CN114355813B - 一种手势开关的控制方法及强抗干扰型自学习手势开关 - Google Patents

Abstract

本发明涉及智能感应技术领域，特别涉及一种手势开关的控制方法及强抗干扰型自学习手势开关，其控制方法包括：将手遮挡在手势开关前；先关闭红外发射管，采集环境红外光的AD值VC1；再开启红外发射管，采集环境红外光和发射红外光收到的总AD值VC2；再由VC1减去VC2以得到差值LEDR；接着，重复进行N次步骤S20，并将差值LEDR与预设的限定阈值进行比较；若差值LEDR大于限定阈值的次数多于差值LEDR小于限定阈值的次数，则判定为存在手势标志；反之，则判定为不存在手势标志。本发明提供的手势开关通过软硬件灵活应用，有效提高手势开关的抗干扰能力，保证识别的准确性，进一步延长手势开关的使用寿命，提高产品的性能和品质，具有良好的市场应用前景。

Description

一种手势开关的控制方法及强抗干扰型自学习手势开关

技术领域

本发明涉及智能感应技术领域，特别涉及一种手势开关的控制方法及强抗干扰型自学习手势开关。

背景技术

手势开关是一种不需要触碰到开关，通过做手势的方式，就可以控制一些照明设施、家用电器及其他电子产品执行相应功能的装置，相较于传统的按键或触摸开关来说，它的不接触没有触电的风险，同时还能切断病菌传播的途径，可广泛应用于居家厨房、浴室以及医院、图书馆、办公楼等公共场所。目前，现有的手势开关类型主要为摄像头图像处理、电容式感应处理、红外反射接收识别处理等方式。其中，摄像头图像处理方式的识别度高、对应用环境要求低，但对硬件和软件算法要求都很高，因此，该方案成本较高。而电容式感应处理方式，成本低，但其存在体积大、感应距离短等缺点，难以满足手势感应的需求。

因此，相对而言，红外反射接收识别处理方式，其电路相对简单、成本较低，感应距离合适，能够满足一般手势感应的需求，如专利号CN202020589848.3，公开日为2020年11月10日公开的一种手势开关。但该种手势开关在一些高温、高辐射等强干扰环境中的容易受到干扰，导致出现误触发或失效的现象，并且在长时间使用中，由于手势开关的透光罩磨损或者器件老化也会导致红外识别距离缩减，从而出现在要求的有效识别距离内失效的现象。

发明内容

为解决上述现有技术中手势开关抗干扰能力弱、寿命较短的不足，本发明提供一种手势开关的控制方法包括以下步骤：

S10，将手遮挡在手势开关前；

S20,先关闭红外发射管，由红外接收管采集环境红外光的AD值VC1；再开启红外发射管，由红外接收管采集环境红外光和发射红外光收到的总AD值VC2；再由VC1减去VC2以得到差值LEDR，并记录差值LEDR；

S30，重复进行N次步骤S20，在N次中，将N个差值LEDR与预设的限定阈值进行比较；若差值LEDR大于限定阈值的次数多于差值LEDR小于限定阈值的次数，则判定为存在手势标志；反之，则判定为不存在手势标志。

在一实施例中，在步骤S30中，若差值LEDR大于限定阈值的次数在70％以上，则判定为确认存在手势标志；若差值LEDR小于限定阈值的次数在60％以上，则判定为不存在手势标志；若介于二者之间，则判定为不处理，重新进行步骤S20，并重新计数判断。

在一实施例中，在步骤S30中，所述限定阈值的数值设定为小于有手遮挡情况下获得的差值LEDR，且远大于无手遮挡情况下获得的差值LEDR。

在一实施例中，在步骤S30中，系统确认存在手势标志后，会将该信号传输给执行模块进行相应的动作。

在一实施例中，在步骤S30中，N的次数选用范围在80～200之间。

在一实施例中，还包括以下步骤：

S40，确认存在手势标志后，将大于限定阈值的差值LEDR进行累加得到累加值并存储在临时寄存器中，再将临时寄存器中的累加值除于累加次数，得到总平均差值；若总平均差值与限定阈值相差大于预设的固定值，则不作处理，若总平均差值于限定阈值相差小于预设的固定值，则执行步骤S50；

S50，将总平均差值与限定阈值相减得到net1，再用固定值与net1相减得到net2，最后将限定阈值与net2相减得到补偿后的新限定阈值；所述新限定阈值将替代原来的限定阈值进行后续的控制使用。

