CN106560766A - 非接触式手势判断方法及其装置 - Google Patents

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吴高彬
张鸿德
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Abstract

本发明为一种非接触式手势判断方法及其装置，具有影像感测器来检测影像感测信息，并利用惯性感测器来检测惯性感测信号，再由处理器来判断是否检测到物件信息及是否有惯性事件发生，藉此排除与惯性事件发生于同一及/或相邻影像图框中的影像感测信息，以使得所用以判断手势的影像感测信息均为不受惯性事件影响的影像感测信息，以提升所判断的手势的正确性。

Description

非接触式手势判断方法及其装置
技术领域
本发明为一种非接触式手势判断方法及其装置，指一种透过光学影像感测方式来判断非接触式手势的方法及其装置。
背景技术
随着科技的进步，电子产品的输入方式也随之进步，由传统式的实体按键输入，演进到虚拟的触控面板输入，近期更发展出非接触式的输入方式，使用者无须接触电子装置，电子装置透过非接触式的感测器来检测使用者于空中操作的手势，加以辨识后执行相对应的指令。尤其对于具有扩增实境(Augmented Reality,AR)功能的设备而言，使用非接触式的输入可使得输入更加直觉化，使用上可更加便利。扩增实境配合电子装置(尤其是穿戴式电子装置)可衍生出多种不同的应用，例如常见应用于游戏、远距会议、导航地图等。
非接触式的输入方式透过影像感测器，来撷取使用者在空中挥舞的手掌或手指的移动距离、速度、角度等信息，并判断为相对应的手势，以触发相对应的指令，然而，电子装置无论为使用者穿戴于身上或使用者手持，容易因使用者本身非刻意的动作而随之移动，使得电子装置与未动作的手指或手掌之间可能产生相对移动，此时影像感测器将会因此判断为使用者手掌或手指的移动，而误判手势，进而触发非使用者所欲进行的指令，如此则对使用上造成莫大的困扰。
发明内容
有鉴于此，本发明针对误判非接触式手势的情形加以改进，以解决现有技术中的问题。
为达到上述的发明目的，本发明所采用的技术手段为创作一种非接触式手势判断方法，其包括：
a.检测一非接触式感测装置的感测范围内的一影像感测信息，并检测该非接触式感测装置本身的一惯性感测信号；
b.根据该惯性感测信号，判断该非接触式感测装置是否发生一惯性事件，根据该影像感测信息，判断是否检测到一物件信息；
c.当判断未发生该惯性事件且检测到该物件信息时，则依据至少一笔该影像感测信息进行手势判断并输出相对应的手势。
进一步而言，配合前述的非接触式手势判断方法，本发明创作一种非接触式感测装置，其包括：
一处理器；
一惯性感测器，其与该处理器相连接；
至少一影像感测器，其与该处理器相连接，该处理器执行前述本发明的非接触式手势判断方法中的步骤。
本发明的优点在于，透过惯性感测器的设置以及配合判断惯性事件发生与否，来使得所输出的手势不受惯性事件的影响，因而避免误判手势及误触指令。
本发明另采用一种技术手段为创作一种一种非接触式手势判断方法，应用于一可携式电子装置，该可携式电子装置包括一手势检测单元用于检测一使用者的手势操作，以及一第一感测器用于检测该可携式电子装置的运动，该方法包括：
a.根据第一感测器的输出判断该可携式电子装置发生运动；以及
b.在步骤a之后，中断触发该使用者的手势操作。
附图说明
图1为本发明的装置第一实施例的方块图。
图2为本发明的装置第二实施例的方块图。
图3为本发明的方法的流程图。
图4为本发明的方法第一实施例的流程图。
图5为本发明的方法第二实施例的流程图。
图6为本发明的方法第三实施例的流程图。
图7为本发明的方法第四实施例的流程图。
图8为本发明的实施态样的时序图。
图9为本发明的另一方法的流程图。
其中，附图标记：
10 处理器 11 储存单元
