CN106062668B - 手势设备、用于手势设备的操作方法以及包括手势设备的车辆 - Google Patents

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Abstract

一种手势设备包括：输入模块，输入模块用于获取图像；手势处理单元，手势处理单元用于从获取的图像提取手势；以及控制单元，控制单元用于基于提取的手势控制以将锁定状态模式转换成空闲状态模式。一种车辆包括：驾驶员的座椅；邻近驾驶员座椅设置的控制台盒；换挡把手；以及后视镜。该车辆包括：输入模块，该输入模块被安装在后视镜的下部上以便获取图像；手势处理单元，该手势处理单元用于从获取的图像提取手势；以及控制单元，该控制单元被配置成基于提取的手势而将锁定状态模式转换成空闲状态模式并且执行与提取的手势相对应的功能。

Description

手势设备、用于手势设备的操作方法以及包括手势设备的 车辆
技术领域
本公开涉及一种由手势操作的设备。
背景技术
近来，已经积极地开发和推出了向用户提供信息的多媒体电子设备。
作为这些多媒体电子设备的代表性示例，有诸如智能手机的移动设备。
移动设备兼具移动性和便携性，并且包括各种功能，诸如电话呼叫、听音乐、视频观看、消息传输和接收、调度、上网冲浪等等。
另一方面，已经进行了研究，以将这些多媒体电子设备应用到车辆。
为了接收用于执行多媒体电子设备的各种功能的输入命令，在多媒体电子设备外部安装各种按钮。用户可以操作各种按钮以执行相应的功能。
然而，对于用户来说知道由各种按钮执行什么功能是困难的。即使用户知道按钮的相应功能，对于用户来说通过逐个按下相应的按钮而执行操作是非常不方便的。
此外，在小尺寸的多媒体电子设备的情况下，各个按钮之间的间隙由于其占用面积的限制而狭窄，存在由于用户的错误按钮选择而发生误操作的问题。
发明内容
技术问题
实施例提供一种在其中误操作发生概率最小化的手势设备以及用于操作它的方法。
实施例提供一种在其中用户设备操作便利最大化的手势设备以及用于操作它的方法。
实施例提供一种包括手势设备的车辆。
解决方案
在一个实施例中，一种手势设备包括：输入模块，该输入模块被配置成获取第一图像；手势处理单元，该手势处理单元被配置成从获取的第一图像提取手势；以及控制单元，该控制单元被配置成基于提取的手势执行控制以将锁定状态模式改变成空闲状态模式。
在另一个实施例中，一种车辆包括：驾驶员座椅、邻近驾驶员座椅设置的控制台盒、换挡把手和后视镜。该车辆包括：输入模块，该输入模块被安装在后视镜的下侧中以便获取图像；手势处理单元，该手势处理单元被配置成从获取的图像提取手势；以及控制单元，该控制单元被配置成基于提取的手势而将锁定状态模式改变成空闲状态模式以及执行与提取的手势相对应的功能。
在又一个实施例中，一种用于操作手势设备的方法包括：获取第一图像；从第一图像提取第一手势；检查是否提取的第一手势是激活手势；以及当提取的第一手势是激活手势时，将锁定状态模式改变成空闲状态模式。
有益效果
在实施例中，最初设定锁定状态模式，并且即使在锁定状态模式中采取任何手势时也不发生由手势引起的误操作。相应地，防止产品由于误操作在可靠性上恶化是有可能的，从而实现质量提高。
在实施例中，由于各种功能由各种手势执行，所以能够解决当通过操作多个按钮执行功能时发生的现有不便，或者防止由按钮之间的窄间隙引起的误操作。
附图说明
图1是图示根据实施例的手势设备的框图。
图2是图示包括根据实施例的手势设备的车辆的视图。
图3是图示安装在图2的后视镜中的图像输入模块的视图。
图4是图示图1的图像输入模块的框图。
图5是图示图1的输出模块的框图。
图6是图示图1的手势处理单元的框图。
图7是图示激活手势的示例的视图。
图8是图示手势确定单元的详细配置的视图。
图9是描述用于操作根据第一实施例的手势设备的方法的流程图。
图10是图示驱动手势的示例的视图。
图11是图示驱动手势的另一个示例的视图。
