CN103809748B - 便携式终端及其手势识别方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种便携式终端及其手势识别方法，所述手势识别方法包括如下步骤：对于多个预定检测点的电磁场强度进行检测；将检测的多个预定检测点的电磁场强度与标准值进行差值比较；在所述多个预定检测点的电磁场强度与标准值的差值大于阈值的情况下，判断为用户要对便携式终端进行操作；按照预定时间间隔对所述多个预定检测点的电磁场强度再次进行检测；根据再次检测的所述多个预定检测点的电磁场强度，识别用户的手势；根据识别出的用户的手势执行相应的操作。

Description

便携式终端及其手势识别方法

技术领域

本发明涉及便携式终端，尤其涉及一种能够通过手势来控制便携式终端，从而能够省略一部分实体按键的便携式终端及其手势识别方法。

背景技术

当前，随着智能化时代的来临，智能手机、平板电脑等终端迅速得到普及。而且，由于人们对便携式终端的娱乐性要求越来越高，因此便携式终端的屏幕区域大型化。然而为了在满足人们的需求的同时又不影响便携式终端的便携性，正致力于开发出柔性的便携式终端或透明的全屏式便携式终端。

现有的便携式终端的操作通常依赖于机械按键、电阻式触摸屏或者电容式的触摸屏。然而，若要将便携式终端透明化和柔性化，实体的机械按键势必会影响便携式终端的这种趋势。于是，人们相继开发出了通过手势来控制便携式终端的技术。

目前的手势识别技术，需要在便携式终端上设置前置摄像头，并且在使用该功能时需要提前打开前置摄像头，而且这种方式的手势识别将受到周围光线的影响。

对于具备无线通信功能的便携式终端而言，其周围存在天线的辐射而产生的电磁场，而用户的任何一种手势都会造成该电磁场的变化，然而目前却并没有利用这种现象的便携式终端的手势识别技术。

发明内容

本发明是鉴于上述问题而提出的，其目的在于提供一种便携式终端及其手势识别方法，其通过检测到用户的手势对于周围电磁场的影响来控制便携式终端的操作。

为了达到目的，根据本发明的一方面，提供一种便携式终端的手势识别方法，其特征在于，包括如下步骤：对于多个预定检测点的电磁场强度进行检测；将检测的多个预定检测点的电磁场强度与标准值进行差值比较；在所述多个预定检测点的电磁场强度与标准值的差值大于阈值的情况下，判断为用户要对便携式终端进行操作；按照预定时间间隔对所述多个预定检测点的电磁场强度再次进行检测；根据再次检测的所述多个预定检测点的电磁场强度，识别用户的手势；根据识别出的用户的手势执行相应的操作。

优选地，在所述对于多个预定检测点的电磁场强度进行检测的步骤之前还可以包括对便携式终端进行解锁的步骤。

优选地，所述多个预定检测点可位于所述便携式终端的天线单元所形成的预定形状的电磁场分布图案上。

优选地，所述预定检测点的个数可以为三个以上。

优选地，在所述按照预定时间间隔对所述多个预定检测点的电磁场强度再次进行检测的步骤中，可根据手势的复杂程度再次检测至少一次。

优选地，在所述按照预定时间间隔对所述多个预定检测点的电磁场强度再次进行检测的步骤之前，还可以包括根据检测的多个预定检测点的电磁场强度判断用户手势的起始位置。

优选地，在所述识别用户的手势的步骤中，可基于预先存储于所述便携式终端的对应关系表，根据用户手势的起始位置和再次检测的所述多个预定检测点的电磁场强度识别用户的手势，其中，所述对应关系表内可存储包括：用户手势的起始位置、按照预定时间间隔检测的多个预定检测点的电磁场强度、手势种类、控制指令。

优选地，在所述识别用户手势的步骤中，当没有识别出用户手势时，还可以包括进入自定义模式而对该手势进行自定义编辑的步骤。

为了达到目的，根据本发明的另一方面，提供一种便携式终端，包括：天线单元，在所述便携式终端的周围形成预定形状的电磁场分布图案；电磁场感测单元，感测所述预定形状的电磁场分布图案中的多个预定检测点的电磁场强度，并据此判断用户手势的起始位置；手势判断单元，根据所述用户手势的起始位置和所述多个检测点的电磁场强度来识别用户的手势；控制单元，根据所述手势判断单元识别出的用户的手势，执行相对应的操作。

