姿态行为检测方法与流程

本发明涉及一种检测方法，尤其涉及一种姿态行为检测方法。

背景技术：

随着科技技术的蓬勃发展，游戏机的操控模式也开始改变，特别是由物理的遥控手把操控转换为姿态行为检测的操作。姿态行为检测技术除了可应用在娱乐产业之外，近年来也已开始应用在例如医疗产业等其他产业上。

一般来说，现行的姿态行为检测技术主是通过摄影机来取得操作者的姿态行为影像，再对姿态行为影像进行运算处理与分析，以判断操作者的动作。然而，目前图像处理与分析所采用的算法较为复杂，导致数据运算量较为庞大，因此对于硬件效能的要求也较高而无法降低成本。

技术实现要素：

本发明提供一种姿态行为检测方法，通过简化算法的复杂度来减少数据运算量，从而降低硬件实作上的成本。

本发明的姿态行为检测方法包括以下步骤。通过传感器阵列来检测待测物的行为变化，以取得关联于上述行为变化的时间信息或距离信息。根据时间信息或距离信息而取得第一时间点与第二时间点，并计算第一时间点与第二时间点的时间差，其中第一时间点与第二时间点的其中一个为传感器阵列检测到上述行为变化的开始时间点，且第一时间点与第二时间点的其中另一个为传感器阵列检测到上述行为变化的结束时间点。判断上述时间差是否小于预设时间值，若判断结果为是，则决定上述行为变化为有效，并对时间信息或距离信息进行运算以判断上述行为变化所对应的动作。

在本发明的一实施例中，上述的传感器阵列包括第一传感器与第二传感器，其中根据时间信息或距离信息而取得第一时间点的步骤包括：根据距离信息来判断待测物的行为是否发生变化且判断待测物与第一传感器之间的距 离是否小于临界距离，若判断结果为是，则记录时间以作为第一时间点。根据时间信息或距离信息而取得第二时间点的步骤包括：根据距离信息来判断待测物的行为是否发生变化且判断待测物与第二传感器之间的距离是否小于临界距离，若判断结果为是，则记录时间以作为第二时间点。

在本发明的一实施例中，上述对时间信息或距离信息进行运算以判断行为变化所对应的动作的步骤包括：根据第一时间点的时间值与第二时间点的时间值的大小关系来判断行为变化所对应的动作。

在本发明的一实施例中，上述行为变化所对应的动作是待测物于一维空间的动作。

在本发明的一实施例中，上述传感器阵列包括多个传感器，其中根据时间信息或距离信息而取得第一时间点的步骤包括：根据时间信息来判断待测物的行为是否发生变化以及待测物与多个传感器中的任意一个之间的距离是否小于临界距离，若判断结果为是，则记录时间以作为第一时间点。根据时间信息或距离信息而取得第二时间点的步骤包括：根据时间信息判断待测物的行为停止变化时，记录时间以作为第二时间点。

在本发明的一实施例中，上述对时间信息或距离信息进行运算以判断行为变化所对应的动作的步骤包括：根据第一时间点与第二时间点之间所接收到的时间信息的变化来判断行为变化所对应的动作。

在本发明的一实施例中，上述行为变化所对应的动作是待测物于二维空间的动作。

在本发明的一实施例中，上述传感器阵列包括多个传感器，其中根据时间信息或距离信息而取得第一时间点的步骤包括：根据距离信息来判断待测物的行为是否发生变化以及待测物与多个传感器中的任意一个之间的距离是否小于临界距离，若判断结果为是，则记录时间以作为第一时间点。根据时间信息或距离信息而取得第二时间点的步骤包括：根据距离信息判断待测物的行为停止变化时，记录时间以作为第二时间点。

在本发明的一实施例中，上述对时间信息或距离信息进行运算以判断行为变化所对应的动作的步骤包括：根据第一时间点与第二时间点之间所接收到的距离信息的变化来判断行为变化所对应的动作。

在本发明的一实施例中，上述行为变化所对应的动作是待测物于三维深 度的动作变化。

基于上述，本发明实施例所提出的姿态行为检测方法可不采用复杂的数学算法，即可检测出待测物的动作行为，故可减少处理电路的数据运算量，从而降低姿态行为检测方法在硬件实作上的成本。除此之外，当传感器阵列检测到行为变化的开始时间点与结束时间点之间的时间差大于预设时间值时，可决定此行为变化为无效的动作，如此可有效消除因误触传感器阵列所造成的动作误判，以提升姿态行为检测的准确度。

