本發(fā)明屬于智能控制技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種基于區(qū)域順序重構(gòu)的紅外手勢識別方法和裝置。

背景技術(shù)：

在智能控制領(lǐng)域，一直追求更簡單、更便捷的控制方式，基于手勢識別的控制就是其中一種方便用戶操作的一種控制方式，只需要揮出特定的手勢即可完成控制。手勢識別裝置主要有基于視覺傳感器、深度傳感器和紅外傳感器的方案，其中紅外傳感器因控制簡單、成本低，而應(yīng)用前景較廣。

目前常用的紅外傳感器的手勢識別方案是通過兩到四顆紅外發(fā)射管、光電二極管及手勢感應(yīng)芯片構(gòu)造低成本的紅外手勢識別裝置。首先紅外發(fā)射管向外發(fā)射經(jīng)過調(diào)制的紅外光，然后經(jīng)過外界物體(如用戶的手)反射回來給光電二極管，光電二極管把接收到的光信號轉(zhuǎn)換成電信號和另外一路補(bǔ)償管的信號進(jìn)行比較之后傳給手勢感應(yīng)芯片，手勢感應(yīng)芯片再根據(jù)各信號的特征和特征出現(xiàn)的先后來識別手勢動(dòng)作。

然而，紅外傳感器根據(jù)信號響應(yīng)速度、上升斜率和峰值等特征來識別手勢，這些特征可變性大，容易受干擾，因此識別率不高，一致性不太好，本該靠近的先響應(yīng)，結(jié)果距離遠(yuǎn)的先響應(yīng)了，而且測得的距離感應(yīng)強(qiáng)度不一致，信號波動(dòng)比較大并不光滑，這些勢必造成誤判斷。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為解決上述問題，本發(fā)明提供了一種基于區(qū)域順序重構(gòu)的紅外手勢識別方法和裝置，能夠根據(jù)紅外傳感器陣列的排列關(guān)系以及紅外測距值恢復(fù)手勢的三維運(yùn)動(dòng)坐標(biāo)，判斷其穿越的區(qū)域來識別手勢動(dòng)作，個(gè)別點(diǎn)的異常并不影響區(qū)域判斷，抗干擾能力強(qiáng)，識別率高。

本發(fā)明提供的一種基于區(qū)域順序重構(gòu)的紅外手勢識別方法，包括：

建立坐標(biāo)系，將排列好的至少四個(gè)紅外測距傳感器到x軸和y軸的距離歸一化，確定各個(gè)傳感器的坐標(biāo)；

當(dāng)檢測到用戶的手進(jìn)入所述紅外測距傳感器的有效范圍內(nèi)時(shí)，測量用戶的手與每個(gè)所述紅外測距傳感器的距離；

計(jì)算用戶的手的坐標(biāo)；

根據(jù)所述用戶的手的坐標(biāo)判斷用戶的手所在的象限區(qū)域，并以所述象限區(qū)域的變化識別用戶的手勢類型。

優(yōu)選的，在上述基于區(qū)域順序重構(gòu)的紅外手勢識別方法中，

在所述確定各個(gè)傳感器的坐標(biāo)之后，還包括：

設(shè)定有效距離閾值，并計(jì)算用戶的手與所述紅外測距傳感器的距離，所述距離小于所述有效距離閾值時(shí)，判定用戶的手進(jìn)入所述紅外測距傳感器的有效范圍。

優(yōu)選的，在上述基于區(qū)域順序重構(gòu)的紅外手勢識別方法中，

所述計(jì)算用戶的手的坐標(biāo)之后，還包括：

剔除z軸坐標(biāo)小于零的坐標(biāo)，并利用滑動(dòng)平均值方式對所述坐標(biāo)進(jìn)行濾波。

優(yōu)選的，在上述基于區(qū)域順序重構(gòu)的紅外手勢識別方法中，

所述以所述象限區(qū)域的變化識別用戶的手勢類型包括：

以所述象限區(qū)域的變化識別用戶的平移手勢、順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)手勢或逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)手勢。

