本發(fā)明涉及存取控制，具體地說，涉及使用非接觸手勢以存取安全環(huán)境。

背景技術(shù)：

可以多種方式限制存取。通?？墒褂媚骋活愋偷臋C(jī)械或電子鎖來限制對僅具有適當(dāng)機(jī)械鍵、鎖組合、個人識別號碼(pin)等的存取。機(jī)械鎖(可通過鍵及/或旋轉(zhuǎn)輪組合存取)已使用多年且早于電子鎖定構(gòu)件。計算機(jī)、自動提款機(jī)、電子存取面板等可使用數(shù)字及/或字母的獨有組合(其必需由想要存取獨有組合所保護(hù)的內(nèi)容的個人鍵入)。

然而，全部這些存取限制裝置遭受未經(jīng)授權(quán)的人能夠戰(zhàn)勝鑰匙、組合及/或碼(其應(yīng)該使這些限制存取裝置安全)的能力。舉例來說，將細(xì)小不可見粉末(僅用特殊光或化學(xué)品可見)噴撒于鍵盤可損及小鍵盤存取系統(tǒng)。接著，一旦數(shù)字已知，嘗試其所有潛在組合是簡單的事情。另外可用相機(jī)及/或雙目望遠(yuǎn)鏡觀察小鍵盤，且記錄在經(jīng)授權(quán)用戶輸入正確碼時所按的數(shù)字。將小鍵盤放置在不顯眼位置可使用戶難以看見所述小鍵盤及/或在易于發(fā)生搶劫的區(qū)域中損及用戶的情境感知。

機(jī)械組合鎖使用噪聲翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)，其允許未經(jīng)授權(quán)的人收聽所述翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)，且由此確定鎖組合?；阼€匙的存取控制機(jī)構(gòu)遭受未經(jīng)授權(quán)的人“撬”鎖或利用“撞”匙(bumpkey)戰(zhàn)勝所述鎖的能力。手及眼掃描儀可用作為安全裝置但是昂貴及機(jī)械復(fù)雜的。可因用戶的眼球的移除或手的切斷而受損。經(jīng)授權(quán)用戶可留下手印的物理證據(jù)。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

因此，需要一種存取安全環(huán)境(其較不易于被未經(jīng)授權(quán)的人突破)的更安全且秘密的方式。

根據(jù)實施例，一種用于使用手勢進(jìn)行存取控制的方法可包括以下步驟：提供包括至少一個發(fā)射電極及多個接收電極的結(jié)構(gòu)；從所述至少一個發(fā)射電極產(chǎn)生交流電場；通過在所述電場中放置對象以修改所述交流電場；在所述多個接收電極中的每一者處測量所述交流電場；比較在所述多個接收電極中的每一者處的所述經(jīng)測量交流電場與數(shù)字信號處理器(dsp)的存儲器中的手勢庫的預(yù)定義電場值；從所述多個接收電極中的每一者處的所述經(jīng)測量交流電場與所述預(yù)定義電場值的所述比較確定多個手勢；比較所述經(jīng)確定多個手勢與預(yù)期多個手勢，其中，如果所述經(jīng)確定多個手勢可基本上與所述預(yù)期多個手勢相同，那么發(fā)出存取接受命令，且如果否，那么不進(jìn)行任何操作。

根據(jù)所述方法的進(jìn)一步實施例，當(dāng)未經(jīng)識別對象可能緊密接近所述多個接收電極中的至少一者時，停用比較所述經(jīng)測量交流電場的步驟。根據(jù)所述方法的進(jìn)一步實施例，所述多個手勢可選自由下列任何兩者或兩者以上組成的群組：上位置(positionup)、下位置(positiondown)、右位置(positionright)、左位置(positionleft)、內(nèi)位置(positionin)、外位置(positionout)、順時針運動、逆時針運動、向上運動、向下運動、向右運動、向左運動、向內(nèi)運動、向外運動。根據(jù)所述方法的進(jìn)一步實施例，所述多個手勢可包括至少一個手勢運動及至少一個手勢位置。根據(jù)所述方法的進(jìn)一步實施例，所述多個手勢可包括多個手勢運動。根據(jù)所述方法的進(jìn)一步實施例，所述多個手勢可包括多個手勢位置。