为让本发明的上述特征和优点能更明显易懂，下文特举实施例，并配合附图作详细说明如下。

附图说明

图1是依照本发明一实施例所示出的姿态行为检测装置的电路方框示意图；

图2是图1的姿态行为检测装置的检测方法步骤流程示意图；

图3是图1的姿态行为检测装置的一应用情境示意图；

图4是图3所示的应用情境下的姿态行为检测方法步骤流程示意图；

图5是图1的姿态行为检测装置的另一应用情境示意图；

图6是图5所示的应用情境下的姿态行为检测方法的步骤流程示意图；

图7是图1的姿态行为检测装置的又一应用情境示意图；

图8是图7所示的应用情境下的姿态行为检测方法步骤流程示意图。

附图标记：

100：姿态行为检测装置；

120：传感器阵列

140：处理电路

160：存储器

322：第一传感器

324：第二传感器

difo、difo_01～difo_20：距离信息

difo1：第一距离信息

difo2：第二距离信息

ob：待测物

s200、s210、s220、s230、s240、s250、s260、s400、s410、s421、s423、s425、s427、s429、s430、s440、s450、s460、s600、s605、s610、s621、s623、s625、s627、s629、s630、s640、s650、s660、s800、s805、s810、s821、s823、s825、s827、s829、s830、s840、s850、s860：姿态行为检测方法的步骤

sr01～sr20：传感器

td：第二时间点

th：预设时间值

tifo、tifo_01～tifo_20：时间信息

tp：时间差

ts：第一时间点

具体实施方式

现将详细参考本发明的示范性实施例，在附图中说明所述示范性实施例的实例。另外，凡可能处，在附图及实施方式中使用相同标号的元件/构件代表相同或类似部分。

以下请参照图1，图1是依照本发明一实施例所示出的姿态行为检测装置100的电路方框示意图。姿态行为检测装置100可包括传感器阵列120以及处理电路140，但本发明并不限于此。传感器阵列120用以检测待测物ob的行为变化，并产生关联于此行为变化的时间信息tifo或距离信息difo。

处理电路140连接到传感器阵列120以接收时间信息tifo或距离信息difo。处理电路140可根据时间信息tifo或是距离信息difo而取得第一时间点ts与第二时间点td，并计算第一时间点ts与该第二时间点td的时间差tp，其中第一时间点ts与第二时间点td的其中一个为传感器阵列120检测到行为变化的开始时间点，而第一时间点ts与第二时间点td的其中另一个为传感器阵列120检测到行为变化的结束时间点。特别的是，倘若时间差tp小于预设时间值th，则处理电路140可判断上述行为变化是有效的动作，并可对时间信息tifo或距离信息difo进行运算以判断上述行为变化所对应的动作。

在本发明的一实施例中，传感器阵列120可采用例如红外线传感器、激光传感器或是超声波传感器等所组成的传感器阵列来实现，但本发明并不限于此。

在本发明的一实施例中，处理电路140可以是硬件、固件或是存储在存储器而由微处理器(microprocessor)或数字信号处理器(dsp)所加载执行的软件或机器可执行程序代码。若是采用硬件来实现，则处理电路140可以是由多个电路芯片所完成，也可以由单一整合电路芯片所达成，但本发明并不以此为限制。上述多个电路芯片或单一整合电路芯片可采用特殊功能集成电路(asic)或可程序化逻辑门阵列(fpga)来实现。

在本发明的其他实施例中，姿态行为检测装置100还可包括存储器160。存储器160连接到处理电路140，可用以存储时间信息tifo或是距离信息difo，但本发明不限于此。存储器160可以是例如随机存取存储器、闪存、硬盘机等等，但本发明不限于此。

