使用光學掃描提供用戶界面的系統(tǒng)和方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種使用光學掃描提供用戶界面的系統(tǒng)和方法。所述系統(tǒng)包括：掃描光源；光學傳感器，其被配置成檢測從掃描光源向車輛中的物體照射的光是否被彌散；處理器，其被配置成：操作掃描光源以便將掃描用的光在預定時間照射到預定位置；估計彌散光的位置；在光學傳感器檢測到光的彌散時通過將光的檢測時間與掃描光源的預定時間和照射位置進行比較來輸出相應的信號；基于輸出信號識別車輛中的物體的形狀或運動；以及基于信號操作車輛中的裝置。
【專利說明】使用光學掃描提供用戶界面的系統(tǒng)和方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及使用光學掃描提供用戶界面的系統(tǒng)和方法。更特別地，本發(fā)明涉及使用光學掃描提供用戶界面的系統(tǒng)和方法，其通過識別車輛中乘客的手勢來控制車輛中的裝置。
【背景技術】
[0002]近來，車輛正在被配備有各種電子裝置來提供乘客便利性。諸如導航系統(tǒng)和移動電話免提系統(tǒng)之類的電子裝置被安裝在車輛內，包括現(xiàn)有技術中通常安裝的電子裝置(例如無線電系統(tǒng)和空調系統(tǒng))。
[0003]近來開發(fā)的車輛中的電子裝置通過預定的按鈕和觸摸屏提供用戶界面。這些裝置通過乘客的手、手指等的接觸來操作。此外，這樣的動作可能會妨礙安全駕駛，因為這樣的動作要基于乘客的眼睛和手的動作。因此，已經(jīng)開發(fā)出通過使用超聲波傳感器測量距離和檢測速度來識別手的位置或運動的技術。
[0004]此外，傳統(tǒng)的方法包括:通過使用紅外光束檢測被手阻擋或反射的信號來間接地檢測是否存在手或手的位置。另外，另一傳統(tǒng)方法包括:通過使用電容傳感器電學地識別手的接近來識別在距用戶界面的預定距離內存在手。在另一傳統(tǒng)方法中，該方法包括:通過使用人體的導電性傳送和接收電波(例如借助天線)來識別手勢。此外，另一方法包括:使用成像裝置(例如攝像機)來識別手的形狀或手的移動。然而，在上述的傳統(tǒng)方法中，由于成像裝置較昂貴或者需要圖像識別設備而使得系統(tǒng)變得復雜且昂貴。
[0005]本部分中公開的上述信息只是為了增強對本發(fā)明的背景的理解，并且因此可能包含不構成在該國對本領域普通技術人員而言已知的現(xiàn)有技術的信息。

【發(fā)明內容】

[0006]本發(fā)明提供了具有以下優(yōu)點的系統(tǒng)和方法:能夠使用相對低成本的光學掃描來識別乘客的手勢，并且因此能夠控制車輛中的各種電子裝置。
[0007]本發(fā)明的示例性實施例提供了使用光學掃描提供用戶界面的系統(tǒng)，其可以包括:掃描光源；光學傳感器，其檢測從掃描光源朝向車輛內的物體照射的光是否被彌散；信號處理模塊，其操作掃描光源以便將掃描用的光在預定時間照射到預定位置，并且在光學傳感器檢測到光的彌散時通過將光的檢測時間與掃描光源的預定時間和照射位置進行比較來估計彌散光的位置并輸出相應的信號；識別單元，其基于來自信號處理模塊的信號識別車輛內的物體的形狀或運動，并輸出相應的信號；以及電子控制單元，其基于來自識別單元的信號來操作車輛中的裝置。
[0008]掃描光源可以照射紅外激光。掃描光源可以包括:激光源，其照射紅外激光；以及微反射鏡，其由信號處理模塊控制以便將來自激光源的激光在預定時間反射到預定位置。