在一实施例中，在步骤S20中，通过单片机控制红外发射管的开启和关闭，其中红外发射管的开启和关闭时间间隔设置在100μs～10ms之间。

在一实施例中，所述单片机选用具有两个IO输出接口和一个ADC输入接口的单片机。

在一实施例中，所述单片机的型号为CS98P370SOP-8。

本发明还提供一种强抗干扰型自学习手势开关，包括采用如上所述的手势开关的控制方法。

基于上述，与现有技术相比，本发明提供的手势开关利用AD采集环境红外光和红外发射光，通过比对去除干扰环境的影响值，再确定红外手势感应情况，从而有效提高手势开关的抗干扰能力，保证识别的准确性。另外，还利用存在手势的采集值和求平均，再与限定阈值进行比对补偿，使得识别距离能尽可能的保持在合适的距离上，从而延长手势开关的使用寿命。本发明提供的手势开关通过软硬件灵活应用，极大提高了产品的性能和品质，具有良好的市场应用前景。

本发明的其它特征和有益效果将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他有益效果可通过在说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图；在下面描述中附图所述的位置关系，若无特别指明，皆是图示中组件绘示的方向为基准。

图1为本发明提供的手势开关的控制方法步骤流程图；

图2为本发明提供的手势开关的控制方法的另一实施例步骤流程图；

图3为本发明提供的手势开关的控制方法的流程示意图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例；下面所描述的本发明不同实施方式中所设计的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合；基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要说明的是，本发明所使用的所有术语(包括技术术语和科学术语)具有与本发明所属领域的普通技术人员通常所理解的含义相同的含义，不能理解为对本发明的限制；应进一步理解，本发明所使用的术语应被理解为具有与这些术语在本说明书的上下文和相关领域中的含义一致的含义，并且不应以理想化或过于正式的意义来理解，除本发明中明确如此定义之外。

需要说明的是，本文提到的差值LEDR在没有具体说明是无遮挡情况下获得的差值LEDR，均表示为有手遮挡情况下获得的差值LEDR。

针对目前采用红外反射接收识别方式的手势开关存在容易受到高温、高辐射等强干扰环境影响而导致识别失误的问题，本发明提供一种手势开关的控制方法，包括以下步骤：

S10，将手遮挡在手势开关前；

S20,先关闭红外发射管，由红外接收管采集环境红外光的AD值VC1；再开启红外发射管，由红外接收管采集环境红外光和发射红外光收到的总AD值VC2；再由VC1减去VC2以得到差值LEDR，并记录差值LEDR；

S30，重复进行N次步骤S20，在N次中，将N个差值LEDR与预设的限定阈值进行比较；若差值LEDR大于限定阈值的次数多于差值LEDR小于限定阈值的次数，则判定为存在手势标志；反之，则判定为不存在手势标志。

具体实施时，如图1、3所示，其工作原理为将手遮挡在手势开关前，先关闭红外发射管，记录红外接收管采集到的因环境干扰影响产生的环境红外光的AD值VC1，再开启红外发射管，此时，红外接收管接收到的红外光为环境干扰的环境红外光和红外发射管发出的红外发射光的总和，将记录接收的总AD值VC2。再将二者相减得到差值LEDR，即可去除掉因环境干扰影响产生的环境红外光，从而获得无干扰的红外光AD值，即为差值LEDR。最后，再重复上述步骤，以获得若干个差值LEDR，将该差值与预设的限定阈值进行比较。若差值LEDR大于该限定阈值的次数多于差值LEDR小于该限定阈值的次数，即说明根据感应到信息确实存在手势，即可判断存在手势，以便后续进行进一步的执行工作；若差值LEDR大于该限定阈值的次数少于差值LEDR小于该限定阈值的次数，即可说明感应到的信息可能存在其他影响而意外被识别，即可判断不存在手势，不进行后续的执行工作。

通过上述设置方式，手势开关能够极大滤除掉环境因素的干扰，在抗环境光干扰、抗温度干扰以及抗其他环境干扰等方面具有较大的改进和提升。

优选地，在步骤S30中，若差值LEDR大于限定阈值的次数在70％以上，则判定为确认存在手势标志；若差值LEDR小于限定阈值的次数在60％以上，则判定为不存在手势标志；若比较的统计结果不在上述二者情况内，则判定为不处理，重新进行步骤S20，并重新计数判断。通过上述设置，能够进一步提高判别手势是否存在的准确性，使得手势开关的稳定性得到了很大的提高，有效避免失误触发。

