開關(guān)啟動(dòng)系統(tǒng)、移動(dòng)裝置、及用于使用非觸碰推動(dòng)手勢(shì)啟動(dòng)開關(guān)的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種開關(guān)啟動(dòng)系統(tǒng)、一種具有該開關(guān)啟動(dòng)系統(tǒng)的移動(dòng)裝置、及一種用于通過(guò)特別是人體手部的非觸碰推動(dòng)姿勢(shì)以該開關(guān)啟動(dòng)系統(tǒng)啟動(dòng)開關(guān)的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]對(duì)于人機(jī)交互而言，已知交互系統(tǒng)及其人機(jī)界面，其配有用于自動(dòng)識(shí)別由人類所執(zhí)行的非觸碰或觸碰姿勢(shì)的裝置。姿勢(shì)基本上能夠從各種體態(tài)以及各種肢體活動(dòng)推導(dǎo)出，其中主要包括手勢(shì)。手勢(shì)識(shí)別系統(tǒng)配有用于對(duì)尤其是作手勢(shì)的手部進(jìn)行光學(xué)檢測(cè)的裝置，其中以相應(yīng)的算法對(duì)由此產(chǎn)生的圖像信息進(jìn)行評(píng)估，以便從圖像信息中推導(dǎo)出手勢(shì)。用于光學(xué)檢測(cè)非觸碰手勢(shì)的裝置通常是相機(jī)，而相機(jī)的不利在于占據(jù)較大結(jié)構(gòu)空間且引起較高的投資成本。由此，基于相機(jī)的用于手勢(shì)識(shí)別的系統(tǒng)無(wú)法實(shí)現(xiàn)在最小化的結(jié)構(gòu)方式的同時(shí)成本低廉，而這諸如針對(duì)應(yīng)用于移動(dòng)電話而言卻較為有利。此外，基于相機(jī)的系統(tǒng)不利地具有很高的能量消耗，由此使移動(dòng)應(yīng)用難以付諸實(shí)踐。作為替選，已知高速分光儀，而其卻未能解決有關(guān)在最小化結(jié)構(gòu)方式的同時(shí)成本低廉的問(wèn)題。此外，已知用于尤其是移動(dòng)電話的觸碰屏，然而這種觸碰屏僅適用于識(shí)別觸碰手勢(shì)，卻不適用于識(shí)別非觸碰手勢(shì)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的是，提供一種開關(guān)啟動(dòng)系統(tǒng)、一種具有該開關(guān)啟動(dòng)系統(tǒng)的移動(dòng)裝置、及一種用于使用非觸碰推動(dòng)手勢(shì)以該開關(guān)啟動(dòng)系統(tǒng)啟動(dòng)開關(guān)的方法，其中所述開關(guān)啟動(dòng)系統(tǒng)具有小型化結(jié)構(gòu)類型，同時(shí)成本低廉且能量消耗較少，并且利用該開關(guān)啟動(dòng)系統(tǒng)來(lái)啟動(dòng)開關(guān)安全且無(wú)誤。
[0004]本發(fā)明用以達(dá)成上述目的的解決方案為權(quán)利要求1、5和6的特征。本發(fā)明的優(yōu)選設(shè)計(jì)方案參閱其他權(quán)利要求。
[0005]根據(jù)本發(fā)明的開關(guān)啟動(dòng)系統(tǒng)，用于通過(guò)利用發(fā)熱部位所執(zhí)行的四種可能類型的非觸碰推動(dòng)手勢(shì)來(lái)啟動(dòng)開關(guān)，該開關(guān)啟動(dòng)系統(tǒng)包括:手勢(shì)傳感器，其設(shè)置成在推動(dòng)手勢(shì)類型中的一個(gè)的執(zhí)行過(guò)程中，借助四個(gè)毗鄰排列的像素來(lái)檢測(cè)自所述部位發(fā)出的熱量，并且根據(jù)由分別包括由熱電材料制成的薄膜的相應(yīng)像素的薄膜所檢測(cè)到的熱量的隨時(shí)間變化的強(qiáng)度分布來(lái