TWI495903B - 具無接觸手勢控制之眼鏡型行動電話 - Google Patents

Description

具無接觸手勢控制之眼鏡型行動電話

本發明是一種眼鏡型行動電話，尤其是關於一種可以以無接觸形式達到控制目的的眼鏡型行動電話。

智慧型眼鏡型行動電話無疑是這幾年發展最快速的電子產品。眼鏡型行動電話不再是眼鏡型行動電話，更是許多人必須隨身攜帶的行動助力、遊樂器材、資訊來源或導航系統。

控制智慧型眼鏡型行動電話之方式非常多元，傳統有鍵盤、觸控，近期則許多廠商致力發展聲控。多種控制模式係為了滿足使用者各種不同之使用需求，使用者可以更便利地控制智慧型眼鏡型行動電話。然而，目前觸控形式容易污染螢幕，而聲音控制則不是用於吵雜之環境下使用，使用受到許多限制。

為了解決既有行動電話之控制形式產生的不便與限制，本發明以非接觸式之手部控制手機，讓使用者可以不需接觸螢幕，也不需以聲音控制，即可達到選單改變及執行應 用程式。

本發明提供一種具無接觸手勢控制之眼鏡型行動電話，其包含一眼鏡型行動電話及一三維位置判斷模組，其中：該眼鏡型行動電話為外觀為眼鏡型態之行動電話，其於一整合於鏡片之一透光顯示器顯示畫面；及該三維位置判斷模組整合安裝於該眼鏡型行動電話，該三維位置判斷模組以超音波反射結果及影像擷取之內容，偵測判斷一使用者手掌與該眼鏡型行動電話之位置關係與運動狀態，該眼鏡型行動電話依據所偵測之該位置關係與該運動狀態，改變其一該透光顯示器所呈現之頁面內容、游標位置與執行應用程式。

其中，該位置關係包含一距離關係與一橫縱向位置關係，該運動狀態至少包含手掌之距離關係之變化、橫縱向位置關係之變化。

其中，該三維位置判斷模組包含一控制處理模組、一超音波距離感應模組及一攝影機，該超音波距離感應模組包含與該控制處理模組連接之一超音波發射電路及一超音波接收電路，該超音波接收電路接收由該手掌反射之超音波後，該眼鏡型行動電話依超音波之行經路徑判斷該距離關係及該運動狀態；該攝影機接收該手掌對應位置之影像，該行動電話主機分析該影像之該手掌局部影像或特定局部，取得該手掌局部影像或特定局部之橫縱向位置關係、外型或手勢。

其中，該位置關係及該運動狀態之判斷步驟包含：接收反射之超音波與擷取影像；依據反射之超音波發射至接收之路徑時間差計算手掌距離關係；依據影像分析該手掌或特定局部，判斷該手掌於橫縱向位置關係、外型；判斷距離關係是否落於一預設之距離範圍；及輸出距離關係、橫縱向位置關係、運動狀態至該行動電話主機。

其中，該眼鏡型行動電話依據下列步驟，改變該透光顯示器所呈現之頁面內容、游標位置與執行應用程式：讀取距離關係、橫縱向位置關係及運動狀態；於該距離關係落於特定之該距離範圍時，顯示該距離範圍對應之一顯示頁面，其中，該顯示頁面為一多層頁面之其中之一頁面；持續判斷該距離關係是否持續保持於該距離範圍，如該距離關係超出該距離範圍，則切換顯示不同之顯示頁面；依據橫縱向位置關係於該螢幕上顯示一游標，該游標之位置與該橫縱向位置關係對應；判斷該距離關係是否於特定時間區間內執行一往復移動，並於該距離關係產生該往復移動時，判斷該游標是否與該顯示頁面上之一應用程式選項對應；及該游標之位置與該應用程式選項對應且產生該往復移動時，執行該應用程式選項。

