CN104598154A - 基于红外感应的智能穿戴设备界面切换控制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种基于红外感应的智能穿戴设备界面切换控制方法，涉及智能穿戴设备技术领域，本发明在智能穿戴设备中设置一组红外发光二极管和红外传感器，红外发光二极管实时发射红外信号，当控制界面切换的手势动作发生后，红外传感器检测到手势目标反射的红外反射信号，并计算得到一组手势目标在不同时间点上的位置数据，进而由核心处理器解算出用户手势的动作方向，控制显示界面的切换。采用红外感应的控制方式，不需要在设备表面开孔安装按键，增强了设备的防水性能，也不需要在设备表面增加触摸屏来导航用户界面，降低误触发的概率，而且红外感应触发更灵敏，操作方便，解决现有的界面切换方法不灵敏、容易误触发、防水性能差的问题。
Description
技术领域
本发明涉及智能穿戴设备技术领域，特别是基于红外感应的智能穿戴设备界面切换控制方法，具体是一种通过判定手势目标的位置来识别手势动作方向的方法。
背景技术
目前，随着智能移动终端的普及，人们对信息摄取的渴望愈加强烈，期望能随时随地获取各种信息。但现有的智能移动终端如手机和PAD，虽然小巧，但为了阅读、网上冲浪和游戏，智能移动终端的屏幕大小变得越来越大，而且操作时需要用户手指接触该智能移动终端，头偏转到智能移动终端的屏幕方向，而且进行操作时需要眼睛一直关注该终端。因此，如果需要在走路、从事各种劳动或者进行娱乐活动的同时操作智能移动终端时，仍会产生诸多不便，不但影响人们的注意力，而且会造成一定的安全隐患。
近年来，随着微电子技术、计算机技术及其他相关技术日益成熟和广泛应用，可穿戴计算机作为计算机领域中新兴的发展方向出现在人们的视野中，目前正处于日新月异的发展时期，通过将计算机穿戴在用户身上，从而实现人机更为紧密地结合，力求让计算机更自然地为人提供服务。
目前国内已有的穿戴式计算机设备，包括两种，一种完全被动式设备，没有任何显示模块，另一种是互动式设备，有独立的显示模块。在可互动式的设备中，已有的产品都用到了至少一个以上的物理按键或触摸屏来点亮和关闭显示界面，或控制设备显示内容的切换，或者是睡眠模式的激活。传统的界面切换方式通常采用电容感应触摸屏或者物理按键的方式控制用户界面切换，采用电容感应触摸屏方式切换界面的方法，存在触摸不灵敏、不方便、误操作或误触发的缺点，采用物理按键方式切换界面，由于需要开孔安装物理按键，防水性能方面存在隐患。
发明内容
本发明的目的是提供一种基于红外感应的智能穿戴设备界面切换控制方法，本发明的界面切换采用红外感应的控制方式，不需要在设备表面开孔来安装按键，增强了智能穿戴设备的防水性能，也不需要在设备表面增加触摸屏来导航用户界面，降低误触发的概率，而且使智能穿戴设备更轻薄，触发更灵敏，操作方便，用以解决现有的界面切换方法不灵敏、容易误触发、防水性能差的问题。
为实现上述目的，本发明的方案是：一种基于红外感应的智能穿戴设备界面切换控制方法，所述的界面切换控制方法在智能穿戴设备中设置一组红外发光二极管和红外传感器，红外发光二极管发射红外信号，当控制界面切换的手势动作发生后，红外传感器检测到手势目标反射的红外反射信号，计算得到一组手势目标在不同时间点上的位置数据，最终由核心处理器解算出用户手势的动作方向，并发送控制命令给显示器，控制显示界面的切换；
所述的控制方法具体包括如下步骤：
(1)所述的一组红外发光二极管实时发射红外信号，当用户控制界面切换的手势动作发生时，各红外发光二极管发射的红外信号遇到手势目标后，被手势目标反射，由红外传感器接收被手势目标反射的红外反射信号；
(2)核心处理器设定手势目标变化的时间阈值，红外传感器实时检测红外反射信号，如果红外传感器在设定的时间阈值内没检测到所述的红外反射信号，则判定无手势动作发生；
(3)如果红外传感器在设定的时间阈值内接收到红外反射信号，则判定发生手势动作，并根据所述红外反射信号的信号强度计算出不同时刻点手势目标和红外传感器的垂直距离，同时传送给核心处理器，由核心处理器记录每个时间点手势目标和红外传感器间的距离信息；