示例性地，若将重复的次数设置为100次，则差值LEDR大于设定阈值的次数在70次以上，则判定为确认存在手势标志；若差值LEDR小于限定阈值的次数在60次以上，则判定为不存在手势标志；而差值LEDR与限定阈值的比较次数统计不在上述二者情况的，就不进行处理，需要重新识别。

优选地，在步骤S30中，所述限定阈值的数值设定为小于有手遮挡情况下获得的差值LEDR，且远大于无手遮挡情况下获得的差值LEDR。

具体实施时，所述限定阈值的数值设定包括以下步骤：在无手遮挡情况下，先不开启红外发射管，采集由红外接收管接收到的因环境影响下的环境红外光的AD值VC1’，再开启红外发射管，采集由红外接收管接收到的环境红外光和发射红外光收到的总AD值VC2’；再由VC2’减去VC1’以得到无手遮挡情况下获得的差值LEDR。此时，无手遮挡情况下获得的差值LEDR较小。而有手遮挡情况下的差值LEDR可参照前文说明的获取方法。其中无手遮挡情况下获得的差值LEDR和有手遮挡情况下的差值LEDR可通过实验若干次来确定，以避免因其他因素造成差值过大或过小。最后，再根据无手遮挡情况下获得的差值LEDR和有手遮挡情况下的差值LEDR来确定限定阈值的数值。

优选地，在步骤S30中，系统确认存在手势标志后，会将该信号传输给执行模块进行相应的动作。

具体实施时，手势开关将连接在具体的电子产品上，在确认存在手势时，即可进行对电子产品的具体控制。以灯为例，通过手势开关确认存在手势时，就会将该信号传输给灯，控制灯的开关。

优选地，在步骤S30中，N的次数选用范围在80～200之间。其中，N的次数不宜过高或过低。若过低，则会因为数量太少而影响手势判断的准确性，若过高，则需要手势停留过久，处理时间更长，使用不便。示例性地，N的次数可选用100次。

优选地，如图2、3所示，由于手势开关在长时间使用下会因器件老化等原因造成识别距离减小，从而影响手势识别的灵敏度。为解决上述问题，本控制方法会在确定存在手势后，将大于限定阈值的差值LEDR进行累加并求平均值，再利用平均值与限定值进行比较以获得新的限定值，从而使得限定值和差值LEDR始终保持在一个稳定的差值范围内，即可保证识别距离尽可能保持在合适的距离。具体地，包括以下步骤：

S40，确认存在手势标志后，将大于限定阈值的差值LEDR进行累加得到累加值并存储在临时寄存器中，再将临时寄存器中的累加值除于累加次数，得到总平均差值；若总平均差值与限定阈值相差大于预设的固定值，则不作处理，若总平均差值于限定阈值相差小于预设的固定值，则执行步骤S50。

其中，总平均差值与限定阈值相差大于固定值，则表明识别距离在正常范围内，若总平均差值于限定阈值相差小于固定值，则表明识别距离变近了，需要修正。固定值需要根据在正常状态下平均差值和限定阈值的相差范围来设定出合适的值，其正常状态下主要指识别距离在合适的位置，识别状态在合适的灵敏度。示例性地，可根据市面上一般新使用的手势开关在使用过程中反馈的平均差值和限定阈值的相差范围来确定固定值。

S50，将总平均差值与限定阈值相减得到net1，再用固定值与net1相减得到net2，最后将限定阈值与net2相减得到补偿后的新限定阈值；所述新限定阈值将替代原来的限定阈值进行后续的控制使用。

通过上述控制方法，可以在使用过程中根据使用者习惯以及器件正常老化的影响自学习调节出一个合适的识别距离，使产品更具有人性化、智能化。

优选地，在步骤S20中，通过单片机控制红外发射管的开启和关闭，其中红外发射管的开启和关闭时间间隔设置在100μs～10ms之间。其中，红外发射管的开启时间和关闭时间可以一致，也可以不一致，在此不做限制。且开启和关闭时间不宜设置过低和过高，若设置过低，则会影响识别判断，若设置过高，在环境光剧变情况下可能会误动作。

优选地，所述单片机选用具有两个IO输出接口和一个ADC输入接口的单片机。其中一个IO输出接口用于控制红外发射管的开关，另一个IO输出接口用于确认手势后控制输出信号给执行模块，而ADC输入接口则用于采集红外接收管的AD值。

