CN112183429B - 3d手势识别系统及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种3D手势识别系统，包括手势感应模块；第一感应单元用于通过用户触发的方式响应，并形成一识别区域；第二感应单元设置于所述识别区域中，用于通过用户触发的方式响应，并输出响应信号；第三感应单元设置于所述识别区域中，且与第二感应单元相连，用于响应第二感应单元输出的响应信号；其中，在第一感应单元触发后、第二感应单元触发后以及第三感应单元响应后，第一感应单元、第二感应单元和第三感应单元用于共同捕捉所述识别区域所对应空间范围内的用户手势动作。本发明能够提高用户手势的识别效率，且能够减少手势识别错误及误触发的概率，有效满足电梯非接触式的操作需求。本发明还公开了一种3D手势识别方法。

Description

3D手势识别系统及方法
技术领域
本发明涉及手势识别技术领域，特别是涉及一种3D手势识别系统及方法。
背景技术
目前电梯广泛适用于医院、宾馆等人员流动频繁的场所。乘客通过电梯的操作按钮选择需要到底的楼层位置。电梯的操作按钮多数为机械按钮或者触摸按钮等需要人体接触的按钮。上述通过接触的方式操作电梯的按钮增加了细菌、病毒等的传播风险。特别是疫情期间，极大增加了高度传染性疾病的传播风险染。
此外，目前市面上也存在通过通过识别用户的3D手势动作，以控制电梯运行的按钮。上述所谓的“3D”是英文“3 Dimensions”的简称，就是由X、Y、Z三个轴组成的三维立体空间。该按钮不需要与人体接触，极大减小了细菌、病毒等的传播风险。但手势动作识别的准确率不高，误触发较多，能够识别用户的手势动作也比较有限，只能够识别简单的手势动作。
发明内容
针对上述存在的技术问题，本发明的目的是：提出了一种3D手势识别系统，使用稳定可靠，能够提高用户手势的识别效率，且能够减少手势识别错误及误触发的概率，有效满足电梯非接触式的操作需求。
本发明的另一目的是：提出了一种3D手势识别方法。
本发明的技术解决方案是这样实现的：一种3D手势识别系统，包括手势感应模块；所述手势感应模块包括第一感应单元、第二感应单元和第三感应单元；
所述第一感应单元用于通过用户触发的方式响应，并形成一识别区域；
所述第二感应单元设置于所述识别区域中，用于通过用户触发的方式响应，并输出响应信号；
所述第三感应单元设置于所述识别区域中，且与第二感应单元相连，用于响应第二感应单元输出的响应信号；
其中，在所述第一感应单元触发后、第二感应单元触发后以及第三感应单元响应后，所述第一感应单元、第二感应单元和第三感应单元用于共同捕捉所述识别区域所对应空间范围内的用户手势动作；
所述第二感应单元括若干个第二感应部件；所述识别区域内设有若干个第一设定区域；所述第一设定区域具有第一端和第二端；若干个所述第二感应部件设置于第一设定区域中，且沿第一端至第二端的方向间隔排列；
所述第三感应单元包括若干个第三感应部件；所述识别区域内位于除第一设定区域以外的任何区域设置有第二设定区域；若干个所述第三感应部件分布于第二设定区域中；
若干个所述第一设定区域在识别区域中呈“米”字形排布。
进一步的，所述3D手势识别系统包括手势识别处理模块；所述手势识别处理模块用于通过算法识别用户手势动作，并形成数据信号。
进一步的，所述第一感应单元包括若干个第一感应部件；若干个所述第一感应部件沿设定轨迹间隔排列，形成所述识别区域。
进一步的，所述第一感应部件为电磁感应天线；所述电磁感应天线包括用于产生电磁场的发送器电极和用于感应电磁场变化的接收器电极。
进一步的，所述第二感应部件为电磁感应天线；所述电磁感应天线包括用于产生电磁场的发送器电极和用于感应电磁场变化的接收器电极。
进一步的，若干个所述第一设定区域在识别区域中呈相互平行排布。
进一步的，所述第三感应部件为雷达天线；所述雷达天线用于周期性的向一预设范围发射雷达信号，并接收反射后的雷达回波信号。
一种3D手势识别方法，所述3D手势识别方法包括如下步骤：
s1、第一感应单元通过用户触发的方式响应，并形成一识别区域；
s2、位于识别区域中的第二感应单元通过用户触发的方式响应，并输出响应信号；
s3、位于识别区域中的第三感应单元响应第二感应单元输出的响应信号；
s4、第一感应单元、第二感应单元和第三感应单元共同捕捉识别区域所对应空间范围内的用户手势动作；
其中，所述第二感应单元括若干个第二感应部件；所述识别区域内设有若干个第一设定区域；所述第一设定区域具有第一端和第二端；若干个所述第二感应部件设置于第一设定区域中，且沿第一端至第二端的方向间隔排列；
所述第三感应单元包括若干个第三感应部件；所述识别区域内位于除第一设定区域以外的任何区域设置有第二设定区域；若干个所述第三感应部件分布于第二设定区域中；
若干个所述第一设定区域在识别区域中呈“米”字形排布。
