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TW201741938A - 動作感應方法及裝置 - Google Patents

動作感應方法及裝置 Download PDF

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TW201741938A
TW201741938A TW105129372A TW105129372A TW201741938A TW 201741938 A TW201741938 A TW 201741938A TW 105129372 A TW105129372 A TW 105129372A TW 105129372 A TW105129372 A TW 105129372A TW 201741938 A TW201741938 A TW 201741938A
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motion sensing
sensing device
motion
infrared sensor
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李俊文
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鴻海精密工業股份有限公司
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Abstract

本發明涉及一種動作感應方法及裝置。該方法將獲取的人體輪廓圖像與存儲的人體輪廓圖像進行比較，從該存儲的人體輪廓圖像中確定出與該獲取的人體輪廓圖像相匹配的人體輪廓圖像，並根據該確定的人體輪廓圖像確定出與該人體輪廓圖像對應的二維動作；及根據該確定的二維動作及人體運動部位與該動作感應裝置之間的距離變化資訊確定出一對應的操作動作，並根據該確定的操作動作確定一操作控制信號以對該動作感應裝置進行相應的操作。本發明較好地實現了動態感應裝置對人體的動作感測的功能，實現簡單，豐富了動態感應裝置的使用功能。

Description

動作感應方法及裝置
本發明涉及消費電子產品領域，尤其涉及一種動作感應方法及裝置。
隨著手機的用途越來越廣泛，手機已經完全融入人們的生活中。目前，手機與紅外技術相結合的應用只涉及在遙控的領域，而藉由手機及紅外感應技術實現對人體動作的感應的應用還沒有產生，從而限定了手機的功能擴展。此外，現有的體感技術往往是利用三軸加速計、重力感測器和陀螺儀、攝像頭等配合完成人體的動作感測，因而採用現有體感技術的裝置生產成本較高。
提供一種動作感應方法及裝置以解決習有動作感應裝置價格高昂及使用不便的問題。
一種動作感應裝置，包括紅外攝像單元、存儲單元、處理單元及多個紅外感應器，該紅外感應器可轉動地設置在該動作感應裝置上，用於偵測人體，該紅外攝像單元用於獲取該人體的溫度分佈圖像資訊，該存儲單元存儲有多個人體輪廓圖像及一操作動作與操作控制信號的對應關係表，每一人體輪廓圖像與一二維動作對應，該對應關係表中定義了每一操作動作和一操作控制信號對應的關係，其中，每一操作控制信號用於控制動作感應裝置進行相應的操作，該處理單元包括：
跟蹤模組，用於藉由該紅外感應器偵測動作感應裝置周圍的人體並調整紅外感應器的旋轉角度以對偵測到的人體進行跟蹤；
圖像獲取模組，用於藉由該紅外攝像單元對該跟蹤模組跟蹤的人體進行攝像並獲取該人體的溫度分佈圖像，並根據人體的溫度分佈圖像得到人體輪廓圖像；
距離獲取模組，用於藉由該紅外感應器獲取人體運動部位與該動作感應裝置之間的距離變化資訊；
控制模組，用於將圖像獲取模組獲取的人體輪廓圖像與存儲的人體輪廓圖像進行比較，從該存儲的人體輪廓圖像中確定出與該獲取的人體輪廓圖像相匹配的人體輪廓圖像，並根據該確定的人體輪廓圖像確定出與該人體輪廓圖像對應的二維動作；及
