CN110597112B - 一种烹饪电器的三维手势控制方法与烹饪电器 - Google Patents

一种烹饪电器的三维手势控制方法与烹饪电器 Download PDF

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Abstract

本发明属于烹饪电器技术领域，具体涉及一种烹饪电器的三维手势控制方法与烹饪电器。本申请的烹饪电器的三维手势控制方法，通过获取用户手势变化的三维信息；将获取的所述用户手势变化的三维信息与预设的手势判定阈值进行对比，识别用户的运动手势；根据识别的运动手势控制烹饪电器执行对应的指令，实现烹饪电器的三维手势控制，使得用户不需要接触控制面板即可控制电磁炉，卫生而又方便，提升用户的体验感。

Description

一种烹饪电器的三维手势控制方法与烹饪电器
技术领域
本发明属于烹饪电器技术领域，具体涉及一种烹饪电器的三维手势控制方法与烹饪电器。
背景技术
随着触摸屏技术的不断推广，用户已经适应并逐渐熟悉了与机器的互动。现在，人机互动技术已迈上了更高的台阶，进入了手势识别时代。随着手势识别技术支持人机互动的不断深入发展，以及3D传感器技术的出现，其应用也变得日益广泛并多样化。
红外手势识别是一种应用广泛的手势识别方案，通过红外传感器阵列发射若干组红外信号，根据各组红外信号被反射回传感器的次序来识别用户手势。但是这种基于红外传感器阵列的手势识别方案只能检测用户在单个平面内的手势，即二维手势，其精度较低。
而TOF(time of flight)传感器是一种光学测距传感器，其测距原理为：TOF传感器发射光信号，光信号照射到被测物体后又返回到TOF传感器，TOF传感器根据光信号的往返时间差和光速即可计算出被测物体与TOF传感器之间的距离。因此，通过TOF测距原理可以识别用户的三维手势，并根据不同的手势执行相应的控制指令，解决目前采用红外传感器进行二维手势控制精度低等问题。且烹饪电器在烹饪过程中，由于用户手上经常会沾上水、油或其他污渍，使得操作电磁炉的按键时容易使电磁炉控制面板沾染脏污，难以清理。
发明内容
为了解决上述二维手势控制精度低，易出现误操作，烹饪电器易受水、油或其他污渍污染，导致不易清理等问题，本发明提供一种烹饪电器的三维手势控制方法与烹饪电器。
为实现上述目的，本发明所采用的技术方案是：一种烹饪电器的三维手势控制方法，
获取用户手势变化的三维信息；
将获取的所述用户手势变化的三维信息与预设的手势判定阈值进行对比，识别用户的运动手势；
根据识别的运动手势控制烹饪电器执行对应的指令。
进一步的，获取用户手势变化的三维信息，包括检测模块与用户手臂间的距离值d、距离值d发生变化的时刻t。
进一步的，检测模块至少包括第一检测模块、第二检测模块，所述用户手臂至第一检测模块的距离值为d1、距离值d1发生变化的时刻为t1；所述用户手臂至第二检测模块的距离值为d2、距离值d2发生变化的时刻为t2。
进一步的，第一检测模块、第二检测模块在同一平面上错开布置，所述手势判定阈值为T0，当|t1-t2|＜T0时，判定为左右运动手势；当|t1-t2|≥T0时，判定为前后运动手势；当d1和d2呈持续减小或增大趋势时，判定为上下运动手势。
进一步的，第一检测模块与第二检测模块之间的前后距离为L1，所述第一检测模块与所述第二检测模块间的左右距离为L2，且所述L1＞k*L2，k为大于等于1，所述当d1和/或d2的值发生变化时，
若t1-t2＞0且|t1-t2|＜T0，判定为从右往左运动的运动手势；
若t1-t2＜0且|t1-t2|＜T0，判定为从左往右运动的运动手势；
若t1-t2＞0且|t1-t2|≥T0，判定为从前往后运动的运动手势；
若t1-t2＜0且|t1-t2|≥T0，判定为从后往前运动的运动手势；
若d1或d2呈持续减小趋势，判定为从上往下运动的运动手势；
若d1或d2呈持续增加趋势，判定为从下往上运动的运动手势。
进一步的，上下运动的手势具有最高优先级，当同时存在上下运动手势、左右运动手势、前后运动手势时，只识别上下运动手势。
