CN104714647A - 一种具有手势识别功能的导航系统及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种具有手势识别功能的导航系统及其控制方法，由红外发射模块发射红外信号，并由第一红外接收模块或第二红外接收模块接收人体手部遮挡反射的红外信号，通过手势感应模块根据第一红外接收模块和第二红外接收模块接收红外信号的顺序，识别人体手势，来控制导航系统的相应功能，方便驾驶员操作，有利于行车安全。

Description

一种具有手势识别功能的导航系统及其控制方法

技术领域

本发明涉及车载导航技术领域，特别涉及一种具有手势识别功能的导航系统及其控制方法。

背景技术

车载导航系统主要由导航主机和导航显示终端两部分构成。内置的GPS天线会接收到来自环绕地球的24颗GPS卫星中的至少3颗所传递的数据信息，由此测定汽车当前所处的位置。导航主机通过GPS卫星信号确定的位置坐标与电子地图数据相匹配，便可确定汽车在电子地图中的准确位置，选择汽车行驶的路线和方向。

在此基础上，将会实现行车导航、路线推荐、信息查询、播放AV/TV等多种功能。在设定导航仪的功能时，如开启导航、放大或缩小导航地图等功能，在设置时需要通过按键或者触摸屏设置，如果行车过程中设置导航功能会分散驾驶员注意力，容易造成交通事故。

因而现有技术还有待改进和提高。

发明内容

鉴于上述现有技术的不足之处，本发明的目的在于提供一种具有手势识别功能的导航系统及其控制方法，能用户识别手势并根据手势控制导航系统。

为了达到上述目的，本发明采取了以下技术方案：

一种具有手势识别功能的导航系统，其包括：红外发射模块、第一红外接收模块、第二红外接收模块和用于根据第一红外接收模块和第二红外接收模块接收红外信号的顺序识别人体手势的手势感应模块，所述第一红外接收模块、第二红外接收模块和红外发射模块均与手势感应模块连接，所述红外发射模块位于第一红外接收模块和第二红外接收模块之间。

所述的具有手势识别功能的导航系统中，所述第一红外接收模块包括第一红外接收二极管、第二红外接收模块包括第二红外接收二极管、红外发射模块包括红外发射二极管，所述手势感应模块包括手势感应芯片，所述红外发射二极管的正极连接SYS_5V供电端，红外发射二极管的负极连接手势感应芯片的IRLED端，所述第一红外接收二极管的正极和第二红外接收二极管的正极均接地，所述第一红外接收二极管的负极连接手势感应芯片的RX1端，第二红外接收二极管的负极连接手势感应芯片的RX2端。

所述的具有手势识别功能的导航系统中，所述手势感应模块还包括滤波单元、限流保护单元和偏置提供单元，所述滤波单元的一端连接SYS_5V供电端和手势感应芯片的VCC端，所述限流保护单元的一端连接手势感应芯片的SCL端和SDA端，限流保护单元的另一端连接导航系统的微处理器，保护微处理器的GPIO口，所述偏置提供单元的一端连接手势感应芯片的INTB端和SDB端和微处理器，偏置提供单元的另一端连接SYS_3V3供电端，给手势感应芯片提供偏置电压。

所述的具有手势识别功能的导航系统中，所述滤波单元包括第一电容和第二电容，所述第一电容的一端和第二电容的一端连接SYS_5V供电端和手势感应芯片的VCC端，第一电容的另一端和第二电容的另一端接地。

所述的具有手势识别功能的导航系统中，所述限流保护单元包括第一电阻和第二电阻，所述第一电阻的一端连接手势感应芯片的SCL端，第一电阻的另一端连接微处理器，第二电阻的一端连接手势感应芯片的SDA端，第二电阻的另一端连接微处理器。

所述的具有手势识别功能的导航系统，还包括：

显示模块；

微处理器，用于根据手势识别模块识别的手势控制导航系统执行相应的功能；

所述微处理器连接手势识别模块和显示模块。

所述的具有手势识别功能的导航系统中，所述红外发射模块、第一红外接收模块、第二红外接收模块装设于汽车的后视镜上，所述后视镜上安装所述红外发射模块、第一红外接收模块和第二红外接收模块的区域为透明区域。

