手势辨识系统及其手势辨识方法
【技术领域】
[0001]本发明乃是关于一种手势辨识系统，特别是指一种将二维影像的角度信息转换为深度信息来进行辨识的手势辨识系统。
【背景技术】
[0002]随着计算机科技的日新月异，计算机中不论是软件系统或是硬设备皆不断地成长与发展，许多软件系统在功能上由一些简单、基本的功能演变至非常新颖且复杂的功能。当用户要在计算机系统中执行一些应用程序或是功能选项时，用户需先在计算机屏幕中选定所欲执行的选项，之后，再将鼠标移动至欲点选的选项所在的位置，并加以执行，计算机系统才能开始执行所欲执行的应用程序或是功能选项。
[0003]用户在对计算机系统、计算机/电视游戏、信息家电等产品进行操作时，需要通过人机接口来对计算机系统、计算机/电视游戏、信息家电等产品下达命令，并通过人机接口取得计算机系统、计算机/电视游戏、信息家电等产品所产生的执行结果。而随着科技的进步，用户与计算机系统、计算机/电视游戏、信息家电等产品之间的沟通模式也越来越多样化。换句话说，人机接口所能接收的用户讯息也不再局限于键盘或鼠标所产生的指令，许多结合语音、手写，或是手势等输入模式的人机接口也逐渐地受到使用者的青睐。
[0004]在现有技术下，目前所利用的二维相机影像手势操控系统仅能提供二维的影像信息来进行判断，故无法提供深度功能的相关操作。若需要得到深度信息往往需要至少两个以上的相机来获得深度信息，但其可能会系统运算量大、功耗高、造价昂贵。因此，对于一般手势操控的大部分手势都操作在二维空间(没有深度信息)，其运用有限。
【发明内容】
[0005]本发明实施例提供一种手势辨识系统，用以辨识一单手的手势。所述手势辨识系统包括第一发光模块、角度侦测模块、影像撷取模块与手势信息控制模块。第一发光模块用以根据第一发光控制讯号来发射第一光线，其中所述第一光线具有第一光线照射范围。角度侦测模块根据角度侦测控制讯号用以接收第一光线的第一反射光并且根据第一反射光输出光感应讯号，其中第一反射光为第一光线照射至单手所反射而产生。影像撷取模块用以撷取单手的至少一二维参考影像并且输出二维参考影像，其中角度侦测模块与影像撷取模块之间的距离为固定长度。手势信息控制模块电性连接第一发光模块、影像撷取模块与角度侦测模块，所述手势信息控制模块分别根据光感应讯号与二维参考影像来获得第一角度参考数据与第二角度参考数据。手势信息控制模块根据第一角度参考数据、第二角度参考数据与固定长度来计算单手的深度数据与水平位移数据，藉此以辨识单手所进行的动作。手势信息控制模块分别传送第一发光控制讯号与角度侦测控制讯号至第一发光模块与角度侦测模块。
[0006]在本发明其中一个实施例中，其中该手势信息控制模块根据该二维参考影像来获得该单手的一骨架数据。
[0007]在本发明其中一个实施例中，角度侦测模块具有与第一光线的光波长相匹配的光波长侦测范围或与第一光线的发光脉冲周期相匹配的光侦测周期。
[0008]在本发明其中一个实施例中，手势信息控制模块包括影像控制单元、第一发光控制单元、角度控制单元与手势辨识处理单元。影像控制单元电性连接影像撷取模块，所述影像控制单元用以接收二维参考影像并据此计算第二角度参考数据。第一发光控制单元电性连接第一发光模块，所述第一发光控制单元根据第一发光指令来输出第一发光控制讯号。角度控制单元电性连接角度侦测模块，所述角度控制单元用以接收光感应讯号并据此计算第一角度参考数据，其中角度控制单元根据角度侦测指令传送角度侦测控制讯号至角度侦测模块。手势辨识处理单元电性连接影像控制单元、第一发光控制单元与角度控制单元，所述手势辨识处理单元用以接收第一角度参考数据、第二角度参考数据并且根据第一角度参考数据、第二角度参考数据与固定长度来计算单手的深度数据与水平位移数据，藉此以辨识单手所进行的动作。手势辨识处理单元分别传送第一发光指令与角度侦测指令至第一发光控制单元与角度控制单元，并且手势辨识处理单元可通过二维参考影像来获取单手的骨架数据。
