TWI786678B - 具有手勢辨識功能之耳機裝置 - Google Patents

Abstract

本發明揭露一種具有手勢辨識功能之耳機裝置，包含手勢辨識元件、訊號傳輸元件及聲音輸出元件。手勢辨識元件包含傳輸單元、接收鏈及處理單元。傳輸單元傳送傳輸訊號，以偵測手勢。接收鏈接收手勢訊號，以產生特徵圖像資料。處理單元耦合至接收鏈，接收特徵圖像資料，並根據接收的特徵圖像資料使用辨識演算法辨識手勢，以產生手勢控制訊號。訊號傳輸元件接收及傳送手勢控制訊號到連接的電子裝置。處理單元通過訊號傳輸單元接收電子裝置根據手勢控制訊號產生的控制動作，並根據控制動作產生控制資訊後，通過聲音輸出元件播出控制資訊。

Description

具有手勢辨識功能之耳機裝置

本發明係有關於一種耳機裝置，特別是有關於一種具有手勢辨識功能之耳機裝置。

耳機係為目前使用者常用的電子裝置之一，用於輸出連接電子裝置的聲音訊息，包含音樂及通話。然而，現今對於聲音訊息的控制，不論是有線耳機或是無線的藍牙耳機，在聲音訊息的控制上仍必須透過實體按鍵進行控制。

舉例來說，對於有線耳機，當使用者欲調整音樂的音量大小時，仍必須透過按壓耳機上音量大小的實體按鍵調整，或者直接按壓與其連接的電子裝置上的音量按鍵進行音量調整。對於無線藍牙耳機，在沒有實體按鍵可以進行聲音訊息控制的情況下，僅能藉由電子裝置的自動接聽功能，設定自動接聽手機的來電通話，或直接操作電子裝置進行音量調整及控制的功能。

據此，如何提供一種耳機裝置以改善上述問題已成為目前急需研究的課題。

鑑於上述問題，本發明揭露一種具有手勢辨識功能之耳機裝置，包含一手勢辨識元件、一訊號傳輸元件及一聲音輸出元件。手勢辨識元件包含一傳輸單元、一接收鏈及一處理單元。傳輸單元傳送一傳輸訊號，以偵測手勢。接收鏈接收手勢訊號，以產生對應手勢訊號之特徵圖像資料，其中手勢訊號藉由手勢反射傳輸訊號產生。處理單元耦合至接收鏈，接收特徵圖像資料，並根據特徵圖像資料使用一辨識演算法辨識該手勢，以產生一手勢控制訊號。訊號傳輸元件接收及傳送手勢控制訊號到連接的電子裝置。聲音輸出元件耦合至訊號傳輸元件，並輸出電子裝置之控制資訊，其中電子裝置根據手勢控制訊號產生控制動作，並傳送控制動作至訊號傳輸元件，以透過聲音輸出元件輸出控制資訊。

承上所述，本發明具有手勢辨識功能之耳機裝置提供大範圍的手勢感應範圍，可在不受到耳機位置改變的情況下，快速、準確地辨識使用者的手勢，以產生對應的手勢控制訊號，進一步控制電子裝置輸出的控制資訊。

請參閱圖1，其係為本發明具有手勢辨識功能之耳機裝置的方塊示意圖。具有手勢辨識功能之耳機裝置10包含一手勢辨識元件1、訊號傳輸元件2及一聲音輸出元件3。手勢辨識元件1包含一傳輸單元11、一接收鏈12及一處理單元13。傳輸單元11傳送一傳輸訊號T，以偵測手勢。接收鏈12接收手勢訊號H，以產生對應手勢訊號H之特徵圖像資料D1，其中手勢訊號H藉由手勢反射傳輸訊號T產生。處理單元13耦合至接收鏈12，且接收特徵圖像資料D1，並根據特徵圖像資料D1使用辨識演算法辨識手勢，以產生手勢控制訊號V。訊號傳輸元件2耦合至處理單元13，接收及傳送手勢控制訊號V到連接的電子裝置S。電子裝置S接收訊號傳輸元件2傳送的手勢控制訊號V，並根據手勢控制訊號V產生控制動作V1，並傳送控制動作V1到訊號傳輸元件2。訊號傳輸元件2接收控制動作V1後，處理單元13根據訊號傳輸元件2接收的控制動作V1產生控制資訊V2，並傳送控制資訊V2到聲音輸出元件3，以通過聲音輸出元件3播出控制資訊V2。