所述的具有手势识别功能的导航系统中，所述红外发射模块、第一红外接收模块、第二红外接收模块装设于显示模块的上方、下方、左方和/或右方。

所述的具有手势识别功能的导航系统中，所述手势包括从左至右移动的手势、从右至左移动的手势、从上至下移动的手势和/或从下至上移动的手势。

一种具有手势识别功能的导航系统的控制方法，其包括如下步骤：

手势感应模块控制红外发射模块发射红外信号；

当有人体手势时，由第一红外接收模块或第二红外接收模块接收人体手势遮挡反射的红外信号；

手势感应模块根据第一红外接收模块和第二红外接收模块接收红外信号的顺序，识别人体手势。

相较于现有技术，本发明提供的一种具有手势识别功能的导航系统及其控制方法，由红外发射模块发射红外信号，并由第一红外接收模块或第二红外接收模块接收人体手部遮挡反射的红外信号，通过手势感应模块根据第一红外接收模块和第二红外接收模块接收红外信号的顺序，识别人体手势，来控制导航系统的相应功能，方便驾驶员操作，有利于行车安全。

附图说明

图1为本发明实施例提供的具有手势识别功能的导航系统的电路原理图。

图2为本发明实施例提供的具有手势识别功能的导航系统的结构框图。

图3为本发明实施例提供的具有手势识别功能的导航系统的第一种安装示意图。

图4为本发明实施例提供的具有手势识别功能的导航系统的第二种安装示意图。

图5为本发明实施例提供的具有手势识别功能的导航系统的第三种安装示意图。

图6为本发明实施例提供的具有手势识别功能的导航系统的控制方法流程图。

具体实施方式

本发明提供一种具有手势识别功能的导航系统及其控制方法，为使本发明的目的、技术方案及效果更加清楚、明确，以下参照附图并举实施例对本发明进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

请参阅图1，其为本发明实施例提供的具有手势识别功能的导航系统的电路原理图。如图1所示，本发明提供的具有手势识别功能的导航系统包括：红外发射模块10、第一红外接收模块20、第二红外接收模块30和用于根据第一红外接收模块20和第二红外接收模块30接收红外信号的顺序识别人体手势的手势感应模块40，所述第一红外接收模块20、第二红外接收模块30和红外发射模块10均与手势感应模块40连接，所述红外发射模块10位于第一红外接收模块20和第二红外接收模块30之间。第一红外接收模块20、红外发射模块10、第二红外接收模块30可以纵向排列也可以横向排列，具体根据安装位置设置。

本发明由红外发射模块10发射红外信号，并由第一红外接收模块20或第二红外接收模块30接收人体手部遮挡反射的红外信号，通过手势感应模块40根据第一红外接收模块20和第二红外接收模块30接收红外信号的顺序，识别人体手势，来控制导航系统的相应功能，方便驾驶员操作，有利于行车安全。

请继续参阅图1，本发明的具有手势识别功能的导航系统中，所述红外发射模块10包括红外发射二极管D1、第一红外接收模块20包括第一红外接收二极管D2、第二红外接收模块30包括第二红外接收二极管D3，所述手势感应模块40包括手势感应芯片U1，所述红外发射二极管D1的正极连接SYS_5V供电端，红外发射二极管D1的负极连接手势感应芯片U1的IRLED端，所述第一红外接收二极管D2的正极和第二红外接收二极管D3的正极均接地，所述第一红外接收二极管D2的负极连接手势感应芯片U1的RX1端，第二红外接收二极管D3的负极连接手势感应芯片U1的RX2端。

