使用光学扫描提供用户界面的系统和方法
【专利摘要】本发明提供了一种使用光学扫描提供用户界面的系统和方法。所述系统包括：扫描光源；光学传感器，其被配置成检测从扫描光源向车辆中的物体照射的光是否被弥散；处理器，其被配置成：操作扫描光源以便将扫描用的光在预定时间照射到预定位置；估计弥散光的位置；在光学传感器检测到光的弥散时通过将光的检测时间与扫描光源的预定时间和照射位置进行比较来输出相应的信号；基于输出信号识别车辆中的物体的形状或运动；以及基于信号操作车辆中的装置。
【专利说明】使用光学扫描提供用户界面的系统和方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及使用光学扫描提供用户界面的系统和方法。更特别地，本发明涉及使用光学扫描提供用户界面的系统和方法，其通过识别车辆中乘客的手势来控制车辆中的装置。
【背景技术】
[0002]近来，车辆正在被配备有各种电子装置来提供乘客便利性。诸如导航系统和移动电话免提系统之类的电子装置被安装在车辆内，包括现有技术中通常安装的电子装置(例如无线电系统和空调系统)。
[0003]近来开发的车辆中的电子装置通过预定的按钮和触摸屏提供用户界面。这些装置通过乘客的手、手指等的接触来操作。此外，这样的动作可能会妨碍安全驾驶，因为这样的动作要基于乘客的眼睛和手的动作。因此，已经开发出通过使用超声波传感器测量距离和检测速度来识别手的位置或运动的技术。
[0004]此外，传统的方法包括:通过使用红外光束检测被手阻挡或反射的信号来间接地检测是否存在手或手的位置。另外，另一传统方法包括:通过使用电容传感器电学地识别手的接近来识别在距用户界面的预定距离内存在手。在另一传统方法中，该方法包括:通过使用人体的导电性传送和接收电波(例如借助天线)来识别手势。此外，另一方法包括:使用成像装置(例如摄像机)来识别手的形状或手的移动。然而，在上述的传统方法中，由于成像装置较昂贵或者需要图像识别设备而使得系统变得复杂且昂贵。
[0005]本部分中公开的上述信息只是为了增强对本发明的背景的理解，并且因此可能包含不构成在该国对本领域普通技术人员而言已知的现有技术的信息。
【发明内容】
[0006]本发明提供了具有以下优点的系统和方法:能够使用相对低成本的光学扫描来识别乘客的手势，并且因此能够控制车辆中的各种电子装置。
[0007]本发明的示例性实施例提供了使用光学扫描提供用户界面的系统，其可以包括:扫描光源；光学传感器，其检测从扫描光源朝向车辆内的物体照射的光是否被弥散；信号处理模块，其操作扫描光源以便将扫描用的光在预定时间照射到预定位置，并且在光学传感器检测到光的弥散时通过将光的检测时间与扫描光源的预定时间和照射位置进行比较来估计弥散光的位置并输出相应的信号；识别单元，其基于来自信号处理模块的信号识别车辆内的物体的形状或运动，并输出相应的信号；以及电子控制单元，其基于来自识别单元的信号来操作车辆中的装置。
[0008]扫描光源可以照射红外激光。扫描光源可以包括:激光源，其照射红外激光；以及微反射镜，其由信号处理模块控制以便将来自激光源的激光在预定时间反射到预定位置。
[0009]根据本发明的示例性实施例的使用光学扫描提供用户界面的系统还可以包括信息数据库，其存储车辆内的物体的识别出的形状或运动以及与形状或运动相对应的装置操作信息，并且识别单元可以将装置操作信息与数据库中的识别出的形状或运动进行比较，并且在识别出的形状或运动与预先输入的装置操作信息相对应时可以输出相应的信号。
[0010]根据本发明的示例性实施例的使用光学扫描提供用户界面的系统还可以包括输出单元，其通过电子控制单元显示车辆中的装置的操作。
[0011]本发明的另一示例性实施例提供了使用光学扫描提供用户界面的方法，其可以包括:将激光在预定时间照射到预定位置；检测激光的弥散；当检测到激光的弥散时，将激光的检测时间与激光的照射时间进行比较并记录激光在相应时间的照射位置；基于激光的照射位置识别车辆内的物体的形状或运动；将与物体的识别出的形状或运动相对应的信号与预先输入的装置操作信息进行比较，并且在物体的识别出的形状或运动与预先输入的装置操作信息相对应时输出相应的信号；以及基于输出信号操作相应的装置。
