本发明涉及用户交互技术领域，尤其涉及一种基于多普勒效应的遥控操作方法及其操作系统。
背景技术：
操作界面跟随电脑的发展，每个新的世代，都有巨大的改变。从早期的电脑打卡，到终端机的打字，到键盘，到滑鼠，一直到最近的触屏，都是操作界面的改革与进步。其目标皆是要让使用者的使用效率及舒适得到最大得改善。
现有技术中提供了使用手势操作进行交互的方案。但在实际的场景中，无法有效的推广使用。尤其是观测的高频声频，在一般的电脑手机对于音频大小的限制，无法得到一个稳定的行为。另外，音量大小，决定了距离的远近，在一些场景上，限制了应用的距离。此外，在某些场景，使用者会调小或静音设置，此时，这个场景是无法应用在实际的生活中。
在另一方面，对于认识手势操作的方式，只是使用一些简单的逻辑及观察现象来判断。近年来，可以使用深度学习等人工智能的方式来观察在不同距离，不同场景的手势与波动之间的关系，通过神经网络或者深度学习等人工智能方式可以提供更好的分辨能力。
对于一般的人工智能技术方案而言，其最大的挑战是资料太多，学习的样本太少。其通常需要大量的样本资料及庞大的数据库来学习。
因此，现有技术还有待发展。
技术实现要素：
鉴于上述现有技术的不足之处，本发明的目的在于提供，旨在解决现有技术中应用手势操作的用户交互的计算难度较大，可靠性不足，无法推向实际应用的问题。
为了达到上述目的，本发明采取了以下技术方案：
一种基于多普勒效应的遥控操作方法，其中，包括：
通过至少一个具有预定位置的信号源，输出具有预定频率的参考信号；
根据多普勒效应，检测目标物体相对于所述信号源的位移信息；
确定与所述位移信息相对应的操作指令；
执行所述操作指令。
所述的方法，其中，所述方法还包括：检测是否存在启动指令；在存在启动指令时，通过两个或以上的，具有不同预定位置的信号源，输出具有预定频率的参考信号；
检测所述信号源的预定位置是否发生变化；在所述信号源的预定位置发生变化时，调整所述位移信息。
所述的方法，其中，所述方法还包括：
反馈至少一个提示信息；
采集与提示信息相关的位移信息样本；
将所述位移信息样本作为神经网络算法的训练样本；
通过所述神经网络模型，确定所述位移信息与操作指令之间的对应关系。
所述的方法，其中，所述参考信号为具有预定频率的声音信号；
通过设置在预定位置的扬声器，输出所述具有预定频率的参考信号；
通过麦克风接收所述参考信号的回波；
根据多普勒效应，通过所述回波检测目标物体相对于所述信号源的位移信息。
所述的方法，其中，所述方法还包括：
通过麦克风采集至少一个与场景相关的场景声信号；
根据所述场景声信号，确定至少一个操作限制；
根据所述操作限制，调整所述操作指令。
一种基于多普勒效应的遥控操作控制系统，其中，包括：
至少一个具有预定位置的信号源，用于输出具有预定频率的参考信号；
处理模块，用于根据多普勒效应，检测目标物体相对于所述信号源的位移信息；
映射模块，用于确定与所述位移信息相对应的操作指令；
执行模块，用于执行所述操作指令。
所述的系统，其中，还包括启动模块；
所述启动模块用于，检测是否存在启动指令；
在存在启动指令时，通过两个或以上的，具有不同预定位置的信号源，输出具有预定频率的参考信号；
所述处理模块还用于，检测所述信号源的预定位置是否发生变化；在所述信号源的预定位置发生变化时，调整所述位移信息。
所述的系统，其中，还包括提示模块；
所述提示模块用于，反馈至少一个提示信息；
采集与提示信息相关的位移信息样本；
将所述位移信息样本作为神经网络算法的训练样本；
所述映射模块具体用于，通过所述神经网络模型，确定所述位移信息与操作指令之间的对应关系。
所述的系统，其中，所述参考信号为具有预定频率的声音信号；
所述信号源为扬声器，所述处理模块包括麦克风，用于接收所述参考信号的回波，以及根据多普勒效应，通过所述回波检测目标物体相对于所述信号源的位移信息。
所述的系统，其中，所述麦克风还用于采集至少一个与场景相关的场景声信号；所述处理模块还用于，根据所述场景声信号，确定至少一个操作限制；并根据所述操作限制，调整所述操作指令。
