TWI835053B - 手勢感測系統及其感測方法 - Google Patents

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Abstract

本發明係關於一種手勢感測系統，其係藉由特徵點作為定位起點針對待測物產生空間中的座標資訊，該手勢感測系統係包括：光發射器、光感測器、以及信號處理模組。首先，光發射器對特徵點以及待測物發射複數發射光，該等發射光發射至該特徵點以及該待測物後產生複數反射光；接著，光感測器接收該等反射光，並轉換為複數感測信號；之後，信號處理模組根據該等感測信號產生初始座標資訊以及移動座標資訊；最後，信號處理模組根據該初始座標資訊以及該移動座標資訊之間的變化產生手勢，並根據手勢之移動軌跡執行預設功能。藉此，本發明提供使用者一種可以自訂義預設功能的手勢控制方法，具有高度準確性以及廣泛應用性。

Description

手勢感測系統及其感測方法
本發明係有關於一種手勢感測系統，特別是關於一種利用光學特性的手勢感測系統及其感測方法。
現有人機互動的方式，已從傳統利用手持控制器當作輸入，漸漸朝向以人為中心的體感偵測方式。目前市場上亦有讓使用者不需手持控制器，也能達到人機互動操控的體感消費性電子產品，主要使用方式有以下三種：基於二維圖像的手勢識別方法、基於三維圖像的手勢識別方法、以及基於電磁感應的手勢識別方法。
然而，使用二維圖像的手勢識別方法的缺點在於直接從圖像中提取相應的特徵點以進行識別，造成二維圖像的手勢識別方法容易受視角以及環境中的光線等因素影響，辨識成功的辨識率較低，又，使用三維圖像的手勢識別方法的缺點在於必須執行多影格(multifram)處理，才能計算深度，但曝光時間越長，可能會限制系統的整體畫面更新率，且較高的處理複雜度，使得系統必須採用外部應用處理器，造成演算法較為複雜以及成本的提升，另，使用電磁感應的手勢識別方法的缺點在於電磁容易受到金屬物品所干擾，例如手錶、飾品...等金屬物品，造成辨識上存在錯誤的風險。
專利號CN110045819A公開了一種手勢處理方法及設備，涉及電子技術領域，能夠根據隔空手勢生成系統應用和協力廠商應用均能夠回應的通用輸入事件，提高隔空手勢的使用範圍，省去協力廠商應用的適配工作。具體方案為：電子設備檢測到隔空手勢後，根據隔空手勢生成通用輸入事件，該通用輸入事件為系統應用和協力廠商應用均能夠回應的輸入事件，電子設備通過相關應用回應該通用輸入事件，從而回應該隔空手勢。
惟，上述手勢處理方法的缺點在於，通過紅外傳感器檢測隔空手勢並分析隔空手勢之時間與座標位置的對應關係，容易受各種熱源、陽光源干擾，且被動紅外穿透力差，人體的紅外輻射容易被遮擋，不易被探測器所接收，易受射頻輻射的干擾，同時由於必須透過人手主動進行定位，造成演算法較為繁雜，從而難以實現即時判別之功效。
是以，本案發明人在觀察上述缺失後，而遂有本發明之產生。
本發明的目的係提供一種手勢感測系統，該手勢感測系統係藉由一特徵點作為定位起點針對待測物產生空間中的座標資訊，藉此，準確判斷待測物是否產生真實移動，大幅減少演算法的複雜性外，亦增進手勢感測系統之準確度。此外，由於該光發射器主動發射複數發射光，因此能應付各種環境光照狀況，即使在黑暗中也不受影響，並且僅透過光感測器接收反射光，即能準確產生待測物的移動軌跡，亦即，根據本發明之手勢感測系統具有低成本以及廣泛適用性等功效。
本發明的另一目的係提供一種手勢感測系統，該手勢感測系統藉由儲存單元儲存移動軌跡以及相對應的預設功能，並且透過信號處理模組根據該移動軌跡執行該預設功能，如此一來，實現一種可讓使用者自行定義手勢的方式，供使用者建立專屬的手勢外，同時延伸對應啟動的功能，增加手勢使用彈性，並且大幅增加手勢感測系統的適用性性及辨識能力。
為達上述目的，本發明提供一種手勢感測系統，其係藉由一特徵點作為定位起點針對一待測物產生空間中的複數座標資訊，該手勢感測系統係包括：一光發射器，其係對該特徵點以及該待測物發射複數發射光，該等發射光發射至該特徵點以及該待測物後，經反射產生複數反射光；一光感測器，其係電性連接該光發射器，該光感測器接收該等反射光，並轉換為複數感測信號；以及一信號處理模組，其係耦接於該光發射器及該光感測器，該信號處理模組根據該等感測信號，產生該特徵點的一定位座標資訊以及該待測物的一初始座標資訊，並且根據該初始座標資訊產生一移動區間，該移動區間係用於判斷該待測物是否產生移動；其中，當該待測物產生移動時，該信號處理模組係產生 一移動座標資訊，當該移動座標資訊超過該移動區間時，該信號處理模組判定該待測物產生一手勢。
較佳地，根據本發明之手勢感測系統，其中，該手勢感測系統信係進一步包含有：一儲存單元，其係耦接於該信號處理模組，該儲存單元係用於儲存該手勢的一移動軌跡，以及與該移動軌跡相對應的一預設功能；其中，該信號處理模組根據該初始座標資訊以及該移動座標資訊之間的移動變化產生該手勢之路徑，比對該手勢之路徑與該移動軌跡，並執行與該移動軌跡相對應的該預設功能。
較佳地，根據本發明之手勢感測系統，其中，該初始座標資訊包含有沿一第一方向產生的一第一座標值以及沿一第二方向產生的一第二座標值，並且該移動座標資訊包含有沿該第一方向產生的一第一移動座標值以及沿該第二方線產生的一第二移動座標值。
較佳地，根據本發明之手勢感測系統，其中，該第一方向與該第二方向相互垂直，並且該第一方向以及該第二方向所形成的一平面垂直於該等發射光的入射方向，然而本發明不限於此。