承上所述，於本發明之實施例中，處理單元13包含AI(人工智慧)加速器、微控制器、以及三維座標追蹤引擎。AI加速器利用接收鏈12產生的特徵圖像資料D1，經由辨識演算法來辨識手勢，以產生手勢辨識結果。此外，接收鏈產生之特徵圖像資料D1，經由三維座標追蹤引擎，進而追蹤手勢在空間中相對於手勢辨識功能之耳機裝置10的相對位置及絕對位置，以產生三維座標資訊。微控制器結合手勢辨識結果及三維座標資訊，以輸出手勢控制訊號V。再者，有關手勢辨識結果、三維座標資訊以及輸出手勢控制訊號V之間的對應關係可參閱以下圖6A至圖6E的實施例。

此外，在本發明的另一實施例中，具有手勢辨識功能之耳機裝置10的處理單元13所產生的手勢控制訊號V包含聲音控制訊號以及主動式降噪(Active noise Cancellation; ANC)控制訊號。訊號傳輸元件2接收及傳送聲音控制訊號到連接的電子裝置S，使電子裝置S根據聲音控制訊號產生對應的控制動作V1，並傳送控制動作V1到訊號傳輸元件2。訊號傳輸元件2接收控制動作V1後，處理單元13根據訊號傳輸元件2接收的控制動作V1產生控制資訊V2，並傳送控制資訊V2到聲音輸出元件3，以通過聲音輸出元件3播出控制資訊V2。詳細內容將於下列實施例具體說明。

再者，在本發明的另一實施例中，具有手勢辨識功能之耳機裝置10的處理單元13所產生的手勢控制訊號V包含主動式降噪(Active noise Cancellation; ANC)控制訊號。訊號傳輸元件2接收主動式降噪控制訊號，並傳送主動式降噪控制訊號到聲音輸出元件3，以降低由聲音輸出元件3播出控制資訊V2時的背景和周圍的噪音。

此外，在本發明的另一實施例中，具有手勢辨識功能之耳機裝置10的處理單元13所產生的手勢控制訊號V包含截圖控制訊號。訊號傳輸元件2接收及傳送截圖控制訊號到連接的電子裝置S，使電子裝置S根據截圖控制訊號產生對應的截圖控制動作。

請參閱圖2，其係為本發明具有手勢辨識功能之耳機裝置的接收鏈方塊示意圖。手勢辨識元件1的接收鏈12包含天線121、接收器122、訊號處理引擎123以及特徵圖像產生器124。傳輸單元11耦合至天線121，天線121用於接收手勢訊號H。接收器122包含輸入端及輸出端，輸入端耦合至天線121，用於接收手勢訊號H，輸出端用於輸出手勢訊號H。訊號處理引擎123用於根據手勢訊號H產生訊號處理資料D2，包含輸入端及輸出端，輸入端耦合至接收器122的輸出端，用於接收手勢訊號H，輸出端用於輸出訊號處理資料D2。特徵圖像產生器124用於根據訊號處理資料D2產生特徵圖像資料D1，包含輸入端及輸出端，輸入端耦合至訊號處理引擎123的輸出端，用於接收訊號處理資料D2，輸出端用於輸出特徵圖像資料D1至處理單元13。

請參閱圖3A至圖3C，其係分別為本發明具有手勢辨識功能之耳機裝置在不同傳輸訊號發射角度下的手勢偵測範圍示意圖。如圖3A所示，具有手勢辨識功能之耳機裝置10具有一外殼B，外殼B具有一發射表面B1，發射表面B1具有一垂直的法線N1，手勢辨識元件1設置於外殼B內，傳輸單元11朝向法線N1方向(如箭號O的方向)向外發射傳輸訊號，傳輸訊號具有一發射方向T1及一發射範圍R1，發射方向T1與外殼B發射表面B1的法線N1之間形成一夾角θ1（於此實施例中為夾角θ1為0度），且發射範圍R1係以發射方向T1為參考線，並與一預設方位角A1所形成的範圍。

