用于脖戴式语音交互耳机的红外手势识别装置的制作方法

本发明涉及可穿戴设备领域，具体而言，涉及一种用于脖戴式语音交互耳机的红外手势识别装置。

背景技术：

目前大多数头戴设备的交互方式分为两类，一类是实体按键的方式，即在头戴设备上设置实体按键，通过点击、长按等操作实现一定的指令功能；这类方法的成本低、设计简单，但仅能够满足少量的指令，且交互方式生硬无趣。另一类是触摸控制的方式，通过在头机等头部可穿戴设备上面安装可触控面板平面，通过识别手指在面板上进行的滑动、点击等指令，通过集成电路总线(iic)协议或者其他通信方式将指令信号传给主芯片，做出相应的反应，如暂停/播放、更换曲目、调节音量等等；触摸控制能够灵活对设备进行操控，但是其操控区域局限于触控板的面积，必须贴近触控板才能进行操作，同时由于触控板面积的限制，也无法使用复杂或多样的操作手势。

技术实现要素：

本发明提供了一种用于脖戴式语音交互耳机的红外手势识别装置，以至少解决相关技术中头戴设备的人机交互时可以使用的控制指令少、控制方式单一的问题。

本发明提供了一种用于脖戴式语音交互耳机的红外手势识别装置，包括：手势识别模块、控制装置和执行装置；

所述手势识别模块设置在所述脖戴式语音交互耳机的耳塞上和/或主机上；

所述控制装置设置在所述主机上；

所述执行装置设置在所述耳塞上和/或主机上；

所述手势识别模块通过有线或无线与所述控制装置连接；

所述控制装置通过柔性线缆与所述执行装置连接；

所述手势识别模块采集用户的手势，将所述手势转换成数字信号发送给控制装置；

所述控制装置接收所述数字信号，通过运算将其转换成控制信号发送给执行装置；

所述执行装置接收所述控制装置发出的所述控制信号，向用户发出唤醒提示或执行相应控制；

所述手势识别模块与所述控制装置连接，当检测到手势时，激活脖戴式语音交互耳机。

优选的是，所述控制装置集成处理单元。

上述任一项优选的是，所述处理单元为mtk6580。

上述任一项优选的是，所述执行装置包括扬声器和/或屏幕。

上述任一项优选的是，所述红外手势识别装置和所述控制装置之间还设有滤波装置。

上述任一项优选的是，所述控制装置和所述执行装置之间还设有信号转换装置。

上述任一项优选的是，还包括至少一个电池组，所述电池组通过柔性线缆与所述控制装置连接。

上述任一项优选的是，所述控制装置还集成运行内存ram。

上述任一项优选的是，所述控制装置还集成机身存储空间rom或机身存储空间rom插槽。

上述任一项优选的是，还包括振动传感器，所述振动传感器通过柔性线缆与所述控制装置电连接。

上述任一项优选的是，所述控制装置还集成音频dac芯片。

上述任一项优选的是，还包括通信模块，所述通信模块集成在所述控制装置上。

上述任一项优选的是，所述通信模块包括wifi模块、蓝牙模块、3g模块和4g模块中的任意一项或多项。

上述任一项优选的是，所述手势识别模块包括：红外线发射单元、红外线检测单元、手势识别单元、指令生成单元；所述红外线发射单元，用于发射红外线；所述红外线检测单元，用于检测经物体表面反射回来的红外线的光强特征；所述手势识别单元，与所述红外线检测单元连接，用于识别所述光强特征对应的手势；所述指令生成单元，分别与所述手势识别单元和所述头戴式耳机的主控制模块连接，用于将所述手势转换为控制信号，并将控制信号传递给所述主控制模块。

上述任一项优选的是，所述红外线发射单元包括：光电二极管及发光控制电路。

上述任一项优选的是，所述红外线检测单元包括：一个或者多个红外线传感器。

上述任一项优选的是，在所述红外线检测单元包括多个红外线传感器的情况下，所述多个红外线传感器均匀排列成红外线传感器阵列。

上述任一项优选的是，所述手势识别单元包括：手势库和手势识别子单元，其中，所述手势库用于存储光强特征与手势的第一对应关系；所述手势识别子单元，分别与所述红外线检测单元、所述指令生成单元和所述手势库电连接，用于根据所述手势库中存储的所述第一对应关系，识别所述光强特征对应的手势。

上述任一项优选的是，所述指令生成单元包括：控制信号库和指令生成子单元，其中，所述控制信号库用于存储手势与控制信号的第二对应关系；所述指令生成子单元，分别与所述手势识别单元、所述主控制模块和所述控制信号库电连接，用于根据所述控制信号库中存储的所述第二对应关系，将所述手势转换为对应的控制信号，并将该控制信号传递给所述主控制模块。

通过本发明的用于脖戴式语音交互耳机的红外手势识别装置，解决了相关技术中头戴设备的人机交互时可以使用的控制指令少、控制方式单一的问题，提供了一种非接触式的控制方式，并且增加了人机交互中可以使用的控制指令。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1是根据本发明实施例1的用于脖戴式语音交互耳机的红外手势识别装置的结构示意图；