[0009]根據(jù)本發(fā)明的示例性實施例的使用光學掃描提供用戶界面的系統(tǒng)還可以包括信息數(shù)據(jù)庫，其存儲車輛內的物體的識別出的形狀或運動以及與形狀或運動相對應的裝置操作信息，并且識別單元可以將裝置操作信息與數(shù)據(jù)庫中的識別出的形狀或運動進行比較，并且在識別出的形狀或運動與預先輸入的裝置操作信息相對應時可以輸出相應的信號。
[0010]根據(jù)本發(fā)明的示例性實施例的使用光學掃描提供用戶界面的系統(tǒng)還可以包括輸出單元，其通過電子控制單元顯示車輛中的裝置的操作。
[0011]本發(fā)明的另一示例性實施例提供了使用光學掃描提供用戶界面的方法，其可以包括:將激光在預定時間照射到預定位置；檢測激光的彌散；當檢測到激光的彌散時，將激光的檢測時間與激光的照射時間進行比較并記錄激光在相應時間的照射位置；基于激光的照射位置識別車輛內的物體的形狀或運動；將與物體的識別出的形狀或運動相對應的信號與預先輸入的裝置操作信息進行比較，并且在物體的識別出的形狀或運動與預先輸入的裝置操作信息相對應時輸出相應的信號；以及基于輸出信號操作相應的裝置。
[0012]根據(jù)本發(fā)明的示例性實施例的使用光學掃描提供用戶界面的方法還可以包括:在照射激光之前，確定是否存在對使用光學掃描操作用戶界面這一功能的使用請求，并且當存在對使用光學掃描操作用戶界面這一功能的使用請求時，可以執(zhí)行將激光在預定時間照射到預定位置的步驟。
[0013]根據(jù)本發(fā)明的示例性實施例的使用光學掃描提供用戶界面的方法還可以包括:確定是否存在對使用光學掃描操作用戶界面這一功能的停止使用請求，并且當存在對使用光學掃描操作用戶界面這一功能的停止使用請求時，停止使用光學掃描操作用戶界面這一功倉泛。
[0014]將激光在預定時間照射到預定位置的步驟可以由照射紅外激光的激光源、以及把來自激光源的激光在預定時間反射到預定位置的微反射鏡執(zhí)行。
[0015]根據(jù)本發(fā)明的示例性實施例的使用光學掃描提供用戶界面的系統(tǒng)和方法可以使用光學掃描來識別車輛中的乘客的手勢，并控制車輛中的裝置。根據(jù)本發(fā)明的示例性實施例的使用光學掃描提供用戶界面的系統(tǒng)和方法還可以識別車輛中的乘客的手勢并控制車輛中的裝置，由于使用相對低成本的掃描而不會額外地過多增加成本。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0016]圖1是示出根據(jù)本發(fā)明的示例性實施例的使用光學掃描提供用戶界面的系統(tǒng)的一部分配置的示例性視圖；
[0017]圖2和3是示出根據(jù)本發(fā)明的示例性實施例的使用光學掃描提供用戶界面的系統(tǒng)的光學掃描的過程的示例性視圖；
[0018]圖4是示出根據(jù)本發(fā)明的示例性實施例的使用光學掃描提供用戶界面的系統(tǒng)的示例性框圖；并且
[0019]圖5是示出根據(jù)本發(fā)明的示例性實施例的使用光學掃描提供用戶界面的方法的示例性流程圖。
[0020]附圖標記的說明
[0021]100:掃描光源 110:激光源
[0022]120:微反射鏡 200:光學傳感器
[0023]300:信號處理模塊400:識別單元
[0024]500:電子控制單元600:信息數(shù)據(jù)庫[0025]700:輸出單元【具體實施方式】