根據(jù)另一實施例，一種用于使用手勢進(jìn)行存取控制的系統(tǒng)可包括：結(jié)構(gòu)，其包括電絕緣體、至少一個發(fā)射電極，及多個接收電極；手勢感測控制器，其具有至少一個發(fā)射輸出(其經(jīng)耦合到所述至少一個發(fā)射電極，用于產(chǎn)生交流電場)，及多個接收輸入(其經(jīng)耦合到所述多個接收電極中的相應(yīng)者，用于接收所述交流電場)；其中所述手勢感測控制器在所述多個接收電極處測量經(jīng)接收交流電場；所述手勢感測控制器從所述所接收電場確定多個手勢；及受保護(hù)存取設(shè)備，其用于比較由所述手勢感測控制器確定的所述多個手勢與預(yù)期多個手勢，其中，如果所述經(jīng)確定多個手勢可基本上與所述預(yù)期多個手勢相同，那么發(fā)出存取接受命令，且如果否，那么不進(jìn)行任何操作。

根據(jù)進(jìn)一步實施例，所述結(jié)構(gòu)可基本上平坦，且所述至少一個發(fā)射電極及所述多個接收電極可為在所述基本上平坦結(jié)構(gòu)的相對面上。根據(jù)進(jìn)一步實施例，所述結(jié)構(gòu)可為基本上平坦，且所述至少一個發(fā)射電極及所述多個接收電極可被嵌入所述基本上平坦結(jié)構(gòu)的相對面中。根據(jù)進(jìn)一步實施例，所述結(jié)構(gòu)可具有經(jīng)定義長度、寬度及高度。根據(jù)進(jìn)一步實施例，所述結(jié)構(gòu)可為油畫。根據(jù)進(jìn)一步實施例，所述結(jié)構(gòu)可為圖片。根據(jù)進(jìn)一步實施例，所述結(jié)構(gòu)可為塑像。根據(jù)進(jìn)一步實施例，所述結(jié)構(gòu)可為燈。

根據(jù)進(jìn)一步實施例，所述手勢感測控制器可包括：模擬前端(afe)，其包括至少一個發(fā)射輸出及多個接收輸入；數(shù)字信號處理器，其經(jīng)耦合到所述afe，用于接收所接收電場的值，以確定其交流電場測量；存儲器，其包括手勢庫且經(jīng)耦合到所述數(shù)字信號處理器，其中所述數(shù)字信號處理器在確定所述多個手勢時使用所述手勢庫；及通信接口，其經(jīng)耦合于所述數(shù)字信號處理器與所述受保護(hù)存取設(shè)備之間。

根據(jù)進(jìn)一步實施例，所述結(jié)構(gòu)上方的蓋可經(jīng)提供以在多個手勢的執(zhí)行期間阻擋對所述多個手勢的觀察。根據(jù)進(jìn)一步實施例，包殼可經(jīng)提供以含有所述結(jié)構(gòu)，且在多個手勢的執(zhí)行期間阻擋對所述多個手勢的觀察。根據(jù)進(jìn)一步實施例，所述多個接收電極可為五個接收電極。根據(jù)進(jìn)一步實施例，所述至少一個發(fā)射電極可為一個發(fā)射電極。

附圖說明

可通過結(jié)合附圖參考以下描述來獲得對本發(fā)明的更透徹理解，其中：

圖1說明根據(jù)本發(fā)明的教示的無失真電場的等位線的示意圖；

圖2說明根據(jù)本發(fā)明的教示的失真電場的等位線的示意圖；

圖3說明根據(jù)本發(fā)明的特定實例實施例的經(jīng)連接到手勢感測電極及受保護(hù)存取設(shè)備的手勢感測控制器的示意框圖；

圖4說明根據(jù)本發(fā)明的特定實例實施例的具有框形電極的手勢感測面板的示意平面圖及正面圖；

圖5說明根據(jù)本發(fā)明的教示的圖4中展示的手勢感測面板及可能手勢運動的示意平面圖；及

圖6說明根據(jù)本發(fā)明的另一特定實例實施例的具有圓形電極且經(jīng)定位于視覺屏蔽內(nèi)部的手勢感測結(jié)構(gòu)的示意圖。

雖然本發(fā)明易于以多種修改及替代形式呈現(xiàn)，但已在圖式中展示且在本文中詳細(xì)描述其特定實例實施例。然而，應(yīng)理解，特定實例實施例的本文中描述并非旨在將本發(fā)明限制于本文中揭示的特定形式，相反地，本發(fā)明涵蓋如由所附權(quán)利要求書定義的所有修改及等效物。