图12是描述用于操作根据第二实施例的手势设备的方法的流程图。
图13是图示驱动手势的再另一个示例的视图。
图14是图示驱动手势的又一个示例的视图。
图15是图示驱动手势的再一个示例的视图。
具体实施方式
在实施例的描述中，将理解的是：当元件被称为“在”另一个元件“上”或“在”另一个元件“下”时，它可以直接在该元件上或在该元件下，并且在它们之间还可以存在一个或多个中间元件。表达“在……上”或“在……下”可以包括相对于一个元件向下方向以及向上方向的含义。另外，“信号”可以是电压信号或者电流信号。
图1是图示根据实施例的手势设备的框图。
参考图1，根据本实施例的手势设备可以包括：图像输入模块10、手势处理单元20、控制单元30、输出模块40和存储器50。
图像输入模块10输入对象的图像。如图4中所图示，图像输入模块10可以包括相机12和红外光源14。
相机12可以从对象获取图像，并输出电信号。相机12可以在控制单元30的控制下实时获取图像。因此，可以由相机12实时获取静止对象或移动对象的图像。
例如，在车辆中安装相机12的情况下，当车辆启动时，相机12可以在识别车辆启动的控制单元30的控制下驱动。
或者，用户可以直接驱动相机12而不管车辆的启动。
红外光源14可以包括，例如，红外发光器件(LED)，但不限于此。
红外光源14可以邻近相机12设置，但不限于此。
红外光源14例如可以在夜间在控制单元30的控制下驱动。在夜间情况下，由于红外光由红外光源14照射，由相机12获取的图像具有亮度，因此，对象和非对象可以彼此区分开来。
如图2中所图示，根据实施例的手势设备可以被安装在例如车辆中。
在车辆的内部，可以在前顶棚102上提供后视镜103，并且可以在驾驶员座椅101旁边提供控制台盒107以及具有换挡把手105的变速杆106。此外，可以在驾驶员座椅101和乘客座椅(未图示)之间提供中心仪表板109。后视镜103可以被安装在邻近前玻璃的上侧的顶棚102上，但不限于此。后视镜103可以被安装在垂直于控制台盒107和换挡把手105的顶棚102或者在对角方向上指向的顶棚102上。
如图3中所图示，图像输入模块10例如可以被安装在车辆的后视镜103的下侧的一部分中，但不限于此。
图像输入模块10例如可以被安装在车辆的顶棚102的内表面的一部分中，但不限于此。
即使图像输入模块10被安装车辆的后视镜103的下侧的一部分或者车辆的顶棚102的内表面的一部分中，图像输入模块10也必须获取例如驾驶员的手和/或驾驶员的靠近手的前臂的图像。此处，前臂可以在腕和肘之间，但不限于此。
其图像由图像输入模块10获取的区域可以被称为图像采集区域A。图像采集区域A可以包括换挡把手105、控制台盒107以及在换挡把手105和控制台盒107之间的区域。换挡把手105被安装在变速杆106的上端中，以提高用户的抓握感。
因此，被放置在图像采集区域A中的对象的图像可以由图像输入模块00获取。
输出模块40也可以被安装在车辆中。如图5中所图示，输出模块40可以包括声音输出单元42和显示面板44。
显示面板44是用于显示静止图像或运动图像的构件，并且可以被安装在例如中心仪表板109中。显示面板44可以显示例如电影、音乐视频或导航屏幕。此外，显示面板44可以显示在视频通话期间另一方的面部或者由另一方发送的图像。
声音输出单元42是用于输出音频信号的构件，并且可以被安装在车辆的每扇门或顶棚102中。
控制单元30可以控制每个组件，即总体上控制图像输入模块10、手势处理单元20、输出模块40和存储器50。
例如，控制单元30可以执行控制以使得图像由图像输入模块10的相机12获取，并且可以执行控制以使得在夜间模式中光由图像输入模块10的红外光源14照射。
例如，控制单元30可以执行控制以使得由输出模块40的声音输出单元42输出音频信号，并且可以执行控制以使得由输出模块40的显示面板44输出图像信号。
