基于超聲波的非接觸式手勢識別方法及其裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明是有關(guān)于手勢識別，特別是有關(guān)于基于超聲波的非接觸式手勢識別的方法 及其相關(guān)裝置。
【背景技術(shù)】
[0002] 在很大程度上，屏幕作為用戶與便攜式電子設(shè)備（例如，觸摸書（touchbooks)、 移動電話、面板個人計算機（PC)、媒體播放器W及游戲設(shè)備）進行交互的一種替代方式。除 了提供一個基本的顯示功能，屏幕進一步包括一個或多個觸摸傳感器，用于檢測其上的物 體接觸，從而提供基于觸摸的用戶界面扣serInte計ace,UI)。一般情況下，基于觸摸的用 戶界面利用直觀的手勢而簡化了設(shè)備的操作。
[0003] 然而，可能存在不能或不優(yōu)選直接接觸基于觸摸的用戶界面的情況。例如，可能用 戶每只手都拿著東西；或用戶的雙手是油膩的或戴著手套；或距離便攜式電子設(shè)備太遠， 而不能使得用戶舒適地接觸屏幕；或便攜式電子裝置的屏幕太大，而不能使得用戶方便地 觸及其整個表面；或便攜式電子裝置的顯示器表面不能簡單觸及，例如，使用投影儀顯示的 情況下。為了解決該個問題，在實踐中引入一個或多個光學器件，例如攝像機裝置和紅外線 傳感器，W根據(jù)所捕獲的圖像識別非接觸式手勢（即，不直接接觸便攜式電子裝置任何部 分的手勢）。
[0004] 然而，附加的光學裝置將顯著地增加硬件成本，更何況總是導通光學器件檢測非 接觸式手勢將非常耗電。由于便攜式電子裝置的電量有限，使得總是導通光學器件檢測非 接觸式手勢存在巨大的不足。因此，希望具有一種更有效、花費更小硬件成本和電量的非接 觸式手勢識別的替代方式。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 有鑒于此，本發(fā)明提出一種基于超聲波的非接觸式手勢識別方法及其裝置。
[0006] 根據(jù)本發(fā)明第一實施方式，提供一種基于超聲波的非接觸式手勢識別裝置。該裝 置包括：第一超聲波發(fā)射器、第一超聲波接收器和處理單元。第一超聲波發(fā)射器發(fā)射超聲波 信號。第一超聲波接收器接收來自物體的反射超聲波信號。配置第一超聲波發(fā)射器和第一 超聲波接收器形成第一參考線。處理單元處理反射超聲波信號W得到反射超聲波信號的時 間頻率分布，W及根據(jù)時間頻率分布確定第一參考線上的物體移動的投影軌跡對應(yīng)的一維 手勢。
[0007] 根據(jù)本發(fā)明第二實施方式，提供一種基于超聲波的非接觸式手勢識別方法。該方 法包括如下步驟；通過第一超聲波發(fā)射器發(fā)射超聲波信號。通過第一超聲波接收器接收來 自物體的反射超聲波信號；其中，配置第一超聲波發(fā)射器和第一超聲波接收器形成第一參 考線。處理反射超聲波信號，W得到反射超聲波信號的時間頻率分布。根據(jù)時間頻率分布 確定第一參考線上的物體移動的投影軌跡對應(yīng)的一維手勢。
[000引本發(fā)明所提出的基于超聲波的非接觸式手勢識別方法及其裝置，可降低硬件配置 的復(fù)雜度及/或成本。
【附圖說明】
[0009] 圖1為根據(jù)本發(fā)明實施方式的便攜式電子裝置的示意圖。
[0010] 圖2為根據(jù)本發(fā)明實施方式的基于超聲波的非接觸式手勢識別（touchless gesUirereco即ition)方法的流程圖。
[0011] 圖3A和圖3B為根據(jù)本發(fā)明實施方式支持不同手勢的一個超聲波發(fā)射器和一個超 聲波接收器的相同配置的示意圖。
[0012] 圖3C為根據(jù)本發(fā)明實施方式的對應(yīng)于W不同方向經(jīng)過麥克風和揚聲器的兩個手 勢反射的超聲波信號的時間頻率分布的示意圖。
[0013] 圖4A~4C為根據(jù)本發(fā)明實施方式支持示范性一維手勢的形成參考線的一個超聲 波發(fā)射器和一個超聲波接收器配置的示意圖。
[0014] 圖5A為圖4A中利用手勢1和手勢2對媒體播放器應(yīng)用程序進行用戶界面控制的 示意圖。
[0015] 圖5B為圖4B中利用手勢3和手勢4對媒體播放器應(yīng)用程序進行用戶界面控制的 示意圖。
[0016] 圖5C為圖4C中利用手勢1~手勢4對電子書應(yīng)用程序進行用戶界面控制的示意 圖。
[0017] 圖6A為根據(jù)本發(fā)明實施方式的在便攜式電子裝置中的兩個超聲波接收器和一個 超聲波發(fā)射器配置的示意圖。