如圖3B所示，當手勢辨識元件1設置在耳機裝置內的位置不同，使得傳輸訊號的發射方向T2不同時，將形成不同涵蓋範圍的發射範圍R2。如圖3B所示，當手勢辨識元件1的傳輸單元11所產生的傳輸訊號的發射方向T2朝向上方位置發射時，傳輸訊號的發射方向T2與外殼B發射表面B1的法線N2之間形成一夾角θ2，並以一預設方位角A2形成發射範圍R2的涵蓋範圍。於本發明之實施例中，夾角θ2為不大於60度的夾角。

如圖3C所示，當手勢辨識元件1設置在耳機裝置內的位置不同，使得傳輸訊號的發射方向T3不同時，將形成不同涵蓋範圍的發射範圍R3。如圖3C所示，當手勢辨識元件1的傳輸單元11所產生的傳輸訊號的發射方向T3朝向下方位置發射時，傳輸訊號的發射方向T3與外殼B發射表面B1的法線N3之間形成一夾角θ3，並以一預設方位角A3形成發射範圍R3的涵蓋範圍。於本發明之實施例中，夾角θ3為不大於60度的夾角。

請參閱圖4A至圖4E，其係為本發明具有手勢辨識功能之耳機裝置10的傳輸訊號在空間中不同發射角度所形成的各個發射範圍示意圖。實際上，上述圖3A至圖3C的傳輸訊號的發射方向T1、T2、T3所形成的發射範圍R1、R2、R3在空間中係為向外擴散的一放射狀。如圖4A所示，圖4A顯示當傳輸訊號的發射方向垂直於耳朵表面時，形成的發射範圍R1係位於耳朵（左耳）的正左方向位置。如圖4B所示，圖4B顯示當傳輸訊號的發射方向向前傾斜於耳朵表面時，形成的發射範圍R2係位於耳朵（左耳）的前方位置。如圖4C所示，圖4C顯示當傳輸訊號的發射方向向下傾斜於耳朵表面時，形成的發射範圍R3係位於耳朵（左耳）的下方位置。如圖4D所示，圖4D顯示當傳輸訊號的發射方向向後傾斜於耳朵表面時，形成的發射範圍R4係位於耳朵（左耳）的後方位置。如圖4E所示，圖4E顯示當傳輸訊號的發射方向向上傾斜於耳朵表面時，形成的發射範圍R5係位於耳朵（左耳）的上方位置。

請參閱圖5A及圖5B，圖5A係為使用者正確配戴具有手勢辨識功能之耳機裝置的側視圖，圖5B係為使用者正確配戴具有手勢辨識功能之耳機裝置的正視圖。如圖5B所示，當使用者在傳輸訊號的發射方向T1所涵蓋的發射範圍R1揮動手勢時，具有手勢辨識功能之耳機裝置10可根據使用者的手勢進行辨識的動作。

請參閱圖5C及圖5D，圖5C係為使用者傾斜配戴具有手勢辨識功能之耳機裝置的側視圖，圖5D係為使用者傾斜配戴具有手勢辨識功能之耳機裝置的正視圖。與上述圖5A及圖5B實施例不同之處在於圖5C及圖5D的實施例中，雖然使用者傾斜配戴具有手勢辨識功能之耳機裝置10，但由於傳輸訊號的發射方向T1所發出的角度方向係垂直朝向外殼B的發射表面B1向外發射，因此即使在使用者傾斜配戴具有手勢辨識功能之耳機裝置10的情況下，仍不影響傳輸訊號的發射方向T1所涵蓋的發射範圍R1。