較佳地，根據本發明之手勢感測系統，其中，該信號處理模組根據該定位座標資訊與該第一方向以及該第二方向，將該定位座標資訊作為原點劃分該平面為四個象限，並且該信號處理模組根據該定位座標資訊以及該移動座標資訊確認該待測物所處的象限，然而本發明不限於此。
較佳地，根據本發明之手勢感測系統，其中，該初始座標資訊係進一步包含有沿一第三方向產生的一第三座標值，並且該移動座標資訊包含有沿該第三方向產生的一第三移動座標值，然而本發明不限於此。
較佳地，根據本發明之手勢感測系統，其中，該第一方向、該第二方向與該第三方向相互垂直，然而本發明不限於此。
較佳地，根據本發明之手勢感測系統，其中，該待測物係為人體的手部，並且該特徵點係為人體的手部以外的任一部位。
較佳地，根據本發明之手勢感測系統，其中，該信號處理模組係為伺服器、電腦、積體電路其中之一。
又，為達上述目的，本發明係根據上述之手勢感測系統為基礎，進一步提供一種執行上述手勢感測系統的感測方法，其係包含有：一定位發射 步驟，該手勢感測系統的該光發射器對該特徵點發射一定位發射光，該定位發射光發射至該特徵點後，經反射產生一定位反射光；一定位感測步驟，該手勢感測系統的該光感測器接收該定位反射光，並轉換為一定位感測信號；一定位運算步驟，該信號處理模組根據該定位感測信號，產生該特徵點的該定位座標資訊；一初始發射步驟，該手勢感測系統的該光發射器對該待測物發射一初始發射光，該初始發射光發射至該待測物後，經反射產生一初始反射光；一初始感測步驟，該手勢感測系統的該光感測器接收該初始反射光，並轉換為一初始感測信號；一初始運算步驟，該信號處理模組根據該初始感測信號，產生該待測物的該初始座標資訊，並且根據該初始座標資訊產生該移動區間；一移動發射步驟，該手勢感測系統的該光發射器係對該待測物發射一移動發射光，該移動發射光發射至該待測物後，經反射產生一移動反射光；一移動感測步驟，該手勢感測系統的該光感測器接收該移動反射光，並轉換為一移動感測信號；一移動運算步驟，該信號處理模組根據該移動感測信號，產生該待測物的該移動座標資訊；一判定步驟，當該移動座標資訊超出該移動區間時，該信號處理模組判定該待測物產生手勢。
較佳地，根據本發明之感測方法，其係進一步包含：一比對步驟，該信號處理模組根據該初始座標資訊以及該移動座標資訊之間的移動變化產生該手勢之路徑，同時該信號處理模組比對該手勢路徑與一移動軌跡。
較佳地，根據本發明之感測方法，其係進一步包含：一儲存步驟，一儲存單元儲存該手勢之移動軌跡，並且該信號處理模組接收與該移動軌跡相對應的該預設功能，又，該儲存單元儲存該預設功能。
較佳地，根據本發明之感測方法，其係進一步包含：一執行步驟，，該信號處理模組比對該手勢之路徑與該移動軌跡一致時，該信號處理模組根據該移動軌跡執行該預設功能。
較佳地，根據本發明之感測方法，其係進一步包含：一劃分步驟，該信號處理模組根據該定位座標資訊與該第一方向以及該第二方向，將該待測物所處的空間劃分為四個象限；一確認步驟，該信號處理模組根據該定位座標資訊以及該移動座標資訊確認該待測物所處的象限。
本發明所提供之手勢感測系統及其感測方法，主要利用本發明之手勢感測系統，並搭配感測方法，藉由一特徵點作為定位起點針對待測物產生 空間中的座標資訊，藉此，準確判斷待測物是否產生移動，大幅減少演算法的複雜性外，亦增進手勢感測系統之準確度。此外，由於該光發射器主動發射複數發射光，因此能應付各種環境光照狀況，即使在黑暗中也不受影響，並且僅透過光感測器接收反射光，即能準確產生待測物的移動軌跡，達到準確、安全以及節省成本等目的。
為使熟悉該項技藝人士瞭解本發明之目的、特徵及功效，茲藉由下述具體實施例，並配合所附之圖式，對本發明詳加說明如下。
100:手勢感測系統
11:光發射器
12:光感測器
13:信號處理模組
14:儲存單元
200:特徵點
300:待測物
40:手勢及手勢路徑
41:定位感測信號
42:定位座標資訊
43:初始感測信號
44:初始座標資訊
45:移動區間
46:移動感測信號
47:移動座標資訊
48:移動軌跡
49:預設功能
r1:定位發射光
r1':定位反射光
r2:初始發射光
r2':初始反射光
Q1:第一象限
Q2:第二象限
Q3:第三象限
Q4:第四象限
S1:定位發射步驟
S2:定位感測步驟
S3:定位運算步驟
S4:初始發射步驟
S5:初始感測步驟
S6:初始運算步驟
S7:移動發射步驟
S8:移動感測步驟
S9:移動運算步驟
S10:判定步驟
S1':定位發射步驟
S2':定位感測步驟
S3':定位運算步驟
S4':初始發射步驟
S5':初始感測步驟
S6':初始運算步驟
S7':移動發射步驟
S8':移動感測步驟
S9':移動運算步驟
S10':判定步驟
S11':比對步驟
S12':儲存步驟
S13':執行步驟
S1":定位發射步驟
S2":定位感測步驟
S3":定位運算步驟
S4":初始發射步驟
S5":初始感測步驟
S6":初始運算步驟
S7":劃分步驟
S8":移動發射步驟
S9":移動感測步驟
S10":移動運算步驟
S11":確認步驟
S12":判定步驟
X:第一方向
X1:第一初始座標值
Y:第二方向
Y1:第二初始座標值
Z:第三方向
Z1:第三初始座標值