[0009]在本发明其中一个实施例中，手势辨识系统还包括至少一个第二发光模块。第二发光模块用以根据第二发光控制讯号来发射第二光线，藉此扩充手势辨识系统的整体光线照射范围。第二光线具有第二光线照射范围，并且第二光线照射范围与第一光线照射范围可部分重迭，角度侦测模块更用以接收第二光线的第二反射光并且根据第二反射光来输出光感应讯号，其中第二反射光为第二光线照射至单手所反射而产生，其中手势信息控制模块传送第二发光控制讯号至第二发光模块。
[0010]在本发明其中一个实施例中，手势信息控制模块还包括至少一个第二发光控制单元。第二发光控制单元电性连接第二发光模块与手势辨识处理单元，所述第二发光控制单元根据手势辨识处理单元所传送的第二发光指令来输出第二发光控制讯号。
[0011]在本发明其中一个实施例中，角度侦测模块具有与第一光线的光波长及第二光线的光波长相匹配的光波长侦测范围或与第一光线的发光脉冲周期及第二光线的发光脉冲周期相匹配的光侦测周期。
[0012]在本发明其中一个实施例中，第一光线与第二光线具有相同的光波长，或者第一光线与第二光线具有相同的发光脉冲周期。
[0013]本发明实施例另提供一种手势辨识系统，用以辨识一双手的手势。手势辨识系统包括第一发光模块、第三发光模块、第一角度侦测模块、第二角度侦测模块、影像撷取模块与手势信息控制模块。第一发光模块用以根据第一发光控制讯号来发射第一光线，其中第一光线具有第一光线照射范围。第三发光模块用以根据第三发光控制讯号来发射第三光线，其中第三光线具有第三光线照射范围。第一角度侦测模块根据第一角度侦测控制讯号来接收第一光线的第一反射光并且根据第一反射光输出第一光感应讯号，其中第一反射光为第一光线照射至第一手所反射而产生。第二角度侦测模块根据第二角度侦测控制讯号来接收第三光线的第三反射光并且根据第三反射光输出第二光感应讯号，其中第三反射光为第三光线照射至第二手所反射而产生。影像撷取模块用以撷取第一手与第二手的至少一二维参考影像并且输出二维参考影像，其中第一角度侦测模块与影像撷取模块之间的距离为第一固定长度，并且第二角度侦测模块与影像撷取模块之间的距离为第二固定长度。手势信息控制模块电性连接第一发光模块、第三发光模块、第一角度侦测模块、第二角度侦测模块与影像撷取模块。手势信息控制模块分别根据第一光感应讯号与二维参考影像来获得第一角度参考数据与第二角度参考数据，并且分别根据第二光感应讯号与二维参考影像来获得第三角度参考数据与第四角度参考数据。手势信息控制模块根据第一角度参考数据、第二角度参考数据与第一固定长度来计算第一手的第一深度数据与第一水平位移数据，并且手势信息控制模块根据第三角度参考数据、第四角度参考数据与第二固定长度来计算第二手的第二深度数据与第二水平位移数据，藉此以辨识第一手与第二手所进行的动作。手势信息控制模块分别传送第一发光控制讯号、第三发光控制讯号、第一角度侦测控制讯号与第二角度侦测控制讯号至第一发光模块、第三发光模块、第一角度侦测控制与第二角度侦测模块。
[0014]在本发明其中一个实施例中，手势信息控制模块根据该二维参考影像来获得该第一手的一第一骨架数据与该第二手的一第二骨架数据。
[0015]在本发明其中一个实施例中，第一角度侦测模块具有与第一光线的光波长相匹配的光波长侦测范围或与第一光线的发光脉冲周期相匹配的光侦测周期，并且第二角度侦测模块具有与第三光线的光波长相匹配的光波长侦测范围或与第三光线的发光脉冲周期相匹配的光侦测周期。
[0016]在本发明其中一个实施例中，第一光线与第三光线具有不同的光波长，或者第一光线与第三光线具有不同的发光脉冲周期。
