TWI599966B - 手勢控制模組化系統 - Google Patents

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TWI599966B
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Yuan Hsin Chiang
Hsuan Yueh Hsu
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H P B Optoelectronic Co Ltd
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Description

手勢控制模組化系統
本發明係有關於一種手勢控制模組化系統，尤其是指一種模組化整合麥克風與揚聲器的手勢控制系統，使用者可於任何地點利用手勢變化進行行動通訊裝置之來電接聽。
按，隨著科學技術的日新月異，行動通訊裝置之智慧型手機的重要性已與人類的生活息息相關，不論是工作或是休閒娛樂，智慧型手機已在人類的生活中占有一席之地，尤其在日益講究時效性的今日，可明顯提高人類處理事務之便利性的智慧型手機更是生活中不可或缺的一環；此外，由於社會進步導致人們出門洽公與辦事的機會增加，而人們處於車輛內的時間也因為塞車或種種原因而有加長的可能性，故在車輛內使用行動通訊裝置的機會也就因此而增加許多；然而，駕駛者於車輛行進間以手持電話通話，將會使駕駛者對方向盤缺乏良好的掌控，而使意外或傷亡的可能性增加；再者，在工作坊或任何地點的人們，若其雙手處於忙碌階段(例如捏陶或製作麵包)而無法接聽電話時，也常會因此而漏接許多重要的訊息或生意。
近年來已有許多研究被發展以解決上述之問題，例如中國大陸專利編號第CN103248743號之『一種車載免提通話裝置及其方法』與第CN20371932號之『基於手勢感應控制的車載便攜藍芽播放/通話系統』即是 其中二例；然而，第CN103248743號之技術特徵必須連接車輛之車速感應器，對於使用者而言，此種侵入式的車載系統並無法自行安裝，且具有易破壞原有車輛之硬體或軟體設定之缺點，其所使用的ARM9高性能主控制器與攝影鏡頭的搭配也大大增加了系統體積，並不利於講究微小化的今日所需求；此外，第CN20371932號之技術特徵所使用的紅外線收發器與手勢辨識感應器均為獨立系統，此舉亦無法有效符合講究微小化的今日所需求的系統配置，且獨立系統之耐用度亦不如模組化之設計；再者，目前市面上已有車輛將手勢辨識系統內建於駕駛系統中，用以提供使用者以手部姿勢進行車輛系統之相關操作；然而，此內建手勢辨識系統之車種多以進口車居多，其售價本就不低，若再加上手勢辨識系統，更是價值不斐，對於一般民眾而言更是望之卻步；因此，如何有效藉由模組化之硬體設計，讓使用者在任何地點皆可使用簡單的手部姿勢接聽行動通訊裝置之來電，仍是手勢辨識系統等相關產業之開發業者與相關研究人員需持續努力克服與解決之課題。
今，發明人即是鑑於傳統車用手勢控制系統皆整合於汽車系統內而存在有製造成本與複雜度過高等諸多缺失，於是乃一本孜孜不倦之精神，並藉由其豐富之專業知識及多年之實務經驗所輔佐，而加以改善，並據此研創出本發明。
本發明主要目的為提供一種手勢控制模組化系統，尤其是指一種模組化整合麥克風與揚聲器的手勢控制系統，使用者可於任何地點利用手勢變化進行行動通訊裝置之來電接聽，主要係藉由手勢辨識單元擷 取、感應與辨識使用者之至少一手部姿勢，讓使用者可於任何地點接聽行動通訊裝置之來電，有效以結合麥克風與揚聲器之模組化設計，達到在任何地點皆可使用，以及隨插即用與降低系統設置成本之優勢。
