CN103257714A - 一种支持手势识别的一体机 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种支持手势识别的一体机，包括：外部电极；电场感应手势识别模块，所述电场感应手势识别模块包括基于电场感应的3D跟踪和手势控制器芯片，所述电场感应手势识别模块与外部电极相连接；主机，所述主机通过手势指令转换模块将电场感应手势识别模块中的电场感应信号转换成***命令的控制信号，以完成将预先设定并经过验证的手势库和***命令之间的匹配，所述手势指令转换模块运行在3D跟踪和手势控制器芯片的驱动程序之上；以及，显示器，所述显示器与主机相连接。本发明可以实现对支持手势识别的一体机进行了非接触式的手势操控，能够有效延长支持手势识别的一体机的使用寿命，改善用户体验，同时还能够有效地克服公共卫生的难题。

Description

一种支持手势识别的一体机
技术领域
本发明涉及一种一体机，尤其涉及一种支持手势识别的一体机。
背景技术
一体机是一种专用电脑，用于满足特定场所的特定应用需求，例如博物馆展览馆展示一体机、旅游景点介绍和地图查看一体机、公共查询一体机、卡拉OK点歌一体机等等特殊应用；一体机适合放置在公共场所，满足公共场所的特定应用需求。
现有的一体机将主机、显示器和各种输出输入设备整合到一起，内部元件高度集成，机器只有一根电源线；一体机因其简约无线、节省空间、超值整合、节能环保、潮流外观等优势，在公共场所的专用电脑领域受到市场欢迎；而目前很多的一体机采用触摸屏实现，也有些集成了键盘和鼠标；触摸屏、键盘和鼠标是接触式的输入设备。但是一体机一般放置在公共场所，如果被频繁触摸或按压，容易损坏，维护成本高，同时多人手指接触不卫生，容易传播疾病。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是需要实现对一体机进行非接触式的手势操控，以延长一体机的使用寿命，改善用户体验，同时还有效地克服了公共卫生的难题。
对此，本发明提供一种支持手势识别的一体机，包括： 
外部电极；
电场感应手势识别模块，所述电场感应手势识别模块包括基于电场感应的3D跟踪和手势控制器芯片，所述电场感应手势识别模块与外部电极相连接；
主机，所述主机通过手势指令转换模块将电场感应手势识别模块中的电场感应信号转换成***命令的控制信号，以完成将预先设定并经过验证的手势库和***命令之间的匹配，所述手势指令转换模块运行在3D跟踪和手势控制器芯片的驱动程序之上；以及，
显示器，所述显示器与主机相连接。
本发明适合用于公共场所的专用电脑领域，例如展示应用，用户与支持手势识别的一体机的交互常常并不复杂，用得较多的操作是上下翻页或者放大缩小画面，可以用特定手势替代这些不复杂的操作；例如最简单的上下挥动手，对应上下翻页；手指张开收拢，对应放大缩小画面等等。而针对交互复杂的应用，还可保留显示器为触摸屏等方式输入，常用的功能可以用手势代替，以减少触摸次数。
本发明所述支持手势识别的一体机是一种专用电脑，用于满足特定场所的特定应用需求，该一体机将主机、显示器和各种输出输入设备整合到一起，内部元件高度集成，机器只有一根电源线，本发明将手势识别技术应用在一体机中，提出支持非接触式操作的支持手势识别的一体机，能通过手势控制软件运行。
本发明采用基于电场感应的可配置3D跟踪和手势控制器芯片实现电场感应手势识别模块，进而实现支持手势识别的一体机，其中，所述支持手势识别的一体机内集成了主机、显示器、外部电极、电场感应手势识别模块和输出输入设备；外部电极与电场感应手势识别模块相连接，电场感应手势识别模块与主机优选通过USB相连；显示器可以采用触摸屏；输出输入设备，例如喇叭、摄像头、键盘和鼠标等，根据特定的应用需求决定是否需要配置，如果需要，能够让一体机保留传统的输入输出操作方式，同时实现对手势识别的支持；如果不需要，则不配置。总之，输出输入设备根据应用需求来配置。
