一種個(gè)人隨身裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明揭露了一種智能個(gè)人隨身裝置，包括載體、處理器、攝像頭、兩個(gè)分別設(shè)置在載體的兩側(cè)的被動(dòng)紅外感應(yīng)器、存儲設(shè)備和電源模塊。其中攝像頭采用手勢控制方式，其通過兩個(gè)被動(dòng)紅外感應(yīng)器感應(yīng)雙手動(dòng)作的時(shí)間差來開啟，并利用手勢識別來控制其完成拍照或攝像的相關(guān)操作。本發(fā)明所提供的智能個(gè)人隨身裝置，操作簡單方便，手勢控制方式人性化。
【專利說明】一種個(gè)人隨身裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及電子設(shè)備領(lǐng)域，特別是涉及一種使用手勢和語音控制的便攜式智能個(gè)人隨身裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]如今各種電子產(chǎn)品層出不窮，然而傳統(tǒng)的按鍵式輸入，以及如今深受喜愛的觸屏輸入方式無法完全滿足人們對方便快捷操作的更高需求。
[0003]例如當(dāng)人們想拍照或攝影時(shí)，需要從包里掏出相機(jī)或是帶有攝像功能的手機(jī)、平板電腦，然后打開鏡頭、切換模式、調(diào)節(jié)焦距和閃光燈，才能進(jìn)行拍攝。而當(dāng)這一切準(zhǔn)備就緒時(shí)，可能已經(jīng)錯(cuò)過了那些轉(zhuǎn)瞬即逝的美麗瞬間。再比如人們在聽音樂前總是需要在理順耳機(jī)線上花費(fèi)一些時(shí)間，或是在閉目養(yǎng)神休息的時(shí)候不得不睜開眼睛來看著屏幕切換想要的歌曲。
[0004]手勢和語言是人類活動(dòng)中最常用的表達(dá)方式，人們大多數(shù)的意思表達(dá)都依賴于手勢和語言。而手勢相比語言更原始、更通用，也意味著更輕松的操作。如果可以用手勢和語言快速實(shí)現(xiàn)對拍照、攝像、查找歌曲這些常用功能的控制，那將會節(jié)省大量的操作負(fù)擔(dān)。
[0005]如今已有一些公司在手勢識別的人機(jī)交互方式上作出貢獻(xiàn)。例如美國微軟公司針對在XB0X、X360平臺用戶的kinect，以及韓國三星公司的智能手勢遙控電視。需要指出的是，目前這一領(lǐng)域的發(fā)展方向尚不明確，應(yīng)用產(chǎn)品更是寥寥，集中在以電視為可視平臺的游戲控制及少數(shù)家居安防領(lǐng)域。
[0006]除了更優(yōu)化的輸入方式，人們也在追求更人性化的電子產(chǎn)品外觀及其表現(xiàn)形式。手機(jī)、平板電腦、筆記本電腦都為手持可視設(shè)備，將它們同時(shí)攜帶會加重用戶的使用負(fù)擔(dān)，且表現(xiàn)形式重疊。
[0007]因此，對于當(dāng)下生活節(jié)奏越來越快的人們，需要一種功能更強(qiáng)大，攜帶更方便的電子設(shè)備，并且該設(shè)備應(yīng)當(dāng)操作更方面，只需對其說話和揮手就能輕松實(shí)現(xiàn)人們想要的功能操作。同時(shí)作為個(gè)人隨身設(shè)備，需要一種相比可視式手持外觀與用戶粘度更高的外觀，如頭戴式。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]為了解決上述問題，本發(fā)明的主要目的是提供了一種使用手勢和語音控制的頭戴式個(gè)人隨身裝置，其將多種功能以頭戴式物件的外觀呈現(xiàn)出來，并提供更人性化的操作方式。
[0009]為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明所提供的智能個(gè)人隨身裝置，包括載體，
用來控制系統(tǒng)的處理器設(shè)置在所述載體上，
用來接收光學(xué)信號的攝像頭設(shè)置在所述載體上，
至少一個(gè)被動(dòng)紅外感應(yīng)器設(shè)置在所述載體上，
用來存儲數(shù)據(jù)的存儲設(shè)備設(shè)置在所述載體上，和 提供電源的電源模塊設(shè)置在所述載體上，
其中，所述攝像頭采用手勢控制方式:所述攝像頭通過被動(dòng)紅外感應(yīng)器感應(yīng)手來開啟，并利用手勢識別來控制其完成拍照或攝像的相關(guān)操作。
[0010]進(jìn)一步地，所述智能個(gè)人隨身裝置還包括至少一個(gè)用來輸出音頻的聽筒和一個(gè)用來接收用戶語音指令的麥克風(fēng)設(shè)置在載體上。
[0011]進(jìn)一步地，所述被動(dòng)紅外感應(yīng)器的數(shù)量為兩個(gè)，該兩個(gè)被動(dòng)紅外感應(yīng)器分別設(shè)置在所述載體的兩側(cè)。
[0012]進(jìn)一步地，所述智能個(gè)人隨身裝置中的手控?cái)z像頭的方法，包括以步驟:
(1)預(yù)設(shè)一時(shí)間閥值；
(2)通過兩個(gè)被動(dòng)紅外感應(yīng)器分別感應(yīng)雙手的動(dòng)作；
(3)計(jì)算雙手開始動(dòng)作的時(shí)間差，比較兩只手抬起的時(shí)間差與預(yù)設(shè)時(shí)間閥值的大小；