圖1為本發明之手勢感測系統的示意圖；圖2為說明本發明之手勢感測系統的入射光及反射光的示意圖；圖3為說明執行本發明的手勢感測系統之感測方法的步驟方塊圖；圖4為說明執行本發明的手勢感測系統之感測方法的步驟流程圖；圖5為根據本發明第一實施例之手勢感測系統的示意圖；圖6為說明根據本發明第一實施例之手勢感測系統的使用示意圖；圖7為說明根據本發明第一實施例之識別方法的步驟方塊圖；圖8為說明根據本發明第一實施例之識別方法實際執行過程之步驟流程圖
圖9為說明根據本發明第二實施例之手勢感測系統的使用示意圖；圖10為說明執行本發明第二實施例的手勢感測系統之感測方法的步驟方塊圖。
現在將參照其中示出本發明概念的示例性實施例的附圖在下文中更充分地闡述本發明概念。以下藉由參照附圖更詳細地闡述的示例性實施例，本發明概念的優點及特徵以及其達成方法將顯而易見。然而，應注意，本發明概念並非僅限於以下示例性實施例，而是可實施為各種形式。因此，提供示例性實施例僅是為了揭露本發明概念並使熟習此項技術者瞭解本發明概念的類別。在圖式中，本發明概念的示例性實施例並非僅限於本文所提供的特定實例且為清晰起見而進行誇大。
本文所用術語僅用於闡述特定實施例，而並非旨在限制本發明。除非上下文中清楚地另外指明，否則本文所用的單數形式的用語「一」及「該」 旨在亦包括複數形式。本文所用的用語「及/或」包括相關所列項其中一或多者的任意及所有組合。應理解，當稱元件「連接」或「耦合」至另一元件時，所述元件可直接連接或耦合至所述另一元件或可存在中間元件。
相似地，應理解，當稱一個元件(例如層、區或基板)位於另一元件「上」時，所述元件可直接位於所述另一元件上，或可存在中間元件。相比之下，用語「直接」意指不存在中間元件。更應理解，當在本文中使用用語「包括」、「包含」時，是表明所陳述的特徵、整數、步驟、操作、元件、及/或組件的存在，但不排除一或多個其他特徵、整數、步驟、操作、元件、組件、及/或其群組的存在或添加。
此外，將藉由作為本發明概念的理想化示例性圖的剖視圖來闡述詳細說明中的示例性實施例。相應地，可根據製造技術及/或可容許的誤差來修改示例性圖的形狀。因此，本發明概念的示例性實施例並非僅限於示例性圖中所示出的特定形狀，而是可包括可根據製造製程而產生的其他形狀。圖式中所例示的區域具有一般特性，且用於說明元件的特定形狀。因此，此不應被視為僅限於本發明概念的範圍。
亦應理解，儘管本文中可能使用用語「第一」、「第二」、「第三」等來闡述各種元件，然而該些元件不應受限於該些用語。該些用語僅用於區分各個元件。因此，某些實施例中的第一元件可在其他實施例中被稱為第二元件，而此並不背離本發明的教示內容。本文中所闡釋及說明的本發明概念的態樣的示例性實施例包括其互補對應物。本說明書通篇中，相同的參考編號或相同的指示物表示相同的元件。
此外，本文中參照剖視圖及/或平面圖來闡述示例性實施例，其中所述剖視圖及/或平面圖是理想化示例性說明圖。因此，預期存在由例如製造技術及/或容差所造成的相對於圖示形狀的偏離。因此，示例性實施例不應被視作僅限於本文中所示區的形狀，而是欲包括由例如製造所導致的形狀偏差。因此，圖中所示的區為示意性的，且其形狀並非旨在說明裝置的區的實際形狀、亦並非旨在限制示例性實施例的範圍。
請參閱圖1及圖2，圖1為本發明之手勢感測系統的示意圖；圖2為說明本發明之手勢感測系統的入射光及反射光的示意圖。如圖1所示，根據本發明之手勢感測系統100包括：光發射器11、光感測器12、以及信號處理模組13。
具體地，如圖2所示，根據本發明之光發射器11，其係對特徵點200以及待測物300發射複數發射光r，發射光r發射至特徵點200以及待測物300後，經反射產生複數反射光r'。需要進一步說明的是，光發射器11可以使用雷射光束或LED光束作為發射光r，因此光發射器20所發射之該發射光r之波長可以介於360nm至1550nm之間，例如該發射光r可以為495nm、650nm、850nm,940nm,1300nm、1310nm、1350nm等，然而本發明不限於此。
進一步地，由於一般智慧型手機所使用於辨識的雷射波長為940nm，而此波長的紅外雷射也被醫學證明是對人眼有損傷的，會造成白內障和視網膜灼傷；反觀，本發明可以使用之該等雷射光束波長為1310nm，更詳而言之，對於使用者的眼睛是無害的。
值得一提的是，在本實施例中，光發射器11所發射之發射光r可以具有高能光脈衝，能應付環境光照狀況，因此適合在各種戶外應用中工作，同時能達成較長距離的應用，有效降低系統整體功率消耗，然而本發明不限於此。
具體地，如圖2所示，根據本發明之光感測器12，其係電性連接光發射器11，該光感測器12接收該等反射光r'，並轉換為複數感測信號，然而本發明不限於此。
需要進一步說明的是，根據本發明之特徵點200可以是三維空間中的任一物體，具體地，在一些實施例中，特徵點200為人體的手部以外的任一部位，使用者可以針對所處的位置以及手勢感測系統100的相對位置，選擇不同的特徵點200。舉例而言，在一些實施例中，當使用者於車內使用根據本發明之手勢感測系統100時，特徵點200可以是使用者的鼻子、嘴巴、下顎等面部特徵，並透過特徵點200作為定位起點針對待測物300產生空間中的複數座標資訊。值得一提的是，選擇使用者的鼻子、嘴巴、下顎等面部特徵作為定位起點的原因在於，人體在做手勢動作時一般習慣將手部舉至面部附近，因此將面部特徵作為定位起點，可以防止特徵點200與待測物300的距離太大造成感測不準確的風險。具體地，特徵點200也可以是胸線與腰部的交會點，或者，特徵點200也可以是使用者配戴的飾品(如墬子、金屬片等等)，取決於當下環境的限制以及使用者的意向，使用者可以根據自身需求選擇合適的特徵點200，本發明所述之特徵點200不應被解釋為僅限於面部特徵。
