基于一维TOF传感器的手势识别系统、方法和智能家居设备技术方案

本申请实施例公开了一种基于一维TOF传感器的手势识别系统、方法和智能家居设备。手势识别系统包括：微控制器和一维TOF传感器，一维TOF传感器每隔预设的时间周期，测量一次目标区域内目标手与一维TOF传感器的距离，并由微控制器对一维TOF传感器进行距离数据读取；微控制器包括计时模块、计数模块和信号生成模块，计时模块计算最新读取到距离数据与下一次读取到距离数据之间的等待时间；计数模块统计传感数据组的距离数据数量；信号生成模块接根据距离数据数量和对应的距离数据的变化特征，确定目标手输入的目标手势结果。通过上述技术手段，克服红外识别技术识别距离短和功耗高的技术缺点。

【技术实现步骤摘要】
基于一维TOF传感器的手势识别系统、方法和智能家居设备
本申请实施例涉及识别
，尤其涉及一种基于一维TOF传感器的手势识别系统、方法和智能家居设备。
技术介绍
随着科技的发展，越来越多的智能家居进入人们的生活，丰富的交互功能是智能家居的特色之一，现已有部分智能家居可以通过手势来控制开关或工作模式，为实现不同手势对应触发不同的工作模式，需对手势进行识别，根据手势识别结果控制智能家居的工作模式。因此，手势识别技术是智能家居或其他交互智能设备关注的技术重点之一。传统的手势识别技术主要通过红外识别技术实现，其通过红外发射灯发射红外光，红外光遇到目标物后返回红外接收区域，红外接收区域接收红外光并转换为电信号，一般接收区会分为四个区域，分析四块区域的电信号顺序，通过算法识别到对应的手势动作，如上下左右等挥动动作。虽然红外识别技术已被广泛使用，但其存在识别距离短和功耗高的技术问题。
技术实现思路
本申请实施例提供一种基于一维TOF传感器的手势识别系统、方法和智能家居设备，克服红外识别技术识别距离短和功耗高的技术缺点。在第一方面，本申请实施例提供了一种基于一维TOF传感器的手势识别系统，包括：微控制器和一维TOF传感器，所述微控制器连接所述一维TOF传感器，其中：所述一维TOF传感器每隔预设的时间周期，测量一次目标区域内目标手与所述一维TOF传感器的距离，并由所述微控制器对所述一维TOF传感器进行距离数据读取；所述微控制器包括计时模块、计数模块和信号生成模块，所述计时模块从所述微控制器最新读取到距离数据时开始计时，计算最新读取到距离数据与下一次读取到距离数据之间的等待时间，在所述等待时间超出所述时间周期时向所述计数模块发送清零指令，若所述等待时间没有超出预设的时间周期，则向所述计数模块发送计数指令；所述计数模块接收所述计时模块发送的计数指令，根据所述计数指令计算距离数据数量，或接收所述计时模块发送的清零指令，根据所述清零指令将当前存储的距离数据数量发送至所述信号生成模块，并将当前存储的距离数据数量置零；所述信号生成模块接收所述距离数据数量，并获取对应的距离数据，根据所述距离数据数量和对应的距离数据的变化特征，确定目标手输入的目标手势结果，根据所述目标手势结果生成对应的控制信号，以触发对应的工作模式。进一步的，所述一维TOF传感器包括控制单元和检测单元，所述检测单元连接所述控制单元，其中：所述检测单元，用于通过VCSEL光源发射光子，通过光子接收器接收撞击到所述目标手后反射回来的光子，根据光子发射时间和光子接收时间以及光速，计算得到目标手与所述检测单元的距离；所述控制单元用于读取所述检测单元测得的距离数据，将该距离数据与预设的距离阈值进行比较，若该距离数据小于或等于所述距离阈值，则存储对应的距离数据，以使所述微控制器对该距离数据进行读取，否则将对应的距离数据删除。进一步的，所述一维TOF传感器还包括光源驱动器、VCSEL光源、第一光学盖板、第二光学盖板、光子接收器和光学滤波器，其中：所述光源驱动器驱动所述VCSEL光源对前方区域按照预设的调制频率连续发射光子，光子经过所述第一光学盖板产生第一反射光和透射光，第一反射光被所述光子接收器接收，所述透射光撞击前方区域内的目标手后产生的第二反射光经过所述第二光学盖板到达所述光学滤波器，经过所述光学滤波器的第二反射光被所述光子接收器接收；所述检测单元根据所述光子接收器接收所述第一反射光和所述第二反射光的接收时间计算得到目标手与所述检测单元的距离。进一步的，所述微控制器还包括，控制所述一维TOF传感器以33ms的时间周期，采集一次目标手与所述一维TOF传感器的距离数据。