CN102055836B - 具有动作识别功能的移动终端及其动作识别方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种具有动作识别功能的移动终端及其动作识别方法，通过设置在移动终端上的多个红外线传感器对人体手势动作的速度进行判定，判断出合理动作手势的方向并做出相应，结构非常简单，识别精度较高，而且成本低廉，非常适用于手机、MID等各种移动终端。
Description
技术领域
本发明涉及手机、MID等移动终端，尤其是移动终端的手势动作控制。
背景技术
利用手势动作识别技术控制电子设备已经成为一种趋势，目前的手势动作识别技术主要是通过摄像头摄取到操作者的动作(一般是手部动作)并进行大量图像运算、分析，来判断使用者的动作方向，进而控制电子设备。然而，利用上述的手势识别技术控制手机、MID(移动互联网设备)等移动终端设备还存在许多障碍，首先，一些移动终端设备还不具有摄像头，因此无法在硬件上满足上述技术方案的要求；其次，由于技术的局限性和成本上的压力，现在的移动终端设备的数据处理能力非常有限，而现有动作识别技术的算法比较复杂，而且硬件要求高，成本也很高，因此也无法应用到大多数移动终端设备中；再者，现有的动作识别技术的识别率比较低，不能得到广泛的认可和应用，尤其是在移动终端的游戏控制过程中，通过摄像头进行动作识别的速度和精度都很难满足对游戏的精确控制要求。
因此，提供一种低成本、易实现的动作识别技术实属必要。
发明内容
本发明的目的是提供一种具有动作识别功能的移动终端及其动作识别方法，旨在解决现有动作识别技术实现成本高、精确度低、无法应用到移动终端中的缺陷。
为实现上述目的，本发明提供的具有动作识别功能的移动终端包括设置于主体内部的中央处理器以及设置在主体同一个面上的至少三个红外线传感器，所述中央处理器分别连接各红外线传感器并处理其检测到的人体红外线信号。
更具体的，所述三个红外线传感器呈直角三角形分布在所述移动终端的主体正面上。
更具体的，所述主体同一个面上设置四个呈矩形分布的红外线传感器。
本发明提供的具有动作识别功能的移动终端的动作识别方法包括以下步骤：
步骤a，通过两个红外线传感器检测到的动作时间间隔计算动作的速度；
步骤b，如果动作的速度落入系统预设的速度范围之内，则判断为合理动作并根据动作方向做出响应。
更具体的，所述步骤a进一步包括以下步骤：
步骤a1，判断其中任一个红外线传感器是否感应到动作，如果感应到动作则记录为第一时间；
步骤a2，判断在预定时间内是否有另一个红外线传感器继续感应到动作，如果感应到则记录为第二时间；
步骤a3，根据第一时间与第二时间的时间差以及感应到动作的两个红外线传感器的距离，计算出动作的速度。
更具体的，所述步骤b中，如果动作的速度在系统预设的速度范围之外，则判断为非合理动作。
更具体的，在所述步骤b中，根据红外线传感器的感应顺序判断出动作的方向。
更具体的，在所述步骤a之前根据用户或者应用程序的需求开启动作识别功能。
本发明提供的具有动作识别功能的移动终端及其动作识别方法通过设置在移动终端上的多个红外线传感器对人体手势动作的速度进行判定，判断出合理动作手势的方向并做出相应，结构非常简单，识别精度较高，而且成本低廉，非常适用于手机、MID等各种移动终端。
附图说明
图1是本发明较佳实施例提供的具有动作识别功能的移动终端的结构示意图；
图2是本发明较佳实施例提供的具有动作识别功能的移动终端的内部线路连接示意图；
图3是本发明较佳实施例涉及的人体手势挥动动作方向示意图；
图4是本发明较佳实施例提供的水平动作识别示意图；
图5是本发明较佳实施例提供的斜向动作识别示意图；
图6是本发明较佳实施例提供的动作识别方法的流程图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
