CN111731956B - 一种实现按下非接触电梯的按钮的设备和方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提出一种实现按下非接触电梯的按钮的设备，包括：电子线路板，所述电子线路板具有信号发送和接收阵列，所述阵列能够检测乘客动作并进行解析，转换为电梯的对应按钮，并传输给电梯。本发明还提出一种实现按下非接触电梯的按钮的方法，包括：通过信号发送和接收阵列检测乘客动作并进行解析，转换为电梯的对应按钮，并传输给电梯。本发明通过手势的非接触操作，实现所有的电梯按键输入功能，提高了乘坐电梯的安全卫生程度。
Description
技术领域
本发明涉及电梯领域，更具体地，涉及一种实现按下非接触电梯的按钮的设备和方法。
背景技术
电梯按钮是日常乘坐电梯都需要接触的部件，具有较大的卫生防疫风险。电梯按钮通常实现：呼叫轿厢上下行、选择目的楼层、强制关门或者开门。这些操作都可能导致接触病毒感染。
现有技术有将非接触传感器与实体按键安装在一起，施工难度大，而且影响实体按键的使用，特别是影响盲人操作原有按键。
还有利用3D投影投射出按钮图形，再利用景深摄像机等来获取乘客的操作。 3D投影和景深传感器成本很高，需要占用较大的空间安装设备、投影信息。
还有利用非接触触屏来选择露出。这是在一个面板上集成所有按键信息，对于10层楼以上的电梯来说选项太多，按键非常密集。而且对于不同楼层与按键需求的电梯，需要专门定制。
发明内容
针对背景技术中的问题，本发明在普通电梯的基础上，增加非接触的电梯按钮，避免人触碰到按键，减少病毒感染几率。为此，本发明提出一个非接触电梯的按钮的实现设备，安装在电梯厅站或者轿厢墙壁上，乘客通过手势进行非接触操作，实现非接触乘坐电梯。
本发明提出一种实现按下非接触电梯的按钮的设备，包括：电子线路板，所述电子线路板具有信号发送和接收阵列，所述阵列能够检测乘客动作并进行解析，转换为电梯的对应按钮，并传输给电梯。
优选地，所述设备还包括：设备面板，所述设备面板能够被无线信号穿过，所述设备面板位于所述电子线路板之上。
优选地，所述信号发送和接收阵列为红外二极管阵列或者传感器阵列，所述传感器包括：电容距离传感器，电感传感器，微波传感器、超声波传感器和TOF 激光测距传感器。
优选地，所述信号发送和接收阵列将乘客动作转换为待解析图形；所述电子线路板解析所述待解析图形，并与目标图形进行匹配。
优选地，所述电子线路板能够：将所述待解析图形与目标图形进行匹配运算，找出图形的相似点；根据电子线路板检测到的乘客动作，评估笔画顺序，与预设图形进行匹配运算；根据待解析图形在X轴、Y轴或者2D平面内其他轴线方向的分布规律，与预设图形的特征进行匹配运算，所述分布规律包括检测波峰、波谷的大小和数量。
优选地，所述电子线路板能够：检测时根据左右手的不同而提取相关信息；剔除手指进入和离开检查区域时记录的数据。
优选地，所述电子线路板能够：过滤孤立的突发噪声；对待解析图形的点阵进行2D平面的滤波，将断点补齐以使得输入笔画连续；根据输入次序预测输入点的路径，剔除手指以外的干扰输入。
本发明提出一种实现按下非接触电梯的按钮的方法，包括：通过信号发送和接收阵列检测乘客动作并进行解析，转换为电梯的对应按钮，并传输给电梯。
优选地，所述方法包括：
1)将乘客动作转换为待解析图形；
2)解析所述待解析图形，与目标图形进行匹配运算，找出图形的相似点；
3)根据检测到的乘客动作，评估笔画顺序，与预设图形进行匹配运算；
4)根据待解析图形在X轴、Y轴或者2D平面内其他轴线方向的分布规律，与预设图形的特征进行匹配运算。
优选地，所述方法包括：所述分布规律包括检测波峰、波谷的大小和数量。