請參閱圖6A至圖6E，其係分別為本發明具有手勢辨識功能之耳機裝置的手勢動作示意圖。手勢包含捏指手勢、連續拍打耳機裝置的手勢、由近而遠的手勢、由遠而近的手勢、上下揮動的手勢以及前後揮動的手勢，每一種手勢在三維座標中的動作分別對應產生一手勢控制訊號V，手勢控制訊號V包含開啟音樂控制訊號、關閉音樂控制訊號、音量調整控制訊號、來電接聽控制訊號以及停止通話控制訊號，其係可由使用者自行設定，於本發明中並不限定手勢及手勢控制訊號V的對應關係。

在本發明的一實施例中，具有手勢辨識功能之耳機裝置10包含頭戴式耳機、耳塞式耳機、單耳耳機、雙耳耳機、無線耳機以及有線耳機。

在本發明的一實施例中，訊號傳輸元件2係為藍牙訊號傳輸單元，亦即本案具有手勢辨識功能之耳機裝置10係以藍牙傳送、接收及感應上述各個訊號及資料。此外，訊號傳輸元件2亦可為一傳輸線，直接連接電子裝置S。

在本發明的一實施例中，電子裝置S包含智慧型裝置，智慧型裝置包含智慧型手機、智慧型平板及具有藍牙訊號傳輸單元的電腦裝置，藉以輸出電子裝置S產生的控制資訊V2。控制資訊V2包含音樂資訊、電話資訊、語音資訊、影音資訊及簡訊資訊。進一步而言，音樂資訊包含各種歌曲的資訊，使用者可藉由上述手勢設定對應播放下一首、播放上一首以及暫停音樂時的動作。影音資訊包含影片中的音效及聲音的資訊，使用者可藉由上述手勢設定對應播放影音以及暫停影音時的動作。電話資訊包含通話、撥打及接聽來電時的資訊，使用者可藉由上述手勢設定對應通話、撥打及接聽來電時的動作。語音資訊包含來電留言的資訊，使用者可藉由上述手勢設定開啟來電留言時的動作。簡訊資訊包含手機的文字簡訊的資訊，使用者可藉由上述手勢，透過聲音輸出元件3播放文字簡訊的動作。

此外，於本發明的一實施例中，本發明具有手勢辨識功能之耳機裝置10更包含頻率合成器(未圖示)，用於提供及輸出參考震動訊號至接收鏈12的接收器122，使接收鏈12可根據參考震動訊號調變手勢訊號H。

綜上所述，本發明具有手勢辨識功能之耳機裝置提供大範圍的手勢感應範圍，可在不受到耳機位置改變的情況下，快速、便利、準確地辨識使用者的手勢，以產生對應的手勢控制訊號，進一步控制電子裝置輸出的控制資訊。

10:具有手勢辨識功能之耳機裝置

1:手勢辨識元件

11:傳輸單元

12:接收鏈

121:天線

122:接收器

123:訊號處理引擎

124:特徵圖像產生器

13:處理單元

2:訊號傳輸元件

3:聲音輸出元件

T1:傳輸訊號的發射方向

T2:傳輸訊號的發射方向

T3:傳輸訊號的發射方向

R1:發射範圍

R2:發射範圍

R3:發射範圍

R4:發射範圍

R5:發射範圍

A1:方位角

A2:方位角

A3:方位角

θ1:夾角

θ2:夾角

θ3:夾角

N1:法線

N2:法線

N3:法線

H:手勢訊號

D1:特徵圖像資料

D2:訊號處理資料

V:手勢控制訊號

V1:控制動作

V2:控制資訊

S:電子裝置

B:外殼

B1:發射表面

O:箭號

圖1係為本發明具有手勢辨識功能之耳機裝置的方塊示意圖； 圖2係為本發明具有手勢辨識功能之耳機裝置的接收鏈方塊示意圖； 圖3A至圖3C係分別為本發明具有手勢辨識功能之耳機裝置在不同傳輸訊號發射角度下的手勢偵測範圍示意圖； 圖4A至圖4E係為本發明具有手勢辨識功能之耳機裝置的傳輸訊號在空間中不同發射角度所形成的各個發射範圍示意圖； 圖5A及圖5B係為使用者正確配戴具有手勢辨識功能之耳機裝置的側視圖及正視圖； 圖5C及圖5D係為使用者傾斜配戴具有手勢辨識功能之耳機裝置的側視圖及正視圖；以及 圖6A至圖6E係分別為本發明具有手勢辨識功能之耳機裝置的手勢動作示意圖。