正常的人体都有恒定的体温，一般在37度，所以会发出特定波长10UM左右的红外线，红外线传感器就是靠探测人体发射的10UM左右的红外线而进行工作的，其原理如下：人体发射的10UM左右的红外线通过菲尼尔滤光片增强后聚集到红外感应源上，红外感应源通常采用热释电元件，这种热释电元件接收到人体红外辐射温度变化时就会失去电荷平衡，并向外释放电荷，通过后续的电路处理后可产生报警信号。为了保证只对人体的红外辐射敏感，在红外线传感器的辐射面通常覆盖有特殊的菲尼尔滤光片，可以很好的抑制环境中的红外线干扰。菲尼尔滤光片根据性能要求不同，具有不同的焦距(感应距离)，从而产生不同的监控视场，视场越多，控制越严密。人体的红外线检测属于现有技术的范畴，在此不作赘述。
本发明的基本原理是采用设置在移动终端上的多个红外线传感器来感应人的手势动作，然后通过处理器(CPU)计算每个红外线传感器感应到人体红外线的时间差，得到人体(例如人手)的移动速度。如果该移动速度在预定的动作识别的速度范围内，则可根据每个红外线传感器的感应时间和多个红外线传感器的感应顺序判断出动作(手势挥动)的方向，最后由移动终端根据动作方向进行相应的响应和处理。
参见图1中所示，本发明较佳实施例提供的具有动作识别功能的移动终端1包括设置在主体内部的CPU(中央处理器，图未示)和设置在主体正面(操作时面对操作者的一面)的四个红外传感器A、B、C、D，结合参见图2中所示，CPU通过SPI(串行外围设备接口)线分别连接四个红外线传感器A、B、C、D并处理其检测到的人体红外线信号。
参见图3中所示，以人体手势挥动动作为例，水平手势挥动和垂直手势挥动是基本的挥动动作，可以产生两种基本的控制方式，以下就本发明提供的具有动作识别功能的移动终端1对上述两种基本手势挥动动作进行识别的过程做详细描述。
参见图4中所示，以水平方向的红外线传感器A、B为例，首先红外线传感器A、B感应角度和感应距离是根据需求设置的，在图4中，设置每个红外线传感器的感应角度小于90°，设置每个红外线传感器的感应距离小于两个红外线传感器之间的距离L的四分之一，使得红外线传感器的A和每个红外线传感器的B的感应范围不交叉并保持一定距离，当然，感应距离的设置需要感应到手势的挥动而不会被人体所干扰，如前文所述，这属于公知技术的范畴，在此不作赘述。假设手势挥动动作是面向具有动作识别功能的移动终端1从右向左水平移动，在进入红外线传感器B的感应范围时，系统(CPU)接收到B感应信号，获得时间T0，然后随着操作者的手继续向左移动，当进入红外线传感器A的范围时，系统接收到A感应信号，获得时间T1，然后通过T0和T1，系统可以得到从B到A范围之间的时间差值：T＝T0-T1；根据红外线传感器A和红外线传感器B之间的距离L，可以得到手势挥动速度：V＝L/T；然后比较系统预先设定的速度值范围，如果该速度V在系统预设的速度范围之内，则可以判断该动作为从右向左的手势挥动动作并认可该信号为合理动作信号，由系统执行该动作。
同理，水平向右手势挥动以及垂直的手势挥动动作也可以通过上述方法判断出来。考虑到实际情况中，手势的挥动可能无法做到完全水平或者完全垂直，可能会有一定的角度，例如图5所示的4种手势挥动，只要手势挥动在进入红外线传感器A、B或者进入红外线传感器C、D区间，如手势2和手势3，这种情况手势均不是完全水平，有一定角度，但是红外线传感器A、B或者红外线传感器C、D仍然能感应到动作，并且可以得到时间T0和T1，距离则仍然按照AB之间距离L来计算，由于本发明强调的是速度的范围，因此只要动作速度在系统预设的速度范围之内，则仍然可以识别并认为是水平方向的挥动动作。同理，只要手势挥动在红外线传感器A、C或者进入红外线传感器B、D区间，如手势1和手势4，而且速度在系统预设的速度范围之内，也可以认为是垂直方向上的挥动。这样，本发明就可以有一定的动作容差性，操作更加人性化。当然，如果红外线传感器C、B感应到动作(有可能红外线传感器D也同时感应到动作)，则可以根据上述类似的方式判断为斜向的操作，产生斜向的操作效果(或者相当于一个垂直动作加上一个水平动作)，这是系统可以预设的，也是本领域内一般技术人员可以理解的。