[0026]應理解的是，本文中使用的術語“車輛”或“車輛的”或其它類似術語包括一般的機動車輛(諸如包括運動型多功能車(SUV)、公共汽車、卡車、各種商用車輛在內的客車)、包括各種艇和船在內的水運工具、飛行器等，并且包括混合動力車、電動車、插電式混合電動車、氫動力車以及其它代用燃料車(例如從除石油以外的資源中取得的燃料)。
[0027]盡管示例性實施例被描述為使用多個單元來執(zhí)行示例性處理，但應理解的是，所述示例性處理也可以由一個或多個模塊來執(zhí)行。另外，應理解的是，術語“控制器/控制單元”是指包括存儲器和處理器的硬件裝置。所述存儲器被配置成存儲各模塊，并且所述處理器被具體地配置成執(zhí)行所述模塊以執(zhí)行下面進一步描述的一個或多個處理。
[0028]此外，本發(fā)明的控制邏輯可以實施為包含由處理器、控制器等執(zhí)行的可執(zhí)行程序指令的非暫時性計算機可讀介質。計算機可讀介質的實例包括但不限于ROM、RAM、壓縮盤(CD)-ROM、磁帶、軟盤、閃存驅動器、智能卡和光學數(shù)據(jù)存儲裝置。計算機可讀記錄介質也可以分布在網(wǎng)絡連接的計算機系統(tǒng)中，使得計算機可讀介質以分布式方式(例如通過遠程信息處理服務器或控制器局域網(wǎng)(CAN))被存儲和執(zhí)行。
[0029]本文中所用的術語僅用于描述特定實施例的目的，并且并非旨在對本發(fā)明進行限制。如本文中所使用的那樣，單數(shù)形式的“一”旨在也包括復數(shù)形式，除非文中清楚地指出。還應理解的是，術語“包括”在本說明書中被使用時，指的是所陳述的特征、整數(shù)、步驟、操作、元件和/或組件的存在，而并不排除一個或多個其他特征、整數(shù)、步驟、操作、元件、組件和/或其組合的存在或附加。如本文中使用的那樣，術語“和/或”包括一個或多個相關列出條目的任何和全部組合。
[0030]在下文中，將參考附圖詳細描述本發(fā)明的示例性實施例。如本領域技術人員認識到的那樣，所描述的實施例可以以各種不同的方式得到修改，同時所有這些方式都不脫離本發(fā)明的精神或范圍。為了方便描述而在附圖中隨意地示出一些配置，并且本發(fā)明不限于這些附圖。
[0031]圖1是示出根據(jù)本發(fā)明的示例性實施例的使用光學掃描提供用戶界面的系統(tǒng)的一部分配置的示例性視圖，圖2和3是示出根據(jù)本發(fā)明的示例性實施例的使用光學掃描提供用戶界面的系統(tǒng)的光學掃描的過程的示例性視圖，并且圖4是示出根據(jù)本發(fā)明的示例性實施例的使用光學掃描提供用戶界面的系統(tǒng)的示例性框圖。
[0032]參考圖1至4，根據(jù)本發(fā)明的示例性實施例的使用光學掃描提供用戶界面(UI)的系統(tǒng)可以包括:掃描光源100 ;光學傳感器200,其被配置成檢測從掃描光源100向車輛中的物體照射的光是否被彌散；信號處理模塊300 (例如處理器)，其被配置成控制掃描光源100的操作以便將掃描用的光在預定時間照射到預定位置，并且在光學傳感器200檢測到光的彌散時，通過將光的檢測時間與掃描光源100的預定時間和照射位置進行比較來估計彌散光的位置并輸出相應信號；識別單元400，其由信號處理模塊300執(zhí)行并被配置成基于來自信號處理模塊300的信號來識別車輛中物體的形狀或運動，并輸出相應信號；以及電子控制單元500，其被配置成基于來自識別單元400的信號來操作車輛中的裝置。盡管信號處理模塊300和電子控制單元500被描述為分立的裝置，但是在一些實施例中信號處理模塊300和電子控制單元500可以組合為一個裝置。
