CN105404396B - 一种基于红外感应手势识别的车载设备 - Google Patents
一种基于红外感应手势识别的车载设备 Download PDFInfo
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Abstract
本发明公开一种基于红外感应手势识别的车载设备，通过红外感应、Zigbee定位、微波位移传感的结合，方便用户对终端的功能控制。本发明涉及的基于红外感应手势识别的车载设备，提高了红外手势识别技术的准确性、减少了误操作的概率；司机在行车过程中无需侧身或俯身操作，仅需简单操作就能实现对终端的功能控制，避免了行车隐患，在车载智能设备领域具有广阔的应用前景。
Description
技术领域
本发明涉及一种车载设备，具体涉及一种基于红外感应手势识别的车载设备，属于车载智能设备领域。
背景技术
在汽车行驶过程中，驾驶员经常要进行多媒体音量调整、选曲、换台等操作，而中控台或支架设备需要驾驶员侧身或俯身操作，对行车安全造成很大的隐患，而现有红外手势识别技术存在功能实现不精确或操作烦琐等缺陷。
中国专利CN104298348公开了一种红外手势识别器，包括：发射红外光的发射器，用于接收用户手掌所反射回红外光的红外接收器，以及用于根据在一个时间窗口内从所述至少两块红外接收器所接收的所述预设信号的先后顺序获取所述用户手掌的动作信息的处理器。但该发明需涉及到摄像装置使用，对处理器要求较高，且造成较大的功耗。
中国专利CN103218042A公开了一种用于便携电子设备的远红外手势识别装置，包括：远红外窗口片，硫系玻璃透镜，透镜套筒，IRFPA，以及控制电路和信号处理电路。该专利仅仅能实现的功能为通过手势向便携电子设备发出翻页与浏览的指令，功能单一，无法实现智能化操作。
发明内容
为克服现有技术的缺陷，本发明提供一种基于红外感应手势识别的车载设备，包括智能终端、MCU、红外手势识别模块。
所述智能终端搭载安卓系统，且配置一个TFT屏；
所述智能终端包括但不限于电源模块、功能实现模块、电路辅助模块；
所述MCU，包括运算器、控制器、寄存器组、ROM、RAM、输入输出I/O端口；所述MCU通过所述智能终端主板上的GPIO口与所述主板形成接触式连接；
所述红外手势识别模块为：一颗红外发射管和两颗红外接收管；
所述红外发射管的发射的光波长为780～900nm，优选为875nm；发射速率为：50Kbps～10Mbps；
所述红外接收管参数与所述红外发射管保持一致，以做到相匹配；
所述红外发射管和红外接收管分别与MCU通过I/O口相连接；
在PCB器件布局时，所述红外发射管安装于所述两颗红外接收管之间，所述两颗红外接收管等距离安放在红外发射管两侧，呈一条直线。
所述基于红外感应手势识别的车载设备的手势识别方法为：所述智能终端启动，红外发射管开始发射红外线，左右红外接收管接收反射的红外线，并检测反射的红外线强度，当红外接收管接收到的红外线强度高于红外线强度阈值的时候，本发明中具体为操作者在距离TFT屏10～80cm的位置作出悬停超过1s的手势，红外接收管将高于红外线强度阈值的信号发送至MCU，MCU接收信号后，向所述安卓系统智能终端的CPU发送进入红外控制状态的信号，安卓系统按预置程序进入红外手势识别模式。
所述基于红外感应手势识别的车载设备可识别的手势为：从左到右移动、从右到左移动、手悬在左红外接收管上、手悬在右红外接收管上、两手同时悬在左右红外接收管上。在本发明的一个实施例中，所述基于红外感应手势识别的车载设备识别手势的方法为：当手从左到右移动时，左红外接收管先接收到反射的红外光，MCU接收到电平变化，而后右红外接收管接收到反射的红外光，MCU接收到电平变化，MCU经过分量计算判断手势方向为从左向右，向相应的功能模块发出指令，从而实现相应功能。系统默认的所述红外手势识别模式状态下的手势控制功能为：从左到右移动对应下一曲、从右到左移动对应上一曲、手悬在左红外接收管上对应音量+，手悬在右红外接收管上对应音量-，两手同时悬在左右红外接收管上对应播放/暂停。