)為每一像素均輸出一個(gè)具有信號(hào)偏振的信號(hào)；信號(hào)評(píng)估單元，用于根據(jù)信號(hào)偏振的時(shí)間次序來(lái)確定推動(dòng)手勢(shì)類型中的一個(gè)的執(zhí)行；以及激發(fā)器，其由信號(hào)評(píng)估單元來(lái)控制，并且一旦確定推動(dòng)手勢(shì)類型中的一個(gè)的執(zhí)行便啟動(dòng)開關(guān)，其中，通過(guò)部位在縱向上的運(yùn)動(dòng)定義推動(dòng)手勢(shì)的第一類型，通過(guò)部位在反向于縱向上的運(yùn)動(dòng)定義推動(dòng)手勢(shì)的第二類型，通過(guò)部位在偏離縱向的橫向上的運(yùn)動(dòng)定義推動(dòng)手勢(shì)的第三類型，并且通過(guò)部位在反向于橫向上的運(yùn)動(dòng)定義推動(dòng)手勢(shì)的第四類型，并且像素中的四個(gè)像素分別布置于凸四邊形的一角上，該凸四邊形的一條對(duì)角線基本上平行于縱向，另一對(duì)角線基本上平行于橫向。
[0006]根據(jù)本發(fā)明的移動(dòng)裝置包括開關(guān)啟動(dòng)系統(tǒng)，其中開關(guān)連通至移動(dòng)裝置中以激活/去激活其功能性。
[0007]根據(jù)本發(fā)明的用于操作開關(guān)啟動(dòng)系統(tǒng)的方法包括以下步驟:利用發(fā)熱部位執(zhí)行可能的推動(dòng)手勢(shì)中的一種類型，從而從像素將信號(hào)偏振的序列輸出至信號(hào)評(píng)估單元;根據(jù)信號(hào)偏振的序列:識(shí)別首先響應(yīng)的像素以及最后響應(yīng)的像素;檢驗(yàn)兩個(gè)其他像素的信號(hào)偏振在時(shí)間上是否處于首先響應(yīng)的像素的信號(hào)偏振與最后響應(yīng)的像素的信號(hào)偏振之間；倘若檢驗(yàn)為正，則繼續(xù)進(jìn)行后續(xù)步驟;根據(jù)由首先響應(yīng)的像素及最后響應(yīng)的像素所形成的對(duì)角線平行于哪一方向，將該對(duì)角線分配給縱向或橫向，并且考慮首先響應(yīng)的像素及最后響應(yīng)的像素的響應(yīng)次序，從而將所執(zhí)行的推動(dòng)手勢(shì)的類型識(shí)別為第一、第二、第三或第四類型;根據(jù)所識(shí)別的推動(dòng)手勢(shì)的類型:通過(guò)信號(hào)評(píng)估單元相應(yīng)觸發(fā)激發(fā)器以啟動(dòng)開關(guān)。優(yōu)選地，熱電材料是鋯鈦酸鉛。
[0008]鑒于像素分別包括由熱電材料制成的薄膜，優(yōu)選為鋯鈦酸鉛，因此由發(fā)熱部位在執(zhí)行非觸碰推動(dòng)手勢(shì)的過(guò)程中所產(chǎn)生的信號(hào)有利地實(shí)現(xiàn)利用根據(jù)本發(fā)明的方法可安全無(wú)誤地進(jìn)行對(duì)所執(zhí)行的推動(dòng)手勢(shì)的類型進(jìn)行識(shí)別。此外，具有像素的手勢(shì)傳感器可在成本低廉的同時(shí)以最小化的結(jié)構(gòu)方式制作，以使開關(guān)啟動(dòng)系統(tǒng)可有利地用于移動(dòng)裝置。利用薄膜通過(guò)由部位發(fā)出的熱量產(chǎn)生信號(hào)，從而無(wú)需對(duì)利用外部熱源的手勢(shì)傳感器供能。據(jù)此，開關(guān)啟動(dòng)系統(tǒng)包括信號(hào)評(píng)估單元以及激發(fā)器作為耗能裝置，從而用于移動(dòng)裝置的開關(guān)啟動(dòng)系統(tǒng)的能量消耗有利地在總體上較低。
