[发明专利]基于超声与视觉的复合式手势识别设备及其控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种手势识别设备及其控制方法。

背景技术

随着传感器技术的发展与各项技术的成熟，手势识别技术已经进入可用性阶段，成为高端旗舰智能手机、媒体平板电脑和智能眼镜的一个关键标志。手势识别就是利用各类传感器对手/手持工具的形态、位移等进行持续采集，每隔一段时间完成一次建模，形成一个模型信息的序列帧，再将这些信息序列转为对应的指令，用来控制实现某些操作。目前各类产品和解决方案也开始涌现，市面上常见的手势识别大部分是用多媒体设备上的摄像头来识别手势，基于摄像头的手势识别技术流程包括手势图像获取、手势分割、手势特征提取、手势识别、手势匹配五大部分，该技术目前已经相对成熟，可以较精确识别手的各种动作，并可以将该手势动作来操控某些应用软件。另外，声波测距也是一种成熟的技术，利用多媒体设备上的声波发生器和声波接收器，能识别简单的手势，如，垂直多媒体设备方向上手远离或接近多媒体设备，平行多媒体设备方向上，上下或左右移动，实现难度小，无需额外增加器件。

基于摄像头手势识别技术目前仍然存在一些不足，例如，要求手掌基本平行于摄像头，导致用户长时间手部弯曲而感到不适；其主要利用面积变化来测量手掌与摄像头之间的距离，在手与摄像头距离较远的情况下误差较大；在便携式多媒体设备中，基于摄像头手势识别技术耗电量非常大，严重影响便携式多媒体设备的待机时间，这对便携式多媒体设备来说，是一个致命的缺点。同样地，基于声波的手势识别技术的缺点是：由于手掌是一个面，声波是一种球面波，声波经手掌折射后返回到声波接收器，信号处理后仅对能量较强的信号进行处理和分析，不能识别经手掌反射回来的所有信号。故只有在手相对多媒体设备有位移时才能识别，手掌平行于多媒体方向移动距离较小时，不能识别该移动距离；手掌移动距离很小或者没有位移时，不能识别手指的动作。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术的缺点，提供一种基于超声与视觉的复合式手势识别设备及其控制方法，可以兼具摄像头识别手势与声波识别手势的优点。

为了实现上述目的，本技术方案是：一种基于超声与视觉的复合式手势识别设备，包括：

视觉识别单元，包括摄像头，用于通过图像处理方式来捕捉手势物体的运动轨迹；

超声识别单元，包括声波发生器与声波接收器，用于通过接收经过手势物体反射的声波信号方式来捕捉手势物体的运动轨迹；

控制单元，用于根据使用条件来控制在所述的视觉识别单元与所述的超声识别单元之间进行选择性切换，其中，当设备处于待机状态时，切换为选择所述的超声识别单元识别手势指令，以使设备进入工作状态；当设备处于工作状态时，如果判断手势物体与设备之间水平方向相对位移大于预定值S，则选择视觉识别单元为识别手势物体的主单元；如果判断手势物体与设备之间水平方向相对位移小于预定值S，则选择超声识别单元为识别手势物体的主单元；如果判断手势物体与设备之间水平方向相对位移在预定值S附近，则选择视觉识别单元、超声识别单元共同识别手势物体。本方案能够结合摄像头识别手势与声波识别手势的优点，并且在不同的应用环境中采用不同的手势识别方式，尽量避免二者的缺点，从而适当增长多媒体设备的待机时间，识别精度和识别手势种类都能得到提高，应用范围大大增加。

作为本发明进一步的改进，所述的视觉识别单元采用红外摄像头，从而增强低亮度场景下的识别效率。

作为本发明进一步的改进，所述的声波发生器包括扬声器部件，所述的声波接收器包括麦克风部件。

作为本发明进一步的改进，所述的多媒体设备包括便携式设备或者非便携式设备，举例但不限于智能手机、平板电脑、智能电视机、笔记本电脑中。

根据本发明的另一方面，提供了一种基于超声与视觉的复合式手势识别设备的控制方法，所述的基于超声与视觉的复合式手势识别设备包括用于通过图像处理方式来捕捉手势物体的运动轨迹的视觉识别单元、用于通过接收经过手势物体反射的声波信号方式来捕捉手势物体的运动轨迹的超声识别单元，以及用于在所述的视觉识别单元与所述的超声识别单元之间进行选择性切换控制单元，包括如下步骤：

S1：当设备处于待机状态时，切换为选择超声识别单元识别手势指令，以使设备进入工作状态；

S2：当设备处于工作状态时，如果判断手势物体与设备之间水平方向相对位移大于预定值S，则选择视觉识别单元为识别手势物体的主单元；

S3：当设备处于工作状态时，如果判断手势物体与设备之间水平方向相对位移小于预定值S，则选择超声识别单元为识别手势物体的主单元；