[0017]在本发明其中一个实施例中，手势信息控制模块包括影像控制单元、第一发光控制单元、第一角度控制单元、第三发光控制单元、第二角度控制单元与手势辨识处理单元。影像控制单元电性连接影像撷取模块，所述影像控制单元用以接收二维参考影像并据此计算第二角度参考数据与第四角度参考数据。第一发光控制单元电性连接第一发光模块，所述第一发光控制单元根据第一发光指令来输出第一发光控制讯号。第一角度控制单元电性连接第一角度侦测模块，所述第一角度控制单元用以接收第一光感应讯号并据此计算第一角度参考数据，其中第一角度控制单元根据第一角度侦测指令传送第一角度侦测控制讯号至第一角度侦测模块。第三发光控制单元电性连接第三发光模块，所述第三发光控制单元根据第三发光指令来输出第三发光控制讯号。第二角度控制单元电性连接第二角度侦测模块，所述第二角度控制单元用以接收第二光感应讯号并据此计算第三角度参考数据，其中第二角度控制单元根据第二角度侦测指令传送第二角度侦测控制讯号至第二角度侦测模块。手势辨识处理单元电性连接影像控制单元、第一发光控制单元、第三发光控制单元、第一角度控制单元与第二角度控制单元，所述手势辨识处理单元用以接收第一角度参考数据、第二角度参考数据、第三角度参考数据与第四角度参考数据。手势辨识处理单元根据第一角度参考数据、第二角度参考数据与第一固定长度来计算第一手的第一深度数据与第一水平位移数据，并且根据第三角度参考数据、第四角度参考数据与第二固定长度来计算第二手的第二深度数据与第二水平位移数据，藉此以辨识第一手与第二手所进行的动作。手势辨识处理单元分别传送第一发光指令、第三发光指令、第一角度侦测指令与第二角度侦测指令至第一发光控制单元、第三发光控制单元、第一角度控制单元与第二角度控制单元，并且手势辨识处理单元可通过二维参考影像来获取第一手的第一骨架数据与第二手的第二骨架数据。
[0018]在本发明其中一个实施例中，手势辨识系统还包括至少一个第二发光模块与至少一个第四发光模块。第二发光模块用以根据第二发光控制讯号来发射第二光线，藉此扩充手势辨识系统的整体光线照射范围，其中第二光线具有第二光线照射范围。第四发光模块用以根据第四发光控制讯号来发射第四光线，藉此扩充手势辨识系统的整体光线照射范围，其中第四光线具有第四光线照射范围。第一角度侦测模块更用以接收第二光线的第二反射光来并且根据第二反射光来输出第一光感应讯号，其中第二反射光为第二光线照射至第一手所反射而产生。第二角度侦测模块更用以接收第四光线的第四反射光来并且根据第四反射光来输出第二光感应讯号，其中第四反射光为第四光线照射至第二手所反射而产生。手势信息控制模块传送第二发光控制讯号与第四发光控制讯号至第二发光模块与第四发光模块。
[0019]在本发明其中一个实施例中，手势信息控制模块还包括至少一个第二发光控制单元与至少一个第四发光控制单元。第二发光控制单元电性连接第二发光模块与手势辨识处理单元，所述第二发光控制单元根据手势辨识处理单元所传送的第二发光指令来输出第二发光控制讯号。第四发光控制单元电性连接第四发光模块与手势辨识处理单元，所述第四发光控制单元根据手势辨识处理单元所传送的第四发光指令来输出第四发光控制讯号。
[0020]在本发明其中一个实施例中，第一光线与第二光线可具有相同的光波长，或者第一光线与第二光线具有相同的发光脉冲周期。
[0021]在本发明其中一个实施例中，第三光线与第四光线可具有相同的光波长，或者第三光线与第四光线可具有相同的发光脉冲周期。
[0022]在本发明其中一个实施例中，第一角度侦测模块具有与第一光线的光波长及第二光线的光波长的相匹配的光波长侦测范围或具有与第一光线发光的脉冲周期及第二光线的发光脉冲周期相匹配的光侦测周期。第二角度侦测模块具有与第三光线的光波长及第四光线的光波长相匹配的光波长侦测范围或具有与第三光线的发光脉冲周期及第四光线的发光脉冲周期相匹配的光侦测周期。