本發(fā)明提供的一種基于區(qū)域順序重構(gòu)的紅外手勢識別裝置，包括：

歸一化單元，用于建立坐標(biāo)系，將排列好的至少四個(gè)紅外測距傳感器到x軸和y軸的距離歸一化，確定各個(gè)傳感器的坐標(biāo)；

測量單元，用于當(dāng)檢測到用戶的手進(jìn)入所述紅外測距傳感器的有效范圍內(nèi)時(shí)，測量用戶的手與每個(gè)所述紅外測距傳感器的距離；

計(jì)算單元，用于計(jì)算用戶的手的坐標(biāo)；

手勢識別單元，用于根據(jù)所述用戶的手的坐標(biāo)判斷用戶的手所在的象限區(qū)域，并以所述象限區(qū)域的變化識別用戶的手勢類型。

優(yōu)選的，在上述基于區(qū)域順序重構(gòu)的紅外手勢識別裝置中，還包括：

判定單元，用于設(shè)定有效距離閾值，并計(jì)算用戶的手與所述紅外測距傳感器的距離，所述距離小于所述有效距離閾值時(shí)，判定用戶的手進(jìn)入所述紅外測距傳感器的有效范圍。

優(yōu)選的，在上述基于區(qū)域順序重構(gòu)的紅外手勢識別裝置中，還包括：

濾波單元，用于剔除z軸坐標(biāo)小于零的坐標(biāo)，并利用滑動(dòng)平均值方式對所述坐標(biāo)進(jìn)行濾波。

優(yōu)選的，在上述基于區(qū)域順序重構(gòu)的紅外手勢識別裝置中，所述手勢識別單元具體用于以所述象限區(qū)域的變化識別用戶的平移手勢、順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)手勢或逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)手勢。

通過上述描述可知，本發(fā)明提供的上述基于區(qū)域順序重構(gòu)的紅外手勢識別方法和裝置，由于該方法包括：建立坐標(biāo)系，將排列好的至少四個(gè)紅外測距傳感器到x軸和y軸的距離歸一化，確定各個(gè)傳感器的坐標(biāo)；當(dāng)檢測到用戶的手進(jìn)入所述紅外測距傳感器的有效范圍內(nèi)時(shí)，測量用戶的手與每個(gè)所述紅外測距傳感器的距離；計(jì)算用戶的手的坐標(biāo)；根據(jù)所述用戶的手的坐標(biāo)判斷用戶的手所在的象限區(qū)域，并以所述象限區(qū)域的變化識別用戶的手勢類型，因此能夠根據(jù)紅外傳感器陣列的排列關(guān)系以及紅外測距值恢復(fù)手勢的三維運(yùn)動(dòng)坐標(biāo)，判斷其穿越的區(qū)域來識別手勢動(dòng)作，個(gè)別點(diǎn)的異常并不影響區(qū)域判斷，抗干擾能力強(qiáng)，識別率高。

附圖說明

為了更清楚地說明本發(fā)明實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的實(shí)施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)提供的附圖獲得其他的附圖。

圖1為本申請實(shí)施例提供的第一種基于區(qū)域順序重構(gòu)的紅外手勢識別方法的示意圖；

圖2為紅外測距傳感器設(shè)置位置的示意圖；

圖3為本申請實(shí)施例提供的第一種基于區(qū)域順序重構(gòu)的紅外手勢識別裝置的示意圖。

具體實(shí)施方式

本發(fā)明的核心思想在于提供一種基于區(qū)域順序重構(gòu)的紅外手勢識別方法和裝置，可應(yīng)用于手機(jī)、汽車、無人機(jī)、空調(diào)、冰箱、電視、洗衣機(jī)和電燈等可智能控制的數(shù)字設(shè)備上，能夠根據(jù)紅外傳感器陣列的排列關(guān)系以及紅外測距值恢復(fù)手勢的三維運(yùn)動(dòng)坐標(biāo)，判斷其穿越的區(qū)域來識別手勢動(dòng)作，個(gè)別點(diǎn)的異常并不影響區(qū)域判斷，抗干擾能力強(qiáng)，識別率高。

下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒景l(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。