20 惯性感测器 30 影像感测器
40 储存单元
具体实施方式
以下配合附图及本发明的实施例，进一步阐述本发明为达成预定发明目的所采取的技术手段。
请参阅图1所示，本发明的非接触式感测装置包含有一处理器10、一惯性感测器(Inertial Measurement Unit,IMU)20及至少一影像感测器30。
在一实施例中(如图1所示)，该处理器10中内建一储存单元11；在另一实施例中(如图2所示)，该处理器10与一外部储存单元40相连接。
该惯性感测器20与该处理器10相连接，该惯性感测器20将所检测到的惯性感测信号SI传送至该处理器10，该惯性感测器20可为各种可检测物体运动的感测器。在一实施例中，该惯性感测器20为一加速度计(G-sensor,Accelerometer)；在一实施例中，该惯性感测器20为一陀螺仪(Gyroscope)；在一实施例中，该惯性感测器20为一磁力仪(magnetometer)。
所述影像感测器30将所检测到的非接触式影像感测信息SG传送至该处理器10。在一实施例中，本发明的非接触式感测装置具有数个影像感测器30，以在不同角度、位置截取该影像感测信息，藉此提升影像精确度或可供其他影像处理应用。在一实施例中，所述影像感测器30为光学感测器。
请参阅图3所示，本发明的非接触式手势判断方法包含以下步骤：
检测该影像感测信息SG及惯性感测信号SI(S1)：透过该惯性感测器20检测对应到穿戴在使用者身上的该非接触式感测装置的惯性感测信号SI，并透过所述影像感测器30检测位于其感测范围内的影像感测信息SG。在一实施例中，前述步骤S1在一影像图框(ImageFrame)中检测该惯性感测信号SI及该影像感测信息SG。
根据影像感测信息SG判断是否检测到一物件信息，根据惯性感测信号SI判断是否发生一惯性事件(S2)：该处理器10依据惯性感测信号SI判断是否发生一惯性事件，并依据该影像感测信息SG，判断是否检测到一物件信息。若判断未发生该惯性事件且有检测到该物件信息，则进入步骤S3，若任一条件不符合则回到步骤S1。在一实施例中，在同一影像图框中判断是否既未发生惯性事件、又检测到物件信息。判断是否发生惯性事件可由多种判断方法达成，在一实施例中，将该惯性感测信号SI的感应量与一门槛值比较后，当该该惯性感测信号SI的感应量大于该门槛值时，则判断有该惯性事件发生。判断是否检测到物件信息亦可由多种判断方法达成，在一实施例中，将该影像感测信息SG与预设的物件特定特征(如指尖、掌心等)加以比较，判断是否为其中一预设物件，若是，则判断具有物件信息。
当判断未发生惯性事件且检测到物件信息时，进行手势判断并输出相对应的手势(S3)：当该处理器10判断为既未发生惯性事件、又检测到物件信息时，则依据至少一笔该影像感测信息进行手势判断并输出相对应的手势。
在一实施例中，请参阅图4所示，步骤S2包含步骤S21A、S22A：该处理器10根据该惯性感测信号SI，判断是否发生一惯性事件(S21A)，若是，则回到步骤S1A再继续检测影像感测信息SG及惯性感测信号SI，若否，则进入步骤S22A；该处理器10接着根据该影像感测信息SG，判断是否检测到一物件信息(S22A)，若否，则回到步骤S1A，若是，则进入步骤S30A。步骤S3包含步骤S30A、S31A、S32A：该处理器10将步骤S22A中判断为是的影像图框标记于该储存单元11、40中(S30A)；接着该处理器10依据已标记的该影像图框中的影像感测信息，判断是否满足一手势(S31A)，若是，则输出相对应的手势(S32A)，若否，则回到步骤S1A。
在另一实施例中，请参阅图5所示，步骤S2包含步骤S21B、S20B、S22B：该处理器10根据该惯性感测信号SI，判断是否发生一惯性事件(S21B)，若是，则先标记发生该惯性事件的影像图框并记录于该储存单元11、40中(S20B)，接着回到步骤S1B再继续检测该影像感测信息SG及该惯性感测信号SI，若否，则进入步骤S22B；该处理器10接着根据该影像感测信息SG，判断是否检测到一物件信息(S22B)，若否，则回到步骤S1B，若是，则进入步骤S31B。步骤S3包含步骤S31B、S32B：该处理器10依据未标记的该影像图框中的影像感测信息，判断是否满足一手势(S31B)，若是，则输出相对应的手势(S32B)，若否，则回到步骤S1B。