进一步的，在所述步骤s4之后还包括以下步骤：s5、手势识别处理模块通过算法识别用户手势动作，并形成数据信号。
由于上述技术方案的运用，本发明与现有技术相比具有下列优点：
1、本发明提出的3D手势识别系统及方法中，通过第一感应单元的配合使用，能够检测用户手势书写动作的边界，用户在限定的识别区域所对应的空间范围内进行手势书写，有效提高手势识别的准确率和速度。
2、本发明提出的3D手势识别系统及方法中，通过第二感应单元和第三感应单元的配合使用，能够检测用户手势书写时的位置，只有当位于识别区域所对应的空间范围内进行手势书写时，用户的手势动作才会被捕捉和识别，从而减小了手势识别错误和误触发的概率，有效满足电梯非接触式的操作需求。
附图说明
下面结合附图对本发明技术方案作进一步说明：
图1为本发明的工作原理图；
图2为本发明的手势感应模块中的各感应单元的布置图；
图3为本发明的手势感应模块中的各感应单元的另一种方式的布置图；
图4为本发明的手势感应模块中的各感应单元的另一种方式的布置图；
其中：1、第一感应单元；2、第二感应单元；3、第三感应单元；4、手势识别处理模块；5、识别区域；51、第一设定区域；52、第二设定区域。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的较佳实施例进行详细阐述，以使本发明的优点和特征能更易于被本领域技术人员理解，从而对本发明的保护范围做出更为清楚明确的界定。
实施例一
如图1-2所示为本发明所述的一种3D手势识别系统，包括手势感应模块。该手势感应模块用于捕捉用户在空间中的3D手势动作。该手势感应模块包括第一感应单元1、第二感应单元2和第三感应单元3。第一感应单元1用于通过用户触发的方式响应，并形成一识别区域5。具体的，第一感应单元1包括若干个相连接的第一感应部件。若干个第一感应部件沿设定轨迹间隔排列，形成该识别区域5。如图2所示，该识别区域5为方形区域，上述若干个第一感应部件沿识别区域5的边界轨迹间隔排列。第一感应部件的排列紧密程度依据实际需求而定。第一感应部件优选为电磁感应天线。电磁感应天线为现有技术中的常规部件，该电磁感应天线包括用于产生电磁场的发送器电极和用于感应电磁场变化的接收器电极。用户的手部靠近第一感应部件的距离不大于50CM时，第一感应部件感应电磁场变化，该第一感应部件被触发后，引起其余第一感应部件触发，从而实现第一感应单元1的触发。
上述第二感应单元2安装于前述的识别区域5中，用于通过用户触发的方式响应，并输出响应信号。具体的，第二感应单元2括若干个第二感应部件。识别区域5内预先设置有若干个第一设定区域51。第一设定区域51具有第一端和第二端。若干个前述的第二感应部件安装于该第一设定区域51中，且沿第一端至第二端的方向间隔排列。该第一端和第二端靠近识别区域5的边界。第二感应部件的排列紧密程度依据实际需求而定。第二感应部件优选电磁感应天线。电磁感应天线包括用于产生电磁场的发送器电极和用于感应电磁场变化的接收器电极。用户的手部靠近第二感应部件的距离不大于50CM时，第二感应部件感应电磁场变化，从而实现触发。
上述的第三感应单元3安装于识别区域5中，与第二感应单元2通信连接。第三感应单元3位于除第二感应单元2所在位置以外的其他位置。第三感应单元3用于接收并响应第二感应单元2输出的响应信号。具体的，第三感应单元3包括若干个第三感应部件。识别区域5内位于除第一设定区域51以外的任何区域形成有第二设定区域52。若干个第三感应部件分布于第二设定区域52中。第三感应部件的分布数量依据实际需要而定。第三感应部件优选为雷达天线。该雷达天线为现有技术中的常规部件，雷达天线用于周期性的向一预设范围发射雷达信号，并接收反射后的雷达回波信号。用户的手部靠近第三感应部件的距离不大于50CM时，通过雷达信号以探测用户手势动作变化。
在第一感应单元1触发后、第二感应单元2触发后以及第三感应单元3响应后，第一感应单元1、第二感应单元2和第三感应单元3用于共同捕捉上述识别区域5所对应空间范围内的用户手势动作。具体的，用户的手势动作在该识别区域5所对应空间范围内具有预定轨迹，第一感应单元1中的若干个第一感应部件、第二感应单元2中的若干个第二感应部件以及第三感应单元3中的若干第三感应部件在该预定轨迹上的探测信号发生变化，并输出相应信号，从而捕捉到手势动作的特征信息。
在上述基础上，本实施例的3D手势识别系统包括手势识别处理模块4。手势识别处理模块4用于通过算法识别被捕捉的用户手势动作的特征信息，并形成数据信号。通过手势识别处理模块4的处理，该数据信号形成为文字、数字或字母。数据信号输出到其他控制装置中进行使用。
本实施例中，上述的若干个第一设定区域51在识别区域5中呈“米”字形排布。通过“米”字形的布置方式，第二感应单元2能够及时检测到用户靠近，从而及时响应。