所述手势感应模块40还包括滤波单元401、限流保护单元402和偏置提供单元403，所述滤波单元401的一端连接SYS_5V供电端和手势感应芯片U1的VCC端，所述限流保护单元402的一端连接手势感应芯片U1的SCL端和SDA端，限流保护单元402的另一端连接导航系统的微处理器U2，起保护微处理器的GPIO口的作用，所述偏置提供单元403的一端连接手势感应芯片U1的INTB端和SDB端和微处理器，偏置提供单元403的另一端连接SYS_3V3供电端，给手势感应芯片提供偏置电压，提高手势感应芯片的工作稳定性。

具体实施时，所述滤波单元401包括第一电容C1和第二电容C2，所述第一电容C1的一端和第二电容C2的一端连接SYS_5V供电端和手势感应芯片U1的VCC端，第一电容C1的另一端和第二电容C2的另一端接地。通过第一电容C1和第二电容C2对电源电压进行滤波处理，给手势感应芯片U1提供稳定的电源电压。

所述限流保护单元402包括第一电阻R1和第二电阻R2，所述第一电阻R1的一端连接手势感应芯片U1的SCL端，第一电阻R1的另一端连接微处理器U2，第二电阻R2的一端连接手势感应芯片U1的SDA端，第二电阻R2的另一端连接微处理器U2。第一电阻R1和第二电阻R2的阻值均为33~100欧姆之间。

所述偏置提供单元403包括第三电阻R3和第四电阻R4，所述第三电阻R3的一端连接手势感应芯片U1的SDB端，第三电阻R3的另一端连接微处理器U2，第四电阻R4的一端连接手势感应芯片U1的INTB端，第四电阻R4的另一端连接微处理器U2。第三电阻R3的阻值为4.7~10千欧姆之间，第四电阻R4的阻值为4.7~10千欧姆之间。

本实施例中，所述手势感应芯片U1的工作状态由微处理器U2的GPIO口控制手势感应芯片进入正常工作状态，微处理器U2通过I2C标准通迅协议与手势感应芯片U1进行通迅，获取手势感应芯片U1对外检测红外状态信息。如果手势动作为水平移动时：红外发射二极管D1发射的红外信号被人体手势遮挡后反射回去，与排列最近被遮挡的第一红外接收二极管D2形成回路，第一红外接收二极管D2接收到红外信号，并将信号输入手势感应芯片U1的RX1通道；随着水平移动手势，同样红外发射二极管D1会与第二红外接收二极管D3形成回路，使手势感应芯片U1的RX2通道收到信号，红外接收顺序为第一红外接收二极管D2到第二红外接收二极管D3，经过手势感应芯片U1内部滤波、放大、DSP等处理后通知微处理器U2其识别手势结果。由微处理器U2根据采集到的信息对应控制相应功能实现；具体可以软件数字方式说明手势感应：如MD：0 1 表示手势为从第一红外接收二极管D2到第二红外接收二极管D3方向移动；MD：1 0表示手势为从第二红外接收二极管D3到第一红外接收二极管D2方向移动。

请一并参阅图2，本发明的具有手势识别功能的导航系统还包括显示模块、和微处理器U2，微处理器U2连接手势识别模块和显示模块，用于根据手势识别模块识别的手势控制导航系统执行相应的功能，并控制显示模块实时显示。

其中，所述手势包括从左至右移动的手势、从右至左移动的手势、从上至下移动的手势和/或从下至上移动的手势。当人体手势在感应区域内移动时，红外发射模块10的红外信号被人体手势遮挡后分别与第一红外接收模块20或第二红外接收模块30形成回路，手势感应模块40可有效的判断人体手势的方向。譬如：先由红外发射模块10与第一红外接收模块20形成回路，后为红外发射模块10与第二红外接收模块30形成回路；红外接收顺序信息为第一红外接收模块20先接收到信号、第二红外接收模块30后接收信号的顺序，判断为左向右移动的手势；同理，先为红外发射模块10与第二红外接收模块30形成回路，后为红外发射模块10与第一红外接收模块20形成回路，红外接收顺序信号为第二红外接收模块30先接收到信号、第一红外接收模块20后接收信号的顺序，判断为右向左移动的手势。