以下请同时参照图1与图2，图2是图1的姿态行为检测装置100的检测方法步骤流程示意图。首先，在开始进行姿态行为检测(步骤s200)之后，在步骤s210中，可通过传感器阵列120来检测待测物ob的行为变化，以取得关联于此行为变化的时间信息tifo或距离信息difo。接着，在步骤s220中，可通过处理电路140根据时间信息tifo或距离信息difo而取得第一时间点ts与第二时间点td，并计算第一时间点ts与第二时间点td的时间差tp。如同先前所述，第一时间点ts与第二时间点td的其中一个为传感器阵列120检测到行为变化的开始时间点，而第一时间点ts与第二时间点td的其中另一个为传感器阵列120检测到行为变化的结束时间点。然后，在步骤s230中，判断时间差tp是否小于预设时间值th。若于步骤s230的判断结果为是，则进入步骤s240，可决定上述行为变化为有效的动作，并对时间信息tifo或距离信息difo进行运算以判断上述行为变化所对应的动作。接着，在步骤s260中，输出上述行为变化所对应的动作，然后回到步骤s200以进行下一轮的姿态行为检测。相对地，若于步骤s230的判断结果为否，则进入步骤s250，可决定上述行为变化为无效的动作，并回到步骤s200以进行下一轮的姿态行为检测。提得一提的是，通过步骤s230的比对运作(即判断时间差tp是否小于预设时间值th)，可以有效消除因误触传感器阵列120 所造成的动作误判，以提升姿态行为检测装置100的准确度。

以下请同时参照图1、图3与图4，图3是图1的姿态行为检测装置100的一应用情境示意图，而图4是图3所示的应用情境下的姿态行为检测方法步骤流程示意图。在图3所示的实施例中，传感器阵列120可包括第一传感器322与第二传感器324，且第一传感器322可配置在第二传感器324的左侧，但本发明不限于此。首先，在开始进行姿态行为检测(步骤s400)后，在步骤s410中，可通过第一传感器322与第二传感器324来检测待测物ob的行为变化，以取得关联于此行为变化的距离信息。举例来说，如图3所示，当待测物ob由左至右进行运动时(但本发明不限于此)，第一传感器322可检测待测物ob的运动，并传送关联于此运动的第一距离信息difo1至处理电路140；同样地，第二传感器324可检测待测物ob的运动，并传送关联于此运动的第二距离信息difo2至处理电路140。

接着，在步骤s421中，通过处理电路140根据所接收到的第一传感器322的距离信息(即第一距离信息difo1)，来判断待测物ob的行为是否发生变化(即进行运动)且判断待测物ob与第一传感器322之间的距离是否小于一临界距离，若步骤s421的判断结果为是，则可通过处理电路140记录时间以作为第一时间点ts，如步骤s423所示。相对地，若步骤s421的判断结果为否，即待测物ob的行为并未发生变化或是待测物ob与第一传感器322之间的距离大于临界距离，则回到步骤s410，通过第一传感器322重新检测待测物ob的行为变化。

同样地，在步骤s410之后，可通过处理电路140根据所接收到的第二传感器324的距离信息(即第二距离信息difo2)来判断待测物ob的行为是否发生变化(即进行运动)且判断待测物ob与第二传感器324之间的距离是否小于临界距离，如步骤s425所示。若步骤s425的判断结果为是，则通过处理电路140记录时间以作为第二时间点td，如步骤s427所示。相对地，若步骤s425的判断结果为否，即待测物ob的行为并未发生变化或是待测物ob与第二传感器324之间的距离大于临界距离，则回到步骤s410，通过第二传感器324重新检测待测物ob的行为变化。

在取得第一时间点ts与第二时间点td之后，于步骤s429中，可通过处理电路140计算第一时间点ts与第二时间点td的时间差tp。接着，在 步骤s430中，判断时间差tp是否小于预设时间值th。若于步骤s430的判断结果为是，则进入步骤s440，处理电路140可决定上述行为变化为有效的动作，并可对距离信息(即第一距离信息difo1、第二距离信息difo2)进行运算以判断上述行为变化所对应的动作。更进一步来说，处理电路140可根据第一时间点ts的时间值与第二时间点td的时间值的大小关系来判断上述行为变化所对应的动作。举例来说，由于图3的第一传感器322是配置于第二传感器324的左侧，且待测物ob是由左至右进行运动，因此第一传感器322会比第二传感器324更早检测到待测物ob的运动，是以处理电路140所记录的第一时间点ts将会早于第二时间点td，即第一时间点ts的时间值将小于第二时间点td的时间值。因此处理电路140可基于第一时间点ts的时间值小于第二时间点td的时间值的比较结果而判断出待测物ob是由左至右进行运动。