所述手势控制功能可通过所述智能终端搭载的手势设置App实现手势控制自定义功能。
为提高操作的简便与准确性，本发明提出一个进一步的技术方案。
所述基于红外感应手势识别的车载设备，还包括微波位移传感器和Zigbee通讯模块。
所述基于红外感应手势识别的车载设备的手势识别方法为：所述智能终端启动，红外发射管开始发射红外线，左右红外接收管接收反射的红外线，并检测反射的红外线强度，当红外接收管接收到的红外线强度高于红外线强度阈值的时候，本发明中具体为操作者在距离TFT屏10～80cm的位置作出悬停超过1s的手势，红外接收管将高于阈值的信号发送至MCU，MCU接收信号后，进行如下三项操作：(1)、接收微波位移传感器的信息，微波位移传感器在系统启动后开启，并实时将位移信息发送至MCU；当MCU接收到微波位移传感器所测量的位移信息时，将位移信息与从红外接收管接收到的信息对比后，经逻辑运算以确定人手的位移。(2)、接收Zigbee通讯模块的信息，Zigbee通讯模块在系统启动后开启，并实时将侦测到的参考节点的坐标信息发送至MCU，MCU通过调用定位算法，实现车内微区域的精确定位。(3)向所述安卓系统智能终端的CPU发送进入红外控制状态的信号，安卓系统按预置程序进入红外控制模式。所述红外控制模式为：TFT屏上会出现：(1)根据人的视觉形成立体图形，而且将人的手势在屏幕上显示虚拟图像，具体为可随手势移动的手型图标。(2)将屏幕分作6块不同区域，每个区域对应不同的功能，所述6块区域的功能分别为音量+、音量-、播放/暂停、停止、上一曲、下一曲。功能实现方式是，当手势在屏幕前方悬停超过1s，MCU将手势命令转化为信息数据并传递给处理器，处理器在接受到所述数据时，将手型图标所在位置拟实现的功能实现。
优选地，所述6块区域的功能分别为音量+、音量-、播放/暂停、停止、上一页、下一页，实现菜单的翻页功能；可进一步扩展功能，在翻页后的页面设置为播放、暂停、收音机、录音、上一页、下一页，依次类推，实现更为复杂的功能。
本发明的一个技术方案是将屏幕分作8块区域，每个区域对应不同的功能，以实现更多的功能。
本发明的一个技术方案是，所述功能实现方式为，当屏幕出现可随手势移动的手型图标后，当手向下按时，位移传感器检测到距离大幅变化，将变化数据传递给MCU，MCU在接受到所述数据时，将手型图标所在位置拟实现的功能实现。
进一步地，本发明可增加超声波位移传感器。
所述红外线强度阈值还可根据不同需要来调整，可以首次开机时由操作者自行确定，可通过所述智能终端搭载的红外阈值设置App调节，以满足不同操作者的需求。
进一步地，本发明除实现多媒体功能的手势控制以外，还可以进行的功能控制操作包括但不限于以下项目：导航、蓝牙、行车记录、查看图片或音频视频、收音机、摄像拍照。
本发明涉及的基于红外感应手势识别的车载设备，采用了红外感应、Zigbee定位、微波位移传感的结合，方便用户特别是司机对终端的功能控制。达到以下技术效果：
1、可克服红外线通讯在光线强度不够情况下，位移信息不准确的缺陷；
2、提高了红外手势识别技术的准确性，减少误操作的概率；
3、智能终端搭载了手势设置App实现自定义操作，避免了烦琐的操作，提高了用户体验。
4、行车过程中，司机无需侧身或俯身操作，而仅需几个简单的操作，就能实现对终端的功能控制，避免了行车安全隐患。
附图说明
图1为实施例1的电路图，