对应上述的3D手势识别系统，本实施例还提供一种3D手势识别方法，包括使用上述3D手势识别系统，3D手势识别方法包括如下步骤：
s1、第一感应单元1通过用户触发的方式响应，并形成一识别区域5；
s2、位于识别区域5中的第二感应单元2通过用户触发的方式响应，并输出响应信号；
s3、位于识别区域中的第三感应单元3响应第二感应单元输出的响应信号；
s4、第一感应单元1、第二感应单元2和第三感应单元3共同捕捉识别区域所5对应空间范围内的用户手势动作。
对应手势识别处理模块4，在上述的步骤s4之后还包括步骤s5，步骤s5为手势识别处理模块4通过算法识别被捕捉的用户手势动作，并形成数据信号。该形成的数据信号为文字、数字或字母信号。数据信号输送到其他控制装置中进行使用。
本实施例通过第一感应单元1的配合使用，能够检测用户手势书写动作的边界，用户在限定的识别区域5所对应的空间范围内进行手势书写，能够有效提高手势识别的准确率和速度。通过第二感应单元2和第三感应单元3的配合使用，能够检测用户手势书写时的位置，只有当位于识别区域5所对应的空间范围内进行手势书写时，用户的手势动作才会被捕捉和识别，从而减小了手势识别错误和误触发的概率，有效满足电梯非接触式的操作需求。
实施例二
实施例二与实施例一的区别仅在于第一设定区域51的布置方式不同，若干个第一设定区域51中， 一部分第一设定区域51沿第一方向相互平行排布，另一部分第一设定区域51沿第二方向相互平行排布。上述的第一方向和第二方向相互垂直。此种布置方式基本能够达到实施例一种的布置方式的技术效果。
实施例三
实施例三与实施例一的区别仅在于第一设定区域51的布置方式不同，若干个第一设定区域51在识别区域5中呈相互平行排布。此种布置方式基本能够达到实施例一种的布置方式的技术效果。
以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (6)

1.一种3D手势识别系统，包括手势感应模块；其特征在于：所述手势感应模块包括第一感应单元、第二感应单元和第三感应单元；
所述第一感应单元用于通过用户触发的方式响应，并形成一识别区域；
所述第二感应单元设置于所述识别区域中，用于通过用户触发的方式响应，并输出响应信号；
所述第三感应单元设置于所述识别区域中，且与第二感应单元相连，用于响应第二感应单元输出的响应信号；
其中，在所述第一感应单元触发后、第二感应单元触发后以及第三感应单元响应后，所述第一感应单元、第二感应单元和第三感应单元用于共同捕捉所述识别区域所对应空间范围内的用户手势动作；
所述第二感应单元括若干个第二感应部件；所述识别区域内设有若干个第一设定区域；所述第一设定区域具有第一端和第二端；若干个所述第二感应部件设置于第一设定区域中，且沿第一端至第二端的方向间隔排列；
所述第三感应单元包括若干个第三感应部件；所述识别区域内位于除第一设定区域以外的任何区域设置有第二设定区域；若干个所述第三感应部件分布于第二设定区域中;
若干个所述第一设定区域在识别区域中呈“米”字形排布。
2.根据权利要求1所述的3D手势识别系统，其特征在于：所述3D手势识别系统包括手势识别处理模块；所述手势识别处理模块用于通过算法识别用户手势动作，并形成数据信号。
3.根据权利要求1所述的3D手势识别系统，其特征在于：所述第一感应单元包括若干个第一感应部件；若干个所述第一感应部件沿设定轨迹间隔排列，形成所述识别区域。
4.根据权利要求1所述的3D手势识别系统，其特征在于：所述第三感应部件为雷达天线；所述雷达天线用于周期性的向一预设范围发射雷达信号，并接收反射后的雷达回波信号。
5.一种3D手势识别方法，其特征在于：所述3D手势识别方法包括如下步骤：
s1、第一感应单元通过用户触发的方式响应，并形成一识别区域；
s2、位于识别区域中的第二感应单元通过用户触发的方式响应，并输出响应信号；
s3、位于识别区域中的第三感应单元响应第二感应单元输出的响应信号；
s4、第一感应单元、第二感应单元和第三感应单元共同捕捉识别区域所对应空间范围内的用户手势动作；
其中，所述第二感应单元括若干个第二感应部件；所述识别区域内设有若干个第一设定区域；所述第一设定区域具有第一端和第二端；若干个所述第二感应部件设置于第一设定区域中，且沿第一端至第二端的方向间隔排列；
所述第三感应单元包括若干个第三感应部件；所述识别区域内位于除第一设定区域以外的任何区域设置有第二设定区域；若干个所述第三感应部件分布于第二设定区域中;
若干个所述第一设定区域在识别区域中呈“米”字形排布。
6.根据权利要求5所述的3D手势识别方法，其特征在于：在所述步骤s4之后还包括以下步骤：
s5、手势识别处理模块通过算法识别用户手势动作，并形成数据信号。
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