有益效果：本发明提供的一种基于多普勒效应的遥控操作方法及其操作系统，基于多普勒效应来实现对于目标物体的移动监测，能够很好的简化对于手势动作的辨认，降低计算难度。为用户提供基于手势和/或语音的用户交互方式，实现无界面操作的便利，具有良好的应用前景。
附图说明
图1为本发明具体实施例的基于多普勒效应的遥控操作方法的方法流程图。
图2为本发明具体实施例的多普勒效应的移动检测示意图；
图3为本发明另一具体实施例的遥控操作方法的方法流程图；
图4为本发明具体实施例的指示灯反馈示意图；
图5为本发明具体实施例的于多普勒效应的遥控操作系统的功能框图。
具体实施方式
本发明提供一种基于多普勒效应的遥控操作方法及其操作系统。为使本发明的目的、技术方案及效果更加清楚、明确，以下参照附图并举实施例对本发明进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
如图1所示，为本发明具体实施例的基于多普勒效应的遥控操作方法。所述方法包括如下步骤：
101、通过至少一个具有预定位置的信号源，输出具有预定频率的参考信号。所述参考信号具体可以使任何合适类型的信号，只需要满足多普勒效应的应用要求，基于一个发射源及物件之间互动产生的频率偏差，例如可以是wifi射频信号或者声音信号。
在本实施例中，为陈述简便，以下均以声音信号(即音源)为例进行阐述。亦即可以通过设置在预定位置的扬声器，输出所述具有预定频率的参考信号；然后，通过麦克风接收所述参考信号的回波并根据多普勒效应，通过所述回波检测目标物体相对于所述信号源的位移信息。
在多普勒效应中，必须有个参考音源。较佳的是，为了不受到其它的频率影响，可以取一个在人类耳朵极限的频率(即20khz)。当然，可以根据实际情况进行调整，采用高频声音信号，可以避免引起用户对于噪声的感觉。
102、根据多普勒效应，检测目标物体相对于所述信号源的位移信息。
如图2所示，在多普勒效应中，当一个物体往声源移动就会造成频率的增加，反之频率会减少。据此，当用户的手或者其他身体躯干对着声源做出不同动作时，频谱响应的变化，也随之不同。通过这些变化的相对关系，可以确定位移信息。
103、确定与所述位移信息相对应的操作指令。所述位移信息可以包含一个或者多个连续的位移，具有相应的操作指令与这样的动作对应，例如开启、关闭、调整音量等。
104、执行所述操作指令。
在一些实施例中，所述方法还可以包括如下步骤，从而提供更好的用户交互体验，便于用户实现更精确和人性化的控制。
首先，检测是否存在启动指令；在存在启动指令时，通过两个或以上的，具有不同预定位置的信号源，输出具有预定频率的参考信号。亦即通过一个开关步骤，只有需要开启时，才使用的本发明实施例提供的方法。
进一步的，为了符合一些特定的使用场景(例如音箱的移动)，还可以检测所述信号源的预定位置是否发生变化；并且在所述信号源的预定位置发生变化时，调整所述位移信息。
本发明提供的遥控操作方法，可以在内置有麦克风的多个扬声器系统中执行(例如家庭音响)。其中，确保观察时信号源是可以稳定存在，扬声器具有一个固定频率的发射。这个频率的大小及输出量，是由系统控制。最简单的做法，是有一个可控制的频率单晶，与其它声源混频输出。
通过这样的方式，可以确保扬声器中具有一个稳定源不会受到使用者的系统改变。这样的整合在扬声器中的系统不会受到音量的调整而改变。而一般扬声器，随着音量改变，整个输出就改变。
另外，为了增加可靠性程度，可以设置多个不同的信号源，当使用者对着主信号源扬声器做动作时，可以获得多个信号源相对于使用者的位置变化检测结果。并且，相对应的计算复杂度并不会成几何级数增长。
以下结合特定的使用场景对本实施例进行描述。如图3所示，当用户要使用手控模式时，可以激活系统(例如拍手动作)。实际中也可以用声音口号去启动/激活系统(步骤301)。
系统被启动后，相对于用户，在其中的一个扬声器发出相应的闪光信号(步骤302)，是基于对于拍手声与那个扬声器的距离关系而建立。
