一种基于红外的3D手势识别控制器及实现方法技术

本发明专利技术公开了一种基于红外的3D手势识别控制器及实现方法，控制器包括：发射单元、接收单元、控制处理单元和输出单元；发射单元，由红外线激发器组成；接收单元，用于接收红外线光射到控制器前端的手反射后的红外线，并根据反射的红外线的强度变换成信息发送到控制处理单元；控制处理单元，用于轮流开闭所述发射单元；并根据接收单元的信息换算各个红外线反射点到控制器的距离；及根据各个时间点的各个红外线反射点到控制器的距离判断控制器前端的手的运动姿势，并将手势识别结果通过输出单元输出。本发明专利技术可以实现手势的3D动作识别并输出结果，包括手的从左到右、从右到左、从前到后、从后到前、从上到下、从下到上；使用简便易行，成本低廉。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种基于红外的3D手势识别控制器及实现方法，尤其涉及一种用于智能家居、工业控制的手势识别控制器及实现方法。
技术介绍
智慧家庭是未来家居的发展趋势，它的人机交互界面将从现有的图形化界面(主要使用于荧屏的视窗与键盘滑鼠的操作方式)发展到实体使用介面，手势识别技术将在智慧家庭中大量应用；接触式手势识别不受外界环境背景变化的影响，计算量较小，具有更好的实时性，但存在使用不便、成本高等不足。而非接触式手势识别技术较好的解决了使用的兼容性问题并降低了成本，但数据获取精度受多种因素影响，且相应慢。基于视觉的手势识别方法简便易行，设备成本低廉，非接触式的手势动作采集方式使交互的自然性得到较大改善。但由于视觉的不确定性，使得它具有依赖于摄像机观测的视角，对背景、环境变换的适应性差等缺点。综上所述当前智慧家庭、工业控制，还欠缺简便易行、成本低廉非接触式的手势动作交互装置。
技术实现思路
为解决上述中存在的问题与缺陷，本专利技术提供了一种基于红外的3D手势识别控制器及实现方法。所述技术方案如下一种基于红外的3D手势识别控制器，包括发射单元、接收单元、控制处理单元和输出单元；所述发射单元，由红外线激发器组成；接收单元，用于接收红外线光射到控制器前端的手反射后的红外线，并根据反射的红外线的强度变换成信息发送到控制处理单元；控制处理单元，用于轮流开闭所述发射单元，并根据接收单元的信息换算各个红外线反射点到控制器的距离；及根据各个时间点的各个红外线反射点到控制器的距离判断控制器前端的手的运动姿势，并将手势识别结果通过输出单元输出。一种基于红外的3D手势识别控制器的实现方法，包括轮流开闭各发射单元；将红外线反射到控制器前端的手反射后的红外线到接收单元，并根据接收到的红外线强度变换成信息发送到控制处理单元；根据接收到的信息换算各红外线反射点到控制器的距离，并根据各时间点的各红外线反射点到控制器的距离判断控制器前端的手的运动姿势；将手势识别结果通过输出单兀输出。本专利技术提供的技术方案的有益效果是通过组发射单元和接收单元的合理分布，并结合控制处理单元的控制，实现发射单元和接收单元数量乘数的红外线反射点；通过控制处理单元实时采集各个时间点的各个红外线碰到手产生的红外线反射点的距离，实现手势的3D动作识别；手运动姿势包括且不仅包括从左到右、从右到左、从前到后、从后到前、从上到下、从下到上，操控简单，特别适合现有智慧家庭人机交互界面，实现对电视、照明、风扇和空调等设备的控制，且该控制器车本低廉。附图说明图1是基于红外的3D手势识别控制器结构图；图2是基于红外的3D手势识别控制器俯视图；图3是基于红外的3D手势识别原理图；图4是基于红外的3D识别手势图；图5是基于红外的3D手势识别控制器的实现方法流程图；图6是手运动姿势左向右识别应用实例具体实施例方式为使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本专利技术实施方式作进一步地详细描述本实施例提供了一种基于红外的3D手势识别控制器结构，参见图1，控制器I包括发射单元2、接收单元3、控制处理单元4和输出单元5 ;所述发射单元，由红外线激发器6组成；接收单元，用于接收红外线光射到控制器前端的手反射后的红外线，并根据反射的红外线的强度变换成信息发送到控制处理单元；控制处理单元，用于轮流开闭所述发射单元，并根据接收单元的信息换算各个红外线反射点到控制器的距离；及根据各个时间点的各个红外线反射点到控制器的距离判断控制器前端的手的运动姿势，并将手势识别结果通过输出单元输出。上述根据接收单元的信息换算各个红外线反射点到控制器的距离的换算过程为接收单元先形成的是电压值，电压值跟接收单元到反射点的距离有线性关系，从而可计算接收单元到反射点的距离。如接收单元到反射点的距离a边、反射点到控制器的距离b边也就是反射点到接收单元和反射单元中心连线中点的距离、接收单元到中心连线中点距离c边，三边距离是一个直角三边形，由于知道a、c边，就可以计算b边。所述发射单元和接收单元至少包括两组。上述接收单元由光接收器7、带小孔隔板8和滤光片9组成。上述控制处理单元连接各个红外线激光器、光接收器及输出单元，输出单元通过总线、IO端口、无线通讯等输出手势识别结果。上述红外线激发器可以是光电二级管，也可以是红外发射二级管，用于发射激发器所发射的红外线波长。光接收器可以是光电传感器，也可以是光敏点阻，用于接收红外线，并根据红外线强度输出不同的电压值。带小孔隔板只让红外线光从该小孔通过。滤光片用于过滤截止红外线激发器发射红外线波长以外的光线，只允许通过激发器所发射的红外线波长。参见图2，上述发射单元2和接收单元3分布于同一平面上，但位于不同的直线上，并对称分布于控制器四个方向的边上。参见图3，发射单元开启后，红外线激发器发出红外线光，红外线光射到控制器前端的手反射后(即红外线反射点31)，反射的红外线经过滤光片、带小孔隔板到达光接收器。带小孔隔板只让红外线光从小孔通过，保证了红外线反射点位于发射单元和接收单元中心连线中点32的垂直上方。滤光片用于过滤截止其它光线，只允许通过激发器所发射的红外线波长；光接收器用于接收红外线，保证了可根据红外线反射强度得到不同的电压值，且不受外面照明光线的影响。上述光接收器将电压值送到控制处理单元，由于红外线反射点到光接收器的距离跟红外线反射强度有影响关系，所以根据不同的电压值换算红外线反射点到光接收器的距离，再结合该红外线反射点所在发射单元和接收单元的直线距离换算红外线反射点到控制器(即发射单元和接收单元中心连线中点)的距离。每个发射单元和至少两个接收单元可得到两个中心连线中点，每个发射单元分别和其它各个接收单元产生一个反射点，即有两个红外线反射点，控制器至少有两个发射单元，所以总共得到至少四个红外线反射点，即红外线反射点的数量是发射单元的数量与接收单元数量的乘数。参见图4，手的运动姿势最少包括从左到右a、从右到左b、从前到后c、从后到前d、从上到下e、从下到上f。本实施例还提供了一种基于红外的3D手势识别控制器的实现方法，该方法包括轮流开闭各发射单元；将红外线反射到控制器前端的手反射后的红外线到接收单元，并根据接收到的红外线强度变换成信息发送到控制处理单元；根据接收到的信息换算各红外线反射点到控制器的距离，并根据各时间点的各红外线反射点到控制器的距离判断控制器前端的手的运动姿势；将手势识别结果通过输出单兀输出。上述发射单元轮流开闭，即每次每时间点只开一个发射单元，其它关闭。控制处理单元每隔一个时间段开闭各个发射单元，同时得到各个接收单元的信息。参见图6，以手势从左到右为例描述控制器的实现方法，时刻A，控制处理单元得到四个红外线反射点到控制器的距离，左边两个红外线反射点到控制器的距离为X，右边两个红外线反射点到控制器的距离为无限远(由于没有反射)。时刻B，控制处理单元得到四个红外线反射点到控制器的距离，右边两个红外线反射点到控制器的距离为X，左边两个红外线反射点到控制器的距离为无限远(由于没有反射)。由此，控制处理单元可明显判断手势从左到右运动。同理，从右到左b、从前到后C、从后到前d、从上到下e、从下到上f都可以判断出来。通过获取更多时刻的信息，可以更准确判断手的运动姿势。上述发射单元或本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于红外的3D手势识别控制器，其特征在于，所述控制器包括发射单元、接收单元、控制处理单元和输出单元；所述发射单元，由红外线激发器组成；接收单元，用于接收红外线光射到控制器前端的手反射后的红外线，并根据反射的红外线的强度变换成信息发送到控制处理单元；控制处理单元，用于轮流开闭所述发射单元，并根据接收单元的信息换算各个红外线反射点到控制器的距离；及根据各个时间点的各个红外线反射点到控制器的距离判断控制器前端的手的运动姿势，并将手势识别结果通过输出单元输出；所述红外线反射点的数量是发射单元的数量与接收单元数量的乘数。

