CN204790854U - 手势方向识别系统及移动终端 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及电子设备，公开了一种手势方向识别系统及移动终端。手势方向识别系统包含：微处理器、红外发射器、以及至少一组光感测器；每组中光感测器的数目至少为二个；所述微处理器连接于所述红外发射器与各光感测器；其中，所述红外发射器发射红外发射光线，各光感测器接收所述红外发射光线碰到人体后形成的红外反射光线并输出红外感测信号；所述微处理器接收各光感测器输出的红外感测信号并输出手势方向信息。本实用新型提供的手势方向识别系统及移动终端，能够快速准确地识别出用户手势，避免手势识别受到触摸屏本身灵敏度及外界环境的影响。

Description

手势方向识别系统及移动终端

技术领域

本实用新型涉及电子设备，特别涉及一种手势方向识别系统及移动终端。

背景技术

随着智能手机的普及，手机的功能的越来越多样化；手势识别功能已渐渐成为手机的重要功能之一，即，很多智能手机主要是利用手势识别功能来获取用户的控制命令。目前，智能手机主要是通过触摸屏来实现手势识别功能。即，用户必须接触触摸屏并在触摸屏上形成运动轨迹，手机才能识别出对应的控制命令。

然而，触摸屏使用久了以后，其灵敏度可能会有所降低；尤其是当触摸屏上有水雾或者水滴时，这种接触式的手势识别更加容易出错。当遇到紧急情况(例如打电话报警)或者其它一些特殊情况(例如抓拍照片)需要立刻使用手机的某些功能时，触摸屏反应不够灵敏常常会给用户造成很大的困扰。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种手势方向识别系统及移动终端，能够快速准确地识别出用户手势，避免手势识别受到触摸屏本身灵敏度及外界环境的影响。

为解决上述技术问题，本实用新型的实施方式提供了一种手势方向识别系统，包含：微处理器、红外发射器、以及至少一组光感测器；每组中光感测器的数目至少为二个；所述微处理器连接于所述红外发射器与各光感测器；其中，所述红外发射器发射红外发射光线，各光感测器接收所述红外发射光线碰到人体后形成的红外反射光线并输出红外感测信号；所述微处理器接收各光感测器输出的红外感测信号并输出手势方向信息。

本实用新型的实施方式还提供了一种移动终端，包含：主处理器、以及上述手势方向识别系统；所述主处理器连接于所述微处理器。

本实用新型实施方式相对于现有技术而言，手势方向识别系统包含至少一组光感测器；每组中光感测器的数目至少为二个；各光感测器接收所述红外发射光线碰到人体后形成的红外反射光线并输出红外感测信号；所述微处理器接收各光感测器输出的红外感测信号并输出手势方向信息。从而，本实用新型提供的手势方向识别系统及移动终端，能够快速准确地识别出用户手势，避免手势识别受到触摸屏本身灵敏度及外界环境的影响。

另外，当所述手势方向识别系统包含一组光感测器时，所述这组光感测器位于所述红外发射器所在的水平线上或者位于该条水平线的垂线上。从而，手势方向识别系统能够检测出左右方向或者上下方向上的手势移动。

另外，当所述手势方向识别系统包含两组光感测器时，其中一组光感测器位于所述红外发射器所在的水平线上，另一组光感测器位于该条水平线的垂线上。从而，手势方向识别系统能够检测出左右方向与上下方向上的手势移动。

另外，所述红外发射器位于各光感测器的同一侧。

另外，所述红外感测器位于所述水平线与所述垂线的交点上。

另外，各光感测器为红外接收器。

另外，所述微处理器包含模式切换单元与方向信息计算单元，分别连接于各光检测器；其中，所述切换单元用于将各光检测器由自然光感测模式切换至红外感测模式。

附图说明

图1是根据本发明第一实施方式的手势方向识别系统的示意图；

图2是根据本发明第一实施方式的手势方向识别系统的工作原理示意图；

图3是根据本发明第一实施方式的其中一组光感测器输出的红外感测信号的时间-强度曲线图。

具体实施方式

为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本实用新型的各实施方式进行详细的阐述。然而，本领域的普通技术人员可以理解，在本实用新型各实施方式中，为了使读者更好地理解本申请而提出了许多技术细节。但是，即使没有这些技术细节和基于以下各实施方式的种种变化和修改，也可以实现本申请各权利要求所要求保护的技术方案。

