CN106415450A - 用于产生用于手势识别的图像矩阵的模块、系统和方法 - Google Patents

用于产生用于手势识别的图像矩阵的模块、系统和方法 Download PDF

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Abstract

提出一种用于产生用于手势识别的图像矩阵的模块，其中，所述模块具有用于输入激光投影机模块的至少一个同步数据信号的至少一个第一数据输入单元、用于输入光传感器模块的图像数据信号的第二数据输入单元并且具有存储器单元和存储器控制单元，其中，所述存储器控制单元如此配置，使得所述图像数据信号的图像数据根据所述至少一个同步数据信号作为图像矩阵存储在所述存储器单元中，其中，所述存储器控制单元如此配置，使得所述图像矩阵由所述图像数据根据借助所述至少一个同步数据信号传输的图像行方向信息来产生。

Description

用于产生用于手势识别的图像矩阵的模块、系统和方法
技术领域
本发明从根据权利要求1的前序部分所述的用于产生用于手势识别的图像矩阵的模块出发。本发明还从用于产生用于手势识别的图像矩阵的系统和方法出发。
背景技术
这样的设备众所周知。例如已知的是，通过激光投影机和光敏传感器的使用来产生通过激光投影机照明的场景。在此，将图像例如用于手势识别，所述手势识别例如在激光投影机的光中实施。然而，如果要提高通过激光投影机产生的投影图像的图像质量，则已知的激光投影机必须相对耗费地构造。
发明内容
本发明的任务是，提出用于产生用于手势识别的模块、系统和方法，其中，改善投影图像的图像质量并且尽管如此构造耗费相对小。
根据并列权利要求所述的用于产生用于手势识别的根据本发明的模块、根据本发明的系统和根据本发明的方法相对于现有技术具有以下优点：由于根据借助至少一个同步数据信号传输的图像行方向信息由图像数据产生图像矩阵，当通过激光投影机尽管如此产生具有相对高的图像质量的投影图像时也才能够实现根据图像矩阵的手势识别。为了提高图像质量，激光投影机尤其配置用于应用隔行(Interlacing)方法，其中，在本发明范畴内隔行方法可以理解为：直接相继产生的投影图像的初始图像行的或第一图像行的写方向分别交替。由于图像行方向信息的通过模块的使用，有利地能够实现，当通过激光投影机实施隔行方法时可以区分所实施手势的运动方向。优选地，图像矩阵是强度矩阵、尤其是光栅图，其中，给投影图像的像素分别明确唯一地分配强度值。此外，有利地通过图像行方向信息的借助至少一个同步数据信号的传输提供具有相对小的构造耗费的系统。所述至少一个同步数据信号尤其包括关于激光器的辐射方向的以及关于行的以编码形式的写方向的信息(图像行方向信息)，以便通过利用简单的同步数据信号传输不同事件(例如，帧开始奇数、帧开始偶数和/或行开始)。尤其如此产生图像矩阵，使得在根据隔行方法运行的激光投影机中能够实现手势识别，而不需要关于激光器的射束方向的详细的角说明，并且通过简单的方式传输关于写方向的信息(图像行方向信息)。
可以由从属权利要求以及参照附图的描述得到本发明的有利的构型和扩展方案。
根据一种优选的扩展方案设置，所述图像行方向信息涉及投影图像的通过所述激光投影机模块投影的图像行的写方向，其中，所述图像行尤其是所述投影图像的初始图像行。
由此，根据本发明有利地能够实现，由于图像矩阵的根据图像行方向信息的产生能够区分所实施手势的运动方向。
根据另一优选扩展方案设置，所述至少一个同步数据信号包括涉及所述投影图像的垂直同步数据信号和涉及所述投影图像的图像行的水平同步数据信号。
由此，根据本发明有利地能够实现，可以提供图像行方向信息到用于投影图像的每一个图像行的模块上。水平同步数据信号尤其包括图像行方向信息。
根据另一优选扩展方案设置，所述模块具有用于将垂直同步数据信号与水平同步数据信号同步的同步单元。
