JP6438641B2

JP6438641B2 - ジェスチャー認識システム及びこのシステムを利用するジェスチャー認識方法

Info

Publication number: JP6438641B2
Application number: JP2017050754A
Authority: JP
Inventors: 金宇張
Original assignee: AAC Acoustic Technologies Shenzhen Co Ltd
Current assignee: AAC Technologies Holdings Shenzhen Co Ltd
Priority date: 2016-12-09
Filing date: 2017-03-16
Publication date: 2018-12-19
Anticipated expiration: 2037-03-16
Also published as: CN106843457B; JP2018096961A; CN106843457A; US20180164891A1

Description

本発明は、音響学の技術分野に関し、具体的には、ジェスチャー認識システム及びこのシステムを利用するジェスチャー認識方法に関する。

無線通信の発展に伴って、電子製品や電子設備（例えば、携帯電話、イヤホン、コンピュータなど）を使用するユーザは、ますます多くなり、電子製品や電子設備に対するユーザの要求もますます高くなっている。

関連技術において、マイクロフォンは、完全な超音波周波数信号を出力し、超音波の周波数帯域及び周波数が高いため、高周波のサンプリングとデータ伝送が必要であり、電力消費が比較的高く、大量のシステム帯域幅を占用する。

そのため、新たなジェスチャー認識システムを提供する必要がある。

本発明の目的は、目標距離と速度データのみを伝送すればよく、電力消費と帯域占用を減少させるジェスチャー認識システム、及びこのシステムを利用するジェスチャー認識方法を提供することである。

本発明の技術案は、以下の通りである。
ジェスチャー認識システムであって、
パルス信号を発生し、アルゴリズムに基づいて対応するジェスチャー指令を認識するためのプロセッサと、
前記プロセッサから発生したパルス信号を受信した後に超音波を送信するための超音波発生器と、
マイクロフォンとを備え、
前記マイクロフォンは、
対象物体により反射された前記超音波を受信し、反射信号を生成するための信号取得ユニットと、
前記反射信号と前記パルス信号を比較して時間データ及び周波数シフトデータを取得し、前記時間データ及び前記周波数シフトデータを前記プロセッサに伝送するための信号処理ユニットと、を備える。

好ましくは、前記信号処理ユニットは、アナログデジタル変換器、ＤＳＰサブシステム、デジタル信号チップコア、プログラム密結合メモリ（Tightly Coupled Memories）及びデータ密結合メモリを備え、前記アナログデジタル変換器は、それぞれ、前記信号取得ユニットと前記ＤＳＰサブシステムに電気接続され、前記デジタル信号チップコアは、それぞれ、前記ＤＳＰサブシステム、前記プログラム密結合メモリ及び前記データ密結合メモリに電気接続され、前記プロセッサは、前記ＤＳＰサブシステムに電気接続される。

好ましくは、前記ＤＳＰサブシステムは、インタフェースユニットを備え、前記インタフェースユニットは、それぞれ前記プロセッサに電気接続されるＳＣＬインタフェース、ＳＤＡインタフェース及びＰＵＬＳＥピンを備える。

好ましくは、前記デジタル信号チップコアにはダイナミックイコライザー（ＤｙｎａｍｉｃＥｑｕａｌｉｚｅｒ）が設けられている。

好ましくは、前記信号取得ユニットは、電荷ポンプ、及びそれぞれ前記電荷ポンプと前記信号処理ユニットに電気接続される可変コンデンサーを備える。

本発明はさらにジェスチャー認識方法を提供している。そのジェスチャー認識方法は、以下のステップを備える。
マイクロフォン、超音波発生器及びプロセッサを提供し、前記マイクロフォンは、信号取得ユニットと信号処理ユニットを備え、前記プロセッサは、パルス信号を発生し、前記パルス信号を前記超音波発生器と前記信号処理ユニットに伝送するステップ１と、
前記超音波発生器は、前記プロセッサから発生したパルス信号を受信した後に超音波を発生し、前記超音波は対象物体により反射された後に前記信号取得ユニットに伝送されるステップ２と、
前記信号取得ユニットは、反射信号を生成し、前記反射信号を前記信号処理ユニットに伝送するステップ３と、
前記信号処理ユニットは、前記反射信号と前記パルス信号を比較して時間データ及び周波数シフトデータを取得し、前記時間データ及び前記周波数シフトデータを前記プロセッサに伝送するステップ４と、
前記プロセッサは、アルゴリズムに基づいて対応するジェスチャー指令を認識するステップ５と、を備える。