值得再提的是，在一些實施例中，根據本發明之待測物300可以是人體之手部，手勢感測系統100可以主動偵測特徵點200與待測物300的位置，並追蹤紀錄待測物300相對特徵點200的座標資訊，從而不需透過人手主動進行定位，實現減少演算化的複雜度以及手勢感測系統100的辨識時間等功效。
具體地，如圖1所示，根據本發明之信號處理模組13，其係耦接於光發射器11及光感測器12，信號處理模組13根據該等感測信號，產生特徵點200的一定位座標資訊以及待測物300的一初始座標資訊，並且根據該初始座標資訊產生一移動區間，該移動區間係用於判斷該待測物300是否產生移動。需要進一步說明的是，在一些實施例中，根據本發明之移動區間係可以為人工設定，當移動區間的範圍越大時，可以降低根據本發明之手勢感測系統100誤判的可能性，卻同時造成手勢感測系統100的靈敏度下降，反之，當移動區間的範圍越小時，可以增進手勢感測系統100的靈敏度，卻同時增加手勢感測系統100誤判的風險，使用者可以自行選擇何種移動區間較為適切，如此一來，大幅增加根據本發明之手勢感測系統100的適用性性及辨識能力。
值得一提的是，根據本發明之移動區間係可以是一數值，舉例而言，當初始座標資訊為2維座標資訊時，初始座標資訊可以包含有x座標值以及y座標值時，當待測物300產生移動時，移動後的待測物300之座標資訊的x座標值以及y座標值減去初始座標資訊的x座標值以及y座標，若x座標值以及y座標值相減後的數值其中之一者大於該移動區間，則手勢感測系統100判定待測物300產生手勢；反之，若x座標值以及y座標值相減後的數值皆小於該移動區間，則手勢感測系統100判定待測物300未產生手勢，然而本發明不限於此。
請參閱圖3及圖4，並搭配圖1及圖2所示，圖3為說明執行本發明的手勢感測系統之感測方法的步驟方塊圖；圖4為說明執行本發明的手勢感測系統之感測方法的步驟流程圖。本發明以手勢感測系統100為基礎，進一步提供一種手勢感測系統100的感測方法，其係包含下列步驟：
定位發射步驟S1，手勢感測系統100的光發射器11對特徵點200發射定位發射光r1，該定位發射光r1發射至特徵點200後，經反射產生定位反射光r1'，接著執行定位感測步驟S2。
定位感測步驟S2，手勢感測系統100的光感測器12接收定位反射光r1'，並轉換為定位感測信號41，接著執行定位運算步驟S3。
定位運算步驟S3，信號處理模組13根據該定位感測信號41，產生特徵點200的定位座標資訊42，接著執行初始發射步驟S4。
初始發射步驟S4，手勢感測系統100的光發射器11對待測物300發射初始發射光r2，初始發射光r2發射至待測物300後，經反射產生初始反射光r2'，接著執行定位初始感測步驟S5。
初始感測步驟S5，手勢感測系統100的光感測器12接收初始反射光r2'，並轉換為初始感測信號43，接著執行定位初始運算步驟S6。
初始運算步驟S6，信號處理模組13根據該初始感測信號43，產生待測物300的初始座標資訊44，並且根據初始座標資訊44產生移動區間45，接著執行移動發射步驟S7。
移動發射步驟S7，手勢感測系統100的光發射器11係對待測物300發射移動發射光r3，移動發射光r3發射至待測物300後，經反射產生移動反射光r3'，接著執行移動感測步驟S8。
移動感測步驟S8，手勢感測系統100的光感測器12接收移動反射光r3'，並轉換為移動感測信號46，接著執行移動運算步驟S9。
移動運算步驟S9，信號處理模組13根據該移動感測信號46，產生該待測物300的移動座標資訊47，接著執行判定步驟S10。
判定步驟S10，當該移動座標資訊47落入移動區間45時，信號處理模組13判定待測物300未產生手勢，反之，信號處理模組13判定待測物300產生手勢40。
藉此，由上述說明可得知，根據本發明所提供之手勢感測系統100並搭配其感測方法，藉由特徵點200作為定位起點針對待測物300產生空間中的初始座標資訊44，並且根據初始座標資訊44產生移動區間45，藉此，透過移動區間45準確判斷待測物300是否產生手勢，從而不須針對人手主動進行定位，亦不須定位至指尖，大幅減少演算法的複雜性外，亦透過移動區間45之範圍增進手勢感測系統100的準確度。此外，由於光發射器11主動發射複數發射光r，因此能應付各種環境光照狀況，即使在黑暗中也不受影響，並且僅透過光感測器12接收反射光r'，即能準確產生待測物的移動座標資訊47，亦即，根據本發明之手勢感測系統100具有低成本以及廣泛適用性等功效。
