一种手势识别系统、电器及其控制方法与流程

本发明属于信息处理技术领域，具体涉及一种手势识别系统、电器及其控制方法，尤其涉及一种基于触摸按键的手势识别系统、具有该系统的电器、以及该电器的控制方法。

背景技术：

手势，可以是来自人的身体各部位的运动，但一般是指脸部和手的运动。手势识别，可以是通过数学算法来识别人类手势。在现有技术中，主要是利用红外、摄像头、Kinect(即微软的XBOX360体感周边外设)等实现手势识别，成本较高，实现较复杂。

例如：利用红外实现手势识别，辅助于电容触摸电路用于感应手指的按压和滑动相结合，避免电容触摸电路因外界原因误触发；利用Kinect摄像机实现手势识别，利用红外实现手势的3D动作识别，利用红外光发射装置周期性地向滤光片发射红外光来驱动红外触摸控制器完成对吸油烟机的控制，等等。

现有技术中，存在操作过程复杂、成本高和可靠性低等缺陷。

技术实现要素：

本发明的目的在于，针对上述缺陷，提供一种手势识别系统、电器及其控制方法，以解决现有技术中手势识别的实现过程较复杂的问题，达到简化手势识别的实现过程的效果。

本发明提供一种手势识别系统，包括：触摸按键和控制器，其中，所述触摸按键，包括：手势识别区；其中，所述手势识别区，用于在使用者的手指靠近所述手势识别区、且不接触所述手势识别区时，感应所述手指的任一所述手势；所述控制器，用于确定在所述感应到的所述手势时，所述手指与所述手势识别区之间形成的平行板电容，相比于所述手势识别区在所述手势之前的预设状态的电容变化量。

可选地，所述控制器，还用于根据所述电容变化量和预设的控制命令集，识别所述手势表示的控制命令。

可选地，所述控制器，还用于根据所述识别得到的所述控制命令，对待控对象发出与所述控制命令对应的控制信号。

可选地，所述控制器，还用于在对所述电容变化量进行确定之前，确定所述感应到的所述手势是否为预设的开启自身识别功能的开启手势；并当确定所述手势为所述开启手势时，开启自身识别功能；相应地，所述控制器对所述电容变化量的确定，包括：基于开启的所述自身识别功能，对所述电容变化量进行确定。

可选地，所述手势识别区，包括：触摸感应板。

可选地，所述触摸感应板，包括：PCB板；所述PCB板的焊盘适配安装于所述控制器的检测口。

可选地，所述触摸感应板，还包括：覆盖在所述PCB板外围的覆盖层；相应地，所述控制器对所述电容变化量的确定，还包括：根据公式C＝(ε₀ε_rA)/d，计算得到所述电容变化量；其中，C表示所述电容变化量，ε₀表示空气的介电常数，ε_r表示所述覆盖层的介电常数，A表示所述手指与所述触摸感应板的感应面积，d表示在所述手势时所述手指与所述触摸感应板之间的距离；和/或，所述控制器，包括：与所述PCB板集成设置在所述覆盖层下的控制芯片。

可选地，还包括：显示模块、电源模块的至少之一；其中，所述显示模块，用于对所述手势、所述电容变化量、所述控制命令的至少之一进行显示；和/或，所述电源模块，用于为待控对象所属的控制系统提供电能。

与上述系统相匹配，本发明另一方面提供一种电器，包括：以上所述的手势识别系统。

与上述电器相匹配，本发明再一方面提供一种电器的控制方法，包括：在使用者的手指靠近如以上所述的电器的所述手势识别区、且不接触所述手势识别区时，感应所述手指的任一所述手势；确定在所述感应到的所述手势时，所述手指与所述手势识别区之间形成的平行板电容，相比于所述手势识别区在所述手势之前的预设状态的电容变化量；

可选地，还包括：根据所述电容变化量和预设的控制命令集，识别所述手势表示的控制命令。

可选地，还包括：根据所述识别得到的所述控制命令，对所述电器发出与所述控制命令对应的控制信号。

可选地，还包括：当所述电器包括所述显示模块时，对所述手势、所述电容变化量、所述控制命令的至少之一进行显示。

可选地，还包括：在对所述电容变化量进行确定之前，确定所述感应到的所述手势是否为预设的开启自身识别功能的开启手势；并当确定所述手势为所述开启手势时，开启自身识别功能；相应地，对所述电容变化量的确定，包括：基于开启的所述自身识别功能，对所述电容变化量进行确定。