在一实施例中，请参阅图6所示，步骤S2包含步骤S21C、S22C：该处理器10根据该影像感测信息SG，判断是否检测到一物件信息(S21C)，若否，则回到步骤S1C再继续检测该影像感测信息SG及该惯性感测信号SI，若是，则进入步骤S22C；该处理器10接着根据惯性感测信号SI，判断是否发生一惯性事件(S22C)，若是，则回到步骤S1C，若否，则进入步骤S30C。步骤S3包含步骤S30C、S31C、S32C：该处理器10将步骤S22C中判断为否的该影像图框标记并记录于该储存单元11、40中(S30C)；接着该处理器10依据已标记的该影像图框中的影像感测信息，判断是否满足一手势(S31C)，若是，则输出相对应的手势(S32C)，若否，则回到步骤S1C。
在另一实施例中，请参阅图7所示，步骤S2包含步骤S21D、S20D、S22D：该处理器10根据该影像感测信息SG，判断是否检测到一物件信息(S21D)，若是，则进入步骤S22D，若否，则到步骤S1D再继续检测该影像感测信息SG及该惯性感测信号SI；该处理器10接着根据该惯性感测信号SI，判断是否发生一惯性事件(S22D)，若是，则先标记发生该惯性事件的影像图框且记录于该储存单元11、40中(S20D)，接着再回到步骤S1D，若是，则进入步骤S31D。步骤S3包含步骤S31D、S32D：该处理器10依据未标记的该影像图框中的影像感测信息，判断是否满足一手势(S31D)，若是，则输出相对应的手势(S32D)，若否，则回到步骤S1D。
如图4及图5所示的实施例，先依据该惯性感测信号SI判断是否发生一惯性事件，若已发生该惯性事件，则此笔影像感测信息SG已受到该惯性事件的影响而无法真实反应出使用者欲进行的操控或手势，故无须再进一步判断是否检测到一物件信息。又，如图6及图7所示的实施例，先依据该影像感测信息SG判断是否检测到一物件信息，若判断无该物件信息，后续亦无进一步辨识手势的需求，所以当然无需再判断是否发生一惯性事件。因此，依据前述图4及图5所示的实施例，则该处理器10可依据其中一判断结果再决定是否进行另一项判断或直接返回步骤S1，以减少该处理器10的负载，并降低能耗。
如图5及图7所示的实施例中，对于发生该惯性事件的影像图框加以标记，为了避免该惯性事件发生的前后时间点也影响到判断手势的正确性，于判断未标记的该影像图框中的影像感测信息是否满足一手势时(S31B)(S31D)，该处理器10将同时排除已标记的该影像图框及与其相邻的该其他影像图框后，再对剩余未受该惯性事件影响的该数个影像图框中的影像感测信息加以判断是否符合一手势。如此一来，更能够有效排除该惯性事件对手势判断的影响，以提升手势判断的正确性。
以下利用一具体实施态样配合前述实施例说明本发明的方法：
请参阅图8配合图4及图6所示，在一检测时段中产生了数个影像图框F1～F6，其中当该影像图框F1依据步骤(S21A、S22A)或步骤(S21C、S22C)判断检测到一物件信息G1且无发生一惯性事件时，执行步骤S30A、S30C以标记该影像图框F1，接着再执行步骤S31A、S31C判断已标记的该影像图框F1中的影像感测信息是否符合一手势，若此时判断该影像感测信息仍不足以符合一手势，故回到步骤S1A、S1C继续进行检测；接着该影像图框F2与前述影像图框F1情形相同，仅检测到该物件信息G2而未发生惯性事件，故同样依据前述步骤而标记该影像图框F2，此时执行步骤S31A、S31C时，将已标记的两个影像图框F1、F2中的影像感测信息结合判断是否符合一手势，若符合则执行步骤S32A、S32C以输出该相