[0012]根据本发明的示例性实施例的使用光学扫描提供用户界面的方法还可以包括:在照射激光之前，确定是否存在对使用光学扫描操作用户界面这一功能的使用请求，并且当存在对使用光学扫描操作用户界面这一功能的使用请求时，可以执行将激光在预定时间照射到预定位置的步骤。
[0013]根据本发明的示例性实施例的使用光学扫描提供用户界面的方法还可以包括:确定是否存在对使用光学扫描操作用户界面这一功能的停止使用请求，并且当存在对使用光学扫描操作用户界面这一功能的停止使用请求时，停止使用光学扫描操作用户界面这一功倉泛。
[0014]将激光在预定时间照射到预定位置的步骤可以由照射红外激光的激光源、以及把来自激光源的激光在预定时间反射到预定位置的微反射镜执行。
[0015]根据本发明的示例性实施例的使用光学扫描提供用户界面的系统和方法可以使用光学扫描来识别车辆中的乘客的手势，并控制车辆中的装置。根据本发明的示例性实施例的使用光学扫描提供用户界面的系统和方法还可以识别车辆中的乘客的手势并控制车辆中的装置，由于使用相对低成本的扫描而不会额外地过多增加成本。
【专利附图】
【附图说明】
[0016]图1是示出根据本发明的示例性实施例的使用光学扫描提供用户界面的系统的一部分配置的示例性视图；
[0017]图2和3是示出根据本发明的示例性实施例的使用光学扫描提供用户界面的系统的光学扫描的过程的示例性视图；
[0018]图4是示出根据本发明的示例性实施例的使用光学扫描提供用户界面的系统的示例性框图；并且
[0019]图5是示出根据本发明的示例性实施例的使用光学扫描提供用户界面的方法的示例性流程图。
[0020]附图标记的说明
[0021]100:扫描光源 110:激光源
[0022]120:微反射镜 200:光学传感器
[0023]300:信号处理模块400:识别单元
[0024]500:电子控制单元600:信息数据库[0025]700:输出单元【具体实施方式】
[0026]应理解的是，本文中使用的术语“车辆”或“车辆的”或其它类似术语包括一般的机动车辆(诸如包括运动型多功能车(SUV)、公共汽车、卡车、各种商用车辆在内的客车)、包括各种艇和船在内的水运工具、飞行器等，并且包括混合动力车、电动车、插电式混合电动车、氢动力车以及其它代用燃料车(例如从除石油以外的资源中取得的燃料)。
[0027]尽管示例性实施例被描述为使用多个单元来执行示例性处理，但应理解的是，所述示例性处理也可以由一个或多个模块来执行。另外，应理解的是，术语“控制器/控制单元”是指包括存储器和处理器的硬件装置。所述存储器被配置成存储各模块，并且所述处理器被具体地配置成执行所述模块以执行下面进一步描述的一个或多个处理。
[0028]此外，本发明的控制逻辑可以实施为包含由处理器、控制器等执行的可执行程序指令的非暂时性计算机可读介质。计算机可读介质的实例包括但不限于ROM、RAM、压缩盘(CD)-ROM、磁带、软盘、闪存驱动器、智能卡和光学数据存储装置。计算机可读记录介质也可以分布在网络连接的计算机系统中，使得计算机可读介质以分布式方式(例如通过远程信息处理服务器或控制器局域网(CAN))被存储和执行。
[0029]本文中所用的术语仅用于描述特定实施例的目的，并且并非旨在对本发明进行限制。如本文中所使用的那样，单数形式的“一”旨在也包括复数形式，除非文中清楚地指出。还应理解的是，术语“包括”在本说明书中被使用时，指的是所陈述的特征、整数、步骤、操作、元件和/或组件的存在，而并不排除一个或多个其他特征、整数、步骤、操作、元件、组件和/或其组合的存在或附加。如本文中使用的那样，术语“和/或”包括一个或多个相关列出条目的任何和全部组合。