【技术特征摘要】
1.一种基于红外的3D手势识别控制器，其特征在于，所述控制器包括发射单元、接收单元、控制处理单元和输出单元；所述 发射单元，由红外线激发器组成； 接收单元，用于接收红外线光射到控制器前端的手反射后的红外线，并根据反射的红外线的强度变换成信息发送到控制处理单元； 控制处理单元，用于轮流开闭所述发射单元，并根据接收单元的信息换算各个红外线反射点到控制器的距离； 及 根据各个时间点的各个红外线反射点到控制器的距离判断控制器前端的手的运动姿势，并将手势识别结果通过输出单元输出；所述红外线反射点的数量是发射单元的数量与接收单元数量的乘数。2.根据权利要求1所述的基于红外的3D手势识别控制器，其特征在于，所述接收单元由光接收器、带小孔隔板和滤光片组成；所述 光接收器，用于接收红外线，并根据红外线强度输出不同的电压值； 带小孔隔板，用于让红外线通过小孔； 滤光片，用于过滤截止红外线激发器发射红外线波长以外的光线，只允许通过激发器所发射的红外线波长。3.根据权利要求1所述的基于红外的3D手势识别控制器，其特征在于，所述发射单元和接收单元至少包括两组。4.根据权利要求1或3所述的基于红外的3D手势识别控制器，其特征在于，所述发射单元和接收单元分布于同一平面的不同直线上。5.根据权利要求1所述的基于红外的3D手势识别...

【专利技术属性】
技术研发人员：周松斌，黄可嘉，吴熠铭，
申请(专利权)人：广东省自动化研究所，
类型：发明
国别省市：