好ましくは、前記信号処理ユニットは、アナログデジタル変換器、ＤＳＰサブシステム、デジタル信号チップコア、プログラム密結合メモリ及びデータ密結合メモリを備え、前記アナログデジタル変換器は、それぞれ前記信号取得ユニットと前記ＤＳＰサブシステムに電気接続され、前記デジタル信号チップコアは、それぞれ前記ＤＳＰサブシステム、前記プログラム密結合メモリ及び前記データ密結合メモリに電気接続され、前記プロセッサは、前記ＤＳＰサブシステムに電気接続される。

好ましくは、前記デジタル信号チップコアには、ダイナミックイコライザーが設けられている。

関連技術に比べて、本発明に係るジェスチャー認識システム及びこのシステムを利用するジェスチャー認識方法の有益な効果は、以下の通りである。

前記プロセッサは、パルス信号を発生し、前記超音波発生器は、パルス信号を受信した後に超音波を発生し、前記超音波は対象物体により反射された後に前記信号取得ユニットに伝送され、反射信号を生成し、前記信号処理ユニットは、前記反射信号と前記パルス信号を比較して時間データ及び周波数シフトデータを取得し、前記時間データ及び周波数シフトデータは、前記プロセッサに伝送され、前記プロセッサは、アルゴリズムに基づいて対応するジェスチャー指令を認識し、これにより、伝送時間データ及び周波数シフトデータのみを伝送すればよいだけでなく、電力消費と帯域占用を低下させることができる。

本発明に係るジェスチャー認識システムの１つの好ましい実施例の構成を示すブロック図である。

以下、本発明の実施例における図面を参照しながら、本発明の実施例における技術案を明確に完全に説明し、明らかに、説明した実施例は、すべての実施例ではなく、本発明の一部の実施例にすぎない。本発明における実施例に基づいて、当業者が進歩性の労働をせずに取得したすべての他の実施例は、いずれも本発明の保護しようとする範囲に属する。

図１に示すように、前記ジェスチャー認識システム１００は、マイクロフォン１、超音波発生器３、及びそれぞれ前記マイクロフォン１と前記超音波発生器３に電気接続されるプロセッサ５を備える。ここで、前記プロセッサ５は、パルス信号を発生し、アルゴリズムに基づいて対応するジェスチャー指令を認識することに用いられ、前記超音波発生器３は、前記プロセッサ５から発生したパルス信号を受信した後に超音波を発生する。前記マイクロフォン１は、信号取得ユニット１１、及び前記信号取得ユニット１１と前記プロセッサ５に電気接続される信号処理ユニット１３を備え、前記信号取得ユニット１１は、対象物体（例えば、人の手）により反射された前記超音波を受信し、反射信号を生成することに用いられ、前記信号処理ユニット１３は、前記反射信号と前記パルス信号を比較して時間データ及び周波数シフトデータを取得し、前記時間データ及び前記周波数シフトデータを前記プロセッサ５に伝送することに用いられる。

前記信号取得ユニット１１は、電荷ポンプ１１１、及びそれぞれ前記電荷ポンプ１１１と前記信号処理ユニット１３に電気接続される可変コンデンサー１１３を備える。本実施例において、前記反射信号は、アナログ信号である。

前記信号処理ユニット１３は、アナログデジタル変換器１３１、デジタル信号チップコア１３３、ＤＳＰサブシステム１３５、プログラム密結合メモリ１３７及びデータ密結合メモリ１３９を備える。前記アナログデジタル変換器１３１は、それぞれ前記可変コンデンサー１１３と前記ＤＳＰサブシステム１３５に電気接続され、前記デジタル信号チップコア１３３は、それぞれ前記ＤＳＰサブシステム１３５、前記プログラム密結合メモリ１３７及び前記データ密結合メモリ１３９に電気接続され、前記プロセッサ５は、前記ＤＳＰサブシステム１３５に電気接続される。

前記アナログデジタル変換器１３１は、前記信号取得ユニット１１から出力したアナログ信号をデジタル信号に変換する。

前記デジタル信号チップコア１３３は、前記反射信号と前記パルス信号を処理するものであり、ダイナミックイコライザー１３４を備える。

前記ＤＳＰサブシステム１３５は、前記デジタル信号チップコア１３３に対して電源管理と入力出力インタフェースを提供するものであり、インタフェースユニット１３６を備える。