根據該確定的二維動作及該距離獲取模組獲取的人體運動部位與該動作感應裝置之間的距離變化資訊確定出一對應的操作動作，並根據該確定的操作動作確定一操作控制信號以對該動作感應裝置進行相應的操作。
一種動作感應方法，應用在一動作感應裝置中，該動作感應裝置包括紅外攝像單元、存儲單元、處理單元及多個紅外感應器，該存儲單元存儲有多個人體輪廓圖像及一操作動作與操作控制信號的對應關係表，每一人體輪廓圖像與一二維動作對應，該對應關係表中定義了每一操作動作和一操作控制信號對應的關係，其中，每一操作控制信號用於控制動作感應裝置進行相應的操作，該方法包括步驟：
藉由該紅外感應器偵測動作感應裝置周圍的人體並調整紅外應感器的旋轉角度以對偵測到的人體進行跟蹤；
藉由該紅外攝像單元對該跟蹤的人體進行攝像並獲取該人體的溫度分佈圖像，並根據人體的溫度分佈圖像得到人體輪廓圖像；
藉由該紅外感應器獲取人體運動部位與該動作感應裝置之間的距離資訊；
將獲取的人體輪廓圖像與存儲的人體輪廓圖像進行比較，從該存儲的人體輪廓圖像中確定出與該獲取的人體輪廓圖像相匹配的人體輪廓圖像，並根據該確定的人體輪廓圖像確定出與該人體輪廓圖像對應的二維動作；及
根據該確定的二維動作及獲取的人體運動部位與該動作感應裝置之間的距離變化資訊確定出一對應的操作動作，並根據該確定的操作動作確定一操作控制信號以對該動作感應裝置進行相應的操作。
所述動作感應裝置及方法較好地實現了手機等動態感應裝置對人體的動作感測的功能，實現簡單，豐富了手機的使用功能。
圖1為本發明一較佳實施方式中動作感應系統的運行環境圖。
圖2為本發明一較佳實施方式中動作感應裝置的功能模組圖。
圖3為本發明一較佳實施方式中動作感應系統的功能模組圖。
圖4為本發明一較佳實施方式中動態感應方法的流程圖。
請參考圖1，所示為本發明一較佳實施方式中動作感應系統1的運行環境圖。該動作感應系統1運行在一動作感應裝置2中。該動作感應系統1用於獲取一使用者的動作，並回應該動作對該動作感應裝置2進行相應的控制。本實施方式中，該動作感應裝置2可以為智慧手機或平板電腦等。
請一併參考圖2，所示為本發明一較佳實施方式中動作感應裝置2的功能模組圖。該動作感應裝置2包括多個可旋轉的紅外感應器21、紅外攝像單元22、存儲單元23及處理單元24。該多個紅外感應器21安裝在動作感應裝置2上多個位置，用於偵測人體。該紅外攝像單元22用於獲取動作感應裝置2周圍的人體溫度圖像資訊。本實施方式中，該紅外攝像單元22為一紅外熱成像攝像頭。該存儲單元23存儲有多個人體輪廓圖像及一操作動作與操作控制信號的對應關係表。該對應關係表中定義了每一操作動作和一操作控制信號一一對應的關係，其中，每一操作控制信號用於控制動作感應裝置2進行相應的操作。該存儲單元23中存儲的每一人體輪廓分佈圖像與一二維動作對應，其中，該二維動作為人體的動作映射到一二維平面後所產生的動作，例如，該二維動作可以為向上、向下、向左或向右移動等動作。
本實施方式中，該存儲單元23可以為該動作感應裝置2的內部存儲單元，例如該動作感應裝置2的硬碟或記憶體。在另一實施方式中，該存儲單元23也可以為該動作感應裝置2的外部存放裝置，例如該動作感應裝置2上配備的插接式硬碟，智慧存儲卡（Smart Media Card, SMC），安全數位（Secure Digital, SD）卡，快閃記憶體卡（Flash Card）等。
本實施方式中，該處理單元24可以為一中央處理器（Central Processing Unit, CPU），微處理器或其他資料處理晶片，該處理單元24用於執行軟體程式碼或運算資料，例如執行該動作感應系統1。本實施方式中，該動作感應系統1可以被分割成一個或多個模組，所述一個或者多個模組被存儲於該存儲單元23中，並被該處理單元24所執行。請參考圖3，本實施方式中，該動作感應系統1可以被分割成跟蹤模組11、圖像獲取模組12、距離獲取模組13及控制模組14。本發明所稱的模組是指能夠完成特定功能的一系列電腦程式指令段，比程式更適合於描述軟體在該動作感應裝置2中的執行過程。
