CN105204650A - 一种手势识别方法、控制器、装置及设备 - Google Patents
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Abstract
本发明实施例公开了一种手势识别方法、控制器、装置及设备，包括：控制超声波传感器组以预设时间为间隔，轮流发射超声波；检测每个超声波传感器所接收到被手势反射回的超声波的时间点；检测与所述时间点相对应的每个超声波传感器从发射超声波至接收到反射回的超声波所经历的时间值；根据所述时间值计算所述手势与每个超声波传感器的距离信息；根据所述距离信息和所述每个超声波传感器所接收到反射回的超声波的时间点，识别所述手势的手势信息，这种通过超声波传感器进行手势识别方式，能减少光照影响，增大检测范围，提高了手势识别的准确性。
Description
技术领域
本发明涉及手势检测技术领域，更具体地说，涉及一种手势识别方法、控制器、装置及设备。
背景技术
现有的手势识别的实现原理有基于红外传感器、基于摄像头或者基于电阻式、电容式的方式，然而基于电阻式和电容式的，是通过用户使用手指或笔在触摸屏上绘画特定的手势来实现的，基于这两种原理实现的手势操作，不能远离触摸屏隔空操作；基于红外传感器实现的手势操作，可以实现三维空间的手势识别，但由于红外传感器易受环境光的影响，影响手势操作识别的准确性；基于摄像头检测手势操作的方式，是基于性能强大的数字信号处理器，集成模式识别类的算法来实现的，同样具有易受环境光影响和成本高的缺点。
因此，如何识别手势，从而增加手势识别的准确性是现在需要解决的问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种手势识别方法、控制器、装置及设备，以实现识别手势，从而增加手势识别的准确性。
为实现上述目的，本发明实施例提供了如下技术方案：
一种手势识别方法，包括：
控制超声波传感器组以预设时间为间隔，轮流发射超声波；
检测每个超声波传感器所接收到被手势反射回的超声波的时间点；
检测与所述时间点相对应的每个超声波传感器从发射超声波至接收到反射回的超声波所经历的时间值；
根据所述时间值计算所述手势与每个超声波传感器的距离信息；
根据所述距离信息和所述每个超声波传感器所接收到反射回的超声波的时间点，识别所述手势的手势信息。
优选的，根据所述距离信息和所述每个超声波传感器所接收到反射回的超声波的时间点，识别所述手势的手势信息，包括：
根据每个超声波传感器接收到被手势反射回的超声波的时间点的先后顺序，及所述手势与每个超声波传感器的距离信息，识别所述手势的手势信息。
一种控制器，包括：
控制模块，用于控制所述超声波传感器组以预设时间为间隔，轮流发射超声波；
第一检测模块，用于检测每个超声波传感器所接收到被手势反射回的超声波的时间点；
第二检测模块，用于检测与所述时间点相对应的每个超声波传感器从发射超声波至接收到反射回的超声波所经历的时间值；
计算模块，用于根据所述时间值计算所述手势与每个超声波传感器的距离信息；
分析模块，用于根据所述距离信息和所述每个超声波传感器所接收到反射回的超声波的时间点，分析所述手势的手势信息。
优选的，所述分析模块用于：
根据每个超声波传感器接收到被手势反射回的超声波的时间点的先后顺序，及所述手势与每个超声波传感器的距离信息，识别所述手势的手势信息。
一种手势识别装置，包括所述控制器，还包括超声波传感器组。
优选的，所述超声波传感器组包括：
位于同一水平线上的第一超声波传感器和第二超声波传感器。
优选的，所述第一超声波传感器所对应的第一有效检测范围，与所述第二超声波传感器所对应的第二有效检测范围之间互不重叠。
一种设备，包括所述手势识别装置。
优选的，所述设备为车辆。