对应的手势，若不符合则回到步骤S1A、S1C继续进行检测；当该影像图框F3依据步骤S21A、S22C判断发生一惯性事件I3，则回到步骤S1A、S1C再继续检测；当该影像图框F4依据步骤S21A、S22C判断发生一惯性事件I4，亦回到步骤S1A、S1C继续检测；接着该影像图框F5与前述影像图框F1情形相同，仅检测到一物件信息G5而未发生惯性事件，故同样依据前述步骤而标记该影像图框F5，此时执行步骤S31A、S31C时，将已标记的三个影像图框F1、F2、F5中的影像感测信息结合判断是否符合一手势，若符合则执行步骤S32A、S32C以输出该相对应的手势，若不符合则回到步骤S1A、S1C继续进行检测。在一实施例中，于执行步骤S31A、S31C时亦可将与前述未标记的该影像图框F3、F4相邻的该影像图框F2、F5一同排除，仅以该影像图框F1中的影像感测信息来判断是否符合一手势。
接着，该影像图框F6与前述影像图框F1情形相同，仅检测到一物件信息G6而未发生惯性事件，故同样依据前述步骤而标记该影像图框F6，此时执行步骤S31A、S31C时，将已标记的四个影像图框F1、F2、F5、F6中的影像感测信息结合判断是否符合一手势，若符合则执行步骤S32A、S32C以输出该相对应的手势，若不符合则回到步骤S1A、S1C继续进行检测。在一实施例中，于执行步骤S31A、S31C时亦可将与前述未标记的该影像图框F3、F4相邻的该影像图框F2、F5加以排除，仅以该影像图框F1、F6中的影像感测信息来判断是否符合一手势。
请参阅图8配合图5及图7所示，在一检测时段中产生了数个影像图框F1～F6，其中当该影像图框F1依据步骤(S21B、S22B)或步骤(S21D、S22D)判断检测到一物件信息G1且无发生一惯性事件时，执行步骤S31B、S31D判断未标记的该影像图框F1中的影像感测信息是否符合一手势，此时判断仍不足以符合一手势，故回到步骤S1B、S1D继续进行检测；接着该影像图框F2与前述影像图框F1情形相同，仅发生一物件信息G2而未发生惯性事件，故同样依据前述步骤执行步骤S31B、S31D，将未标记的两个影像图框F1、F2中的影像感测信息结合判断是否符合一手势，若符合则执行步骤S32B、S32D以输出该相对应的手势，若不符合则回到步骤S1B、S1D继续进行检测；当该影像图框F3依据步骤S21B、S22D判断发生一惯性事件I3，则标记该影像图框F3并回到步骤S1B、S1D再继续检测；当该影像图框F4依据步骤S21B、S22D判断发生一惯性事件I4，则标记该影像图框F4并回到步骤S1B、S1D再继续检测；接着该影像图框F5与前述影像图框F1情形相同，仅检测到一物件信息G5而未发生惯性事件，故同样执行步骤S31B、S31D，将未标记的三个影像图框F1、F2、F5中的影像感测信息结合判断是否符合一手势，若符合则执行步骤S32B、S32D以输出该相对应的手势，若不符合则回到步骤S1B、S1D继续进行检测。在一实施例中，于执行步骤S31B、S31D时亦可将与前述已标记的该影像图框F3、F4相邻的该影像图框F2、F5加以排除，仅以该影像图框F1中的影像感测信息来判断是否符合一手势。
接着，该影像图框F6与前述影像图框F1情形相同，仅检测到一物件信息G6而未发生惯性事件，故同样执行步骤S31B、S31D时，将未标记的四个影像图框F1、F2、F5、F6中的影像感测信息结合判断是否符合一手势，若符合则执行步骤S32B、S32D以输出该相对应的手势，若不符合则回到步骤S1B、S1D继续进行检测。在一实施例中，于执行步骤S31B、S31D时亦可将与前述已标记的该影像图框F3、F4相邻的该影像图框F2、F5加以排除，仅以该影像图框F1、F6中的影像感测信息来判断是否符合一手势。
综上所述，根据本发明的装置及方法，可进一步有效排除使用者误产生的震动、移动、晃动等惯性事件对非接触式手势判断的影响，而以未受惯性事件影响的影像感测信息来判断非接触式手势，因此，可提升所判断出的非接触式手势的正确性。
