TW201423480A - 開關裝置 - Google Patents

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TW201423480A
TW201423480A TW101146480A TW101146480A TW201423480A TW 201423480 A TW201423480 A TW 201423480A TW 101146480 A TW101146480 A TW 101146480A TW 101146480 A TW101146480 A TW 101146480A TW 201423480 A TW201423480 A TW 201423480A
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Tien-Chia Liu
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Pixart Imaging Inc
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    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F3/00—Input arrangements for transferring data to be processed into a form capable of being handled by the computer; Output arrangements for transferring data from processing unit to output unit, e.g. interface arrangements
    • G06F3/01—Input arrangements or combined input and output arrangements for interaction between user and computer
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Abstract

一種開關裝置，包含一影像感測器、一處理單元以及一傳輸單元。該影像感測器用以連續擷取影像圖框。該處理單元用以當於一預設時間內根據該等影像圖框依序辨識出一手掌手勢及一握拳手勢或依序辨識出一握拳手勢及一手掌手勢時，發出一控制信號。該傳輸單元用以將該控制信號傳送至一電子裝置。

Description

開關裝置
本發明係關於一種開關裝置，特別是關於一種根據使用者之手掌手勢以及握拳手勢的手勢影像變化進行開關操作之光學式開關裝置。
傳統機械開關一般具有使用不便的問題，例如其通常設置於一固定位置，使用者於每次操作時均必須直接接觸該機械式開關方能進行控制。此外，當傳統機械開關故障時，並不容易進行元件更換。
為了增加使用便利性，習知還可使用紅外線開關以進行開關操作。例如，當紅外線開關偵測到一移動物體時，即相對控制一光源點亮。然而，所述紅外線開關只要偵測到移動物體即開始動作，於某些情況下並不適合使用此種開關裝置。
習知還可利用以一遙控器作為開關裝置，使用者可透過按壓該遙控器上的按鍵，以進行相對應控制。然而，當使用者欲進行開關操作時，仍然必須透過一遙控器方能進行操控。
有鑑於此，本發明另提出一種光學式開關裝置，其可根據使用者的手勢變化進行開關操作，由於不需使用遙控器作為媒介且可適用於各種電子裝 置，因而具有較高的使用便利性以及適用性。
本發明之一目的在提供一種開關裝置，其可根據一預設時間內的手勢影像變化執行開關操作，以相對控制一電子裝置。
本發明另一目的在提供一種開關裝置，其可根據影像圖框中一預設影像範圍內的影像變化執行開關操作，以相對控制一電子裝置。