前記インタフェースユニット１３６は、電源管理のためのＶＤＤインタフェース１３６１、ＧＮＤインタフェース１３６２、及びそれぞれ前記プロセッサ５に電気接続されるためのＳＣＬインタフェース１３６３、ＳＤＡインタフェース１３６４、ＰＵＬＳＥピン１３６５、ＣＬＫインタフェース１３６６及びＤＡＴＡインタフェース１３６７を備える。

前記プログラム密結合メモリ１３７は、プログラムとアルゴリズムを記憶することに用いられる。

前記データ密結合メモリ１３９は、データを記憶するものであり、前記ダイナミックイコライザー１３４の特性曲線は、前記データ密結合メモリ１３９に記憶される。具体的には、マイクロフォン単体が出荷される時に、前記ダイナミックイコライザー１３４の特性曲線データは、前記ＳＣＬインタフェース１３６３と前記ＳＤＡインタフェース１３６４により前記データ密結合メモリ１３９に書き込まれ、前記ＳＣＬインタフェース１３６３と前記ＳＤＡインタフェース１３６４により制御され、即ち、前記ダイナミックイコライザー１３４を起動することにより、超音波周波数帯域の周波数応答を向上させることができるだけでなく、周波数応答の範囲は１００Ｈｚ−２０ｋＨｚ以上の非常に広い周波数応答に達することができる。これにより、前記マイクロフォン１の超音波応答範囲を拡大させることに有利である。

また、マイクロフォン単体が装置に組立てられた後に、標準音源により校正されることで、校正データが取得される。

なお、一般的なハイディフィニションオーディオは、最高１６ｋＨｚであると要求されている。

前記ジェスチャー認識システム１００によれば、本発明は、さらに、ジェスチャー認識方法を提供している。そのジェスチャー認識方法は、以下のステップを備える。
ステップＳ１で、マイクロフォン１、超音波発生器３及びプロセッサ５を提供し、前記マイクロフォン１は、信号取得ユニット１１と信号処理ユニット１３を備え、前記プロセッサ５は、パルス信号を発生し、前記パルス信号を前記超音波発生器３と前記信号処理ユニット１３に伝送する。ここで、本実施例において、前記プロセッサ５は、パルス信号を発生し、前記ＰＵＬＳＥピン１３６５を介して前記デジタル信号チップコア１３に入力する。
ステップＳ２で、前記超音波発生器３は、前記プロセッサ５から発生したパルス信号を受信した後に超音波を発生し、前記超音波が対象物体により反射された後に前記信号取得ユニット１１に伝送される。
ステップＳ３で、前記信号取得ユニット１１は、反射信号を生成し、前記反射信号を前記信号処理ユニット１３に伝送する。
ステップＳ４で、前記信号処理ユニット１３は、前記反射信号と前記パルス信号を比較して時間データ及び周波数シフトデータを取得し、前記時間データ及び前記周波数シフトデータを前記プロセッサ５に伝送する。

具体的には、前記アナログデジタル変換器１３１は、前記信号取得ユニット１１から生成した前記アナログ信号を前記デジタル信号に変換した後に、前記デジタル信号チップコア１３３に入力し、前記デジタル信号チップコア１３３は、前記反射信号と前記パルス信号を比較して対象物体の時間データ及び周波数シフトデータを取得し、前記時間データと前記周波数シフトデータを前記ＳＣＬインタフェース１３６３と前記ＳＤＡインタフェース１３６４により前記プロセッサ５に伝送し戻す。

ステップＳ５で、前記プロセッサ５は、アルゴリズムに基づいて対応するジェスチャー指令を認識する。

本発明に係るジェスチャー認識システム及びこのシステムを利用するジェスチャー認識方法の有益な効果は、以下の通りである。
前記プロセッサ５は、パルス信号を発生し、前記超音波発生器３は、パルス信号を受信した後に超音波を発生し、前記超音波は対象物体により反射された後に前記信号取得ユニット１１に伝送され、反射信号を生成し、前記信号処理ユニット１３は、前記反射信号と前記パルス信号を比較して時間データ及び周波数シフトデータを取得し、前記時間データ及び周波数シフトデータは、前記プロセッサ５に伝送され、前記プロセッサ５は、アルゴリズムに基づいて対応するジェスチャー指令を認識し、これにより、伝送時間データ及び周波数シフトデータのみを伝送すればよいだけでなく、電力消費と帯域占用を低下させることができる。