通过以上方案可知，本发明实施例提供的一种手势识别方法、控制器、装置及设备，包括：控制超声波传感器组以预设时间为间隔，轮流发射超声波；检测每个超声波传感器所接收到被手势反射回的超声波的时间点；检测与所述时间点相对应的每个超声波传感器从发射超声波至接收到反射回的超声波所经历的时间值；根据所述时间值计算所述手势与每个超声波传感器的距离信息；根据所述距离信息和所述每个超声波传感器所接收到反射回的超声波的时间点，识别所述手势的手势信息，这种通过超声波传感器进行手势识别方式，能减少光照影响，增大检测范围，提高了手势识别的准确性。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例公开的一种手势识别方法流程示意图；
图2为本发明实施例公开的超声波传感器示意图；
图3为本发明实施例公开的一种手势识别装置结构示意图；
图4为本发明实施例公开的一种控制器结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明实施例公开了一种手势识别方法、控制器、装置及设备，以实现识别手势，从而增加手势识别的准确性。
参见图1，本发明实施例提供的一种手势识别方法，包括：
S101、控制超声波传感器组以预设时间为间隔，轮流发射超声波；
具体的，在本实施例中，超声波传感器组中的超声波传感器的个数可以根据情况而设定，在本实施例中，以2个进行论述，具体可以为第一超声波传感器101和第二超声波传感器102。
S102、检测每个超声波传感器所接收到被手势反射回的超声波的时间点；
具体的，记录每个超声波传感器所接收到被手势反射回的超声波的时间点，是为了在后续处理过程中，知道手势的方向，根据手势检测到方向的不同，可以代表不同的手势信息。
S103、检测与所述时间点相对应的每个超声波传感器从发射超声波至接收到反射回的超声波所经历的时间值；
S104、根据所述时间值计算所述手势与每个超声波传感器的距离信息；
具体的，本实施例中的手势识别装置108通过控制第一超声波传感器101和第二超声波传感器102按顺序轮流发射超声波并监测被障碍物反射回的超声波，并可以实时判断出手势信息，并控制载体109实时响应对应的功能，实现人机交互。
S105、根据所述距离信息和所述每个超声波传感器所接收到反射回的超声波的时间点，识别所述手势的手势信息。
参见图2，为本实施例提供的超声波传感器示意图，其中101为第一超声波传感器，103虚线标示为第一超声波传感器101的有效工作范围；105为第一超声波传感器101发射的球形波；图中标示的±α角为第一超声波传感器101的球形波有效传播范围。
参见图3，为本实施例提供的一种手势识别装置结构示意图，102为第二超声波传感器，104虚线标示为第二超声波传感器102的有效工作范围；106为第二超声波传感器102发射的球形波；107为超声波传感器测量的最远距离界限；108为本***中的控制器；109为本装置的安装载体，所述的第一超声波传感器101和第二超声波传感器102平行安装于载体109。具体的，若将本手势识别装置安置在汽车中，则安装载体109通常可以是汽车中控***，娱乐装置或其他任何需要人机交换的装置。另外，图中标示的尺寸H为本装置能测量的最大距离，尺寸h为本装置的工作盲区，即本装置的最小测距范围至少为h。
图中标示的四边形ABCD为第一超声波传感器101的有效检测手掌的范围；图中标示的四边形MNOP为第二超声波传感器102的有效检测手掌的范围；并且定义图的上方为北、下方为南、左方为西、右方为东，便于后续说明方便。
具体的，第一超声波传感器101和第二超声波传感器102具有相同的中心频率、外形和性能的传感器。其中本实施例提供的超声波传感器的中心频率为40Khz的、收发一体式的圆柱形传感器；其发射接球形超声波的角度范围均为±α角；其检测盲区均为4cm；最大检测距离均为300cm。即图3中H＝300cm，h＝4cm。
因此，本***的超声波传感器的测距盲区4cm，所以本装置的超声波传感器测得的手掌的有效距离必然大于4cm；由于超声波测距的最大量程是由信号强度和障碍物形状等因素综合决定的，所以难以设定精确的测距最大量程，所以本装置的实际测量量程大于H，但当超声波测量出手掌的距离大于H时，则判定为无效操作。