图2是根据本发明实施例1的手势识别模块的结构示意图；

图3是根据本发明实施例1的手势识别模块的结构示意图；

图4是根据本发明实施例1的手势识别模块的结构示意图。

附图中的标记说明：

100用于脖戴式语音交互耳机的红外手势识别装置；

1耳塞；2主机；

101手势识别模块；201控制装置；202执行装置；203电池组；204振动传感器；

100红外线发射单元；200红外线检测单元；300手势识别单元；400指令生成单元。

具体实施方式

下文中将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

需要说明的是，本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。

实施例1

如图1、2所示，在本实施例中一种用于脖戴式语音交互耳机的红外手势识别装置100，包括：手势识别模块101、控制装置201和执行装置202；

所述手势识别模块101设置在所述脖戴式语音交互耳机的耳塞上和/或主机上；

所述控制装置201设置在所述主机上；

所述执行装置202设置在所述耳塞上和/或主机上；

所述手势识别模块101通过有线或无线与所述控制装置201连接；

所述控制装置201通过柔性线缆与所述执行装置202连接；

所述手势识别模块101采集用户的手势，将所述手势转换成数字信号发送给控制装置201；

所述控制装置201接收所述数字信号，通过运算将其转换成控制信号发送给执行装置202；

所述执行装置202接收所述控制装置201发出的所述控制信号，向用户发出唤醒提示或执行相应控制；

所述手势识别模块101与所述控制装置201连接，当检测到手势时，激活脖戴式语音交互耳机。

所述控制装置201集成处理单元。

所述处理单元为mtk6580。

所述执行装置202包括扬声器和/或屏幕。

所述红外手势识别装置和所述控制装置201之间还设有滤波装置。

所述控制装置201和所述执行装置202之间还设有信号转换装置。

还包括至少一个电池组203，所述电池组203通过柔性线缆与所述控制装置201连接。

所述控制装置201还集成运行内存ram。

所述控制装置201还集成机身存储空间rom或机身存储空间rom插槽。

还包括振动传感器204，所述振动传感器204通过柔性线缆与所述控制装置201电连接。

所述控制装置201还集成音频dac芯片。

还包括通信模块，所述通信模块集成在所述控制装置201上。

所述通信模块包括wifi模块、蓝牙模块、3g模块和4g模块中的任意一项或多项。

所述手势识别模块101包括：红外线发射单元100、红外线检测单元200、手势识别单元300、指令生成单元400；所述红外线发射单元100，用于发射红外线；所述红外线检测单元200，用于检测经物体表面反射回来的红外线的光强特征；所述手势识别单元300，与所述红外线检测单元200连接，用于识别所述光强特征对应的手势；所述指令生成单元400，分别与所述手势识别单元300和所述头戴式耳机的主控制模块连接，用于将所述手势转换为控制信号，并将控制信号传递给所述主控制模块。

所述红外线发射单元100包括：光电二极管及发光控制电路。

所述红外线检测单元200包括：一个或者多个红外线传感器。

在所述红外线检测单元200包括多个红外线传感器的情况下，所述多个红外线传感器均匀排列成红外线传感器阵列。

所述手势识别单元300包括：手势库和手势识别子单元，其中，所述手势库用于存储光强特征与手势的第一对应关系；所述手势识别子单元，分别与所述红外线检测单元200、所述指令生成单元400和所述手势库电连接，用于根据所述手势库中存储的所述第一对应关系，识别所述光强特征对应的手势。

所述指令生成单元400包括：控制信号库和指令生成子单元，其中，所述控制信号库用于存储手势与控制信号的第二对应关系；所述指令生成子单元，分别与所述手势识别单元300、所述主控制模块和所述控制信号库电连接，用于根据所述控制信号库中存储的所述第二对应关系，将所述手势转换为对应的控制信号，并将该控制信号传递给所述主控制模块。

该脖戴式语音交互耳机，包括左耳机、右耳机和连接左耳机和右耳机的头梁，在左耳机或者右耳机中设有手势识别模块101。图1是根据本发明实施例的头戴式耳机的结构示意图，如图2所示，手势识别模块101包括：红外线发射单元100、红外线检测单元200、手势识别单元300、指令生成单元400；其中，红外线发射单元100，用于发射红外线；红外线检测单元200，用于检测经物体(例如人体)反射回来的红外线的光强特征；手势识别单元300，与红外线检测单元200连接，用于识别光强特征对应的手势；指令生成单元400，分别与手势识别单元300和头戴式耳机的主控制模块500连接，用于将手势转换为控制信号，并将控制信号传递给主控制模块500。

上述的红外线发射单元100和红外线检测单元200设置在左耳机或者右耳机的外侧，并且红外线发射单元100和红外线检测单元200并排设置，二者距离在1mm至5mm之间。