本申請實(shí)施例提供的第一種基于區(qū)域順序重構(gòu)的紅外手勢識別方法如圖1所示，圖1為本申請實(shí)施例提供的第一種基于區(qū)域順序重構(gòu)的紅外手勢識別方法的示意圖，該方法包括如下步驟：

s1：建立坐標(biāo)系，將排列好的至少四個(gè)紅外測距傳感器到x軸和y軸的距離歸一化，確定各個(gè)傳感器的坐標(biāo)；

需要說明的是，這里選擇至少四個(gè)紅外測距傳感器的原因在于：四個(gè)以上的更多數(shù)量會得到冗余的信息，4個(gè)以內(nèi)的話，很難判斷異常信號，4個(gè)以上可以判斷這個(gè)信號的可靠性是否較高，是否為異常信號。參考圖2，圖2為紅外測距傳感器設(shè)置位置的示意圖，由實(shí)心圓代表的4個(gè)紅外傳感器排列在正方形的四個(gè)角上，將4個(gè)紅外測距傳感器到x軸和y軸的距離歸一化，坐標(biāo)分別為topleft(-1，1，0)，topright(1，1，0)，bottomleft(-1，-1，0)，bottomright(1，-1，0)，當(dāng)手趨近紅外傳感器時(shí)，4個(gè)紅外傳感器會測得到手的距離信息，歸一化后的距離為dtopleft、dtopright、dbottomleft、dbottomright。令手的坐標(biāo)為(xhand，yhand，zhand)，則有如下關(guān)系：

s2：當(dāng)檢測到用戶的手進(jìn)入所述紅外測距傳感器的有效范圍內(nèi)時(shí)，測量用戶的手與每個(gè)所述紅外測距傳感器的距離；

s3：計(jì)算用戶的手的坐標(biāo)；

具體的，計(jì)算公式如下：

s4：根據(jù)所述用戶的手的坐標(biāo)判斷用戶的手所在的象限區(qū)域，并以所述象限區(qū)域的變化識別用戶的手勢類型。

需要說明的是，這里所說的象限區(qū)域的變化是指用戶的手所處的區(qū)域發(fā)生的變化，繼續(xù)參考圖2，當(dāng)所過區(qū)域從第iii區(qū)域開始，穿過第i區(qū)域結(jié)束，視為向上揮動(dòng)的手勢；當(dāng)所過區(qū)域從第iv區(qū)域開始，穿過第ii區(qū)域結(jié)束，視為向左揮動(dòng)的手勢；當(dāng)所過區(qū)域從第ii區(qū)域開始，穿過第iv區(qū)域結(jié)束，視為向右揮動(dòng)的手勢。

通過上述描述可知，本申請實(shí)施例提供的上述第一種基于區(qū)域順序重構(gòu)的紅外手勢識別方法，由于包括：建立坐標(biāo)系，將排列好的至少四個(gè)紅外測距傳感器到x軸和y軸的距離歸一化，確定各個(gè)傳感器的坐標(biāo)；當(dāng)檢測到用戶的手進(jìn)入所述紅外測距傳感器的有效范圍內(nèi)時(shí)，測量用戶的手與每個(gè)所述紅外測距傳感器的距離；計(jì)算用戶的手的坐標(biāo)；根據(jù)所述用戶的手的坐標(biāo)判斷用戶的手所在的象限區(qū)域，并以所述象限區(qū)域的變化識別用戶的手勢類型，因此能夠根據(jù)紅外傳感器陣列的排列關(guān)系以及紅外測距值恢復(fù)手勢的三維運(yùn)動(dòng)坐標(biāo)，判斷其穿越的區(qū)域來識別手勢動(dòng)作，個(gè)別點(diǎn)的異常并不影響區(qū)域判斷，抗干擾能力強(qiáng)，識別率高。

本申請實(shí)施例提供的第二種基于區(qū)域順序重構(gòu)的紅外手勢識別方法，是在上述第一種基于區(qū)域順序重構(gòu)的紅外手勢識別方法的基礎(chǔ)上，還包括如下技術(shù)特征：