参见图6中所示，本发明提供的动作识别方法具体包括以下步骤：
在步骤60中，启动动作识别功能，需要强调的是，本发明提供的动作识别方法可以根据用户需求随时开启或者关闭，也可以由应用程序启动，例如在游戏界面提示用户是否需要启动此项功能，由用户进行选择。
如果启动了动作识别功能，则在步骤61中判断其中任一个红外线传感器是否感应到动作，如果感应到动作则执行步骤62，记录时间T0，然后在步骤63中判断在预定时间内是否有另一个红外线传感器继续感应到动作，如果是，则在步骤64中记录时间T1，然后在步骤65中计算出动作的速度，并且在步骤66中判断动作速度是否落入系统预设的速度范围之内，如果不是，则判断为非合理动作，返回执行步骤61，如果是，则判断为合理动作并根据动作方向做出响应，如此便完成一次动作的识别。
本发明的上述实施例通过四个红外线传感器实现动作的识别，识别过程非常简单，成本低，精确度高。当然，从成本角度出发，也可以用三个红外线传感器实现动作的识别(例如呈直角三角形分布的红外线传感器B、C、D)，如果需要更进一步太高精度，也可以多设置一些红外线传感器，通过多个红外线传感器能够对动作做出更加精确的判断。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。
Claims (3)
1.具有动作识别功能的移动终端，包括设置于主体内部的中央处理器，其特征在于，所述移动终端进一步包括设置在主体同一个面上的至少三个红外线传感器，所述中央处理器分别连接各红外线传感器并处理其检测到的人体红外线信号，所述移动终端可实现当动作的方向未完全水平或完全垂直时，只要动作速度在系统预设的速度范围之内，则可识别并认为是水平方向或垂直方向的动作，对人体动作方向的识别具有容差性；
所述三个红外线传感器呈直角三角形分布在所述移动终端的主体正面上；或者，所述主体同一个面上设置四个呈矩形分布的红外线传感器；
设置每个红外线传感器的感应角度小于90°，设置每个红外线传感器的感应距离小于两个红外线传感器之间的距离的四分之一。
2.根据权利要求1所述的具有动作识别功能的移动终端的动作识别方法，其特征在于包括以下步骤：
步骤a，通过两个红外线传感器检测到的动作时间间隔计算动作的速度；
步骤b，如果动作的速度落入系统预设的速度范围之内，则判断为合理动作并根据动作方向做出响应，当动作的方向未完全水平或完全垂直时，只要动作速度在系统预设的速度范围之内，则可识别并认为是水平方向或垂直方向的动作，对人体动作方向的识别具有容差性；
所述步骤a进一步包括以下步骤：
步骤a1，判断其中任一个红外线传感器是否感应到动作，如果感应到动作则记录为第一时间；
步骤a2，判断在预定时间内是否有另一个红外线传感器继续感应到动作，如果感应到则记录为第二时间；
步骤a3，根据第一时间与第二时间的时间差以及感应到动作的两个红外线传感器的距离，计算出动作的速度；
所述步骤b中，如果动作的速度在系统预设的速度范围之外，则判断为非合理动作；
在所述步骤b中，根据红外线传感器的感应顺序判断出动作的方向；
设置每个红外线传感器的感应角度小于90°，设置每个红外线传感器的感应距离小于两个红外线传感器之间的距离L的四分之一。
3.根据权利要求2所述的具有动作识别功能的移动终端的动作识别方法，其特征在于，在所述步骤a之前根据用户或者应用程序的需求开启动作识别功能。
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