CN109388228A - 手势控制系统和手势控制方法 - Google Patents

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徐殿维
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Abstract

本发明公开了一种手势控制系统和手势控制方法，手势控制系统包括：电极传感器和手势识别模块；所述电极传感器响应使用者的手势操作并产生电场变化；所述手势识别模块连接电极传感器，将电场变化识别为对应的手势操作信号。手势控制方法包括以下步骤：步骤1，获取用户手势操作产生的电场变化；步骤2，将电场变化识别为对应的手势操作信号。利用电场变化捕捉使用者手势操作具有无需紧贴手势控制系统的优点，克服红外帘幕式的手势识别操控动作必须紧贴红外光发射接收阵列或红外帘幕组成的平面的缺点；同时，电极传感器成本远低于基于机器视觉的手势识别设备成本。

Description

手势控制系统和手势控制方法
技术领域
本发明属于智能控制技术领域，特别是涉及一种手势控制系统和手势控制方法。
背景技术
通常民用或工业场所的电器设备操作是通过触摸按键、机械开关、无线遥控、声控、光控等方式来实现。操作动作包括：“打开/关闭”双态开关，如电器设备的电源开关；切换开关如遥控器按钮，一般家用电器状态选择按钮；无级调节开关，如吊扇通过TRIAC电路实现无极变速。
非接触手势(识别)控制是近年来发展较快的一种控制方式，目前主要用于人机交互界面的非接触操作，例如基于红外帘幕的手势识别和基于机器视觉的手势识别。其中基于机器视觉的手势识别需要高性能CPU计算支持，独立作为开关使用时相对成本过高，不适合一般低成本电器设备的配套与普及。红外帘幕式的手势识别操控动作必须紧贴红外光发射接收阵列或红外帘幕组成的平面，除了可以实现多点精确控制外和普通操作相比没有优势。
发明内容
本发明的第一目的是提供一种手势控制系统，本发明的第二目的是提供一种手势控制方法，以解决现有技术中存在的成本高和操作不方便的问题。
为了实现上述第一目的，本发明提供一种手势控制系统，其包括：电极传感器和手势识别模块；所述电极传感器响应使用者的手势操作并产生电场变化；所述手势识别模块连接电极传感器，将电场变化识别为对应的手势操作信号。
本发明如上所述的手势控制系统，进一步，所述电极传感器包括第一电场感应器、第二电场感应器、第三电场感应器、第四电场感应器和中部电场感应器；第一电场感应器、第二电场感应器、第三电场感应器、第四电场感应器依次设置在通过中部电场感应器中心的十字交叉线上。
本发明如上所述的手势控制系统，进一步，所述手势识别模块将第一电场感应器、第中部电场感应器和第三电场感应器电场依次变化识别为第一直线手势操作信号；第二电场感应器、第中部电场感应器和第四电场感应器电场依次变化识别为第二直线手势操作信号；第一电场感应器、第二电场感应器、第三电场感应器、第四电场感应器之中的任意相邻的三个电场依次变化识别为旋转手势操作信号。
本发明如上所述的手势控制系统，进一步，所述第一电场感应器、第二电场感应器、第三电场感应器、第四电场感应器和中部电场感应器构成传感器平面，将某一电场感应器由于使用者与传感器平面距离变化导致的电场变化识别为远近距离手势操作信号。
本发明如上所述的手势控制系统，进一步，还包括电子设备控制模块，所述电子设备控制模块与手势识别模块连接，将手势操作信号转换为电子设备控制信号。
本发明如上所述的手势控制系统，进一步，所述电子设备为电动玩具、家用电器、车载电器。
为了实现上述第二目的，本发明提供一种手势控制方法，包括以下步骤：
步骤1，获取用户手势操作产生的电场变化；
步骤2，将电场变化识别为对应的手势操作信号。
优选的，还包括步骤3，将手势操作信号转换为电子设备控制信号，利用电子设备控制信号控制电子设备的不同工作状态。
优选的，所述手势操作信号包括直线手势操作信号、旋转手势操作信号和远近距离手势操作信号。
本发明的有益效果是：
利用电场变化捕捉使用者手势操作具有无需紧贴手势控制系统的优点，克服红外帘幕式的手势识别操控动作必须紧贴红外光发射接收阵列或红外帘幕组成的平面的缺点。同时，电极传感器成本远低于基于机器视觉的手势识别。
附图说明
通过结合以下附图所作的详细描述，本发明的上述和/或其他方面的优点将变得更清楚和更容易理解，这些附图只是示意性的，并不限制本发明，其中：
图1为本发明第一种实施例的电极传感器示意图；
图2为本发明第二种实施例的电极传感器示意图；
图3为本发明一种实施例的手势控制系统示意图；
图4为本发明一种实施例的手势控制方法流程图。
附图中，各标号所代表的部件列表如下：
1、电极传感器，2、基板，3、手势识别模块，4、电子设备控制模块， 11、第一电场感应器，12、第二电场感应器，13、第三电场感应器，14、第四电场感应器，15、中部电场感应器。
具体实施方式
在下文中，将参照附图描述本发明的手势控制系统和手势控制方法的实施例。
在此记载的实施例为本发明的特定的具体实施方式，用于说明本发明的构思，均是解释性和示例性的，不应解释为对本发明实施方式及本发明范围的限制。除在此记载的实施例外，本领域技术人员还能够基于本申请权利要求书和说明书所公开的内容采用显而易见的其它技术方案，这些技术方案包括采用对在此记载的实施例的做出任何显而易见的替换和修改的技术方案。