图2为PCB器件布局时，红外发射与接收管的位置布局示意图。
其中，图中标号表示的意义如下：
1、MCU，2、红外手势识别模块，3、电源模块，4、功能实现模块，5、电路辅助模块；
21、红外发射管，22、第一红外接收管(左红外接收管)，23、第二红外接收管(右红外接收管)，41、第一电容，规格为0.1μF，42、第二电容，规格为10μF，43、第一电阻，规格为4.7kΩ，44、第二电阻，规格为4.7kΩ，45、第三电阻，规格为4.7kΩ，46、第四电阻，规格为100kΩ，51、磁珠，规格为FB600/0.5A，52、第三电容，规格为10μF，61、第一识别手势，62、第二识别手势。
具体实施方式
下面通过具体实施例，进一步对本发明的技术方案进行具体说明。应该理解，下面的实施例只是作为具体说明，而不限制本发明的范围，同时本领域的技术人员根据本发明所做的显而易见的改变和修饰也包含在本发明范围之内。
实施例1
一种基于红外感应手势识别的车载设备，其电路图如附图1所示，包括智能终端、MCU1、红外手势识别模块2。
所述智能终端搭载安卓系统，且配置一个TFT屏；所述智能终端包括但不限于电源模块3、功能实现模块4、电路辅助模块5；
所述MCU1，包括运算器、控制器、寄存器组、ROM、RAM、输入输出I/O端口；所述MCU1通过所述智能终端主板上的GPIO口与所述主板形成接触式连接；
所述红外手势识别模块2为：一颗红外发射管21、第一红外接收管22和第二红外接收管23；所述红外发射管21的发射的光波长1为875nm；发射速率为：50Kbps～10Mbps；所述第一红外接收管22和第二红外接收管23参数与所述红外发射管21保持相同；所述红外发射管21、第一红外接收管22和第二红外接收管23分别与MCU1通过I/O口相连接。在PCB器件布局时，所述红外发射管21安装于第一红外接收管22和第二红外接收管23之间，第一红外接收管22和第二红外接收管23等距离分别安放在所述红外发射管21左右两侧，呈一条直线，参照附图2所示。
所述基于红外感应手势识别的车载设备的手势识别方法为：所述智能终端启动，红外发射管21开始发射红外线，第一红外接收管22和第二红外接收管23接收反射的红外线，并检测反射的红外线强度，当第一红外接收管22和第二红外接收管23接收到的红外线强度均高于阈值的时候，操作者在距离TFT屏10～80cm的位置作出悬停超过1s的手势，红外接收管将高于阈值的信号发送至MCU1，MCU1接收信号后，向所述安卓系统智能终端的CPU发送进入红外控制状态的信号，安卓系统按预置程序进入红外手势识别模式。
所述基于红外感应手势识别的车载设备可识别的手势为：所述基于红外感应手势识别的车载设备识别手势的方法为：当操作者做出第一识别手势61，即手从左到右移动时，左红外接收管22先接收到反射的红外光，MCU1接收到电平变化，而后右红外接收管23接收到反射的红外光，MCU1接收到电平变化，MCU1经过分量计算判断手势方向为从左向右，向功能模块4发出指令，从而实现相应功能。第二识别手势62，即手从右向左移动的实现方法与上述方法相同。系统默认的所述红外手势识别模式状态下的手势控制功能为：从左到右移动对应下一曲、从右到左移动对应上一曲、手悬在左红外接收管上对应音量+，手悬在右红外接收管上对应音量-，两手同时悬在左右红外接收管上对应播放/暂停。
实施例2
一种基于红外感应手势识别的车载设备，包括智能终端、MCU、红外手势识别模块、微波位移传感器和Zigbee通讯模块。
所述智能终端搭载安卓系统，且配置一个TFT屏；所述MCU，包括运算器、控制器、寄存器组、ROM、RAM、输入输出I/O端口；所述MCU通过所述智能终端主板上的GPIO口与所述主板形成接触式连接；所述红外手势识别模块为：一颗红外发射管和两颗红外接收管；