所述相应功能包括：打开屏幕、导航地图放大、主页右翻页、录像抓拍图片、导航地图缩小和/或主页左翻页。如左向右移的手势功能为：打开屏幕、导航地图放大、主页右翻页等；右向左移的手势功能为录像抓拍图片、导航地图缩小、主页左翻页等。

手势识别模块判断出手势后，通过I2C标准通迅协议与微处理器U2通迅，微处理器U2将手势识别模块的信号信息进行采集判断处理，并通过微处理器U2内部代码设定的手势功能运行，通过微处理器U2内部的执行\控制单元向各功能模块（如显示模块、行车录像仪模块、NAVI模块等）通过不同的通迅方式发送指令，并由各功能模块按相应指令实现对应功能。

例如：手势功能设定为左向右移为打开屏幕，右向左为录像抓拍图片；经过上述手势识别模块工作原理判断方向后，通过I2C通迅协议告知微处理器U2，微处理器U2内部的信息采集单元将收集所手势信号判断，如判定为左向右移动手势，则执行\控制单元将执行设定的手势功能：打开屏幕，执行\控制单元对显示模块控制唤醒显示模块，打开屏幕显示，如判定为右向左移动手势，则执行\控制单元将执行设定的手势功能：录像抓拍图片，执行\控制单元对行车录像仪模块通过I2C通迅协议进行通迅，控制行车录像仪模块执行图片抓拍功能，并将图片保存录像卡内；

又如：手势功能设定为左向右移为导航地图放大，右向左为导航地图缩小；在导航状态下，经过上述手势识别模块工作原理判断方向后，通过USART通迅协议告知微处理器U2，微处理器U2内部的信息采集单元将收集所手势信号判断，如判定为左向右移动手势，则执行\控制单元将执行设定的手势功能：导航地图放大，执行\控制单元通过USART标准通迅协议进行通迅，控制NAVI模块执行导航地图放大比例，通过显示模块相应显示；如判定为右向左移动手势，则执行\控制单元将执行设定的手势功能：导航地图缩小，执行\控制单元通过USART标准通迅协议进行通迅，控制NAVI模块执行导航地图缩小比例，通过显示模块相应显示。其它手势功能与上述原理相同，此不用详述。

具体实施时，所述手势识别模块的红外发射模块10、第一红外接收模块20、第二红外接收模块30装设于汽车的后视镜上、显示屏上、导航主机等便于驾驶员执行手势操作的位置。如当汽车的后视镜上时，后视镜上安装所述红外发射模块10、第一红外接收模块20和第二红外接收模块30的区域为透明区域。如图3所示，所述第一红外接收模块20位于红外发射模块10的左侧，第二红外接收模块30位于红外发射模块10的右侧。

本实施例中，所述后视镜采用防眩蓝镜片，第一红外接收模块20和第二红外接收模块30隐藏在后视镜的镜片后面，红外发射模块10发射的红外信号通过透明区域发射出来，再由外部手势遮挡反射回去透过镜片使红外接收模块接收。显示模块可以设置在后视镜的右半部分，红外发射模块10、第一红外接收模块20、第二红外接收模块30安装在后视镜的左下角，且优先采用左右手势。

如图4和图5所示，所述手势识别模块的红外发射模块10、第一红外接收模块20、第二红外接收模块30也可装设于显示模块的上方、下方、左方和/或右方，只要便于驾驶员操作即可。

本发明还相应提供一种具有手势识别功能的导航系统的控制方法，如图6所示，其包括如下步骤：

S100、手势感应模块控制红外发射模块发射红外信号；

S200、当有人体手势时，由第一红外接收模块或第二红外接收模块接收人体手势反射的红外信号；

S300、手势感应模块根据第一红外接收模块和第二红外接收模块接收红外信号的顺序，识别人体手势。

其中，手势感应模块的功能由微处理器控制，手势感应模块的感应结果也通过微处理器控制导航系统的其它功能模块执行相应的功能。具体请参阅上述实施例。

综上所述，本发明提供的一种具有手势识别功能的导航系统及其控制方法，由红外发射模块发射红外信号，并由第一红外接收模块或第二红外接收模块接收人体手部遮挡反射的红外信号，通过手势感应模块根据第一红外接收模块和第二红外接收模块接收红外信号的顺序，识别人体手势，来控制导航系统的相应功能，方便驾驶员操作，有利于行车安全。