本说明书的附图为示意图，辅助说明本发明的构思，示意性地表示各部分的形状及其相互关系。请注意，为了便于清楚地表现出本发明实施例的各部件的结构，各附图之间并未按照相同的比例绘制。相同的参考标记用于表示相同的部分。
本发明一种实施例的手势控制系统包括：电极传感器1和手势识别模块 3；电极传感器1响应使用者的手势操作并产生电场变化；手势识别模块3 连接电极传感器1，将电场变化识别为对应的手势操作信号。利用上述手势控制系统实现一种手势控制方法，包括以下步骤：步骤1，获取用户手势操作产生的电场变化；步骤2，将电场变化识别为对应的手势操作信号。
利用电场变化捕捉使用者手势操作具有无需紧贴手势控制系统的优点，克服红外帘幕式的手势识别操控动作必须紧贴红外光发射接收阵列或红外帘幕组成的平面的缺点。同时，电极传感器成本远低于基于机器视觉的手势识别设备。
结合图1和图3说明本发明一种实施例的手势控制系统，其包括电极传感器1和手势识别模块3；电极传感器1响应使用者的手势操作并产生电场变化；手势识别模块3连接电极传感器1，将电场变化识别为对应的手势操作信号。电极传感器1包括第一电场感应器11、第二电场感应器12、第三电场感应器13、第四电场感应器14和中部电场感应器15；第一电场感应器 11、第二电场感应器12、第三电场感应器13、第四电场感应器14依次设置在通过中部电场感应器15中心的十字交叉线上。
按照上述方式设置电场感应器的优点是，仅需要五个电场感应器就能够实现多种手势控制命令的识别，兼顾控制命令的丰富性和设备的低成本，例如:
手势识别模块3将第一电场感应器11、第中部电场感应器15和第三电场感应器13电场依次变化识别为第一直线手势操作信号；更具体的，第一电场感应器11、第中部电场感应器15和第三电场感应器13电场依次变化为第一直线手势操作信号一。第三电场感应器13，第中部电场感应器15和第一电场感应器11电场依次变化为第一直线手势操作信号二。
第二电场感应器12、第中部电场感应器15和第四电场感应器14电场依次变化识别为第二直线手势操作信号；与第一直线手势操作信号类似，可以形成第二直线手势操作信号一和第二直线手势操作信号二。
第一电场感应器11、第二电场感应器12、第三电场感应器13、第四电场感应器14之中的任意相邻的三个电场依次变化识别为旋转手势操作信号。更具体的，第一电场感应器11、第二电场感应器12、第三电场感应器13、第四电场感应器14之中的任意相邻的三个电场顺时针依次变化识别为旋转手势操作信号一。第一电场感应器11、第二电场感应器12、第三电场感应器13、第四电场感应器14之中的任意相邻的三个电场逆时针依次变化识别为旋转手势操作信号二。
在另一种手势控制系统中，第一电场感应器11、第二电场感应器12、第三电场感应器13、第四电场感应器14和中部电场感应器15构成传感器平面，将某一电场感应器由于使用者与传感器平面距离变化导致的电场变化识别为远近距离手势操作信号。如图1所示，电场感应器固定安装在矩形结构的基板2上，将某一电场感应器由于使用者与基板2距离变化导致的电场变化识别为远近距离手势操作信号。
此外，上述图1所示电极传感器1还能够进行如下的改进，如图2所示，中部电场感应器15为正方形结构，第一电场感应器11、第二电场感应器12、第三电场感应器13、第四电场感应器14为结构相同的等腰梯形结构，梯形的短边与正方形的变长相等。按照上述机构设置的电极传感器在电场感应器之间不存在间隙，即不存在不能捕捉的空白区。更为重要的是，由于电场变化更加连续，手势识别模块将电场变化识别为对应的手势操作信号时能够实现更高的识别率，降低无法识别的情况发生。
上述手势控制系统作为控制模块用于控制多种电子设备，在进行电子设备的控制时，为了丰富控制功能，还需要对上述实施例进一步改进：手势控制系统包括电极传感器1、手势识别模块3和电子设备控制模块4；电极传感器1响应使用者的手势操作并产生电场变化；手势识别模块3连接电极传感器1，将电场变化识别为对应的手势操作信号；电子设备控制模块4与手势识别模块3连接，将手势操作信号转换为电子设备控制信号。例如，电子设备为电动玩具、家用电器、车载电器。
以下结合图4并以台灯为例说明利用上述手势控制系统如何进行控制和操作。首先获取用户手势操作产生的电场变化；然后将电场变化识别为对应的手势操作信号。
手势识别模块3识别出第一直线手势操作信号一、第一直线手势操作信号二。电子设备控制模块4将第一直线手势操作信号一转换为台灯打开控制信号，进而控制台灯光源打开。电子设备控制模块4将第一直线手势操作信号二转换为台灯关闭控制信号，进而控制台灯光源关闭。
手势识别模块3识别出第二直线手势操作信号一和第二直线手势操作信号二。电子设备控制模块4将第二直线手势操作信号一转换为台灯调亮控制信号，进而控制台灯光源亮度提高。电子设备控制模块4将第二直线手势操作信号二转换为台灯调暗控制信号，进而控制台灯光源亮度降低。
手势识别模块3识别出旋转手势操作信号一和旋转手势操作信号二。电子设备控制模块4将旋转手势操作信号一转换为台灯色温升高控制信号，进而控制台灯光源色温提高。电子设备控制模块4将旋转手势操作信号二转换为台灯色温降低控制信号，进而控制台灯光源色温降低。
上述披露的各技术特征并不限于已披露的与其它特征的组合，本领域技术人员还可根据发明之目的进行各技术特征之间的其它组合，以实现本发明之目的为准。