所述主机通过手势指令转换模块将电场感应手势识别模块中的电场感应信号转换成***命令的控制信号，以完成将预先设定并经过验证的手势库和***命令之间的匹配，所述手势指令转换模块运行在3D跟踪和手势控制器芯片的驱动程序之上；预先设定的手势库与***命令呈一一对应的关系，每一种通过验证的手势都与***命令唯一对应，以通过控制信号实现对支持手势识别的一体机的操控。
换而言之，即所述手势库为预先设定的手势与***命令一一对应的指令集，用于将识别出的手势转换为对应的指令并执行。该手势库预先设定好，使得在实际使用中，对于手势的识别会更加快速有效；优选的，该预先设定的手势库可以根据用户的需求进行自定义设置，并设定快捷键。如用于旅游景点介绍和地图查看的支持手势识别的一体机，景点推荐和地图指引是使用频率非常高的功能，本发明可以通过设定固定的手势作为快捷键打开景点推荐和地图指引，非常有利于游客的操作，并且延长一体机的使用寿命，改善用户体验，同时还有效地克服了公共卫生的难题，尤其是在特定的环境下带来了很好的有益效果。
本发明的进一步改进在于，所述外部电极包括发射电极和接收电极，所述发射电极与电场感应手势识别模块中的3D跟踪和手势控制器芯片的发射通道相连接，所述接收电极与电场感应手势识别模块中的3D跟踪和手势控制器芯片的接收通道相连接。优选的，所述外部电极包括一个发射电极和五个接收电极；所述五个接收电极分别与电场感应手势识别模块中的3D跟踪和手势控制器芯片的五个接收通道相连接。
本发明的进一步改进在于，所述发射电极设置于显示器的背面的中间位置。
本发明的进一步改进在于，所述五个接收电极均设置于显示器的背面，其中，一个接收电极位于显示器的背面的中间位置，另外四个接收电极均匀分布在显示器的背面的四周位置。
外部电极的数量需要考察应用需求并结合考察所采用的3D跟踪和手势控制器芯片提供的发送和接收通道数；而外部电极在一体机的位置安排，要根据具体应用需求和一体机的外型决定，需要安放在用户方便操作的位置。
例如，3D跟踪和手势控制器芯片提供一个发射通道和五个接收通道，则对应一个发射电极和五个接收电极与之相连。它们可以这样安排：一个发射电极设于一体机的显示器的背面中间位置；五个接收电极设于一体机的显示器的背面，其中一个位于中间位置，另外四个均匀分布在上下左右四周位置，这样用户可以正对屏幕挥手操作，用户体验非常好。
本发明的进一步改进在于，所述电场感应手势识别模块还包括由I2C到USB转换的桥接器，以实现电场感应手势识别模块通过USB接口连接至主机。所述电场感应手势识别模块包括***电路，所述***电路为由I2C到USB转换的桥接器，所述3D跟踪和手势控制器芯片通过桥接器连接至主机。换而言之，即电场感应手势识别模块由3D跟踪和手势控制器芯片及其***电路组成，该***电路实现由I2C到USB的桥接器功能，使得电场感应手势识别模块用USB接口与主机相连接。
本发明的进一步改进在于，还包括输入输出设备，所述输入输出设备与主机相连接；所述输入输出设备至少包括喇叭、摄像头、键盘和鼠标中的一种。
本发明的进一步改进在于，所述显示器为触摸屏。
本发明针对交互复杂的应用，可保留输入输出设备或触摸屏等传统方式输入，常用的功能可以用手势代替，既能够减少用户与一体机的接触次数，又能够避免单纯使用手势识别所带来的复杂交互的识别弊端，例如查询应用中查询关键词等应用可用触摸屏等传统方式输入。