本实用新型的第一实施方式涉及一种手势方向识别系统，应用于手机等移动终端。如图1、2所示，手势方向识别系统包含：红外发射器1、两组光感测器以及微处理器(图未示)；每组中光感测器的数目二个。微处理器连接于红外发射器与各光感测器。其中，光感测器即为目前的移动终端内已普遍应用的光感测器。本实施方式对包含的光感测器的组数以及每组中包含的光感测器的具体数目不作任何限制。

具体而言，第一组中的两个光感测器S1、S2分别位于红外发射器1所在的水平线L1上；第二组中的两个光感测器S3、S4位于该条水平线L1的垂线L2上。较佳的，本实施方式中的两个光感测器S3、S4的连线线段与两个光感测器S1、S2的连线线段相互垂直平分(如图1)，即四个光感测器S1～S4位于一个正方形的四个顶点，并且，光感测器S1、S2分别代表左、右位置，光感测器S3、S4分别代表上、下位置。从而，第一组光感测器用于检测左右方向的手势移动，第二组光感测器用于检测上下方向的手势移动。较佳的，红外发射器1可以位于第一组的两个光感测器S1、S2的一侧(如图1所示)，或者位于该水平线L1与该垂线L2的交点上(图未示)。然而本实施方式对此不作限制，于其他实施方式中，红外发射器亦可以位于其它任意位置；本领域技术人员可以根据实际检测精度的需要以及应用的移动终端的结构特点灵活设计。

需要说明的是，本实施方式中的两组光感测器被封装于一个透明壳体内，即被集成为一个光感测模组2，该光检测模组2设置于移动终端的壳体的开口处，从而便于安装或拆卸；然而本实施方式对此不作任何限制。

微处理器包含模式切换单元与方向信息计算单元，分别连接于各光检测器。具体而言，各红外感测器具有两种工作模式，即自然光感应模式与红外感应模式。模式切换单元用于将各光检测器由自然光感测模式切换至红外感测模式。方向信息计算单元用于接收各光感测器输出的红外感测信号并输出手势方向信息。

以下详细说明本实施方式的手势方向识别系统的具体工作过程，请一并参照图2与图3。

于一般待机状态下，各光感测器处于自然光感应模式，用于感测环境光的强度以辅助实现移动终端显示屏亮度的自动调整功能。用户可以主动将其切换至红外感应模式。以下举例说明一种利用各光感测器的非接触式的切换方式，但并不以此为限。

当用户想要切换时，用手遮挡在各光感测器上方，即使得各检测器感测到的自然光强度变弱甚至完全感测不到光亮。模式切换单元将实时检测到的自然光强度与其内部储存的预设强度相比较，当自然光强度小于该预设强度时，模式切换单元开始计时，直至检测到的自然光强度等于或大于该预设强度时停止计时。模式切换单元比较该计时时长是否等于或大于该预设时长，若是，则模式切换单元将各光感测器切换至红外感应模式。即，当各光感测器处于自然光感应模式时，模式切换单元判断各光感测器感测到的自然光强度是否在预设时长内始终小于预设强度；若是，模式切换单元将各光感测器切换至红外感应模式，同时启动红外发射器；若否，模式切换单元重复执行上述判断步骤。

当红外发射器被启动后，红外发射器产生红外发射光线，此时，若用户正在以手势作为输入命令时(此时人手在各光检测器的上方移动)，红外发射光线碰到人体后形成的红外反射光线反射回来。即，红外反射光线碰到人手后，在人手表面发生漫反射，即红外反射光线形成具有一定面积的反射光线区域。多个光检测器的至少其中之一能够接收到该反射光线。以下为以第一组中的光感测器S1、S2检测左右方向上的手势移动进行说明，如图2、3所示，其中，图2中仅示意性地画出了红外发射光线与红外反射光线。