(4)如果時(shí)間差小于預(yù)設(shè)的時(shí)間閥值，則開啟攝像頭；如果時(shí)間差大于預(yù)設(shè)的時(shí)間閥值，則不開啟攝像頭；
(5)攝像頭開啟后，通過手勢識別，控制攝像頭進(jìn)行拍照或攝像的相關(guān)操作。
[0013]進(jìn)一步地，所述手控?cái)z像頭的方法還包括:開啟攝像頭的同時(shí)開啟麥克風(fēng)，通過語音輸入，選擇進(jìn)入拍照模式或錄像模式。
[0014]進(jìn)一步地，所述步驟(5)具體包括以下步驟:
(51)對攝像頭采集的圖像執(zhí)行膚色檢測確定手的區(qū)域；
(52)對圖像區(qū)域內(nèi)的手進(jìn)行手勢識別，確定手勢動(dòng)作；
(53)執(zhí)行手勢動(dòng)作預(yù)設(shè)的相應(yīng)操作。
[0015]進(jìn)一步地，所述步驟(5)還包括，根據(jù)已確定的手勢動(dòng)作，對下個(gè)手勢動(dòng)作做預(yù)測。
[0016]進(jìn)一步地，所述智能個(gè)人隨身裝置中所述載體為頭戴式物件。
[0017]進(jìn)一步地，所述智能個(gè)人隨身裝置中所述載體為雙耳耳機(jī)，其中，雙耳耳機(jī)的聽筒即為智能個(gè)人隨身裝置的聽筒，雙耳耳機(jī)的麥克風(fēng)即為智能個(gè)人隨身裝置的麥克風(fēng)，兩個(gè)被動(dòng)紅外感應(yīng)器分別位于兩個(gè)聽筒上。
[0018]可替換地，所述智能個(gè)人隨身裝置中所述載體為眼鏡，其中，所述攝像頭設(shè)置在眼鏡鏡架拐角上，所述聽筒設(shè)置在眼鏡腿末端，所述麥克風(fēng)設(shè)置在眼鏡腿底部靠近鏡片的一端，所述觸摸板設(shè)置在眼鏡腿的兩側(cè)。
[0019]可替換地，所述智能個(gè)人隨身裝置中所述載體為帽子、頭盔或單側(cè)耳機(jī)。
[0020]進(jìn)一步地，所述智能個(gè)人隨身裝置還包括至少一個(gè)觸摸板設(shè)置在載體上，通過上下或左右滑動(dòng)觸摸板實(shí)現(xiàn)對音頻播放的不同控制。
[0021]進(jìn)一步地，所述智能個(gè)人隨身裝置還包括一個(gè)藍(lán)牙模塊設(shè)置在載體上。
[0022]進(jìn)一步地，所述智能個(gè)人隨身裝置還包括一個(gè)GPS模塊設(shè)置在載體上。
[0023]進(jìn)一步地，所述手控?cái)z像頭的方法中的手勢動(dòng)作，包括
手勢a:雙手手指手掌在同一平面，分別伸出拇指及食指，使拇指和食指在虎口處呈60-110°夾角，收攏其余三指，雙手的虎口呈對角狀放置，代表相框的一對對角，比劃出一個(gè)矩形相框邊框的手勢確定拍攝范圍，其中，在拍照模式下，手勢a表示為確定鏡頭取景范圍；在錄像模式下，手勢a表示開始或結(jié)束錄像；
手勢b:雙手保持如手勢a所述的形狀，向中心收攏為聚焦,反之為散焦,所述手勢b表示對拍照模式下的鏡頭進(jìn)行縮放；
手勢C:在一預(yù)設(shè)時(shí)間段內(nèi)單手由握拳到伸開五指的動(dòng)作，表示開啟夜間模式；反之，手勢C’:在一預(yù)設(shè)時(shí)間段內(nèi)單手由五指伸開到握拳的動(dòng)作，表示關(guān)閉夜間模式；
手勢d:單手打響指的動(dòng)作，表示打開或關(guān)閉閃光燈；
手勢e:單手伸出拇指及食指，收攏其余三指，分開拇指和食指手指表示聚焦，靠攏拇指和食指表散焦。
[0024]進(jìn)一步地，所述手控?cái)z像頭的方法，在拍照模式下，記錄用戶雙手虎口位置A(xa, ya),B(xb, yb)在圖像坐標(biāo)中的位置，在保存圖像時(shí)以該位置對圖像進(jìn)行自動(dòng)切割。
[0025]進(jìn)一步地，在拍照模式下，采用手勢b調(diào)整好攝像頭的鏡頭后保持靜止，即保持手勢a —段時(shí)間后，所述處理器控制攝像頭自動(dòng)啟動(dòng)快門拍照。
[0026]本發(fā)明的有益效果在于:本發(fā)明的智能個(gè)人隨身裝置輕便可穿戴，與用戶的結(jié)合更緊密，并且表現(xiàn)形式人性化，操作方式形象、方便，用戶只需做出非常自然、易理解的手勢即可對該裝置進(jìn)行控制，實(shí)現(xiàn)類似人與人交流的輕松人機(jī)交互方式。本發(fā)明可以以雙耳耳機(jī)的形式呈現(xiàn)，也可以以眼鏡、帽子、頭盔、單側(cè)耳機(jī)等其它頭戴式物件的形式呈現(xiàn)。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0027]圖1為智能個(gè)人隨身裝置各元器件工作示意圖；
[0028]圖2為載體為雙耳耳機(jī)的載體智能個(gè)人隨身裝置的正視圖；
[0029]圖3為載體為雙耳耳機(jī)的智能個(gè)人隨身裝置的立體圖；
[0030]圖4為載體為眼鏡的智能個(gè)人隨身裝置的立體圖；
[0031]圖5為攝像頭工作的流程圖；
[0032]圖6為本發(fā)明所用到的手勢a ；
[0033]圖7為本發(fā)明所用到的手勢b ；
[0034]圖8為本發(fā)明所用到的手勢c ；
[0035]圖9為本發(fā)明所用到的手勢d ；
[0036]圖10為本發(fā)明所用到的手勢e。