在所述確定各個(gè)傳感器的坐標(biāo)之后，還包括：

設(shè)定有效距離閾值，并計(jì)算用戶的手與所述紅外測距傳感器的距離，所述距離小于所述有效距離閾值時(shí)，判定用戶的手進(jìn)入所述紅外測距傳感器的有效范圍。

具體而言，選定有效距離閾值dthres來確認(rèn)有效手勢區(qū)域，當(dāng)dtopleft、dtopright、dbottomleft、dbottomright均小于dthres時(shí)才進(jìn)行計(jì)算。根據(jù)手勢識別模塊的有效范圍來定這種閾值，如50cm內(nèi)有效，則dthres就要對應(yīng)到50cm的距離作為閾值。

本申請實(shí)施例提供的第三種基于區(qū)域順序重構(gòu)的紅外手勢識別方法，是在上述第一種基于區(qū)域順序重構(gòu)的紅外手勢識別方法的基礎(chǔ)上，還包括如下技術(shù)特征：

所述計(jì)算用戶的手的坐標(biāo)之后，還包括：

剔除z軸坐標(biāo)小于零的坐標(biāo)，并利用滑動(dòng)平均值方式對所述坐標(biāo)進(jìn)行濾波。

具體而言，當(dāng)zhand小于或等于0時(shí)剔除，且運(yùn)用滑動(dòng)平均值對數(shù)據(jù)濾波，并剔除相鄰點(diǎn)波動(dòng)很大的值，這種滑動(dòng)平均值濾波方式具體如下：滑動(dòng)平均值沿全長n個(gè)數(shù)據(jù)，不斷逐個(gè)滑動(dòng)地取m個(gè)相鄰數(shù)據(jù)作直接的算術(shù)平均，對周期性干擾有良好的抑制作用，適用于高頻震蕩的系統(tǒng)，并且該算法通過環(huán)形結(jié)構(gòu)加速運(yùn)算。當(dāng)然，除了這種方式之外，還可以采用中值濾波或低通濾波等方式，此處并不限制。

本申請實(shí)施例提供的第四種基于區(qū)域順序重構(gòu)的紅外手勢識別方法，是在上述第一種至第三種基于區(qū)域順序重構(gòu)的紅外手勢識別方法中任一種的基礎(chǔ)上，還包括如下技術(shù)特征：

所述以所述象限區(qū)域的變化識別用戶的手勢類型包括：

以所述象限區(qū)域的變化識別用戶的平移手勢、順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)手勢或逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)手勢。

具體的，繼續(xù)參考圖2，當(dāng)用戶的手經(jīng)過i-ii-iii-iv，或ii-iii-iv-i，或iii-iv-i-ii，或iv-i-ii-iii為逆時(shí)針；經(jīng)過iv-iii-ii-i，或iii-ii-i-iv，或ii-i-iv-iii，或i-iv-iii-ii為順時(shí)針?？梢?，根據(jù)紅外測距傳感器陣列的排列關(guān)系以及紅外測距值恢復(fù)手勢的三維運(yùn)動(dòng)坐標(biāo)，判斷其穿越的區(qū)域來識別手勢動(dòng)作，抗干擾性好，識別率高。

本申請實(shí)施例提供的第一種基于區(qū)域順序重構(gòu)的紅外手勢識別裝置如圖3所示，圖3為本申請實(shí)施例提供的第一種基于區(qū)域順序重構(gòu)的紅外手勢識別裝置的示意圖，該裝置包括：

歸一化單元201，用于建立坐標(biāo)系，將排列好的至少四個(gè)紅外測距傳感器到x軸和y軸的距離歸一化，確定各個(gè)傳感器的坐標(biāo)，需要說明的是，這里選擇至少四個(gè)紅外測距傳感器的原因在于：四個(gè)以上的更多數(shù)量會得到冗余的信息，4個(gè)以內(nèi)的話，很難判斷異常信號，4個(gè)以上可以判斷這個(gè)信號的可靠性是否較高，是否為異常信號；

測量單元202，用于當(dāng)檢測到用戶的手進(jìn)入所述紅外測距傳感器的有效范圍內(nèi)時(shí)，測量用戶的手與每個(gè)所述紅外測距傳感器的距離；