可以理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，而所有这些改变或替换都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。

Claims (10)

1.一种具有手势识别功能的导航系统，其特征在于，包括：红外发射模块、第一红外接收模块、第二红外接收模块和用于根据第一红外接收模块和第二红外接收模块接收红外信号的顺序识别人体手势的手势感应模块，所述第一红外接收模块、第二红外接收模块和红外发射模块均与手势感应模块连接，所述红外发射模块位于第一红外接收模块和第二红外接收模块之间。

2.根据权利要求1所述的具有手势识别功能的导航系统，其特征在于，所述第一红外接收模块包括第一红外接收二极管、第二红外接收模块包括第二红外接收二极管、红外发射模块包括红外发射二极管，所述手势感应模块包括手势感应芯片，所述红外发射二极管的正极连接SYS_5V供电端，红外发射二极管的负极连接手势感应芯片的IRLED端，所述第一红外接收二极管的正极和第二红外接收二极管的正极均接地，所述第一红外接收二极管的负极连接手势感应芯片的RX1端，第二红外接收二极管的负极连接手势感应芯片的RX2端。

3.根据权利要求2所述的具有手势识别功能的导航系统，其特征在于，所述手势感应模块还包括滤波单元、限流保护单元和偏置提供单元，所述滤波单元的一端连接SYS_5V供电端和手势感应芯片的VCC端，所述限流保护单元的一端连接手势感应芯片的SCL端和SDA端，限流保护单元的另一端连接导航系统的微处理器，保护微处理器的GPIO口，所述偏置提供单元的一端连接手势感应芯片的INTB端和SDB端和微处理器，偏置提供单元的另一端连接SYS_3V3供电端，给手势感应芯片提供偏置电压。

4.根据权利要求3所述的具有手势识别功能的导航系统，其特征在于，所述滤波单元包括第一电容和第二电容，所述第一电容的一端和第二电容的一端连接SYS_5V供电端和手势感应芯片的VCC端，第一电容的另一端和第二电容的另一端接地。

5.根据权利要求3所述的具有手势识别功能的导航系统，其特征在于，所述限流保护单元包括第一电阻和第二电阻，所述第一电阻的一端连接手势感应芯片的SCL端，第一电阻的另一端连接微处理器，第二电阻的一端连接手势感应芯片的SDA端，第二电阻的另一端连接微处理器。

6.根据权利要求1-5任意一项所述的具有手势识别功能的导航系统，其特征在于，还包括：

显示模块；

微处理器，用于根据手势识别模块识别的手势控制导航系统执行相应的功能；

所述微处理器连接手势识别模块和显示模块。

7.根据权利要求6所述的具有手势识别功能的导航系统，其特征在于，所述红外发射模块、第一红外接收模块、第二红外接收模块装设于汽车的后视镜上，所述后视镜上安装所述红外发射模块、第一红外接收模块和第二红外接收模块的区域为透明区域。

8.根据权利要求6所述的具有手势识别功能的导航系统，其特征在于，所述红外发射模块、第一红外接收模块、第二红外接收模块装设于显示模块的上方、下方、左方和/或右方。

9.根据权利要求6所述的具有手势识别功能的导航系统，其特征在于，所述手势包括从左至右移动的手势、从右至左移动的手势、从上至下移动的手势和/或从下至上移动的手势。

10.一种如权利要求1具有手势识别功能的导航系统的控制方法，其特征在于，包括如下步骤：

手势感应模块控制红外发射模块发射红外信号；

当有人体手势时，由第一红外接收模块或第二红外接收模块接收人体手势遮挡反射的红外信号；

手势感应模块根据第一红外接收模块和第二红外接收模块接收红外信号的顺序，识别人体手势。