該跟蹤模組11用於藉由該紅外感應器21偵測動作感應裝置2周圍的人體並調整紅外感應器21的旋轉角度以對偵測到的人體進行跟蹤。
本實施方式中，該跟蹤模組11控制紅外感應器21利用人體的紅外熱成像技術實現對人體的跟蹤。具體的，該跟蹤模組11藉由該紅外感應器21來偵測人體的溫度分佈，並根據偵測的人體溫度分佈調整該紅外感應器21的旋轉角度對該人體進行跟蹤。本實施方式中，由於根據紅外熱成像技術實現對人體的動作的跟蹤是本領域常用的技術手段（如人體3D感應技術），這裡不再詳述。
在另一實施方式中，該人體還佩戴一個設置有定位系統的手環，該跟蹤模組11藉由該紅外感應器21偵測該設置有定位系統的手環並調整紅外感應器21的旋轉角度以對佩戴該手環的人體進行跟蹤。
該圖像獲取模組12用於藉由該紅外攝像單元22對該跟蹤模組11跟蹤的人體進行攝像並獲取該人體的溫度分佈圖像，並根據人體的溫度分佈圖像得到人體輪廓圖像。
該距離獲取模組13用於藉由該紅外感應器21獲取人體運動部位與該動作感應裝置2之間的距離變化資訊。
該控制模組14用於將圖像獲取模組12獲取的人體輪廓圖像與存儲的人體輪廓圖像進行比較，從該存儲的人體輪廓圖像中確定出與該人體輪廓圖像相匹配的人體輪廓圖像，根據該確定的人體輪廓圖像確定出與該人體輪廓圖像對應的二維動作，根據該確定的二維動作及該距離獲取模組13獲取的人體運動部位與該動作感應裝置2之間的距離變化資訊確定出一對應的操作動作，並根據該確定的操作動作確定一操作控制信號以對該動作感應裝置2進行相應的操作。例如，該操作控制信號可以是遊戲中的操作控制信號，該控制模組14藉由偵測使用者手指的動作圖像來進行遊戲控制。
本實施方式中，該控制模組14藉由將圖像獲取模組12獲取的人體輪廓圖像與存儲的人體輪廓圖像進行比較後確定出一匹配的人體輪廓圖像，並根據該匹配的人體輪廓圖像確定出與該匹配的人體輪廓圖像對應的二維動作，實現對人體的二維動作的捕捉。該控制模組14進一步根據該確定的二維動作及獲取的人體運動部位與動作感應裝置2之間的距離變化資訊實現對人體的三維動作的捕捉。該控制模組14根據該確定的三維動作，即上述的操作動作，確定一操作控制信號以對該動作感應裝置2進行相應的操作。例如，當該控制模組14根據圖像獲取模組12獲取的人體輪廓圖像確定的二維動作為一向左移動的動作時，若該控制模組14確定人體運動部位與該動作感應裝置2之間的距離變化值小於一預設的距離時，則該控制模組14確定出人體的操作動作為一向左移動的動作；若該控制模組14確定人體的運動部位與該動作感應裝置2之間的距離變化值大於一預設距離，則該控制模組14確定出人體的操作動作為相對該動作感應裝置2向左後方移動的動作或向左前方移動的動作。
本實施方式中，該動作感應系統1還包括一開關模組15及一錄影模組16。該開關模組15用於藉由該紅外感應器21偵測人體是否觸碰到該動作感應裝置2並在確定該人體觸碰到該動作感應裝置2時控制開啟該動作感應系統1或關閉該動作感應系統1。具體的，當動作感應裝置2中的動作感應系統1未開啟時且當人體觸碰到該動作感應裝置2時，該開關模組15控制啟動該動作感應系統1。當動作感應裝置2中的動作感應系統1開啟時且當人體觸碰到該動作感應裝置2時，該開關模組15控制關閉該動作感應系統1。可以理解的是，在其他實施方式中，該開關模組15也可以藉由偵測一開關電路是否接通來控制開啟該動作感應系統1或關閉該動作感應系統1。
該錄影模組16用於在開關模組15啟動該動作感應系統1時控制一錄影裝置（或該紅外攝像單元22）對人體的動作進行錄影以供用戶查看。例如，當使用者藉由該動作感應系統1進行遊戲操作時，該錄影模組16可以即時錄製使用者玩遊戲的過程中的操作過程和用戶面部表情，從而便於用戶回顧遊戲過程。