以上は本発明の実施形態にすぎない。当業者にとって、本発明の進歩性思想を脱離しない前提で、変更することができ、これらは、いずれも本発明の保護範囲に属する。

Claims

ジェスチャー認識システムであって、
パルス信号を発生し、アルゴリズムに基づいて対応するジェスチャー指令を認識するためのプロセッサと、
前記プロセッサから発生したパルス信号を受信した後に超音波を発生するための超音波発生器と、
マイクロフォンと、を備え、
前記マイクロフォンは、
対象物体により反射された前記超音波を受信し、反射信号を生成するための信号取得ユニットと、
前記反射信号と前記パルス信号を比較して時間データ及び周波数シフトデータを取得し、前記時間データ及び前記周波数シフトデータを前記プロセッサに伝送するための信号処理ユニットとを備えることを特徴とするジェスチャー認識システム。
前記信号処理ユニットは、アナログデジタル変換器、ＤＳＰサブシステム、デジタル信号チップコア、プログラム密結合メモリ及びデータ密結合メモリを備え、前記アナログデジタル変換器は、それぞれ、前記信号取得ユニットと前記ＤＳＰサブシステムに電気接続され、前記デジタル信号チップコアは、それぞれ、前記ＤＳＰサブシステム、前記プログラム密結合メモリ及び前記データ密結合メモリに電気接続され、前記プロセッサは、前記ＤＳＰサブシステムに電気接続されることを特徴とする請求項１に記載のジェスチャー認識システム。
前記ＤＳＰサブシステムは、インタフェースユニットを備え、前記インタフェースユニットは、それぞれ前記プロセッサに電気接続されるＳＣＬインタフェース、ＳＤＡインタフェース及びＰＵＬＳＥピンを備えることを特徴とする請求項２に記載のジェスチャー認識システム。
前記デジタル信号チップコアにはダイナミックイコライザーが設けられていることを特徴とする請求項２に記載のジェスチャー認識システム。
前記信号取得ユニットは、電荷ポンプ、及びそれぞれ前記電荷ポンプと前記信号処理ユニットに電気接続される可変コンデンサーを備えることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項に記載のジェスチャー認識システム。
マイクロフォン、超音波発生器及びプロセッサを提供し、前記マイクロフォンは、信号取得ユニットと信号処理ユニットとを備え、前記プロセッサは、パルス信号を発生し、前記パルス信号を前記超音波発生器と前記信号処理ユニットに伝送するステップ１と、
前記超音波発生器は、前記プロセッサが発生したパルス信号を受信した後に超音波を発生し、前記超音波は対象物体により反射された後に前記信号取得ユニットに伝送されるステップ２と、
前記信号取得ユニットは、反射信号を生成し、前記反射信号を前記信号処理ユニットに伝送するステップ３と、
前記信号処理ユニットは、前記反射信号と前記パルス信号を比較して時間データ及び周波数シフトデータを取得し、前記時間データ及び前記周波数シフトデータを前記プロセッサに伝送するステップ４と、
前記プロセッサは、アルゴリズムに基づいて対応するジェスチャー指令を認識するステップ５とを備えることを特徴とするジェスチャー認識方法。
前記信号処理ユニットは、アナログデジタル変換器、ＤＳＰサブシステム、デジタル信号チップコア、プログラム密結合メモリ及びデータ密結合メモリを備え、前記アナログデジタル変換器は、それぞれ前記信号取得ユニットと前記ＤＳＰサブシステムに電気接続され、前記デジタル信号チップコアは、それぞれ前記ＤＳＰサブシステム、前記プログラム密結合メモリ及び前記データ密結合メモリに電気接続され、前記プロセッサは、前記ＤＳＰサブシステムに電気接続されることを特徴とする請求項６に記載のジェスチャー認識方法。
前記ＤＳＰサブシステムは、インタフェースユニットを備え、前記インタフェースユニットは、それぞれ前記プロセッサに電気接続されるＳＣＬインタフェース、ＳＤＡインタフェース及びＰＵＬＳＥピンを備えることを特徴とする請求項７に記載のジェスチャー認識方法。
前記デジタル信号チップコアにはダイナミックイコライザーが設けられていることを特徴とする請求項７に記載のジェスチャー認識方法。
前記信号取得ユニットは、電荷ポンプ、およびそれぞれ前記電荷ポンプと前記信号処理ユニットに電気接続される可変コンデンサーを備えることを特徴とする請求項６乃至９のいずれか一項に記載のジェスチャー認識方法。