(4)核心处理器根据步骤(3)中得到的每个时间点的距离信息，计算出手势目标在三维空间的实际位置，并记录相应的时间信息，从而得到一组手势目标在不同时间点的三维空间位置数据；
(5)核心处理器根据步骤(4)中手势目标的实际位置信息和对应的时间信息，识别手势目标的动作方向，并发送界面切换控制指令给显示器，控制显示界面按照手势目标动作的方向进行界面的切换。
根据本发明所述的界面切换控制方法，所述的步骤(1)中，所述的一组红外发光二极管至少为三个，在一个时间点，各红外发光二极管按顺序依次启动，发射红外信号，以防止各红外信号之间的干扰。
根据本发明所述的界面切换控制方法，所述的核心处理器包括存储单元、逻辑分析单元和控制单元，所述的存储单元中存储显示器需要显示的内容，所述的逻辑分析单元用于接收每个时间点手势目标与红外传感器间的距离，并计算手势目标在不同时间点的三维空间坐标位置，从而识别手势目标动作方向，所述逻辑分析单元用于将识别结果发送给控制单元，控制单元根据识别结果控制显示界面的切换。
根据本发明所述的界面切换控制方法，所述的步骤(3)中，被手势目标反射的红外反射信号到达红外传感器后，红外传感器便得到一个反应红外反射信号强度的信号强度值，核心处理器根据所述的红外反射信号的信号强度值，确定手势目标与红外传感器的距离。
根据本发明所述的界面切换控制方法，所述的步骤(4)中，所述手势目标的实际位置采用相交圆的方法计算得到，即：在检测区域内，以步骤(3)中计算得到的手势目标与红外传感器的三个距离为半径，画三个相交圆，三个相交圆的交点位置坐标即为所求的手势目标在三维空间的实际位置。
根据本发明所述的界面切换控制方法，如果核心处理器在左右两侧均计算出手势目标的实际位置值，且根据左右两侧实际位置值的时间信息，判定手势目标从右侧进入，左侧退出，则判定手势目标动作时一个左滑的动作，否则为一个右滑的动作，核心处理器在确定手势动作后，将其内部存储的需要显示的内容发送给显示器，由显示器显示相应内容，从而实现显示界面的左右切换控制；同样的方法，判定手势的上下滑动动作，并实现显示界面的上下切换控制。
根据本发明所述的界面切换控制方法，如果红外传感器检测到了红外反射信号，且核心处理器根据手势目标的三维空间位置信息和对应的时间信息，判定手势目标在感应区域的中间位置静止不动，则判定该手势为一个‘暂停’手势。
本发明达到的有益效果：本发明的界面切换采用红外感应的控制方式，通过手势手势目标反射的红外信号，计算不同时刻手势目标的空间位置，从而判定手势目标的动作方向，本发明的控制方式不需要在设备表面开孔来安装按键，增强设备防水性能，不需要在设备表面增加触摸屏来导航用户界面，从而使设备更轻薄，而且控制灵敏，操作方便，大大降低误操作的概率。
本发明各红外发光二极管是按顺序依次启动的，可以防止各红外信号之间的相互干扰，使得手势目标的位置确定更加准确，从而进一步降低了界面切换动作的无操作。
附图说明
图1是本发明的控制流程图；
图2是本发明手势目标在两个不同时刻反射红外反射信号的示意图。
具体实施方式
下面结合附图和具体的实施例对本发明作进一步详细的说明。
本发明的界面切换控制方法采用红外感应的控制方式，是一种通过判定手势目标的位置来识别手势动作方向的方法，本发明的界面切换控制方法在智能穿戴设备中设置一组红外发光二极管和红外传感器，红外发光二极管发射红外信号，当控制界面切换的手势动作发生后，红外信号遇到手势目标发生反射，反射的红外反射信号被红外传感器接收，红外传感器检测到手势目标反射的红外反射信号后，计算得到一组手势目标在不同时间点上的位置数据，并传送给核心处理器，最终由核心处理器解算出用户手势的动作方向，并发送控制命令给显示器，控制显示界面的切换。
本发明界面切换控制方法的具体过程如下：
1，智能穿戴设备中的一组红外发光二极管按启动顺序实时发射红外信号，当用户控制界面切换的手势动作发生时，各红外发光二极管发射的红外信号会被手势目标反射，红外传感器实时检测被手势目标反射的红外反射信号，如图2所示。