[0033]掃描光源100可以配置成照射紅外激光，并且可以包括:配置成照射紅外激光的激光源110，以及由信號處理模塊300控制從而把來自激光源110的激光在預定時間反射到預定位置的微反射鏡112。
[0034]根據(jù)本發(fā)明的示例性實施例的使用光學掃描提供用戶界面的系統(tǒng)還可以包括信息數(shù)據(jù)庫600，其被配置成存儲車輛中的物體的識別出的形狀或運動以及與該形狀或運動相對應的裝置操作信息。識別單元300可以配置成將數(shù)據(jù)庫600中的裝置操作信息與識別出的形狀或運動進行比較，并且在識別出的形狀或運動與預先輸入的裝置操作信息相對應時輸出相應信號。
[0035]電子控制單元500可以配置成通過產(chǎn)生用于操作車輛中的所選裝置的控制信號來提供用戶期望的操作。例如，車輛中的裝置的可選操作可以是歌曲選擇、通電/斷電、音量調高、接聽/掛斷移動電話、音樂播放/停止/靜音、空調器開啟/關閉、加熱器開啟/關閉、以及遮陽板操作、等等。
[0036]車輛中的物體的識別出的形狀或運動可以如圖所示例如是手的形狀和手的姿勢，并且由信號處理模塊300執(zhí)行的信息數(shù)據(jù)庫600可以配置成存儲與預定的各種手部運動和手腕角度的變化相對應的手勢信息。此外，如果有必要，信息數(shù)據(jù)庫600可以配置成存儲與手勢信息相對應的裝置操作信息。
[0037]例如，車輛中的裝置的操作可以通過向左抽動、向右抽動、晃動、和手的轉動來選擇，以便控制裝置操作(例如向左/右選擇歌曲、通電/斷電、和音量調高/調低)；另外，對于各種手腕姿勢而言，可以實現(xiàn)各種裝置操作(例如音樂停止、音樂開啟/關閉、音樂暫停、和空調器開啟/關閉)。
[0038]所存儲的手勢信息可以預先設定，或者可以存儲由乘客登記的手勢信息。乘客可以選擇并存儲關于手的各種變化的信息作為手勢。換句話說，乘客可以通過手腕姿勢直接輸入關于其手腕角度的變化，從而使關于身體的不同部位的變化的信息(例如，手腕角度)能夠無誤地(例如，以最小誤差)得到識別。
[0039]根據(jù)本發(fā)明的示例性實施例的使用光學掃描提供用戶界面的系統(tǒng)還可以包括輸出單元700，其由電子控制單元500操作從而顯示車輛中的裝置的操作。輸出單元700可以包括觸摸屏、揚聲器、以及移動電話、音樂播放器、空調器、加熱器、遮陽板的操作、以及作為車輛中的裝置的操作對象的內容。此外，輸出單元可以配置成在顯示裝置上輸出車輛中的裝置的操作。
[0040]圖5是示出根據(jù)本發(fā)明的示例性實施例的使用光學掃描提供用戶界面的方法的示例性流程圖。在下文中，描述根據(jù)本發(fā)明的示例性實施例的使用光學掃描提供用戶界面的方法。
[0041]信號處理模塊300可以配置成操作掃描光源100,以便將掃描用的光在預定時間照射到預定位置(S200)。例如，信號處理模塊300可以配置成操作微反射鏡112以便把來自激光源110的光在預定時間反射到預定位置。激光源110可以是紅外激光源、并且可以順次地沿水平方向和垂直方向將紅外激光照射到預定位置。
[0042]信號處理模塊300可以配置成確定光學傳感器200是否檢測到光的彌散(S300)。如圖2和3所示，當從紅外激光源照射的激光到達車輛中的物體(例如手)時，在接收激光的部分可能會產(chǎn)生彌散。換句話說，光學傳感器200可以配置成在到達車輛中的物體的紅外激光被彌散時，輸出和提供相應的信號到信號處理模塊300。
[0043]當檢測到光的彌散時，信號處理模塊300可以配置成將激光的檢測時間與激光的照射時間進行比較，并記錄激光的照射位置。信號處理模塊300還可以配置成基于激光的照射位置來識別車輛中的物體的形狀或運動，并輸出相應的信號(S500)。