本发明的进一步改进在于，所述手势库包括分别与接近时唤醒、上下左右挥动、弹指手势、画圈手势、符号手势和位置跟踪呈一一对应关系的***命令。本发明所述基于电场感应的可配置的3D跟踪和手势控制器芯片是***级芯片，包括手势库和精确的手位置跟踪，可侦测手、手指的位置、速度与加速度属性，进而提供精确、快速又稳健的低功耗手位置跟踪与自由空间手势识别；3D跟踪和手势控制器芯片的发射通道和接收通道分别与外部电极的发射电极和接收电极相连。
所述主机的硬件之上安装操作***；3D跟踪和手势控制器芯片的驱动程序由芯片厂商提供，运行在主机的操作***之上；手势指令转换模块，运行在3D跟踪和手势控制器芯片的驱动程序之上；一体机的特定应用程序运行在手势指令转换模块之上。
3D跟踪和手势控制器芯片的驱动支持可靠的公认3D手和手指手势，包括接近时唤醒、上下左右挥动、弹指手势、画圈手势、符号手势和位置跟踪，以执行如开/关、打开应用程序、指向、点击、缩放、滚动、自由空间鼠标悬停和许多其他功能。
手势指令转换模块为上层的一体机的特定应用程序提供服务，完成将***命令与芯片预定并经验证的手势集相匹配，用于根据预先设定的“手势与***命令一一对应关系”，并将识别出的手势转换为对应的***命令并执行。
与现有技术相比，本发明可以实现对支持手势识别的一体机进行了非接触式的手势操控，能够有效延长支持手势识别的一体机的使用寿命，改善用户体验，同时还能够有效地克服公共卫生的难题；在此基础上，本发明针对交互复杂的应用，可保留输入输出设备或触摸屏等传统方式输入，常用的功能可以用手势代替，既能够减少用户与一体机的接触次数，又能够避免单纯使用手势识别所带来的复杂交互的识别弊端；所述手势库还可以进一步根据用户的需求进行预先的自定义设定，并设定快捷键。
附图说明
图1是本发明一种实施例的结构示意图；
图2是本发明另一种实施例的电场感应手势识别模块的结构示意图；
图3是本发明另一种实施例的主机的体系结构图。
具体实施方式
下面结合附图，对本发明的较优的实施例作进一步的详细说明。
实施例1：
如图1所示，本例提供一种支持手势识别的一体机，包括： 
外部电极；
电场感应手势识别模块，所述电场感应手势识别模块包括基于电场感应的3D跟踪和手势控制器芯片，所述电场感应手势识别模块与外部电极相连接；
主机，所述主机通过手势指令转换模块将电场感应手势识别模块中的电场感应信号转换成***命令的控制信号，以完成将预先设定并经过验证的手势库和***命令之间的匹配，所述手势指令转换模块运行在3D跟踪和手势控制器芯片的驱动程序之上；以及，
显示器，所述显示器与主机相连接。
本例适合用于公共场所的专用电脑领域，例如展示应用，用户与支持手势识别的一体机的交互常常并不复杂，用得较多的操作是上下翻页或者放大缩小画面，可以用特定手势替代这些不复杂的操作；例如最简单的上下挥动手，对应上下翻页；手指张开收拢，对应放大缩小画面等等。而针对交互复杂的应用，还可保留显示器为触摸屏等方式输入，常用的功能可以用手势代替，以减少触摸次数。
本例所述支持手势识别的一体机是一种专用电脑，用于满足特定场所的特定应用需求，该一体机将主机、显示器和各种输出输入设备整合到一起，内部元件高度集成，机器只有一根电源线，本例将手势识别技术应用在一体机中，提出支持非接触式操作的支持手势识别的一体机，能通过手势控制软件运行。
本例采用基于电场感应的可配置3D跟踪和手势控制器芯片实现电场感应手势识别模块，进而实现支持手势识别的一体机，其中，所述支持手势识别的一体机内集成了主机、显示器、外部电极、电场感应手势识别模块和输出输入设备；外部电极与电场感应手势识别模块相连接，电场感应手势识别模块与主机优选通过USB相连；显示器可以采用触摸屏。
本例的进一步改进在于，还包括输入输出设备，所述输入输出设备与主机相连接；所述输入输出设备至少包括喇叭、摄像头、键盘和鼠标中的一种。输出输入设备，例如喇叭、摄像头、键盘和鼠标等，根据特定的应用需求决定是否需要配置，如果需要，能够让一体机保留传统的输入输出操作方式，同时实现对手势识别的支持；如果不需要，则不配置。总之，输出输入设备根据应用需求来配置。