优选地，还可以包括解锁单元，该解锁单元具备电源键、红外线传感器、指纹识别器、瞳孔识别器中的至少一种。

优选地，所述多个预定检测点可位于所述便携式终端的天线单元所形成的预定形状的电磁场分布图案上。

优选地，所述多个检测点的数量可以为三个以上。

优选地，还可以包括存储单元，该存储单元存储有对应关系表，所述对应关系表内存储有用户手势的起始位置、按照预定时间间隔检测的多个检测点的电磁场强度、手势种类、控制指令。

优选地，所述手势判断单元可以基于预先存储于所述便携式终端的对应关系表，根据用户手势的起始位置和再次检测的所述多个检测点的电磁场强度识别用户的手势。

优选地，所述手势判断单元还可以包括自定义模块，当所述手势判断单元没有识别出用户手势时，所述自定义模块对该手势进行自定义编辑并存储。

根据本发明的便携式终端及其手势识别方法，通过检测用户的手势对于便携式终端周围的电磁场的影响来控制便携式终端的操作，据此可以省略掉便携式终端上的一些实体按键，有利于便携式终端的柔性化和透明化发展。

附图说明

图1为根据本发明的便携式终端的方框图。

图2为用于说明计算空间上的各个点的电磁场强度的方法的示意图。

图3为根据本发明的便携式终端周围的电磁场分布模型的示意图。

图4根据本发明的手势识别方法的流程图。

具体实施方式

以下，参照附图对本发明的实施例进行详细的说明。

图1为根据本发明的便携式终端的方框图。

由图1可知，根据本发明实施例的便携式终端包括解锁单元102、天线单元104、电磁场感测单元106、手势判断单元108、存储单元110、控制单元200。

解锁单元102用于对处于锁定状态的便携式终端进行解锁。该解锁单元102可以是设置在便携式终端的预定部位上的实体按键（例如，电源键），由此通过用户按压实体按键来对便携式终端进行解锁，从而用户可以通过便携式终端的触摸屏进行各种操作。在一实施例中，该解锁单元102还可以是指纹识别器，据此可提高便携式终端的使用安全性。

优选地，该解锁单元102包括红外线传感器、接近传感器、摄像头（瞳孔识别器）中的至少一种。据此，可以使便携式终端省略掉实体按键，有利于便携式终端实现柔性化、透明化以及屏幕的大型化。而且，该红外线传感器可以是红外线LED传感器。

当所述解锁单元102为红外线传感器或接近传感器时，若用户的手指覆盖红外线传感器或接近传感器且超过了预定时间，则红外线传感器或接近传感器向控制单元200输出信号，从而对便携式终端进行解锁。当便携式终端成功解锁之后，用户既可以通过各种手势来控制便携式终端执行相应的操作，也可以通过操纵触摸屏来直接进行各种的操作。

天线单元104设置在便携式终端的预定部位，用于从外部接收无线通信信号或者向外部发射无线通信信号。通常天线单元104在900MHz～4GHz左右的频率下工作，因此在天线单元104工作时会在便携式终端的周围形成预定形状的电磁场分布图案。通过设置在便携式终端的预定位置上的电磁场感测单元106可以检测到这样的电磁场分布图案上的各个点的电磁场强度。

图2为用于说明计算空间上的各个点的电磁场强度的方法的示意图。其中，Phi polarization表示φ极化；Theta polarization表示θ极化；Theta axis表示θ轴；Phi axis表示φ轴。

例如，天线辐射到周围空间的所有能量的总和（TRP），可以由以下数学式1得出。

【数学式1】

$\mathrm{TRP}\≈\frac{\mathrm{\π}}{2\mathrm{NM}}\underset{i=1}{\overset{N-1}{\mathrm{\Σ}}}\underset{j=0}{\overset{M-1}{\mathrm{\Σ}}}[{\mathrm{EIRP}}_{\mathrm{\θ}}({\mathrm{\θ}}_i,{\mathrm{\ψ}}_j)+{\mathrm{EIRP}}_{\mathrm{\ψ}}({\mathrm{\θ}}_i,{\mathrm{\ψ}}_j)]\sin \left({\mathrm{\θ}}_i\right)$

其中，EIRP=P×G（等效全向辐射功率），P为天线的输出功率、G为增益、M=12、N=6，θ和Ψ如图2所示；EIRP_θ(θi，Ψj)为点A的辐射功率在Z轴上的投影大小，EIRP_Ψ(θi，Ψj)为点A的辐射功率在XOY平面上的投影大小，[EIRP_θ(θi，Ψj)+EIRP_Ψ(θi，Ψj)]sin（θ_i）为点A处的辐射功率。