由此，根据本发明有利地能够实现，所述模块和激光投影机模块相互独立地、尤其异步地可运行，因为在所述模块中实施垂直同步数据信号与水平同步数据信号的同步。
根据另一优选扩展方案设置，所述模块具有用于根据作为图像矩阵存储在所述存储器单元中的图像数据进行手势识别的手势识别单元。
由此，根据本发明有利地能够实现，为了手势识别而访问存储在存储器单元中的图像矩阵，从而在根据隔行方法运行的激光投影机中也相对可靠地实施手势识别。
根据一种优选的扩展方案、尤其根据本发明的系统设置，激光投影机模块如此配置，使得初始图像行的写方向在彼此相继的投影图像的投影时交替。
由此，根据本发明有利地能够实现，激光投影机如此配置，使得隔行方法通过激光投影机实施，以便达到相对高的图像质量并且尽管如此实现可靠的手势识别。
根据一种优选的扩展方案、尤其根据本发明的方法设置，在第四方法步骤中，将至少一个同步数据信号传输到根据本发明的模块上，其中，在第五方法步骤中，通过所述模块的存储器控制单元将所述图像数据信号的图像数据根据所述至少一个同步数据信号以图像矩阵的形式存储在所述存储器单元中，其中，通过所述存储器控制单元由所述图像数据根据所述图像行方向信息产生所述图像矩阵。
由此，根据本发明有利地能够实现，改善投影图像的图像质量并且尽管如此构造耗费相对小。由于图像矩阵的由图像数据的根据借助至少一个同步数据信号传输的图像行方向信息的产生，在通过激光投影机以相对高的图像质量产生的投影图像中也实现手势的尤其通过图像矩阵的分析处理的识别。
根据另一优选的扩展方案、尤其根据本发明的方法设置，在第六方法步骤中，通过所述激光投影机借助所述投影激光射束沿着另一写方向投影另一投影图像的另一图像行，其中，在第七方法步骤中，通过所述光传感器模块如此产生另一图像数据信号，使得所述另一图像数据信号包括涉及所述另一图像行的另外的图像数据，其中，在第八方法步骤中通过所述激光投影机模块如此产生至少一个另外的同步数据信号，使得所述至少一个另外的同步数据信号具有涉及所述另一图像行的所述另一写方向的另外的图像行方向信息，其中，尤其在第九方法步骤中，通过所述存储器控制单元由所述另外的图像数据根据所述另外的图像行方向信息产生所述另一图像矩阵。
由此，根据本发明有利地能够实现，激光投影机配置用于实施隔行方法，从而达到投影图像的相对高的图像质量并且尽管如此可以区分所实施的手势的运动方向。
根据另一优选的扩展方案、尤其根据本发明的方法设置，所述图像行是所述投影图像的初始图像行并且所述另一图像行是所述另一投影图像的初始图像行，其中，如此投影所述图像行和所述另一图像行，使得当直接在所述投影图像之后投影所述另一投影图像时所述另一图像行的所述另一写方向与所述图像行的所述写方向相反。
由此，根据本发明有利地能够实现，在投影图像的相对高的图像质量的情况下也实现可靠的手势识别。
在附图中示出并且在随后的描述中进一步阐述本发明的实施例。
附图说明
附图示出：
图1以示意性视图示出根据本发明的方法的一种实施方式产生的投影图像，
图2以示意性视图示出根据本发明的一种实施方式的系统，
图3以示意性视图示出由根据本发明的一种实施方式的系统产生的同步数据信号，
图4以示意性视图示出根据本发明的一种实施方式的方法，以及
图5示出在根据本发明的一种实施方式的方法中应用的参数组。
具体实施方式
在不同的附图中，相同的部件总是设置有相同的附图标记并且因此通常也分别仅仅一次地描述或者提及。
图1以示意性视图示出根据本发明的方法的一种实施方式产生的投影图像50。在所述方法中，借助根据本发明的(例如在图2中示出的)系统的激光投影机10的投影激光射束2将投影图像50逐行地投影到投影面3上，其中，投影激光射束2如此运动，使得沿着写方向101(在图中从左向右)写投影图像50的初始图像行51，随后基本沿着相反的(即反向平行的)写方向101、102分别写投影图像50的两个直接彼此相继的图像行51、52。在投影图像50的投影之后，借助投影激光射束2将另一投影图像50'逐行地投影到投影面3上，其中，特别优选地实施隔行方法。这意味着，如此使投影激光射束2运动，使得沿着另一写方向101'(在示图中从右向左)写另一投影图像50'的另一初始图像行51'，所述另一写方向基本上与(直接)先前投影的投影图像50的初始图像行51的写方向101相反地(反向平行地)定向。同样，在另一投影图像50'的投影时，基本上沿着相反的(反向平行的)另外的写方向101'、102'分别写另外的投影图像50'的两个直接彼此相继的另外的图像行51'、52'。