本發明提供一種開關裝置，包含一影像感測器、一處理單元及一傳輸單元。該影像感測器用以連續擷取影像圖框。該處理單元用以當一預設時間內根據該等影像圖框依序辨識出一手掌手勢及一握拳手勢或依序辨識出該握拳手勢及該手掌手勢時，產生一控制信號。該傳輸單元用以傳送該控制信號至該電子裝置以控制該電子裝置的啟閉。
本發明另提供一種開關裝置，包含一影像感測器、一處理單元及一傳輸單元。該影像感測器用以連續擷取影像圖框。該處理單元用以根據該等影像圖框判斷一物件形狀及一物件面積，當該物件形狀符合一預設形狀及該物件面積符合一預設面積且一預設時間內發生一預設面積變化時，產生一控制信號。該傳輸單元用以傳送該控制信號至該電子裝置。
本發明另提供一種開關裝置之運作方法，包含 下列步驟：以一影像感測器連續擷取影像圖框；以一處理單元根據該等影像圖框辨識一手掌手勢或一握拳手勢；以及當該處理單元辨識出該手掌手勢或該握拳手勢並於一預設時間內辨識出一預設手勢變化時，產生一控制信號以控制該電子裝置的啟閉。
一實施例中，該處理單元可於該預設時間內僅處理該影像感測器所擷取之該等影像圖框之一預設影像範圍的影像資料，以節省系統資源。
一實施例中，該影像感測器可為一遠紅外線感測器，以直接感測人體所發出的遠紅外線能量。
一實施例中，開關裝置可另包含一紅光光源、一紅外光光源或不可見光光源用以照明該影像感測器之一視野範圍。
一實施例中，開關裝置可另包含一太陽能模組用以提供運作時所需的電力；其中，該太陽能模組可包含一太陽能板用以將光能轉換為電能以及一電池用以儲存電能。
本發明實施例之開關裝置及其運作方法中，該預設形狀可為圓形及橢圓形；該預設面積變化可為該物件面積之40%~60%或140%~160%的面積變化；該預設時間可為0.5~2秒，但並不以此為限。
本發明實施例之開關裝置及其運作方法中，該 處理單元可於較近的操作範圍內直接辨識手掌手勢以及握拳手勢並於較遠的操作範圍內辨識物件形狀以及物件面積，以提高其可應用的環境。
為了讓本發明之上述和其他目的、特徵、和優點能更明顯，下文將配合所附圖示，作詳細說明如下。於本發明之說明中，相同的構件係以相同的符號表示，於此合先敘明。
請參照圖1所示，其顯示本發明實施例之開關裝置1之方塊示意圖，包含一影像感測器11、一處理單元12、一傳輸單元13及一光源14。該開關裝置1係用以控制一電子裝置2，例如控制一燈具、一自動門或其他家用電器之啟動(enable)或去能(disable)，或者控制該電子裝置2以步階(step)的方式改變運作參數，例如運作強度。
該影像感測器11可為一CMOS影像感測器、一CCD影像感測器或其他可用以感測光能量的感測器，用以連續擷取並輸出影像圖框IF。
該處理單元12例如可為數位處理器(DPS)等可用以處理影像資料的處理器，其用以根據該等影像圖框IF辨識一手掌手勢(palm gesture)、一握拳手勢(fist gesture)、一物件形狀、一物件面積、一手勢變化以及一物件面積變化，並當一預設時間內符合一 預設規則時，則產生一控制信號Sc(詳述於後)。一實施例中，該預設時間可為0.5~2秒，但並無特定限制；例如其他實施例中，該預設時間可為該影像感測器11(或圖2的遠紅外線感測器11')擷取預設數目影像圖框IF的期間，其可由使用需求而設定。
該傳輸單元13可為無線傳輸單元或有線傳輸單元，用以將該控制信號Sc傳送至該電子裝置2以進行相對應控制；其中，有線傳輸技術及無線傳輸技術已為習知，故於此不再贅述。
該光源14可為一紅光光源、一紅外光光源或其他不可見光光源，其用以照明該影像感測器11之一視野範圍。藉此，該影像感測器11可擷取較高品質的影像圖框IF。
請參照圖2所示，其顯示本發明另一實施例之開關裝置1'之方塊示意圖，包含一遠紅外線感測器11'、該處理單元12及該傳輸單元13。圖2與圖1的差異在於，圖1的影像感測器11此時為一遠紅外線感測器11'。由於該開關裝置1'係使用遠紅外線感測器11'，因此即使環境光不足時仍能夠直接感測人體所發出的遠紅外線能量，因此不需使用額外光源。此外，圖2中該處理單元12及該傳輸單元13所執行的功能類似於圖1，故於此不再贅述。