本发明的红外发光二极管至少设置为三个，所述的一组红外发光二极管发射红外信号时，是按启动顺序发射的。在每个时间点，先启动第一个红外发光二极管发射红外信号，然后关闭第一个红外发光二极管，再启动第二个红外发光二极管，以此类推，按顺序依次打开和关闭每一个红外发光二极管，这样可以防止各红外发光二极管之间信号的相互干扰。
2，核心处理器设定手势目标变化的时间阈值，如果红外传感器在设定的时间阈值内没有检测到红外反射信号，则判定无手势动作发生；如果红外传感器在设定的时间阈值内接收到红外反射信号，则判定有手势动作发生。
当判定有手势动作发生后，红外传感器根据红外反射线的强度，得到一个反应红外反射信号强度的信号强度值，并根据所述的红外反射强度值得到手势目标和红外传感器间的垂直距离，同时传送给核心处理器，核心处理器记录每个时间点手势目标与红外传感器间的垂直距离。由于各红外发光二极管按顺序启动发射红外信号，红外传感器按顺序接收红外发光二极管的红外发射信号，红外传感器在接收到一个红外反射信号后，能准确地判定该红外反射信号是来自哪一个红外发光二极管，更加准确地确定手势目标与红外传感器之间的距离。
所述的红外反射强度值反应红外二极管发射红外线经反射后到达红外传感器信号强度，该强度值随手势目标移近红外传感器而增加。假设手是智能穿戴设备需要检测的目标，是智能穿戴设备可以通过从手反射回来的红外线强度计数，确定手与红外传感器的垂直距离。例如，手离红外传感器的距离时10厘米，红外反射线强度为5000，则相应的5000左右的红外反射强度数值就对应了手与红外传感器10厘米的垂直距离。
如图2中，Target1和Target2分别为两个时间点手势目标所到达的位置，IRLED1和IRLED2为其中两个红外发光二极管，IR Sensor为红外传感器，D1和D2为两个时间点的手势目标距离红外传感器的垂直距离。
3，核心处理器根据上述步骤中得到的手势目标与红外传感器的实时距离信息，根据相交圆的方法，在检测区域内，以手势目标在三个不同时刻点距离红外传感器垂直距离为半径，以三个不同时刻点手势目标到红外传感器垂直距离的垂心为圆心，得到三个相交圆，三个相交圆的交点即为手势目标在三维空间的实际位置，并记录相应的时间信息，以同样的方法，得到一组手势目标在不同时间点的三维空间位置数据。
4，核心处理器根据手势目标在不同时间点的位置数据，识别手势目标动作方向，如果核心处理器在左右两侧均计算出手势目标的三维空间实际位置值，且根据左右两侧三维空间实际位置值的时间信息，判定手势目标从右侧进入，左侧退出，则判定手势目标动作时一个左滑的动作，否则为一个右滑的动作，核心处理器在确定手势动作后，将其内部存储的需要显示的内容发送给显示器，由显示器显示相应内容，从而实现显示界面的左右切换控制。
如果核心处理器在上下方向均计算出手势目标的三维空间实际位置值，且根据上下方向上手势目标的三维空间实际位置值对应的时间信息，判定手势目标从上方进入，下方退出，则判定手势目标动作时一个下滑的动作，否则为一个上滑的动作，核心处理器在确定手势动作后，将其内部存储的需要显示的内容发送给显示器，由显示器显示相应内容，从而实现显示界面的上下切换控制。
如果红外传感器检测到了红外反射信号，且核心处理器根据手势目标的三维空间位置信息和对应的时间信息，判定手势目标在感应区域的中间位置静止不动，则判定该手势为一个‘暂停’手势。
本发明所述的核心处理器包括存储单元、逻辑分析单元和控制单元，所述的存储单元中存储显示器需要显示的内容，所述的逻辑分析单元用于接收每个时间点手势目标与红外传感器间的距离，并计算手势目标在不同时间点的三维空间坐标位置，从而识别手势目标动作方向，所述逻辑分析单元用于将识别结果发送给控制单元，控制单元根据识别结果控制显示界面的切换。
本发明的界面切换采用红外感应的控制方式，只需要根据手势动作反射的红外反射信号，即可判断手势动作的方向，实现显示界面的切换，不需要在设备表面开孔来安装按键，增强了智能穿戴设备的防水性能，也不需要在设备表面增加触摸屏来导航用户界面，降低误触发的概率，而且使智能穿戴设备更轻薄，触发更灵敏，操作方便。而且本发明各红外发光二极管是按顺序启动发射红外信号，防止各红外信号之间的相互干扰，手势目标的位置确定更加准确。