优选的，根据所述距离信息和所述每个超声波传感器所接收到反射回的超声波的时间点，识别所述手势的手势信息，包括：
根据每个超声波传感器接收到被手势反射回的超声波的时间点的先后顺序，及所述手势与每个超声波传感器的距离信息，识别所述手势的手势信息。
具体的，在本实施例中，具体可以按照以下识别检测手势信息：
步骤一、控制器108控制第一超声波传感器101发射球形超声波，记录发射起始实际t1，并监测反射回的超声波，记接收到回波的时间为t2，若在50ms内都未检测到回波，则判定当前第一超声波传感器101的感应区域ABCD内无手掌。相反，则判定当前第一超声波传感器101的感应区域ABCD内有手掌，并按照下式计算当前手掌距离H1。
H＝c*t/2(1)
其中c标识光速，并计算出第一超声波传感器所检测范围内的手势与第一传感器的距离为H1＝c*(t2-t1)/2。
步骤二：控制器108控制第二超声波传感器102发射球形超声波，记录发射起始实际t3，并监测反射回的超声波，记接收到回波的时间为t4，若在50ms内都未检测到回波，则判定当前超声波传感器一101的感应区域ABCD内无手掌。相反，则判定当前超声波传感器二102的感应区域MNOP内有手掌，并按照上式(1)计算当前手掌距离H2＝c*(t4-t3)/2。
步骤三：控制器108按照步骤一和步骤二以100ms为周期循环、轮流控制第一超声波传感器101和第二超声波传感器102发射、接收超声波，并实时计算手掌的距离和位置顺序，并根据顺序检测到的位置和距离信息，按照下述手势原则，判断出对应的操作手势。
手势一：若控制器108首先检测到人手位于区域ABCD内，然后检测到人手位于区域MNOP内，且H1-H2的绝对值小于50mm，则判定该手势为由西至东的平行挥动手势；
手势二：若控制器108首先检测到人手位于区域MNOP内，然后检测到人手位于区域ABCD内，且H1-H2的绝对值小于50mm，则判定该手势为由东至西的平行挥动手势；
手势三：若控制器108首先检测到人手位于区域ABCD内，然后检测到人手位于区域MNOP内，且H1-H2大于50mm，则判定该手势为由西至东的斜下挥动手势；
手势四：若控制器108首先检测到人手位于区域ABCD内，然后检测到人手位于区域MNOP内，且H2-H1大于50mm，则判定该手势为由西至东的斜上挥动手势；
手势五：若控制器108首先检测到人手位于区域MNOP内，然后检测到人手位于区域ABCD内，且H2-H1大于50mm，则判定该手势为由东至西的斜下挥动手势；
手势六：若控制器108首先检测到人手位于区域MNOP内，然后检测到人手位于区域ABCD内，且H1-H2大于50mm，则判定该手势为由东至西的斜上挥动手势；
手势七：若控制器108首先检测到人手位于区域ABCD内，且在连续1秒之内都检测到手掌保持在ABCD区域内，则判定该手势为区域ABCD内的接近手势；
手势八：若控制器108首先检测到人手位于区域MNOP内，且在连续1秒之内都检测到手掌保持在MNOP区域内，则判定该手势为区域MNOP内的接近手势。
步骤四：控制器108实时将上述步骤中检测到的手势信息传递给载体109，实时响应对应的操作，实现人机交互。
本发明实施例提供的一种手势识别方法、控制器、装置及设备，包括：控制超声波传感器组以预设时间为间隔，轮流发射超声波；检测每个超声波传感器所接收到被手势反射回的超声波的时间点；检测与所述时间点相对应的每个超声波传感器从发射超声波至接收到反射回的超声波所经历的时间值；根据所述时间值计算所述手势与每个超声波传感器的距离信息；根据所述距离信息和所述每个超声波传感器所接收到反射回的超声波的时间点，识别所述手势的手势信息，这种通过超声波传感器进行手势识别方式，能减少光照影响，增大检测范围，提高了手势识别的准确性。