然后，在步骤s460中，处理电路140可将待测物ob是由左至右进行运动的姿态行为检测结果输出以进行后续各种不同的应用，且姿态行为检测装置100可回到步骤s400以进行下一轮的姿态行为检测。

相对地，若于步骤s430的判断结果为否，则进入步骤s450，处理电路140可决定上述行为变化为无效的动作，并回到步骤s400以进行下一轮的姿态行为检测。

值得一提的是，在图3与图4所示的实施例中，姿态行为检测装置100可检测出待测物ob于一维空间的动作，例如由左至右进行运动，但本发明不限于此。此外，在图4所示的姿态行为检测方法中，并不涉及复杂的数学算法，因此可减少处理电路140的数据运算量，从而降低姿态行为检测装置100硬件上的成本。

以下请同时参照图1、图5与图6，图5是图1的姿态行为检测装置100的另一应用情境示意图，而图6是图5所示的应用情境下的姿态行为检测方法的步骤流程示意图。在图5所示的实施例中，传感器阵列120可包括多个传感器sr01～sr20，其中传感器sr01～sr20是以5乘以4的阵列型式进行配置，但本发明并不限于此。更进一步来说，图5所示的传感器阵列120中的传感器的数量与阵列排列方式仅只是一个范例，并非用以限制本发明，事实上，传感器的数量与阵列排列方式可以由设计者依据实际应用或设计需求 而定。

首先，在开始进行姿态行为检测(步骤s600)之后，于步骤s605中，可设定初始时间值at。接着，在步骤s610中，可通过传感器sr01～sr20来检测待测物ob的行为变化，并产生关联于此行为变化的时间信息tifo_01～tifo_20。详细来说，倘若传感器sr01～sr20提供至处理电路140的时间信息tifo_01～tifo_20皆为初始时间值at，例如式(1)所示的时间信息矩阵，则表示待测物ob尚未出现在传感器阵列120的检测范围内，或是待测物ob的行为并未发生变化，其中式(1)所示的时间信息矩阵可对应至图5所示的传感器阵列120。相对地，若待测物ob将右手以逆时钟方向由下往上进行挥动(如图5所示)，则传感器阵列120可检测待测物ob的挥动，并传送关联于此挥动的时间信息tifo_01～tifo_20至处理电路140，例如式(2)所示的时间信息矩阵。

举例来说，传感器sr11(或sr12)于时间(at+1)时检测到待测物ob的右手的挥动以及检测到待测物ob的右手与传感器sr11(sr12)的距离小于临界距离，故传感器sr11(sr12)可传送对应的时间信息tifo_11(tifo_12)(为时间值(at+1))至处理电路140；类似地，传感器sr08于时间(at+2)时检测到待测物ob的右手的挥动以及检测到待测物ob的右手与传感器sr08的距离小于临界距离，故传感器sr08可传送对应的时间信息tifo_08(为时间值(at+2))至处理电路140；而传感器sr03、传感器sr04、传感器sr07亦依此类推。另一方面，由于待测物ob的右手在挥动时并未进入传感器sr01的检测范围内，故传感器sr01无法检测到待测物ob的右手在挥动，亦或是检测到待测物ob的右手与传感器sr01的距离大于临界距离，因此传感器sr01将传送对应的时间信息tifo_01(为初始时间值at)至处理电路140，而 传感器sr02、传感器sr05、传感器sr06、传感器sr09、传感器sr10、传感器sr13～sr20亦依此类推。

接着，在步骤s621中，可通过处理电路140根据所接收到的时间信息tifo_01～tifo_20，来判断待测物ob的行为是否发生变化以及待测物ob与传感器sr01～sr20中的任意传感器之间的距离是否小于临界距离。若步骤s621的判断结果为是，则通过处理电路140记录时间以作为第一时间点ts，如步骤s623所示。相对地，若步骤s621的判断结果为否，即待测物ob的行为并未发生变化或是待测物ob与所有传感器sr01～sr20的距离皆大于临界距离，则回到步骤s600。