可选地，对所述电容变化量的确定，还包括：根据公式C＝(ε₀ε_rA)/d，计算得到所述电容变化量；其中，C表示所述电容变化量，ε₀表示空气的介电常数，ε_r表示所述覆盖层的介电常数，A表示所述手指与所述触摸感应板的感应面积，d表示在所述手势时所述手指与所述触摸感应板之间的距离。

本发明的方案，直接利用触摸按键实现手势识别，代替基于红外、摄像头、Kinect等手势识别系统，简化结构、降低成本。

进一步，本发明的方案，利用触摸按键实现手势识别，能在不触碰吸油烟机、电磁炉等经常有油水的电器表面即可实现功能控制，实用性强，人性化好。

进一步，本发明的方案，利用触摸按键实现手势识别，硬件结构简单，利用一块由数个圆形焊盘，焊盘外围铺地的PCB板材作为触摸按键，成本低廉，控制方便。

由此，本发明的方案，通过触摸按键与手指之间的电容变化量实现手势识别，解决现有技术中手势识别的实现过程较复杂的问题，从而，克服现有技术中操作过程复杂、成本高和可靠性低的缺陷，实现操作过程简单、成本低和可靠性高的有益效果。

本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。

下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。

附图说明

图1为本发明的手势识别系统的一实施例的结构示意图；

图2为本发明的手势识别系统的另一实施例的结构示意图；

图3为本发明的电器中触摸按键的一实施例的主视结构示意图；

图4为为本发明的电器中触摸按键与手势组合的一实施例的结构示意图；

图5为本发明的电器的一实施例的手势识别检测信号的流程示意图；

图6为本发明的电器的一实施例的手势识别控制程序的流程示意图；

图7为本发明的电器的一实施例的手势识别控制的原理示意图；

图8为本发明的电器的控制方法的一实施例的流程示意图。

结合附图，本发明实施例中附图标记如下：

100-触摸按键；200-控制器；202-控制芯片；300-显示模块；400-电源模块；500-手指；600-电容变化模拟曲线。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明具体实施例及相应的附图对本发明技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

根据本发明的实施例，提供了一种手势识别系统，如图1所示本发明的装置的一实施例的结构示意图。该手势识别系统可以包括：触摸按键100和控制器200。

在一个例子中，所述触摸按键100，可以包括：手势识别区。

例如：触摸按键100具有手势识别区。

其中，所述手势识别区，可以用于在使用者的手指500靠近所述手势识别区、且不接触所述手势识别区时，感应所述手指500的任一所述手势。

由此，通过设置手势识别区，可以在手势识别区的预设范围内更准确、更可靠地感应用户的手势，使用便捷性好。

可选地，所述手势识别区，可以包括：触摸感应板。

由此，通过触摸感应板，可以在用户的手指靠近所述触摸感应板一定距离(例如：处于手势识别区的预设范围内)、且不接触触摸感应板时对手指的手势进行感应，从而可以有利于用户在不接触触摸感应板即可实现相应控制，使用便捷性更好，人性化更好。

可选地，所述触摸感应板，可以包括：PCB板；所述PCB板的焊盘适配安装于所述控制器200的检测口。

其中，PCB板上有数个圆形焊盘组成矩阵，焊盘外围铺地，焊盘与控制器200(例如：控制芯片202)的检测口相连。

例如：利用一块由数个圆形焊盘，焊盘外围铺地的PCB。

例如：手势识别区，由一块数个圆形焊盘，焊盘外围铺地的印刷电路板构成，用于感应不同的手势动作。

例如：手势识别区，可利用由数个圆形焊盘，焊盘外围铺地的印刷电路板(即PCB板)作为触摸感应板。

例如：触摸按键100圆形焊盘外围铺地，可屏蔽干扰信息，使检测信号更加精确由此，通过一块由数个圆形焊盘，焊盘外围铺地PCB板作为触摸感应板，一方面电路结构简单，信号传输可靠性高；另一方面通过铺地设置，使得电信号的传输和用户使用的安全性更好，当然人性化也更佳。

可选地，所述触摸感应板，还可以包括：覆盖在所述PCB板外围的覆盖层。

由此，通过在PCB板外围设置覆盖层，一方面可以更好地保护PCB板不被外围环境影响，从而有利于提高PCB板运行的可靠性和安全性；另一方面，可以将PCB板的电信号与外围环境隔离，使得用户使用的安全性大大增强，美观性也更好，无形中提升了用户的使用体验。

相应地，在一个可选具体例子中，所述控制器200对所述电容变化量的确定，还可以包括：根据公式C＝(ε₀ε_rA)/d，计算得到所述电容变化量。

其中，C表示所述电容变化量，ε₀表示空气的介电常数，ε_r表示所述覆盖层的介电常数，A表示所述手指500与所述触摸感应板的感应面积，d表示在所述手势时所述手指500与所述触摸感应板之间的距离。