【具體實(shí)施方式】
[0037]下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說明。
[0038]如圖1所示，一種智能個(gè)人隨身裝置，包括一種頭戴式載體，用來控制系統(tǒng)的處理器12設(shè)置在所述載體上，用來接收光學(xué)信號的攝像頭2設(shè)置在所述載體上，至少一個(gè)被動(dòng)紅外感應(yīng)器8設(shè)置在所述載體上，用來存儲數(shù)據(jù)的存儲設(shè)備14設(shè)置在所述載體上，和提供電源的電源模塊20設(shè)置在所述載體上。其中所述攝像頭2采用手勢控制方式，所述攝像頭2通過被動(dòng)紅外感應(yīng)器8感應(yīng)手來開啟，并利用手勢識別來控制其完成拍照或攝像的相關(guān)操作。
[0039]進(jìn)一步地，所述被動(dòng)紅外感應(yīng)器8的數(shù)量為兩個(gè)，該兩個(gè)被動(dòng)紅外感應(yīng)器8分別設(shè)置在所述載體的兩側(cè)。
[0040]進(jìn)一步地，所述智能個(gè)人隨身裝置還包括至少一個(gè)用來輸出音頻的聽筒4和一個(gè)用來接收用戶語音指令的麥克風(fēng)6設(shè)置在載體上。[0041]進(jìn)一步地，所述智能個(gè)人隨身裝置還包括至少一個(gè)觸摸板10設(shè)置在載體上。
[0042]進(jìn)一步地，所述智能個(gè)人隨身裝置還包括一個(gè)藍(lán)牙模塊16設(shè)置在載體上，用來與其他移動(dòng)終端進(jìn)行無線數(shù)據(jù)傳輸。
[0043]進(jìn)一步地，所述智能個(gè)人隨身裝置還包括一個(gè)GPS模塊18設(shè)置在載體上，用來記錄地理位置。
[0044]所述載體可以是雙耳耳機(jī)、眼鏡、帽子、頭盔、單側(cè)耳機(jī)等頭戴式物件。
[0045]本發(fā)明所提供的智能個(gè)人隨身裝置，手勢控制攝像頭2的方法，具體包括以下步驟:
(1)預(yù)設(shè)一時(shí)間閥值；
(2)通過兩個(gè)被動(dòng)紅外感應(yīng)器8分別感應(yīng)雙手的動(dòng)作；
(3)計(jì)算雙手開始動(dòng)作的時(shí)間差，比較兩只手抬起的時(shí)間差與預(yù)設(shè)時(shí)間閥值的大??；
(4)如果時(shí)間差小于預(yù)設(shè)的時(shí)間閥值，則開啟攝像頭2;如果時(shí)間差大于預(yù)設(shè)的時(shí)間閥值，則不開啟攝像頭2;
(5)攝像頭2開啟后，通過手勢識別，控制攝像頭2進(jìn)行拍照或攝像的相關(guān)操作。
[0046]開啟攝像頭2的同時(shí)開啟麥克風(fēng)6，通過判斷輸入的語音信號，選擇進(jìn)入拍照模式或錄像模式，如果在預(yù)設(shè)時(shí)間內(nèi)麥克風(fēng)6未接收到語音信號，則默認(rèn)為拍照模式；
步驟(5)具體包括:
(51)對攝像頭2輸入的圖像執(zhí)行膚色檢測確定手的區(qū)域；
(52)對圖像區(qū)域內(nèi)的手進(jìn)行手勢識別，確定手勢動(dòng)作；
(53)執(zhí)行手勢動(dòng)作預(yù)設(shè)的相應(yīng)操作。
[0047]步驟(51)包括:將采集的圖像與預(yù)設(shè)膚色值匹配，將最大的連通區(qū)域劃定為手可能的區(qū)域。
[0048]步驟(52)包括:預(yù)設(shè)圖形特征庫，對手區(qū)域內(nèi)的圖形與預(yù)設(shè)圖形特征庫匹配，確定手勢。
[0049]所述步驟(5)還包括，根據(jù)已確定的手勢動(dòng)作，對下個(gè)手勢動(dòng)作在圖像中的位置做預(yù)測，從而節(jié)省系統(tǒng)資源。
[0050]結(jié)合圖5所示的流程圖，詳細(xì)說明攝像頭2的工作方法。被動(dòng)紅外感應(yīng)器8保持開啟狀態(tài)，隨時(shí)準(zhǔn)備捕捉用戶的輸入手勢。為了節(jié)省能源，在沒有信號輸入的情況下，攝像頭2和麥克風(fēng)6處于關(guān)閉狀態(tài)。當(dāng)用戶抬起雙手準(zhǔn)備拍照時(shí)，此時(shí)抬起的雙手進(jìn)入被動(dòng)紅外感應(yīng)器8的感應(yīng)范圍，兩個(gè)被動(dòng)紅外感應(yīng)器8接收到紅外輸入信號。為了降低誤判率，預(yù)設(shè)一個(gè)時(shí)間閾值A(chǔ)t，兩個(gè)被動(dòng)紅外感應(yīng)器8感應(yīng)到信號的時(shí)間差若在此時(shí)間閾值A(chǔ)t內(nèi)，則認(rèn)為用戶同時(shí)舉起雙手做勢拍攝，否則認(rèn)為此信號非用戶拍攝用的輸入信號。有很多情況會造成誤判，例如用戶面前行人的走動(dòng)，此閾值的設(shè)定可以降低在紅外范圍內(nèi)人的走動(dòng)對拍攝動(dòng)作的誤判的幾率。若判斷為用戶所做拍攝動(dòng)作，則開啟攝像頭2，同時(shí)開啟被一定時(shí)電路控制的麥克風(fēng)6，在預(yù)設(shè)時(shí)間段內(nèi)，讓用戶通過語音方式選擇拍攝模式，在tmode_select時(shí)間內(nèi)麥克風(fēng)6負(fù)責(zé)接收用戶語音輸入信號。若在時(shí)間內(nèi)沒有接收到語音信號，默認(rèn)為拍照模式，若接收到“攝像”，“錄像”等的語音，則選擇錄像模式。在選擇其中一種模式后，確認(rèn)拍攝模式，關(guān)閉被動(dòng)紅外感應(yīng)器8，直到拍攝結(jié)束，再開啟被動(dòng)紅外感應(yīng)器8，等待下一次接收指令。[0051]所述攝像頭2的拍照及錄像功能由簡單的手勢控制，常用的手勢動(dòng)作及其對應(yīng)的功能如下:
[0052]手勢a:雙手手指手掌在同一平面，分別伸出拇指及食指，使拇指和食指在虎口處呈60-110°夾角，收攏其余三指，雙手的虎口呈對角狀放置，代表相框的一對對角，比劃出一個(gè)矩形相框邊框的手勢確定拍攝范圍，如圖6所示。
[0053]在拍照模式下，手勢a表示為確定鏡頭取景范圍；在錄像模式下，手勢a表示開始或結(jié)束錄像。
[0054]手勢b:雙手保持如手勢a所述的形狀，向中心收攏為聚焦,反之為散焦。該手勢b表示對拍照模式下的鏡頭進(jìn)行縮放，如圖7所示。
[0055]在拍照模式下，采用手勢b調(diào)整好攝像頭的鏡頭后，雙手保持靜止一段時(shí)間，即保持手勢a在一段時(shí)間后，處理器12啟動(dòng)一延時(shí)電路控制攝像頭在一預(yù)設(shè)時(shí)間內(nèi)自動(dòng)啟動(dòng)快門。由于用戶的手不可能完全保持靜止，因此預(yù)設(shè)一個(gè)向量的模閾值，如果連續(xù)幾幀圖像用戶的手的特征點(diǎn)移動(dòng)范圍在此閾值內(nèi)，認(rèn)定為靜止；反之則認(rèn)為手仍在移動(dòng)，即取景仍未結(jié)束。
[0056]手勢c:在一預(yù)設(shè)時(shí)間段內(nèi)單手由握拳到伸開五指的動(dòng)作，如圖8所示。該手勢c表示開啟夜間模式，反之，手勢c’:在一預(yù)設(shè)時(shí)間段內(nèi)單手由伸開五指到握拳的動(dòng)作，表示關(guān)閉夜間模式。
[0057]手勢d:單手打響指的動(dòng)作，如圖9所示。默認(rèn)模式為自動(dòng)閃光燈。用戶可以通過手勢d打開或關(guān)閉閃光燈，在閃光燈關(guān)閉狀態(tài)下，作出手勢d的動(dòng)作表示打開閃光燈；在閃光燈打開狀態(tài)下，作出手勢d的動(dòng)作表示關(guān)閉閃光燈。
[0058]手勢e:單手伸出拇指及食指，收攏其余三指，形如用拇指和食指捏起一件物件，分開和靠攏這兩根手指的動(dòng)作，如圖10所示。該手勢e用于在錄像模式下，對進(jìn)行中的攝像進(jìn)行縮放，分開拇指和食指手指表示聚焦，靠攏拇指和食指表示散焦。
[0059]攝像頭2的手勢識別分為兩大步驟:第一步為膚色識別，從畫面中劃分出所有膚色物體；第二步驟為手勢識別，對從第一步驟中提取出的物體進(jìn)行模式匹配。膚色在生物和物理上分布具有一致性，即排除亮度和環(huán)境對膚色的影響后，皮膚的色調(diào)基本一致。
[0060]首先，對采集到的每一幀圖像采用中值濾波濾除噪聲，然后將處理過后的圖像執(zhí)行膚色檢測。采用HSV色彩空間作為膚色檢測的色彩空間，HSV色彩空間對色度和光照的影響較小，可以在受不同光照干擾的情況下最準(zhǔn)確地識別膚色，提高識別準(zhǔn)確度。在H方向設(shè)定膚色閾值，同時(shí)設(shè)定S和V方向的閾值，初步分割出圖像中手和手臂等膚色區(qū)域。此步驟的目的在于劃分出手臂、手、臉以及所有膚色物體，為下一步識別人手縮小判斷范圍。將被檢測的圖像轉(zhuǎn)換為二值圖像。對圖像做外接多邊形處理，手的外界多邊形特征點(diǎn)與人臉大不相同，通過此全局特征確定手的位置。
[0061]運(yùn)用圖像分割，得到手型輪廓，取其邊界上的高曲率點(diǎn)為特征點(diǎn)，在預(yù)置的特征庫中比對特征點(diǎn)相似的手型，再映射到具體手勢。由于在嵌入式平臺，處理器的計(jì)算能力相比計(jì)算機(jī)略低，為保證實(shí)時(shí)性和用戶體驗(yàn)質(zhì)量，本發(fā)明在三方面為處理器減輕計(jì)算負(fù)擔(dān)。首先，本發(fā)明手勢a為啟動(dòng)或結(jié)束拍攝手勢，手勢b、c、d、e為控制手勢，在拍攝過程中，其出現(xiàn)先后有規(guī)律:鏡頭開啟后確定取景范圍時(shí)，只需對手勢a進(jìn)行識別匹配。鏡頭開啟后手勢b、C、d、e是對攝像頭的控制，且此四種手勢從屏幕右下角和左下角出現(xiàn)的幾率最高。由于在不同的階段只需對其中幾種手勢進(jìn)行識別，且可以預(yù)判其出現(xiàn)范圍，縮小了手勢匹配范圍，減少了計(jì)算量。第二，由于本發(fā)明如前文所述的自身結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)，所有手勢都在用戶面前可視范圍內(nèi)完成，手勢活動(dòng)范圍小，連續(xù)性強(qiáng)，速度變化小，對攝像頭2的跟蹤要求低，相比以電視為顯示平臺、以手臂的揮舞作控制的kinect，以及以整個(gè)房間為跟蹤目標(biāo)的智能家居系統(tǒng)而言，本發(fā)明在手勢識別過程中無需長位移的跟蹤，手勢變化連續(xù)，所占用的系統(tǒng)資源少。