WO2018001597A1 - System und verfahren zur nutzererkennung und/oder gestensteuerung - Google Patents

System und verfahren zur nutzererkennung und/oder gestensteuerung Download PDF

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WO2018001597A1
WO2018001597A1 PCT/EP2017/059601 EP2017059601W WO2018001597A1 WO 2018001597 A1 WO2018001597 A1 WO 2018001597A1 EP 2017059601 W EP2017059601 W EP 2017059601W WO 2018001597 A1 WO2018001597 A1 WO 2018001597A1
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laser beam
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evaluation device
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Johannes Classen
Anna Christina STROHRMANN
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Robert Bosch Gmbh
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    • G02B26/0833—Optical devices or arrangements for the control of light using movable or deformable optical elements for controlling the direction of light by means of one or more reflecting elements the reflecting element being a micromechanical device, e.g. a MEMS mirror, DMD
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    • G02B26/10—Scanning systems
    • G02B26/105—Scanning systems with one or more pivoting mirrors or galvano-mirrors

Definitions

  • the invention is based on a system according to the preamble of claim 1.
  • Such systems are well known. For example, it is known to identify authorized persons by means of fingerprint sensors or camera-based iris recognition methods, or to recognize an authentication by means of numerical sequences or specific gestures to be entered via a keyboard or a touch-sensitive screen.
  • Ambient conditions is provided and a simple operation, preferably in the background, allows.
  • the inventive system and the inventive method for user recognition and / or gesture control according to the sibling Claims have the advantage over the prior art that a
  • the system according to the invention is advantageously insensitive to dirt and light conditions, since the in the
  • Lighting conditions is. It detects the light emitted by the laser scanner itself and also requires only very little space.
  • the method according to the invention it is advantageously possible to control electrical devices in a simple manner and depending on the detected user
  • the detection device and the evaluation device are arranged in a housing. It is particularly preferably provided that the detection device and / or the evaluation device in an electrical device, in particular in an electrical household appliance, in an electrical
  • the electrical device comprises a control device for controlling the device, wherein the control device comprises the evaluation device or is connected thereto.
  • a laser scanner is in particular a device which, by scanning a detection area with the aid of a laser beam, determines information on positions and / or movements of at least one object in the detection area. Movements are recorded here in particular by means of a Doppler effect.
  • the mirror is selectively movable by the detection device, in particular such that a generated by the laser source Laser beam along a line, surface and / or a space area in the
  • Information about the shape, the distance and / or the size of a user-assignable objects, in particular body parts include.
  • the dynamic information of a user includes information about the movement and / or speed of a user assignable objects, in particular body parts.
  • the laser source comprises a surface emitter, in particular a self-mixing surface emitter.
  • a surface emitter is a semiconductor laser.
  • a self-mixing surface emitter is configured such that a
  • Primary laser beam is generated, which is for reflection on a to be detected
  • a light sensor is preferably provided, for example a photodiode.
  • the light sensor detects the modulation of the light intensity, using the Doppler effect on the distance of the object can be concluded.
  • a self-mixing surface emitter is thus in particular for
  • Distance measurements are temporally and spatially high resolution due to the characteristics of the laser light. So can distances in the millimeter range
  • Laser source provided with an integrated light sensor, whereby the
  • Surface emitter preferably emits light with wavelengths in the
  • Infrared range whereby the light is not visible to a user.
  • Mirror is a micromirror, the micromirror preferably a
  • Micromirror arrangement comprises, in particular a micromirror array.
  • compact space is executable, wherein the laser beam generated by the laser source, in particular the primary laser beam, by the movable mirror in the
  • Detection area can be scanned, i. along a predetermined path, in particular a line, surface and / or a solid angle range, is controllable.
  • a predetermined path in particular a line, surface and / or a solid angle range
  • the light sensor comprises a photodiode.
  • the light sensor is at least partially integrated in the laser source.
  • the light sensor is also provided space-compact, where it is particularly in a
  • Self-mixing surface emitter is advantageously possible to at least partially integrate the light sensor in the laser source.
  • the laser scanner is a microsystem. This makes it possible according to the invention advantageously that the laser scanner in
  • the laser scanner can be provided with minimal space requirements and thus flexible and can be integrated into electrical equipment.
  • the laser scanner comprises a self-mixing surface emitter with a
  • Micromirror arrangement as a microsystem.
  • the laser source in a first sub-step of the first method step, the laser source generates a primary laser beam directed onto the mirror, wherein in a second sub-step of the first method step the mirror
  • a secondary laser beam directed in the direction of the mirror is generated by reflection in the detection area, wherein in a fourth sub-step of the first method step the secondary laser beam is generated by the laser beam
  • the Mirror is deflected to the light sensor, wherein in a fifth sub-step of the first process step, information relating to the secondary laser beam is detected by the light sensor.
  • the primary laser beam is reflected on a user-assignable object, in particular a body part.
  • the information relating to the secondary laser beam relates to a
  • Information about a light intensity in particular an information regarding an interaction between the primary laser beam and the secondary laser beam.
  • the laser scanner it is advantageously possible according to the invention for the laser scanner to acquire information relating to an object located in the detection area. In particular, it is advantageously possible to acquire information about the position and / or movement of an object.
  • the Mirror is moved so that the primary laser beam is moved in the detection area along a line and / or surface.
  • the detection area is advantageously scanned line by line, that is, for example, line by line and / or column by column.