本例针对交互复杂的应用，可保留输入输出设备或触摸屏等传统方式输入，常用的功能可以用手势代替，既能够减少用户与一体机的接触次数，又能够避免单纯使用手势识别所带来的复杂交互的识别弊端，例如查询应用中查询关键词等应用可用触摸屏等传统方式输入。
所述主机通过手势指令转换模块将电场感应手势识别模块中的电场感应信号转换成***命令的控制信号，以完成将预先设定并经过验证的手势库和***命令之间的匹配，所述手势指令转换模块运行在3D跟踪和手势控制器芯片的驱动程序之上；预先设定的手势库与***命令呈一一对应的关系，每一种通过验证的手势都与***命令唯一对应，以通过控制信号实现对支持手势识别的一体机的操控。
换而言之，即所述手势库为预先设定的手势与***命令一一对应的指令集，用于将识别出的手势转换为对应的指令并执行。该手势库预先设定好，使得在实际使用中，对于手势的识别会更加快速有效；优选的，该预先设定的手势库可以根据用户的需求进行自定义设置，并设定快捷键。如用于旅游景点介绍和地图查看的支持手势识别的一体机，景点推荐和地图指引是使用频率非常高的功能，本例可以通过设定固定的手势作为快捷键打开景点推荐和地图指引，非常有利于游客的操作，并且延长一体机的使用寿命，改善用户体验，同时还有效地克服了公共卫生的难题，尤其是在特定的环境下带来了很好的有益效果。
实施例2：
在实施例1的基础上，本例所述外部电极包括发射电极和接收电极，所述发射电极与电场感应手势识别模块中的3D跟踪和手势控制器芯片的发射通道相连接，所述接收电极与电场感应手势识别模块中的3D跟踪和手势控制器芯片的接收通道相连接。优选的，所述外部电极包括一个发射电极和五个接收电极；所述五个接收电极分别与电场感应手势识别模块中的3D跟踪和手势控制器芯片的五个接收通道相连接。
本例所述发射电极设置于显示器的背面的中间位置，所述五个接收电极均设置于显示器的背面，其中，一个接收电极位于显示器的背面的中间位置，另外四个接收电极均匀分布在显示器的背面的四周位置。外部电极的数量需要考察应用需求并结合考察所采用的3D跟踪和手势控制器芯片提供的发送和接收通道数；而外部电极在一体机的位置安排，要根据具体应用需求和一体机的外型决定，需要安放在用户方便操作的位置。
例如，3D跟踪和手势控制器芯片提供一个发射通道和五个接收通道，则对应一个发射电极和五个接收电极与之相连。它们可以这样安排：一个发射电极设于一体机的显示器的背面中间位置；五个接收电极设于一体机的显示器的背面，其中一个位于中间位置，另外四个均匀分布在上下左右四周位置，这样用户可以正对屏幕挥手操作，用户体验非常好。
如图2所示，本例的进一步改进在于，所述电场感应手势识别模块还包括由I2C到USB转换的桥接器，以实现电场感应手势识别模块通过USB接口连接至主机。所述电场感应手势识别模块包括***电路，所述***电路为由I2C到USB转换的桥接器，所述3D跟踪和手势控制器芯片通过桥接器连接至主机。换而言之，即电场感应手势识别模块由3D跟踪和手势控制器芯片及其***电路组成，该***电路实现由I2C到USB的桥接器功能，使得电场感应手势识别模块用USB接口与主机相连接。
本例的进一步改进在于，所述手势库包括分别与接近时唤醒、上下左右挥动、弹指手势、画圈手势、符号手势和位置跟踪呈一一对应关系的***命令。本例所述基于电场感应的可配置的3D跟踪和手势控制器芯片是***级芯片，包括手势库和精确的手位置跟踪，可侦测手、手指的位置、速度与加速度属性，进而提供精确、快速又稳健的低功耗手位置跟踪与自由空间手势识别；3D跟踪和手势控制器芯片的发射通道和接收通道分别与外部电极的发射电极和接收电极相连。