在第二方面，本申请实施例提供了一种基于一维TOF传感器的手势识别方法，应用于如第一方面所述的手势识别系统，包括：从最新读取到距离数据时开始计时，计算最新读取到的距离数据与下一次读取到距离数据之间的等待时间，判断所述等待时间是否超出预设的时间周期；若所述等待时间超出预设的时间周期，则在所述等待时间超出预设的时间周期时，获取最新读取到的距离数据对应的传感数据组，并统计所述传感数据组的距离数据数量；根据所述距离数据数量和所述传感数据组的数据变化特征，确定所述传感数据组对应的目标手势结果；根据所述目标手势结果，生成对应的控制信号，以触发对应的工作模式；若所述等待时间没有超出预设的时间周期，则将最新读取到的距离数据存储至上一次读取到的距离数据对应的传感数据组，并继续读取下一距离数据。进一步的，所述根据所述距离数据数量和所述传感数据组的数据变化特征，确定所述传感数据组对应的目标手势结果，包括：若所述距离数据数量大于9小于30，且所述传感数据组中间的距离数据为所述传感数据组的最小距离数据，所述传感数据组两端的距离数据为所述传感数据组的最大距离数据，最小距离数据和最大距离数据的绝对距离差值大于30mm时，确定所述传感数据组对应的目标手势为拍手。进一步的，所述根据所述距离数据数量和所述传感数据组的数据变化特征，确定所述传感数据组对应的目标手势结果，包括：若所述距离数据数量大于1小于15，且所述传感数据组的第一个距离数据与中间距离数据的绝对距离差值小于20mm时，确定所述传感数据组对应的目标手势为挥手。进一步的，所述根据所述距离数据数量和所述传感数据组的数据变化特征，确定所述传感数据组对应的目标手势结果，包括：若所述距离数据数量大于30，且所述传感数据组的第一个距离数据与第三十一个距离数据的绝对距离差值大于或等于10mm时，确定所述传感数据组对应的目标手势为伸缩。进一步的，所述根据所述距离数据数量和所述传感数据组的数据变化特征，确定所述传感数据组对应的目标手势结果，包括：若所述距离数据数量大于30，且所述传感数据组的第一个距离数据与第三十一个距离数据的绝对距离差值小于10mm时，判断所述距离数据数量是否大于70；若所述距离数据数量大于70，且所述传感数据组的第一个距离数据与第三十一个距离数据的绝对距离差值小于10mm时，确定所述传感数据组对应的目标手势为悬停，否则确定所述传感数据组对应的目标手势为伸缩。在第三方面，本申请实施例提供了一种智能家居设备，包括如第一方面所述的手势识别系统。本申请实施例通过一维TOF传感器间隔固定的时间周期采集目标手的距离数据，根据事先积累的手势动作和对应的距离数据变化特征和距离数据数量的经验，确定对应的手势动作，以实现通过不同手势触发智能设备不同的工作模式。一维TOF传感器的测距范围大于红外传感器的测距范围，采用一维TOF传感器测距可以扩大测距范围，且本方案只采用一个一维TOF传感器，相比于传统的红外识别技术采用四个红外接收器，一维TOF传感器的功耗低。附图说明图1是本申请实施例一提供的基于一维TOF传感器的手势识别系统的结构示意图；图2是本申请实施例一提供的一种一维TOF传感器本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于一维TOF传感器的手势识别系统，其特征在于，包括：微控制器和一维TOF传感器，所述微控制器连接所述一维TOF传感器，其中：/n所述一维TOF传感器每隔预设的时间周期，测量一次目标区域内目标手与所述一维TOF传感器的距离，并由所述微控制器对所述一维TOF传感器进行距离数据读取；/n所述微控制器包括计时模块、计数模块和信号生成模块，所述计时模块从所述微控制器最新读取到距离数据时开始计时，计算最新读取到距离数据与下一次读取到距离数据之间的等待时间，在所述等待时间超出所述时间周期时向所述计数模块发送清零指令，若所述等待时间没有超出预设的时间周期，则向所述计数模块发送计数指令；所述计数模块接收所述计时模块发送的计数指令，根据所述计数指令计算距离数据数量，或接收所述计时模块发送的清零指令，根据所述清零指令将当前存储的距离数据数量发送至所述信号生成模块，并将当前存储的距离数据数量置零；所述信号生成模块接收所述距离数据数量，并获取对应的距离数据，根据所述距离数据数量和对应的距离数据的变化特征，确定目标手输入的目标手势结果，根据所述目标手势结果生成对应的控制信号，以触发对应的工作模式。/n