  • the evaluation device compares the evaluated information with stored reference data in a fourth method step. It is particularly preferably provided that the evaluation device carries out a user classification on the basis of the evaluated information, wherein the evaluation device checks in particular whether a user belongs to a predetermined user group. It is very particularly preferred to check whether a user is an adult or a child and / or a teenager. Even more preferably, it is provided that in the third and / or fourth method step the evaluation device recognizes a gesture and / or an identification feature of a user based on the acquired information and preferably controls a electrical device in a fifth method step on the basis of the recognized gestures and / or identification features / or a predetermined user profile activated.
  • gesture recognition for example, only a specific user or a specific gesture is detected when the detected static and / or dynamic information match stored reference data.
  • the method according to the invention can recognize that a user is an adult and accordingly enable and / or automatically activate certain functions of a device.
  • the system it is advantageously possible according to the invention for the system to be provided in a manner capable of learning and to improve its user and / or gesture recognition independently.
  • FIG. 1 shows a system according to an embodiment of the present invention in a schematic detail view
  • FIG. 2 shows a method according to an embodiment of the present invention as a flow chart
  • FIG. 3 is a schematic view of a system according to an embodiment of the present invention.
  • FIGS. 4a and 4b show a schematic view of a system according to an embodiment of the present invention
  • FIG. 5 is a schematic view of a system according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 6 shows a system according to an embodiment of the present invention in a schematic view
  • FIGS. 7a and 7b a system according to an embodiment of the present invention in a schematic view.
  • FIG. 1 shows a system according to an embodiment of the present invention in a schematic detail view.
  • the system comprises a detection device 1 and an evaluation device 2.
  • Detection device 1 in this case comprises a laser scanner 3. This scans with a laser beam from a detection range 10 and recorded in this
  • Detection area 10 static and / or dynamic information of a user.
  • the acquired information is transmitted to the evaluation device 2 and evaluated there.
  • a user recognition and / or a gesture recognition can be realized.
  • the detection device 1 and the evaluation device 2 in an electrical device 4, for example, a household appliance such as a furnace, or a consumer electronic device such as a TV, integrated.
  • the device is at least partially controllable.
  • the laser scanner 3 is preferably embodied as MEMS, for example as a combination of a micromirror with a self-mixing surface emitter (SMI-VCSEL), and scans the detection region 10 in a line-shaped manner.
  • the laser scanner 3 comprises a laser source, a movable mirror and a light sensor.
  • FIG. 2 shows a flowchart according to an embodiment of the present invention.
  • the method begins with a first method step 100, in which the detection device 1 acquires static and / or dynamic information of a user.
  • the first method step 100 includes six sub-steps.
  • a primary laser beam directed onto the mirror is generated by the laser source, which is deflected by the mirror into the detection area 10 in a second sub-step 102, where it is reflected in a third sub-step 103 and thus generates a secondary laser beam Direction of the mirror is directed.
  • the secondary laser beam is deflected by the mirror to the light sensor, which in a fifth sub-step 105 contains information relating to the light sensor
  • Secondary laser beam for example, again directed into the laser cavity, where he interference with the primary laser beam modulates the local light intensity.
  • a photodiode integrated into the SMI VCSEL measures this modulated light intensity, from which it is possible to deduce the distance from the reflective part of the user. By temporally successive measurements thus also movements and speeds can be detected.
  • a sixth sub-step 106 the mirror is moved in such a way that the primary laser beam in the detection area 10 is moved along a line, area and / or a solid angle range.
  • the laser beam scans the detection area 10, for example, linearly.
  • objects, in particular parts of the user can be scanned and recognized as a result.
  • a user's hand moves in the detection area 10. This is detected by the laser scanner 3.
  • the detection device 1 now transmits the acquired information to the evaluation device 2. This is done via a cable connection, but also a wireless transmission is just as conceivable.
  • the evaluation device 2 now evaluates the transmitted information in order to carry out a user recognition and / or gesture recognition.
  • the evaluation device 2 now evaluates the transmitted information in order to carry out a user recognition and / or gesture recognition.
  • the evaluation device 2 now evaluates the transmitted information in order to carry out a user recognition and / or gesture recognition.
  • Evaluation device 2 the evaluated information with stored reference data. For example, detected movements are thus matched with a gesture database in order to recognize a specific gesture or movement. Alternatively or additionally, it is conceivable that the
  • Evaluation device 2 a size of a part of the user, for example a
  • Hand compares with stored reference sizes to determine which user it is or the user has grown up.
  • Such user identification, user classification, and / or gesture or motion detection may serve in an optional fifth Method step 500 to control an electrical device 4 and / or activate a predetermined user profile.
  • FIG. 3 shows a schematic view of a system according to an embodiment of the present invention.
  • the electrical device 4 is a smartphone, ie a mobile phone which is arranged in a charging station.
  • Detection area 10 a gesture of a user or the user himself and accordingly activates certain functions of the smartphone or
  • the electrical device in which the detection device 1 and the evaluation device 2, not shown again for reasons of clarity, are integrated, is a furnace.
  • the detection device 1 is provided such that it detects a user's hand in the detection area 10 in the immediate vicinity of the furnace.
  • the evaluation device 2 is configured to use the size of the user's hand to determine whether the user is an adult or not. If the user, as shown in FIG. 4b, is a child and / or a teenager, the operating elements of the oven are switched inactive so that a childproofing of the oven is realized.