第三，本發(fā)明用到的手勢特征明顯，細(xì)節(jié)少，5種手勢間區(qū)別顯著，對特征點(diǎn)的要求不高，又在一定程度上降低了計(jì)算量。因此，基于本發(fā)明手勢識別過程中較少的計(jì)算量要求，本發(fā)明選擇基于算法的模式識別和手勢跟蹤作為識別方法。其特點(diǎn)在于不能識別細(xì)節(jié)較多、特征不明顯的物體，但對處理器的運(yùn)算要求不高。進(jìn)一步地，在識別出用戶的手勢后，本發(fā)明所提供的智能個(gè)人隨身裝置可根據(jù)前一幀的手勢在圖中的位置，對下一幀的位置進(jìn)行大致的預(yù)測，以便節(jié)省系統(tǒng)資源對其進(jìn)行跟蹤。[0062]在拍照模式下，所述攝像頭2在鏡頭開啟后的取景過程中，用戶使用手勢a來確認(rèn)取景范圍。當(dāng)所述攝像頭2識別出用戶擺出手勢I的雙手，此時(shí)若用戶雙手以手勢b的運(yùn)動(dòng)方式運(yùn)動(dòng)，即表明用戶仍未確定取景范圍，攝像頭2跟蹤用戶雙手位置，直到其停下，變?yōu)槭謩輆為止。此時(shí)確定用戶雙手的虎口為取景范圍的兩個(gè)對角，并通過聽筒4發(fā)出確認(rèn)音，通知用戶拍照動(dòng)作已識別，即將在后自動(dòng)拍照。同時(shí)啟動(dòng)一延時(shí)電路控制攝像頭在tsh(rt-_ftel時(shí)間后自動(dòng)拍攝。由于用戶使用雙手確認(rèn)取景范圍的動(dòng)作是連續(xù)的、速度、幅度有限的運(yùn)動(dòng)，在現(xiàn)有的物體識別技術(shù)、物體跟蹤技術(shù)下，使用前文所述的手勢識別方法可以很好地實(shí)現(xiàn)上述功能，且不占據(jù)太多的系統(tǒng)資源。聽到確認(rèn)音后，用戶可以移開雙手，智能個(gè)人隨身裝置將自動(dòng)完成拍照。用戶也可以根據(jù)需要做出手勢C、手勢c’和手勢d，分別開啟或關(guān)閉夜間模式，以及開啟或關(guān)閉閃光燈。
[0063]在^hffinil時(shí)間內(nèi)，記錄用戶雙手虎口位置A (xa，ya)，B (xb, yb)在圖像坐標(biāo)中的位置，存入緩存中，用以在保存圖像時(shí)對其進(jìn)行自動(dòng)切割。對圖像的自動(dòng)切割的好處在于，用戶可以不受鏡頭長寬比的限制，自由地控制照片的尺寸；同時(shí)在拍攝完成后就自動(dòng)完成圖像的切割，不同于現(xiàn)有技術(shù)，在拍攝照片后手動(dòng)切割掉不需要的部分。本發(fā)明所述自動(dòng)對圖像切割的技術(shù)減輕了用戶的操作負(fù)擔(dān)。
[0064]在錄像模式下，與拍照模式下相同的是，手勢a雙手的虎口仍然作為取景的兩個(gè)對角，并對開始拍攝時(shí)的鏡頭執(zhí)行初始的縮放。錄像模式與拍照模式不同的是，在識別到手勢a后，即開始攝像，執(zhí)行初始縮放，此時(shí)本發(fā)明所述聽筒4發(fā)出一聲提示音通知用戶，表示開始攝像。錄像開始后，用戶可以將雙手從鏡頭范圍內(nèi)移開，攝像頭2會執(zhí)行第一人視覺的攝像，縮放度保持開始攝像時(shí)的縮放度。同拍照模式下的控制一樣，用戶可以使用手勢C、手勢c’和手勢d分別控制夜間模式和閃光燈。不同的是，在錄像進(jìn)行中，手勢a的出現(xiàn)代表執(zhí)行結(jié)束攝像，因此攝像時(shí)的縮放使用手勢e來執(zhí)行。如上文提到的，用戶如果要結(jié)束攝像，只需要將手勢a再次呈現(xiàn)在攝像頭范圍內(nèi)。當(dāng)在錄像進(jìn)行中識別到手勢a，智能個(gè)人隨身裝置的控制電路結(jié)束錄像，并將錄制內(nèi)容保存至存儲設(shè)備14中。
[0065]圖2和圖3所示的是載體為雙耳耳機(jī)的智能個(gè)人隨身裝置，下面以載體為雙耳耳機(jī)的智能個(gè)人隨身裝置為例對本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)介紹。
[0066]如圖2和圖3所示，雙耳耳機(jī)的聽筒即為智能個(gè)人隨身裝置的聽筒4，雙耳耳機(jī)的麥克風(fēng)即為智能個(gè)人隨身裝置的麥克風(fēng)6，兩個(gè)被動(dòng)紅外感應(yīng)器8分別位于兩個(gè)聽筒4上，兩個(gè)觸摸板10分別位于兩個(gè)聽筒4的外側(cè)。
[0067]所述處理器12、存儲設(shè)備14、藍(lán)牙模塊16、電源模塊20等可根據(jù)雙耳耳機(jī)的不同形狀設(shè)置在合適的位置上。
[0068]攝像頭2作為智能個(gè)人隨身裝置視覺部分的重要模塊，位于雙耳耳機(jī)的中央或者一側(cè)，為頭戴式的第一視角攝像。這里以攝像頭2位于雙耳耳機(jī)一側(cè)為例進(jìn)行說明。一般而言，用戶手的范圍在其意愿取景范圍外，由于智能個(gè)人隨身裝置需要通過攝像頭2對用戶手勢進(jìn)行識別，為完整捕捉到用戶手的位置，保證手勢識別的正確率，需要采用鏡頭角度略大于標(biāo)準(zhǔn)鏡頭角度的攝像頭2，其適宜角度在52°至67°之間。
[0069]雙耳耳機(jī)聽筒4與麥克風(fēng)6，作為聲音的輸出端和輸入端，對智能個(gè)人隨身裝置端起著至關(guān)重要的作用。