[0030]在下文中，将参考附图详细描述本发明的示例性实施例。如本领域技术人员认识到的那样，所描述的实施例可以以各种不同的方式得到修改，同时所有这些方式都不脱离本发明的精神或范围。为了方便描述而在附图中随意地示出一些配置，并且本发明不限于这些附图。
[0031]图1是示出根据本发明的示例性实施例的使用光学扫描提供用户界面的系统的一部分配置的示例性视图，图2和3是示出根据本发明的示例性实施例的使用光学扫描提供用户界面的系统的光学扫描的过程的示例性视图，并且图4是示出根据本发明的示例性实施例的使用光学扫描提供用户界面的系统的示例性框图。
[0032]参考图1至4，根据本发明的示例性实施例的使用光学扫描提供用户界面(UI)的系统可以包括:扫描光源100 ;光学传感器200,其被配置成检测从扫描光源100向车辆中的物体照射的光是否被弥散；信号处理模块300 (例如处理器)，其被配置成控制扫描光源100的操作以便将扫描用的光在预定时间照射到预定位置，并且在光学传感器200检测到光的弥散时，通过将光的检测时间与扫描光源100的预定时间和照射位置进行比较来估计弥散光的位置并输出相应信号；识别单元400，其由信号处理模块300执行并被配置成基于来自信号处理模块300的信号来识别车辆中物体的形状或运动，并输出相应信号；以及电子控制单元500，其被配置成基于来自识别单元400的信号来操作车辆中的装置。尽管信号处理模块300和电子控制单元500被描述为分立的装置，但是在一些实施例中信号处理模块300和电子控制单元500可以组合为一个装置。
[0033]扫描光源100可以配置成照射红外激光，并且可以包括:配置成照射红外激光的激光源110，以及由信号处理模块300控制从而把来自激光源110的激光在预定时间反射到预定位置的微反射镜112。
[0034]根据本发明的示例性实施例的使用光学扫描提供用户界面的系统还可以包括信息数据库600，其被配置成存储车辆中的物体的识别出的形状或运动以及与该形状或运动相对应的装置操作信息。识别单元300可以配置成将数据库600中的装置操作信息与识别出的形状或运动进行比较，并且在识别出的形状或运动与预先输入的装置操作信息相对应时输出相应信号。
[0035]电子控制单元500可以配置成通过产生用于操作车辆中的所选装置的控制信号来提供用户期望的操作。例如，车辆中的装置的可选操作可以是歌曲选择、通电/断电、音量调高、接听/挂断移动电话、音乐播放/停止/静音、空调器开启/关闭、加热器开启/关闭、以及遮阳板操作、等等。
[0036]车辆中的物体的识别出的形状或运动可以如图所示例如是手的形状和手的姿势，并且由信号处理模块300执行的信息数据库600可以配置成存储与预定的各种手部运动和手腕角度的变化相对应的手势信息。此外，如果有必要，信息数据库600可以配置成存储与手势信息相对应的装置操作信息。
[0037]例如，车辆中的装置的操作可以通过向左抽动、向右抽动、晃动、和手的转动来选择，以便控制装置操作(例如向左/右选择歌曲、通电/断电、和音量调高/调低)；另外，对于各种手腕姿势而言，可以实现各种装置操作(例如音乐停止、音乐开启/关闭、音乐暂停、和空调器开启/关闭)。
[0038]所存储的手势信息可以预先设定，或者可以存储由乘客登记的手势信息。乘客可以选择并存储关于手的各种变化的信息作为手势。换句话说，乘客可以通过手腕姿势直接输入关于其手腕角度的变化，从而使关于身体的不同部位的变化的信息(例如，手腕角度)能够无误地(例如，以最小误差)得到识别。
[0039]根据本发明的示例性实施例的使用光学扫描提供用户界面的系统还可以包括输出单元700，其由电子控制单元500操作从而显示车辆中的装置的操作。输出单元700可以包括触摸屏、扬声器、以及移动电话、音乐播放器、空调器、加热器、遮阳板的操作、以及作为车辆中的装置的操作对象的内容。此外，输出单元可以配置成在显示装置上输出车辆中的装置的操作。