其中，該眼鏡型行動電話包含一眼鏡本體以及整合安裝 於該眼鏡本體內之一行動電話主機及分別與該行動電話主機電性連接之一輸入單元、一輸出單元、一聲音輸出入模組、一充電介面，其中：該輸入單元及該輸出單元為該眼鏡型行動電話之使用者輸出入介面，該輸入單元為安裝於該眼鏡本體表面之功能按鍵；該輸出單元為整合於該眼鏡本體的鏡片的該透光顯示器，其可受該行動電話主機之控制顯示影像；該聲音輸出入模組可包含一揚聲器、一耳機及一麥克風係分別整合安裝於該眼鏡本體，該揚聲器及該耳機受該行動電話主機之控制產生聲音輸出，該麥克風接收一使用者之語音，並輸出至該行動電話主機；該充電介面與該行動電話主機電性連接，並接受外部之電力輸出，對該行動電話主機內部之一電池充電。

其中，該充電介面與一電池項鍊形成可分離電性連接，該電池項鍊為包含一項鍊補充電池模組以及一充電電路介面，該項鍊補充電池模組包含複數個串聯或並聯連接之電池單元，各電池單元係圍繞串接呈環狀而形成項鍊型態，該充電電路介面與該項鍊補充電池模組電性連接，其中，該充電電路介面可與一變壓充電器連接，該充電電路介面將該變壓充電器將外部市電輸入之電力轉換後，對該項鍊補充電池模組之各電池單元充電。

藉由前述說明可知，本發明具有下列特點：

1.不需要透過手指直接觸碰，即可達到選單切換、選定所欲執行應用程式之功效，不僅解決既接觸控制、有聲音 控制使用上的缺點，更大幅提昇未來行動電話控制之多樣性與可能性；

2.將行動電話主機與眼鏡整合，使用者無需另行攜帶手機或行動電話，免除遺失之煩擾或攜帶不便的技術問題。

3.巧妙使用項鍊型態的電池組，讓本創作可以長時間使用。

10‧‧‧眼鏡型行動電話

11‧‧‧行動電話主機

13‧‧‧輸入單元

15‧‧‧輸出單元

15A‧‧‧選單頁面

17‧‧‧聲音輸出入模組

17A‧‧‧揚聲器

17B‧‧‧耳機

17C‧‧‧麥克風

18‧‧‧充電介面

20‧‧‧三維位置判斷模組

21‧‧‧控制處理模組

22‧‧‧超音波距離感應模組

221‧‧‧超音波發射電路

223‧‧‧超音波接收電路

23‧‧‧攝影機

30‧‧‧電池項鍊

32‧‧‧項鍊補充電池模組

34‧‧‧充電電路介面

36‧‧‧電力傳輸線

40‧‧‧變壓充電器

50‧‧‧手掌

第一圖為本發明較佳實施例之使用示意圖。

第二圖為本發明較佳實施例之系統示意圖

第三圖為本發明較佳實施例之系統方塊示意圖

第四圖為本發明較佳實施例之距離位置感應示意圖。

第五圖為本發明較佳實施例之多層頁面示意圖

第六圖為本發明較佳實施例之點選動作使用示意圖。

第七圖為本發明較佳實施例之流程示意圖。

第八圖為本發明較佳實施例之點選動作流程示意圖。

請參考第一圖至第四圖，其為本發明具無接觸手勢控制之眼鏡型行動電話，其包含一眼鏡型行動電話10及一三維位置判斷模組20。

該眼鏡型行動電話10為外觀為眼鏡型態之行動電話，其包含一眼鏡本體12以及整合安裝於該眼鏡本體12內之一行動電話主機11及分別與該行動電話主機11電性連接之一輸入單元13、一輸出單元15、一聲音輸出入模組17、 一充電介面18。

該輸入單元13及該輸出單元15為該眼鏡型行動電話10之使用者輸出入介面，該輸入單元13可為安裝於該眼鏡本體12表面之功能按鍵，例如開關機按鍵、聲音控制按鍵等。

該輸出單元15為整合於該眼鏡本體12的一鏡片上之一透光顯示器，該輸出單元15之種類不限定，可以為有機發光二極體、液晶顯示器等，該輸出單元15受該行動電話主機11之控制顯示影像。該聲音輸出入模組17可包含一揚聲器17A、一耳機17B及一麥克風17C係分別整合安裝於該眼鏡本體12，該揚聲器17A及該耳機17B受該行動電話主機11之控制產生聲音輸出，該麥克風17C接收一使用者之語音，並輸出至該行動電話主機11。