当人手从左向右移动时，该反射光线区域从左向右移动，从时间点T0开始，反射光线区域能够覆盖光检测器S2所在区域，即从时间点T0开始光检测器S2输出红外感测信号，由于围绕在该光检测模组2左侧边缘的部分壳体31的阻挡，此时反射光线区域还无法覆盖光检测器S1所在区域，即此时光检测器S2的输出为零。随着人手不断向右移动到某个位置时，即对应于时间点T1，反射光线区域能够同时覆盖光检测器S1、S2所在区域，即光检测器S1、S2均能够输出红外感测信号；并且，由于人手与各光检测器的相对距离不断减小，光检测器S1、S2接收到的红外反射光线的强度越来越大，即光检测器S1、S2同时输出的红外感测信号，且信号强度越来越大。当人手移动至某个位置，即对应于时间点T2，由于光检测模组2右侧边缘的部分壳体32的阻挡，反射光线区域覆盖光检测器S2所在区域的面积越来越小，光检测器S2接收到的红外反射光线的强度越来越弱，即光检测器S2输出的红外感测信号的信号强度越来越小。因此，光检测器S2、S1输出的红外感测信号的信号曲线为两个相似的抛物线，图3中分别以PS2、PS1表示。抛物线PS2、PS1的峰值分别出现在时间点T2、T4，T2<T4。其中，当人手移动至光检测器S1、S2的连线线段的中垂线(即图1中的垂线L2)位置时，即对应于时间点T4，曲线PS2、PS1相交，即表示光检测器S1、S2于时间点T3输出的红外感测信号的信号强度相同。

微处理器的方向信息计算单元定时采样各光感测器输出的红外感测信号以产生各光感测器对应的采样数组。具体而言，在对光感测器S1、S2定时采样的过程中，方向信息计算单元分别比较各光感测器的当前采样时刻T的采样数据与前一采样时刻(T-ΔT)的采样数据的大小；若当前采样时刻T的采样数据小于前一采样时刻(T-ΔT)的采样数据，则表示当前时刻该光感测器对应的抛物线处于下降阶段，前一采样时刻(T-ΔT)对应于该抛物线的峰值；此时，方向信息计算单元放弃各光感测器的当前采样时刻T的采样数据并结束采样。若当前采样时刻T的采样数据等于或大于前一采样时刻(T-ΔT)的采样数据，则方向信息计算单元将当前时刻的采样数据储存至各光感测器对应的采样数组并继续采样。其中，ΔT为采样的定时周期，ΔT例如为10ms。

于本实施方式中，当人手从左向右移动时，光感测器S2对应的抛物线PS2先于光感测器S1对应的抛物线PS1到达峰值，即，方向信息计算单元实际上是对抛物线PS1、PS2上介于T0至T2之间曲线进行定时采样以产生采样数组。其中，各采样数组中的采样数据的个数为：N＝□(T2-T0)/ΔT□；则光感测器S1、S2对应的采样数组分别为：P1[N]、P2[N]。

方向信息计算单元根据每组的各光感测器对应的采样数组产生手势平面方向信息。具体而言，方向信息计算单元计算采样数组P2[N]、P1[N]中对应于相同采样时刻的采样数据之差。若各相同采样时刻的二个采样数据之差大于零，则方向信息计算单元将其内部储存的该组光感测器对应的方向标识符累计加1；否则，方向信息计算单元将该组光感测器对应的方向标识符累计减1。即，方向信息计算单元分别从采样数组P1[N]、P1[N]中获取采样数据p2[m]、p1[m]，并计算两者之差Δpm＝p2[m]-p1[m]，其中，m＝0、1、2、……N-1。若Δpm>0，则方向信息计算单元将其内部储存的第一组光感测器对应的方向标识符F累计加1，若Δpm<0，则方向信息计算单元将其内部储存的第一组光感测器对应的方向标识符F累计减1，其中，F的初始值为0。

例如，N＝6，采样数组分别为：P2[6]＝[1,5,13,19,24,29]、P1[6]＝[0,0,5,8,12,20]，则：Δp0＝p2[0]-p1[0]＝1，由于Δp0>0，则第一组光感测器对应的方向标识符F＝F+1＝1；Δp1＝p2[1]-p1[1]＝5，由于Δp1>0，则第一组光感测器对应的方向标识符F＝F+1＝2；Δp2＝p2[2]-p1[2]＝8，由于Δp2>0，则第一组光感测器对应的方向标识符F＝F+1＝3；Δp3＝p2[3]-p1[3]＝11，由于Δp3>0，则第一组光感测器对应的方向标识符F＝F+1＝4；Δp4＝p2[4]-p1[4]＝12，由于Δp4>0，则第一组光感测器对应的方向标识符F＝F+1＝5；Δp5＝p2[5]-p1[5]＝9，由于Δp5>0，则第一组光感测器对应的方向标识符F＝F+1＝6。

当上述判断步骤结束后，方向信息计算单元根据每组光感测器对应的方向标识符产生所述手势平面方向信息。即，方向信息计算单元判断第一组光感测器对应的方向标识符F是否大于零，如上所述F＝6>0，则方向信息计算单元产生的手势平面方向信息为从左至右的方向(即从光传感器S1朝向光传感器S2)。于其它实施方式中，若计算出的F<0，则方向信息计算单元产生的手势平面方向信息为从右至左的方向(即从光传感器S2朝向光传感器S1)。