[0018] 圖6B為根據(jù)圖6A的實施方式支持示范性手勢的通過兩個超聲波接收器和一個超 聲波發(fā)射器形成的參考面的示意圖。
[0019] 圖7A為根據(jù)本發(fā)明實施方式的在便攜式電子裝置中的一個超聲波接收器和兩個 超聲波發(fā)射器配置的示意圖。
[0020] 圖7B為根據(jù)圖7A的實施方式支持示范性手勢的通過一個超聲波接收器和兩個超 聲波發(fā)射器形成的參考面的示意圖。
[0021] 圖8A為根據(jù)本發(fā)明實施方式的在便攜式電子裝置中的一個定向超聲波接收器和 一個超聲波發(fā)射器配置的示意圖。
[0022] 圖8B為根據(jù)圖8A的實施方式通過一個定向超聲波接收器和一個超聲波發(fā)射器形 成參考面的示意圖。
[0023] 圖9為根據(jù)圖6A、圖7A和圖8A的實施方式利用2D手勢對媒體播放器應(yīng)用程序進 行用戶界面控制的示意圖。
[0024] 圖10A為根據(jù)本發(fā)明實施方式的在便攜式電子裝置中的S個超聲波發(fā)射器和一 個超聲波接收器配置的示意圖。
[0025] 圖10B為根據(jù)圖10A實施方式支持示范性手勢的通過S個超聲波發(fā)射器和一個超 聲波接收器形成S維（3D)坐標系的示意圖。
[0026] 圖11為根據(jù)本發(fā)明實施方式的在便攜式電子裝置中的=個超聲波接收器和一個 超聲波發(fā)射器配置的示意圖。
[0027] 圖12為根據(jù)本發(fā)明實施方式的在便攜式電子裝置中的兩個超聲波發(fā)射器和兩個 超聲波接收器配置的示意圖。
[002引圖13為根據(jù)本發(fā)明實施方式的在便攜式電子裝置中的一個定向超聲波接收器、 一個超聲波接收器和一個超聲波發(fā)射器配置的示意圖。
[0029] 圖14為根據(jù)本發(fā)明實施方式的在便攜式電子裝置中的一個定向超聲波接收器和 兩個超聲波發(fā)射器配置的示意圖。
[0030] 圖15為根據(jù)本發(fā)明實施方式支持示范性手勢在便攜式電子裝置中的兩個超聲波 接收器和兩個超聲波發(fā)射器配置的示意圖。
【具體實施方式】
[0031] W下為實施本發(fā)明的最佳實施方式。其僅用于解釋本發(fā)明的基本原理，而不應(yīng)限 制本發(fā)明。必須了解本發(fā)明的實施方式可W實現(xiàn)于軟件、硬件、固件、或其結(jié)合之上。
[0032] 圖1為根據(jù)本發(fā)明實施方式的便攜式電子裝置的示意圖。便攜式電子裝置10為 觸摸書，手機/智能手機，平板電腦，便攜式媒體播放器（PMP)，全球定位系統(tǒng)（GP巧導航設(shè) 備，便攜式游戲機，等等。便攜式電子裝置10包括一個或多個超聲波發(fā)射器11、一個或多個 超聲波接收器12、處理單元13、顯示屏14、存儲設(shè)備15、W及電源16。超聲波發(fā)射器11被 配置為發(fā)射超聲波信號，而超聲波接收器12被配置為自一個物體（例如，一個用戶的手或 手持物品）接收反射的超聲波信號。超聲波是頻率高于人聽覺上限或大約大于20KHZ的循 環(huán)聲壓（cyclicsoundpressure)。具體地，超聲波發(fā)射器11為能夠發(fā)射超聲波頻譜中的 音頻信號的揚聲器或換能器（trans化cer)，W及超聲波接收器12為能夠測知超聲波頻譜 中反射的音頻信號的麥克風。
[0033] 處理器13為通用處理器、微控制單元、數(shù)字信號處理器、或其他類型的處理器。處 理器13提供數(shù)據(jù)處理功能、計算超聲波接收器12接收的反射超聲波信號，并加載和執(zhí)行來 自存儲器15的一系列指令及/或程序代碼來執(zhí)行本發(fā)明基于超聲波的非接觸式手勢識別 (touchlessges化rereco即ition)方法，及/或控制超聲波發(fā)射器11、超聲波接收器12 和顯示屏14的操作。
[0034] 顯示屏14為液晶顯示屏（LCD),發(fā)光二極管（LED)顯示屏或電子紙顯示屏 巧lectronicPaperDisplay,EPD)等，W用于提供顯示功能?？蛇x地，顯示屏14可W進一 步包括一個或多個觸摸傳感器（圖未示）。該些觸摸傳感器位于顯示屏14之上或之下，W 提供觸摸檢測功能，其中該觸摸檢測功能包括電阻式，電容式，或其他類型的觸摸檢測。
[0035]存儲裝置15可W是一個存儲器（例如，隨機存取存儲器（RAM)，快閃存儲器，