此外，本發明實施例之開關裝置1及1'可另包 含一太陽能模組15用以提供運作時所需的電力；其中，該太陽能模組15可包含一太陽能板用以將光能轉換為電能以及一電池用以儲存電能；太陽能模組的技術已為習知，故於此不再贅述。其他實施例中，該開關裝置1亦可直接連接至市電(commercial power system)或經由其他家電(例如電子裝置2)提供電力，並不一定要使用該太陽能模組15。
此外，本發明實施例之開關裝置1及1'可另包含至少一透鏡或透鏡組用以提高該光源14之照明效率及/或該影像感測器11或該遠紅外線感測器11'之感光效率。
請參照圖1~圖3所示，圖3顯示本發明一實施例之開關裝置之運作方法之流程圖，包含下列步驟：擷取影像圖框(步驟S31)；辨識手掌手勢或握拳手勢(步驟S32)；以及進入開關控制模式(步驟S33)；其中，本實施例可適用於使用者距離該影像感測器11較近而該處理單元12能夠直接辨識出手掌形狀或握拳形狀的情形。本實施例中，為了節省系統資源，可另包含一選定預設影像範圍的步驟S34。
同時參照圖3、圖3A及圖6所示，接著說明本實施例之詳細實施方式。
步驟S31：該影像感測器11(或該遠紅外線感測器1')以固定或可變之一取樣頻率連續擷取影像圖 框IF；其中，例如長時間未偵測到物件影像時，該處理單元12可降低該取樣頻率(即進入省電模式)，而所述時間長短可根據不同應用而設定。
步驟S32：該處理單元12根據該等影像圖框IF辨識一手掌手勢或一握拳手勢，且當辨識出該手掌手勢或該握拳手勢時(例如於一第一影像圖框IF1辨識出該手掌手勢或握拳手勢)，則進入開關控制模式(步驟S33)；當該處理單元12未辨識出該手掌手勢或該握拳手勢，則根據下一張影像圖框IF重新辨識。
步驟S33：開關控制模式中，該處理單元12主要用以於一預設時間內辨識一預設手勢變化；其中，該預設手勢變化可為從該手掌手勢變化為該握拳手勢或從該握拳手勢變化為該手掌手勢(如圖3A)。當該處理單元12於該預設時間內辨識出該預設手勢變化時(例如於一第二影像圖框IF2辨識出該握拳手勢或該手掌手勢)(步驟S331)，則產生一控制信號Sc(步驟S3311)；然而，當該處理單元12於該預設時間內未辨識出該預設手勢變化時(步驟S332)，則離開開關控制模式重新回到步驟S31。
步驟S34：如前所述，為了節省系統資源，例如當該處理單元12於一第一影像圖框IF1辨識出該手掌手勢時，於後續影像圖框IF中僅根據一預設影像範圍PA(如圖3A)辨識該握拳手勢；或於該第一影像 圖框IF1辨識出該握拳手勢時，於後續影像圖框中僅根據該預設影像範圍PA(如圖3A)辨識該手掌手勢。一實施例中，該處理單元12可於該預設時間內僅處理該影像感測器11(或該紅外線感測器11')所擷取之該等影像圖框IF之該預設影像範圍PA的影像資料。另一實施例中，該處理單元12亦可處理整張影像圖框IF的影像資料，然而僅將該預設影像範圍PA的影像資料視為有效影像資料而其他部分的影像資料可作為其他功能的參考。該預設影像範圍PA例如可根據開關裝置1、1'的可操作範圍預先設定或由使用者自行選擇。此外，步驟S34可不予實施。
綜而言之，本實施例中該處理單元12用以當一預設時間內根據該等影像圖框IF依序辨識出一手掌手勢及一握拳手勢或依序辨識出該握拳手勢及該手掌手勢時，如圖6所示，則產生一控制信號Sc以相對控制該電子裝置2。
請參照圖1、2及圖4所示，圖4顯示本發明另一實施例之開關裝置之運作方法之流程圖，包含下列步驟：擷取影像圖框(步驟S41)；判斷一物件形狀(步驟S42)；判斷一物件面積(步驟S43)；當該物件形狀符合一預設形狀及該物件面積符合一預設面積，則進入步驟S45的開關控制模式，當該物件形狀不符合一預設形狀或該物件面積不符合一預設面積，則 回到步驟S41(步驟S44)；其中，本實施例可適用於使用者距離該影像感測器11(或紅外線感測器11')稍遠而該處理單元12無法明確辨識出手掌形狀或握拳形狀而僅能辨識物件輪廓及面積的情形；但也可適用於可以明確辨識出手掌形狀或握拳形狀的情形。同樣的，本實施例中為了節省系統資源，可另包含一選定預設影像範圍的步驟S46。