在另一实施例中，请参阅图9所示，本发明的方法应用于一可携式电子装置，该可携式电子装置包括一手势检测单元用于检测一使用者的手势操作，以及一第一感测器用于检测该可携式电子装置自身的运动，该方法包括：根据第一感测器的输出判断该可携式电子装置发生运动(S1E)；以及在步骤S1E之后，中断触发该使用者的手势操作(S2E)。其中，该可携式电子装置可为一非接触式感测装置，该手势检测单元可包含一个或多个前述影像感测器30，该第一感测器可包含一个或多个前述惯性感测器20，当判断该可携式电子装置发生运动时，可指该第一感测器所检测到的感应信号的感应量大于一预设门槛值；所述中断触发该使用者的手势操作，可为放弃该笔所检测到的手势操作。
以上所述仅是本发明的实施例而已，并非对本发明做任何形式上的限制，虽然本发明已以实施例公开如上，然而并非用以限定本发明，任何所属技术领域的技术人员，在不脱离本发明技术方案的范围内，当可利用上述公开的技术内容作出些许更动或修改为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。

Claims (24)

1.一种非接触式手势判断方法，其特征在于，包括：
a.检测一非接触式感测装置的感测范围内的一影像感测信息，并检测该非接触式感测装置本身的一惯性感测信号；
b.根据该惯性感测信号，判断该非接触式感测装置是否发生一惯性事件，根据该影像感测信息，判断是否检测到一物件信息；
c.当判断未发生该惯性事件且检测到该物件信息时，则依据至少一笔该影像感测信息进行手势判断并输出相对应的手势。
2.如权利要求1所述的非接触式手势判断方法，其特征在于，于步骤b中，先判断是否发生该惯性事件，若判断无该惯性事件发生，则进一步判断是否检测到该物件信息；若判断有该惯性事件发生，则回到步骤a。
3.如权利要求2所述的非接触式手势判断方法，其特征在于，当判断无该惯性事件发生，且进一步判断是否检测到该物件信息时，若判断无该物件信息，则回到步骤a。
4.如权利要求1所述的非接触式手势判断方法，其特征在于，于步骤b中，先判断是否检测到该物件信息，若判断有检测到该物件信息，则进一步判断是否发生该惯性事件；若判断无检测到该物件信息，则回到步骤a。
5.如权利要求4所述的非接触式手势判断方法，其特征在于，当判断有检测到该物件信息，且进一步判断是否发生该惯性事件时，若判断有该惯性事件发生，则回到步骤a。
6.如权利要求1至5中任一所述的非接触式手势判断方法，其特征在于，步骤c进一步包含以下步骤：
c1.在一影像图框中，当前述步骤b判断未发生该惯性事件且检测到该物件信息时，标记该影像图框；
c2.判断已标记的数张影像图框中的影像感测信息是否符合一手势，若否，则回到步骤a，若是，则执行步骤c3；
c3.输出相对应的该手势。
7.如权利要求1至5中任一所述的非接触式手势判断方法，其特征在于：
步骤b进一步包含以下步骤：在一影像图框中，当判断发生该惯性事件时，标记该影像图框；
步骤c进一步包含以下步骤：
c1.判断未标记的数张影像图框中的影像感测信息是否符合一手势，若否，则回到步骤a，若是，则执行步骤c2；
c2.输出相对应的该手势。
8.如权利要求7所述的非接触式手势判断方法，其特征在于：
于步骤c1中，将与已标记的影像图框相邻的影像图框加以排除后，再对排除后剩余的影像图框中的影像感测信息加以判断是否符合一手势。
9.如权利要求1至5中任一所述的非接触式手势判断方法，其特征在于，于步骤b中判断是否发生该惯性事件，指该惯性感测信号的感应量与一门槛值比较，若该惯性感测信号的感应量超过该门槛值，则判断有该惯性事件发生。
10.如权利要求1至5中任一所述的非接触式手势判断方法，其特征在于，于步骤b中判断是否检测到该物件信息，指判断该影像感测信号是否符合其中一预设物件特征。
11.一种非接触式感测装置，其特征在于，包括：
一处理器；