下面对本发明提供的一种控制器进行介绍，下文描述的控制器与上文描述的手势识别方法可以相互参照。
参见图4，本发明实施例提供的一种控制器，包括：
控制模块100，用于控制所述超声波传感器组以预设时间为间隔，轮流发射超声波；
第一检测模块200，用于检测每个超声波传感器所接收到被手势反射回的超声波的时间点；
第二检测模块300，用于检测与所述时间点相对应的每个超声波传感器从发射超声波至接收到反射回的超声波所经历的时间值；
计算模块400，用于根据所述时间值计算所述手势与每个超声波传感器的距离信息；
分析模块500，用于根据所述距离信息和所述每个超声波传感器所接收到反射回的超声波的时间点，分析所述手势的手势信息。
优选的，在本发明提供的另一实施例中，所述分析模块用于：
根据每个超声波传感器接收到被手势反射回的超声波的时间点的先后顺序，及所述手势与每个超声波传感器的距离信息，识别所述手势的手势信息。
一种手势识别装置，包括上述实施例中的任意所述的控制器，还包括超声波传感器组。
优选的，在本发明提供的另一实施例中，所述超声波传感器组包括：
位于同一水平线上的第一超声波传感器和第二超声波传感器。
优选的，在本发明提供的另一实施例中，所述第一超声波传感器所对应的第一有效检测范围，与所述第二超声波传感器所对应的第二有效检测范围之间互不重叠。
一种设备，包括上述实施例中任意一项所述的手势识别装置。
优选的，在本发明提供的另一实施例中，所述设备为车辆。
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
Claims (9)
1.一种手势识别方法，其特征在于，包括：
控制超声波传感器组以预设时间为间隔，轮流发射超声波；
检测每个超声波传感器所接收到被手势反射回的超声波的时间点；
检测与所述时间点相对应的每个超声波传感器从发射超声波至接收到反射回的超声波所经历的时间值；
根据所述时间值计算所述手势与每个超声波传感器的距离信息；
根据所述距离信息和所述每个超声波传感器所接收到反射回的超声波的时间点，识别所述手势的手势信息。
2.根据权利要求1所述的手势识别方法，其特征在于，根据所述距离信息和所述每个超声波传感器所接收到反射回的超声波的时间点，识别所述手势的手势信息，包括：
根据每个超声波传感器接收到被手势反射回的超声波的时间点的先后顺序，及所述手势与每个超声波传感器的距离信息，识别所述手势的手势信息。
3.一种控制器，其特征在于，包括：
控制模块，用于控制所述超声波传感器组以预设时间为间隔，轮流发射超声波；
第一检测模块，用于检测每个超声波传感器所接收到被手势反射回的超声波的时间点；
第二检测模块，用于检测与所述时间点相对应的每个超声波传感器从发射超声波至接收到反射回的超声波所经历的时间值；
计算模块，用于根据所述时间值计算所述手势与每个超声波传感器的距离信息；
分析模块，用于根据所述距离信息和所述每个超声波传感器所接收到反射回的超声波的时间点，分析所述手势的手势信息。
4.根据权利要求3所述的控制器，其特征在于，所述分析模块用于：
根据每个超声波传感器接收到被手势反射回的超声波的时间点的先后顺序，及所述手势与每个超声波传感器的距离信息，识别所述手势的手势信息。
5.一种手势识别装置，其特征在于，包括如权利要求3或4所述的控制器，还包括超声波传感器组。
6.根据权利要求5所述的手势识别装置，其特征在于，所述超声波传感器组包括：
位于同一水平线上的第一超声波传感器和第二超声波传感器。
7.根据权利要求6所述的手势识别装置，其特征在于，所述第一超声波传感器所对应的第一有效检测范围，与所述第二超声波传感器所对应的第二有效检测范围之间互不重叠。
8.一种设备，其特征在于，包括如权利要求6或7所述的手势识别装置。
9.根据权利要求8所述的设备，其特征在于，所述设备为车辆。
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