  • FIG. 5 shows a schematic view of a system according to an embodiment of the present invention.
  • the illustrated embodiment substantially corresponds to the embodiment shown in Figures 4a and 4b, so that reference is made generally to the relevant embodiments.
  • the electrical device 4 is an oven.
  • the detection area 10 a movement detected by the detection device 1 and by the Evaluation device 2 is detected, whereby in the case shown here, the oven is turned off.
  • the system recognizes the gesture at the same time and can verify the authorization of the user.
  • the user does not have to explicitly execute an authorization sequence, but in the present case executes the oven shutdown gesture and the system can check in the background whether the user belongs to a user group that is allowed to control such a function.
  • FIG. 6 shows a schematic view of a system according to an embodiment of the present invention.
  • the illustrated embodiment essentially corresponds to the embodiments shown in FIGS. 4 a and 4 b as well as FIG. 5, so that reference is generally made to the relevant explanations.
  • gestures For example, an increase or decrease in the
  • the oven comprises an output device, in particular a voice output device, a screen and / or a
  • Projection device via which the detected functions are output for confirmation.
  • FIGs 7a and 7b a system according to an embodiment of the present invention is shown in schematic view.
  • the illustrated embodiment is similar in principle to the embodiments shown in Figures 4 to 6, so generally to the relevant
  • the electrical device 4 is a
  • the system is configured such that different user profiles are activated depending on a user ID.
  • a user ID for example, an adult is recognized, whereupon the access to all existing television stations is enabled around the clock.
  • FIG. 7b a minor is recognized, whereupon a predefined profile is activated, which is limited in terms of time and scope Use allowed.
  • a usage profile is shown here, which only allows one hour of television time on one of the first five programs.

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Abstract

Es wird ein System zur Nutzererkennung und/oder Gestensteuerung vorgeschlagen mit einer Erfassungseinrichtung und einer Auswerteeinrichtung, wobei die Erfassungseinrichtung zur Erfassung statischer und/oder dynamischer Informationen eines Nutzers konfiguriert ist, wobei die Auswerteeinrichtung zur Auswertung der durch die Erfassungseinrichtung erfassten Informationen konfiguriert ist, wobei die Erfassungseinrichtung einen Laserscanner aufweist, wobei der Laserscanner eine Laserquelle, einen Lichtsensor und einen beweglichen Spiegel zum Ablenken eines Laserstrahls in einen Erfassungsbereich umfasst.

Description

Beschreibung
Titel
System und Verfahren zur Nutzererkennung und/oder Gestensteuerung Stand der Technik
Die Erfindung geht aus von einem System nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Solche Systeme sind allgemein bekannt. So ist es beispielsweise bekannt, autorisierte Personen anhand von Fingerabdrucksensoren oder kamerabasierten Iris-Erkennungsmethoden zu identifizieren, oder eine Authentifizierung anhand von über eine Tastatur oder einen berührungsempfindlichen Bildschirm einzugebender Ziffernfolgen oder bestimmten Gesten zu erkennen.
Dabei ist jedoch nachteilig, dass diese Verfahren auf einer aktiven Interaktion zwischen einem Nutzer und einer Erfassungseinrichtung basieren, wodurch die Nutzererkennung Zeit benötigt. Zudem sind die bekannten Systeme licht- und/oder schmutzempfindlich, weisen einen erheblichen Platzbedarf auf und sind kostenintensiv in der Herstellung und/oder dem Einbau.
Offenbarung der Erfindung
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein System zur Nutzererkennung und/oder Gestensteuerung vorzuschlagen, welches im Vergleich zu aus dem
Stand der Technik bekannten Systemen unempfindlich gegenüber
Umgebungsbedingungen vorgesehen ist und einen einfachen Betrieb, vorzugsweise auch im Hintergrund, ermöglicht.
Das erfindungsgemäße System und das erfindungsgemäße Verfahren zur Nutzererkennung und/oder Gestensteuerung gemäß den nebengeordneten Ansprüchen haben gegenüber dem Stand der Technik den Vorteil, dass eine
Nutzerkennung im Hintergrund ablaufen kann, ohne dass es expliziter
Interaktionen zwischen dem Nutzer und der Erfassungseinrichtung bzw. einem
Gerät bedarf. Zudem ist das erfindungsgemäße System in vorteilhafter Weise unempfindlich gegenüber Schmutz und Lichtbedingungen, da der in den
Laserscanner integrierte Empfänger unabhängig von äußeren
Beleuchtungsbedingungen ist. Er detektiert das durch den Laserscanner selber ausgesendete Licht und benötigt zudem lediglich sehr wenig Bauraum. Durch das erfindungsgemäße Verfahren ist es vorteilhaft möglich, elektrische Geräte in einfacher Weise zu steuern und in Abhängigkeit des erkannten Nutzers
vorbestimmte Nutzerprofile automatisch abzurufen.
Bevorzugt ist vorgesehen, dass die Erfassungseinrichtung und die Auswerteeinrichtung in einem Gehäuse angeordnet sind. Besonders bevorzugt ist vorgesehen, dass die Erfassungseinrichtung und/oder die Auswerteeinrichtung in ein elektrisches Gerät, insbesondere in ein elektrisches Haushaltsgerät, in ein elektrisches
Unterhaltungselektronikgerät und/oder in ein Mobiltelefon, integriert sind. Ganz besonders bevorzugt umfasst das elektrische Gerät eine Kontrolleinrichtung zur Steuerung des Geräts, wobei die Kontrolleinrichtung die Auswerteeinrichtung umfasst oder mit dieser verbunden ist.