在图2中以示意性视图示出根据本发明的一种实施方式的系统1，其中，该实施方式与其他实施方式基本相同。系统1包括激光投影机模块10、光传感器模块20和根据本发明的模块30。
激光投影机模块10如此配置，使得借助投影激光射束2将投影图像50逐行地投影到投影面3上，其中，如在此示出的那样沿着写方向101写投影图像的图像行51，其方式是，使投影激光射束2(在示图中从左向右)运动。如果对象4、例如手保持在光程中，则投影激光射束2在对象4上反射，由此产生反射信号2'。激光投影机模块10还配置用于产生至少一个同步数据信号11、12，其中，所述至少一个同步数据信号11、12通过激光投影机模块10如此配置，使得所述至少一个同步数据信号11、12具有图像行方向信息。同步数据信号11、12优选包括垂直同步数据信号11和水平同步数据信号12。
光传感器模块20如此配置，使得在投影图像50的投影期间探测反射信号2'，其中，图像数据信号、即尤其具有强度值的强度数据流根据所探测的反射信号2'来产生。光传感器模块20例如包括光敏传感器21——例如光电二极管21——和/或用于产生图像数据信号的传感器电路单元22。图像数据信号例如是数字的图像数据信号或者模拟的图像数据信号(其中，图像数据信号例如在模块30中数字化)。为了使图像数据信号的图像数据——其以下也称作测量数据——能够用于产生在激光投影机10之前场景的二维图像矩阵，将图像数据信号的图像数据尤其分别分配给相应坐标。光电二极管虽然尤其配置用于所反射的光(反射信号2')的强度的测量，然而优选不提供关于光来自哪个方向的信息。所述信息根据本发明由激光投影机10的至少一个同步数据信号11、12获得。
系统1还包括用于产生用于手势识别的图像矩阵的模块30、尤其图像产生模块30。模块30具有用于输入激光投影机模块10的至少一个同步数据信号的至少一个第一数据输入单元31，例如用于与激光投影机模块10通信的通信接口或者处理器输入单元。在此，至少一个同步数据信号通过第一数据传输单元41从激光投影机模块10传输到模块30上。数据传输单元41在至少一个同步数据信号11、12的(水平的和垂直的同步数据信号11、12的)串行传输时例如包括(仅仅)一个数据线路或者在至少一个同步数据信号11、12的(水平的和垂直的同步数据信号11、12的)并行传输时包括(仅仅)两个数据线路。此外，模块30包括用于输入光传感器模块20的图像数据信号的第二数据输入单元32，例如用于与光传感器模块20通信的第二通信接口或者处理器输入端。
附加地，模块30包括存储器单元22——例如工作存储器或随机存取存储器(RAM)——和存储器控制单元34，例如具有工作存储器控制器(RAM控制器)的功能的状态机。在本发明范畴内，存储器控制单元34尤其也称作状态机。存储器控制单元34如此配置，使得图像数据信号的图像数据根据同步数据信号11、12作为图像矩阵(即尤其作为光栅图状存储的强度值矩阵)存储在存储器单元33中。在此，由图像数据根据借助至少一个同步数据信号11、12传输的图像行方向信息产生或者组成图像矩阵，使得尤其图像数据与相应图像行51、52、51'、52'的写方向101、102、101'、102'无关地(有序地)存储在图像矩阵中。
模块30还包括用于将垂直同步数据信号11与水平同步数据信号12同步的同步单元35和用于根据作为图像矩阵存储在存储器单元33中的图像数据进行手势识别的手势识别单元36。