进一步的，将获取的所述用户手势变化的三维信息与预设的手势判定阈值进行对比前，对所述预设的手势判定阈值T0进行校准。
进一步的，校准所述手势判定阈值T0的步骤包括：
检测用户手臂从左往右运动过程中距离值的变化时刻t1和t2，并设t3＝|t1-t2|；
记录手势从前往后运动过程中距离值的变化时刻t1和t2，并设t4＝|t1-t2|；
根据测得的t3和t4计算：T0＝(t3+t4)/2。
一种烹饪电器，包括电器本体，包括检测模块、控制模块，所述
检测模块，用于获取用户手势变化的三维信息，并传输至控制模块；
控制模块，用于将获取的所述用户手势变化的三维信息与预设的手势判定阈值进行对比，识别用户的运动手势，并根据识别的运动手势控制烹饪电器执行相应的指令。
进一步的，检测模块的数量为两个时，所述两个检测模块在同一平面上错开布置。
进一步的，检测模块的数量为三个时，所述三个检测模块呈三角形布置。
进一步的，检测模块的数量为四个时，所述四个检测模块呈棱形布置。
进一步的，控制模块包括存储单元，所述存储单元用于存储不同条件下运动手势的控制规则。
进一步的，控制模块还包括校准单元，所述校准单元用于校准所述手势判定阈值。
进一步的，检测模块设于所述电器本体的侧部，且检测模块垂直于水平面向上布置。
本发明提供一种烹饪电器的三维手势控制方法，通过获取用户手势变化的三维信息；将获取的所述用户手势变化的三维信息与预设的手势判定阈值进行对比，识别用户的运动手势；根据识别的运动手势控制烹饪电器执行对应的指令，实现烹饪电器的三维手势控制，使得用户不需要接触控制面板即可控制电磁炉，卫生而又方便，提升用户的体验感。
附图说明
图1为烹饪电器的结构示意图；
图2为检测模块的相对位置结构示意图；
图3为烹饪电器的三维手势控制方法流程图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。
如图1和2所示，一种烹饪电器，包括电器本体1，包括检测模块2、控制模块3，所述
检测模块2，用于获取用户手势变化的三维信息，并传输至控制模块3；
检测模块2设于所述电器本体的侧部，且检测模块垂直于水平面向上布置；检测模块的数量可为多个，当检测模块的数量为两个时，该两个检测模块在同一平面上错开布置；当检测模块的数量为三个时，该三个检测模块呈三角形布置；当检测模块的数量为四个时，该四个检测模块呈棱形布置。
本实施例以两个检测模块为例进行说明，该检测模块为TOF传感器，且第一TOF传感器22与第二TOF传感器21布置在同一平面上，两个TOF传感器的相对位置如图2所示，且满足L1＞k*L2(k＝1,2,3，…)，其中k、L1和L2根据实际结构大小确定；TOF传感器垂直于水平面向上布置，实时发射光信号(光信号可以是红外光信号、激光信号等)来测量TOF传感器与用户手臂之间的距离，并将距离值传输给控制模块MCU。
控制模块3，用于将获取的所述用户手势变化的三维信息与预设的手势判定阈值进行对比，识别用户的运动手势，并根据识别的运动手势控制烹饪电器执行相应的指令。
控制模块3包括存储单元、校准单元，所述存储单元用于存储不同条件下运动手势的控制规则，即设第一TOF传感器测得的距离值为d1，第二TOF传感器测得的距离值为d2，距离值d1发生变化的时刻为t1，距离值d2发生变化的时刻为t2，手势判定阈值为T0，当t1-t2＞0且|t1-t2|＜T0时，手势为从右往左运动，控制电磁炉切换到下一个工作模式(工作模式如爆炒、蒸煮、火锅等)；当t1-t2＜0且|t1-t2|＜T0时，手势为从左往右运动，控制电磁炉切换到上一个工作模式；当t1-t2＞0且|t1-t2|≥T0时，手势为从后往前运动，控制电磁炉减小加热功率；当t1-t2＜0且|t1-t2|≥T0时，手势为从前往后运动，控制电磁炉增大加热功率；当d1或d2呈持续减小趋势时，手势为从上往下运动，控制电磁炉停止加热；当d1或d2呈持续增加趋势时，手势为从下往上运动，控制电磁炉开始工作；
