基于超声波的非接触式手势识别方法及其装置的制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明是有关于手势识别，特别是有关于基于超声波的非接触式手势识别的方法 及其相关装置。
【背景技术】
[0002] 在很大程度上，屏幕作为用户与便携式电子设备（例如，触摸书（touchbooks)、 移动电话、面板个人计算机（PC)、媒体播放器W及游戏设备）进行交互的一种替代方式。除 了提供一个基本的显示功能，屏幕进一步包括一个或多个触摸传感器，用于检测其上的物 体接触，从而提供基于触摸的用户界面扣serInte计ace,UI)。一般情况下，基于触摸的用 户界面利用直观的手势而简化了设备的操作。
[0003] 然而，可能存在不能或不优选直接接触基于触摸的用户界面的情况。例如，可能用 户每只手都拿着东西；或用户的双手是油腻的或戴着手套；或距离便携式电子设备太远， 而不能使得用户舒适地接触屏幕；或便携式电子装置的屏幕太大，而不能使得用户方便地 触及其整个表面；或便携式电子装置的显示器表面不能简单触及，例如，使用投影仪显示的 情况下。为了解决该个问题，在实践中引入一个或多个光学器件，例如摄像机装置和红外线 传感器，W根据所捕获的图像识别非接触式手势（即，不直接接触便携式电子装置任何部 分的手势）。
[0004] 然而，附加的光学装置将显著地增加硬件成本，更何况总是导通光学器件检测非 接触式手势将非常耗电。由于便携式电子装置的电量有限，使得总是导通光学器件检测非 接触式手势存在巨大的不足。因此，希望具有一种更有效、花费更小硬件成本和电量的非接 触式手势识别的替代方式。
【发明内容】
[0005] 有鉴于此，本发明提出一种基于超声波的非接触式手势识别方法及其装置。
[0006] 根据本发明第一实施方式，提供一种基于超声波的非接触式手势识别装置。该装 置包括：第一超声波发射器、第一超声波接收器和处理单元。第一超声波发射器发射超声波 信号。第一超声波接收器接收来自物体的反射超声波信号。配置第一超声波发射器和第一 超声波接收器形成第一参考线。处理单元处理反射超声波信号W得到反射超声波信号的时 间频率分布，W及根据时间频率分布确定第一参考线上的物体移动的投影轨迹对应的一维 手势。
[0007] 根据本发明第二实施方式，提供一种基于超声波的非接触式手势识别方法。该方 法包括如下步骤；通过第一超声波发射器发射超声波信号。通过第一超声波接收器接收来 自物体的反射超声波信号；其中，配置第一超声波发射器和第一超声波接收器形成第一参 考线。处理反射超声波信号，W得到反射超声波信号的时间频率分布。根据时间频率分布 确定第一参考线上的物体移动的投影轨迹对应的一维手势。
[000引本发明所提出的基于超声波的非接触式手势识别方法及其装置，可降低硬件配置 的复杂度及/或成本。
【附图说明】
[0009] 图1为根据本发明实施方式的便携式电子装置的示意图。
[0010] 图2为根据本发明实施方式的基于超声波的非接触式手势识别（touchless gesUirereco即ition)方法的流程图。
[0011] 图3A和图3B为根据本发明实施方式支持不同手势的一个超声波发射器和一个超 声波接收器的相同配置的示意图。
[0012] 图3C为根据本发明实施方式的对应于W不同方向经过麦克风和扬声器的两个手 势反射的超声波信号的时间频率分布的示意图。
[0013] 图4A~4C为根据本发明实施方式支持示范性一维手势的形成参考线的一个超声 波发射器和一个超声波接收器配置的示意图。
[0014] 图5A为图4A中利用手势1和手势2对媒体播放器应用程序进行用户界面控制的 示意图。
[0015] 图5B为图4B中利用手势3和手势4对媒体播放器应用程序进行用户界面控制的 示意图。
[0016] 图5C为图4C中利用手势1~手势4对电子书应用程序进行用户界面控制的示意 图。