請參考圖4，所示為本發明一較佳實施方式中動作感應方法的實施流程圖。該方法應用在一動作感應裝置2中，根據不同需求，該流程圖中步驟的順序可以改變，某些步驟可以省略或合併。該方法包括步驟：
S401：藉由紅外感應器21偵測動作感應裝置2周圍的人體並調整紅外感應器21的旋轉角度以對偵測到的人體進行跟蹤。本實施方式中，該動作感應裝置2控制紅外感應器21利用人體的紅外熱成像技術實現對人體的跟蹤。具體的，該跟蹤模組11藉由該紅外感應器21來偵測人體的溫度分佈，並根據偵測的人體溫度分佈調整該紅外感應器21的旋轉角度對該人體進行跟蹤。
在另一實施方式中，該人體還佩戴一個設置有定位系統的手環，該動作感應裝置2藉由該紅外感應器21偵測該設置有定位系統的手環並調整紅外感應器21的旋轉角度以對佩戴該手環的人體進行跟蹤。
S402：藉由紅外攝像單元22對該跟蹤的人體進行攝像並獲取該人體的溫度分佈圖像，並根據人體的溫度分佈圖像提取出人體的輪廓圖像。
S403：藉由該紅外感應器21獲取人體運動部位與該動作感應裝置2之間的距離資訊。
S404：將獲取的人體輪廓圖像與存儲的人體輪廓圖像進行比較，從該存儲的人體輪廓圖像中確定出與該獲取的人體輪廓圖像相匹配的人體輪廓圖像，並根據該確定的人體輪廓圖像確定出與該人體輪廓圖像對應的二維動作。
S405：根據該確定的二維動作及獲取的人體運動部位與該動作感應裝置2之間的距離變化資訊確定出一對應的操作動作，並根據該確定的操作動作確定一操作控制信號以對該動作感應裝置2進行相應的操作。
進一步的，本實施方式中，該方法還包括步驟：
藉由該紅外感應器21偵測人體是否觸碰到該動作感應裝置2並在確定該人體觸碰到該動作感應裝置2時控制開啟該動作感應系統1或關閉該動作感應系統1。
具體的，當動作感應裝置2中的動作感應系統1未開啟時且當人體觸碰到該動作感應裝置2時，該開關模組15控制啟動該動作感應系統1。當動作感應裝置2中的動作感應系統1開啟時且當人體觸碰到該動作感應裝置2時，該開關模組15控制關閉該動作感應系統1。
進一步的，本實施方式中，該方法還包括步驟：
在啟動該動作感應系統1時控制該紅外攝像單元22對人體的動作進行錄影以供用戶查看。
綜上所述，本發明符合發明專利要件，爰依法提出專利申請。惟，以上所述者僅為本發明之較佳實施方式，舉凡熟悉本案技藝之人士，於爰依本發明精神所作之等效修飾或變化，皆應涵蓋於以下之申請專利範圍內。
1‧‧‧動作感應系統
2‧‧‧動作感應裝置
21‧‧‧紅外感應器
22‧‧‧紅外攝像單元
23‧‧‧存儲單元
24‧‧‧處理單元
11‧‧‧跟蹤模組
12‧‧‧圖像獲取模組
13‧‧‧距離獲取模組
14‧‧‧控制模組
15‧‧‧開關模組
16‧‧‧錄影模組
S401~S405‧‧‧步驟
無
S401~S405‧‧‧步驟

Claims (10)

  1. 一種動作感應裝置，包括紅外攝像單元、存儲單元、處理單元及多個紅外感應器，該紅外感應器可轉動地設置在該動 R 作感應裝置上，用於偵測人體，該紅外攝像單元用於獲取該人體的溫度分佈圖像資訊，該存儲單元存儲有多個人體輪廓圖像及一操作動作與操作控制信號的對應關係表，每一人體輪廓圖像與一二維動作對應，該對應關係表中定義了每一操作動作和一操作控制信號對應的關係，其中，每一操作控制信號用於控制動作感應裝置進行相應的操作，其改良在於，該處理單元包括：
    跟蹤模組，用於藉由該紅外感應器偵測該動作感應裝置周圍的人體並調整紅外感應器的旋轉角度以對偵測到的人體進行跟蹤；
    圖像獲取模組，用於藉由該紅外攝像單元對該跟蹤模組跟蹤的人體進行攝像並獲取該人體的溫度分佈圖像，並根據該人體的溫度分佈圖像得到人體輪廓圖像；
    距離獲取模組，用於藉由該紅外感應器獲取人體運動部位與該動作感應裝置之間的距離變化資訊；