為了達到上述實施目的，本發明人提出一種手勢控制模組化系統，係提供一使用者透過至少一手部姿勢接聽一行動通訊裝置之來電或聯網操作，手勢控制模組化系統係至少包括有一殼體、一控制單元、一手勢辨識單元、一無線傳輸單元、一麥克風，以及一揚聲器；殼體內部係形成有一容置空間；控制單元係設置於容置空間內；手勢辨識單元係設置於容置空間內，手勢辨識單元係包括有一影像擷取模組，以及一分別以電性連接影像擷取模組與控制單元之手勢辨識模組，其中影像擷取模組係擷取使用者至少一手部姿勢之影像，並傳送至手勢辨識模組比對後，回傳相對應之操作指令至控制單元；無線傳輸單元係設置於容置空間內，並電性連接控制單元，其中無線傳輸單元係經由一無線通訊協定連接行動通訊裝置，以進行控制單元與行動通訊裝置間的通訊；麥克風係電性連接無線傳輸單元，其中麥克風係設置於容置空間並外顯於殼體之外側，以接收使用者之語音；揚聲器係電性連接無線傳輸單元，其中揚聲器係設置於容置空間並外顯於殼體之外側，以輸出行動通訊裝置之來電者的語音。
如上所述的手勢控制模組化系統，其中容置空間係可進一步設置有一電源管理單元，以供應手勢控制模組化系統所需之電力。
如上所述的手勢控制模組化系統，其中電源管理單元係為充電式電池或外接電源等其中之一種裝置。
如上所述的手勢控制模組化系統，其中外接電源係使用一 USB插接埠連接外界供應之電源。
如上所述的手勢控制模組化系統，其中控制單元係以微控制器(Microcontroller Unit，MCU)或中央處理器(Central Processing Unit，CPU)等其中之一種裝置實現。
如上所述的手勢控制模組化系統，其中影像擷取模組係為一攝影機。
如上所述的手勢控制模組化系統，其中手勢辨識模組係內建有9組手部姿勢，且每一組手部姿勢係代表一相對應之操作指令。
如上所述的手勢控制模組化系統，其中手勢辨識模組係可進一步內建有一比對模組，比對模組係進行影像擷取模組所傳送之使用者手部姿勢與手勢辨識模組內建之手部姿勢的比對動作。
如上所述的手勢控制模組化系統，其中無線通訊協定係為藍芽(Bluetooth)通訊、紅外線(Infrared，IR)通訊、近場通訊(Near Field Communication，NFC)、無線區域網路(Wireless Local Area Network，WLAN)、無線千兆聯盟(Wireless Gigabit Alliance，WiGig)、紫蜂(ZigBee)、無線通用序列匯流排(Wireless USB)、超寬頻(Ultra Wide Band，UWB)或無線保真(Wi-Fi)等其中之一種協定或兩者以上之組合，以提供手勢控制模組化系統與行動通訊裝置間的通訊與聯網之功能。
藉此，本發明之手勢控制模組化系統係藉由手勢辨識單元擷取、感應與辨識使用者之至少一手部姿勢，讓使用者可於任何地點接聽行動通訊裝置之來電，有效以結合麥克風與揚聲器之模組化設計，達到在任何地點皆可使用，以及隨插即用與降低系統設置成本之優勢；此外，本發 明之手勢控制模組化系統係藉由整合麥克風與揚聲器之模組化設計，以解決傳統內建於車輛駕駛系統之車載手勢控制系統耗費過高設置成本與使用者無法自行安裝之缺點，有效以隨插即用與安裝方便之整合模組態樣的設計，達到所有車種皆可配備之優勢，提高行車中使用行動通訊裝置通話之安全性；再者，本發明之手勢控制模組化系統係提供使用者於雙手繁忙而無法以手持電話通話的情況下使用，例如捏陶或製作麵包的情境下，使用者只需於本發明之手勢控制模組化系統前方適當位置處揮動手部姿勢，即可有效接聽來電，達到不漏接任何重要訊息與生意之優勢；最後，本發明之手勢控制模組化系統係藉由藍芽4.2以上之無線傳輸規格設定，提供任何地點之行動通訊裝置連接物聯網(Internet of Things，IoT)之功能，有效加強其傳輸速度與封包容量，更可提升安全性與隱私性，享有藍芽技術帶來的高支援度與低功耗之優勢。