例如，控制单元30可以执行控制以使得新数据在存储器50中被更新，并且可以执行控制以使得先前存储的数据被删除或修改。
例如，控制单元30可以执行控制以使得基于手势处理单元20的输出结果来执行与用户的事件相对应的操作。
在下面将详细描述控制单元30基于手势处理单元20的输出结果的控制操作。
如图6中所图示，手势处理单元20可以包括图像分析单元22、日间和夜间确定单元24以及手势确定单元26。
图像分析单元22可以分析从图像输入模块10的相机12提供的帧单元的图像。图像分析单元22可以检测图像的亮度信息、对象的形状、对象的形状运动信息、对象的轮廓(外形)信息以及对象的颜色信息。图像的亮度信息可以被提供给日间和夜间确定单元24。对象的形状运动信息、对象的轮廓信息以及对象的颜色信息可以被提供给手势确定单元26。
基于图像的亮度信息，日间和夜间确定单元24可以确定是日间还是夜间。例如，当30帧的整个图像的亮度平均水平大于或等于阈值时，可以确定为日间。例如，当30帧的整个图像的亮度平均水平小于阈值时，可以确定为夜间。如果确定为夜间，图像输入模块10的红外光源14可以被驱动以在控制单元30的控制下照射红外光。随后，红外光所反射到的图像可以再次由相机12获取。
基于对象的形状信息、对象的形状运动信息、对象的轮廓信息以及对象的颜色信息，手势确定单元26可以确定用户的手势是激活手势还是驱动手势。
本文中，驱动手势可以意味着用于相对于根据实施例的手势设备执行多个预设功能的输入命令。因此可以存在多个驱动手势。
多个驱动手势之中的一个手势可以或可以不与激活手势相同。即使驱动手势与激活手势相同，根据实施例的手势设备也可以被无误地操作。例如，当激活手势(第一手势)与在多个驱动手势之中的一个手势(第二手势)相同时，从早前由图像输入模块10输入的第一图像提取的第一手势可以被识别为激活手势，因此，模式可以改变成空闲状态模式。此后，从由图像输入模块10输入的第二图像提取的第二手势可以被识别为驱动手势，并且对应于第二手势的功能可以被执行。
例如，可以将用于显示主屏幕的主手势、用于显示用于输入文本或数字的输入窗口的输入手势、用于显示下一个屏幕或上一个屏幕的左手势、右手势、向上手势和向下手势、以及用于立即执行预设操作的快捷键手势用作驱动手势，但驱动手势不限于此。
激活手势可以是用于解锁锁定设备以便防止由于许多上述手势导致误操作发生的手势。由于激活手势，模式可以改变成用于识别驱动手势的空闲状态模式。在空闲状态模式之前的模式可以被称作锁定状态模式。相应地，由于激活手势，锁定状态模式可以改变成空闲状态模式。
激活手势可以在存储器50中以这样的方式来预设：特定对象的形状被设定为特定对象的形状运动。
例如，如图7中所图示，在其中在存储器50中设定仅展开小指并且合拢其它手指的激活手势的情况下，锁定状态模式可以由这样的用户手势改变成空闲状态模式。
例如，驱动手势也可以被预设成响应于用户的驱动手势而执行相应的功能，但不限于此。
各种算法可以被应用于手势确定单元26。
虽然将在下面描述各种算法中的一个，但是实施例不限于此。
如图8中所图示，手势确定单元26可以被划分成手分割功能61和手分类功能65。
手分割功能61可以被划分成移动对象检测功能62和手验证功能64。
关于手分割功能61，可以根据日间和夜间应用不同的算法。即，在夜间的情况下，由于颜色信息不包括在由图像输入模块10获取的图像中，可以使用轮廓信息、轮廓的特征点的运动信息、亮度信息等等。
移动对象检测功能62可以发现例如对应于由图像输入模块10获取的图像中的手的后部的斑点(blob)，并且检测与斑点相关的信息，例如特征点的位置或感兴趣区域(ROI)的角点的位置。
手验证功能64将对应于手的区域从上一个图像精确地分离，并且检测相应区域中所有像素的坐标值(x，y)以及相应区域的轮廓信息，即相应区域的最外面的像素的坐标(x，y)。另外，手验证功能64估计坐标值，使得在下一个图像中定位手区域，并且给移动对象检测功能62提供估计的坐标值。基于从手验证功能64提供的信息，由于移动对象检测功能62可以缩小手将位于的候选区域(ROI)的检测范围，手区域可以被更精确地检测。