Hierdurch ist es erfindungsgemäß vorteilhaft möglich, auf ein zusätzliches Gehäuse zu verzichten und die Erfassungseinrichtung und/oder die Auswerteeinrichtung in ein zu bedienendes Gerät zu integrieren. Insbesondere ist es vorteilhaft möglich, die
Auswerteeinrichtung in eine vorhandene Kontrolleinrichtung des Geräts zu integrieren.
Ein Laserscanner im Sinne dieser Anmeldung ist insbesondere eine Vorrichtung, die durch Scannen eines Erfassungsbereichs mit Hilfe eines Laserstrahls Informationen zu Positionen und/oder Bewegungen wenigstens eines Objekts in dem Erfassungsbereich ermittelt. Bewegungen werden hierbei insbesondere mittels eines Dopplereffektes erfasst.
Bevorzugt ist vorgesehen, dass der Spiegel durch die Erfassungseinrichtung gezielt bewegbar ist, insbesondere derart, dass ein durch die Laserquelle erzeugter Laserstrahl entlang einer Linie, Fläche und/oder einem Raumbereich in dem
Erfassungsbereich geführt wird.
Hierdurch ist es erfindungsgemäß vorteilhaft möglich, einen durch die Laserquelle erzeugten Laserstrahl eine Scanbewegung ausführen zu lassen und somit einen Laserscanner zu realisieren.
Bevorzugt ist vorgesehen, dass die statischen Informationen eines Nutzers
Informationen über die Form, den Abstand und/oder die Größe von einem Nutzer zuordenbaren Objekten, insbesondere Körperteilen, umfassen. Besonders bevorzugt ist vorgesehen, dass die dynamischen Informationen eines Nutzers Informationen über die Bewegung und/oder Geschwindigkeit von einem Nutzer zuordenbaren Objekten, insbesondere Körperteilen, umfassen.
Hierdurch ist es also vorteilhaft möglich, beispielsweise sowohl den Abstand als auch die Größe einer Hand eines Nutzers, als auch spezifische Bewegungen zu erkennen, wodurch auf bestimmte Gesten geschlossen werden kann. Aus der Größe einer Hand eines Nutzers ist beispielsweise auf sein Alter schließbar, was in vorteilhafter Weise eine Nutzerklassifizierung ermöglicht.
Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind den
Unteransprüchen, sowie der Beschreibung unter Bezugnahme auf die
Zeichnungen entnehmbar.
Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung ist vorgesehen, dass die Laserquelle einen Oberflächenemitter umfasst, insbesondere einen Selbstmischungs- Oberflächenem itter. Ein derartiger Oberflächenemitter ist ein Halbleiterlaser. Ein Selbstmischungs-Oberflächenemitter ist dabei derart konfiguriert, dass ein
Primärlaserstrahl erzeugt wird, der zur Reflektion an einem zu erfassenden
Objekt vorgesehen ist, wobei durch die Reflektion ein Sekundärlaserstrahl
erzeugt wird, der, wenn er in den Selbstmischungs-Oberflächenemitter reflektiert wird, mit dem Primärlaserstrahl interferiert, wodurch die Lichtintensität in der
Laserkavität moduliert wird. In dem Selbstmischungs-Oberflächenemitter ist vorzugsweise ein Lichtsensor vorgesehen, beispielsweise eine Photodiode. Der Lichtsensor erfasst die Modulation der Lichtintensität, wodurch mithilfe des Dopplereffektes auf die Entfernung des Objektes geschlossen werden kann. Ein Selbstmischungs-Oberflächenemitter ist also insbesondere zur
Entfernungsmessung eines Objektes vorgesehen. Derartige
Entfernungsmessungen sind auf Grund der Eigenschaften des Laserlichts zeitlich und örtlich hochauflösend. So können Entfernungen im Millimeterbereich
aufgelöst werden. Der Fachmann versteht, dass hierdurch auch
Geschwindigkeiten von Objekten messbar sind.
Hierdurch ist es erfindungsgemäß vorteilhaft möglich, dass eine besonders
bauraumkompakte Laserquelle bereitgestellt wird. Zudem wird durch einen
Selbstmischungs-Oberflächenemitter in besonders vorteilhafter Weise eine
Laserquelle mit einem integrierten Lichtsensor bereitgestellt, wodurch der
Bauraumbedarf des Laserscanners weiter gesenkt werden kann. Ein
Oberflächenemitter sendet vorzugsweise Licht mit Wellenlängen im
Infrarotbereich aus, wodurch das Licht für einen Nutzer nicht sichtbar ist.
Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung ist vorgesehen, dass der bewegliche
Spiegel ein Mikrospiegel ist, wobei der Mikrospiegel vorzugsweise eine
Mikrospiegelanordnung umfasst, insbesondere ein Mikrospiegelarray.
Hierdurch ist es erfindungsgemäß vorteilhaft möglich, dass der Spiegel
bauraumkompakt ausführbar ist, wobei der durch die Laserquelle erzeugte Laserstrahl, insbesondere der Primärlaserstrahl, durch den beweglichen Spiegel in dem
Erfassungsbereich gescannt werden kann, d.h. entlang einer vorgegebenen Bahn, insbesondere einer Linie, Fläche und/oder einem Raumwinkelbereich, steuerbar ist. Insbesondere durch die Mikrospiegelanordnung ist es vorteilhaft möglich, einen sehr kompakten Laserscanner bereitzustellen.
Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung ist vorgesehen, dass der Lichtsensor eine Photodiode umfasst. Insbesondere ist der Lichtsensor wenigstens teilweise in die Laserquelle integriert.
Hierdurch ist es erfindungsgemäß vorteilhaft möglich, dass der Lichtsensor ebenfalls bauraumkompakt bereitgestellt wird, wobei es insbesondere bei einem
Selbstmischungs-Oberflächenemitter vorteilhaft möglich ist, den Lichtsensor in die Laserquelle wenigstens teilweise zu integrieren. Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung ist vorgesehen, dass der Laserscanner ein Mikrosystem ist. Hierdurch ist es erfindungsgemäß vorteilhaft möglich, dass der Laserscanner im
Ganzen sehr bauraumkompakt ausführbar ist. Insbesondere ein als Mikrosystem (engl, microelectromechanical System, MEMS, oder microoptoelectromechanical System, MOEMS) vorgesehener Laserscanner ist mit minimalem Bauraumbedarf bereitstellbar und somit flexibel einsetzbar sowie in elektrische Geräte integrierbar. Vorzugsweise umfasst der Laserscanner einen Selbstmischungs-Oberflächenemitter mit einer
Mikrospiegelanordnung als Mikrosystem.
Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist vorgesehen, dass in einem ersten Teilschritt des ersten Verfahrensschrittes die Laserquelle einen auf den Spiegel gerichteten Primärlaserstrahl erzeugt, wobei in einem zweiten Teilschritt des ersten Verfahrensschrittes der Spiegel den
Primärlaserstrahl in den Erfassungsbereich ablenkt, wobei in einem dritten Teilschritt des ersten Verfahrensschrittes durch Reflektion in dem Erfassungsbereich ein in Richtung des Spiegels gerichteter Sekundärlaserstrahl erzeugt wird, wobei in einem vierten Teilschritt des ersten Verfahrensschritts der Sekundärlaserstrahl von dem
Spiegel zu dem Lichtsensor abgelenkt wird, wobei in einem fünften Teilschritt des ersten Verfahrensschritt eine Information bezüglich des Sekundärlaserstrahls von dem Lichtsensor erfasst wird. Besonders bevorzugt wird der Primärlaserstrahl an einem einem Nutzer zuordenbaren Objekt, insbesondere einem Körperteil, reflektiert. Ganz besonders bevorzugt betrifft die Information bezüglich des Sekundärlaserstrahls eine
Information über eine Lichtintensität, insbesondere eine Information bezüglich einer Wechselwirkung zwischen dem Primärlaserstrahl und dem Sekundärlaserstrahl.
Hierdurch ist es erfindungsgemäß vorteilhaft möglich, dass der Laserscanner eine Information bezüglich eines in dem Erfassungsbereich befindlichen Objekts erfasst. Insbesondere ist es vorteilhaft möglich, eine Information über die Position und/oder Bewegung eines Objekts zu erfassen.
Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist vorgesehen, dass in einem sechsten Teilschritt des ersten Verfahrensschrittes der Spiegel derart bewegt wird, dass der Primärlaserstrahl in dem Erfassungsbereich entlang einer Linie und/oder Fläche bewegt wird.
Hierdurch ist es erfindungsgemäß vorteilhaft möglich, eine Scanbewegung des Laserscanners zu realisieren. Dabei wird der Erfassungsbereich vorteilhafterweise linienweise, also zum Beispiel zeilenweise und/oder spaltenweise, abgetastet.
Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist vorgesehen, die Auswerteeinrichtung in einem vierten Verfahrensschritt die ausgewerteten Informationen mit gespeicherten Referenzdaten vergleicht. Besonders bevorzugt ist vorgesehen, dass die Auswerteeinrichtung anhand der ausgewerteten Informationen eine Nutzerklassifizierung vornimmt, wobei die Auswerteeinrichtung insbesondere überprüft, ob ein Nutzer zu einer vorbestimmten Nutzergruppe gehört. Ganz besonders bevorzugt wird überprüft, ob ein Nutzer ein Erwachsener oder ein Kind und/oder Jugendlicher ist. Noch mehr bevorzugt ist vorgesehen, dass in dem dritten und/oder vierten Verfahrensschritt die Auswerteeinrichtung anhand der erfassten Informationen eine Geste und/oder ein Identifizierungsmerkmal eines Nutzers erkennt und vorzugsweise in einem fünften Verfahrensschritt anhand der erkannten Gesten und/oder Identifizierungsmerkmale ein elektrisches Gerät steuert und/oder ein vorbestimmtes Nutzerprofil aktiviert.
Hierdurch ist es erfindungsgemäß vorteilhaft möglich, eine Nutzer- bzw.
Gestenerkennung zu realisieren, da beispielsweise nur dann ein bestimmter Nutzer bzw. eine bestimmte Geste erkannt wird, wenn die erfassten statischen und/oder dynamischen Informationen mit gespeicherten Referenzdaten übereinstimmen.