[0023]本发明实施例再提供一种用于辨识单手手势的手势辨识系统的手势辨识方法。手势辨识系统包括第一发光模块、角度侦测模块、影像撷取模块与手势信息控制模块。手势信息控制模块电性连接第一发光模块、影像撷取模块与角度侦测模块。手势辨识方法包括以下步骤:根据第一发光控制讯号，通过第一发光模块来发射第一光线，其中第一光线具有第一光线照射范围；根据角度侦测控制讯号，通过角度侦测模块接收第一光线的第一反射光并且根据第一反射光输出光感应讯号，其中第一反射光为第一光线照射至单手所反射而产生。通过影像撷取模块来撷取单手的至少一二维参考影像并且输出二维参考影像，其中角度侦测模块与影像撷取模块之间的距离为固定长度。通过手势信息控制模块分别根据光感应讯号与二维参考影像来获得第一角度参考数据与第二角度参考数据。通过手势信息控制模块根据第一角度参考数据、第二角度参考数据与固定长度来计算单手的深度数据与水平位移数据，藉此以辨识单手所进行的动作，其中手势信息控制模块分别传送第一发光控制讯号与角度侦测讯号至第一发光控制模块与角度侦测模块。
[0024]本发明实施例更提供一种用于辨识双手手势的手势辨识系统的手势辨识方法。手势辨识系统包括第一发光模块、第三发光模块、第一角度侦测模块、第二角度侦测模块、影像撷取模块与手势信息控制模块。手势信息控制模块电性连接第一发光模块、第三发光模块、第一角度侦测模块、第二角度侦测模块与影像撷取模块。手势辨识方法包括以下步骤:根据第一发光控制讯号，通过第一发光模块来发射第一光线，其中第一光线具有第一光线照射范围；根据第三发光控制讯号，通过第三发光模块来发射第三光线，其中第三光线具有第三光线照射范围；根据第一角度侦测控制讯号，通过第一角度侦测模块接收第一光线的第一反射光并且根据第一反射光输出第一光感应讯号，其中第一反射光为第一光线照射至第一手所反射而产生；根据一第二角度侦测控制讯号，通过第二角度侦测模块来接收第三光线的第三反射光并且根据第三反射光输出第二光感应讯号，其中第三反射光为第三光线照射至第二手所反射而产生；通过影像撷取模块来撷取第一手与第二手的至少一二维参考影像并且输出二维参考影像，其中第一角度侦测模块与影像撷取模块之间的距离为一第一固定长度，并且第二角度侦测模块与影像撷取模块之间的距离为第二固定长度；通过手势信息控制模块分别根据第一光感应讯号与二维参考影像来获得第一角度参考数据与第二角度参考数据，并且分别根据第二光感应讯号与二维参考影像来获得第三角度参考数据与第四角度参考数据；通过手势信息控制模块根据第一角度参考数据、第二角度参考数据与第一固定长度来计算第一手的第一深度数据与第一水平位移数据，并且手势信息控制模块根据第三角度参考数据、第四角度参考数据与第二固定长度来计算第二手的第二深度数据与第二水平位移数据，藉此以辨识第一手与第二手所进行的动作，其中手势信息控制模块分别传送第一发光控制讯号、第三发光控制讯号、第一角度侦测讯控制讯号与第二角度侦测控制讯号至第一发光模块、第三发光模块、第一角度侦测模块与第二角度侦测模块。
[0025]综上所述，本发明实施例所提供的手势辨识系统及其手势辨识方法，能够使仅能撷取二维参考影像的图像处理模块来经由手势信息控制模块将手的角度参考数据转换为手的深度数据。进一步来说，手势信息控制模块会分别根据光感应讯号与二维参考影像来获得第一角度参考数据与第二角度参考数据，以计算手的深度数据。因此，相较于先前技术，本发明的手势辨识系统能够大幅降低系统运算量、设计成本与制造成本。
[0026]为使能更进一步了解本发明的特征及技术内容，请参阅以下有关本发明的详细说明与附图，但是此等说明与所附附图仅用来说明本发明，而非对本发明的权利范围作任何的限制。
【附图说明】
[0027]图1A为根据本发明实施例所绘示的用以辨识单手动作的手势辨识系统的区块示意图。
[0028]图1B为根据本发明实施例的影像撷取模块从二维参考影