手分类功能65可以被划分成手势管理功能67和手势分类功能69。
为了实现高效和精确的手势识别并减少运算时间，手势管理功能67可以在改变成空闲状态模式之后相对于所有手势执行流程管理。
手势分类功能69可以通过使用由移动对象检测功能62提供的特征点信息来检测手的形状或运动图形，并且从检测到的手运动去除用户不想要的手势形状，从而仅输出用户想要的手势形状。手势分类功能69可以防止由用户不想要的手势形状引起的误操作。
图9是描述用于操作根据第一实施例的手势设备的方法的流程图。
参考图1、4和9，可以在控制单元30的控制下驱动图像输入模块10的相机12(S201)
例如，当车辆启动时，控制单元30可以识别车辆的启动并执行控制以驱动相机12。
例如，当检测到用户的事件，例如对驱动相机12的按钮按压时，控制单元30可以执行控制以驱动相机12。
此时，手势设备可以被设置成锁定状态模式(S203)。即，由于相机12的驱动，能够获取位于对应于相机12的镜头的图像采集区域A中的对象的图像。此时，当用户无意中在图像采集区域A中采取特定手势时，特定手势被识别为驱动手势，因此，可能发生执行特定功能的误操作。
在实施例中，为了防止这样的误操作，可以仅在由预设的特定手势即激活手势解除锁定状态模式并改变成空闲状态模式之后通过手势执行功能。
因此，在其中模式被设定成锁定状态模式的情况下，即使在图像采集区域A中采取除了特定手势之外的任何手势时也不发生通过手势的误操作。
位于图像采集区域A中的对象的第一图像可以由驱动的相机12获取(S205)。
手势处理单元20检查从获取的第一图像提取的手势是否是激活手势(S207)
手势处理单元20可以分析第一图像以检测对象的形状信息、对象的形状运动信息、对象的颜色信息等等，可以基于检测的信息确定手势是否存在于第一图像中，并且当手势存在时，可以确定手势是否匹配预设的激活手势。
例如，如图7中所图示的手形状的手势可以在存储器50中被设定为激活手势。即，激活手势可以具有仅展开小指并且合拢其它手指的形状。在这种情况下，手势处理单元20确定手势是否存在于第一图像中，以及本手势是否与图7中所图示的手形状的手势相同。
当存在于第一图像中的手势与预设的激活手势相同时，控制单元30可以将锁定状态模式改变成空闲状态模式(S209)。空闲状态模式可以是功能激活状态，其中能够在根据实施例的手势设备中实现的各种功能可以基于各种手势来执行。
在锁定状态模式改变成空闲状态模式之后，可以执行各种功能。即使当在锁定状态模式中采取执行特定功能的手势并且由相机12获取这样的手势的图像时，也因为模式被设置成锁定状态模式而不可以执行相应的功能。与此相反，当模式改变成空闲状态模式时，可以响应于用于执行特定功能的手势而执行相应的特定功能。
可以设定对应于各种功能的各种手势，使得根据实施例的手势设备执行各种功能。
例如，如图10中所图示，在将手移动到左边的手势的情况下，在输出模块40的显示面板44上显示的用户界面(UI)屏幕由于这样的左手势而向左消失，并且下一个UI屏幕可以在显示面板44上代替显示。
例如，如图11中所图示，在仅展开食指的手势，即表示指示“1”的快捷键的手势的情况下，通过由这样的快捷键手势使用被设定成指示“1”的快捷键的特定的人的电话号码，呼叫信号被发送给特定的人的终端，从而在电话上向特定的人讲话。
另外，在其中设定对应于各种功能的各种手势的情况下，各种功能在模式改变成空闲状态模式之后可以由这些各种手势执行。
在实施例中，由于各种功能由各种手势执行，所以能够解决在通过操作多个按钮执行功能时发生的现有不便，或者防止由按钮之间的窄间隙引起的误操作。
下面将描述在空闲状态模式中的各种功能的实现。
可以在控制单元30的控制下由相机12获取第二图像(S211)