為供進一步瞭解本發明構造特徵、運用技術手段及所預期達成之功效，茲將本發明實際執行過程加以敘述，相信當可由此而對本發明有更深入且具體瞭解，如下所述：請參閱圖4，並搭配圖1及圖2所示。根據本發明之手勢感測系統100實際執行過程說明如下：首先執行定位發射步驟S1，藉由光發射器11朝特徵點200發射定位發射光r1，特徵點200經反射產生定位反射光r1'；接著執行定位感測步驟S2，手勢感測系統100的光感測器12接收定位反射光r1'後，根據定位發射光r1以及定位反射光r1'轉換為定位感測信號41；之後執行定位運算步驟S3，信號處理模組13根據定位感測信號41，產生特徵點200的定位座標資訊42，以作為待測物300之座標資訊的原點；隨後執行初始發射步驟S4，藉由光發射器11對待測物300發射初始發射光r2，待測物300經反射產生初始反射光r2'；接著執行定位初始感測步驟S5，手勢感測系統100的光感測器12接收初始反射光r2'後，根據初始發射光r2以及初始反射光r2'轉換為初始感測信號43；之後執行定位初始運算步驟S6，信號處理模組13根據該初始感測信號43，產生待測物300的初始座標資訊44，以作為待測物300之座標資訊的起點，並且根據初始座標資訊44產生移動區間45；隨後執行移動發射步驟S7，藉由光發射器11係對待測物300發射移動發射光r3，待測物300經反射產生移動反射光r3'；之後執行移動感測步驟S8，手勢感測系統100的光感測器12接收移動反射光r3'，根據移動發射光r3以及移動反射光r3'轉換為移動感測信號46；隨後執行移動運算步驟S9，信號處理模組13根據該移動感測信號46，產生該待測物300的移動座標資訊47，以作為待測物300移動後之終點；最後執行判定步驟S10，當該移動座標資訊47落入移動區間45時，信號處理模組13判定待測物300未產生手勢，反之，信號處理模組13判定待測物300產生手勢40。
以下，參照圖式，說明本發明的手勢感測系統100的第一實施之實施形態，以使本發明所屬技術領域中具有通常知識者更清楚的理解可能的變化。以與上述相同的元件符號指示的元件實質上相同於上述參照圖1、圖2所敘述者。與手勢感測系統100相同的元件、特徵、和優點將不再贅述。
請參閱圖5-8所示，圖5為根據本發明第一實施例之手勢感測系統的示意圖；圖6為說明根據本發明第一實施例之手勢感測系統的使用示意圖；圖7為說明根據本發明第一實施例之識別方法的步驟方塊圖；圖8為說明根據本發 明第一實施例之識別方法實際執行過程之步驟流程圖。如圖5所示，根據本發明之手勢感測系統100包括：光發射器11、光感測器12、信號處理模組13、以及儲存單元14。
具體地，如圖5-8所示，根據本發明第一實施例之手勢感測系統100，其係進一步包含有儲存單元14，儲存單元14係耦接於信號處理模組13。值得一提的是，在本實施例中，當信號處理模組13判定待測物300產生手勢後，信號處理模組13可以根據始座標資訊44以及實時產生的移動座標資訊47，生成待測物300的手勢路徑40，此外，使用者可以藉由儲存單元14儲存移動軌跡48，以及與移動軌跡48相對應的預設功能49，當手勢路徑40與移動軌跡48一致時執行預設功能49，藉此，實現一種可以根據自身需求自訂與手部移動相關聯的預設功能49，建立專屬的手勢，同時可以延伸對應啟動的功能，大幅增加本發明之手勢使用彈性。
舉例而言，預設功能49可以是控制音量、開啟導航、控制螢幕亮度等，針對手勢感測系統100所連接之外部裝置的控制指令，或者預設功能49亦可以是待機或關閉手勢感測系統100等，針對手勢感測系統100本身的控制指令，然而本發明不限於此。
具體地，請參閱圖6所示，在本實施例中，座標資訊40可以包含有沿第一方向X產生的第一座標值X1(圖未示)、沿第二方向Y產生的第二座標值Y1(圖未示)、以及沿第三方向Z產生的第三座標值Z1(圖未示)，其中，第一方向X、第二方向Y、與第三方向Z相互垂直，藉此，本發明之手勢感測系統100可以感測待測物300於三維空間中的移動，亦即本發明之手勢感測系統100可以同時感測高度、寬度以及深度的移動，使得本發明具有廣泛適用性以及應用性，然而本發明不限於此。
請參閱圖7及圖8，並搭配圖5及圖6所示，本發明以第一實施例之手勢感測系統100為基礎，進一步提供一種手勢感測系統100的感測方法，其係包含下列步驟：
定位發射步驟S1'，手勢感測系統100的光發射器11對特徵點200發射定位發射光r1，該定位發射光r1發射至特徵點200後，經反射產生定位反射光r1'，接著執行定位感測步驟S2'。
定位感測步驟S2'，手勢感測系統100的光感測器12接收定位反射光r1'，並轉換為定位感測信號41，接著執行定位運算步驟S3'。
定位運算步驟S3'，信號處理模組13根據該定位感測信號41，產生特徵點200的定位座標資訊42，接著執行初始發射步驟S4'。
初始發射步驟S4'，手勢感測系統100的光發射器11對待測物300發射初始發射光r2，初始發射光r2發射至待測物300後，經反射產生初始反射光r2'，接著執行定位初始感測步驟S5'。
初始感測步驟S5'，手勢感測系統100的光感測器12接收初始反射光r2'，並轉換為初始感測信號43，接著執行定位初始運算步驟S6'。
初始運算步驟S6'，信號處理模組13根據該初始感測信號43，產生待測物300的初始座標資訊44，並且根據初始座標資訊44產生移動區間45，接著執行移動發射步驟S7'。
移動發射步驟S7'，手勢感測系統100的光發射器11係對待測物300發射移動發射光r3，移動發射光r3發射至待測物300後，經反射產生移動反射光r3'，接著執行移動感測步驟S8'。
移動感測步驟S8'，手勢感測系統100的光感測器12接收移動反射光r3'，並轉換為移動感測信號46，接著執行移動運算步驟S9'。
移動運算步驟S9'，信號處理模組13根據該移動感測信號46，產生該待測物300的移動座標資訊47，接著執行判定步驟S10'。
判定步驟S10'，當該移動座標資訊47落入移動區間45時，信號處理模組13判定待測物300未產生手勢，反之，信號處理模組13判定待測物300產生手勢40，接著執行比對步驟S11'。