該充電介面18與該行動電話主機11電性連接，並接受外部之電力輸出，對該行動電話主機11內部之一電池充電。該充電介面18可以與一電池項鍊30形成可分離電性連接，該電池項鍊30為包含一項鍊補充電池模組32以及一充電電路介面34，該項鍊補充電池模組32包含複數個串聯或並聯連接之電池單元，各電池單元係圍繞串接呈環狀而形成項鍊型態，該充電電路介面34與該項鍊補充電池模組32電性連接，其中，該充電電路介面34可與一變壓充電器40連接，該充電電路介面34將該變壓充電器40將外部市電輸入之電力轉換後，對該項鍊補充電池模組32之各電池單元充電。其中，為了讓各電池單元能均衡充電，該充電電路介面34可以包含一平衡充電電路，該平衡充電電路於充電時感測 每個該電池單元之電力狀態，並僅對尚未完成充電的該電池單元進行充電，藉以保護各電池單元免於過度充電而造成危險。使用時，使用者可穿戴該眼鏡型行動電話10於臉部，並可同時將該電池項鍊30穿戴於頸部位置，之後以一電力傳輸線36電性連接該充電電路介面34及該充電介面18，使該電池項鍊30的電力可以即時輸出至該眼鏡型行動電話10。

請再配合參考第四~八圖，該三維位置判斷模組20整合安裝於該眼鏡型行動電話10，該三維位置判斷模組20接收使用者之一手掌50之一位置關係及一運動狀態後輸出至該眼鏡型行動電話10，使該眼鏡型行動電話10依據位置狀態及運動狀態選擇輸出一選單頁面(第一圖，15A)至該輸出單元15及/或控制一游標。該位置關係包含該三維位置判斷模組20與該手掌50之一距離關係(Z)及一橫縱向位置關係(X、Y)，該運動狀態至少包含手掌50之距離關係之變化、橫縱向位置關係之變化、手掌姿勢外型之變化。

該三維位置判斷模組20局部安裝設於該眼鏡型行動電話10之表面，其輸出超音波後接收超音波之反射，藉以計算判斷該位置關係、該運動狀態。該三維位置判斷模組更擷取包含該手掌50之影像，判斷手掌50之外型與橫縱向位置關係。

本實施例之該三維位置判斷模組20包含一控制處理模組21、一超音波距離感應模組22及一攝影機23，該超音波距離感應模組22包含與該控制處理模組21連接之一超音波發射電路221及一超音波接收電路223，該超音波接收 電路223接收由該手掌50反射之超音波後，該眼鏡型行動電話10判斷該超音波由該超音波發射電路221出發後回到該超音波接收電路223之行經路徑判斷該距離關係及該運動狀態(如第五、六圖所示)，其中，以該超音波距離感應模組22所感應的運動狀態指該手掌50改變與該超音波距離感應模組22之距離關係。

該攝影機23接受該控制處理模組21拍攝該手掌50方位之影像，該控制處理模組21透過判斷所擷取之影像中該手掌50之外型特徵、位置，藉以判斷該手掌50與該攝影機23之橫縱向位置關係及可能產生之控制命令。判斷該手掌50之橫縱向位置，可以是將該攝影機23擷取影像之範圍事先予以定義一橫縱向座標系統，當由影像中取得手掌50之影像特徵時(可利用外型比較判斷方式判斷影像中所包含之手掌50影像)，判斷該手掌50在該橫縱向座標系統之相對座標位置，藉以判斷手掌50與該眼鏡本體12之間的位置關係。以第四圖為範例，該手掌50落入該攝影機23之拍攝範圍內時，該控制處理模組21透過影像分析方法，取出該手掌50之外型特徵，例如指尖52、一骨架外型54等，藉以判斷該影像是否存在該手掌50以及同時判斷該手掌50之位置、手勢外型。當該手掌50之骨架外型54產生預先設定之一特定外型時，該控制處理模組21則對應執行與該特定外型對應之功能動作。例如，當該手掌50之外型為食指伸出而其他手指握拳(如第六圖)，則該控制處理模組21則將手掌50外型判斷結果輸出至該行動電話主機11，使其於該輸出單元15產生該選單頁面15A及產生一 游標，其中，該游標與該手掌50之食指在該橫縱向座標系統之座標位置對應。