然后，采集用户对着闪光信号的扬声器进行的操作动作(步骤303)并判断操作动作是否能够识别(步骤304)。
若是，继续判断是否超过30s没有出现操作动作(步骤305)。若是，则停止进入激活状态(步骤305a)。若否，则继续进行手势检测(步骤305b)。
请继续参阅图3，如图3所示，在一些无法识别用户操作指令(例如手势)的情况下，还可以执行如下的操作，来提供更好的用户操作体验。亦即，反馈至少一个提示信息(步骤306)。
然后，采集与提示信息相关的位移信息样本；将所述位移信息样本作为神经网络算法的训练样本；通过所述神经网络模型，确定所述位移信息与操作指令之间的对应关系。如图4所示，通过一排的显示灯40，对于每个用户41，会重新定义出相对中心，作为姿势确认的中心。
在图4中，灯号的深浅表示被认知的强度。若不被认知，使用者就会调整其姿势或挥动的大小。有了这个回馈式的显示，使用者与系统可以磨合较快，提供更多有用的手势操作信息，确保模型能够在更快的速度，更准确的建立。
在另一些实施例中，除手势操作外，还可以进一步的结合音频对操作指令进行更细致的，满足更多的应用场景。
所述方法还可以包括：首先，通过麦克风采集至少一个与场景相关的场景声信号。然后，根据所述场景声信号，确定至少一个操作限制。最后，根据所述操作限制，调整所述操作指令。例如，检测是否存在婴儿哭声或者咳嗽声音，根据这些声音出现的次数，决定是否通知家长。还可以用于对情境进行分析，例如喜怒哀乐，并相应的调整操作指令。如在忧伤的语气时，播放舒缓的音乐。
图5为本发明实施例提供的，与所述方法相对应的基于多普勒效应的遥控操作控制系统。所述控制系统可以包括：
至少一个具有预定位置的信号源100，用于输出具有预定频率的参考信号；处理模块200，用于根据多普勒效应，检测目标物体相对于所述信号源的位移信息；映射模块300，用于确定与所述位移信息相对应的操作指令以及执行模块400，用于执行所述操作指令。
请继续参阅图5，为了增加对于动作的检测数据，更好的对位移信息进行检测，所述信号源可以设置为两个，相互之间存在距离d，发射相差1-2khz的信号。
通过这种方式，可以从两个角度观察用户的姿势，存在两组数据进行对比，提供更多的可辨认参数(不同的距离及角度)，对于手势内容的检测更加清楚。
具体的，如图5所示，所述系统还还可以进一步包括：启动模块500。所述启动模块500用于，检测是否存在启动指令；并且在存在启动指令时，通过两个或以上的，具有不同预定位置的信号源，输出具有预定频率的参考信号；
所述处理模块200还用于，检测所述信号源的预定位置是否发生变化；在所述信号源的预定位置发生变化时，调整所述位移信息。
在一些实施例中，所述系统还可以包括提示模块600。所述提示模块600可以用于，反馈至少一个提示信息；采集与提示信息相关的位移信息样本以及将所述位移信息样本作为神经网络算法的训练样本；
所述映射模块300具体用于，通过所述神经网络模型，确定所述位移信息与操作指令之间的对应关系。
如上方法实施例所述的，所述参考信号可以为具有预定频率的声音信号；相对应地，所述信号源为扬声器，所述处理模块包括麦克风，用于接收所述参考信号的回波，以及根据多普勒效应，通过所述回波检测目标物体相对于所述信号源的位移信息。
这样的方式可以方便的应用在具有音响系统的家庭环境中，只需要增设麦克风作为回波的数据采集装置即可。进一步的，所述麦克风还可以用于采集至少一个与场景相关的场景声信号；所述处理模块还用于，根据所述场景声信号，确定至少一个操作限制；并根据所述操作限制，调整所述操作指令，从而检测不同的情景，提供更智能化的操作选择。
可以理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据本发明的技术方案及本发明构思加以等同替换或改变，而所有这些改变或替换都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。