本实施例中采用的传感器的检测原理是通过红外线反射原理。当人体的手或身体的某一部分在红外线区域内，红外线发射单元发出的红外线由于人体手或身体摭挡反射到红外线检测单元，红外线检测单元将反射回来的红外线转换为携带光强特征的电信号，并将电信号发送给手势识别单元，经过信号处理系统识别手势状态的改变，通过指令识别单元识别手势对应的控制信号，最后通过通信线路传给耳机的主控制模块，完成相应的指令控制。

可选地，在本发明中，红外线发射单元由光电二极管(例如红外线发光二极管，即irled)和发光控制电路构成，红外线检测单元采用一个或者多个红外线传感器构成。采用一个红外线传感器能够检测到物体的简单动作，例如进入红外线范围内、离开红外线范围内。但是，对于更复杂的物体的动作，例如物体移动的额速度、移动方向等仍难以检测。为此，在本发明中，采用多个红外线传感器构成红外线传感器阵列，以检测物体的运动速度和方向。

此外，红外线发射单元100发射的红外线可以是连续发射的，也可以发射红外线脉冲。另外，在没有物体接近红外线发射单元，即红外线检测单元没有检测到反射回来的红外线的情况下，红外线发射单元可以增大红外线脉冲的发射周期，例如可以每0.5s发射一次红外线脉冲；当红外线检测单元检测到有红外线发射回来时，立即降低红外线脉冲的发射周期或者持续发射红外线，以达到手势的检测功能。采用该方式，可以节约电能。

可选地，本实施例中的红外线传感器阵列可以根据红外线传感器的个数均匀排列，例如可以排列成三角形、多边形或者以一个或者多个红外线传感器为中心发散排列。对于每一个红外线传感器都进行编号并记录其在红外线传感器阵列中的排列位置，并将红外线传感器的位置和编号也作为光强特征之一进行记录。

下面以四边形排列的红外线传感器阵列为例。

本实施例中，利用四个定向红外线传感器来感知反射的红外线，然后将该数据转换为物理运动信息，包括速度、方向和距离。实现了四个方向的手势传感、环境光传感、接近传感和其他所有标准功能。支持八个方向的手势传感、按钮和轻击功能。

红外线发射单元发出的红外信号是一组脉冲信号。通过配置，可以调整它的频率和等待周期，从而选择功耗和数率的平衡。

一旦进入手势感应状态，红外线感应器开始接收光电二极管的信号，并且通过四个八位的二极管(即红外线传感器)积累的信号强度，得出对应的携带光强特征的电信号。并经过滤波、放大以及后期处理，得到准确的手势信号。

在上述实施例中，光电二极管成对地形成了两个主要的信号路径：南北方向和东西方向。通过捕获和对比不同方向信号的幅度和相位的差异得出各种不同的手势信号。

北-南方向感应后得到的四个红外传感器的信号；东-西方向感应到的四个红外传感器的信号。计算它们之间的幅度和相位差，从而得到准确的方向信息。

图2是根据本发明实施例的手势识别模块101的可选结构示意图，如图3所示，可选地，手势识别单元300包括：手势库310和手势识别子单元320，其中，手势库310用于存储光强特征与手势的第一对应关系；手势识别子单元320，分别与红外线检测单元200、指令生成单元400和手势库310电连接，用于根据手势库310中存储的第一对应关系，识别光强特征对应的手势。

图4是根据本发明实施例的手势识别模块101的可选结构示意图，如图4所示，可选地，指令生成单元400包括：控制信号库410和指令生成子单元420，其中，控制信号库410用于存储手势与控制信号的第二对应关系；指令生成子单元420，分别与手势识别单元300、主控制模块500和控制信号库410电连接，用于根据控制信号库410中存储的第二对应关系，将手势转换为对应的控制信号，并将该控制信号传递给主控制模块500。

可选地，手势库310中的光强特征与手势的第一对应关系可以是预先存储的，也可以是由用户录制并储存的。用户可以利用红外线检测单元200和手势识别单元300录制相应的手势，并将该手势设定为对应的控制信息；光强特征与手势的对应关系保存在手势库310中，手势与控制信息的对应关系保存在控制信号库410中。

此外，手势识别模块101在头戴式耳机上设置的位置不仅限于耳梁位置，还可以位于头梁末端，以及耳部侧面面板上的各个点上。

综上所述，通过上述实施例或者优选实施例，使用者在使用头戴式耳机听歌时，左耳或者右耳一侧带有手势识别模块101，可实时感应近场的手部动作。当感应到某种特定的手势(例如进行挥动、摆动、滑动等操作)后，将信号传达给耳机的主控制芯片，实时分析处理信号指令，从而做出相应的动作反应。通过该方式，能实现头戴设备的多指令操控，不再仅限于点击、长按和滑动；能够提供更加丰富、炫酷的交互方式，满足更多多样化交互场合；不再局限于按钮或者操控面板，可在整个区域内自由操控，更加自由以及人性化。

需要说明的是，上述各个模块是可以通过软件或硬件来实现的，对于后者，可以通过以下方式实现，但不限于此：上述模块均位于同一处理器中；或者，上述模块分别位于多个处理器中。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，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保护范围之内。