优选地，所述方法包括：检测时根据左右手的不同而提取相关信息；剔除手指进入和离开检查区域时记录的数据。
优选地，所述方法包括：过滤孤立的突发噪声；对输入图形的点阵进行2D 平面的滤波，将断点补齐以使得输入笔画连续；根据输入次序预测输入点的路径，剔除手指以外的干扰输入。
优选地，所述方法包括：对待解析图形进行X轴和Y轴方向大小缩放，方便识别。
本发明的有益效果为：首先，对乘客来说：通过手势的非接触操作，实现所有的电梯按键输入功能，提高了乘坐电梯的卫生程度。
其次，对电梯设备生产维护方：本设备成本较低，不影响原有实体按键，一种设备适用于所有电梯类型，标准化好利于大批量生产。
最后，本设备可以使用在其他特殊场景：比如医院对病毒接触特别敏感；其他需要信息输入的交通工具、建筑物门禁或者自动售货机等。
附图说明
为了更容易理解本发明，将通过参照附图中示出的具体实施方式更详细地描述本发明。这些附图只描绘了本发明的典型实施方式，不应认为对本发明保护范围的限制。
图1为本发明的设备的结构原理图。
图2为本发明的设备中的点阵的工作原理图。
图3-图6为本发明的设备中的点阵的排布方式示意图。
附图标记
1-设备面板；2-电子线路板；3-通信接口；4-电源接口。
具体实施方式
下面参照附图描述本发明的实施方式，其中相同的部件用相同的附图标记表示。在不冲突的情况下，下述的实施例及实施例中的技术特征可以相互组合。
如图1所示，本发明的设备包括4部分：设备面板1，设备面板下部的电子线路板2，电子线路板2上的对电梯的通信接口3，以及电子线路板2上的连接外部电源的电源接口4。电子线路板上集成有检测电路和处理器，能够检测乘客的操作并提供反馈信息。
设备面板1用于提供对设备的保护，而且可以供无线信号穿过(优选地，设备面板1是透明的)，方便设备面板1下方的电子线路板2检测乘客的操作；同时可以让乘客看到设备给出的操作提示或者反馈信息。所述无线信号可以是：红外、蓝牙、Wifi、Zigbe、LoRa、NB-IOT等。
设备面板1下部的电子线路板2能够检测乘客的手势(本发明以手势为例来描述本发明的思想，但是本发明的方法不受此限制，也可以用以检测人体其他部位的动作)，电子线路2上设置有由信号发射和接收阵列，例如红外发射和接收二极管阵列，也可以是其他传感器组成的阵列，所述传感器包括但不限于：电容接近传感器、电感接近传感器、微波传感器、超声波传感器、TOF激光测距传感器、光学摄像传感器。也可以设置有可见光指示灯，用于给出操作的提示或者反馈。
通信接口3用于把乘客指令转换的电子信号发送给电梯设备，可以采用有线或者无线通信。电源接口4用于连接外部电源，对本设备进行供电。可选地，电源接口4可以省略，此时本发明的设备采用内置电源方式供电，内置电源可以是电池。
本设备可以贴墙安装在电梯的轿厢或者厅站内，不影响原有实体按键的使用。
本设备同时适用于新安装电梯与老电梯的后改造，对电梯的改造很少，不影响现有电梯的按键使用，改造难度低，可以大幅提高电梯的实用性与先进性。本设备通过可见光指示，提高可用性，方便乘客观察和学习使用。本设备安装方便，可以简便的贴装在墙面。
本设备的电子线路板2的信号发送和接收阵列能够检测设备的设备面板1之外的物体，优选地的检测范围在1到20cm的距离范围内，实现高精度的手势识别。软件和硬件需要提高手势识别精度，需要符合人体习惯，排除干扰信息。
下面描述如何进行手势识别。
如图2所示，显示了3*3的红外接收和发送二极管阵列(实际阵列大小和布局方式可以根据需求调整)，向下的箭头表示接收红外管，向上的箭头表示发送红外管。乘客用手指在设备面板1上方(不接触面板)划出数字“2”的路径。意思为选择楼层“2”。乘客动作被电子线路板2检测出来，并向电梯发送去2层的指令。