    控制模組，用於將該圖像獲取模組獲取的人體輪廓圖像與存儲的人體輪廓圖像進行比較，從該存儲的人體輪廓圖像中確定出與該獲取的人體輪廓圖像相匹配的人體輪廓圖像，並根據該確定的人體輪廓圖像確定出與該人體輪廓圖像對應的二維動作；及
    根據該確定的二維動作及該距離獲取模組獲取的人體運動部位與該動作感應裝置之間的距離變化資訊確定出一對應的操作動作，並根據該確定的操作動作確定一操作控制信號以對該動作感應裝置進行相應的操作。
  2. 如申請專利範圍第1項所述的動作感應裝置，其中，該跟蹤模組藉由該紅外感應器偵測人體的溫度分佈，並根據該偵測的人體溫度分佈調整該紅外感應器的旋轉角度對該人體進行跟蹤。
  3. 如申請專利範圍第1項所述的動作感應裝置，其中，該跟蹤模組藉由該紅外感應器偵測一人體佩戴的設置有一定位系統的手環並調整該紅外感應器的旋轉角度以對佩戴該手環的人體進行跟蹤。
  4. 如申請專利範圍第1項所述的動作感應裝置，其中，該處理單元還包括一開關模組，該開關模組用於藉由該紅外感應器偵測人體是否觸碰到該動作感應裝置並在確定該人體觸碰到該動作感應裝置時控制開啟一動作感應系統或關閉該動作感應系統。
  5. 如申請專利範圍第4項所述的動作感應裝置，其中，該處理單元還包括一錄影模組，該錄影模組用於在該開關模組啟動該動作感應系統時控制該紅外攝像單元對人體的動作進行錄影以供用戶查看。
  6. 如申請專利範圍第1項所述的動作感應裝置，其中，該動作感應裝置可以為一智慧手機或一平板電腦。
  7. 一種動作感應方法，應用在一動作感應裝置中，該動作感應裝置包括紅外攝像單元、存儲單元、處理單元及多個紅外感應器，該存儲單元存儲有多個人體輪廓圖像及一操作動作與操作控制信號的對應關係表，每一人體輪廓圖像與一二維動作對應，該對應關係表中定義了每一操作動作和一操作控制信號對應的關係，其中，每一操作控制信號用於控制動作感應裝置進行相應的操作，其改良在於，該方法包括步驟：
    藉由該紅外感應器偵測該動作感應裝置周圍的人體並調整該紅外感應器的旋轉角度以對偵測到的人體進行跟蹤；
    藉由該紅外攝像單元對該跟蹤的人體進行攝像並獲取該人體的溫度分佈圖像，並根據該人體的溫度分佈圖像得到人體輪廓圖像；
    藉由該紅外感應器獲取人體運動部位與該動作感應裝置之間的距離資訊；
    將該獲取的人體輪廓圖像與存儲的人體輪廓圖像進行比較，從該存儲的人體輪廓圖像中確定出與該獲取的人體輪廓圖像相匹配的人體輪廓圖像，並根據該確定的人體輪廓圖像確定出與該人體輪廓圖像對應的二維動作；及
    根據該確定的二維動作及獲取的人體運動部位與該動作感應裝置之間的距離變化資訊確定出一對應的操作動作，並根據該確定的操作動作確定一操作控制信號以對該動作感應裝置進行相應的操作。
  8. 如申請專利範圍第7項所述的動作感應方法，其中，在步驟“藉由該紅外感應器偵測動作感應裝置周圍的人體並調整該紅外感應器的旋轉角度以對偵測到的人體進行跟蹤”中包括：
    藉由該紅外感應器偵測人體的溫度分佈，並根據該偵測的人體溫度分佈調整該紅外感應器的旋轉角度對該人體進行跟蹤。
  9. 如申請專利範圍第7項所述的動作感應方法，其中，在步驟“藉由該紅外感應器偵測動作感應裝置周圍的人體並調整紅外感應器的旋轉角度以對偵測到的人體進行跟蹤”中包括：
    藉由該紅外感應器偵測一人體佩戴的設置有一定位系統的手環並調整該紅外感應器的旋轉角度以對佩戴該手環的人體進行跟蹤。
  10. 如申請專利範圍第7項所述的動作感應方法，其中，該方法還包括步驟：
    藉由該紅外感應器偵測人體是否觸碰到該動作感應裝置並在確定該人體觸碰到該動作感應裝置時控制開啟一動作感應系統或關閉該動作感應系統。
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