同時參照圖4、圖4A及圖6所示，接著說明本實施例之詳細實施方式。
步驟S41：類似步驟S31，該影像感測器1(或該遠紅外線感測器1')可以固定或可變之一取樣頻率連續擷取影像圖框IF。
步驟S42：該處理單元12根據該等影像圖框IF判斷一物件形狀是否符合一預設形狀。例如當使用者距離該影像感測器11較遠或該影像感測器11之解析度較低時，該手掌手勢的輪廓近似為橢圓形而該握拳手勢的輪廓近似為圓形(如圖4A所示)。因此，當該處理單元12判斷一物件影像符合一橢圓形或圓形，才開始判斷物件面積。此外，為了排除背景物件，該處理單元12可預先辨識出位置始終固定且形狀為橢圓形或圓形的物件並予以排除。
步驟S43：接著，該處理單元12根據該等影像圖框IF判斷一物件面積是否符合一預設面積(或面 積範圍)，以排除不對應使用者手勢的物件；其中，該預設面積可根據該開關裝置1、1'操作環境預先設定。例如於5公尺的可操作範圍內，手掌手勢及握拳手勢的面積可被預先量測並儲存至該開關裝置1、1'，該處理單元12則可將預設面積或預設面積範圍以外的物件影像予以排除，以增加判斷精確度。例如，一使用者頭部影像不會落入預設面積的範圍內，因此該處理單元12可將頭部影像排除。
步驟S44：當該處理單元12判斷該物件形狀符合一預設形狀及該物件面積符合一預設面積，則進入開關控制模式(步驟S45)；否則回到步驟S41。
步驟S45：開關控制模式中，該處理單元12主要用以於一預設時間內辨識一預設面積變化；其中，該預設面積變化例如為步驟S43所辨識出的物件面積之40%~60%(例如從手掌變為拳頭)或140%~160%(例如從拳頭變為手掌)的面積變化(如圖4A)。當該處理單元12於該預設時間內辨識出該預設面積變化時(步驟S451)，則產生一控制信號Sc(步驟S4511)；然而，當該處理單元12於該預設時間內未辨識出該預設面積變化時(步驟S452)，則離開開關控制模式重新回到步驟S41。例如，圖6顯示該處理單元12於一第一影像圖框IF1判斷該物件形狀符合一預設形狀及該物件面積符合一預設面積且於一第 二影像圖框IF2辨識出該預設面積變化。
步驟S46：如前所述，為了節省系統資源，例如當該處理單元12於一第一影像圖框IF1中辨識出該物件形狀符合該預設形狀及該物件面積符合該預設面積，該處理單元12於後續影像圖框IF中僅根據一預設影像範圍PA辨識該預設面積變化。同理，一實施例中，該處理單元12可於該預設時間內僅處理該影像感測器11所擷取之該等影像圖框IF之該預設影像範圍PA的影像資料。另一實施例中，該處理單元12亦可處理整張影像圖框IF的影像資料，然而僅將該預設影像範圍PA的影像資料視為有效影像資料而其他部分的影像資料可作為其他功能的參考。同理，步驟S46可選擇不予實施。
綜而言之，本實施例中該處理單元12用以根據該等影像圖框IF判斷一物件形狀及一物件面積，當該物件形狀符合一預設形狀及該物件面積符合一預設面積且一預設時間內發生一預設面積變化時，如圖6所示，則產生一控制信號Sc以相對控制該電子裝置2。
請參照圖5所示，其顯示本發明另一實施例之開關裝置之運作方法之流程圖。本實施例中，為了增加該開關裝置1、1'的可適用性，該處理單元12可同時執行圖3及圖4的步驟；亦即，當該處理單 元12能夠明確辨識出手掌形狀及握拳形狀時執行圖3的實施例而無法明確辨識出手掌形狀及握拳形狀時執行圖4的實施例，以適合於遠近距離的操作。
本實施例包含下列步驟：擷取影像圖框(步驟S51)；判斷一特定手勢(步驟S52)；當辨識出該特定手勢，則直接進入開關控制模式(步驟S521)；當未辨識出該特定手勢，則辨識一物件形狀及一物件面積(步驟S522)；以及當該物件形狀符合一預設形狀及該物件面積符合一預設面積時，才進入開關控制模式(步驟S5221)；其中，當未辨識出該特定手勢且該物件形狀不符合一預設形狀或該物件面積不符合一預設面積時，回到步驟S51重新擷取一影像圖框IF。