例如：当手指接近触摸感应板表面时，手指和触摸感应板形成一个简单的平行板电容。根据公式C＝(ε₀ε_rA)/d，手指与触摸感应板的感应面积A一定时，在不接触触摸感应板的情况下，控制芯片202能准确的检测到该感应电容(即平行板电容)的变化(参见图5所示的例子)量C。为此可以基于触摸按键实现手势识别。

由此，通过在确定电容变化量时，综合空气的介电常数和覆盖层的介电常数，使得对电容变化量的确定更加可靠、更加精准，从而使得对电器的控制更加可靠、更加灵敏。

在一个可选具体例子中，所述控制器200，可以包括：与所述PCB板集成设置在所述覆盖层下的控制芯片202。

例如：触摸按键100、控制芯片200都可以集成焊接在一块PCB板上，以更好地节省空间，增加运行可靠性。其中，触摸按键100，可以由数个圆形焊盘组成矩阵构成，每个焊盘与控制芯片202的检测口相连。

例如：触摸按键控制芯片。

由此，通过适配设置在覆盖层内侧的控制芯片作为控制器，可以使得硬件结构更加紧凑，也有利于减少信号传输距离而使得信号传输更加可靠，且控制器置于覆盖层内侧可以得到覆盖层的保护进而提升其安全性和运行可靠性。

在一个例子中，所述控制器200，可以用于确定在所述感应到的所述手势时，所述手指500与所述手势识别区之间形成的平行板电容，相比于所述手势识别区在所述手势之前的预设状态的电容变化量。

例如：控制芯片202，可以用于检测不同手势情况下手势识别区即触摸感应板与手指(参见图4所示的手指500)之间的电容变化量(可参见图4所示的电容变化模拟曲线600)。

由此，通过触摸按键感应手势，并直接利用触摸按键确定基于感应到的手势引起的手势识别区的电容变化量，结构简单，成本低。

在一个可选实施方式中，所述控制器200，还可以用于根据所述电容变化量和预设的控制命令集，识别所述手势表示的控制命令。

例如：利用触摸按键实现手势识别(例如：直接利用触摸按键实现手势识别)。

例如：手势识别系统开启后利用触摸按键控制芯片检测感应电容变化量，以此识别不同的手势命令。

例如：可以根据公式C＝(ε₀ε_rA)/d，只要触摸按键100的面积一定，即可在不接触触摸按键100的情况下，电容变化量C也能被控制芯片202检测，实现手势识别。

由此，通过触摸按键实现手势识别，可靠性高，精准性好。

在一个可选实施方式中，所述控制器200，还可以用于根据所述识别得到的所述控制命令，对待控对象发出与所述控制命令对应的控制信号。

例如：根据不同的手势命令发出控制信号控制器具。

例如：根据电容变化量对受控器件(例如：吸油烟机、电磁炉等)发出相对应控制信号。

例如：能在不触碰吸油烟机、电磁炉等经常有油水的电器表面即可实现功能控制。

由此，通过基于手势识别进行控制，控制更加方便，用户体验更加好。

在一个可选实施方式中，所述控制器200，还可以用于在对所述电容变化量进行确定之前，确定所述感应到的所述手势是否为预设的开启自身识别功能的开启手势；并当确定所述手势为所述开启手势时，开启自身识别功能。