在步骤s623之后，于步骤s625中，可通过处理电路140接收并存储传感器sr01～sr20所传送的时间信息tifo_01～tifo_20。然后，在步骤s627中，通过处理电路140根据时间信息tifo_01～tifo_20而判断待测物ob的行为停止变化时，记录时间以作为第二时间点td。

在取得第一时间点ts与第二时间点td之后，于步骤s629中，通过处理电路140计算第一时间点ts与第二时间点td的时间差tp。接着，在步骤s630中，判断时间差tp是否小于预设时间值th。若于步骤s630的判断结果为是，则进入步骤s640，可通过处理电路140决定上述行为变化为有效的动作，并对时间信息tifo_01～tifo_20进行运算以判断上述行为变化所对应的动作。更进一步来说，处理电路140可根据第一时间点ts与第二时间点td之间所接收到的时间信息tifo_01～tifo_20的变化来判断上述行为变化所对应的动作。举例来说，基于图5所示的传感器sr01～sr20的阵列配置方式，以及待测物ob的右手是以逆时钟方向由下至上进行挥动，因此传感器sr11、传感器sr12、传感器sr08、传感器sr04、传感器sr03、传感器sr07会依序地检测到待测物ob的挥动，是以处理电路140所接收到的时间信息矩阵便如式(2)所示。因此处理电路140可基于式(2)的时间信息矩阵中，时间值(at+1)、时间值(at+2)、时间值(at+3)、时间值(at+4)由小至大的变化，而判断出待测物ob的右手的挥动是如图5的箭号轨迹所示。

然后，在步骤s660中，可通过处理电路140将待测物ob是以逆时钟方向由下至上进行挥动的姿态行为检测结果输出以进行后续各种不同的应用，且姿态行为检测装置100可回到步骤s600以进行下一轮的姿态行为检测。

相对地，若于步骤s630的判断结果为否，则进入步骤s650，处理电路140可决定上述行为变化为无效的动作，并回到步骤s600以进行下一轮的姿态行为检测。

值得一提的是，在图5与图6所示的实施例中，姿态行为检测装置100可检测出待测物ob于二维空间的动作。此外，在图6所示的检测方法中，并不涉及复杂的数学算法，因此可减少处理电路140的数据运算量，从而降低姿态行为检测装置100硬件上的成本。

以下请同时参照图1、图7与图8，图7是图1的姿态行为检测装置100的又一应用情境示意图，而图8是图7所示的应用情境下的姿态行为检测方法步骤流程示意图。在图7所示的实施例中，传感器阵列120同样可包括多个传感器sr01～sr20，其中传感器sr01～sr20是以5乘以4的阵列型式进行配置，但本发明并不限于此。更进一步来说，图7所示的传感器阵列120中的传感器的数量与阵列排列方式仅只是一个范例，并非用以限制本发明，事实上，传感器的数量与阵列排列方式可以由设计者依据实际应用或设计需求而定。

首先，在开始进行姿态行为检测(步骤s800)之后，于步骤s805中，可设定初始距离值h。接着，在步骤s810中，可通过传感器sr01～sr20来检测待测物ob的行为变化，并产生关联于此行为变化的距离信息difo_01～difo_20。详细来说，倘若传感器sr01～sr20提供至处理电路140的距离信息difo_01～difo_20皆为初始距离值h，例如式(3)所示的距离信息矩阵，则表示待测物ob尚未出现在传感器阵列120的检测范围内，或是待测物ob的行为并未发生变化，其中式(3)所示的距离信息矩阵可对应至图7所示的传感器阵列120。相对地，若待测物ob将右手朝传感器阵列120的方向由下往上进行挥动(如图7所示)，则传感器阵列120可检测待测物ob的挥动，并传送关联于此挥动的距离信息difo_01～difo_20至处理电路140，例如式(4)所示的距离信息矩阵。