Außerdem ist es durch einen solchen Vergleich mit Referenzdaten vorteilhaft möglich, zufällige Objekte von einem Nutzer und/oder einem Nutzer zuordenbaren Objekten zu unterscheiden. Ferner ist es erfindungsgemäß vorteilhaft möglich, dass eine nutzergruppenabhängige Steuerung von Geräten erfolgt. Beispielsweise kann das erfindungsgemäße Verfahren erkennen, dass ein Nutzer ein Erwachsener ist, und dementsprechend bestimmte Funktionen eines Geräts freischalten und/oder automatisch aktivieren. Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist vorgesehen, dass die Auswerteeinrichtung in dem dritten, vierten und/oder fünften Verfahrensschritt Verfahren maschinellen Lernens anwendet.
Hierdurch ist es erfindungsgemäß vorteilhaft möglich, dass das System lernfähig vorgesehen wird und seine Nutzer- und/oder Gestenerkennung selbstständig verbessert.
Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Es zeigen
Figur 1 ein System gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung in schematischer Detailansicht,
Figur 2 ein Verfahren gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung als Flussdiagramm,
Figur 3 ein System gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung in schematischer Ansicht,
Figuren 4a und 4b ein System gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung in schematischer Ansicht,
Figur 5 ein System gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung in schematischer Ansicht,
Figur 6 ein System gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung in schematischer Ansicht,
Figuren 7a und 7b ein System gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung in schematischer Ansicht.
Ausführungsformen der Erfindung
In den verschiedenen Figuren sind gleiche Teile stets mit den gleichen
Bezugszeichen versehen und werden daher in der Regel auch jeweils nur einmal benannt bzw. erwähnt. In Figur 1 ist ein System gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung in schematischer Detailansicht dargestellt. Das System umfasst eine Erfassungseinrichtung 1 und eine Auswerteeinrichtung 2. Die
Erfassungseinrichtung 1 umfasst dabei einen Laserscanner 3. Dieser scannt mit einem Laserstrahl einen Erfassungsbereich 10 ab und erfasst in diesem
Erfassungsbereich 10 statische und/oder dynamische Informationen eines Nutzers. Die erfassten Informationen werden an die Auswerteeinrichtung 2 übertragen und dort ausgewertet. Hierdurch kann eine Nutzererkennung und/oder eine Gestenerkennung realisiert werden.
Hier sind die Erfassungseinrichtung 1 und die Auswerteeinrichtung 2 in ein elektrisches Gerät 4, beispielsweise ein Haushaltsgerät wie einen Ofen, oder ein Unterhaltungselektronikgerät wie ein Fernseher, integriert. Durch die
ausgewerteten Informationen ist das Gerät wenigstens teilweise steuerbar.
Der Laserscanner 3 ist dabei vorzugsweise als MEMS, beispielsweise als Kombination eines Mikrospiegels mit einem Selbstmischungs-Oberflächenemitter (SMI-VCSEL) ausgeführt und scannt den Erfassungsbereich 10 linienförmig ab. Allgemein umfasst der Laserscanner 3 eine Laserquelle, einen beweglichen Spiegel und einen Lichtsensor.
In Figur 2 ist ein Verfahren gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung als Flussdiagramm dargestellt. Das Verfahren beginnt mit einem ersten Verfahrensschritt 100, in welchem die Erfassungseinrichtung 1 statische und/oder dynamische Informationen eines Nutzers erfasst. Hier umfasst der erste Verfahrensschritt 100 dazu sechs Teilschritte.
In einem ersten Teilschritt 101 wird durch die Laserquelle ein auf den Spiegel gerichteter Primärlaserstrahl erzeugt, der in einem zweiten Teilschritt 102 durch den Spiegel in den Erfassungsbereich 10 abgelenkt wird, wo er in einem dritten Teilschritt 103 reflektiert wird und somit einen Sekundärlaserstrahl erzeugt, der in Richtung des Spiegels gerichtet ist. In einem vierten Teilschritt 104 wird der Sekundärlaserstrahl von dem Spiegel zu dem Lichtsensor abgelenkt, der in einem fünften Teilschritt 105 eine Information bezüglich des
Sekundärlaserstrahls erfasst. Im Falle eines SMI-VCSEL wird der
Sekundärlaserstrahl beispielsweise erneut in die Laserkavität gelenkt, wo er durch Interferenz mit dem Primärlaserstrahl die dortige Lichtintensität moduliert. Durch eine in den SMI-VCSEL integrierte Photodiode wird diese modulierte Lichtintensität gemessen, woraus auf die Entfernung des reflektierenden Teils des Nutzers geschlossen werden kann. Durch zeitlich aufeinanderfolgende Messungen können somit auch Bewegungen und Geschwindigkeiten erfasst werden.
In einem sechsten Teilschritt 106 wird der Spiegel derartig bewegt, dass der Primärlaserstrahl in dem Erfassungsbereich 10 entlang einer Linie, Fläche und/oder einem Raumwinkelbereich bewegt wird. Dadurch tastet der Laserstrahl den Erfassungsbereich 10 beispielsweise linienförmig ab. Somit können Objekte, insbesondere Teile des Nutzers, gescannt und im Ergebnis erkannt werden. Beispielsweise bewegt sich eine Hand des Nutzers in dem Erfassungsbereich 10. Dies wird durch den Laserscanner 3 erkannt.
In einem zweiten Verfahrensschritt 200 übertragt die Erfassungseinrichtung 1 die erfassten Informationen nun an die Auswerteeinrichtung 2. Dies geschieht über eine Kabelverbindung, ebenso gut ist allerdings auch eine kabellose Übertragung vorstellbar.