具體實施方式

根據(jù)本發(fā)明的教示，可使用手勢以鍵入經(jīng)授權(quán)用戶的身體的部分(例如，手)的位置及/或移動的獨有組合，以鍵入位置/移動的正確組合以在未與監(jiān)測進(jìn)入點接觸的情況下進(jìn)行存取。舉例來說，經(jīng)授權(quán)用戶可將他/她的手放置于位置/移動檢測器上方且執(zhí)行一系列移動/手勢以解鎖保護(hù)機(jī)構(gòu)，例如，門鎖、保險箱(moneykiosk)、金庫門、車門、計算機(jī)程序等等。這些手勢可為相對手移動的組合，因此所述手的絕對位置可不必要，僅相對運動的正確組合。此特征無需視覺反饋，但其可用于輔助解鎖/存取操作。

因為經(jīng)授權(quán)用戶無需觸碰進(jìn)入點機(jī)構(gòu)，所以未留下安全組合的物理證據(jù)。進(jìn)入點機(jī)構(gòu)中缺乏移動零件防止收聽附件發(fā)現(xiàn)存取碼?？蓪⒁曈X屏蔽放置于所述進(jìn)入點機(jī)構(gòu)上方，使得可防止視覺上攔截經(jīng)編碼位置/移動。舉例來說，含有位置/移動檢測器的包殼，在執(zhí)行所需手勢位置/移動之前手可插入所述包殼中且從視圖屏蔽所述手?？墒褂庙槙r針及逆時針旋轉(zhuǎn)運動手勢以允許模擬傳統(tǒng)翻轉(zhuǎn)鎖組合以解鎖保護(hù)機(jī)構(gòu)?？深愃频厥褂孟蛏稀⑾蛳?、向右、向左、向內(nèi)及/或向外運動的序列以解鎖保護(hù)機(jī)構(gòu)。因為未使用鑰匙，所以撬鎖或撞匙攻擊是不可行的，且在外來對象緊密接近所述保護(hù)機(jī)構(gòu)的情況下，此(此類)對象的存在可防止存取。

根據(jù)本發(fā)明的教示，為進(jìn)行此安全存取手勢，三維(3d)傳感器技術(shù)利用電場(e-field)以感測電場中的對象的位置及移動。此3d傳感器技術(shù)通過檢測、跟蹤及(舉例來說，但不限于)自由空間中用戶的手或手指運動的分類來實現(xiàn)新用戶接口應(yīng)用。電場是由電荷產(chǎn)生且在攜帶所述電荷的對象的表面周圍三維地傳播。施加直流(dc)電壓到電極導(dǎo)致恒定電場。施加交流(ac)電壓使電荷及因此電場隨著時間改變，且因此使用ac勵磁。當(dāng)電荷隨著頻率f正弦改變時，所得電磁波是由波長λ＝c/f(其中c為波傳播速度—在真空中為光速)來描述。在其中波長λ遠(yuǎn)大于電極幾何形狀的情況中，磁分量實際上為零，且未發(fā)生波傳播。結(jié)果是準(zhǔn)靜態(tài)電近場，其可用于感測電場中的導(dǎo)電對象，例如人體的部分，例如手指、手等等。

射頻發(fā)射器可產(chǎn)生在從大約44千赫(khz)到大約115khz的范圍中的頻率。舉例來說，(但不限于)大約100khz，其具有大約三千米的波長。在具有通常小于14*14厘米的電極幾何形狀的情況下，此波長相較之下更大。如果人的手或手指侵入電場，那么所述電場變得失真。電場線歸因于人體自身的導(dǎo)電性而被手吸引且分流到地面。三維電場局部地減小。可使用多個接收器(rx)電極以通過測量從接收變化信號起電場失真的起點(三維位置)來檢測不同位置處的電場變動。可使用此信息以計算位置、跟蹤移動及對對象移動圖案(手勢)分類。