請參考第七圖、第八圖，該控制處理模組21分別控制該攝影機23、該超音波距離感應模組22擷取影像、輸出超音波後，依據擷取之影像、反射之超音波判斷手掌50與該眼鏡型行動電話10之位置關係及運動狀態，其可依據下列步驟完成前述判斷：

(1)接收超音波反射/影像訊號：該控制處理模組21持續接收由手掌50反射之超音波及拍攝影像。

(2)擷取手勢影像：該控制處理模組21或該行動電話主機10由擷取之影像分離取出一手勢影像。該手勢影像之擷取可以藉由判斷該影像中包含與手掌50外型對應或近似之局部影像，。取出該手掌50外型方式，可以透過影像比較方式為之，例如該行動電話主機10或該選單控制處理模組21由一資料庫所內儲之資料，以外型比較方式，判斷該影像中是否包含手掌外型之物件；為了減少誤判機會，可以限制使用者之手掌50手勢，例如僅能張開五指之手勢動作、伸出食指之手勢等。

進行影像辨識：該行動電話主機10或該控制處理模組21由所擷取之手勢影像，進行細部辨識與分析，藉以判斷該手部影像。所謂的影像辨識，可以是以比較方式定義出手勢影像之特定部位(例如手指、手勢)，並找出該特定部位在該拍攝範圍A內之橫縱向座標位置關係(X、Y軸座標)。

更進一步地，該行動電話主機10可以手勢判斷結果， 執行相應預設之功能動作，例如，當該行動電話主機10係正顯示一圖像照片且手勢係如前述拇指與食指伸出狀態下，該行動電話主機10可依據判定拇指與食指指間之距離或角度，對該圖像照片進行放大、縮小、旋轉等功能之控制。

進一步地，在執行影像辨識前，可執行一擷取特徵向量步驟，此一步驟係可作為擷取部分手勢之外型變化與移動關係，並將手勢之局部轉換為特徵向量等，藉以提升該影像辨識與減少判斷錯誤或計算速度。

(3)利用時間差計算Z軸距離參數：該控制處理模組21依據發射至反射之超音波之時間差別，判斷手掌50與超音波距離感應模組22之距離關係。由於該超音波之波長固定，因此，透過計算發射與接收之時間差距，即可計算該手掌50與該眼鏡型行動電話10之距離，如第七圖所示。

(4)判斷超音波訊號是否正常：該控制處理模組21持續檢查所接收的超音波與移動感應光是否正常，如判斷結果正常則執行下一步驟，反之，則回到(1)接收超音波反射/影像訊號步驟。其中，不正常之狀況可能是中斷、訊號微弱無法辨識、波長改變等。

(5)利用時間差計算X、Y、Z移動參數：該控制處理模組21依據前述反射之超音波及影像計算該手掌50與該眼鏡型行動電話10之移動參數，該移動參數包含前述之位置關係、運動狀態、手勢外型及其變化，其中該位置關係包含距離關係(Z軸座標)、橫縱向位置關係(X軸座標、Y軸座標)，該運動狀態為該距離關係與橫縱向位置關係在 特定時間區間之改變量(△X/△t、△Y/△t、△Z/△r)。

(6)判斷Z軸參數是否超過臨界設定：該控制處理模組21判斷該距離關係坐落於預先設定之距離範圍，如第六圖所示，該控制處理模組21可能預先設定複數個距離範圍L1~L4，其中每個距離範圍L1之Z軸座標為5cm，每個距離範圍L1~L4之間包含一間隔範圍(2cm)，如此，該控制處理模組21可以依據判斷該手掌50之距離關係落於該距離範圍內。