In einem dritten Verfahrensschritt 300 wertet die Auswerteeinrichtung 2 die übertragenen Informationen nun aus, um eine Nutzererkennung und/oder Gestenerkennung vorzunehmen. In einem möglichen vierten Verfahrensschritt 400 vergleicht die
Auswerteeinrichtung 2 die ausgewerteten Informationen mit gespeicherten Referenzdaten. Beispielsweise werden somit erfasste Bewegungen mit einer Gestendatenbank abgeglichen, um eine bestimmte Geste bzw. Bewegung zu erkennen. Alternativ oder zusätzlich ist es vorstellbar, dass die
Auswerteeinrichtung 2 eine Größe eines Teils des Nutzers, zum Beispiel einer
Hand, mit gespeicherten Referenzgrößen vergleicht um festzustellen, um welchen Nutzer es sich handelt, bzw. um der Nutzer erwachsen ist.
Eine solche Nutzererkennung, Nutzerklassifizierung und/oder Gesten- bzw. Bewegungserkennung kann dazu dienen, in einem optionalen fünften Verfahrensschritt 500 ein elektrisches Gerät 4 zu steuern und/oder ein vorbestimmtes Nutzerprofil zu aktivieren.
In Figur 3 ist ein System gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung in schematischer Ansicht dargestellt. Hier ist das elektrische Gerät 4 ein Smartphone, also ein Mobiltelefon, welches in einer Ladestation angeordnet ist. In die Ladestation ist eine Erfassungseinrichtung 1 und eine hier nicht dargestellte Auswerteeinrichtung 2 integriert. Diese erkennen in dem
Erfassungsbereich 10 eine Geste eines Nutzers bzw. den Nutzer selbst und aktiviert dementsprechend bestimmte Funktionen des Smartphones bzw.
aktivieren selbiges, indem beispielsweise ein Ruhemodus bzw.
Energiesparmodus beendet wird.
In den Figuren 4a und 4b ist ein System gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung in schematischer Ansicht dargestellt. Hier ist das elektrische Gerät, in das die Erfassungseinrichtung 1 und die erneut aus Gründen der Übersichtlichkeit nicht dargestellte Auswerteeinrichtung 2 integriert sind, ein Ofen. Dabei ist die Erfassungseinrichtung 1 derart vorgesehen, dass es eine Nutzerhand in dem Erfassungsbereich 10 in unmittelbarer Nähe des Ofens erkennt. Die Auswerteeinrichtung 2 ist dazu konfiguriert, anhand der Größe der Nutzerhand darauf zu schließen, ob der Nutzer ein Erwachsener ist oder nicht. Handelt es sich bei dem Nutzer, wie in Figur 4b dargestellt, um ein Kind und/oder einen Jugendlichen, werden die Bedienelemente des Ofens inaktiv geschaltet, so dass eine Kindersicherung des Ofens realisiert wird. Ein
Erwachsener (vgl. Figur 4a) kann dagegen auf sämtliche Funktionen des Ofens zugreifen. Es ist auch vorstellbar, dass beispielsweise ein Jugendlicher den Ofen ausschalten, aber nicht anschalten darf.
In Figur 5 ist ein System gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung in schematischer Ansicht dargestellt. Dabei entspricht die dargestellte Ausführungsform im Wesentlichen der in den Figuren 4a und 4b dargestellten Ausführungsform, so dass generell auf die diesbezüglichen Ausführungen verwiesen wird. Erneut ist das elektrische Gerät 4 ein Ofen. Hier wird jedoch beispielhaft keine Nutzerklassifizierung, sondern eine Gestenerkennung zwecks Gestensteuerung verdeutlicht. Der Nutzer führt hier in dem Erfassungsbereich 10 eine Bewegung aus, die durch die Erfassungseinrichtung 1 erfasst und durch die Auswerteeinrichtung 2 erkannt wird, wodurch im hier dargestellten Fall der Ofen ausgeschaltet wird.
Es ist hierbei besonders vorteilhaft, dass das System gleichzeitig die Geste erkennt und die Berechtigung des Nutzers überprüfen kann. Der Nutzer muss also nicht explizit eine Autorisierungssequenz ausführen, sondern führt im vorliegenden Fall die Geste zum Ausschalten des Ofens aus und das System kann im Hintergrund prüfen, ob der Nutzer zu einer Nutzergruppe gehört, die eine solche Funktion steuern darf.
In Figur 6 ist ein System gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung in schematischer Ansicht dargestellt. Dabei entspricht die dargestellte Ausführungsform im Wesentlichen der in den Figuren 4a und 4b sowie Figur 5 dargestellten Ausführungsformen, so dass generell auf die diesbezüglichen Ausführungen verwiesen wird. Hier sind beispielhaft weitere mögliche Gesten dargestellt. So ist zum Beispiel eine Erhöhung oder Senkung der
Ofentemperatur, das Auswählen und Ein- oder Ausschalten einer bestimmten Herdplatte, ein Aktivieren einer Zeitschaltuhr oder eines Weckers für eine bestimmte Zeit oder ein Aus- oder Einschalten des Ofens möglich.
Vorzugsweise umfasst der Ofen eine Ausgabevorrichtung, insbesondere eine Sprachausgabevorrichtung, einen Bildschirm und/oder eine
Projektionsvorrichtung, über die die erfassten Funktionen zur Bestätigung ausgegeben werden.