現(xiàn)參考圖式，示意性說明特定實例實施例的細(xì)節(jié)。圖式中的相同元件將由相同數(shù)字表示，且類似元件將由具有不同小寫字體字母下標(biāo)的相同數(shù)字來表示。

參考圖1及2，描繪根據(jù)本發(fā)明的教示的無失真電場(圖1)及失真電場(圖2)的等位線的示意圖。最高場強(qiáng)度是在發(fā)射電極102與接收電極104之間的板中，但電場的顯著部分還可被包含于雜散電場中。發(fā)射電極102及接收電極104可經(jīng)定位而接近且平行于接地平面106。圖2展示身體的接地部分(手及手指)108對電場的影響。手及手指108的接近引起等位線的壓縮(變形)，且使接收電極信號電平偏移到可經(jīng)測量及量化的較低電位。

根據(jù)本發(fā)明的教示，針對微芯技術(shù)公司手勢技術(shù)(microchiptechnologyincorporatedgesturingtechnology)的相關(guān)背景文件是(舉例來說，但不僅限于)“mgc3130技術(shù)快速啟動向?qū)?mgc3130technologyquickstartguide)”、“設(shè)計向?qū)В弘姌O及系統(tǒng)設(shè)計mgc3130(designguide：electrodesandsystemdesignmgc3130)”及本文引用的全部其它mgc3130文件(如在www.microchip.com在針對由微芯技術(shù)公司(microchiptechnologyincorporated)制造的mgc3130裝置的產(chǎn)品數(shù)據(jù)表單及應(yīng)用筆記中更全面解釋)，其中全部文件針對所有目的特此以引用方式并入本文中。是微芯技術(shù)公司，特拉華州公司，法律部，西錢德勒大道2355，錢德勒，亞利桑那州85224-6199(microchiptechnologyincorporated,corporationdelaware,legaldepartment,2355westchandlerboulevard,chandler,arizona85224-6199)的注冊商標(biāo)。

參考圖3，描繪根據(jù)本發(fā)明的特定實例實施例的連接到手勢感測電極及受保護(hù)存取設(shè)備的手勢感測控制器的示意框圖?；陔妶?e-field)的三維(3d)跟蹤及手勢感測控制器320可包括：模擬前端(afe)310、數(shù)字信號處理器(dsp)或數(shù)字信號控制器(dsc)312、存儲器314(其含有操作程序及手勢庫)及通信接口316。通信接口316可將手勢感測控制器介接到受保護(hù)存取設(shè)備318。afe310可耦合到至少一個發(fā)射電極102及多個接收電極104(手勢傳感器)。afe310可包括非常敏感接收通道，其能夠檢測對應(yīng)于在毫微微法拉(1ff＝10¹⁵法拉)范圍中的電容變化的發(fā)射電場失真。為發(fā)射及接收電場，電極102及104必須分別連接到afe310的發(fā)射信道及接收信道。電極104的布置允許確定電場(e-field)失真的重心且由此跟蹤此失真的原因，例如在電場檢測空間中用戶的手或手指?；陔妶龅?d跟蹤及手勢感測控制器312可為舉例來說(但不限于)通過本申請案的受讓人微芯技術(shù)公司制成的mgc31303d手勢感測控制器。

參考圖4，描繪根據(jù)本發(fā)明的特定實例實施例的具有框形電極的手勢感測面板的示意平面圖及正面圖。手勢感測面板(其整體上通過數(shù)字400表示)可包括至少一個發(fā)射電極102、多個接收電極(手勢傳感器)104、介于所述至少一個發(fā)射電極102與所述多個接收電極(手勢傳感器)104之間的電隔離絕緣410及接地平面106。手勢感測面板400可耦合到手勢感測控制器320，這可在手勢感測面板400周圍引起電場，如圖1中展示，且當(dāng)將對象插入到電場中時，可如圖2中展示那樣表示電場失真。