[0009]優(yōu)選地，四邊形是菱形。兩個(gè)緊鄰的像素的間距優(yōu)選為50皮米至300皮米之間。此夕卜，優(yōu)選的是，所述部位是人體手部，自該部位發(fā)出的熱量是自人體手部散發(fā)的體熱。利用開關(guān)啟動(dòng)系統(tǒng)的優(yōu)選實(shí)施方式，在通常人類運(yùn)動(dòng)過(guò)程的范圍內(nèi)能夠特別安全無(wú)誤地識(shí)別用人手執(zhí)行的非觸碰推動(dòng)手勢(shì)的類型。
[0010]優(yōu)選地，用于操作開關(guān)啟動(dòng)系統(tǒng)的方法包括以下步驟:檢驗(yàn)全部四個(gè)信號(hào)偏振的絕對(duì)值是否超過(guò)預(yù)定的電平;倘若檢驗(yàn)為正，則繼續(xù)后續(xù)步驟。由此，有利地實(shí)現(xiàn)，比如由于像素周邊的影響所發(fā)出的干擾信號(hào)不會(huì)妨礙手勢(shì)的評(píng)估，由此提高手勢(shì)識(shí)別的精確度。
[0011]另外，優(yōu)選的是，用于操作開關(guān)啟動(dòng)系統(tǒng)的方法包括以下步驟:檢驗(yàn)在時(shí)間上介于首先響應(yīng)的像素的信號(hào)偏振與最后響應(yīng)的像素的信號(hào)偏振之間的這些信號(hào)偏振的時(shí)間偏移是否處于第一預(yù)定偏移時(shí)間段之內(nèi)；倘若檢驗(yàn)為正，則繼續(xù)后續(xù)步驟。特別優(yōu)選的是，第一預(yù)定偏移時(shí)間段為0.5毫秒。據(jù)此，在時(shí)間上出現(xiàn)于第一信號(hào)偏振之后且在時(shí)間上出現(xiàn)于最后信號(hào)偏振之前的中間信號(hào)偏振應(yīng)出現(xiàn)在0.5毫秒的偏移時(shí)間段之內(nèi)，由此針對(duì)安全無(wú)誤的手勢(shì)識(shí)別而設(shè)定中間信號(hào)偏振出現(xiàn)的同步性程度。
[0012]用于操作開關(guān)啟動(dòng)系統(tǒng)的方法優(yōu)選地進(jìn)一步包括以下步驟:檢驗(yàn)時(shí)間上的第一信號(hào)偏振是否處于時(shí)間上的第二或第三信號(hào)偏振之前的至少第二預(yù)定偏移時(shí)間段內(nèi)以及時(shí)間上的第四信號(hào)偏振是否處于時(shí)間上的第二或第三信號(hào)偏振之后的至少第二預(yù)定偏移時(shí)間段內(nèi)；倘若檢驗(yàn)為正，則繼續(xù)后續(xù)步驟。特別優(yōu)選的是，第二預(yù)定偏移時(shí)間段在7毫秒至40毫秒之間。通過(guò)第二預(yù)定偏移時(shí)間段，確定第一信號(hào)偏振關(guān)于中間信號(hào)偏振的時(shí)間提前以及最后時(shí)間偏振關(guān)于中間信號(hào)偏振的時(shí)間延后，以便安全無(wú)誤地進(jìn)行手勢(shì)識(shí)別。
[0013]檢驗(yàn)中間信號(hào)偏振的時(shí)間偏移是否處于第一預(yù)定偏移時(shí)間段內(nèi)以及第一信號(hào)偏移關(guān)于中間信號(hào)偏振的時(shí)間提前和最后信號(hào)偏振關(guān)于中間信號(hào)偏振的時(shí)間延后是否分別處于第二預(yù)定偏移時(shí)間段內(nèi)，能夠評(píng)估非觸碰推動(dòng)手勢(shì)的方向。倘若檢驗(yàn)之一為正或兩次檢驗(yàn)均為正，則能夠安全無(wú)誤地確定所執(zhí)行的推動(dòng)手勢(shì)的類型，亦即所執(zhí)行的推動(dòng)手勢(shì)是否是第一、第二、第三或第四類型。然而，倘若檢驗(yàn)之一為負(fù)或兩次檢驗(yàn)均為負(fù)，則推動(dòng)手勢(shì)并未在為其設(shè)定的方向上執(zhí)行，由此不能將該推動(dòng)手勢(shì)識(shí)別為四種類型中的某一類型，由此不予采納。為推動(dòng)手勢(shì)所設(shè)定的方向基本上平行于縱向或者基本上平行于橫向。