In den Figuren 7a und 7b sind ein System gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung in schematischer Ansicht dargestellt. Dabei ähnelt die dargestellte Ausführungsform prinzipiell den in den Figuren 4 bis 6 dargestellten Ausführungsformen, weswegen generell auf die diesbezüglichen
Ausführungsformen verwiesen wird. Hier ist jedoch das elektrische Gerät 4 ein
Fernseher. Das System ist dabei derart konfiguriert, dass abhängig von einer Nutzerkennung unterschiedliche Nutzerprofile aktiviert werden. In Figur 7a wird beispielsweise ein Erwachsener erkannt, woraufhin der Zugriff auf sämtliche vorhandenen Fernsehsender rund um die Uhr freigeschaltet wird. In Figur 7b hingegen wird ein Minderjähriger erkannt, woraufhin ein vordefiniertes Profil aktiviert wird, welches lediglich eine zeitlich und umfangsmäßig beschränkte Nutzung erlaubt. Rein beispielhaft ist hier ein Nutzungsprofil dargestellt, welches lediglich eine Stunde Fernsehzeit auf einem der ersten fünf Programme erlaubt.
Es ist entsprechend möglich, dass die Änderungsmöglichkeit der vordefinierten Nutzungsprofile lediglich erlaubt wird, wenn der Nutzer als Erwachsener erkannt und klassifiziert wird.

Claims

Ansprüche
System zur Nutzererkennung und/oder Gestensteuerung mit einer
Erfassungseinrichtung (1) und einer Auswerteeinrichtung (2), wobei die
Erfassungseinrichtung (1) zur Erfassung statischer und/oder dynamischer
Informationen eines Nutzers konfiguriert ist, wobei die Auswerteeinrichtung (2) zur Auswertung der durch die Erfassungseinrichtung (1) erfassten Informationen konfiguriert ist, dadurch gekennzeichnet, dass
die Erfassungseinrichtung (1) einen Laserscanner (3) aufweist, wobei der
Laserscanner (3) eine Laserquelle, einen Lichtsensor und einen beweglichen Spiegel zum Ablenken eines Laserstrahls in einen Erfassungsbereich (10) umfasst.
System nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Laserquelle einen Oberflächenemitter umfasst, insbesondere einen Selbstmischungs-Oberflächenemitter.
System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der bewegliche Spiegel ein Mikrospiegel ist, wobei der Mikrospiegel vorzugsweise eine Mikrospiegelanordnung umfasst, insbesondere ein Mikrospiegelarray.
System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Lichtsensor eine Photodiode umfasst.
Verfahren zur Nutzerkennung und/oder Gestensteuerung mit einem System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei
- in einem ersten Verfahrensschritt (100) die Erfassungseinrichtung (1) statische und/oder dynamische Informationen eines Nutzers erfasst,
- in einem zweiten Verfahrensschritt (200) die Erfassungseinrichtung (1) die erfassten Informationen an die Auswerteeinrichtung (2) überträgt,
- in einem dritten Verfahrensschritt (300) die Auswerteeinrichtung (2) die übertragenen Informationen auswertet.
6. Verfahren nach Anspruch 5, wobei
- in einem ersten Teilschritt (101) des ersten Verfahrensschrittes die Laserquelle einen auf den Spiegel gerichteten Primärlaserstrahl erzeugt, wobei
- in einem zweiten Teilschritt (102) des ersten Verfahrensschrittes der Spiegel den Primärlaserstrahl in den Erfassungsbereich (10) ablenkt, wobei
- in einem dritten Teilschritt (103) des ersten Verfahrensschrittes durch Reflektion in dem Erfassungsbereich (10) ein in Richtung des Spiegels gerichteter
Sekundärlaserstrahl erzeugt wird, wobei
- in einem vierten Teilschritt (104) des ersten Verfahrensschritts der
Sekundärlaserstrahl von dem Spiegel zu dem Lichtsensor abgelenkt wird, wobei
- in einem fünften Teilschritt (105) des ersten Verfahrensschritt eine Information bezüglich des Sekundärlaserstrahls von dem Lichtsensor erfasst wird.
7. Verfahren nach Anspruch 6, wobei in einem sechsten Teilschritt (106) des ersten Verfahrensschrittes der Spiegel derart bewegt wird, dass der Primärlaserstrahl in dem Erfassungsbereich (10) entlang einer Linie und/oder Fläche bewegt wird.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 5 bis 7, wobei die Auswerteeinrichtung (2) in einem vierten Verfahrensschritt (400) die ausgewerteten Informationen mit gespeicherten Referenzdaten vergleicht.
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 5 bis 8, wobei die Auswerteeinrichtung (2) anhand der ausgewerteten Informationen eine Nutzerklassifizierung vornimmt, wobei die Auswerteeinrichtung (2) insbesondere überprüft, ob ein Nutzer zu einer vorbestimmten Nutzergruppe gehört.
10. Verfahren nach einem der Ansprüche 5 bis 9, wobei in dem dritten (300) und/oder vierten Verfahrensschritt (400) die Auswerteeinrichtung (2) anhand der erfassten Informationen eine Geste und/oder ein Identifizierungsmerkmal eines Nutzers erkennt und vorzugsweise in einem fünften Verfahrensschritt (500) anhand der erkannten Gesten und/oder Identifizierungsmerkmale ein elektrisches Gerät (4) steuert und/oder ein vorbestimmtes Nutzerprofil aktiviert.
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