用于对姿势的多维评估的系统和方法技术方案

本发明专利技术涉及一种通过姿势生成控制信号的系统和方法，所述姿势具体为由用户相对于检测设备做出的手和／或手指姿势。本发明专利技术的目的是找到允许使用尽可能少的硬件可靠检测并解释姿势、并且可靠处理大范围的输入姿势的技术方案。根据本发明专利技术的第一实施例，通过一种用于对通过由用户相对于检测设备做出的、并且与其手或手指的空间运动相关的手姿势生成的输入信号实施信号处理的方法来实现该目的，其中，以输入信号表示频带包括语音识别系统可取得的音频信号的频带的传递信号的方式来生成或变换输入信号。经由语音识别系统使用所述传递信号来解释手姿势。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于对姿势的多维评估的系统和方法
本专利技术涉及一种用于基于姿势生成控制信号的系统和方法，所述姿势具体地为由与检测设备面对面的用户执行的手和/或手指姿势。
技术介绍
由本申请人提交的国际专利申请PCT/EP2007/00355[WO/2007/085367]公开了一种车辆控制系统，其包括电极布置，通过该电极布置可以检测驾驶者的手或乘客的手之一的空间运动，基于该运动，可以启动切换和输入操作，例如用于操作导航设备。同样由本申请人提交的德国专利申请DE102007016408.6公开了一种移动电话，其配备有传感器设备，通过该传感器设备可以经由用户的手指以非接触的方式进行输入操作。另外，由本申请人提交的德国专利申请DE102007039163.5公开了一种计算机鼠标，其允许通过相对于该计算机鼠标的手姿势来执行鼠标和菜单控制功能。德国专利申请DE102008009956.2以及由本申请人提交的德国专利申请DE102007036636.3公开了一种配备有多个电极的玩偶，通过所述多个电极，可以检测玩玩偶的孩子相对于该玩偶的姿势，由此操作该玩偶的语言回放功能，并且可选地激活该玩偶的机电组件。该技术使得可以开发不单调的、与玩具进行的特别逼真的对话。在上述系统中，基于场电交互效应，检测手相对于该检测系统的空间运动。为此目的，该检测系统配备有电极，所述电极被集成到LC网络中并且递送用于提供关于手和电极之间的间距的信息的信号。可以使用这些信号来计算姿势的路径。继而可以依据所计算的路径来确定姿势。可以通过电子电路来进行距离和路径信息的计算，在该电子电路中，特征姿势路径被存储在电子存储器中。
技术实现思路
本专利技术的目的是建立如下的技术方案，其允许以最低可能的硬件成本来管理姿势的可靠检测和解释、以及可靠地处理大范围的输入姿势。根据本专利技术的第一方面，通过以下方法来实现该目的，所述方法对被作为由用户相对于检测系统执行的、并且与手或其手指的空间运动相关的手姿势而生成的输入信号进行信号处理，并且以使所述输入信号组成频带包括语言识别系统可取得的声音信号的频带的传递信号的方式来生成或变换所述输入信号，并且基于所述传递信号，对手姿势的解释经由语言识别系统而发生。因此，变得可以以有利的方式使用针对语音识别领域所开发的经过验证的电路和分析系统来检测并分析姿势。这里，其中针对语音识别所开发的概念和芯片组被专用于姿势识别的应用是可能的。语音识别系统也可能配备有姿势识别功能，麦克风输入也可以直接用作为姿势信号的输入。可以在普通计算机系统以及其中可以以相对低的附加硬件费用来实现语言识别的其他系统(具体为微处理器)中，实现根据本专利技术的用于将姿势路径转换为类似声音的(sound-like)序列的概念。可以以如下方式来生成根据本专利技术所生成的类似声音的序列：在适当的系统中，利用中间插头将所述类似声音的序列耦合到该系统的声学输入中，并且可选地与麦克风信号叠加。该概念允许以特别有利的方式将语言识别程序扩展为包括姿势解释功能。被提供用于获取姿势和/或用于检测做手势的手(或可选地仅手指)的空间运动的检测电极可以具体地被集成到头戴式耳机、键盘、鼠标垫、计算机鼠标或者甚至监视器框架中。检测电极还可以被集成到适合作为用于姿势检测的典型参考点的其他结构中。在汽车领域中，控制面板、方向盘、中央控制台以及车门衬里(lining)的区域中的结构尤其适合于该目的。根据本专利技术的传感器设备还可以被构造为使得其可以检测占绝大多数的(predominately)静止姿势(例如，静止的手形)，并且可以将该姿势转换为明显不同的声音序列。这种静止姿势可以被体现为例如“平展的手”、“伸出拇指的拳头”或“胜利手势”。可以基于在静止阶段期间生成的传感器信号，对于这些静止姿势而生成某种声音序列。静止姿势的结构和分解的典型的运动序列也可以被再现为声音，并且在识别姿势时被考虑。通过将与姿势相关的路径信号转换为类似声音的信号序列，姿势信息也变得可以在声音数据的频率范围内，在电信和VoIP系统上传送。姿势信息因此也可以被操作者(即处于远程位置的做手势的用户)使用语音传送系统得到。根据本专利技术的概念还允许将手势语言转换为基于声音的语言。可以使用教示处理来计算各种姿势的识别模式，或者甚至关于某些路径计算各种姿势的识别模式，并且可以将各种姿势的识别模式保存用以分析。根据本专利技术，借助于检测器检测由生物(优选地为人类)做出的姿势，并且将其转换为音调序列(声音序列)。然后可以使用当前的语音或声音处理方法来分析并评估这些音调序列。可以可选地以并行的方式在相同信道上将口头上的口述(spoken)命令包括在该处理中，并且可以将口头上的口述命令与姿势一起分析、独立地分析、或者一个接一个地分析。