(1)‧‧‧手部姿勢
(11)‧‧‧接聽手勢
(12)‧‧‧掛斷手勢
(13)‧‧‧拒接手勢
(14)‧‧‧放大音量手勢
(15)‧‧‧減小音量手勢
(2)‧‧‧行動通訊裝置
(3)‧‧‧殼體
(31)‧‧‧容置空間
(4)‧‧‧控制單元
(5)‧‧‧手勢辨識單元
(51)‧‧‧影像擷取模組
(52)‧‧‧手勢辨識模組
(6)‧‧‧無線傳輸單元
(7)‧‧‧麥克風
(8)‧‧‧揚聲器
(9)‧‧‧電源管理單元
第1圖：本發明手勢控制模組化系統其一較佳實施例之系統與行動通訊裝置連接示意圖
第2圖：本發明手勢控制模組化系統其一較佳實施例之系統內部架構方塊圖
第3圖(A)~(E)：本發明手勢控制模組化系統其一較佳實施例之手勢辨識模組內建之手部姿勢示意圖
為利 貴審查員瞭解本發明之技術特徵、內容與優點及其所 能達成之功效，茲將本發明配合附圖，並以實施例之表達形式詳細說明如下，而其中所使用之圖式，其主旨僅為示意及輔助說明書之用，未必為本發明實施後之真實比例與精準配置，故不應就所附之圖式的比例與配置關係解讀、侷限本發明於實際實施上的權利範圍，合先敘明。
首先，請參閱第1圖至第3圖(A)~(E)所示，為本發明手勢控制模組化系統其一較佳實施例之系統與行動通訊裝置連接示意圖、系統內部架構方塊圖，以及手勢辨識模組內建之手部姿勢示意圖，其中本發明之手勢控制模組化系統係提供一使用者透過至少一手部姿勢(1)接聽一行動通訊裝置(2)之來電或聯網操作，手勢控制模組化系統係至少包括有：一殼體(3)，內部係形成有一容置空間(31)；一控制單元(4)，係設置於容置空間(31)內；此外，控制單元(4)係可由微控制器(MCU)或中央處理器(CPU)等其中之一種裝置實現；在本發明其一較佳實施例中，控制單元(4)係為一微控制器(MCU)，以處理使用者以手部姿勢接聽行動通訊裝置(2)來電之操作；一手勢辨識單元(5)，係設置於容置空間(31)內，手勢辨識單元(5)係包括有一影像擷取模組(51)，以及一分別以電性連接影像擷取模組(51)與控制單元(4)之手勢辨識模組(52)，其中影像擷取模組(51)係擷取使用者至少一手部姿勢(1)之影像，並傳送至手勢辨識模組(52)比對後，回傳相對應之操作指令至控制單元(4)；在本發明其一較佳實施例中，影像擷取模組(51)係為一攝影機，而手勢辨識模組(52)係內建有9組手部姿勢(1)，且每一組手部姿勢(1)係代表一相對應之操作指令，本發明之手勢控制模組化系統係僅使用其中5個手部姿勢(1)進行行動通訊裝置(2)之來電與相關操作；此 外，手勢辨識模組(52)係可進一步內建有一比對模組(圖式未標示)，比對模組係進行影像擷取模組(51)所傳送之使用者手部姿勢(1)與手勢辨識模組(52)內建之手部姿勢(1)的比對動作，亦即當比對模組確認使用者之手部姿勢(1)係與手勢辨識模組(52)內建的其中之一個手部姿勢(1)相同時，手勢辨識模組(52)即傳送手部姿勢(1)相對應的操作指令至控制單元(4)，例如，第3圖(A)的手部姿勢(1)即是對應為『接聽(pick up)』之操作指令的接聽手勢(11)，亦即當使用者於影像擷取模組(51)之可擷取範圍內，將手部由下往上揮動，比對模組將使用者手部姿勢(1)與手勢辨識模組(52)內建之手部姿勢(1)比對相同時，控制單元(4)即啟動接聽行動通訊裝置(2)來電之指令，令使用者接聽電話；相同地，第3圖(B)之手部姿勢(1)對應為『掛斷(hang