图2采用的是二极管阵列，该信号接收和发送阵列可以是一个或者多个传感器组成，传感器可以是电容距离传感器，电感传感器，摄像头传感器，TOF激光测距传感器等。
图3-图6显示了其他阵列形状。图3中，接收二极管和发送二极管紧贴排布。图4中，接收二极管和发送二极管横向或纵向散开的排布。图5中，接收二极管和发送二极管横向或纵向互相间隔的排布。图6中，接收二极管和发送二极管采用蜂巢式排布。也可以有其他形状，例如圆环形、圆形、三角形等，在此不再一一列出。
电梯输入信息大约为10到20个字符，检测的方法包括：
S1，使用信号接收和发送阵列来检测手写(或者手势)图形。
S2，解析检测到的手写(或者手势)图形与目标图形进行匹配。
S3，匹配成功则连通电梯的对应按钮功能。
优选地，所述步骤S2还包括；
S21，根据传感器检测到的手写(或者手势)图形，与目标图形进行匹配运算，找出图形的相似点。
S22，根据传感器检测到的乘客动作，即手写(或手势)输入顺序，评估输入笔画顺序，确定手写(或手势)的最终图形，与预设图形进行匹配运算，注意到不同人员的输入笔顺可能完全不同。具体地，传感器检测的不同顺序的笔顺，转换为一组动态图像，根据动态图像确定最终的输入图形，进行图形匹配。例如，数字“1”，可以从上往下写，也可以从下往上写，这是对2种符号进行识别，但是都定义为数字意义的1。数字“0”或“8”，是封闭图形，则枚举可能的起始点和完成点，完成匹配运算。
S23，根据输入图形(待解析图形)在X轴、Y轴或者2D平面内其他轴线方向的分布规律，与预设图形的特征进行匹配运算。所述分布规律包括检测波峰、波谷的大小和数量。
优选地，步骤S1还包括：优化手势的跟踪算法，提高数据采集效率。例如：不同的左右手书写习惯不同会造成采集信息不同，比如右手书写，指尖通常在左上方，右下方是手掌、手臂或者衣袖等等。手势跟踪时以左上方的信号输入作为有效输入点。优化手势的跟踪算法包括：将在手指进入检查区域时(包括垂直于面板进入，和水平于面板进入，甚至是同时有垂直和水平方向的进入)记录的数据排除；同样的，在手指完成输入后，手指离开检测区域时，删除留下的“拖尾”手势。
优选地，在步骤S2中，在进行匹配步骤的S21之前，还包括：对传感器的采样数据进行滤波和信号处理。滤波包括：1)噪声消除，发现待解析图形中的孤立的突发噪声，消除；2)对待解析图形的点阵进行2D平面的滤波，断点补齐，发现断开的点，补齐后让输入笔画连续；3)根据输入次序，预测输入点的路径，判断哪些输入是手指以外的干扰输入，排除异物干扰。干扰信息包括袖子等物体的干扰信息。
下面描述本发明的设备的工作过程。
如果楼层为1个数字，乘客输入数字后即可选择前往，类似电视机的遥控器选择频道。
如果楼层为2个数字，同样采用电视机选择频道的习惯，连续输入2个数字即可。注意到本设备并不需要扩大面板面积，只需要顺序输入2个数字即可。类似手机输入法中的手写输入。
同样可以定义开门、关门、呼叫电梯上下行、负数楼层等功能。
优选地，本发明的设备具有可见光指示灯，通过可见光指示灯(可以是1个、多个或者陈列)来提示用户如何操作，或者通知客户操作成功与否。类似平板电脑的操作，让乘客直观的看到非接触手势信息的识别结果，通过显示信息来提高人机交互的有效性。
本发明还提出一种实现按下非接触电梯的按钮的方法，包括：
S1，提供一种设备，所述设备具有信号采集阵列或者位置传感器(电容传感器等)。信号采集阵列或位置传感器通过检测目标对象位置来得到乘客的手势信息。
S2，所述设备的信号采集阵列采集乘梯人员做出的手势，并进行手势识别，将所述手势转化为电梯对应按钮的功能包括：选择楼层，开电梯门，关电梯门，紧急呼叫等等。其中，所述手势可以是数字(例如0-9)或者字母(例如代表地下层的B)，也可以是特殊指定的符号或手势，例如从左侧划动到右侧，表示关门。从右侧划动到左侧，表示开门。