(7)輸出X、Y、X移動參數：該控制處理模組21將所感應的移動參數、判斷之距離範圍之結果，輸出至該眼鏡型行動電話10。

當該移動參數及距離範圍送至該眼鏡型行動電話10後，該眼鏡型行動電話10可以依據接收的參數，呈現不同的頁面顯示(選單)、游標位置，以及執行該頁面上的功能選項。該眼鏡型行動電話10執行顯示、改變游標座標及執行功能選項之步驟可如第八圖，詳細說明如下：

(1)讀取XYZ移動參數：該眼鏡型行動電話10由該控制處理模組21持續接收距離範圍、移動參數。

(2)計算軟體介面層次(Z方向)：該眼鏡型行動電話10計算該距離參數坐落之距離範圍。

(3)是否停留於特定之層次：該眼鏡型行動電話10依據該距離參數、該距離範圍(Z軸的數值與改變狀態)，由一多層頁面15A中選擇顯示一顯示頁面，其中，該多層頁面15A之每個顯示頁面對應於一個距離範圍，如第六圖所示，當該手掌50與該眼鏡型行動電話10之距離改變後， 可以持續變換顯示不同的顯示頁面於該螢幕上。該眼鏡型行動電話10依據距離參數之數值，選擇呈現該距離參數坐落之距離範圍所對應之顯示頁面，且該眼鏡型行動電話10持續判斷該距離參數藉以持續調整呈現之顯示頁面。

(4)游標顯示在特定之層次並依XY移動參數而移動：該眼鏡型行動電話10依據該橫縱向位置關係改變同時顯示於該螢幕上之一游標16於該顯示頁面上之位置。

(5)是否於特定時間區間內改變Z(距離參數、移動參數)：該眼鏡型行動電話10判斷Z軸方向之位置關係與運動狀態，判斷手掌50是否對著Z軸方向在一特定時間區間內往復改變，如果判斷為是，則進行下一步驟。

(6)游標是否在選擇之功能位置：該眼鏡型行動電話10判斷該橫縱向位置關係是否坐落於該顯示頁面中之一功能應用程式選項範圍內，當判斷結果為該橫縱向位置關係重疊於該功能應用程式選項之座標範圍，則進行下一步驟。

(7)執行功能應用程式：該眼鏡型行動電話10執行該功能應用程式選項所對應之功能。

藉由前述說明可知，本發明不需要透過手指直接觸碰，即可達到選單切換、選定所欲執行應用程式之功效，不僅解決既接觸控制、有聲音控制使用上的缺點，更大幅提昇未來眼鏡型行動電話控制之多樣性與可能性。

10‧‧‧眼鏡型行動電話

13‧‧‧輸入單元

15A‧‧‧選單頁面

17A‧‧‧揚聲器

17B‧‧‧耳機

17C‧‧‧麥克風

18‧‧‧充電介面

221‧‧‧超音波發射電路

223‧‧‧超音波接收電路

23‧‧‧攝影機

30‧‧‧電池項鍊

32‧‧‧項鍊補充電池模組

34‧‧‧充電電路介面

36‧‧‧電力傳輸線

40‧‧‧變壓充電器

50‧‧‧手掌

Claims (6)