up)』之操作指令的掛斷手勢(12)，使用者將手部進行左右揮動之動作時，即可結束行動通訊裝置(2)之通話；第3圖(C)之手部姿勢(1)係對應為『拒接(Reject)』之操作指令的拒接手勢(13)，使用者將手部由左往右揮動時，即可拒絕接聽行動通訊裝置(2)之來電；最後，若使用者於接聽來電的同時欲調整來電者之音量時，可參考第3圖(D)與(E)之放大音量手勢(14)與減小音量手勢(15)，亦即順時針旋轉手部姿勢(1)可將音量擴大，反之，逆時針旋轉手部姿勢(1)即是降低音量；然而必須注意的是，上述手部姿勢(1)之種類是為說明方便起見，而非以本發明所舉為限，且熟此技藝者當知道不同的手部姿勢(1)之種類可進行行動通訊裝置(2)的不同功能控制，並不會影響本發明的實際實施；一無線傳輸單元(6)，係設置於容置空間(31)內，並電性連接控制單元(4)，其中無線傳輸單元(6)係經由一無線通訊協定連接行動通訊裝置(2)，以進行控制單元(4)與行動通訊裝置(2)間的通訊；此外，無線通訊協 定係可為藍芽通訊、紅外線通訊、近場通訊(NFC)、無線區域網路(WLAN)、無線千兆聯盟(WiGig)、紫蜂(ZigBee)、無線通用序列匯流排(Wireless USB)、超寬頻(UWB)或無線保真(Wi-Fi)等其中之一種協定或兩者以上之組合，以使本發明之手勢控制模組化系統內建的無線傳輸單元(6)與行動通訊裝置(2)進行通訊與聯網之功能；在本發明其一較佳實施例中，無線傳輸單元(6)係藉由藍芽通訊協定與行動通訊裝置(2)進行無線連接，以進行控制單元(4)與行動通訊裝置(2)間的通訊；此外，藍芽通訊亦可進一步具有藍芽4.2以上之規格，提供任何地點之行動通訊裝置(2)連接物聯網(IoT)之功能，有效加強傳輸速度與封包容量，更可提升安全性與隱私性，享有藍芽技術帶來的高支援度與低功耗之優勢；然而必須注意的是，上述無線通訊協定之種類是為說明方便起見，而非以本發明所舉為限，且熟此技藝者當知道不同的無線通訊協定之種類係可支援不同的技術與頻寬進行傳輸，並不會影響本發明的實際實施；一麥克風(7)，係電性連接無線傳輸單元(6)，其中麥克風(7)係設置於容置空間(31)並外顯於殼體(3)之外側，以接收使用者之語音；此外，麥克風(7)係可以無線或有線等其中之一種方式與無線傳輸單元(6)相互連接，以接收使用者之語音至行動通訊裝置(2)；以及一揚聲器(8)，係電性連接無線傳輸單元(6)，其中揚聲器(8)係設置於容置空間(31)並外顯於該殼體(3)之外側，以輸出行動通訊裝置(2)之來電者的語音；此外，揚聲器(8)係可以無線或有線等其中之一種方式與無線傳輸單元(6)相互連接，以將來電者的語音輸出。
此外，容置空間(31)係可進一步設置有一電源管理單元(9)， 以供應手勢控制模組化系統所需之電力，其中電源管理單元(9)係為充電式電池或外接電源等其中之一種裝置；在本發明其一較佳實施例中，電源管理單元(9)係為一使用USB插接埠連接外部供應之電源的外接電源模式，例如電源管理單元(9)可以USB插接埠方式連接車輛內之點菸器所供應之電源，以提供手勢控制模組化系統所需之電力。
接著，為使 貴審查委員能進一步瞭解本發明之目的、特徵，以及所欲達成之功效，以下茲舉本發明手勢控制模組化系統的具體實際實施例，進一步證明本發明之手勢控制模組化系統可實際應用之範圍，但不意欲以任何形式限制本發明之範圍；當路上車輛與行人日益增多的今日，使用者欲於車輛上接聽行動通訊裝置(2)之來電時，可於車輛內裝設本發明之手勢控制模組化系統，有效以隨插即用的簡單裝置，達到大大降低系統設置之成本與高度維護行車安全之目的；首先，準備一微控制器(MCU)之控制單元(4)，以處理使用者以手部姿勢(1)接聽行動通訊裝置(2)來電的操作；接著