[0040]图5是示出根据本发明的示例性实施例的使用光学扫描提供用户界面的方法的示例性流程图。在下文中，描述根据本发明的示例性实施例的使用光学扫描提供用户界面的方法。
[0041]信号处理模块300可以配置成操作扫描光源100,以便将扫描用的光在预定时间照射到预定位置(S200)。例如，信号处理模块300可以配置成操作微反射镜112以便把来自激光源110的光在预定时间反射到预定位置。激光源110可以是红外激光源、并且可以顺次地沿水平方向和垂直方向将红外激光照射到预定位置。
[0042]信号处理模块300可以配置成确定光学传感器200是否检测到光的弥散(S300)。如图2和3所示，当从红外激光源照射的激光到达车辆中的物体(例如手)时，在接收激光的部分可能会产生弥散。换句话说，光学传感器200可以配置成在到达车辆中的物体的红外激光被弥散时，输出和提供相应的信号到信号处理模块300。
[0043]当检测到光的弥散时，信号处理模块300可以配置成将激光的检测时间与激光的照射时间进行比较，并记录激光的照射位置。信号处理模块300还可以配置成基于激光的照射位置来识别车辆中的物体的形状或运动，并输出相应的信号(S500)。
[0044]由信号处理模块300执行的识别单元400可以配置成将与物体的识别出的形状或运动相对应的信号与预先输入的装置操作信息进行比较，并且在与识别出的形状或运动相对应的信号对应于预先输入的装置操作信息时输出相应的信号(S600)。车辆中的物体的识别出的形状或运动可以如图所示例如是手的形状和手的姿势，信息数据库600可以配置成存储与预定的各种手部运动和手腕角度的变化相对应的手势信息，并且识别单元400可以配置成将如图3所示的手部运动与信息数据库600中预先定义的各种手部运动进行比较，并输出与关于手势的信息相对应的装置操作信息。
[0045]电子控制单元500可以配置成基于输出信号来操作相应的装置(S700)。例如，车辆中的装置的操作是诸如向左/向右选择歌曲、通电/断电、和音量调高/调低之类的装置操作，另外，对于各种手腕姿势而言，可以实现诸如停止音乐、音乐开启/关闭、音乐暂停、和空调器开启/关闭之类的各种装置操作。
[0046]存储的手势信息可以预先设定，或者可以存储由乘客登记的手势信息。乘客可以选择和存储关于手的各种变化的信息作为手势。
[0047]信号处理模块300可以配置成在照射激光之前确定是否存在对使用光学扫描操作用户界面这一功能的使用请求(S100)，并且响应于检测到对使用光学扫描操作用户界面这一功能的使用请求，信号处理模块300可以配置成将激光在预定时间照射到预定位置。对操作用户界面这一功能的使用请求可以通过例如按钮、接触屏、声音、和手势来实现。
[0048]根据本发明的示例性实施例的使用光学扫描提供用户界面的方法还可以包括确定是否存在对使用光学扫描操作用户界面这一功能的停止使用请求(S800)，并且可以配置成响应于检测到对使用光学扫描操作用户界面这一功能的停止使用请求，而停止使用光学扫描操作用户界面这一功能。
[0049]尽管为了更好理解和更易于描述而对信号处理单元300、识别单元400和电子控制单元500的配置和功能进行了独立描述，但是本发明并不限于此，并且可以利用一个ECU(电子控制单元)来实现信号处理模块300、识别单元400和电子控制单元500的功能。
[0050]尽管本发明已经结合当前被认为是示例性实施例的实施例进行了描述，但应理解的是，本发明并不限于所公开的实施例。相反，本发明旨在覆盖所附权利要求的精神和范围内所包括的各种改型和等效配置。
【权利要求】
1.一种使用光学扫描提供用户界面的系统，所述系统包括: 扫描光源； 光学传感器，其被配置成检测从所述扫描光源向车辆中的物体照射的光是否被弥散； 处理器，其被配置成: 操作所述扫描光源以便将扫描用的光在预定时间照射到预定位置； 估计弥散光的位置； 在所述光学传感器检测到光的弥散时通过将光的检测时间与所述扫描光源的所述预定时间和照射位置进行比较来输出相应的信号； 基于输出信号识别车辆中的物体的形状或运动；以及 基于所述信号操作车辆中的装置。