激光投影机10和模块30(尤其图像产生模块30)优选实现为分离的设备，其中，至少一个同步数据信号11、12通过构造为通信接口的数据输入单元31实现。替代地，激光投影机10和图像产生模块30集成在电设备1中，其中，数据输入单元31例如是处理器输入端。
在图3中以示意性视图示出由根据本发明的一种实施方式的系统产生的同步数据信号11、12、11'、12'，其中，该实施方式与其他实施方式基本相同。在此，至少一个(外部的)同步数据信号11、12包括垂直的(外部的)同步数据信号11(vSync)和水平的(外部的)同步数据信号12(hSync)。如果激光投影机10以另一处理器时钟运行，则所述(外部的)垂直的和水平的同步数据信号11和12例如可以时间错开地到达模块30。因此，至少一个同步数据信号11、12优选首先在图像产生模块30中同步，也就是说，垂直同步数据信号11与水平同步数据信号12在模块30中如此同步，使得产生至少一个另外的(内部的)同步数据信号11'、12'、即另一(内部的)垂直同步数据信号11'和另一(内部的)水平同步数据信号12'。优选地，同步单元35(尤其同步块)在模块30中如此实现，使得由至少一个(外部的)同步数据信号11、12通过写寄存器的应用来生成同步的(内部的)垂直的和水平的同步数据信号11'、12'。优选地，这通过以下实现：在第一时钟(参见附图标记201)期间的垂直的或水平的同步数据信号11、12的上升沿时一个时钟之后(参见附图标记202)作为控制值检查各个其他同步数据信号的值，使得例如可以区分涉及投影图像50的不同事件或情形。在图3中示出四个所述事件或情形，其中，(在示图的左列中)对于每个情形或事件示出外部的垂直同步数据信号11和外部的水平同步数据信号12，其中，(在示图的右列中)对于每一情形或事件示出(在移位寄存器中产生的)内部的垂直同步数据信号11'和(在移位寄存器中产生的)外部的水平同步数据信号12'。
第一情形(示图的第一行)涉及(例如投影图像50的)图像开始，其中，沿着写方向101(例如从左向右)写初始图像行或第一图像行51。第二情形(示图的第二行)涉及(例如另一投影图像50'的)图像开始，其中，沿着(反向平行的)另一写方向101'(例如从右向左)写另一初始图像行或第一图像行51'。第三情形(第三行)涉及行开始。第四情形(第四行)涉及水平同步数据信号12(hSync)用于写方向101、102、101'、102'的方向显示的应用，其中，尤其不显示行开始。
(内部的)水平的和/或垂直的同步数据信号11'、12'——在此也称作内部同步数据信号——用于将测量数据(图像数据信号的图像数据)相应于投影激光射束2的写方向101、101'地写入到模块30的存储器单元33中。优选地，所述方法步骤通过存储器控制单元34实施，所述存储器控制单元尤其配置为具有RAM控制器的功能的状态机。优选地，在此通过存储器控制单元34将测量值如此存储到存储器单元33中，使得在存储器单元33中分别相继地存储投影图像50的彼此相继的图像行51、52的图像数据，从而图像数据与写反向101、101'无关地以有序的方式存储。
在图4中以示意性视图示出根据本发明的一种实施方式的方法，其中，该实施方式与其他实施方式基本相同，其中，在此示出存储器控制单元34(尤其测量数据RAM控制器34)的状态图。优选地，存储器控制单元34对于每一个投影图像50、50'(即对于每一个帧)来开始。优选地，图像数据信号的图像数据通过存储器控制单元34写入到存储器单元33(尤其环形缓冲器)中。优选地，模块30的用于实施手势识别程序的手势识别单元36如此配置，使得通过用于手势识别的手势识别程序访问环形缓冲器。优选地，一旦对于手势识别要求新的图像矩阵，就通过手势识别程序将开始信号(参见附图标记311)传输到存储器控制单元34上。附加地，尤其将位于存储器单元33中的数据图像(即图像矩阵)拷贝到图像存储器(未示出)中，以便例如在图像屏幕(同样未示出)上显示数据图像。