由于辐射空间成球体扩散，球面上每一个点的功率值求和，就可以得到整个球面的辐射总功率，即为TRP。

在图2中，点A的场强计算公式如下：

【数学式2】

其中，为方向函数，与r，I_A无关；k为系数；r为点A距离原点的距离；I_A为电流；Ein（r，I_A）为与r,I_A相关的一个函数。

利用上述数学式2的函数绘出的场强与空间方位角关系图称为天线的方向辐射图，即苹果图（参照图3），电磁场模型中的苹果图表征了人手对于每一个点的不同功率吸收，从而造成的实际能量值变化。在没有外界干扰的情况下，空间电磁场的模型呈现为标准的苹果图形式，而当人手碰触到检测区域的某一点时，由于人手的存在，此处的电磁场强度不再是上述函数公式所计算出的结果，而是被人手吸收和反射，在苹果图上表现为这一点处凹陷。

以下，参照图3对此进一步进行说明。

图3为根据本发明的便携式终端周围的电磁场分布模型的示意图。

由图3的（a）可知，初始状态，在没有人手等的干扰下，便携式终端周围的空间电磁场分布呈现标准的苹果图。此时，如图3的（b）所示，当人手握住手机，并且大拇指覆盖感测区域左边的时候，该苹果图的上方明显凹陷。而且，如图3的（c）所示，当人手握住手机，并且大拇指覆盖感测区域右边的时候，该苹果图的下方明显凹陷。

由此可知，当人体的手指处于便携式终端的不同位置的时候，会吸收和反射天线辐射出来的电磁波，由此根据用户的手指的移动形成不同的电磁场分布。因此，只要能够掌握预定形状（例如，苹果形状）上的多个检测点的电磁场强度的变化（即，预定形状（例如，苹果形状）的电磁场分布的变化），就能够判断出用户采用了哪一种手势，并能够判断用户手势的起始位置。

电磁场感测单元106能够检测便携式终端周围的预定范围内的电磁场强度并将其转换为电信号而输出。据此，可通过电磁场感测单元106感测所述天线单元104所形成的预定形状的电磁场分布图案上的各个检测点的电磁场强度，而通过检测预定时间内（按照预定时间间隔检测多次）的预定形状的电磁场上的多个检测点的电磁场强度的变化，可借助手势判断单元108判断出用户做出了哪一种手势，由此控制单元200可执行对应于该手势的操作。

此时，可通过设置在便携式终端的位置传感器阵列（未图示）在预定形状的电磁场分布图案中设定多个检测点。优选地，所述检测点的数量可以为三个以上。

并且，通过所述电磁场感测单元106可判断出用户手势的起始位置。即，用户开始做出手势时，借助电磁场感测单元106检测此时的多个预定检测点的电磁场强度，并通过将标准状态下（即，用户没有做出任何手势，在便携式终端周围形成标准的电磁场分布图案（没有被衰减）时的状态）的所述多个检测点的电磁场强度（标准值）与所检测的多个检测点的电磁场强度进行比较，可判断出用户手势的起始位置。

而且，将所检测的多个预定检测点的电磁场强度与标准值进行比较的结果，当所述多个预定检测点的电磁场强度的变化（差值或比值）大于阈值的情况下，控制单元200可判断为用户要对便携式终端进行操作。同时，根据通过电磁场感测单元106所检测的多个检测点的电磁场强度判断用户手势的起始位置并进行存储。例如，用户手势的起始位置可包括“终端的左侧”、“终端的右侧”、“终端的上侧”、“终端的下侧”等。

优选地，便携式终端还可以包括一比较单元（未图示），用以将所检测的多个预定检测点的电磁场强度与标准值进行比较。这样的比较单元可通过比较器等硬件实现，也可以通过软件实现，本发明并不局限于此。

例如，在如图3的（a）所示的苹果图上选择三个点作为检测点，当用户对着便携式终端做出某种手势，导致在预定时间内，这三个检测点的电磁场强度从某一状态变成另一状态（即检测的电磁场强度与标准值的差值大于阈值）时，手势判断单元108可根据上述三个检测点在预定时间内的电磁场强度的变化判断为用户对便携式终端做出了一种手势（例如，用于增加音量或翻页等），据此将相应的电信号输出给控制单元200，从而控制单元200做出对应于该手势的操作。

此时，所述手势判断单元108可以根据所述用户手势的起始位置和所述多个检测点的电磁场强度来识别用户的手势。此时，多个检测点的电磁场强度可以是考虑到相应的误差的一数值范围，即，每一种手势可对应其起始位置和处于相应范围之内的电磁场强度。