10:具有手勢辨識功能之耳機裝置

1:手勢辨識元件

11:傳輸單元

12:接收鏈

13:處理單元

2:訊號傳輸元件

3:聲音輸出元件

T:傳輸訊號

H:手勢訊號

D1:特徵圖像資料

V:手勢控制訊號

V1:控制動作

V2:控制資訊

S:電子裝置

Claims (7)

1. 一種具有手勢辨識功能之耳機裝置，包含：一手勢辨識元件，包含：一傳輸單元，傳送一傳輸訊號，以偵測一手勢；一接收鏈，接收一手勢訊號，並對應該手勢訊號產生一特徵圖像資料，以產生對應該手勢訊號之一特徵圖像資料，其中該手勢訊號藉由該手勢反射該傳輸訊號產生；及一處理單元，耦合至該接收鏈，接收該特徵圖像資料，並根據該特徵圖像資料使用一辨識演算法辨識該手勢，以產生一手勢控制訊號；一訊號傳輸元件，接收及傳送該手勢控制訊號到連接之一電子裝置；以及一聲音輸出元件，耦合至該訊號傳輸元件；其中該訊號傳輸元件傳送該手勢控制訊號至該電子裝置，該電子裝置根據該訊號傳輸元件傳送之該手勢控制訊號對應產生一控制動作，並傳送該控制動作至該訊號傳輸元件，該聲音輸出元件根據該控制動作輸出該電子裝置之一控制資訊；其中該具有手勢辨識功能之耳機裝置具有一外殼，該外殼具有一發射表面，一法線垂直於該發射表面，該傳輸訊號具有一發射方向，且該發射方向係與該法線方向形成不大於60度的一夾角。
2. 如請求項1所述具有手勢辨識功能之耳機裝置，其中該接收鏈包含：一天線，用於接收該手勢訊號；一接收器，包含：一輸入端，耦合至該天線，用於接收該手勢訊號；以及一輸出端，用於輸出該手勢訊號； 一訊號處理引擎，用於根據該手勢訊號產生一訊號處理資料，包含：一輸入端，耦合至該接收器之該輸出端，用於接收該手勢訊號；以及一輸出端，用於輸出該訊號處理資料；以及一特徵圖像產生器，用於根據該訊號處理資料產生該特徵圖像資料，包含：一輸入端，耦合至該訊號處理引擎之該輸出端，用於接收該訊號處理資料；以及一輸出端，用於輸出該特徵圖像資料至該處理單元。
3. 如請求項1所述具有手勢辨識功能之耳機裝置，其中該耳機裝置包含一頭戴式耳機、一耳塞式耳機、一單耳耳機、一雙耳耳機、一無線耳機以或一有線耳機。
4. 如請求項1所述具有手勢辨識功能之耳機裝置，其中該手勢包含一由遠而近的手勢、一由近而遠的手勢、一連續拍打耳機裝置的手勢、一上下揮動的手勢、一前後揮動的手勢以及一捏指手勢。
5. 如請求項1所述具有手勢辨識功能之耳機裝置，其中該訊號傳輸元件係為一藍牙訊號傳輸單元。
6. 如請求項1所述具有手勢辨識功能之耳機裝置，其中該手勢控制訊號包含一開啟音樂控制訊號、一關閉音樂控制訊號、一音量調整控制訊號、一來電接聽控制訊號以及一停止通話控制訊號。
7. 如請求項1所述具有手勢辨識功能之耳機裝置，其中該具有手勢辨識功能之耳機裝置具有一外殼，該外殼具有一發射表面，一法線垂直於 該發射表面，該傳輸單元係朝向該法線方向向外傳送該傳輸訊號，且該傳輸訊號具有一發射範圍。

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