例如：为避免误触发，预先设计一个手势动作开启手势识别系统。

相应地，所述控制器200对所述电容变化量的确定，可以包括：基于开启的所述自身识别功能，对所述电容变化量进行确定。

由此，通过对手势识别功能是否开启的控制，可以使得对电器的控制更加精准和可靠，误触发率降低了，使得用户的使用体验得以更好地提升。

在一个可选实施方式中，还可以包括：显示模块300、电源模块400的至少之一。

下面结合图2所示本发明的手势识别系统的另一实施例的结构示意图，进一步说明显示模块300和电源模块400的结构。

在一个例子中，所述显示模块300，可以用于对所述手势、所述电容变化量、所述控制命令的至少之一进行显示。

例如：显示模块300实时显示控制命令，使用户直观明确的知道命令是否识别正确。

例如：显示模块300，可以用于实时显示不同的手势结果。

例如：显示模块300，还可以用于实时显示控制命令(例如：不同手势所表示的控制命令)。

在一个例子中，所述电源模块400，可以用于为待控对象所属的控制系统提供电能。

例如：电源模块400，可以用于提供电能。

例如：电源模块400，可以用于给电器所属的控制系统供电。

例如：电源模块400，可以用于给控制芯片202供电。

由此，通过显示和供电等多种辅助控制，可以使得手势识别、以及基于手势识别的控制更加直观、更加人性化。

经大量的试验验证，采用本实施例的技术方案，直接利用触摸按键实现手势识别，代替基于红外、摄像头、Kinect等手势识别系统，简化结构、降低成本。

根据本发明的实施例，还提供了对应于手势识别系统的一种电器。该电器可以包括：以上所述的手势识别系统。

可选地，该电器，可以包括吸油烟机、电磁炉等经常有油水的电器。

在一个实施方式中，参见图7所示的例子，本发明的电器中的手势识别系统包括：触摸按键100、控制芯片(即触摸按键控制芯片)200、显示模块300和电源模块400。

在一个例子中，触摸按键100具有手势识别区。其中，触摸按键，通过检测电容的变化，经过触摸按键集成芯片处理后，输出开关的通断信号。

可选地，手势识别区，由一块铺地的印刷电路板构成，用于感应不同的手势动作。

可选地，手势识别区，可利用一块铺地的印刷电路板(即PCB板)作为触摸感应板。

例如：参见图3和图4所示的例子，触摸按键100可以利用一块由数个圆形焊盘，焊盘外围铺地(例如：铺设地线，可以起到屏蔽干扰信息的作用)的PCB板构成，结构简单，成本低廉。

在一个例子中，控制芯片202，可以用于检测不同手势情况下手势识别区即触摸感应板与手指(参见图4所示的手指500)之间的电容变化量(可参见图4所示的电容变化模拟曲线600)，根据电容变化量对受控器件(例如：吸油烟机、电磁炉等)发出相对应控制信号。

例如：当手指接近触摸感应板表面时，手指和触摸感应板形成一个简单的平行板电容。根据公式C＝(ε₀ε_rA)/d，手指与触摸感应板的感应面积A一定时，在不接触触摸感应板的情况下，控制芯片202能准确的检测到该感应电容(即平行板电容)的变化(参见图5所示的例子)量C。为此可以基于触摸按键实现手势识别。

其中，ε₀表示空气的介电常数，ε_r表示覆盖层(例如：包覆在触摸感应板外表面的壳体或覆膜)的介电常数，A表示手指与触摸感应板的感应面积，d表示在所述手势时所述手指(500)与所述触摸感应板之间的距离。

可见，可以根据公式C＝(ε₀ε_rA)/d，只要触摸按键100的面积一定，即可在不接触触摸按键100的情况下，电容变化量C也能被控制芯片202检测，实现手势识别。

例如：数个焊盘组成的焊盘矩阵，可以根据不同的手势，循环扫描检测触摸感应板上每个焊盘上的信号强弱先后顺序，判断手势方向，从而控制芯发出相应控制命令。

例如：参见图6所示的手势识别系统的流程图。为避免误触发，预先设计一个手势动作开启手势识别系统(例如：触摸感应板短时间内连续三次检测到信号，时间可根据实际情况按照不同使用场合设定)；手势识别系统开启后利用触摸按键控制芯片检测感应电容变化量，以此识别不同的手势命令；根据不同的手势命令发出控制信号控制器具，同时显示模块300实时显示控制命令，使用户直观明确的知道命令是否识别正确。

在一个例子中，显示模块300，可以用于实时显示不同的手势结果。

可选地，显示模块300，还可以用于实时显示控制命令(例如：不同手势所表示的控制命令)。

在一个例子中，电源模块400，可以用于提供电能。

可选地，电源模块400，可以用于给电器所属的控制系统供电。

可选地，电源模块400，可以用于给控制芯片202供电。

由此，利用触摸按键实现手势识别(例如：直接利用触摸按键实现手势识别)，能在不触碰吸油烟机、电磁炉等经常有油水的电器表面即可实现功能控制，结构简单、控制方便、成本低廉。

由于本实施例的电器所实现的处理及功能基本相应于前述图1至图2所示的系统的实施例、原理和实例，故本实施例的描述中未详尽之处，可以参见前述实施例中的相关说明，在此不做赘述。