优选地，所述手势判断单元108还可以包括自定义模块（未图示），从而当所述手势判断单元108没有识别出用户手势时，所述自定义模块对该手势进行自定义编辑并存储。据此，用户可以按照自身的操作习惯来定义各种的操作手势，提高使用的便捷性。

控制单元200可根据手势判断单元108所识别出的用户的手势做出相对应的操作。优选地，本发明还包括存储单元110，该存储单元110中可存储有用户的手势的起始位置、按照预定时间间隔检测的多个检测点的电磁场强度、用户的手势、对应于用户手势的便携式终端的控制指令之间的对应关系表。据此，当手势判断单元108判断出用户的手势之后，从存储单元110中调出对应于该手势的控制指令而发送给控制单元200，据此控制单元200根据用户手势的起始位置和该控制指令执行相应的操作。

此时，考虑到检测误差，可以将所述按照预定时间间隔检测的多个检测点的电磁场强度转换为相对值。即，通过设置一个阈值，可以将各个点的电磁场强度从具体值转换为相对值。例如，当电磁场强度大于或等于阈值时，可以设置为“1”，而当电磁场强度小于阈值时，可以设置为“0”。据此，可更加方便地识别出用户所做出的手势。

图4根据本发明的手势识别方法的流程图。

在步骤S100，用户对便携式终端进行解锁。此时，可利用多种方式对便携式终端进行解锁。例如，可通过设置在便携式终端的预定部位的实体按键（例如，电源键）对便携式终端进行解锁。优选地，可根据设置在便携式终端的预定部位的红外线传感器、接近传感器、摄像头（瞳孔识别器）中的至少一种，通过对着便携式终端做出预定的动作来进行解锁。例如，当利用红外线传感器或接近传感器时，可通过遮挡红外线传感器或摄像头达到预定时间以上来对便携式终端进行解锁，而当利用瞳孔识别器时，可使用户的眼球对准便携式终端上的瞳孔识别器来进行解锁。据此，可以使便携式终端省略掉实体按键，有利于便携式终端实现柔性化、透明化以及屏幕的大型化。此时，若便携式终端已经处于使用的状态，则可以省略该步骤。

接着，在步骤S110，检测多个预定检测点的电磁场强度。此时，可以从如图3所示的由天线单元所形成的预定的电磁场分布图案（例如，苹果图）中选择多个边缘临界点而作为检测点。优选地，该检测点的数量为三个以上。

然后，在步骤S120，将在步骤S110中检测的多个检测点的电磁场强度与标准值进行比较，以判断出是否属于用户要对便携式终端进行操作的情况。因此，当在步骤S110中检测的多个检测点的电磁场强度的变化（例如，与标准值的差值或比值）大于阈值时，可判断为用户要对便携式终端进行操作，而当在步骤S110中检测的多个检测点的电磁场强度的变化（例如，与标准值的差值或比值）小于阈值时，判断为用户没有对该便携式终端操作的意图，因此不进行任何操作而返回到步骤S110。

此时，所述标准值是指用户没有对便携式终端做出任何操作（例如，携式终端的周围形成如图3的（a）所示的标准的苹果图）的情况下的预定形状的电磁场分布图案上的所述多个检测点的电磁场强度。

而且，用户的手势的起始位置可通过设置在便携式终端的电磁场感测单元来判断。例如，用户手势的起始位置可包括“终端的左侧”、“终端的右侧”、“终端的上侧”、“终端的下侧”等。

接着，根据执行步骤S120的结果，当判断为用户要对便携式终端进行操作时，进入步骤S130，按照预定时间间隔对上述多个检测点的电磁场强度再次进行检测。优选地，此时的检测次数为至少一次。此时的时间间隔可以沿用出厂设置，也可以由用户自行定义。据此，通过按照预定时间间隔对多个检测点的电磁场强度检测多次，可识别出各种复杂的手势。优选地，在执行步骤S130之前还可以包括步骤：根据检测的多个预定检测点的电磁场强度判断用户手势的起始位置