优选地，在与语音输入相同的频带中生成由姿势识别电路生成的音调序列，使得也可以使用在语音处理中使用的滤波方法。然而，也可以选择例如转移(displace)到所处理的频率范围的边缘区域的另一频率范围。以类似于或者等同于口述命令的方式，然后可以将姿势训练到系统中，并且在所述姿势返回时可以以保存在例如表格中的函数来表达所述姿势。因此，直至姿势/音调序列转换器，可以使用与语音处理中相同的硬件和软件，与分离的操作系统相比在经济性和电路方面表现出优势。这里，可以以某一时间间隔在检测设备前面以空间方式执行所讨论的姿势，并且所述姿势在很大程度上不依赖于用户。原理上，根据本专利技术的概念适合于大多数各种各样的姿势检测技术，诸如光学的、电容性的、或图像处理技术。姿势检测按序列发生、以及可对于每个序列产生特定音调是有利的。因此，简单或复杂的姿势将产生具有较长或较短持续时间的各种各样的音调序列。因为无人能够以精确相同的方式输入相同姿势，因此该系统优选地具有容限(tolerant)识别，其优选地基于程序。根据本专利技术，具体地，如果根据本专利技术的、与姿势(具体地为姿势路径)相关的音调序列具有与口述单词或语句相似的特征，则可以使用在软件系统中提供的识别和解释过程来提供适当的软件。获取姿势信号优选地借助于一个或多个电容性(电场)传感器来获取姿势信号。这些传感器优选地被构造为使得它们检测人为产生的电场中的改变，并且由此相应地发送与手或手指的位置或运动充分紧密相关的信号。优选地对姿势信号进行预处理。该预处理可以有利地与已经被识别的姿势协调。姿势检测可以通过将由(多个)传感器提供的信号(或者在优选地使用多个传感器的情况下的多个信号)分离(split)/多路解复用而发生。优选地解释姿势如下：对于至少两个(优选地为三个)空间坐标生成传感器信号。优选地在多信道测量系统中获得这些传感器信号；可以以并行的多信道方式或者以时间多路复用来捕获传感器信号。还可以以时间多路复用或甚至频率多路复用来激励该系统。来自各种传感器信道的载波调制的(电极接收的)信号的转换可以具体地通过低频接收信号中的包络线检测和/或整流(rectification)以及低通滤波(运动频率＜低通频率＜载波频率)而发生，所述低频接收信号的幅度与到接收传感器的接近度(proximity)/与接收传感器的距离成比例。可以借助于以下方法的一种或多种组合来识别姿势开始和姿势结束。a)接近度检测：当至少一个传感器信号超过或低于某一电平时，将来自电场本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种对根据手姿势的要求生成的输入信号实施电子信号处理的方法，其中：ａ）相对于检测系统而执行用户的手姿势，ｂ）以所述输入信号表示与手或其手指的空间运动相关的传递信号的方式，生成或变换所述输入信号，ｃ）生成所述传递信号，使得所述传递信号的频带包括语音识别系统可取得的声音信号的频带，以及ｄ）对所述手姿势的解释基于所述传递信号使用语音分析过程而发生。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】DE102008015730.92008年3月26日1.一种检测手的姿势的方法，该方法包括步骤：用电场传感器检测手的姿势，并将所检测的姿势转换为相应的传感器信号，所述传感器信号的频带对应于语音的频带；将所述传感器信号输入到语音识别系统；以及用语音识别系统来分析所输入的传感器信号。2.如权利要求1所述的方法，其特征在于：由音调发生器系统生成所述传感器信号。3.如权利要求1所述的方法，其特征在于：由终端电路生成所述传感器信号。4.如权利要求1所述的方法，其特征在于：所述传感器信号映射所述姿势的空间运动。5.如权利要求1所述的方法，其特征在于：所述传感器信号由三种音调组成，并且各个音调的合成根据运动映射规则、由于做姿势的手或手指的运动而改变。6.如权利要求1所述的方法，其特征在于：在离开检测点运动时，对于检测点的传感器信号的音高升高。7.如权利要求1所述的方法，其特征在于：在朝向检测点运动时，对于检测点的传感器信号的音高降低。8.如权利要求1所述的方法，其特征在于：构造所述传感器信号，使得所述传感器信号描述从做姿势的手相对于利用至少三个参考点的参考系统的距离的改变。9.如权利要求1所述的方法，其特征在于：通过产生相应的传感器信号的至少三个电场传感器来感测所述姿势，并且其中至少一个传感器信号超过预定电平的那些传感器信号被识别为姿势。10.如权利要求9所述的方法，其特征在于：仅将具有最小变化动态的所述传感器信号识别为姿势。11.如权利要求10所述的方法，还包括步骤：确定所述传感器信号的数学导数。12.如权利要求11所述的方法，还包括步骤：通过从各个相应传感器信号中减去所有传感器信号的平均时间值或直流信号部分，对所述传感器信号进行标准化。13.如权利要求9所述的方法，还包括步骤：对所述传感器信号进行坐标变换，使得将对应姿势映射到空间姿势参考平面中。14.如权利要求13所述的方法，其特征在于：建立此姿势参考平面，使得其基本上与传感器电极表面平行并且与传感器轴垂直，使得对应姿势总是被映射在距传感器的一定距离处。15.如权利要求14所述的方法，其特征在于：姿势所跨越的表面的中心基本上位于传感器的轴上。16.如权利要求9所述的方...

【专利技术属性】
技术研发人员：沃尔夫冈·里克特，
申请(专利权)人：艾登特技术股份公司，
类型：发明
国别省市：DE