Claims (7)
1.一种基于红外感应的智能穿戴设备界面切换控制方法，其特征在于：所述的界面切换控制方法在智能穿戴设备中设置一组红外发光二极管和红外传感器，红外发光二极管发射红外信号，当控制界面切换的手势动作发生后，红外传感器检测到手势目标反射的红外反射信号，计算得到一组手势目标在不同时间点上的位置数据，最终由核心处理器解算出用户手势的动作方向，并发送控制命令给显示器，控制显示界面的切换；
所述的控制方法具体包括如下步骤：
(1)所述的一组红外发光二极管实时发射红外信号，当用户控制界面切换的手势动作发生时，各红外发光二极管发射的红外信号遇到手势目标后，被手势目标反射，由红外传感器接收被手势目标反射的红外反射信号；
(2)核心处理器设定手势目标变化的时间阈值，红外传感器实时检测红外反射信号，如果红外传感器在设定的时间阈值内没检测到所述的红外反射信号，则判定无手势动作发生；
(3)如果红外传感器在设定的时间阈值内接收到红外反射信号，则判定发生手势动作，并根据所述红外反射信号的信号强度计算出不同时刻点手势目标和红外传感器的垂直距离，同时传送给核心处理器，由核心处理器记录每个时间点手势目标和红外传感器间的距离信息；
(4)核心处理器根据步骤(3)中得到的每个时间点的距离信息，计算出手势目标在三维空间的实际位置，并记录相应的时间信息，从而得到一组手势目标在不同时间点的三维空间位置数据；
(5)核心处理器根据步骤(4)中手势目标的实际位置信息和对应的时间信息，识别手势目标的动作方向，并发送界面切换控制指令给显示器，控制显示界面按照手势目标动作的方向进行界面的切换。
2.根据权利要求1所述的界面切换控制方法，其特征在于，所述的步骤(1)中，所述的一组红外发光二极管至少为三个，在一个时间点，各红外发光二极管按顺序依次启动，实时发射红外信号，以防止各红外信号之间的干扰。
3.根据权利要求1所述的界面切换控制方法，其特征在于，所述的核心处理器包括存储单元、逻辑分析单元和控制单元，所述的存储单元中存储显示器需要显示的内容，所述的逻辑分析单元用于接收每个时间点手势目标与红外传感器间的距离，并计算手势目标在不同时间点的三维空间坐标位置，从而识别手势目标动作方向，所述逻辑分析单元用于将识别结果发送给控制单元，控制单元根据识别结果控制显示界面的切换。
4.根据权利要求1所述的界面切换控制方法，其特征在于，所述的步骤(3)中，被手势目标反射的红外反射信号到达红外传感器后，红外传感器便得到一个反应红外反射信号强度的信号强度值，核心处理器根据所述的红外反射信号的信号强度值，确定手势目标与红外传感器的距离。
5.根据权利要求1所述的界面切换控制方法，其特征在于，所述的步骤(4)中，所述手势目标的实际位置采用相交圆的方法计算得到，即：在检测区域内，以步骤(3)中计算得到的手势目标与红外传感器的三个距离为半径，画三个相交圆，三个相交圆的交点位置坐标即为所求的手势目标在三维空间的实际位置。
6.根据权利要求1所述的界面切换控制方法，其特征在于，如果核心处理器在左右两侧均计算出手势目标的实际位置值，且根据左右两侧实际位置值的时间信息，判定手势目标从右侧进入，左侧退出，则判定手势目标动作时一个左滑的动作，否则为一个右滑的动作，核心处理器在确定手势动作后，将其内部存储的需要显示的内容发送给显示器，由显示器显示相应内容，从而实现显示界面的左右切换控制；同样的方法，判定手势的上下滑动动作，并实现显示界面的上下切换控制。
7.根据权利要求6所述的界面切换控制方法，其特征在于，如果红外传感器检测到了红外反射信号，且核心处理器根据手势目标的三维空间位置信息和对应的时间信息，判定手势目标在感应区域的中间位置静止不动，则判定该手势为一个‘暂停’手势。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20150506 |
|
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |