手势辨识系统及其手势辨识方法_3

文档序号:8412850阅读:来源:国知局
42、第一发光控制单元144与角度控制单元146。
[0145]关于影像控制单元142,影像控制单元142用以接收二维参考影像THF并且根据二维参考影像THF利用影像来计算第二角度参考数据ARD2。
[0146]关于第一发光控制单元144,第一发光控制单元144根据手势辨识处理单元148所传送的第一发光指令CIl来输出第一发光控制讯号CSl以控制第一发光模块120发射出第一光线a。
[0147]关于角度控制单元146,角度控制单元146用以接收光感应讯号LS并根据光感应讯号LS来计算第一角度参考数据ARDl,其中角度控制单元146根据角度侦测指令Al传送角度侦测控制讯号ACS至角度侦测模块130。
[0148]关于手势辨识处理单元148,手势辨识处理单元148用以分别接收影像控制单元142与角度控制单元146所传送的第一角度参考数据ARDl、第二角度参考数据ARD2并且根据第一角度参考数据ARD1、第二角度参考数据ARD2与固定长度XRl来计算单手HA的深度数据Zl与水平位移数据Λ XI,藉此以辨识单手HA所进行的动作。值得一提的是,在本发明中,手势辨识处理单元142能够通过二维参考影像THF来获取单手HA的骨架数据。
[0149]接下来要教示的,是进一步说明本发明的手势辨识系统300的工作原理。
[0150]在本实施例中,手势辨识处理单元148会传送第一发光指令CIl至第一发光控制单元144,以使第一发光控制单元144传送第一发光控制讯号CSl至第一发光模块120以发射出第一光线a(具有第一光线照射范围LRl)来照射使用者的单手HA。再者,手势辨识处理单元148会传送角度侦测指令Al至角度控制单元146以使得角度控制单元146利用角度侦测控制讯号ACS来控制角度侦测模块130来侦测或接收第一光线a照射至单手HA所产生的第一反射光a’,藉此以获得角度Θ I的信息。同时,影像撷取模块110会撷取用户的单手HA的至少一二维参考影像THF,并且传送单手HA的至少一二维参考影像THF至影像控制单元142以进行分析与计算。接下来,影像控制单元142会接收影像撷取模块110所传送的单手HA的至少一二维参考影像THF,并且影像控制单元142会通过二维参考影像来计算二维参考影像THF的第二角度参考数据ARD2 (亦即角度Θ 2的信息)。之后,影像控制单元142会将第二角度参考数据ARD2传送至手势辨识处理单元148。
[0151]此外,在角度侦测模块130接收到第一光线a照射到单手HA所反射的第一反射光a’后,角度侦测模块130会传送对应于第一反射光a’的光感应讯号LS至角度控制单元146。值得一提的是,角度侦测模块130可被设计为仅能够接收第一光线a的功能模块以避免接收到其它光线而产生电路误动作的现象,例如角度侦测模块130具有与第一光线a的光波长相匹配的光波长侦测范围或与第一光线a的发光脉冲周期相匹配的光侦测周期。接着,角度控制单元146会根据所接收到的光感应讯号LS来进行分析与计算以获得第一角度参考数据ARDl (亦即角度Θ I的信息),并且角度控制单元146会将第一角度参考数据ARDl传送至手势辨识处理单元148。
[0152]接下来,请同时参阅图2与图3,手势辨识处理单元148会根据固定长度XR1、第一角度参考数据ARDl与第二角度参考数据ARD2并通过式(I)与式(2)的联立方程式来计算单手HA的深度数据Zl与水平位移数据Λ XI,藉此以判断使用者的单手HA所进行的动作。接下来,手势辨识处理单元148会根据二维参考影像THF与深度数据Zl来将用户的手势动作与数据库内的预定手势操作指令进行比对与判断,进而使计算机系统、计算机/电视游戏执行相对应的指令或软件。
[0153]为了更详细地说明本发明所述的手势辨识系统300的运作流程,以下将举多个实施例中至少之一来作更进一步的说明。
[0154]在接下来的多个实施例中,将描述不同于上述图3实施例的部分,且其余省略部分与上述图3实施例的部分重迭。此外,为说明便利起见,相似的参考数字或标号指示相似的组件。
[0155]〔用以扩充单手手势辨识系统的光线照射范围的一实施例〕
[0156]请同时参照图4?图6,图4为根据本发明实施例的用以扩充单手手势辨识系统的光线照射范围的区块示意图。图5为根据图4的手势辨识系统的计算深度数据与水平位移数据的示意图。图6为根据本发明一实施例所绘示的手势辨识系统的细部区块示意图。与上述图1实施例不同的是,在本实施例中,手势辨识系统400更包括至少一个用以发射第二光线b的第二发光模块410,其中第二光线b具有第二光线照射范围LR2,并且光线照射范围LR2与LRl可部分重迭。须注意的是,角度侦测模块130更能够用以接收第二光线b的第二反射光b’并且根据第二反射光b’来输出光感应讯号LS至角度控制单元146,所述第二反射光b’为第二光线b照射至单手HA所反射而产生,其中手势信息控制模块140传送第二发光控制讯号CS2至第二发光模块410。须注意的是,角度侦测模块130具有与第二发光模块120相匹配的光波长侦测范围或光侦测周期。值得一提的是,角度侦测模块140具有与第一光线a的光波长及第二光线b的光波长相匹配的光波长侦测范围或与第一光线a的发光脉冲周期及第二光线b的发光脉冲周期相匹配的光侦测周期,也就是说,第一光线a与第二光线b可具有相同的光波长,或者第一光线a与第二光线b可具有相同的脉冲周期(亦即产生第一光线a与第二光线b的发光脉冲周期相同),因此角度侦测模块130都能够接收到第一光线a(或其第一反射光a’)或第二光线b (或其第二反射光b’)。在本实施例的手势辨识系统400中,第二发光模块410用以扩充图1实施例中的手势辨识系统100的整体光线照射范围,以避免使用者的单手HA的位移超出了第一光线a的第一光线照射范围LRl而造成了整体系统的误动作。
[0157]在本实施例中,为了方便说明本发明,手势辨识系统400及600仅增设一个第二发光模块410以扩充整体光线照射范围,但在手识辨识系统的实际应用上,并不以增设一个第二发光模块410作为限制。在另一实施例中,手势辨识系统400及600能够依据实际需求来增设多个第二发光模块。此外,本发明的发光模块除了用以产生角度侦测模块所需要的反射光外,发光模块更能够用以作为红外线影像撷取模块所需要的照射光源。再者,与上述图3实施例不同的是,手势信息控制模块140更包括至少一个第二发光控制单元149。如图6所示,第二发光控制单元149电性连接第二发光模块410与手势辨识处理单元148。第二发光控制单元149根据手势辨识处理单元148所传送的第二发光指令CI2来输出第二发光控制讯号CS2至第二发光模块410,并且第二发光模块410会根据第二发光控制讯号CS2来发射第二光线b。
[0158]接下来要教示的,是进一步说明本发明的手势辨识系统600的工作原理。
[0159]如图6所示,当使用者的单手HA移动了一段距离后,影像撷取模块110会将动态移动的单手HA撷取至少一二维参考影像THF并传送至影像控制单元142以进行分析与计算。影像控制单元114会接收影像撷取模块110所传送的单手HA的至少一二维参考影像THF,并且影像控制单元142会通过上述图1B实施例的方式来从二维参考影像THF计算第二角度参考数据ARD2,如图4或图6所示的角度Θ4。此时,由于单手HA的移动已经超出了第一光线a的第一光线照射范围LR1,并且单手HA已经从第一光线a的第一光线照射范围LRl进入到第二光线b的第二光线照射范围LR2,因此,当角度侦测模块130侦测到第二光线b的第二反射光b’时,角度侦测模块130会根据第二反射光b’传送光感应讯号LS至角度控制单元146,其中第二反射光b’为第二光线b照射至单手HA所反射而产生。