[0044]由信號處理模塊300執(zhí)行的識別單元400可以配置成將與物體的識別出的形狀或運動相對應的信號與預先輸入的裝置操作信息進行比較，并且在與識別出的形狀或運動相對應的信號對應于預先輸入的裝置操作信息時輸出相應的信號(S600)。車輛中的物體的識別出的形狀或運動可以如圖所示例如是手的形狀和手的姿勢，信息數(shù)據(jù)庫600可以配置成存儲與預定的各種手部運動和手腕角度的變化相對應的手勢信息，并且識別單元400可以配置成將如圖3所示的手部運動與信息數(shù)據(jù)庫600中預先定義的各種手部運動進行比較，并輸出與關于手勢的信息相對應的裝置操作信息。
[0045]電子控制單元500可以配置成基于輸出信號來操作相應的裝置(S700)。例如，車輛中的裝置的操作是諸如向左/向右選擇歌曲、通電/斷電、和音量調高/調低之類的裝置操作，另外，對于各種手腕姿勢而言，可以實現(xiàn)諸如停止音樂、音樂開啟/關閉、音樂暫停、和空調器開啟/關閉之類的各種裝置操作。
[0046]存儲的手勢信息可以預先設定，或者可以存儲由乘客登記的手勢信息。乘客可以選擇和存儲關于手的各種變化的信息作為手勢。
[0047]信號處理模塊300可以配置成在照射激光之前確定是否存在對使用光學掃描操作用戶界面這一功能的使用請求(S100)，并且響應于檢測到對使用光學掃描操作用戶界面這一功能的使用請求，信號處理模塊300可以配置成將激光在預定時間照射到預定位置。對操作用戶界面這一功能的使用請求可以通過例如按鈕、接觸屏、聲音、和手勢來實現(xiàn)。
[0048]根據(jù)本發(fā)明的示例性實施例的使用光學掃描提供用戶界面的方法還可以包括確定是否存在對使用光學掃描操作用戶界面這一功能的停止使用請求(S800)，并且可以配置成響應于檢測到對使用光學掃描操作用戶界面這一功能的停止使用請求，而停止使用光學掃描操作用戶界面這一功能。
[0049]盡管為了更好理解和更易于描述而對信號處理單元300、識別單元400和電子控制單元500的配置和功能進行了獨立描述，但是本發(fā)明并不限于此，并且可以利用一個ECU(電子控制單元)來實現(xiàn)信號處理模塊300、識別單元400和電子控制單元500的功能。
[0050]盡管本發(fā)明已經(jīng)結合當前被認為是示例性實施例的實施例進行了描述，但應理解的是，本發(fā)明并不限于所公開的實施例。相反，本發(fā)明旨在覆蓋所附權利要求的精神和范圍內所包括的各種改型和等效配置。
【權利要求】
1.一種使用光學掃描提供用戶界面的系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括: 掃描光源； 光學傳感器，其被配置成檢測從所述掃描光源向車輛中的物體照射的光是否被彌散； 處理器，其被配置成: 操作所述掃描光源以便將掃描用的光在預定時間照射到預定位置； 估計彌散光的位置； 在所述光學傳感器檢測到光的彌散時通過將光的檢測時間與所述掃描光源的所述預定時間和照射位置進行比較來輸出相應的信號； 基于輸出信號識別車輛中的物體的形狀或運動；以及 基于所述信號操作車輛中的裝置。
2.如權利要求1所述的系統(tǒng)，其中所述掃描光源被配置成照射紅外激光。
3.如權利要求1所述的系統(tǒng)，其中所述掃描光源包括: 激光源，其被配置成照射紅外激光；以及 微反射鏡，其由 所述處理器操作以便將來自所述激光源的激光在預定時間反射到預定位置。