手势处理单元20基于第二图像确定手势是否存在于第二图像中，以及何时存在该手势，手势处理单元20确定相应的手势是否是驱动手势(S213)。
驱动手势可以具有对应于在手势设备中提供的各种功能的各种手势。
当存在于第二图像中的手势是驱动手势时，可以执行对应于驱动手势的功能(S215)
例如，如上所述，在仅展开食指的手势的情况下，响应于这样的手势而将呼叫信号发送给对应于快捷键“1”的电话号码，从而将呼叫连接到相应的电话号码的用户。
图12是描述用于操作根据第二实施例的手势设备的方法的流程图。
除了操作S230、操作S240和操作S250之外，第二实施例基本上类似于第一实施例。在第二实施例中，相同的附图标记被分配给与第一实施例的那些操作相同的操作，并且将省略它们的详细描述。可以从第一实施例中容易地理解在第二实施例中省略的描述。
如图12中所图示，可以执行驱动相机12的操作S201、将模式设定成锁定状态模式的操作S203以及获取第一图像的操作S205。
当获取第一图像时，手势处理单元20检查从第一图像检测的第一图像的亮度是否小于阈值(S230)。本文中，亮度可以是一帧的第一图像的亮度，或者可以是多帧的第一图像的平均亮度，但不限于此。
其中第一图像的亮度小于阈值的情况可以意味着夜间，而其中第一图像的亮度大于或等于阈值的情况可以意味着日间。阈值可以被预先设定，或者可以由用户设定。
当第一图像的亮度小于阈值时，红外光源14可以被驱动并且可以由红外光源14照射下方的红外光。
在其中红外光由红外光源14照射的状态中，第一图像可以再次由相机12获取(S250)。此时获取的第一图像的颜色可以不同于在操作S205中获取的第一图像的颜色。即，虽然在操作S205中获取的第一图像具有颜色，但在操作S250中获取的第一图像可以是黑色和白色。
由于随后的操作S207、S209、S211、S213和S215与第一实施例中的那些操作相同，将省略它们的进一步的描述。
当在操作S230中第一图像的亮度大于或等于阈值时，操作S207可以被直接执行而不驱动红外光源14。
图13是图示驱动手势的再另一个示例的视图。
例如，如图13中所图示，在其中在自然展开手指同时打开手的状态中，手掌面向车辆的地板并且向下移动或者手掌面向车辆的车顶并且向上移动的情况下，能够由相应的手势上调或下调作为输出模块的多媒体的音量。
图14是图示驱动手势的又一个示例的视图。
参考图14，在其中手掌面向车辆的地板并且展开手指同时打开手的状态中，可以操作握紧拳头的手势，并且执行输出模块播放音乐或执行导航的特定功能。
图15是图示驱动手势的再一个示例的视图。
参考图15，在其中在手掌面向车辆的地板并且自然展开手指同时打开手的状态中从一侧到另一侧挥动手两三次的情况下，相应的手势可以停止播放音乐，并且执行到上层菜单的移动，或者执行从某一菜单到相应菜单的上层菜单的简单移动。

Claims (12)

1.一种手势设备，包括：
红外光源，所述红外光源被配置成照射红外光，
相机，所述相机被配置成在用于接收预定激活手势的锁定状态模式中捕获第一图像以及在用于接收多个驱动手势的空闲状态模式中捕获第二图像；
图像分析单元，所述图像分析单元被配置成检测在所述第一图像或第二图像中的对象信息和亮度信息；
日间和夜间确定单元，所述日间和夜间确定单元被配置成基于所述亮度信息来确定是否在日间或夜间捕获所述第一图像或第二图像；
控制单元，所述控制单元被配置成当在夜间捕获所述第一图像时驱动所述红外光源，并且驱动所述相机以在照射所述红外光的状态中再次捕获，
手势确定单元，所述手势确定单元被配置成在所述第一图像或第二图像中检测手相应区域的坐标值以及在日间检测所述第一图像或第二图像的对象的颜色信息；
当在日间捕获所述第一图像或第二图像时，通过参考所述对象的颜色信息从所述第一图像或第二图像提取第一或第二手势，当在夜间捕获所述第一图像或第二图像时通过参考轮廓信息、所述轮廓的特征点的运动信息和亮度信息从所述第一图像或第二图像提取所述第一或第二手势，
其中，所述控制单元被配置成