計(jì)算單元203，用于計(jì)算用戶的手的坐標(biāo)；

手勢識別單元204，用于根據(jù)所述用戶的手的坐標(biāo)判斷用戶的手所在的象限區(qū)域，并以所述象限區(qū)域的變化識別用戶的手勢類型，這里所說的象限區(qū)域的變化是指用戶的手所處的區(qū)域發(fā)生的變化，繼續(xù)參考圖2，當(dāng)所過區(qū)域從第iii區(qū)域開始，穿過第i區(qū)域結(jié)束，視為向上揮動(dòng)的手勢；當(dāng)所過區(qū)域從第iv區(qū)域開始，穿過第ii區(qū)域結(jié)束，視為向左揮動(dòng)的手勢；當(dāng)所過區(qū)域從第ii區(qū)域開始，穿過第iv區(qū)域結(jié)束，視為向右揮動(dòng)的手勢。

本申請實(shí)施例提供的第二種基于區(qū)域順序重構(gòu)的紅外手勢識別裝置，是在上述第一種基于區(qū)域順序重構(gòu)的紅外手勢識別裝置的基礎(chǔ)上，還包括如下技術(shù)特征：

判定單元，用于設(shè)定有效距離閾值，并計(jì)算用戶的手與所述紅外測距傳感器的距離，所述距離小于所述有效距離閾值時(shí)，判定用戶的手進(jìn)入所述紅外測距傳感器的有效范圍。

本申請實(shí)施例提供的第三種基于區(qū)域順序重構(gòu)的紅外手勢識別裝置，是在上述第一種基于區(qū)域順序重構(gòu)的紅外手勢識別裝置的基礎(chǔ)上，還包括如下技術(shù)特征：

濾波單元，用于剔除z軸坐標(biāo)小于零的坐標(biāo)，并利用滑動(dòng)平均值方式對所述坐標(biāo)進(jìn)行濾波。

具體而言，當(dāng)zhand小于或等于0時(shí)剔除，且運(yùn)用滑動(dòng)平均值對數(shù)據(jù)濾波，并剔除相鄰點(diǎn)波動(dòng)很大的值，這種滑動(dòng)平均值濾波方式具體如下：滑動(dòng)平均值沿全長n個(gè)數(shù)據(jù)，不斷逐個(gè)滑動(dòng)地取m個(gè)相鄰數(shù)據(jù)作直接的算術(shù)平均，對周期性干擾有良好的抑制作用，適用于高頻震蕩的系統(tǒng)，并且該算法通過環(huán)形結(jié)構(gòu)加速運(yùn)算。當(dāng)然，除了這種方式之外，還可以采用中值濾波或低通濾波等方式，此處并不限制。

本申請實(shí)施例提供的第四種基于區(qū)域順序重構(gòu)的紅外手勢識別裝置，是在上述第一種至第三種基于區(qū)域順序重構(gòu)的紅外手勢識別裝置中任一種的基礎(chǔ)上，還包括如下技術(shù)特征：

所述手勢識別單元具體用于以所述象限區(qū)域的變化識別用戶的平移手勢、順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)手勢或逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)手勢。

根據(jù)紅外測距傳感器陣列的排列關(guān)系以及紅外測距值恢復(fù)手勢的三維運(yùn)動(dòng)坐標(biāo)，判斷其穿越的區(qū)域來識別手勢動(dòng)作，抗干擾性好，識別率高。

對所公開的實(shí)施例的上述說明，使本領(lǐng)域?qū)I(yè)技術(shù)人員能夠?qū)崿F(xiàn)或使用本發(fā)明。對這些實(shí)施例的多種修改對本領(lǐng)域的專業(yè)技術(shù)人員來說將是顯而易見的，本文中所定義的一般原理可以在不脫離本發(fā)明的精神或范圍的情況下，在其它實(shí)施例中實(shí)現(xiàn)。因此，本發(fā)明將不會被限制于本文所示的這些實(shí)施例，而是要符合與本文所公開的原理和新穎特點(diǎn)相一致的最寬的范圍。