Claims (9)

1.一种手势控制系统，其特征在于，包括：电极传感器和手势识别模块；所述电极传感器响应使用者的手势操作并产生电场变化；所述手势识别模块连接电极传感器，将电场变化识别为对应的手势操作信号。
2.根据权利要求1所述的手势控制系统，其特征在于，所述电极传感器包括第一电场感应器、第二电场感应器、第三电场感应器、第四电场感应器和中部电场感应器；第一电场感应器、第二电场感应器、第三电场感应器、第四电场感应器依次设置在通过中部电场感应器中心的十字交叉线上。
3.根据权利要求2所述的手势控制系统，其特征在于，所述手势识别模块将第一电场感应器、第中部电场感应器和第三电场感应器电场依次变化识别为第一直线手势操作信号；第二电场感应器、第中部电场感应器和第四电场感应器电场依次变化识别为第二直线手势操作信号；第一电场感应器、第二电场感应器、第三电场感应器、第四电场感应器之中的任意相邻的三个电场依次变化识别为旋转手势操作信号。
4.根据权利要求2所述的手势控制系统，其特征在于，所述第一电场感应器、第二电场感应器、第三电场感应器、第四电场感应器和中部电场感应器构成传感器平面，将某一电场感应器由于使用者与传感器平面距离变化导致的电场变化识别为远近距离手势操作信号。
5.根据权利要求1-4任一项所述的手势控制系统，其特征在于，还包括电子设备控制模块，所述电子设备控制模块与手势识别模块连接，将手势操作信号转换为电子设备控制信号。
6.根据权利要求5所述的手势控制系统，其特征在于，所述电子设备为电动玩具、家用电器、车载电器。
7.一种手势控制方法，包括以下步骤：
步骤1，获取用户手势操作产生的电场变化；
步骤2，将电场变化识别为对应的手势操作信号。
8.根据权利要求7所述的手势控制方法，其特征在于，还包括步骤3，将手势操作信号转换为电子设备控制信号，利用电子设备控制信号控制电子设备的不同工作状态。
9.根据权利要求7所述的手势控制方法，其特征在于，所述手势操作信号包括直线手势操作信号、旋转手势操作信号和远近距离手势操作信号。
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