接下来,角度控制单元146会根据光感应讯号LS来计算出单手HA的的第一角度参考数据ARDl,如图4或图6所示的角度Θ3。之后,手势辨识处理单元148会分别接收到角度控制单元146与影像控制单元142所传送的第一角度参考数据ARDl与第二角度参考数据ARD2,并且手势辨识处理单元148会根据固定长度XR1、第一角度参考数据ARDl与第二角度参考数据ARD2并且通过式(3)与式(4)的联合方程式来计算使用者的单手HAl的深度数据Z2与水平位移数据Λ Χ2,如图5所示。接下来,手势辨识处理单元148会根据二维参考影像THF与深度数据Ζ2来将用户的手势动作与数据库内的预定手势操作指令进行比对与判断,进而使计算机系统、计算机/电视游戏执行相对应的指令或软件。
[0160]Ζ2= (XRl -Δ Χ2) X tan( Θ 3) 式(3)
[0161]Ζ2=( Δ X2) Xtan( Θ 4)式(4)
[0162]在接下来的多个实施例中,将描述不同于上述图6实施例的部分,且其余省略部分与上述图6实施例的部分重迭。此外,为说明便利起见,相似的参考数字或标号指示相似的组件。
[0163]〔辨识双手动作的手势辨识系统的实施例〕
[0164]请参照图7,图7为根据本发明实施例所绘示的用以辨识双手动作的手势辨识系统的区块示意图。用以辨识用户的双手手势的手势辨识系统700包括影像撷取模块710、第一发光模块720、第一角度侦测模块730、第三发光模块740、第二角度侦测模块750与手势信息控制模块760。手势信息控制模块760电性连接第一发光模块720、第三发光模块740、第一角度侦测模块730、第二角度侦测模块750与影像撷取模块710。
[0165]关于影像撷取模块710,影像撷取模块710通常配置于显示屏幕的上方(中间处),并且影像撷取模块710用以撷取用户的第一手HAl与第二手HA2的至少一二维参考影像THF并且输出二维参考影像至手势信息控制模块760。
[0166]关于第一发光模块720,第一发光模块720配置于影像撷取模块710的第一侧,并且第一发光模块720用以根据第一发光控制讯号CSl来发射第一光线a(第一光线a具有另一特定光波长或发光脉冲周期),其中第一光线a具有第一光线照射范围LR1。第一光线a可为红外线(Infrared),并且第一发光模块720可以是发光二极管(Light-EmittingD1de, LED)。
[0167]关于第一角度侦测模块730,第一角度侦测模块730配置于影像撷取模块710的第一侧,并且根据第一角度侦测控制讯号ACSl来侦测第一手HAl的角度变化的信息。进一步来说,第一角度侦测模块730接收第一光线a的第一反射光a’并且根据第一反射光a’输出第一光感应讯号LSl至手势信息控制模块760,其中第一反射光a’为第一光线a照射使用者的第一手HAl所反射而产生,并且由于用户通常为面对着影像撷取模块710而作出手势动作,所以第一手HAl定义可为使用者的右手。再者,在本实施例中,第一角度侦测模块730与影像撷取模块710之间的距离为第一固定长度XRl。值得一提的是,第一角度侦测模块730具有与第一光线a的光波长相匹配的光波长侦测范围或与第一光线a的发光脉冲周期相匹配的光侦测周期。
[0168]关于第三发光模块740,第三发光模块740配置于影像撷取模块710的第二侧,并且用以根据第三发光控制讯号CS3来发射第三光线c (第三光线c具有另一特定光波长或发光脉冲周期),其中第一光线c具有第三光线照射范围LR3。值得一提的是,影像撷取模块710的第二侧可为相反于影像撷取模块710的第一侧的另一侧。举例来说,影像撷取模块710的第一侧为界定为影像撷取模块710的左侧,并且影像撷取模块710的第二侧为界定为影像撷取模块710的右侧。第三光线c可为红外线(Infrared),并且第三发光模块740可以是发光二极管(Light-Emitting D1de, LED)。