举例来说，传感器sr07可检测到待测物ob的右手的挥动以及检测到待测物ob的右手与传感器sr07的距离小于临界距离，故传感器sr07可传送对应的距离信息difo_07(为距离值(h－2))至处理电路140；类似地，传感器sr11可检测到待测物ob的右手的挥动以及检测到待测物ob的右手与传感器sr11的距离小于临界距离，故传感器sr11可传送对应的距离信息difo_11(为距离值(h－4))至处理电路140；而传感器sr15亦依此类推。另一方面，由于待测物ob的右手在挥动时并未进入传感器sr01的检测范围内，故传感器sr01并未检测到待测物ob的右手在挥动，亦或是检测到待测物ob的右手与传感器sr01的距离大于临界距离，因此传感器sr01将传送对应的距离信息difo_01(为初始距离值h)至处理电路140，而传感器sr02～sr06、传感器sr08～sr10、传感器sr12～sr14、传感器sr16～sr20亦依此类推。

接着，在步骤s821中，可通过处理电路140根据所接收到的距离信息difo_01～difo_20，来判断待测物ob的行为是否发生变化以及待测物ob与传感器sr01～sr20中的任意传感器之间的距离是否小于临界距离。若步骤s821的判断结果为是，则通过处理电路140记录时间以作为第一时间点ts，如步骤s823所示。相对地，若步骤s821的判断结果为否，即待测物ob的行为并未发生变化或是待测物ob与所有传感器sr01～sr20的距离皆大于临界距离，则回到步骤s800。

在步骤s823之后，于步骤s825中，可通过处理电路140接收并存储传感器sr01～sr20所传送的距离信息difo_01～difo_20。然后，在步骤s827中，通过处理电路140根据距离信息difo_01～difo_20而判断待测物ob的行为停止变化时，记录时间以作为第二时间点td。

在取得第一时间点ts与第二时间点td之后，于步骤s829中，通过处理电路140计算第一时间点ts与第二时间点td的时间差tp。接着，在步骤s830中，判断时间差tp是否小于预设时间值th。若于步骤s830的判断结果为是，则进入步骤s840，可通过处理电路140决定上述行为变化为有效 的动作，并对距离信息difo_01～difo_20进行运算以判断上述行为变化所对应的动作。更进一步来说，处理电路140可根据第一时间点ts与第二时间点td之间所接收到的距离信息difo_01～difo_20的变化来判断上述行为变化所对应的动作。举例来说，基于图7所示的传感器sr01～sr20的阵列配置方式，以及待测物ob的右手是朝传感器阵列120的方向由下往上进行挥动，因此传感器sr15、传感器sr11、传感器sr07将先后检测到与待测物ob的右手的距离分别为(h－6)、(h－4)、(h－2)，是以处理电路140所接收到的距离信息矩阵便如式(4)所示。如此一来，处理电路140可基于式(3)与式(4)的距离信息矩阵中的距离值的变化顺序(即传感器sr15、传感器sr11、传感器sr07所提供的距离值分别由初始距离值h、h、h变化为距离值(h－6)、(h－4)、(h－2)的顺序)，而判断出待测物ob的右手是朝传感器阵列120的方向由下往上挥动，如图7的弧线轨迹所示。

然后，在步骤s860中，可通过处理电路140将待测物ob是朝传感器阵列120的方向由下往上进行挥动的姿态行为检测结果输出以进行后续各种不同的应用，且姿态行为检测装置100可回到步骤s800以进行下一轮的姿态行为检测。

相对地，若于步骤s830的判断结果为否，则进入步骤s850，处理电路140可决定上述行为变化为无效的动作，并回到步骤s800以进行下一轮的姿态行为检测。

值得一提的是，在图7与图8所示的实施例中，姿态行为检测装置100可检测出待测物ob于三维深度的动作变化。此外，在图8所示的检测方法中，并不涉及复杂的数学算法，因此可减少处理电路140的数据运算量，从而降低姿态行为检测装置100硬件上的成本。

综上所述，本发明实施例所提出的姿态行为检测装置及其检测方法可不采用复杂的数学算法，即可检测出待测物于一维空间、二维空间及三维深度的动作行为，故可减少处理电路的数据运算量，从而降低姿态行为检测装置硬件上的成本。除此之外，当传感器阵列检测到行为变化的开始时间点与结束时间点之间的时间差大于预设时间值时，便认定此行为变化为无效的动作，如此可有效消除因误触传感器阵列所造成的动作误判，以提升姿态行为检测装置的准确度。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。