所述基于红外感应手势识别的车载设备的手势识别方法为：所述智能终端启动，红外发射管开始发射红外线，左右红外接收管接收反射的红外线，并检测反射的红外线强度，操作者在距离TFT屏10～80cm的位置作出悬停超过1s的手势，红外接收管将高于阈值的信号发送至MCU，MCU接收信号后，进行如下三项操作：(1)、接收微波位移传感器的信息，微波位移传感器在系统启动后开启，并实时将位移信息发送至MCU；当MCU接收到微波位移传感器所测量的位移信息时，将位移信息与从红外接收管接收到的信息对比后，经逻辑运算以确定人手的位移。(2)、接收Zigbee通讯模块的信息，Zigbee通讯模块在系统启动后开启，并实时将侦测到的参考节点的坐标信息发送至MCU，MCU通过调用定位算法，实现车内微区域的精确定位。(3)向所述安卓系统智能终端的CPU发送进入红外控制状态的信号，安卓系统按预置程序进入红外控制模式。所述红外控制模式为：TFT屏上会出现(1)根据人的视觉形成立体图形，而且将人的手势在屏幕上显示虚拟图像，具体为可随手势移动的手型图标。(2)将屏幕分作6块不同区域，每个区域对应不同的功能，当手势在屏幕前方悬停超过1s，MCU将手势命令转化为信息数据并传递给处理器，处理器在接受到所述数据时，将手型图标所在位置拟实现的功能实现。
实施例3
一种基于红外感应手势识别的车载设备，包括搭载安卓系统配置TFT屏的智能终端、MCU、一颗红外发射管、左右两颗红外接收管、微波位移传感器和Zigbee通讯模块。
所述基于红外感应手势识别的车载设备的手势识别方法为：所述智能终端启动，红外发射管开始发射红外线，左右红外接收管接收反射的红外线，并检测反射的红外线强度，操作者在距离TFT屏10～80cm的位置作出悬停超过1s的手势，红外接收管将高于阈值的信号发送至MCU，MCU接收信号后，进行如下三项操作：(1)、接收微波位移传感器的信息，微波位移传感器在系统启动后开启，并实时将位移信息发送至MCU；当MCU接收到微波位移传感器所测量的位移信息时，将位移信息与从红外接收管接收到的信息对比后，经逻辑运算以确定人手的位移。(2)、接收Zigbee通讯模块的信息，Zigbee通讯模块在系统启动后开启，并实时将侦测到的参考节点的坐标信息发送至MCU，MCU通过调用定位算法，实现车内微区域的精确定位。(3)向所述安卓系统智能终端的CPU发送进入红外控制状态的信号，安卓系统按预置程序进入红外控制模式。所述红外控制模式为：TFT屏上会出现(1)根据人的视觉形成立体图形，而且将人的手势在屏幕上显示虚拟图像，具体为可随手势移动的手型图标。(2)将屏幕分作6块不同区域，每个区域对应不同的功能，分别为音量+、音量-、播放/暂停、停止、上一曲、下一曲。当屏幕出现可随手势移动的手型图标后，当手向下按时，位移传感器检测到距离大幅变化，将变化数据传递给MCU，MCU在接受到所述数据时，将手型图标所在位置拟实现的功能实现。
Claims (7)
1.一种基于红外感应手势识别的车载设备的手势识别方法，其特征在于：所述一种基于红外感应手势识别的车载设备包括智能终端、MCU、红外手势识别模块；
所述智能终端搭载安卓系统，且配置一个TFT屏；所述智能终端包括但不限于电源模块、功能实现模块、电路辅助模块；
所述MCU，包括运算器、控制器、寄存器组、ROM、RAM、输入输出I/O端口；所述MCU通过所述智能终端主板上的GPIO口与所述主板形成接触式连接；
所述红外手势识别模块为：一颗红外发射管和两颗红外接收管；所述红外发射管的发射的光波长为780～900nm；发射速率为：50Kbps～10Mbps；所述红外接收管参数与所述红外发射管保持一致，以做到相匹配；所述红外发射管和红外接收管分别与MCU通过I/O口相连接；