S3，所述信号采集点阵将所识别的信息发送给电梯。
所述设备的详细工作方式如前所述，在此不再详细描述。
优选地，所述设备具有显示面板，在面板上显示识别的所述数字供乘梯人员进行确认。
优选地，可以在每识别一个数字或字母后供乘梯人员确认。
实际使用时，乘梯人员在设备前方手写楼层数字或者符号。所述设备识别所述手势并转换为楼层对应的楼层或功能。
以上所述的实施例，只是本发明较优选的具体实施方式，本领域的技术人员在本发明技术方案范围内进行的通常变化和替换都应包含在本发明的保护范围内。
Claims (9)
1.一种实现按下非接触电梯的按钮的设备，其特征在于，包括：
设备面板；
电子线路板，位于设备面板下方，所述电子线路板具有信号发送和接收阵列，所述阵列能够检测乘客动作并进行解析，转换为电梯的对应按钮，并传输给电梯，
其中，所述阵列通过如下方式进行解析：根据检测到的乘客动作，将不同顺序的笔顺转换为一组动态图像，根据动态图像确定最终的待解析图形；根据所述待解析图形在X轴、Y轴或者2D平面内其他轴线方向的分布规律，与预设图形的特征进行匹配运算，所述分布规律包括检测波峰、波谷的大小和数量。
2.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，
所述设备面板能够被无线信号穿过，所述设备面板位于所述电子线路板之上。
3.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，
所述信号发送和接收阵列为红外二极管阵列或者传感器阵列，所述传感器包括：电容距离传感器，电感传感器，微波传感器、超声波传感器和TOF激光测距传感器。
4.根据权利要求3所述的设备，其特征在于，所述电子线路板能够：
检测时根据左右手的不同而提取相关信息；
剔除手指进入和离开检查区域时记录的数据。
5.根据权利要求4所述的设备，其特征在于，所述电子线路板能够：
过滤孤立的突发噪声；
对待解析图形的点阵进行2D平面的滤波，将断点补齐以使得输入笔画连续；
根据输入次序预测输入点的路径，剔除手指以外的干扰输入。
6.一种实现按下非接触电梯的按钮的方法，其特征在于，包括：
通过信号发送和接收阵列检测乘客动作并进行解析，转换为电梯的对应按钮，并传输给电梯；
其中，解析过程包括：根据检测到的乘客动作，将不同顺序的笔顺转换为一组动态图像，根据动态图像确定最终的待解析图形；根据待解析图形在X轴、Y轴或者2D平面内其他轴线方向的分布规律，与预设图形的特征进行匹配运算，所述分布规律包括检测波峰、波谷的大小和数量。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，包括：
信号发送和接收阵列检测时根据左右手的不同而提取相关信息；
剔除手指进入和离开检查区域时记录的数据。
8.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，包括：
过滤待孤立的突发噪声；
对待解析图形的点阵进行2D平面的滤波，将断点补齐以使得输入笔画连续；
根据输入次序预测输入点的路径，剔除手指以外的干扰输入。
9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，包括：
对输入图形进行X轴和Y轴方向大小缩放，方便识别。
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Granted publication date: 20230228 |