[0070]本發(fā)明是將攝像、語音控制、GPS定位、觸摸等模塊嵌入到雙耳耳機(jī)等載體上，用來控制該嵌入式系統(tǒng)的處理器12采用目前使用度最高、平臺最完善的ARM芯片進(jìn)行控制，隨著產(chǎn)品功能的不斷開發(fā)，芯片的更新是必然的，本發(fā)明不拘泥于某一個(gè)或某一種特定芯片。
[0071]本發(fā)明用來存儲數(shù)據(jù)的存儲設(shè)備14，采用適合便攜式電子設(shè)備的flash存儲器。
[0072]本發(fā)明對于所述被動(dòng)紅外感應(yīng)器8有一定要求。相比較市場上普通的被動(dòng)紅外感應(yīng)器，本發(fā)明中的被動(dòng)紅外感應(yīng)器8在感應(yīng)范圍、最低感應(yīng)強(qiáng)度和不同方向上的靈敏度有特定的要求:
[0073]首先，感應(yīng)范圍應(yīng)該在用戶抬手動(dòng)作最多經(jīng)過的區(qū)域，經(jīng)過對不同身高、臂展的用戶的實(shí)驗(yàn)，此區(qū)域?yàn)橛脩粽胺降拇怪庇诘孛媲掖怪庇谟脩粢暯堑钠矫?，其垂直區(qū)域?yàn)橛脩艏绨蛩轿恢靡韵?0°左右至肩膀水平位置以上20°左右；其水平區(qū)域?yàn)閮蓧K左右相隔22cm左右、寬度為IOcm左右、長度為18cm左右的區(qū)域。
[0074]其次，將最低感應(yīng)強(qiáng)度調(diào)整到感應(yīng)用戶手運(yùn)動(dòng)區(qū)域的最佳距離。雖然用戶的體型和使用習(xí)慣各不相同，但根據(jù)統(tǒng)計(jì)顯示用戶手的位置與感應(yīng)器的距離為85cm以內(nèi)。降低最低感應(yīng)強(qiáng)度，使之最佳識別范圍保證在略大于85cm以內(nèi)。
[0075]最后，雖然用戶的身高臂長各不相同，但抬手動(dòng)作具有一致性:抬手動(dòng)作在垂直方向的運(yùn)動(dòng)幅度遠(yuǎn)大于在水平方向的運(yùn)動(dòng)幅度，這一動(dòng)作也與用戶前方走動(dòng)的人群有很大區(qū)另IJ。對接收紅外光的濾片做出相應(yīng)改動(dòng)，使光線的折射符合本發(fā)明對垂直方向運(yùn)動(dòng)靈敏度要求高、對水平方向運(yùn)動(dòng)靈敏度要求低的特定要求。
[0076]對感應(yīng)范圍、最低感應(yīng)強(qiáng)度和不同方向上的靈敏度的特定要求意在符合用戶抬手動(dòng)作的人體工程學(xué)，同時(shí)降低面前人走動(dòng)造成的感應(yīng)器誤開啟的幾率。確保較低的誤開啟率，能有效降低電源消耗。
[0077]為了配合智能個(gè)人隨身裝置節(jié)電的考慮，用戶未作出手勢時(shí)攝像頭2保持關(guān)閉狀態(tài)，只有當(dāng)用戶作出手勢，才打開攝像頭2對其識別。被動(dòng)紅外感應(yīng)器8配合攝像頭2完成手勢識別，可以代替攝像頭2保持開啟狀態(tài)，從而極大地減少電源消耗，并在用戶作出手勢時(shí)及時(shí)打開攝像頭2。
[0078]所述觸摸板10，通過上下或左右滑動(dòng)觸摸板，實(shí)現(xiàn)對通過聽筒4播放的音頻的不同控制。所述雙耳耳機(jī)包括一個(gè)控制開始和暫停的開始/暫停按鍵，開始/暫停按鍵用來播放/暫停音樂。為了節(jié)省電源，觸摸板10會在無信號輸入達(dá)一段時(shí)間后自動(dòng)進(jìn)入待機(jī)狀態(tài)，如果需要將觸摸板10從待機(jī)狀態(tài)中喚醒，需要按一下開始/暫停按鍵來激活觸摸板10。觸摸板10輸入的信號用來控制音量的升高和降低，以及選擇上一首或下一首歌曲。為觸摸板10在其平面建立XoY平面坐標(biāo)系，X軸正方向的運(yùn)動(dòng)為選擇下一首歌，反方向?yàn)樯弦皇赘?；y軸正方向的運(yùn)動(dòng)為音量升高，反方向?yàn)橐袅拷档汀Ｈ粲|摸板接收到用戶在X軸方向的位移大于Y軸，判斷為在X軸方向的運(yùn)動(dòng)，執(zhí)行上一首/下一首選歌；反之則認(rèn)為Y軸方向的運(yùn)動(dòng)，執(zhí)行音量調(diào)節(jié)。
[0079]所述智能個(gè)人隨身裝置還包括一個(gè)語音搜索系統(tǒng)，用戶能夠通過說出音樂的歌名來查找并播放對應(yīng)的歌曲。語音搜索系統(tǒng)通過識別從麥克風(fēng)6輸入的語音，在歌曲庫中搜索該歌名。這簡化了搜索的過程，也省去了用戶從數(shù)百個(gè)歌曲中查找音樂的麻煩。對用戶的語音信號進(jìn)行降噪處理，提取語音特征，并使用HMM隱馬爾科夫模式識別。
[0080]相比其他無線傳輸模塊，藍(lán)牙具有低功耗的特點(diǎn)。同時(shí)，藍(lán)牙的輻射較低，一般為手機(jī)的1/2000至1/80。本發(fā)明的藍(lán)牙模塊16可以與匹配后的其他具有藍(lán)牙模塊的移動(dòng)設(shè)備，如手機(jī)，進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。藍(lán)牙模塊16與手機(jī)匹配后，所述雙耳耳機(jī)可以實(shí)現(xiàn)接聽/拒絕電話、基于藍(lán)牙的數(shù)據(jù)無線傳輸以及通過藍(lán)牙播放手機(jī)本地音樂等功能。