，準備一手勢辨識單元(5)與控制單元(4)電性連接，其中手勢辨識單元(5)係包括有一攝影機之影像擷取模組(51)，以及一分別以電性連接影像擷取模組(51)與控制單元(4)的手勢辨識模組(52)，攝影機擷取使用者至少一手部姿勢(1)之影像後，將影像傳送至手勢辨識模組(52)比對，最後會回傳相對應之操作指令至控制單元(4)，其中手勢辨識模組(52)內建有9組手部姿勢(1)，每一組手部姿勢(1)代表一相對應之操作指令，而本發明僅使用其中5個手部姿勢(1)進行行動通訊裝置(2)之來電接聽與相關操作，其中手勢辨識模組(52)內建有一比對模組，以進行攝影機傳送之使用者手部姿勢(1)與手勢辨識模組(52)內建之手部姿勢(1)的比對動作，當比對模組確認使用者之手部 姿勢(1)與內建之其中一個手部姿勢(1)相同時，手勢辨識模組(52)即傳送相對應的操作指令至控制單元(4)；接續，準備一無線傳輸單元(6)與控制單元(4)電性連接，其中無線傳輸單元(6)係藉由藍芽通訊協定與行動通訊裝置(2)進行無線連接，以進行控制單元(4)與行動通訊裝置(2)間的通訊；之後，準備一麥克風(7)與一揚聲器(8)電性連接無線傳輸單元(6)，其中麥克風(7)係接收使用者之語音至行動通訊裝置(2)，而揚聲器(8)係輸出行動通訊裝置(2)之來電者的語音，此即完成本發明之系統設定；最後，將上述系統置入一殼體(3)之容置空間(31)中，並使麥克風(7)與揚聲器(8)外顯於殼體(3)之外側，其中殼體(6)進一步設置有一電源管理單元(9)，電源管理單元(9)係為一使用一USB插接埠連接車輛所供應之電源的外接電源模式，以供應本發明之手勢控制模組化系統所需之電力；藉此，使用者可將本發明之手勢控制模組化系統設置於車輛內部適當處，並以USB插接埠接上車輛提供之電源，待本發明之手勢控制模組化系統與行動通訊裝置(2)藉由藍芽通訊協定無線連接後，使用者即可使用本發明之手勢控制模組化系統與行動通訊裝置(2)進行通訊與聯網之功能；當行動通訊裝置(2)來電時，使用者可使用相對應之5個手部姿勢(1)進行來電之操作，亦即使用者可將手部置於影像擷取模組(51)之攝影機可擷取之範圍內，並由下往上揮動以接聽來聽，或左右揮動以掛斷來電，或由左向右揮動以拒絕接聽，或順時針旋轉以加大音量，以及逆時針旋轉以減小音量等進行行動通訊裝置(2)之來電操作，有效令使用者以簡單的手部姿勢(1)且不需觸碰行動通訊裝置(2)之優勢，以及結合麥克風(7)與揚聲器(8)之隨插即用的模組化設計，藉由藍芽通訊協定進行來電之接聽與物聯網操作等功能，達到大大降低系統設置之成本與高度維護行車安全 之目的。
由上述之實施說明可知，本發明之手勢控制模組化系統與現有技術相較之下，本發明係具有以下優點：
1.本發明之手勢控制模組化系統係藉由手勢辨識單元擷取、感應與辨識使用者之至少一手部姿勢，讓使用者可於任何地點接聽行動通訊裝置之來電，有效以結合麥克風與揚聲器之模組化設計，達到在任何地點皆可使用，以及隨插即用與降低系統設置成本之優勢。
2.本發明之手勢控制模組化系統係藉由整合麥克風與揚聲器之模組化設計，以解決傳統內建於車輛駕駛系統之車載手勢控制系統耗費過高設置成本與使用者無法自行安裝之缺點，有效以隨插即用與安裝方便之整合模組態樣的設計，達到所有車種皆可配備之優勢，提高行車中使用行動通訊裝置通話之安全性。
3.本發明之手勢控制模組化系統係提供使用者於雙手繁忙而無法以手持電話通話的情況下使用，例如捏陶或製作麵包的情境下，使用者只需於本發明之手勢控制模組化系統前方適當位置處揮動手部姿勢，即可有效接聽來電，達到不漏接任何重要訊息與生意之優勢。