经大量的试验验证，采用本发明的技术方案，利用触摸按键实现手势识别，硬件结构简单，利用一块PCB板材作为触摸按键，成本低廉，控制方便。

根据本发明的实施例，还提供了对应于电器的一种电器的控制方法，参见图8所示本发明的方法的一实施例的流程示意图。该电器的控制方法可以包括：

在步骤S110处，在使用者的手指500靠近如以上所述的电器的所述手势识别区、且不接触所述手势识别区时，感应所述手指500的任一所述手势。

由此，通过设置手势识别区，可以在手势识别区的预设范围内更准确、更可靠地感应用户的手势，使用便捷性好。

在步骤S120处，确定在所述感应到的所述手势时，所述手指500与所述手势识别区之间形成的平行板电容，相比于所述手势识别区在所述手势之前的预设状态的电容变化量。

例如：可以通过控制芯片202，检测不同手势情况下手势识别区即触摸感应板与手指(参见图4所示的手指500)之间的电容变化量(可参见图4所示的电容变化模拟曲线600)。

由此，通过触摸按键感应手势，并直接利用触摸按键确定基于感应到的手势引起的手势识别区的电容变化量，结构简单，成本低。

在一个可选实施方式中，还可以包括：根据所述电容变化量和预设的控制命令集，识别所述手势表示的控制命令。

例如：利用触摸按键实现手势识别(例如：直接利用触摸按键实现手势识别)。

例如：手势识别系统开启后利用触摸按键控制芯片检测感应电容变化量，以此识别不同的手势命令。

例如：可以根据公式C＝(ε₀ε_rA)/d，只要触摸按键100的面积一定，即可在不接触触摸按键100的情况下，电容变化量C也能被控制芯片202检测，实现手势识别。

由此，通过触摸按键实现手势识别，可靠性高，精准性好。

在一个可选实施方式中，还可以包括：根据所述识别得到的所述控制命令，对所述电器发出与所述控制命令对应的控制信号。

例如：根据不同的手势命令发出控制信号控制器具。

例如：根据电容变化量对受控器件(例如：吸油烟机、电磁炉等)发出相对应控制信号。

例如：能在不触碰吸油烟机、电磁炉等经常有油水的电器表面即可实现功能控制。

由此，通过基于手势识别进行控制，控制更加方便，用户体验更加好。

在一个可选实施方式中，还可以包括：当所述电器可以包括所述显示模块300时，对所述手势、所述电容变化量、所述控制命令的至少之一进行显示。

例如：可以通过显示模块300实时显示控制命令，使用户直观明确的知道命令是否识别正确。

例如：可以通过显示模块300，可以用于实时显示不同的手势结果。

例如：可以通过显示模块300，还可以用于实时显示控制命令(例如：不同手势所表示的控制命令)。

由此，通过显示等多种辅助控制，可以使得手势识别、以及基于手势识别的控制更加直观、更加人性化。

在一个可选实施方式中，还可以包括：在对所述电容变化量进行确定之前，确定所述感应到的所述手势是否为预设的开启自身识别功能的开启手势；并当确定所述手势为所述开启手势时，开启自身识别功能。

例如：为避免误触发，预先设计一个手势动作开启手势识别系统。

相应地，对所述电容变化量的确定，可以包括：基于开启的所述自身识别功能，对所述电容变化量进行确定。

由此，通过对手势识别功能是否开启的控制，可以使得对电器的控制更加精准和可靠，误触发率降低了，使得用户的使用体验得以更好地提升。

在一个可选实施方式中，对所述电容变化量的确定，还可以包括：根据公式C＝(ε₀ε_rA)/d，计算得到所述电容变化量。

其中，C表示所述电容变化量，ε₀表示空气的介电常数，ε_r表示所述覆盖层的介电常数，A表示所述手指500与所述触摸感应板的感应面积，d表示在所述手势时所述手指500与所述触摸感应板之间的距离。

例如：当手指接近触摸感应板表面时，手指和触摸感应板形成一个简单的平行板电容。根据公式C＝(ε₀ε_rA)/d，手指与触摸感应板的感应面积A一定时，在不接触触摸感应板的情况下，控制芯片202能准确的检测到该感应电容(即平行板电容)的变化(参见图5所示的例子)量C。为此可以基于触摸按键实现手势识别。

由此，通过在确定电容变化量时，综合空气的介电常数和覆盖层的介电常数，使得对电容变化量的确定更加可靠、更加精准，从而使得对电器的控制更加可靠、更加灵敏。

由于本实施例的方法所实现的处理及功能基本相应于前述图3至图7所示的电器的实施例、原理和实例，故本实施例的描述中未详尽之处，可以参见前述实施例中的相关说明，在此不做赘述。

经大量的试验验证，采用本发明的技术方案，利用触摸按键实现手势识别，能在不触碰吸油烟机、电磁炉等经常有油水的电器表面即可实现功能控制，实用性强，人性化好。

综上，本领域技术人员容易理解的是，在不冲突的前提下，上述各有利方式可以自由地组合、叠加。

以上所述仅为本发明的实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的权利要求范围之内。