【技术特征摘要】
1.一种基于一维TOF传感器的手势识别系统，其特征在于，包括：微控制器和一维TOF传感器，所述微控制器连接所述一维TOF传感器，其中：
所述一维TOF传感器每隔预设的时间周期，测量一次目标区域内目标手与所述一维TOF传感器的距离，并由所述微控制器对所述一维TOF传感器进行距离数据读取；
所述微控制器包括计时模块、计数模块和信号生成模块，所述计时模块从所述微控制器最新读取到距离数据时开始计时，计算最新读取到距离数据与下一次读取到距离数据之间的等待时间，在所述等待时间超出所述时间周期时向所述计数模块发送清零指令，若所述等待时间没有超出预设的时间周期，则向所述计数模块发送计数指令；所述计数模块接收所述计时模块发送的计数指令，根据所述计数指令计算距离数据数量，或接收所述计时模块发送的清零指令，根据所述清零指令将当前存储的距离数据数量发送至所述信号生成模块，并将当前存储的距离数据数量置零；所述信号生成模块接收所述距离数据数量，并获取对应的距离数据，根据所述距离数据数量和对应的距离数据的变化特征，确定目标手输入的目标手势结果，根据所述目标手势结果生成对应的控制信号，以触发对应的工作模式。


2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述一维TOF传感器包括控制单元和检测单元，所述检测单元连接所述控制单元，其中：
所述检测单元，用于通过VCSEL光源发射光子，通过光子接收器接收撞击到所述目标手后反射回来的光子，根据光子发射时间和光子接收时间以及光速，计算得到目标手与所述检测单元的距离；
所述控制单元用于读取所述检测单元测得的距离数据，将该距离数据与预设的距离阈值进行比较，若该距离数据小于或等于所述距离阈值，则存储对应的距离数据，以使所述微控制器对该距离数据进行读取，否则将对应的距离数据删除。


3.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述一维TOF传感器还包括光源驱动器、VCSEL光源、第一光学盖板、第二光学盖板、光子接收器和光学滤波器，其中：
所述光源驱动器驱动所述VCSEL光源对前方区域按照预设的调制频率连续发射光子，光子经过所述第一光学盖板产生第一反射光和透射光，第一反射光被所述光子接收器接收，所述透射光撞击前方区域内的目标手后产生的第二反射光经过所述第二光学盖板到达所述光学滤波器，经过所述光学滤波器的第二反射光被所述光子接收器接收；
所述检测单元根据所述光子接收器接收所述第一反射光和所述第二反射光的接收时间计算得到目标手与所述检测单元的距离。


4.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述微控制器还包括，控制所述一维TOF传感器以33ms的时间周期，采集一次目标手与所述一维TOF传感器的距离数据。


5.一种基于一维TOF传感器的手势识...

【专利技术属性】
技术研发人员：周立功，王怀俊，范攀锋，
申请(专利权)人：广州立功科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44