[0081]具體地，音樂未播放狀態(tài)下，當(dāng)有電話呼入時(shí)，播放電話呼入提示音；當(dāng)音樂播放狀態(tài)下，當(dāng)有電話呼入時(shí)，電話信號自動(dòng)占用原音樂信道，暫停音樂，播放電話呼入提示音。按一下開始/暫停按鍵用來暫停音樂播放并接聽電話；長按開始/暫停按鍵用來拒絕接聽電話。
[0082]通過數(shù)據(jù)無線傳輸還可以將用戶剛剛拍攝的照片或視頻通過手機(jī)呈現(xiàn)出來，手機(jī)通過藍(lán)牙模塊16讀取智能個(gè)人隨身裝置存儲設(shè)備14中的本地?cái)?shù)據(jù)。同樣，通過藍(lán)牙模塊16用戶可以選擇播放手機(jī)中的音樂。在無限數(shù)據(jù)傳輸方面，所述雙耳耳機(jī)可以看做是普通藍(lán)牙耳機(jī)。
[0083]除了以雙耳耳機(jī)的形式呈現(xiàn)外，本智能個(gè)人隨身裝置的載體也可以是帽子、頭盔、眼鏡、單側(cè)耳機(jī)等。圖4所示的是載體為眼鏡的實(shí)施例。載體為眼鏡的外觀設(shè)置對本發(fā)明硬件的要求最為嚴(yán)苛，此處簡要說明眼鏡形式的特點(diǎn)。本發(fā)明所述與用戶實(shí)現(xiàn)信息交流的方法是把人機(jī)交互信息通過聽筒4輸入用戶耳朵，同時(shí)通過攝像頭2獲取用戶的手勢以及通過麥克風(fēng)6獲取用戶的語音信號。因此，眼鏡也是本發(fā)明的一個(gè)理想載體。如圖4所示，攝像頭2設(shè)置在眼鏡鏡架拐角上，此處能提供的空間較大，是設(shè)置攝像頭2的理想位置；聽筒4設(shè)置在眼鏡腿末端，為入耳式；麥克風(fēng)6設(shè)置在眼鏡腿底部靠近鏡片的一端，以與嘴巴距離最近；觸摸板10設(shè)置在眼鏡腿的兩側(cè)。以載體為眼鏡的智能個(gè)人隨身裝置，與上述載體為雙耳耳機(jī)的智能個(gè)人隨身裝置具有相同的功能，所需硬件模塊亦無變化。
[0084]以眼鏡形式呈現(xiàn)的智能個(gè)人助理相比雙耳耳機(jī)形式，有如下特點(diǎn):
[0085]眼鏡為呈現(xiàn)形式的本發(fā)明對電路設(shè)計(jì)的要求較高，需要將上述硬件模塊放置到有限的空間中。如今電子產(chǎn)品硬件的發(fā)展迅速，使得小體積的輕便型設(shè)備成為可能，蘋果公司的iPod nano就是這中的典范。眼鏡形式的載體的硬件集中在眼鏡架上:眼鏡腿和鏡架平板位置用來擺放硬電路板；柔性電路板則負(fù)責(zé)在拐角上起連接作用。
[0086]由于眼鏡的體積相較雙耳耳機(jī)略小，所以還需注意電池的使用。本發(fā)明用戶操作少，無頻繁信號輸入；在無輸入情況下自動(dòng)關(guān)閉鏡頭、觸摸板，且GPS、藍(lán)牙模塊只是在需要時(shí)開啟；且本發(fā)明選用低功耗的硬件產(chǎn)品。如果適當(dāng)降低鏡頭的分辨率，可以適合眼鏡這一載體。[0087]眼鏡為載體的智能個(gè)人隨身裝置，其鏡片可設(shè)置為可拆換式，由于近視者的需求，在實(shí)際生產(chǎn)過程中可以根據(jù)需要提供適合用戶的選擇，同樣也可提供墨鏡等鏡片。
[0088]如上所述，本發(fā)明的表現(xiàn)形式不拘于雙耳耳機(jī)和眼鏡，帽子和頭盔、單側(cè)耳機(jī)也是可延伸的呈現(xiàn)方式。本發(fā)明以帽子的形式呈現(xiàn)，可發(fā)揮的空間更大，結(jié)構(gòu)上實(shí)現(xiàn)更容易。冬天寒冷，所穿衣物較多，用戶不介意再增加一塊很小巧的電子產(chǎn)品，相反會有隔開寒冷的安全感。在寒冷氣候下，用戶使用傳統(tǒng)設(shè)備拍攝會將雙手暴露在空氣中一段時(shí)間，相比之下本發(fā)明所述的手勢拍照方法只需幾秒鐘的時(shí)間；攝像更是只需在開始和結(jié)束時(shí)伸出雙手，攝像進(jìn)行過程中，用戶甚至可以把雙手揣在兜里取暖。用戶在冬季也能從容拍攝有趣的景象和美麗的風(fēng)景。
[0089]頭盔形式的本產(chǎn)品可以略去手勢識別功能，用作騎車人或騎摩托車人的第一人稱拍攝，記錄自己的行程，留下美好回憶，同時(shí)也可作摩托車或自行車的行車記錄儀。
[0090]應(yīng)當(dāng)可以理解，在不偏離其精神和中心特征的情況下，本發(fā)明可以其它形式實(shí)現(xiàn)。因此這里的實(shí)施例和具體的實(shí)施方式是示意性，并不是限制性，并且本發(fā)明并不限定在這里給出的詳細(xì)描述中。
【權(quán)利要求】
1.一種智能個(gè)人隨身裝置，包括載體， 用來控制系統(tǒng)的處理器設(shè)置在所述載體上， 用來接收光學(xué)信號的攝像頭設(shè)置在所述載體上， 至少一個(gè)被動(dòng)紅外感應(yīng)器設(shè)置在所述載體上， 用來存儲數(shù)據(jù)的存儲設(shè)備設(shè)置在所述載體上，和 提供電源的電源模塊設(shè)置在所述載體上， 其中，所述攝像頭采用手勢控制方式，所述攝像頭通過被動(dòng)紅外感應(yīng)器感應(yīng)手的移動(dòng)來開啟，并利用手勢識別來控制其完成拍照或攝像的相關(guān)操作。