比對步驟S11'，信號處理模組13根據初始座標資訊44以及移動座標資訊47之間的移動變化產生手勢路徑40，同時信號處理模組13比對手勢路徑40與移動軌跡48。
儲存步驟S12'，儲存單元14儲存移動軌跡48，並且信號處理模組13接收與移動軌跡48相對應的預設功能49，又，儲存單元14儲存該預設功能49。
執行步驟S13'，若信號處理模組13比對手勢40與移動軌跡48一致時，信號處理模組13根據移動軌跡48執行預設功能49。
為供進一步瞭解本發明構造特徵、運用技術手段及所預期達成之功效，茲將本發明實際執行過程加以敘述，相信當可由此而對本發明有更深入且具體瞭解，如下所述：請參閱圖8，並搭配圖5及圖6所示。根據本發明之手勢感測系統100實際執行過程說明如下：首先執行定位發射步驟S1'，藉由光發射器11朝特徵點200發射定位發射光r1，特徵點200經反射產生定位反射光r1'；接著執行定位感測步驟S2'，手勢感測系統100的光感測器12接收定位反射光r1'後，根據定位發射光r1以及定位反射光r1'轉換為定位感測信號41；之後執行定位運算步驟S3'，信號處理模組13根據定位感測信號41，產生特徵點200的定位座標資訊42，以作為待測物300之座標資訊的原點；隨後執行初始發射步驟S4'，藉由光發射器11對待測物300發射初始發射光r2，待測物300經反射產生初始反射光r2'；接著執行定位初始感測步驟S5'，手勢感測系統100的光感測器12接收初始反射光r2'後，根據初始發射光r2以及初始反射光r2'轉換為初始感測信號43；之後執行定位初始運算步驟S6'，信號處理模組13根據該初始感測信號43，產生待測物300的初始座標資訊44，以作為待測物300之座標資訊的起點，並且根據初始座標資訊44產生移動區間45；隨後執行移動發射步驟S7'，藉由光發射器11係對待測物300發射移動發射光r3，待測物300經反射產生移動反射光r3'；之後執行移動感測步驟S8'，手勢感測系統100的光感測器12接收移動反射光r3'，根據移動發射光r3以及移動反射光r3'轉換為移動感測信號46；隨後執行移動運算步驟S9'，信號處理模組13根據該移動感測信號46，產生該待測物300的移動座標資訊47，以作為待測物300移動後之終點；接著執行判定步驟S10'，當該移動座標資訊47落入移動區間45時，信號處理模組13判定待測物300未產生手勢，反之，信號處理模組13判定待測物300產手勢40；若信號處理模組13判定待測物300產生手勢40，則執行比對步驟S11'，信號處理模組13根據初始座標資訊44以及移動座標資訊47之間的移動變化產生手勢路徑40，同時將手勢路徑40與移動軌跡48進行比對；若儲存單元14未儲存與手勢路徑40一致的移動軌跡48時，則執行儲存步驟S12'，儲存單元14儲存手勢路徑40對應的移動軌跡48，並且信號處理模組13接收與移動軌跡48相對應的預設功能49，又，儲存單元14儲存該預設功能49；若儲存單元14儲存有與手勢路徑40一致的移動軌跡48時，則執行執行步驟S13'，信號處理模組13根據移動軌跡48執行預設功能49。
藉此，本發明之手勢感測系統100，其係進一步藉由儲存單元14儲存移動軌跡48以及相對應的預設功能49，並且透過信號處理模組13根據移動軌跡48執行預設功能49，如此一來，實現一種可讓使用者自行定義手勢的方式，供使用者建立專屬的手勢外，同時延伸對應啟動的功能，增加手勢使用彈性，並且大幅增加手勢感測系統100的適用性性及辨識能力。
以下提供手勢感測系統100的其他示例，以使本發明所屬技術領域中具有通常知識者更清楚的理解可能的變化。以與上述實施例相同的元件符號指示的元件實質上相同於上述參照圖1、圖5所敘述者。與識別系統100相同的元件、特徵、和優點將不再贅述。
請參閱圖9所示，圖9為說明根據本發明第二實施例之手勢感測系統的使用示意圖。第二實施例與第一實施例的主要差別在於，在本實施例中，座標資訊40僅包含有沿第一方向X產生的第一座標值X1、以及沿第二方向Y產生的第二座標值Y1，並且信號處理模組根據定位座標資訊42作為原點，搭配第一方向X以及第二方向Y所形成的平面，該平面垂直於該等發射光的入射方向，進一步將該待測物所處的空間劃分為四個象限(Quadrant)，分別為第一象限Q1、第二象限Q2、第三象限Q3、以及第四象限Q4，並透過待測物300於象限與象限之間的改變判斷待測物300是否產生移動，同時追蹤並記錄待測物300在四個象限移動的順序，以執行相對應的預設功能49。藉此，根據本發明第二實施例之手勢感測系統100，相較於第一實施例，可以提供一種簡化演算法的實施方式，僅透過象限之間的改變即能判定待測物300是否產生手勢，使用者可以視其需求選擇何種方式較為適切，本發明不應被解釋為僅限於此。
請參閱圖10，並搭配圖9所示，圖10為說明執行本發明第二實施例的手勢感測系統之感測方法的步驟方塊圖。本發明以第二實施例的手勢感測系統100為基礎，進一步提供一種第二實施例的手勢感測系統100的感測方法，其係包含下列步驟：
定位發射步驟S1"，手勢感測系統100的光發射器11對特徵點200發射定位發射光r1，該定位發射光r1發射至特徵點200後，經反射產生定位反射光r1'，接著執行定位感測步驟S2"。
定位感測步驟S2"，手勢感測系統100的光感測器12接收定位反射光r1'，並轉換為定位感測信號41，接著執行定位運算步驟S3"。