參考圖5，描繪根據(jù)本發(fā)明的教示的圖4中展示的手勢感測面板及可能手勢運動的示意平面圖。afe310從多個接收電極(手勢傳感器)104接收電場信號，且dsp312處理這些電場信號以確定多種手勢輸入。因此，可檢測及辨識手108的不同運動，例如手108的右、左、上、下、內(nèi)(接近)、外(遠(yuǎn)離)、順時針及逆時針旋轉(zhuǎn)。通過按某個順序使用這些手運動中的任何一或多者，可使用其循序組合以存取(解鎖)安全系統(tǒng)。與手勢感測面板400的物理接觸是非所需或非所要的，因此，用戶未留下物理證據(jù)?？墒褂檬謩莸慕M合以產(chǎn)生多個安全組合。手108的手勢可模擬與計算機(jī)一起使用的二維或三維“空中”鼠標(biāo)及/或手勢感測面板400可與計算機(jī)顯示器整合是可預(yù)期的且在本發(fā)明的范圍內(nèi)。由此允許除更傳統(tǒng)二維觸控屏幕操作之外的3d手勢輸入。

參考圖6，描繪根據(jù)本發(fā)明的另一特定實例實施例的具有圓形電極且定位于視覺屏蔽內(nèi)部的手勢感測結(jié)構(gòu)的示意圖。手勢感測結(jié)構(gòu)(其整體上通過數(shù)字612表示)可包括至少一個發(fā)射電極602、多個接收電極(手勢傳感器)604，在所述至少一個發(fā)射電極602與所述多個接收電極(手勢傳感器)604之間具有電隔離絕緣(未展示)。手勢感測結(jié)構(gòu)612可耦合到手勢感測控制器320，這可在所述手勢感測結(jié)構(gòu)612周圍引起電場，如圖1中展示，且當(dāng)將對象插入到所述電場中時，可如圖2中展示那樣表示電場失真。此外，手勢感測結(jié)構(gòu)612可被圍封于蓋或腔室614(其阻擋由手108執(zhí)行經(jīng)編碼解鎖功能所需的手勢運動的任何可見度)。蓋或腔室614有效防止在存取(解鎖)程序期間手108的手勢運動的觀察(例如，雙目望遠(yuǎn)鏡、相機(jī)等等)。

手勢感測結(jié)構(gòu)612的形狀或大小未經(jīng)限制且可包括任何三維形狀的對象，只要在所述對象上及/或?qū)ο笾写嬖谟糜诋a(chǎn)生及接收電場的電極。此三維對象甚至可裝扮為一件藝術(shù)品(例如，塑像、油畫、圖像、郵票等)；電器(例如，燈、烤箱、開罐器、化妝鏡、收音機(jī)、電視、立體聲、游戲機(jī)及其遙控器等)。

多個接收電極(手勢傳感器)604及至少一個發(fā)射電極602可在木材、gorilla玻璃、塑料等后面或嵌入木材、gorilla玻璃、塑料等中。無需眼-手協(xié)調(diào)，因此手勢感測結(jié)構(gòu)612及視情況蓋或腔室614可安裝在舉例來說(但不僅限于)腰部，由此淡出窺視眼睛的視線?？墒褂妙~外度量以增加手勢組合的安全(例如，運動改變的時序)?？蛇h(yuǎn)程改變安全組合?？蛇h(yuǎn)程監(jiān)測任何手勢活動且相應(yīng)地處理未經(jīng)授權(quán)存取的嘗試。

因此，可檢測及辨識手勢感測結(jié)構(gòu)612上方及/或周圍的手108的不同運動，例如手108的右、左、上、下、內(nèi)(接近)、外(遠(yuǎn)離)、順時針及逆時針旋轉(zhuǎn)。通過按某個順序使用此類手運動中的任何一或多者，可使用其循序組合以存取(解鎖)安全系統(tǒng)。

雖然已描繪、描述且通過參考本發(fā)明的實例實施例定義本發(fā)明的實施例，但此類參考并未暗示對本發(fā)明的限制，且未推斷此限制。如在相關(guān)技術(shù)中且得益于本發(fā)明的一般技術(shù)者將想到，所揭示的目標(biāo)在形式及功能上可具有大幅修改、替代及等效物。本發(fā)明的所描繪及描述實施例僅為實例，且并非本發(fā)明的詳盡范圍。