4.如權利要求1所述的系統(tǒng)，其中所述處理器還被配置成: 在信息數(shù)據(jù)庫中存儲車輛中的物體的識別出的形狀或運動、以及與所述形狀或運動相對應的裝置操作信息； 將所述數(shù)據(jù)庫中的所述裝置操作信息與識別出的形狀或運動進行比較；以及 當識別出的形狀或運動與預先輸入的裝置操作信息相對應時，輸出相應的信號。
5.如權利要求1所述的系統(tǒng)，其中所述處理器還被配置成在輸出裝置上顯示車輛中的裝置的操作。
6.一種使用光學掃描提供用戶界面的方法，所述方法包括: 由處理器將激光在預定時間照射到預定位置； 由所述處理器檢測激光的彌散； 由所述處理器將激光的檢測時間與激光的照射時間進行比較； 當檢測到激光的彌散時，由所述處理器記錄激光在相應時間的照射位置； 由所述處理器基于激光的所述照射位置，識別車輛中的物體的形狀或運動； 由所述處理器將與物體的識別出的形狀或運動相對應的信號與預先輸入的裝置操作信息進行比較； 當物體的識別出的形狀或運動與預先輸入的裝置操作信息相對應時，由所述處理器輸出相應的信號；以及 由所述控制器基于輸出信號操作相應的裝置。
7.如權利要求6所述的方法，還包括: 由所述處理器在照射激光之前確定是否存在對使用光學掃描操作用戶界面這一功能的使用請求；以及 響應于檢測到對使用光學掃描操作用戶界面這一功能的使用請求，執(zhí)行由所述處理器將激光在預定時間照射到預定位置的步驟。
8.如權利要求6所述的方法，還包括:由所述處理器確定是否存在對使用光學掃描操作用戶界面這一功能的停止使用請求；以及 響應于檢測到對使用光學掃描操作用戶界面這一功能的停止使用請求，由所述處理器停止使用光學掃描操作用戶界面這一功能。
9.如權利要求6所述的方法，其中將激光在預定時間照射到預定位置的步驟由照射紅外激光的激光源、和將來自所述激光源的激光在預定時間反射到預定位置的微反射鏡執(zhí)行。
10.一種包含由處理器或控制器執(zhí)行的程序指令的非暫時性計算機可讀介質，所述計算機可讀介質包括: 將激光在預定時間照射到預定位置的程序指令； 檢測激光的彌散的程序指令； 將激光的檢測時間與激光的照射時間進行比較的程序指令； 當檢測到激光的彌散時，記錄激光在相應時間的照射位置的程序指令； 基于激光的所述照射位置，識別車輛中的物體的形狀或運動的程序指令； 將與物體的識別出的形狀或運動相對應的信號與預先輸入的裝置操作信息進行比較的程序指令； 當物體的識別出的形狀或運動與預先輸入的裝置操作信息相對應時，輸出相應的信號的程序指令；以及 基于輸出信號操作相應的裝置的程序指令。
11.如權利要求10所述的非暫時性計算機可讀介質，還包括: 在照射激光之前確定是否存在對使用光學掃描操作用戶界面這一功能的使用請求的程序指令；以及 響應于檢測到對使用光學掃描操作用戶界面這一功能的使用請求，將激光在預定時間照射到預定位置的程序指令。
12.如權利要求10所述的非暫時性計算機可讀介質，還包括: 確定是否存在對使用光學掃描操作用戶界面這一功能的停止使用請求的程序指令；以及 響應于檢測到對使用光學 掃描操作用戶界面這一功能的停止使用請求，停止使用光學掃描操作用戶界面這一功能的程序指令。
13.如權利要求10所述的非暫時性計算機可讀介質，其中將激光在預定時間照射到預定位置的步驟由照射紅外激光的激光源、和將來自所述激光源的激光在預定時間反射到預定位置的微反射鏡執(zhí)行。
【文檔編號】B60W50/08GK103895651SQ201310397646
【公開日】2014年7月2日 申請日期:2013年9月4日 優(yōu)先權日:2012年12月27日
【發(fā)明者】金圣云 申請人:現(xiàn)代自動車株式會社