校准单元用于校准所述手势判定阈值，手势判定阈值T0在电磁炉出厂时已预设，但考虑到不同的用户其手势动作的速度有所区别，为提高左右运动手势与前后运动手势的判别准确度，可对手势判定阈值T0进行校准。
本实施例的烹饪电器以电磁炉为例进行说明。
如图3所示，一种烹饪电器的三维手势控制方法，
S1：获取用户手势变化的三维信息；
获取用户手势变化的三维信息，包括检测模块与用户手臂间的距离值d、距离值d发生变化的时刻t；本实施例中检测模块包括第一TOF传感器、第二TOF传感器，所述用户手臂至第一TOF传感器的距离值为d1、距离值d1发生变化的时刻为t1；所述用户手臂至第二TOF传感器的距离值为d2、距离值d2发生变化的时刻为t2；
MCU实时检测接收d1和d2的值，当用户的手臂扫过手势检测模块时，d1和d2的值根据手臂的移动方向会相继发生变化，MCU及时将t1和t2存储起来；
S2：将获取的所述用户手势变化的三维信息与预设的手势判定阈值进行对比，识别用户的运动手势；
第一TOF传感器、第二TOF传感器在同一平面上错开布置，即第一TOF传感器与第二TOF传感器之间的前后距离为L1，所述第一TOF传感器与所述第二TOF传感器间的左右距离为L2，且所述L1＞k*L2，k为大于等于1，使得手臂在手势检测模块之上进行左右运动与前后运动时，|t1-t2|的值有较大区别，据此来判别手臂的左右与前后运动；设手势判定阈值为T0，当|t1-t2|＜T0时，判定为左右运动手势；当|t1-t2|≥T0时，判定为前后运动手势；当d1和d2呈持续减小或增大趋势时，判定为上下运动手势；
当d1和d2的值发生变化时，说明手势检测模块检测到了用户手势，于是MCU根据t1、t2、T0、d1、d2进行手势识别：
当t1-t2＞0且|t1-t2|＜T0，判定为从右往左运动的运动手势；
当t1-t2＜0且|t1-t2|＜T0，判定为从左往右运动的运动手势；
当t1-t2＞0且|t1-t2|≥T0，判定为从前往后运动的运动手势；
当t1-t2＜0且|t1-t2|≥T0，判定为从后往前运动的运动手势；
当d1或d2呈持续减小趋势，判定为从上往下运动的运动手势；
当d1或d2呈持续增加趋势，判定为从下往上运动的运动手势。
本实施例中的上下运动的手势具有最高优先级，即当同时存在上下运动手势、左右运动手势、前后运动手势时，只识别上下运动手势，以防止用户在进行上下运动手势时误触发其他手势。
S3：根据识别的运动手势控制烹饪电器执行对应的指令；
即当识别到用户有从右往左的手势时，控制电磁炉切换到下一个工作模式(工作模式如爆炒、蒸煮、火锅等)；
当识别到用户有从左往右的手势时，控制电磁炉切换到上一个工作模式；
当识别到用户有从下往上的手势时，控制电磁炉开始工作；
当识别到用户有从前往后的手势时，控制电磁炉增大加热功率；
当识别到用户有从后往前的手势时，控制电磁炉减小加热功率；
当识别到用户有从上往下的手势时，控制电磁炉停止加热。
本实施例中的手势判定阈值T0在电磁炉出厂时已预设，考虑到不同的用户其手势动作的速度有所区别，为提高左右运动手势与前后运动手势的判别准确度，将获取的所述用户手势变化的三维信息与预设的手势判定阈值进行对比前，对所述预设的手势判定阈值T0进行校准；该校准所述手势判定阈值T0的步骤包括：
检测用户手臂从左往右运动过程中距离值的变化时刻t1和t2，并设t3＝|t1-t2|；
记录手势从前往后运动过程中距离值的变化时刻t1和t2，并设t4＝|t1-t2|；
根据测得的t3和t4计算：T0＝(t3+t4)/2。
本发明通过两个TOF传感器识别用户的三维手势，该结构简单、成本低和功耗低，使得用户在烹饪过程中，无需接触控制面板即可控制电磁炉，实现电磁炉的三维手势控制，防止手上沾上的水、油或其他污渍脏污电磁炉的控制面板，保证电磁炉控制面板的清洁卫生，提升用户的体验感。
上述仅为本发明的优选具体实施方式，但本发明的设计构思并不局限于此，凡利用此构思对本发明进行非实质性的改动，均应属于侵犯本发明保护范围的行为。