2.如權(quán)利要求1所述的智能個(gè)人隨身裝置，其特征在于:還包括至少一個(gè)用來輸出音頻的聽筒和一個(gè)用來接收用戶語音指令的麥克風(fēng)設(shè)置在載體上。
3.如權(quán)利要求2所述的智能個(gè)人隨身裝置，其特征在于:所述被動(dòng)紅外感應(yīng)器的數(shù)量為兩個(gè)，該兩個(gè)被動(dòng)紅外感應(yīng)器分別設(shè)置在所述載體的兩側(cè)。
4.如權(quán)利要求3所述的智能個(gè)人隨身裝置，其特征在于:手勢控制攝像頭的方法，包括以下步驟: (1)預(yù)設(shè)一時(shí)間閥值； (2)通過兩個(gè)被動(dòng)紅外感應(yīng)器分別感應(yīng)雙手的動(dòng)作； (3)計(jì)算雙手開始動(dòng)作的時(shí)間差，比較兩只手抬起的時(shí)間差與預(yù)設(shè)時(shí)間閥值的大??； (4)如果時(shí)間差小于預(yù)設(shè)的時(shí)間閥值，則開啟攝像頭；如果時(shí)間差大于預(yù)設(shè)的時(shí)間閥值，則不開啟攝像頭； (5)攝像頭開啟后，通過手勢識別，控制攝像頭進(jìn)行拍照或攝像的相關(guān)操作。
5.如權(quán)利要求4所述的智能個(gè)人隨身裝置，其特征在于:開啟攝像頭的同時(shí)開啟麥克風(fēng)，通過語音輸入，選擇進(jìn)入拍照模式或錄像模式。
6.如權(quán)利要求5所述的智能個(gè)人隨身裝置，其特征在于:所述步驟(5)具體包括以下步驟: (51)對攝像頭采集的圖像執(zhí)行膚色檢測確定手的區(qū)域； (52)對圖像區(qū)域內(nèi)的手進(jìn)行手勢識別，確定手勢動(dòng)作； (53)執(zhí)行手勢動(dòng)作預(yù)設(shè)的相應(yīng)操作。
7.如權(quán)利要求6所述的智能個(gè)人隨身裝置，其特征在于:所述載體為頭戴式物件。
8.如權(quán)利要求7所述的智能個(gè)人隨身裝置，其特征在于:所述載體為雙耳耳機(jī)，其中，雙耳耳機(jī)的聽筒即為智能個(gè)人隨身裝置的聽筒，雙耳耳機(jī)的麥克風(fēng)即為智能個(gè)人隨身裝置的麥克風(fēng)，兩個(gè)被動(dòng)紅外感應(yīng)器分別位于兩個(gè)聽筒上。
9.如權(quán)利要求7所述的智能個(gè)人隨身裝置，其特征在于:所述載體為眼鏡，其中，所述攝像頭設(shè)置在眼鏡鏡架拐角處，所述聽筒設(shè)置在眼鏡腿末端，所述麥克風(fēng)設(shè)置在眼鏡腿底部靠近鏡片的一端，所述觸摸板設(shè)置在眼鏡腿的兩側(cè)。
10.如權(quán)利要求7所述的智能個(gè)人隨身裝置，其特征在于:所述載體為帽子、頭盔或單側(cè)耳機(jī)。
11.如權(quán)利要求2-10任一所述的智能個(gè)人隨身裝置，其特征在于:還包括至少一個(gè)觸摸板設(shè)置在載體上，通過上下或左右滑動(dòng)觸摸板實(shí)現(xiàn)對音頻播放的不同控制。
12.如權(quán)利要求1-10任一所述的智能個(gè)人隨身裝置，其特征在于:還包括一個(gè)藍(lán)牙模塊設(shè)置在載體上。
13.如權(quán)利要求1-10任一所述的智能個(gè)人隨身裝置，其特征在于:還包括一個(gè)GPS模塊設(shè)置在載體上。
14.如權(quán)利要求6-10任一所述的智能個(gè)人隨身裝置，其特征在于:所述手勢動(dòng)作，包括 手勢a:雙手手指手掌在同一平面，分別伸出拇指及食指，使拇指和食指在虎口處呈60-110°夾角，收攏其余三指，雙手的虎口呈對角狀放置，代表相框的一對對角，比劃出一個(gè)矩形相框邊框的手勢確定拍攝范圍，其中，在拍照模式下，手勢a表示為確定鏡頭取景范圍；在錄像模式下，手勢a表示開始或結(jié)束錄像， 手勢b:雙手保持如手勢a所述的形狀，向中心收攏為聚焦,反之為散焦,所述手勢b表示對拍照模式下的鏡頭進(jìn)行縮放， 手勢c:在一預(yù)設(shè)時(shí)間段內(nèi)單手由握拳到伸開五指的動(dòng)作，表示開啟或關(guān)閉夜間模式；反之，手勢c’:在一預(yù)設(shè)時(shí)間段內(nèi)單手由伸開五指到握拳的動(dòng)作，表示關(guān)閉夜間模式， 手勢d:單手打響指的動(dòng)作，表示打開或關(guān)閉閃光燈，和 手勢e:單手伸出 拇指及食指，收攏其余三指，分開拇指和食指手指表示聚焦，靠攏拇指和食指表散焦。
15.如權(quán)利要求14所述的智能個(gè)人隨身裝置，其特征在于:在拍照模式下，記錄用戶雙手虎口位置A (xa, ya)，B (xb, yb)在攝像頭坐標(biāo)系中的位置，在保存圖像時(shí)以該位置對圖像進(jìn)行自動(dòng)切割。
16.如權(quán)利要求14所述的智能個(gè)人隨身裝置，其特征在于:在拍照模式下，采用手勢b調(diào)整好攝像頭的鏡頭后保持靜止，即保持手勢a —段時(shí)間后，所述處理器控制攝像頭自動(dòng)啟動(dòng)快門拍照。
【文檔編號】G06F3/0487GK103713732SQ201210376073
【公開日】2014年4月9日 申請日期:2012年9月28日 優(yōu)先權(quán)日:2012年9月28日
【發(fā)明者】王潮 申請人:王潮