[0014]優(yōu)選的是，針對(duì)信號(hào)偏振，采用由像素輸出的信號(hào)的振幅分布或者由像素輸出的信號(hào)的振幅分布關(guān)于時(shí)間的第一導(dǎo)數(shù)。特別在采用振幅分布關(guān)于時(shí)間的導(dǎo)數(shù)的情況下，意外觀察到，能夠以更靈敏且更容差的方式識(shí)別推動(dòng)手勢(shì)的類型，由此利用根據(jù)本發(fā)明的開關(guān)啟動(dòng)系統(tǒng)以及根據(jù)本發(fā)明的用于操作該開關(guān)啟動(dòng)系統(tǒng)的方法更安全無(wú)誤地進(jìn)行手勢(shì)識(shí)別。
[0015]根據(jù)本發(fā)明，像素分別包括由熱電材料制成的薄層，優(yōu)選由鋯鈦酸鉛制成。由此，通過(guò)部位接近像素中的每一像素并且部位從像素中的每一像素離開，來(lái)產(chǎn)生相應(yīng)的S形信號(hào)偏振，其呈正弦曲線形狀，特別如在圖3中所示。優(yōu)選地，用于操作開關(guān)啟動(dòng)系統(tǒng)的方法包括以下步驟:識(shí)別信號(hào)偏振的形狀并且檢驗(yàn)信號(hào)偏振的形狀是否具有S形;倘若檢驗(yàn)為正，則繼續(xù)后續(xù)步驟。鑒于像素分別包括由優(yōu)選鋯鈦酸鉛的熱電材料制成的薄層，因此信號(hào)偏振在部位逼近以及部位遠(yuǎn)離的過(guò)程中產(chǎn)生獨(dú)特S形，其中S形就此用于檢驗(yàn)所執(zhí)行的推動(dòng)手勢(shì)是否是所述四種類型中的一種類型。據(jù)此，不似具備S形的信號(hào)偏振應(yīng)演繹為并未執(zhí)行四種類型中任一類型的推動(dòng)手勢(shì)。以出眾的方式，通過(guò)考慮信號(hào)偏振的形狀并且檢驗(yàn)信號(hào)偏振是否具備S形，手勢(shì)識(shí)別的精確度獲得顯著提高。
[0016]特別優(yōu)選的是，針對(duì)檢驗(yàn)，考慮像素信號(hào)的S形信號(hào)偏振的極大點(diǎn)和/或極小點(diǎn)按時(shí)間先后的出現(xiàn)。信號(hào)的S形信號(hào)偏振的極大點(diǎn)和/或極小點(diǎn)可簡(jiǎn)單且精確地由信號(hào)評(píng)估單元來(lái)確定。由此，尤其能夠利用開關(guān)啟動(dòng)系統(tǒng)以及用于操作該開關(guān)啟動(dòng)系統(tǒng)的方法提供對(duì)于非觸碰推動(dòng)手勢(shì)的手勢(shì)識(shí)別，其中開關(guān)啟動(dòng)系統(tǒng)在具有最小化結(jié)構(gòu)形式的同時(shí)成本低廉且能量消耗較少，從而該開關(guān)啟動(dòng)系統(tǒng)特別適用于移動(dòng)裝置。對(duì)移動(dòng)裝置所執(zhí)行的非觸碰推動(dòng)手勢(shì)的四種類型中的任一類型的識(shí)別足以安全無(wú)誤。
【附圖說(shuō)明】
[0017]下面參照所附示意圖闡明本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式。
[0018]圖1表示根據(jù)本發(fā)明的用于根據(jù)本發(fā)明的移動(dòng)裝置的開關(guān)啟動(dòng)系統(tǒng)的示意圖；
[0019]圖2表示手勢(shì)傳感器的示意圖；
[0020]圖3表示如圖2所示的手勢(shì)傳感器的信號(hào)的振幅分布的曲線圖；
[0021]圖4表示如圖3所示的振幅分布關(guān)于時(shí)間的第一導(dǎo)數(shù)的曲線圖；
[0022]圖5表不圖3的局部放大視圖；以及
[0023]圖6表示用于形成如在圖4中所示的振幅分布關(guān)于時(shí)間的第一導(dǎo)數(shù)的規(guī)則的曲線圖。
[0024]附圖標(biāo)號(hào)說(shuō)明
[0025]1 手勢(shì)傳感器
[0026]11 菱形
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