[0169]关于第二角度侦测模块750,第二角度侦测模块750配置于影像撷取模块710的第二侧,并且根据一第二角度侦测控制讯号ACS2来侦测第二手HA2的角度变化的信息。进一步来说,第二角度侦测模块750接收第三光线c的第三反射光c’并且根据第三反射光c’输出第二光感应讯号LS2至手势信息控制模块760,其中第三反射光c’为第三光线c照射至第二手HA2所反射而产生,并且由于用户通常为面对着影像撷取模块710而作出手势动作,所以第二手HAl可定义为使用者的左手。再者,在本实施例中,第二角度侦测模块750与影像撷取模块710之间的距离为第二固定长度XR2。第二角度侦测模块750具有与第三光线c的光波长相匹配的光波长侦测范围或与第三光线c的发光脉冲周期相匹配的光侦测周期。
[0170]关于手势信息控制模块760,手势信息控制模块760分别传送第一发光控制讯号CS1、第三发光控制讯号CS3、第一角度侦测控制讯号ACSl与第二角度侦测讯号ACS2至第一发光模块720、第三发光模块740、第一角度侦测模块730与第二角度侦测模块750。手势信息控制模块760分别接收影像撷取模块710、第一角度侦测模块730与第二角度侦测模块750所传送的二维参考影像THF、第一光感应讯号LSl与第二光感应讯号LS2。之后,手势信息控制模块760会分别根据第一光感应讯号LSl与二维参考影像THF来获得第一角度参考数据(亦即角度Θ 5的信息)与第二角度参考数据(亦即角度Θ 6的信息),并且手势信息控制模块760会分别根据第二光感应讯号LS2与二维参考影像THF来获得第三角度参考数据(即角度Θ 7的信息)与第四角度参考数据(即角度Θ 8的信息)。须注意的是,在本实施例中,手势信息控制模块760更能够通过二维参考影像THF来获得第一手HAl的第一骨架数据与第二手HA2的第二骨架数据,如图15所示,图15为根据本发明实施例的第一手与第二手的骨架数据的示意图。
[0171]接下来要教示的,是进一步说明本发明的手势辨识系统700的工作原理。在进行下述说明前,须先说明的是,在手势辨识系统700的使用情境下,使用者可直接以双手的手势来对影像撷取模块710作出一默认手势。接着,计算机系统即会执行此手势动作相对应的应用程序或是功能选项。
[0172]详细来说,请同时参考图7与图8A?图8B,图8A?8B为根据图7的手势辨识系统的计算深度数据与水平位移数据的示意图。在本实施例的手势辨识系统700,假设用户的第一手HAl所移动的范围位于第一光线a的第一光线照射范围LRl内并且第二手HA2所移动的范围位于第三光线c的第三光线照射范围LR3内。手势信息控制模块760会分别传送第一发光控制讯号CSl与第三发光控制讯号CS3至第一发光模块720与第三发光模块740,以使第一发光模块720与第三发光模块740分别发射出第一光线a(具有第一光线照射范围LRl)与第三光线c (具有第三光线照射范围LR3)。同时,手势信息控制模块760会分别传送第一角度侦测控制讯号ACSl与第二角度侦测控制讯号ACS2至第一角度侦测模块730与第二角度侦测模块750,藉此以分别控制第一角度侦测模块730与第二角度侦测模块750来接收第一反射光a’与第三反射光c’。影像撷取模块710会撷取第一手HAl与第二手HA2的至少一二维参考影像THF,并且传送至少一二维参考影像THF至手势信息控制模块760以进行分析与计算。
[0173]此外,第一角度侦测模块730会接收第一光线a照射至第一手HAl所反射的第一反射光a’并传送对应的第一光感应讯号LSl至手势信息控制模块760,其中第一角度侦测模块730可被设计为仅能够接收第一光线a的功能模块以避免接收到其它光线而产生电路误动作的现象。第二角度侦测模块750会接收第
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