同時參照圖3、圖3A、圖4、圖4A、圖5及圖6所示，接著說明本實施例之詳細實施方式。
步驟S51：類似步驟S31及S41，該影像感測器1(或該遠紅外線感測器1')以固定或可變之一取樣頻率連續擷取影像圖框IF。
步驟S52：該處理單元12根據該等影像圖框IF辨識一特定手勢；其中，該特定手勢可為一手掌手勢或一握拳手勢(如圖3A)，且當辨識出該特定手勢時，則進入開關控制模式(步驟S521)。本實施例中，進入開關模式(步驟S521)後則執行圖3的步驟S331及S3331或步驟S332，並可選擇執行或不執行步驟 S34；其中，步驟S331、S3331、S332及步驟S34已詳述於前，為簡化說明故於此不再贅述。
步驟S522：當該處理單元12未辨識出該特定手勢時，則根據該等影像圖框IF判斷一物件形狀及一物件面積；當該物件形狀符合一預設形狀及該物件面積符合一預設面積，則進入開關控制模式(步驟S5221)。本實施例中，進入開關模式(步驟S5221)後則執行圖4的步驟S451及S4511或步驟S452，並可選擇執行或不執行步驟S46；其中，步驟S451、S4511、S452及步驟S46已詳述於前，為簡化說明故於此不再贅述。例如，該處理單元12可於每接收一張影像圖框IF時，先辨識特定手勢，當無法辨識出特定手勢則再辨識物件形狀及物件面積。
必須說明的是，該處理單元12辨識影像圖框IF中的手掌手勢或握拳手勢的方式例如可根據影像圖框IF中的物件形狀來進行；該處理單元12辨識影像圖框IF中的物件形狀及物件面積的方式例如可設定至少一亮度門檻值，並根據影像圖框IF中亮度大於該亮度門檻值的像素排列來決定物件形狀及物件面積。圖3~圖5的開關裝置之運作方法可同時適用於圖1及圖2的開關裝置1及1'。
綜上所述，習知開關裝置仍具有操作不變或無法適用特定狀況的情形。本發明另提出一種開關裝 置(圖1及2)及其運作方法(圖3~圖6)，其可直接根據使用者的手掌手勢或握拳手勢等影像變化來進行開關操作，並可排除環境物件以避免誤動作的情形。
雖然本發明已以前述實施例揭示，然其並非用以限定本發明，任何本發明所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作各種之更動與修改。因此本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。
1、1'‧‧‧開關裝置
11‧‧‧影像感測器
11'‧‧‧遠紅外線感測器
12‧‧‧處理單元
13‧‧‧傳輸單元
14‧‧‧光源
15‧‧‧太陽能模組
2‧‧‧電子裝置
IF‧‧‧影像圖框
Sc‧‧‧控制信號
PA‧‧‧預設影像範圍
S31~S34‧‧‧步驟
S41~S46‧‧‧步驟
S51~S52‧‧‧步驟
圖1顯示本發明一實施例之開關裝置之方塊圖。
圖2顯示本發明另一實施例之開關裝置之方塊圖。
圖3顯示本發明一實施例之開關裝置之運作方法之流程圖。
圖3A顯示圖3之開關裝置之運作方法之手勢變化之示意圖。
圖4顯示本發明另一實施例之開關裝置之運作方法之流程圖。
圖4A顯示圖4之開關裝置之運作方法之物件面積變化之示意圖。
圖5顯示本發明另一實施例之開關裝置之運作方法之流程圖。
圖6顯示本發明實施例之開關裝置之運作方法之示意圖。
1‧‧‧開關裝置
11‧‧‧影像感測器
12‧‧‧處理單元
13‧‧‧傳輸單元
14‧‧‧光源
15‧‧‧太陽能模組
2‧‧‧電子裝置
Sc‧‧‧控制信號
IF‧‧‧影像圖框

Claims (21)

  1. 一種開關裝置，用以控制一電子裝置，該開關裝置包含：一影像感測器，用以連續擷取影像圖框；一處理單元，用以當一預設時間內根據該等影像圖框依序辨識出一手掌手勢及一握拳手勢或依序辨識出該握拳手勢及該手掌手勢時，產生一控制信號；及一傳輸單元，用以傳送該控制信號至該電子裝置。