1. 一種具無接觸手勢控制之眼鏡型行動電話，其包含一眼鏡型行動電話及一三維位置判斷模組，其中：該眼鏡型行動電話為外觀為眼鏡型態之行動電話，其於一整合於鏡片之透光顯示器顯示畫面；及該三維位置判斷模組整合安裝於該眼鏡型行動電話，該三維位置判斷模組以超音波反射結果及影像擷取之內容，偵測判斷一使用者手掌與該眼鏡型行動電話之位置關係與運動狀態，該眼鏡型行動電話依據所偵測之該位置關係與該運動狀態，改變其一該透光顯示器所呈現之頁面內容、游標位置與執行應用程式，該眼鏡型行動電話依據下列步驟，改變該透光顯示器所呈現之頁面內容、游標位置與執行應用程式：讀取距離關係、橫縱向位置關係及運動狀態；於該距離關係落於特定之該距離範圍時，顯示該距離範圍對應之一顯示頁面，其中，該顯示頁面為一多層頁面之其中之一頁面；持續判斷該距離關係是否持續保持於該距離範圍，如該距離關係超出該距離範圍，則切換顯示不同之顯示頁面；依據橫縱向位置關係於該螢幕上顯示一游標，該游標之位置與該橫縱向位置關係對應；判斷該距離關係是否於特定時間區間內執行一往復移動，並於該距離關係產生該往復移動時，判斷該游標是否與該顯示頁面上之一應用程式選項對應；及該游標之位置與該應用程式選項對應且產生該往復移 動時，執行該應用程式選項，其中：該位置關係包含一距離關係與一橫縱向位置關係，該運動狀態至少包含手掌之距離關係之變化、橫縱向位置關係之變化；該三維位置判斷模組包含一控制處理模組、一超音波距離感應模組及一攝影機，該超音波距離感應模組包含與該控制處理模組連接之一超音波發射電路及一超音波接收電路，該超音波接收電路接收由該手掌反射之超音波後，該眼鏡型行動電話依超音波之行經路徑判斷該距離關係及該運動狀態；該攝影機接收該手掌對應位置之影像，該行動電話主機分析該影像之該手掌局部影像或特定局部，取得該手掌局部影像或特定局部之橫縱向位置關係、外型或手勢；該位置關係及該運動狀態之判斷步驟包含：接收反射之超音波與擷取影像；依據反射之超音波發射至接收之路徑時間差計算手掌距離關係；依據影像分析該手掌或特定局部，判斷該手掌於橫縱向位置關係、外型；判斷距離關係是否落於一預設之距離範圍；及輸出距離關係、橫縱向位置關係、運動狀態至該行動電話主機。
2. 如申請專利範圍第1項所述的具無接觸手勢控制之眼鏡型行動電話，該眼鏡型行動電話包含一眼鏡本體以及整合安裝於該眼鏡本體內之一行動電話主機及分別與該行動 電話主機電性連接之一輸入單元、一輸出單元、一聲音輸出入模組、一充電介面，其中：該輸入單元及該輸出單元為該眼鏡型行動電話之使用者輸出入介面，該輸入單元為安裝於該眼鏡本體表面之功能按鍵；該輸出單元為整合於該眼鏡本體的鏡片的該透光顯示器，其可受該行動電話主機之控制顯示影像；該聲音輸出入模組可包含一揚聲器、一耳機及一麥克風係分別整合安裝於該眼鏡本體，該揚聲器及該耳機受該行動電話主機之控制產生聲音輸出，該麥克風接收一使用者之語音，並輸出至該行動電話主機；該充電介面與該行動電話主機電性連接，並接受外部之電力輸出，對該行動電話主機內部之一電池充電。
3. 如申請專利範圍第2項所述的具無接觸手勢控制之眼鏡型行動電話，該充電介面與一電池項鍊形成可分離電性連接，該電池項鍊為包含一項鍊補充電池模組以及一充電電路介面，該項鍊補充電池模組包含複數個串聯或並聯連接之電池單元，各電池單元係圍繞串接呈環狀而形成項鍊型態，該充電電路介面與該項鍊補充電池模組電性連接，其中，該充電電路介面可與一變壓充電器連接，該充電電路介面將該變壓充電器將外部市電輸入之電力轉換後，對該項鍊補充電池模組之各電池單元充電。
4. 如申請專利範圍第3項所述的具無接觸手勢控制之眼鏡型行動電話，該輸出單元為透光之有機發光二極體或液晶顯示器。
5. 如申請專利範圍第4項所述的具無接觸手勢控制之眼鏡型行動電話，該控制處理模組依據判斷手勢之外型變化，執行改變顯示內容之尺寸。
6. 如申請專利範圍第4項所述的具無接觸手勢控制之眼鏡型行動電話，該控制處理模組依據判斷手勢之外型變化，執行改變顯示內容之旋轉角度。