接收所述第一图像和第一手势，
在所述锁定状态模式中时，当所述提取的第一手势与所述预定激活手势相同时所述锁定状态模式改变为所述空闲状态模式，其中，当在所述锁定状态模式中采取用于执行特定功能的手势时，在所述锁定状态模式中不执行所述特定功能，
其中，所述对象信息包括对象的形状、对象的形状运动信息、对象的轮廓信息以及对象的颜色信息，
其中，所述手势确定单元被配置成基于所述对象的形状信息、所述对象的形状运动信息、所述对象的轮廓信息以及所述对象的颜色信息来确定所述第一手势是激活手势还是驱动手势，
其中，所述手势确定单元被划分成手分割功能和手分类功能，并且所述手分割功能被划分成移动对象检测功能和手验证功能，以及
其中，根据日间和夜间对于所述手分割功能应用不同的算法。
2.根据权利要求1所述的手势设备，其中，当从所述第二图像提取的第二手势是所述多个驱动手势中的一个时，所述控制单元执行控制使得与所述驱动手势相对应的功能被执行。
3.根据权利要求2所述的手势设备，其中，当所述驱动手势和所述激活手势是相同手势时，所述相同手势对应于在所述锁定状态模式和所述空闲状态模式中的不同功能，以及
其中，第二功能不同于将所述锁定状态模式改变为所述空闲状态模式的功能。
4.根据权利要求2所述的手势设备，其中，所述检测的坐标值是所述第一图像或第二图像中的手相应区域的最外面的像素的位置信息。
5.一种车辆，所述车辆包括驾驶员座椅、邻近驾驶员座椅设置的控制台盒、换挡把手和后视镜，所述车辆的特征在于经由根据权利要求1所述的手势可控的设备，
其中，所述相机被安装在所述后视镜的下侧中以便获取所述第一图像或第二图像。
6.根据权利要求5所述的车辆，其中，仅在改变成所述空闲状态模式之后，执行与所述驱动手势相对应的功能。
7.根据权利要求5所述的车辆，其中，从位于在所述控制台盒和所述换挡把手之间限定的采集区域中的对象获取所述第一图像或第二图像。
8.根据权利要求5所述的车辆，其中，所述图像分析单元基于从所述第一图像或第二图像提取的对象的形状信息、所述对象的形状运动信息、所述对象的轮廓信息以及所述对象的颜色信息来提取所述手势。
9.一种用于操作手势设备的方法，所述方法包括：
在锁定模式状态中捕获第一图像；
获取所述第一图像的亮度信息；
通过使用所述亮度信息来确定是否在日间或夜间捕获所述第一图像；
当在夜间捕获所述第一图像时驱动红外光源；
当在通过所述红外光源照射所述红外光的锁定状态模式中时再次捕获所述第一图像，
检测所述第一图像中的手相应区域的坐标值和所述第一图像的颜色信息；
当在日间捕获所述第一图像时，通过参考对象的颜色信息从所述第一图像提取第一手势，
当在夜间捕获所述第一图像时，通过参考轮廓信息、所述轮廓的特征点的运动信息和亮度信息从所述第一图像提取所述第一手势，
检查是否所述提取的第一手势是预定激活手势；
当所述提取的第一手势是所述激活手势时，锁定状态模式改变为空闲状态模式；
在所述空闲状态模式中捕获第二图像；
从所述第二图像提取第二手势；以及
当从所述第二图像提取的第二手势是多个驱动手势的一个时，执行与所述第二手势相对应的功能，以及
其中，当在所述锁定状态模式中采取用于执行特定功能的手势时，在所述锁定状态模式中不执行所述特定功能。
10.根据权利要求9所述的方法，其中，所述驱动手势和所述激活手势是相同手势，
所述相同手势对应于在所述锁定状态模式和所述空闲状态模式中的不同功能，以及
其中，第二功能不同于将所述锁定状态模式改变为所述空闲状态模式的功能。
11.根据权利要求9所述的方法，其中，所述检测的坐标值是在所述第一图像中的手相应区域的最外面的像素的位置信息。
12.根据权利要求9所述的方法，其中，确定所述日间或所述夜间包括：
当所述第一图像的亮度大于或等于阈值时确定所述第一图像在日间，以及当所述第一图像的亮度小于所述阈值时确定所述第一图像在夜间。
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