优选地，所述单片机的型号为CS98P370SOP-8。

本发明还提供一种强抗干扰型自学习手势开关，包括采用如上所述的手势开关的控制方法。

应当说明的是，本发明提供的手势开关的控制方法不仅仅适用于一个手势动作一个执行命令的手势开关，本领域技术人员还可根据实际工作需求，将控制方法应用在多个手势动作多个执行命令的手势开关中，以满足多样化需求。

综上所述，与现有技术相比，本发明提供的手势开关利用AD采集环境红外光和红外发射光，通过比对去除干扰环境的影响值，再确定红外手势感应情况，从而有效提高手势开关的抗干扰能力，保证识别的准确性。另外，还利用存在手势的采集值和求平均，再与限定阈值进行比对补偿，使得识别距离能尽可能的保持在合适的距离上，从而延长手势开关的使用寿命。本发明提供的手势开关通过软硬件灵活应用，极大提高了产品的性能和品质，具有良好的市场应用前景。

另外，本领域技术人员应当理解，尽管现有技术中存在许多问题，但是，本发明的每个实施例或技术方案可以仅在一个或几个方面进行改进，而不必同时解决现有技术中或者背景技术中列出的全部技术问题。本领域技术人员应当理解，对于一个权利要求中没有提到的内容不应当作为对于该权利要求的限制。

尽管本文中较多的使用了诸如环境红外光、发射红外光、差值LEDR、限定阈值、总平均差值等术语，但并不排除使用其它术语的可能性。使用这些术语仅仅是为了更方便地描述和解释本发明的本质；把它们解释成任何一种附加的限制都是与本发明精神相违背的；本发明实施例的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”、等(如果存在)是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (9)

1.一种手势开关的控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

S10，将手遮挡在手势开关前；

S20, 先关闭红外发射管，由红外接收管采集环境红外光的AD值VC1；再开启红外发射管，由红外接收管采集环境红外光和发射红外光收到的总AD值VC2；再由VC2减去VC1以得到差值LEDR，并记录差值LEDR；

S30，重复进行N次步骤S20，在N次中，将N个差值LEDR与预设的限定阈值进行比较；若差值LEDR大于限定阈值的次数多于差值LEDR小于限定阈值的次数，则判定为存在手势标志；反之，则判定为不存在手势标志；

S40，确认存在手势标志后，将大于限定阈值的差值LEDR进行累加得到累加值并存储在临时寄存器中，再将临时寄存器中的累加值除于累加次数，得到总平均差值；若总平均差值与限定阈值相差大于预设的固定值，则不作处理，若总平均差值于限定阈值相差小于预设的固定值，则执行步骤S50；所述固定值根据正常状态下总平均差值和限定阈值的相差范围来确定；

S50，将总平均差值与限定阈值相减得到net1，再用固定值与net1相减得到net2，最后将限定阈值与net2相减得到补偿后的新限定阈值；所述新限定阈值将替代原来的限定阈值进行后续的控制使用。

2.根据权利要求1所述的手势开关的控制方法，其特征在于：在步骤S30中，若差值LEDR大于限定阈值的次数在70%以上，则判定为确认存在手势标志；若差值LEDR小于限定阈值的次数在60%以上，则判定为不存在手势标志；若介于二者之间，则判定为不处理，重新进行步骤S20，并重新计数判断。

3.根据权利要求1所述的手势开关的控制方法，其特征在于：在步骤S30中，所述限定阈值的数值设定为小于有手遮挡情况下获得的差值LEDR，且远大于无手遮挡情况下获得的差值LEDR。

4.根据权利要求1所述的手势开关的控制方法，其特征在于：在步骤S30中，系统确认存在手势标志后，会将信号传输给执行模块进行相应的动作。

5.根据权利要求1所述的手势开关的控制方法，其特征在于：在步骤S30中，N的次数选用范围在80~200之间。

6.根据权利要求1所述的手势开关的控制方法，其特征在于：在步骤S20中，通过单片机控制红外发射管的开启和关闭，其中红外发射管的开启和关闭时间间隔设置在100μs~10ms之间。

7.根据权利要求6所述的手势开关的控制方法，其特征在于：所述单片机选用具有两个IO输出接口和一个ADC输入接口的单片机。

8.根据权利要求7所述的手势开关的控制方法，其特征在于：所述单片机的型号为CS98P370SOP-8。

9.一种强抗干扰型自学习手势开关，其特征在于：包括采用如权利要求1-8任一项所述的手势开关的控制方法。