所述红外发射管在PCB器件布局中，安装于所述两颗红外接收管之间，所述两颗红外接收管等距离安放在两侧，呈一条直线；
所述基于红外感应手势识别的车载设备的手势识别方法为：所述智能终端启动，红外发射管开始发射红外线，左右红外接收管接收反射的红外线，并检测反射的红外线强度，当红外接收管接收到的红外线强度高于红外线强度阈值的时候，操作者在距离TFT屏10～80cm的位置作出悬停超过1s的手势，红外接收管将高于红外线强度阈值的信号发送至MCU，MCU接收信号后，进行如下三项操作：(1)、接收微波位移传感器的信息，微波位移传感器在系统启动后开启，并实时将位移信息发送至MCU；当MCU接收到微波位移传感器所测量的位移信息时，将位移信息与从红外接收管接收到的信息对比后，经逻辑运算以确定人手的位移；(2)、接收Zigbee通讯模块的信息，Zigbee通讯模块在系统启动后开启，并实时将侦测到的参考节点的坐标信息发送至MCU，MCU通过调用定位算法，实现车内微区域的精确定位；(3)向所述安卓系统智能终端的CPU发送进入红外控制状态的信号，安卓系统按预置程序进入红外控制模式；所述红外控制模式为：TFT屏上会出现(1)根据人的视觉形成立体图形，而且将人的手势在屏幕上显示虚拟图像，具体为可随手势移动的手型图标；(2)将屏幕分作6块不同区域，每个区域对应不同的功能，所述6块区域的功能分别为音量+、音量-、播放/暂停、停止、上一曲、下一曲；功能实现方式是，当手势在屏幕前方悬停超过1s，MCU将手势命令转化为信息数据并传递给处理器，处理器在接受到所述数据时，将手型图标所在位置拟实现的功能实现；
所述基于红外感应手势识别的车载设备可识别的手势为：从左到右移动、从右到左移动、手悬在左红外接收管上、手悬在右红外接收管上、两手同时悬在左右红外接收管上；所述基于红外感应手势识别的车载设备识别手势的方法为：当手从左到右移动时，左红外接收管先接收到反射的红外光，MCU接收到电平变化，而后右红外接收管接收到反射的红外光，MCU接收到电平变化，MCU经过分量计算判断手势方向为从左向右，向相应的功能模块发出指令，从而实现相应功能；系统默认的所述红外手势识别模式状态下的手势控制功能为：从左到右移动对应下一曲、从右到左移动对应上一曲、手悬在左红外接收管上对应音量+，手悬在右红外接收管上对应音量-，两手同时悬在左右红外接收管上对应播放/暂停。
2.根据权利要求1所述的基于红外感应手势识别的车载设备的手势识别方法，其特征在于：所述基于红外感应手势识别的车载设备还包括微波位移传感器和Zigbee通讯模块。
3.根据权利要求1或2所述的基于红外感应手势识别的车载设备的手势识别方法，其特征在于：所述基于红外感应手势识别的车载设备还包括超声波位移传感器。
4.根据权利要求1所述的基于红外感应手势识别的车载设备的手势识别方法，其特征在于：所述手势控制功能，通过所述智能终端搭载的手势设置App实现自定义。
5.根据权利要求1所述的基于红外感应手势识别的车载设备的手势识别方法，其特征在于：所述6块区域的功能替换为音量+、音量-、播放/暂停、停止、上一页、下一页，实现菜单的翻页功能。
6.根据权利要求1、4、5任一项所述的基于红外感应手势识别的车载设备的手势识别方法，其特征在于：所述红外线强度阈值首次开机时由操作者自行确定，通过所述智能终端搭载的红外阈值设置App调节。
7.根据权利要求1、4、5任一项所述的基于红外感应手势识别的车载设备的手势识别方法，其特征在于：所述手势识别方法进行的功能控制操作选自以下项目，导航、蓝牙、行车记录、查看图片或音频视频、收音机、摄像拍照。
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