2.如权利要求1所述的系统，其中所述扫描光源被配置成照射红外激光。
3.如权利要求1所述的系统，其中所述扫描光源包括: 激光源，其被配置成照射红外激光；以及 微反射镜，其由 所述处理器操作以便将来自所述激光源的激光在预定时间反射到预定位置。
4.如权利要求1所述的系统，其中所述处理器还被配置成: 在信息数据库中存储车辆中的物体的识别出的形状或运动、以及与所述形状或运动相对应的装置操作信息； 将所述数据库中的所述装置操作信息与识别出的形状或运动进行比较；以及 当识别出的形状或运动与预先输入的装置操作信息相对应时，输出相应的信号。
5.如权利要求1所述的系统，其中所述处理器还被配置成在输出装置上显示车辆中的装置的操作。
6.一种使用光学扫描提供用户界面的方法，所述方法包括: 由处理器将激光在预定时间照射到预定位置； 由所述处理器检测激光的弥散； 由所述处理器将激光的检测时间与激光的照射时间进行比较； 当检测到激光的弥散时，由所述处理器记录激光在相应时间的照射位置； 由所述处理器基于激光的所述照射位置，识别车辆中的物体的形状或运动； 由所述处理器将与物体的识别出的形状或运动相对应的信号与预先输入的装置操作信息进行比较； 当物体的识别出的形状或运动与预先输入的装置操作信息相对应时，由所述处理器输出相应的信号；以及 由所述控制器基于输出信号操作相应的装置。
7.如权利要求6所述的方法，还包括: 由所述处理器在照射激光之前确定是否存在对使用光学扫描操作用户界面这一功能的使用请求；以及 响应于检测到对使用光学扫描操作用户界面这一功能的使用请求，执行由所述处理器将激光在预定时间照射到预定位置的步骤。
8.如权利要求6所述的方法，还包括:由所述处理器确定是否存在对使用光学扫描操作用户界面这一功能的停止使用请求；以及 响应于检测到对使用光学扫描操作用户界面这一功能的停止使用请求，由所述处理器停止使用光学扫描操作用户界面这一功能。
9.如权利要求6所述的方法，其中将激光在预定时间照射到预定位置的步骤由照射红外激光的激光源、和将来自所述激光源的激光在预定时间反射到预定位置的微反射镜执行。
10.一种包含由处理器或控制器执行的程序指令的非暂时性计算机可读介质，所述计算机可读介质包括: 将激光在预定时间照射到预定位置的程序指令； 检测激光的弥散的程序指令； 将激光的检测时间与激光的照射时间进行比较的程序指令； 当检测到激光的弥散时，记录激光在相应时间的照射位置的程序指令； 基于激光的所述照射位置，识别车辆中的物体的形状或运动的程序指令； 将与物体的识别出的形状或运动相对应的信号与预先输入的装置操作信息进行比较的程序指令； 当物体的识别出的形状或运动与预先输入的装置操作信息相对应时，输出相应的信号的程序指令；以及 基于输出信号操作相应的装置的程序指令。
11.如权利要求10所述的非暂时性计算机可读介质，还包括: 在照射激光之前确定是否存在对使用光学扫描操作用户界面这一功能的使用请求的程序指令；以及 响应于检测到对使用光学扫描操作用户界面这一功能的使用请求，将激光在预定时间照射到预定位置的程序指令。
12.如权利要求10所述的非暂时性计算机可读介质，还包括: 确定是否存在对使用光学扫描操作用户界面这一功能的停止使用请求的程序指令；以及 响应于检测到对使用光学 扫描操作用户界面这一功能的停止使用请求，停止使用光学扫描操作用户界面这一功能的程序指令。
13.如权利要求10所述的非暂时性计算机可读介质，其中将激光在预定时间照射到预定位置的步骤由照射红外激光的激光源、和将来自所述激光源的激光在预定时间反射到预定位置的微反射镜执行。
【文档编号】B60W50/08GK103895651SQ201310397646
【公开日】2014年7月2日 申请日期:2013年9月4日 优先权日:2012年12月27日
【发明者】金圣云 申请人:现代自动车株式会社