一惯性感测器，其与该处理器相连接；
至少一影像感测器，其与该处理器相连接；
其中该处理器执行以下步骤：
a.接收由所述影像感测器所检测到的一非接触式影像感测信息，及接收由该惯性感测器所接收到检测该非接触示感测装置自身的一惯性感测信号；
b.根据该惯性感测信号，判断该非接触式感测装置是否发生一惯性事件，根据该影像感测信息，判断是否检测到物件信息；
c.当判断未发生该惯性事件且检测到该物件信息时，则依据至少一笔该影像感测信息进行手势判断并输出相对应的手势。
12.如权利要求11所述的非接触式感测装置，其特征在于，该惯性感测器为一加速度计、一陀螺仪、或一磁力仪。
13.如权利要求11或12所述的非接触式感测装置，其特征在于，进一步包含一储存单元，该储存单元内建于该处理器中或以外接方式连接该处理器。
14.如权利要求13所述的非接触式感测装置，其特征在于，该处理器所执行的步骤c进一步包含以下步骤：
c1.在一影像图框中，当该处理器于前述步骤b判断未发生该惯性事件且检测到该物件信息时，标记该影像图框于该储存单元中；
c2.该处理器判断已标记的数张影像图框中的影像感测信息是否符合一手势，若否，则回到步骤a，若是，则执行步骤c3；
c3.输出相对应的该手势。
15.如权利要求13所述的非接触式感测装置，其特征在于，该处理器所执行的步骤b及步骤c进一步包含以下步骤：
步骤b进一步包含以下步骤：在一影像图框中，当该处理器判断发生该惯性事件时，标记该影像图框于该储存单元中；
步骤c进一步包含以下步骤：
c1.该处理器判断未标记的数张影像图框中的影像感测信息是否符合一手势，若否，则回到步骤a，若是，则执行步骤c2；
c2.输出相对应的该手势。
16.如权利要求15所述的非接触式感测装置，其特征在于，该处理器所执行的步骤c1中，该处理器将与已标记的影像图框相邻的影像图框加以排除后，再对排除后剩余的影像图框中的影像感测信息加以判断是否符合一手势。
17.如权利要求11或12所述的非接触式感测装置，其特征在于，于该处理器所执行的步骤b中，先判断是否发生该惯性事件，若判断无该惯性事件发生，则进一步判断是否检测到该物件信息；若判断有该惯性事件发生，则回到步骤a。
18.如权利要求17所述的非接触式感测装置，其特征在于，于该处理器所执行的步骤b中当判断无该惯性事件发生，且进一步判断是否检测到该物件信息时，若判断无该物件信息，则回到步骤a。
19.如权利要求11或12所述的非接触式感测装置，其特征在于，于该处理器所执行的步骤b中，先判断是否检测到该物件信息，若判断有检测到该物件信息，则进一步判断是否发生该惯性事件；若判断无检测到该物件信息，则回到步骤a。
20.如权利要求19所述的非接触式感测装置，其特征在于，于该处理器所执行的步骤b中当判断有检测到该物件信息，且进一步判断是否发生该惯性事件时，若判断有该惯性事件发生，则回到步骤a。
21.如权利要求11或12所述的非接触式感测装置，其特征在于，于该处理器所执行的步骤b中判断是否发生该惯性事件，指该惯性感测信号的感应量与一门槛值比较，若该惯性感测信号的感应量超过该门槛值，则判断有该惯性事件发生。
22.如权利要求11或12所述的非接触式感测装置，其特征在于，于该处理器所执行的步骤b中判断是否检测到该物件信息，指判断该影像感测信号是否符合其中一预设物件特征。
23.一种非接触式手势判断方法，应用于一可携式电子装置，该可携式电子装置包括一手势检测单元用于检测一使用者的手势操作，以及一第一感测器用于检测该可携式电子装置的运动，该方法包括：
a.根据第一感测器的输出判断该可携式电子装置发生运动；以及
b.在步骤a之后，中断触发该使用者的手势操作。
24.如权利要求23所述的非接触式手势判断方法，其特征在于，步骤b中所述的中断触发该使用者的手势操作，指放弃所检测到的手势操作。
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