定位運算步驟S3"，信號處理模組13根據該定位感測信號41，產生特徵點200的定位座標資訊42，接著執行初始發射步驟S4"。
初始發射步驟S4"，手勢感測系統100的光發射器11對待測物300發射初始發射光r2，初始發射光r2發射至待測物300後，經反射產生初始反射光r2'，接著執行定位初始感測步驟S5"。
初始感測步驟S5"，手勢感測系統100的光感測器12接收初始反射光r2'，並轉換為初始感測信號43，接著執行定位初始運算步驟S6"。
初始運算步驟S6"，信號處理模組13根據該初始感測信號43，產生待測物300的初始座標資訊44，接著執行劃分步驟S7"。
劃分步驟S7"，信號處理模組13根據初始座標資訊44並搭配第一方向X以及第二方向Y，將待測物300所處的空間劃分為四個象限，接著執行移動發射步驟S8"。
移動發射步驟S8"，手勢感測系統100的光發射器11係對待測物300發射移動發射光r3，移動發射光r3發射至待測物300後，經反射產生移動反射光r3'，接著執行移動感測步驟S9"。
移動感測步驟S9"，手勢感測系統100的光感測器12接收移動反射光r3'，並轉換為移動感測信號46，接著執行移動運算步驟S10"。
移動運算步驟S10"，信號處理模組13根據該移動感測信號46，產生該待測物300的移動座標資訊47，接著執行確認步驟S11"。
確認步驟S11"，信號處理模組13根據初始座標資訊44以及移動座標資47訊判定待測物300所處的象限，接著執行判定步驟S12"
判定步驟S12"，當該待測物300的初始座標資訊44以及移動座標資47所處的象限一致時，信號處理模組13判定待測物300未產生手勢，反之，信號處理模組13判定待測物300產生手勢40。
藉此，由上述說明可得知，根據本發明第二實施例之手勢感測系統100並搭配其感測方法，藉由特徵點200作為定位原點並搭配第一方向X以及第二方向Y，將待測物300所處的空間劃分為四個象限，並且根據信號處理模組13根據初始座標資訊44以及移動座標資47訊判定待測物300所處的象限，藉此，透過所處的象限是否一致準確判斷待測物300是否產生真實移動，進一步減少演算法的複雜性。
茲，再將本發明之特徵及其可達成之預期功效陳述如下：
其一，本發明藉由特徵點200作為定位起點針對待測物300產生空間中的初始座標資訊44，並且根據初始座標資訊44產生移動區間45，藉此，透過移動區間45準確判斷待測物300是否產生真實移動，從而不須針對人手主動進行定位，亦不須定位至指尖，大幅減少演算法的複雜性外，亦透過移動區間45之範圍增進手勢感測系統100的準確度。
其二，本發明藉由光發射器11主動發射複數發射光r，因此能應付各種環境光照狀況，即使在黑暗中也不受影響，並且僅透過光感測器12接收反射光r'，即能準確產生待測物的移動座標資訊47，亦即，根據本發明之手勢感測系統100具有低成本以及廣泛適用性等功效。
其三，本發明藉由儲存單元14儲存移動軌跡48以及相對應的預設功能49，並且透過信號處理模組13根據移動軌跡48執行預設功能49，如此一來，實現一種可讓使用者自行定義手勢的方式，供使用者建立專屬的手勢外，同時延伸對應啟動的功能，增加手勢使用彈性，並且大幅增加手勢感測系統100的適用性性及辨識能力。
其四，本發明藉由特徵點200作為定位起點並搭配第一方向X以及第二方向Y，將待測物300所處的空間劃分為四個象限，並且根據信號處理模組13根據初始座標資訊44以及移動座標資47訊判定待測物300所處的象限，藉此，透過所處的象限是否一致準確判斷待測物300是否產生真實移動，進一步減少演算法的複雜性。
以上係藉由特定的具體實施例說明本發明之實施方式，所屬技術領域具有通常知識者可由本說明書所揭示之內容輕易地瞭解本發明之其他優點及功效。
以上所述僅為本發明之較佳實施例，並非用以限定本發明之範圍；凡其它未脫離本發明所揭示之精神下所完成之等效改變或修飾，均應包含在下述之專利範圍內。
100:手勢感測系統
11:光發射器
12:光感測器
13:信號處理模組

Claims (12)

  1. 一種手勢感測系統，其係藉由一特徵點作為定位起點針對一待測物產生空間中的複數座標資訊，該手勢感測系統係包括：一光發射器，其係對該特徵點以及該待測物發射複數發射光，該等發射光發射至該特徵點以及該待測物後，經反射產生複數反射光；一光感測器，其係電性連接該光發射器，該光感測器接收該等反射光，並轉換為複數感測信號；以及一信號處理模組，其係耦接於該光發射器及該光感測器，該信號處理模組根據該等感測信號，產生該特徵點的一定位座標資訊以及該待測物的一初始座標資訊，並且根據該初始座標資訊產生一移動區間，該移動區間係用於判斷該待測物是否產生移動；其中，當該待測物產生移動時，該信號處理模組係產生一移動座標資訊，當該移動座標資訊超出該移動區間時，該信號處理模組判定該待測物產生一手勢，以及其中，該待測物係為人體的手部，並且該特徵點係為人體的手部以外的任一部位。
  2. 如請求項1所述的手勢感測系統，其中，該手勢感測系統信係進一步包含有：一儲存單元，其係耦接於該信號處理模組，該儲存單元係用於儲存該手勢的一移動軌跡，以及與該移動軌跡相對應的一預設功能；其中，該信號處理模組根據該初始座標資訊以及該移動座標資訊之間的移動變化產生該手勢之路徑，比對該手勢之路徑與該移動軌跡，並執行與該移動軌跡相對應的該預設功能。