4.本發明之手勢控制模組化系統係藉由藍芽4.2以上之無線傳輸規格設定，提供任何地點之行動通訊裝置連接物聯網(IoT)之功能，有效加強其傳輸速度與封包容量，更可提升安全性與隱私性，享有藍芽技術帶來的高支援度與低功耗之優勢。
綜上所述，本發明之手勢控制模組化系統，的確能藉由上述所揭露之實施例，達到所預期之使用功效，且本發明亦未曾公開於申請前， 誠已完全符合專利法之規定與要求。爰依法提出發明專利之申請，懇請惠予審查，並賜准專利，則實感德便。
惟，上述所揭示之圖示及說明，僅為本發明之較佳實施例，非為限定本發明之保護範圍；大凡熟悉該項技藝之人士，其所依本發明之特徵範疇，所作之其它等效變化或修飾，皆應視為不脫離本發明之設計範疇。
(2)‧‧‧行動通訊裝置
(3)‧‧‧殼體
(31)‧‧‧容置空間
(5)‧‧‧手勢辨識單元
(51)‧‧‧影像擷取模組
(7)‧‧‧麥克風
(8)‧‧‧揚聲器
(9)‧‧‧電源管理單元

Claims (9)

  1. 一種手勢控制模組化系統，係提供一使用者透過至少一手部姿勢接聽一行動通訊裝置之來電或聯網操作，該手勢控制模組化系統係至少包括有：一殼體，內部係形成有一容置空間；一控制單元，係設置於該容置空間內；一手勢辨識單元，係設置於該容置空間內，該手勢辨識單元係包括有一影像擷取模組，以及一分別以電性連接該影像擷取模組與該控制單元之手勢辨識模組，其中該影像擷取模組係擷取該使用者至少一手部姿勢之影像，並傳送至該手勢辨識模組比對後，回傳相對應之操作指令至該控制單元；一無線傳輸單元，係設置於該容置空間內，並電性連接該控制單元，其中該無線傳輸單元係經由一無線通訊協定連接該行動通訊裝置，以進行該控制單元與該行動通訊裝置間的通訊；一麥克風，係電性連接該無線傳輸單元，其中該麥克風係設置於該容置空間並外顯於該殼體之外側，以接收該使用者之語音；以及一揚聲器，係電性連接該無線傳輸單元，其中該揚聲器係設置於該容置空間並外顯於該殼體之外側，以輸出該行動通訊裝置之來電者的語音。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之手勢控制模組化系統，其中該容置空間係進一步設置有一電源管理單元，以供應該手勢控制模組化系統所需之電力。
  3. 如申請專利範圍第2項所述之手勢控制模組化系統，其中該電源管理單元係為充電式電池或外接電源其中之一裝置。
  4. 如申請專利範圍第3項所述之手勢控制模組化系統，其中該外接電源係使用一USB插接埠連接外界供應之電源。
  5. 如申請專利範圍第1項所述之手勢控制模組化系統，其中該控制單元係以微控制器(MCU)或中央處理器(CPU)其中之一裝置實現。
  6. 如申請專利範圍第1項所述之手勢控制模組化系統，其中該影像擷取模組係為一攝影機。
  7. 如申請專利範圍第1項所述之手勢控制模組化系統，其中該手勢辨識模組係內建有9組手部姿勢，且每一組手部姿勢係代表一相對應之操作指令。
  8. 如申請專利範圍第1或7項所述之手勢控制模組化系統，其中該手勢辨識模組係進一步內建有一比對模組，該比對模組係進行該影像擷取模組所傳送之使用者手部姿勢與該手勢辨識模組內建之手部姿勢的比對動作。
  9. 如申請專利範圍第1項所述之手勢控制模組化系統，其中該無線通訊協定係為藍芽通訊、紅外線通訊、近場通訊(NFC)、無線區域網路(WLAN)、無線千兆聯盟(WiGig)、紫蜂(ZigBee)、無線通用序列匯流排(Wireless USB)、超寬頻(UWB)或無線保真(Wi-Fi)其中之一協定或兩者以上之組合，以提供該手勢控制模組化系統與該行動通訊裝置間的通訊與聯網之功能。
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