Claims (9)

1.一种烹饪电器的三维手势控制方法，其特征在于：
其中，烹饪电器上设有检测模块，检测模块垂直于水平面向上布置，检测模块包括第一检测模块、第二检测模块，所述第一检测模块、第二检测模块在同一平面上错开布置，所述第一检测模块与第二检测模块之间的前后距离为L1，所述第一检测模块与所述第二检测模块间的左右距离为L2，且所述L1＞k*L2，k为大于等于1；
所述三维手势控制方法，包括：
获取用户手势变化的三维信息，包括用户手臂至第一检测模块的距离值为d1、距离值d1发生变化的时刻为t1；所述用户手臂至第二检测模块的距离值为d2、距离值d2发生变化的时刻为t2；
将获取的所述用户手势变化的三维信息与预设的手势判定阈值进行对比，识别用户的运动手势，所述手势判定阈值为T0，当|t1-t2|＜T0时，判定为左右运动手势；当|t1-t2|≥T0时，判定为前后运动手势；当d1和d2呈持续减小或增大趋势时，判定为上下运动手势；
根据识别的运动手势控制烹饪电器执行对应的指令。
2.根据权利要求1所述的烹饪电器的三维手势控制方法，其特征在于：第一检测模块位于第二检测模块左侧的下方，所述当d1和/或d2的值发生变化时，
若t1-t2＞0且|t1-t2|＜T0，判定为从右往左运动的运动手势；
若t1-t2＜0且|t1-t2|＜T0，判定为从左往右运动的运动手势；
若t1-t2＞0且|t1-t2|≥T0，判定为从前往后运动的运动手势；
若t1-t2＜0且|t1-t2|≥T0，判定为从后往前运动的运动手势；
若d1或d2呈持续减小趋势，判定为从上往下运动的运动手势；
若d1或d2呈持续增加趋势，判定为从下往上运动的运动手势。
3.根据权利要求2所述的烹饪电器的三维手势控制方法，其特征在于：所述上下运动的手势具有最高优先级，当同时存在上下运动手势、左右运动手势、前后运动手势时，只识别上下运动手势。
4.根据权利要求1所述的烹饪电器的三维手势控制方法，其特征在于：将获取的所述用户手势变化的三维信息与预设的手势判定阈值进行对比前，对所述预设的手势判定阈值T0进行校准。
5.根据权利要求4所述的烹饪电器的三维手势控制方法，其特征在于：校准所述手势判定阈值T0的步骤包括：
检测用户手臂从左往右运动过程中距离值的变化时刻t1和t2，并设t3＝|t1-t2|；
记录手势从前往后运动过程中距离值的变化时刻t1和t2，并设t4＝|t1-t2|；
根据测得的t3和t4计算：T0＝(t3+t4)/2。
6.一种烹饪电器，包括电器本体，其特征在于：包括检测模块、控制模块，所述
检测模块，垂直于水平面向上布置，包括第一检测模块、第二检测模块，所述第一检测模块、第二检测模块在同一平面上错开布置，所述第一检测模块与第二检测模块之间的前后距离为L1，所述第一检测模块与所述第二检测模块间的左右距离为L2，且所述L1＞k*L2，k为大于等于1；
检测模块用于获取用户手势变化的三维信息，并传输至控制模块，获取用户手势变化的三维信息，包括检测模块与用户手臂间的距离值d、距离值d发生变化的时刻t用户手臂至第一检测模块的距离值为d1、距离值d1发生变化的时刻为t1；所述用户手臂至第二检测模块的距离值为d2、距离值d2发生变化的时刻为t2；
控制模块，用于将获取的所述用户手势变化的三维信息与预设的手势判定阈值进行对比，识别用户的运动手势，并根据识别的运动手势控制烹饪电器执行相应的指令；所述手势判定阈值为T0，当|t1-t2|＜T0时，判定为左右运动手势；当|t1-t2|≥T0时，判定为前后运动手势；当d1和d2呈持续减小或增大趋势时，判定为上下运动手势；所述手势判定阈值为T0，当|t1-t2|＜T0时，判定为左右运动手势；当|t1-t2|≥T0时，判定为前后运动手势；当d1和d2呈持续减小或增大趋势时，判定为上下运动手势。
7.根据权利要求6所述的烹饪电器，其特征在于：所述控制模块包括存储单元，所述存储单元用于存储不同条件下运动手势的控制规则。
8.根据权利要求6所述的烹饪电器，其特征在于：所述控制模块还包括校准单元，所述校准单元用于校准所述手势判定阈值。
9.根据权利要求6所述的烹饪电器，其特征在于：所述检测模块设于所述电器本体的侧部。
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