如图3所示，所述主机的硬件之上安装操作***；3D跟踪和手势控制器芯片的驱动程序由芯片厂商提供，运行在主机的操作***之上；手势指令转换模块，运行在3D跟踪和手势控制器芯片的驱动程序之上；一体机的特定应用程序运行在手势指令转换模块之上。
3D跟踪和手势控制器芯片的驱动支持可靠的公认3D手和手指手势，包括接近时唤醒、上下左右挥动、弹指手势、画圈手势、符号手势和位置跟踪，以执行如开/关、打开应用程序、指向、点击、缩放、滚动、自由空间鼠标悬停和许多其他功能。
手势指令转换模块为上层的一体机的特定应用程序提供服务，完成将***命令与芯片预定并经验证的手势集相匹配，用于根据预先设定的“手势与***命令一一对应关系”，并将识别出的手势转换为对应的***命令并执行。
与现有技术相比，本例可以实现对支持手势识别的一体机进行了非接触式的手势操控，能够有效延长支持手势识别的一体机的使用寿命，改善用户体验，同时还能够有效地克服公共卫生的难题；在此基础上，本例针对交互复杂的应用，可保留输入输出设备或触摸屏等传统方式输入，常用的功能可以用手势代替，既能够减少用户与一体机的接触次数，又能够避免单纯使用手势识别所带来的复杂交互的识别弊端；所述手势库还可以进一步根据用户的需求进行预先的自定义设定，并设定快捷键。
以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种支持手势识别的一体机，其特征在于，包括： 
外部电极；
电场感应手势识别模块，所述电场感应手势识别模块包括基于电场感应的3D跟踪和手势控制器芯片，所述电场感应手势识别模块与外部电极相连接；
主机，所述主机通过手势指令转换模块将电场感应手势识别模块中的电场感应信号转换成***命令的控制信号，以完成将预先设定并经过验证的手势库和***命令之间的匹配，所述手势指令转换模块运行在3D跟踪和手势控制器芯片的驱动程序之上；以及，
显示器，所述显示器与主机相连接。
2.根据权利要求1所述的支持手势识别的一体机，其特征在于，所述手势库为预先设定的手势与***命令一一对应的指令集，用于将识别出的手势转换为对应的指令并执行。
3.根据权利要求1或2所述的支持手势识别的一体机，其特征在于，所述外部电极包括发射电极和接收电极，所述发射电极与电场感应手势识别模块中的3D跟踪和手势控制器芯片的发射通道相连接，所述接收电极与电场感应手势识别模块中的3D跟踪和手势控制器芯片的接收通道相连接。
4.根据权利要求3所述的支持手势识别的一体机，其特征在于，所述外部电极包括一个发射电极和五个接收电极；所述五个接收电极分别与电场感应手势识别模块中的3D跟踪和手势控制器芯片的五个接收通道相连接。
5.根据权利要求4所述的支持手势识别的一体机，其特征在于，所述发射电极设置于显示器的背面的中间位置。
6.根据权利要求5所述的支持手势识别的一体机，其特征在于，所述五个接收电极均设置于显示器的背面，其中，一个接收电极位于显示器的背面的中间位置，另外四个接收电极均匀分布在显示器的背面的四周位置。
7.根据权利要求3所述的支持手势识别的一体机，其特征在于，所述电场感应手势识别模块还包括由I2C到USB转换的桥接器，以实现电场感应手势识别模块通过USB接口连接至主机。
8.根据权利要求7所述的支持手势识别的一体机，其特征在于，还包括输入输出设备，所述输入输出设备与主机相连接；所述输入输出设备至少包括喇叭、摄像头、键盘和鼠标中的一种。
9.根据权利要求8所述的支持手势识别的一体机，其特征在于，所述显示器为触摸屏。
10.根据权利要求9所述的支持手势识别的一体机，其特征在于，所述手势库包括分别与接近时唤醒、上下左右挥动、弹指手势、画圈手势、符号手势和位置跟踪呈一一对应关系的***命令。
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