优选地，通过存储器控制单元34实施随后描述的用于产生图像矩阵的方法步骤。使存储器控制单元34首先由第一方法状态310(基本状态)转变到第二方法状态320(拷贝存储器)中，当开始信号尤其由手势识别单元36接收(参见附图标记311)时，其中，在第二方法状态320中将图像矩阵的图像数据从存储器单元33拷贝到图像存储器中，直至拷贝过程结束(通过附图标记321示出)。
随后，使存储器控制单元34转变到第三方法状态330(监视vSync)中，其中，检查(内部的)垂直同步数据信号11'是否示出主动状态，其中，在存在图像开始(vSync主动，参见附图标记331)的情形中根据(内部的)水平同步数据信号12'探测(涉及图像行51的)写方向101，其中，给变量分配否定值，其中，将像素存储器地址设置为“零”。
随后，使存储器控制单元34转变到第四方法状态340(监视hSync)中，其中，计数图像行，使方向变量交替并且在达到行偏移并且不存在行跳跃的情形中使存储器控制单元34转变到第五方法状态350(等待像素偏移)中。
在第五方法状态350(等待像素偏移)中计数像素，其中，在达到像素偏移值的情形中(参见附图标记351)使存储器控制单元34转变到第六方法状态360(写行)中，其中，在第六方法状态360中将图像数据行存储在存储器单元33中，其中，在第六方法状态360中计数像素，其中，存储像素值，其中，使像素存储器地址递增，其中，在达到图像宽度并且行数小于图像高度的情形中使存储器控制单元34转变到第四方法状态340(监视hSync)中，否则占据第一状态310(基本状态)。
在图5中以示意性视图示出在根据本发明的一种实施方式的方法中所使用的参数组，其中，该实施方式与其他实施方式基本相同。在开始信号的接收之后并且在图像矩阵的存储在缓冲器或存储器单元33的图像数据拷贝到了图像存储器中之后，存储控制单元34开始存储新的测量数据或图像数据作为图像矩阵。不同的状态310、320、33、340、350、360尤其如此配置，使得存储器控制单元34将投影图像50的可任意配置的图像区段写入到存储器单元33中，其中，所述图像区段通过在图5中示出的参数组来限定。在此，示出光传感器模块20的图像数据信号(参见附图标记5)和存储在图像矩阵中的图像数据(参见附图标记6)。参数组例如包括图像高度401、行偏移401'、图像宽度402、像素偏移402'、垂直的和水平的同步数据信号11'、12'。例如，可以调节图像矩阵的分辨率，其中，关于垂直方向的分辨率的调节通过行跳跃来实现(参见例如附图标记500)，其中，关于水平方向的分辨率的调节通过测量数据数字化时的采样率的配置来实现。

Claims (11)

1.一种用于产生用于手势识别的图像矩阵的模块(30)，其中，所述模块(30)具有用于输入激光投影机模块(10)的至少一个同步数据信号的至少一个第一数据输入单元(31)、用于输入光传感器模块(20)的图像数据信号的第二数据输入单元(32)并且具有存储器单元(33)和存储器控制单元(34)，其中，所述存储器控制单元(34)如此配置，使得所述图像数据信号的图像数据根据所述至少一个同步数据信号作为图像矩阵存储在所述存储器单元(33)中，其特征在于，所述存储器控制单元(34)如此配置，使得所述图像矩阵由所述图像数据根据借助所述至少一个同步数据信号传输的图像行方向信息来产生。
2.根据权利要求1所述的模块(30)，其特征在于，所述图像行方向信息涉及投影图像(50)的通过所述激光投影机模块(10)投影的图像行(51)的写方向(101，101')，其中，所述图像行(51)尤其是所述投影图像(50)的初始图像行。
3.根据以上权利要求中任一项所述的模块(30)，其特征在于，所述至少一个同步数据信号包括涉及所述投影图像(50)的垂直同步数据信号和涉及所述投影图像(50)的图像行(51)的水平同步数据信号。
4.根据以上权利要求中任一项所述的模块(30)，其特征在于，所述模块(30)具有用于将所述垂直同步数据信号与所述水平同步数据信号同步的同步单元(35)。