接着，进入步骤S140，识别用户做出的手势。即，根据在上述步骤S130中检测出的多个检测点的电磁场强度，识别或判断出用户做出的手势，并将相应的判断结果输出给控制单元。优选地，此时可结合所判断出的用户手势的起始位置和再次检测的多个检测点的电磁场强度来判断用户的手势。优选地，可以基于预先存储于所述便携式终端的对应关系表，根据用户手势的起始位置和再次检测的所述多个预定检测点的电磁场强度来判断用户做出的手势的种类并找出相应的控制指令而输出。例如，该对应关系表中，记录有用户手势的起始位置、按照预定时间间隔检测的多个检测点的电磁场强度、手势种类、控制指令等。此时，为了便于进行判断，通过对电磁场强度设置一个阈值，可以将各个点的电磁场强度从具体值转换为相对值。例如，当电磁场强度大于或等于阈值时，可以设置为“1”，而当电磁场强度小于阈值时，可以设置为“0”。

然后，进入步骤S150，根据通过步骤S140得到的控制指令，执行相应的操作。

而且，当在所述步骤S140中，并没有识别出用户做出了哪一种手势时，可进一步执行自定义步骤，以对该手势进行自定义编辑并存储。据此，用户可以按照自身的操作习惯来定义各种的操作手势，提高使用的便捷性。

并且，在执行完步骤S150之后，可再次返回到步骤S100而再一次判断用户的下一手势。因此，本发明的上述步骤是重复进行的。

本发明不限于上述实施例，在不脱离本发明范围的情况下，可以进行各种变形和修改。

Claims (15)

1.一种便携式终端的手势识别方法，其特征在于，包括如下步骤：

对于所述便携式终端的天线单元所形成的预定形状的电磁场分布图案中的多个预定检测点的电磁场强度进行检测；

将检测的多个预定检测点的电磁场强度与标准值进行差值比较；

在所述多个预定检测点的电磁场强度与标准值的差值大于阈值的情况下，判断为用户要对便携式终端进行操作；

按照预定时间间隔对所述多个预定检测点的电磁场强度再次进行检测；

根据再次检测的所述多个预定检测点的电磁场强度，识别用户的手势；

根据识别出的用户的手势执行相应的操作。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述对于多个预定检测点的电磁场强度进行检测的步骤之前还包括对便携式终端进行解锁的步骤。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述多个预定检测点位于所述便携式终端的天线单元所形成的预定形状的电磁场分布图案上。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述预定检测点的个数为三个以上。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述按照预定时间间隔对所述多个预定检测点的电磁场强度再次进行检测的步骤中，根据手势的复杂程度再次检测至少一次。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述按照预定时间间隔对所述多个预定检测点的电磁场强度再次进行检测的步骤之前，还包括根据检测的多个预定检测点的电磁场强度判断用户手势的起始位置。

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，在所述识别用户的手势的步骤中，基于预先存储于所述便携式终端的对应关系表，根据用户手势的起始位置和再次检测的所述多个预定检测点的电磁场强度识别用户的手势，

其中，所述对应关系表内存储包括：用户手势的起始位置、按照预定时间间隔检测的多个预定检测点的电磁场强度、手势种类、控制指令。

8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述识别用户手势的步骤中，当没有识别出用户手势时，还包括进入自定义模式而对该手势进行自定义编辑的步骤。

9.一种便携式终端，其特征在于，包括：

天线单元，在所述便携式终端的周围形成预定形状的电磁场分布图案；

电磁场感测单元，感测所述预定形状的电磁场分布图案中的多个预定检测点的电磁场强度，并据此判断用户手势的起始位置；

手势判断单元，根据所述用户手势的起始位置和所述多个检测点的电磁场强度来识别用户的手势；

控制单元，根据所述手势判断单元识别出的用户的手势，执行相对应的操作。

10.根据权利要求9所述的便携式终端，其特征在于，还包括解锁单元，该解锁单元具备电源键、红外线传感器、指纹识别器、瞳孔识别器中的至少一种。

11.根据权利要求9所述的便携式终端，其特征在于，所述多个预定检测点位于所述便携式终端的天线单元所形成的预定形状的电磁场分布图案上。

12.根据权利要求11所述的便携式终端，其特征在于，所述多个检测点的数量为三个以上。

13.根据权利要求9所述的便携式终端，其特征在于，还包括存储单元，该存储单元存储有对应关系表，所述对应关系表内存储有用户手势的起始位置、按照预定时间间隔检测的多个检测点的电磁场强度、手势种类、控制指令。

14.根据权利要求13所述的便携式终端，其特征在于，所述手势判断单元基于预先存储于所述便携式终端的对应关系表，根据用户手势的起始位置和再次检测的所述多个检测点的电磁场强度识别用户的手势。

15.根据权利要求9所述的便携式终端，其特征在于，所述手势判断单元还包括自定义模块，当所述手势判断单元没有识别出用户手势时，所述自定义模块对该手势进行自定义编辑并存储。