  2. 依申請專利範圍第1項之開關裝置，其中當該處理單元於一第一影像圖框辨識出該手掌手勢時，於後續影像圖框中僅根據一預設影像範圍辨識該握拳手勢；或於該第一影像圖框辨識出該握拳手勢時，於後續影像圖框中僅根據該預設影像範圍辨識該手掌手勢。
  3. 依申請專利範圍第2項之開關裝置，其中該處理單元於該預設時間內僅處理該預設影像範圍的影像資料。
  4. 依申請專利範圍第1至3項其中一項之開關裝置，其中該影像感測器為一遠紅外線感測器。
  5. 依申請專利範圍第1至3項其中一項之開關裝置，另包含一紅外光光源用以照明該影像感測器之一視野範圍。
  6. 依申請專利範圍第1至3項其中一項之開關裝置，另包含一太陽能模組用以提供運作時所需的電力。
  7. 依申請專利範圍第1至3項其中一項之開關裝置，其中該預設時間為0.5~2秒。
  8. 一種開關裝置，用以控制一電子裝置，該開關裝置包含：一影像感測器，用以連續擷取影像圖框；一處理單元，用以根據該等影像圖框判斷一物件形狀及一物件面積，當該物件形狀符合一預設形狀及該物件面積符合一預設面積且一預設時間內發生一預設面積變化時，產生一控制信號；以及一傳輸單元，用以傳送該控制信號至該電子裝置。
  9. 依申請專利範圍第8項之開關裝置，其中當一第一影像圖框中該物件形狀符合該預設形狀及該物件面積符合該預設面積，該處理單元於後續影像圖框中僅根據一預設影像範圍辨識該預設面積變化。
  10. 依申請專利範圍第9項之開關裝置，其中該處理單元於該預設時間內僅處理該預設影像範圍的影像資料。
  11. 依申請專利範圍第8至10項其中一項之開關裝置，其中該影像感測器為一遠紅外線感測器。
  12. 依申請專利範圍第8至10項其中一項之開關裝置，另包含一紅外光光源用以照明該影像感測器之一視野範圍。
  13. 依申請專利範圍第8至10項其中一項之開關裝置，另包含一太陽能模組用以提供運作時所需的電力。
  14. 依申請專利範圍第8至10項其中一項之開關裝置，其中該預設形狀為圓形及橢圓形。
  15. 依申請專利範圍第8至10項其中一項之開關裝置，其中該預設面積變化為該物件面積之40%~60%或140%~160%的面積變化。
  16. 依申請專利範圍第8至10項其中一項之開關裝置，其中該預設時間為0.5~2秒。
  17. 一種開關裝置之運作方法，該開關裝置包含一影像感測器及一處理單元，該運作方法包含：以該影像感測器連續擷取影像圖框；以該處理單元根據該等影像圖框辨識一手掌手勢或一握拳手勢；以及當該處理單元辨識出該手掌手勢或該握拳手勢並於一預設時間內辨識出一預設手勢變化時，產生一控制信號。
  18. 依申請專利範圍第17項之運作方法，其中該預設手勢變化為從該手掌手勢變化為該握拳手勢或從該握拳手勢變化為該手掌手勢。
  19. 依申請專利範圍第17項之運作方法，另包含：當該處理單元於一第一影像圖框辨識出該手掌手勢或該握拳手勢時，於該預設時間內僅處理該影像感 測器所擷取之該等影像圖框之一預設影像範圍的影像資料。
  20. 依申請專利範圍第17項之運作方法，其中未辨識出該手掌手勢或該握拳手勢時，該運作方法另包含：以該處理單元根據該等影像圖框判斷一物件形狀及一物件面積；以及當該物件形狀符合一預設形狀及該物件面積符合一預設面積且該預設時間內發生一預設面積變化時，產生該控制信號。
  21. 依申請專利範圍第20項之運作方法，另包含：當一第一影像圖框中該物件形狀符合該預設形狀及該物件面積符合該預設面積，該處理單元於該預設時間內僅處理該影像感測器所擷取之該等影像圖框之一預設影像範圍的影像資料。
TW101146480A 2012-12-10 2012-12-10 開關裝置 TW201423480A (zh)

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