[0017] 图6A为根据本发明实施方式的在便携式电子装置中的两个超声波接收器和一个 超声波发射器配置的示意图。
[0018] 图6B为根据图6A的实施方式支持示范性手势的通过两个超声波接收器和一个超 声波发射器形成的参考面的示意图。
[0019] 图7A为根据本发明实施方式的在便携式电子装置中的一个超声波接收器和两个 超声波发射器配置的示意图。
[0020] 图7B为根据图7A的实施方式支持示范性手势的通过一个超声波接收器和两个超 声波发射器形成的参考面的示意图。
[0021] 图8A为根据本发明实施方式的在便携式电子装置中的一个定向超声波接收器和 一个超声波发射器配置的示意图。
[0022] 图8B为根据图8A的实施方式通过一个定向超声波接收器和一个超声波发射器形 成参考面的示意图。
[0023] 图9为根据图6A、图7A和图8A的实施方式利用2D手势对媒体播放器应用程序进 行用户界面控制的示意图。
[0024] 图10A为根据本发明实施方式的在便携式电子装置中的S个超声波发射器和一 个超声波接收器配置的示意图。
[0025] 图10B为根据图10A实施方式支持示范性手势的通过S个超声波发射器和一个超 声波接收器形成S维（3D)坐标系的示意图。
[0026] 图11为根据本发明实施方式的在便携式电子装置中的=个超声波接收器和一个 超声波发射器配置的示意图。
[0027] 图12为根据本发明实施方式的在便携式电子装置中的两个超声波发射器和两个 超声波接收器配置的示意图。
[002引图13为根据本发明实施方式的在便携式电子装置中的一个定向超声波接收器、 一个超声波接收器和一个超声波发射器配置的示意图。
[0029] 图14为根据本发明实施方式的在便携式电子装置中的一个定向超声波接收器和 两个超声波发射器配置的示意图。
[0030] 图15为根据本发明实施方式支持示范性手势在便携式电子装置中的两个超声波 接收器和两个超声波发射器配置的示意图。
【具体实施方式】
[0031] W下为实施本发明的最佳实施方式。其仅用于解释本发明的基本原理，而不应限 制本发明。必须了解本发明的实施方式可W实现于软件、硬件、固件、或其结合之上。
[0032] 图1为根据本发明实施方式的便携式电子装置的示意图。便携式电子装置10为 触摸书，手机/智能手机，平板电脑，便携式媒体播放器（PMP)，全球定位系统（GP巧导航设 备，便携式游戏机，等等。便携式电子装置10包括一个或多个超声波发射器11、一个或多个 超声波接收器12、处理单元13、显示屏14、存储设备15、W及电源16。超声波发射器11被 配置为发射超声波信号，而超声波接收器12被配置为自一个物体（例如，一个用户的手或 手持物品）接收反射的超声波信号。超声波是频率高于人听觉上限或大约大于20KHZ的循 环声压（cyclicsoundpressure)。具体地，超声波发射器11为能够发射超声波频谱中的 音频信号的扬声器或换能器（trans化cer)，W及超声波接收器12为能够测知超声波频谱 中反射的音频信号的麦克风。
[0033] 处理器13为通用处理器、微控制单元、数字信号处理器、或其他类型的处理器。处 理器13提供数据处理功能、计算超声波接收器12接收的反射超声波信号，并加载和执行来 自存储器15的一系列指令及/或程序代码来执行本发明基于超声波的非接触式手势识别 (touchlessges化rereco即ition)方法，及/或控制超声波发射器11、超声波接收器12 和显示屏14的操作。
[0034] 显示屏14为液晶显示屏（LCD),发光二极管（LED)显示屏或电子纸显示屏 巧lectronicPaperDisplay,EPD)等，W用于提供显示功能。可选地，显示屏14可W进一 步包括一个或多个触摸传感器（图未示）。该些触摸传感器位于显示屏14之上或之下，W 提供触摸检测功能，其中该触摸检测功能包括电阻式，电容式，或其他类型的触摸检测。
[0035]存储装置15可W是一个存储器（例如，随机存取存储器（RAM)，快闪存储器，