  3. 如請求項1所述的手勢感測系統，其中，該等座標資訊包含有沿一第一方向產生的一第一座標值以及沿一第二方向產生的一第二座標值。
  4. 如請求項3所述的手勢感測系統，其中，該等座標資訊係進一步包含有沿一第三方向產生的一第三座標值。
  5. 如請求項4所述的手勢感測系統，其中，該第一方向、該第二方向與該第三方向相互垂直。
  6. 如請求項1所述的手勢感測系統，其中，該信號處理模組係為伺服器、電腦、積體電路其中之一。
  7. 一種應用如請求項1之手勢感測系統的感測方法，其係包含下列步驟：一定位發射步驟，該手勢感測系統的該光發射器對該特徵點發射一定位發射光，該定位發射光發射至該特徵點後，經反射產生一定位反射光；一定位感測步驟，該手勢感測系統的該光感測器接收該定位反射光，並轉換為一定位感測信號；一定位運算步驟，該信號處理模組根據該定位感測信號，產生該特徵點的該定位座標資訊；一初始發射步驟，該手勢感測系統的該光發射器對該待測物發射一初始發射光，該初始發射光發射至該待測物後，經反射產生一初始反射光；一初始感測步驟，該手勢感測系統的該光感測器接收該初始反射光，並轉換為一初始感測信號；一初始運算步驟，該信號處理模組根據該初始感測信號，產生該待測物的該初始座標資訊，並且根據該初始座標資訊產生該移動區間；一移動發射步驟，該手勢感測系統的該光發射器係對該待測物發射一移動發射光，該移動發射光發射至該待測物後，經反射產生一移動反射光；一移動感測步驟，該手勢感測系統的該光感測器接收該移動反射光，並轉換為一移動感測信號；一移動運算步驟，該信號處理模組根據該移動感測信號，產生該待測物的該移動座標資訊；一判定步驟，當該移動座標資訊超出該移動區間時，該信號處理模組判定該待測物產生該手勢。
  8. 如請求項7所述的感測方法，其係進一步包含： 一比對步驟，該信號處理模組根據該初始座標資訊以及該移動座標資訊之間的移動變化產生該手勢之路徑，同時該信號處理模組比對該手勢之路徑與一移動軌跡。
  9. 如請求項8所述的感測方法，其係進一步包含：一儲存步驟，一儲存單元儲存該移動軌跡，並且該信號處理模組接收與該移動軌跡相對應的一預設功能，又，該儲存單元儲存該預設功能。
  10. 如請求項9所述的感測方法，其係進一步包含：一執行步驟，該信號處理模組比對該手勢之路徑與該移動軌跡一致時，該信號處理模組根據該移動軌跡執行該預設功能。
  11. 一種手勢感測系統，其係藉由一特徵點作為定位起點針對一待測物產生空間中的複數座標資訊，該手勢感測系統係包括：一光發射器，其係對該特徵點以及該待測物發射複數發射光，該等發射光發射至該特徵點以及該待測物後，經反射產生複數反射光；一光感測器，其係電性連接該光發射器，該光感測器接收該等反射光，並轉換為複數感測信號；以及一信號處理模組，其係耦接於該光發射器及該光感測器，該信號處理模組根據該等感測信號，產生該特徵點的一定位座標資訊以及該待測物的一初始座標資訊；其中，當該待測物產生移動時，該信號處理模組係產生一移動座標資訊，其中，該待測物係為人體的手部，並且該特徵點係為人體的手部以外的任一部位，其中，該等座標資訊包含有沿一第一方向產生的一第一座標值以及沿一第二方向產生的一第二座標值，其中，該第一方向與該第二方向相互垂直，並且該第一方向以及該第二方向所形成的一平面垂直於該等發射光的入射方向，其中，該信號處理模組根據該定位座標資訊與該第一方向以及該第二方向，將該定位座標資訊作為原點劃分該平面為四個象限，並且該信號處理模組根據該初始座標資訊以及該移動座標資訊確認該待測物所處的象限，以及 其中，當該待測物的該初始座標資訊以及該移動座標資所處的象限一致時，該信號處理模組判定該待測物未產生手勢，反之，該信號處理模組判定該待測物產生手勢。
  12. 一種應用如請求項11之手勢感測系統的感測方法，其係包含下列步驟：一定位發射步驟，該手勢感測系統的該光發射器對該特徵點發射一定位發射光，該定位發射光發射至該特徵點後，經反射產生一定位反射光；一定位感測步驟，該手勢感測系統的該光感測器接收該定位反射光，並轉換為一定位感測信號；一定位運算步驟，該信號處理模組根據該定位感測信號，產生該特徵點的該定位座標資訊；一初始發射步驟，該手勢感測系統的該光發射器對該待測物發射一初始發射光，該初始發射光發射至該待測物後，經反射產生一初始反射光；一初始感測步驟，該手勢感測系統的該光感測器接收該初始反射光，並轉換為一初始感測信號；一初始運算步驟，該信號處理模組根據該初始感測信號，產生該待測物的該初始座標資訊；一劃分步驟，該信號處理模組根據該定位座標資訊與該第一方向以及該第二方向，將該待測物所處的空間劃分為四個象限；一移動發射步驟，該手勢感測系統的該光發射器係對該待測物發射一移動發射光，該移動發射光發射至該待測物後，經反射產生一移動反射光；一移動感測步驟，該手勢感測系統的該光感測器接收該移動反射光，並轉換為一移動感測信號；一移動運算步驟，該信號處理模組根據該移動感測信號，產生該待測物的該移動座標資訊；一確認步驟，該信號處理模組根據該初始座標資訊以及該移動座標資訊確認該待測物所處的象限；以及 一判定步驟，當該待測物的該初始座標資訊以及該移動座標資所處的象限一致時，該信號處理模組判定該待測物未產生手勢，反之，該信號處理模組判定該待測物產生手勢。
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