5.根据以上权利要求中任一项所述的模块(30)，其特征在于，所述模块(30)具有用于根据作为图像矩阵存储在所述存储器单元(33)中的图像数据进行手势识别的手势识别单元(36)。
6.一种用于产生用于手势识别的图像矩阵的系统(1)，其中，所述系统(1)具有激光投影机模块(10)、光传感器模块(20)和根据以上权利要求中任一项所述的模块(30)，其中，所述激光投影机模块(10)配置用于产生所述至少一个同步数据信号，其中，所述光传感器模块(20)配置用于产生所述图像数据信号，其中，所述至少一个同步数据信号通过所述激光投影机模块(10)如此配置，使得所述至少一个同步数据信号具有所述图像行方向信息。
7.根据权利要求6所述的系统(1)，其特征在于，所述激光投影机模块(10)如此配置，使得所述初始图像行(51，51')的所述写方向(101，101')在彼此相继的投影图像(50，50')的投影时交替。
8.一种用于产生用于手势识别的图像矩阵的方法，其中，在第一方法步骤中通过激光投影机(10)沿着写方向(101)借助投影激光射束(2)投影投影图像(50)的图像行(51)，其中，在第二方法步骤中，通过光传感器模块(20)探测通过所述投影激光射束(2)的反射产生的反射信号(2')，其中，通过所述光传感器模块(20)根据所探测的反射信号(2')如此产生图像数据信号，使得所述图像数据信号包括涉及所述图像行(51)的图像数据，其中，在第三方法步骤中，通过所述激光投影机模块(10)如此产生至少一个同步数据信号，使得所述至少一个同步数据信号具有涉及所述图像行(51)的所述写方向(101)的图像行方向信息。
9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，在第四方法步骤中，将所述至少一个同步数据信号传输到根据权利要求1至5中任一项所述的模块(30)上，其中，在第五方法步骤中，通过所述模块(30)的存储器控制单元(34)将所述图像数据信号的图像数据根据所述至少一个同步数据信号以图像矩阵的形式存储在所述存储器单元(22)中，其中，通过所述存储器控制单元(34)由所述图像数据根据所述图像行方向信息产生所述图像矩阵。
10.根据权利要求8或9中任一项所述的方法，在第六方法步骤中，通过所述激光投影机(10)借助所述投影激光射束(2)沿着另一写方向(101')投影另一投影图像(50)的另一图像行(51')，其中，在第七方法步骤中，通过所述光传感器模块(20)如此产生另一图像数据信号，使得所述另一图像数据信号包括涉及所述另一图像行(51')的另外的图像数据，其中，在第八方法步骤中通过所述激光投影机模块(10)如此产生至少一个另外的同步数据信号，使得所述至少一个另外的同步数据信号具有涉及所述另一图像行(51’)的所述另一写方向(101')的另外的图像行方向信息，其中，尤其在第九方法步骤中，通过所述存储器控制单元(23)由所述另外的图像数据根据所述另外的图像行方向信息产生所述另一图像矩阵。
11.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，所述图像行(51)是所述投影图像(50)的初始图像行并且所述另一图像行(51')是所述另一投影图像(50')的初始图像行，其中，如此投影所述图像行(51)和所述另一图像行(51')，使得当直接在所述投影图像(50)之后投影所述另一投影图像(50')时所述另一图像行(51')的所述另一写方向(101')与所述图像行(51)的所述写方向(101)相反。
CN201580029231.8A 2014-06-03 2015-04-07 用于产生用于手势识别的图像矩阵的模块、系统和方法 Active CN106415450B (zh)

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