需要说明的是，由于本实施方式中的Δpm＝p2[m]-p1[m]，从而有以下判断结论：当方向标识符F>0，则手势平面方向信息为从左至右的方向；当方向标识符F<0，则手势平面方向信息为从右至左的方向。然而，本实施方式对此不作任何限制，当Δpm＝p1[m]-p2[m]，则判断结论与上述相反；本领域技术人员可以根据实际需要设定计算公式以及相对应的判断结论。

另外，本实施方式由于采用了从二个采样数组中选取多个相同采样时刻的采样数据，并通过计算出方向标识符F的方式来判断手势平面方向信息，从而能够较大程度得避免由于瞬时误差导致判断错误的情况发生。然而，本实施方式对此不作任何限制，于其它实施方式中，也可以仅从两个采样数组中选取任意一个相同采样时刻的采样数据，并根据这两个采样数据的大小来得出手势平面方向相信号。

以上内容是以第一组光感测器(光感测器S1、S2)检测左右方向上的手势移动为例进行具体说明，即第一组光感测器可以检测出的手势平面方向信息为：从左至右、或从右至左。第二组光感测器(光感测器S3、S4)检测上下方向上的手势移动的检测过程与第一组光感测器的检测过程相类似，此处不再赘述，即第二组光感测器可以检测出的手势平面方向信息为：从上至下、或从下至上。结合两组光感测器的检测结果后，还可以产生的手势平面方向信息为：从左上至右下、或从右下至左上。

另外，本实施方式中的两组光感测器分别位于水平线和竖直线上；然而本实施方式对此不作任何限制，于其它实施方式中，每组的两个光感测器所在的直线可以为任意直线，本领域技术人员可以根据该组感测器所在直线与水平线的夹角等实际因素来设定具体的采样方式和手势平面方向信号的判断方式。

本实用新型的第二实施方式涉及一种移动终端。移动终端包含主处理器、以及第一实施方式中所述的手势方向识别系统；主处理器连接于所述微处理器。

当手势方向识别系统应用于移动终端时，手势方向识别系统的微处理器连接至移动终端的主处理器。移动终端的主处理器内部预先存储有手势方向-操作命令对照表。手势方向识别系统的微处理器将产生的手势平面方向信息输出至移动终端的主处理器，主处理器根据手势平面方向信息与其内部储存的手势方向-操作命令对照表产生符合用户意图的操作命令。

本领域的普通技术人员可以理解，上述各实施方式是实现本实用新型的具体实施例，而在实际应用中，可以在形式上和细节上对其作各种改变，而不偏离本实用新型的精神和范围。

Claims (8)

1.一种手势方向识别系统，其特征在于，包含：微处理器、红外发射器、以及至少一组光感测器；每组中光感测器的数目至少为二个；

所述微处理器连接于所述红外发射器与各光感测器；

其中，所述红外发射器发射红外发射光线，各光感测器接收所述红外发射光线碰到人体后形成的红外反射光线并输出红外感测信号；所述微处理器接收各光感测器输出的红外感测信号并输出手势方向信息。

2.根据权利要求1所述的手势方向识别系统，其特征在于，当所述手势方向识别系统包含一组光感测器时，所述这组光感测器位于所述红外发射器所在的水平线上或者位于该条水平线的垂线上。

3.根据权利要求2所述的手势方向识别系统，其特征在于，当所述手势方向识别系统包含两组光感测器时，其中一组光感测器位于所述红外发射器所在的水平线上，另一组光感测器位于该条水平线的垂线上。

4.根据权利要求3所述的手势方向识别系统，其特征在于，所述红外发射器位于各光感测器的同一侧。

5.根据权利要求3所述的手势方向识别系统，其特征在于，所述红外感测器位于所述水平线与所述垂线的交点上。

6.根据权利要求1所述的手势方向识别系统，其特征在于，各光感测器为红外接收器。

7.根据权利要求1所述的手势方向识别系统，其特征在于，所述微处理器包含模式切换单元与方向信息计算单元，分别连接于各光检测器；其中，所述模式切换单元用于将各光检测器由自然光感测模式切换至红外感测模式。

8.一种移动终端，其特征在于，包含：主处理器、以及权利要求1至7中任意一项所述的手势方向识别系统；

所述主处理器连接于所述微处理器。