microsoft Technology Licensing, Llc Using gesture selection to obtain contextually relevant information
DE102017129185A1 (de) * 2016-12-19 2018-06-21 Wimtec Sanitärprodukte Gmbh Verfahren zum energieeffizienten Betrieb einer Schaltungsanordnung mit einem Annäherungssensor sowie Annäherungssensoren und Schaltungsanordnungen zum Durchführen dieses Verfahrens
JP7265878B2 (ja) * 2019-02-12 2023-04-27 アルプスアルパイン株式会社 入力装置
CN115039060A (zh) 2019-12-31 2022-09-09 内奥诺德公司 非接触式触摸输入系统

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101465051A (zh) * 2007-12-21 2009-06-24 戚建春 一种非接触红外控制装置
US20100295773A1 (en) * 2009-05-22 2010-11-25 Rachid Alameh Electronic device with sensing assembly and method for interpreting offset gestures
CN102520798A (zh) * 2011-12-20 2012-06-27 深圳鼎瑄通讯科技有限公司 一种移动数码设备的手势识别系统
CN103019385A (zh) * 2012-12-21 2013-04-03 广东省自动化研究所 一种基于红外的3d手势识别控制器及实现方法

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8619029B2 (en) * 2009-05-22 2013-12-31 Motorola Mobility Llc Electronic device with sensing assembly and method for interpreting consecutive gestures
JP5626754B2 (ja) * 2010-01-10 2014-11-19 シチズン電子株式会社 光学ユニット
DE102011089195A1 (de) * 2011-06-30 2013-01-03 Johnson Controls Gmbh Vorrichtung und Verfahren zur berührungslosen Erfassung von Gegenständen und/oder Personen und von diesen ausgeführten Gesten und/oder Bedienvorgängen
KR101388697B1 (ko) * 2011-12-13 2014-04-25 삼성전기주식회사 옵티컬 네비게이션 모듈 및 옵티컬 네비게이션 모듈용 렌즈

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101465051A (zh) * 2007-12-21 2009-06-24 戚建春 一种非接触红外控制装置
US20100295773A1 (en) * 2009-05-22 2010-11-25 Rachid Alameh Electronic device with sensing assembly and method for interpreting offset gestures
CN102520798A (zh) * 2011-12-20 2012-06-27 深圳鼎瑄通讯科技有限公司 一种移动数码设备的手势识别系统
CN103019385A (zh) * 2012-12-21 2013-04-03 广东省自动化研究所 一种基于红外的3d手势识别控制器及实现方法

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105786393A (zh) * 2016-03-31 2016-07-20 联想(北京)有限公司 信息处理方法及电子设备
US11449102B2 (en) * 2017-12-26 2022-09-20 Guangdong Oppo Mobile Telecommunications Corp., Ltd. Electronic device
CN113269075A (zh) * 2021-05-19 2021-08-17 广州繁星互娱信息科技有限公司 手势轨迹识别方法和装置、存储介质及电子设备

Also Published As

Publication number Publication date
US20150015481A1 (en) 2015-01-15

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN104281254A (zh) 一种手势识别装置
CN110402399B (zh) 用于检测和分类物体的激光雷达系统和方法
US11194938B2 (en) Methods and apparatus for persistent location based digital content
JP6854366B2 (ja) 少なくとも１つの物体を光学的に検出する検出器
KR101809067B1 (ko) 마이크로파워 임펄스 레이더를 사용한 모바일 디스플레이 포지션 및 배향의 판정 기법
US8675911B2 (en) System for optically detecting position and/or orientation of objects comprising at least two coplanar sensors
JP6129863B2 (ja) ３次元タッチタイプ入力システム及び光ナビゲーション方法
JP6310101B2 (ja) 複数の３ｄコードのレーダベース解釈
CN103403575A (zh) 靶标设备和方法
CN105378801A (zh) 全息图快照网格
US12045545B2 (en) Methods and apparatus for secure persistent location based digital content associated with a two-dimensional reference
CN107782244B (zh) 一种基于视觉的六自由度小位移检测方法
Lam et al. Visible light positioning: moving from 2D planes to 3D spaces
CN111413670A (zh) 一种增强型相机辅助的基于接收信号强度比的定位方法
CN103151361A (zh) 晶圆级图像芯片封装及光学结构
JP2016014652A (ja) 状況的可視化のための電磁識別（ｅｍｉｄ）タグを用いた部品の位置決め
CN106772408A (zh) 一种固态面阵探测装置及探测方法
CN106410013B (zh) 发光装置
CN110159941B (zh) 具有均匀投射光强度之光源模组
CN101620485B (zh) 一种光源定位装置和方法
US8912482B2 (en) Position determining device and method for objects on a touch device having a stripped L-shaped reflecting mirror and a stripped retroreflector
Zhang et al. Research on visible light indoor positioning technique using two light sources andspecular reflection cancellation
CN103151362B (zh) 晶圆级图像芯片封装及包含所述封装的光学结构
JP2015075350A (ja) モーショントラッカ装置
JP2005337966A (ja) 位置計測システム

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication
WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication

Application publication date: 20150114