[发明专利]手感设备

说明书

本发明属于人体动作感应采集分析输入设备。

1、技术领域

计算机输入设备领域除了键盘最重要的就是鼠标设备，经过二三十年的发展从机械式到光电式，总是需要手握设备操作，长时间使用造成大量腱鞘炎和腕管综合征患者，熟称“鼠标手”。后续出现的压力棒、触摸板、触摸屏、轨迹球，也都只有移动光标和部分左键点击功能，不能完全替代鼠标，还常常需要双手配合才能使用，更无法实现滚轮等其它高级功能。

随着光电成像技术的成熟，数码照相机、数码摄像机等一批光感器件为核心的CCD、CMOS成像技术进一步完善，制造成本急速下降，家用摄像头单件成本不到20元，使用同类技术的光电鼠标由于光感面积小，单件成本已经下降到10元以下。现在该是让全球10亿电脑用户淘汰鼠标、不用接触设备、仅凭手势就能操作电脑的时代到来了。

手感设备是通过特殊光感应器件系统采集手掌、手指或其它部分人体特征包括可见光、不可见光或电压差的连续成像，接触或不接触设备均可利用图像分析芯片对图像上特征点位置的变化进行分析，来判断移动方向、移动距离和起落动作形成相应动量参数，对应光标定位、缩放、翻页、滚动和点击的终端输入指令，并可以利用驱动程序默认或自定义指令与人体动作相关联，实现广泛的人机交互功能。

2、背景技术

2.1光感成像技术

光感成像技术分为线性扫描成像与半导体集成传感器成像，半导体集成传感器又分为CCD与CMOS两类：

电荷藕合器件图像传感器CCD(Charge Coupled Device)，它使用一种高感光度的半导体材料制成，能把光线转变成电荷，通过模数转换器芯片转换成数字信号，数字信号经过压缩以后由相机内部的闪速存储器或内置硬盘卡保存，因而可以轻而易举地把数据传输给计算机，并借助于计算机的处理手段，根据需要和想像来修改图像。CCD由许多感光单位组成，通常以百万像素为单位。当CCD表面受到光线照射时，每个感光单位会将电荷反映在组件上，所有的感光单位所产生的信号加在一起，就构成了一幅完整的画面。

互补性氧化金属半导体CMOS(Complementary Metal-Oxide Semiconductor)和CCD一样同为在数码相机中可记录光线变化的半导体。CMOS的制造技术和一般计算机芯片没什么差别，主要是利用硅和锗这两种元素所做成的半导体，使其在CMOS上共存着带N(带-电)和P(带+电)级的半导体，这两个互补效应所产生的电流即可被处理芯片纪录和解读成影像。

2.2图像识别比对技术

图像识别比对技术已经广泛应用于面部识别、指纹识别比对、虹膜识别、静脉识别等领域。其中以光电鼠标位移判断技术最为简单可靠：在光电鼠标内部有一个发光二极管，通过该发光二极管发出的光线，照亮光电鼠标底部表面；然后将光电鼠标底部表面反射回的一部分光线，经过一组光学透镜，传输到一个光感应器件内成像。这样，当光电鼠标移动时，其移动轨迹便会被记录为一组高速拍摄的连贯图像，最后利用光电鼠标内部的一块专用图像分析芯片对移动轨迹上摄取的一系列图像进行分析处理，通过对这些图像上特征点位置的变化进行分析，来判断鼠标的移动方向和移动距离，从而完成光标的定位。

3、发明内容

手感设备，即人体感应输入控制设备是为了改变“人去适应机器”的现状，转为“让机器去适应人”的飞跃，不再受设备牵制，让手自由活动，用机器去解读指令的未来操控领域。通过各种方位的光感采集，主动识别人体信息，形成输入指令，完成人机交互的基本需求。

3.1图像采集

特殊光感应器件系统是通过矩阵排列光感元件多点采集、条型排列光感元件线性采集、单一透镜光感元件集中采集方式，在下方、前方、侧面、上方或手腕上，对手掌、手指或其它部分人体特征包括可见光、不可见光或电压差进行采集成像的系统。

光感应器件是指CCD、CMOS或单一光敏元件的集合体。

矩阵排列光感元件多点采集(见附图1)是按网格式或蜂巢式排列倒金字塔折射透镜方式，每个光感元件感应相同大小空间的光变化或电压变化并成像。

条型排列光感元件线性采集(见附图2)是按条型排列瓦式(坡面5°)交错，每个光感条感应相同大小条形空间内的光变化或电压变化并成像。

单一透镜光感元件集中采集方式(见附图3)是按摄像照相原理，通过透镜汇集在设备自身高度内的光变化，同时在光感元件平面成像。

在下方进行采集将采用矩阵排列或条型排列方式。

在前方、上方或手腕上将采用单一透镜方式。

可见光、不可见光(包括红外、紫外线)通过不同的滤光片原理进行采集。