[发明专利]非接触式红外线二维手势动作检测与识别装置及方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种手势动作检测与识别装置及方法，尤其是非接触式红外线二维手势动作检测与识别装置及方法，属于手势识别领域。

背景技术

目前的手势控制主要有接触式和非接触式手势识别。接触式手势识别控制主要是以智能手机和平板电脑为代表的电容式触摸屏，但人的手必须和触摸屏接触才能被识别从而进行控制；而非接触式手势识别主要是以摄像头作为传感器对手势跟踪的图像处理识别，目前已经有很多相关的专利技术，在实际产品中也已经有应用，如三星Galaxy S4和S5等，均带有手势操作功能，然而黑暗的环境和复杂的背景等都会导致手势的难以识别，同时图像数据的采集、分析和处理需要强大的处理器和高功耗。

非接触式手势识别还可以通过红外线检测来实现，如申请号为201310572571.8的发明专利申请公开了一种非接触手势控制系统，则是通过超声波等传感器测距，检测手距离传感器的远近，也就是检测识别手与传感器之间距离的远近变化，从而得到控制信号对控制对象进行控制；申请号为201210355259.9的发明专利申请公开了一种红外手势调光系统及其逻辑和模拟控制方法，是根据逻辑量信号(手停放引起反射红外信号)持续时间的长短定义不同的手势，从而进行控制操作；申请号为200710172785.0的发明专利申请和专利号为200720066141.9的实用新型专利公开了一种非接触红外控制装置，里面提到了三种实施例：第一种是检测信号的有无和增减输出控制信号，当手停留时间小于某个值是一种情况控制信号，时间大于某个值是另一种情况控制信号；第二种是根据手势动作经过两个传感器先后顺序输出控制信号，两个传感器是排成一行，只能检测一个维度的手势动作；第三种是第一种和第二种实施例的组合，在同一时间也只能检测一个维度的手势动作。

发明内容

本发明的目的是为了解决上述现有技术的缺陷，提供一种非接触式红外线二维手势动作检测与识别装置，该装置可以实现了对二维平面中的手势动作进行非接触式红外线检测及识别，可以应用于各种需要人的手控制的电子设备的操作控制。

本发明的另一目的在于提供一种上述装置的非接触式红外线二维手势动作检测与识别方法。

本发明的目的可以通过采取如下技术方案达到：

非接触式红外线二维手势动作检测与识别装置，包括多个红外发射接收检测模块、一个数据处理器以及电源，所述多个红外发射接收检测模块用于对人的多种手势动作进行识别，并分别与数据处理器连接，所述电源用于为数据处理器供电；

所述每个红外发射接收检测模块包括红外发射电路单元、红外接收电路单元、三极管驱动电路单元、运放放大电路单元以及红外调制解调电路单元，所述红外调制解调电路单元包括红外调制单元、红外解调单元以及逻辑电平输出单元；所述红外调制单元、三极管驱动电路单元和红外发射电路单元依次连接，所述红外接收单元、运放放大电路和红外解调单元依次连接，所述逻辑电平输出单元分别与红外调制单元、红外解调单元连接；其中：

所述红外调制单元，用于产生方波信号，并发送给三极管驱动电路单元；所述三极管驱动电路单元，用于将接收到的方波信号放大成同样频率的方波信号，并发送给红外发射电路单元；所述红外发射电路单元，用于将接收到的方波信号转换为红外信号并向外发射出去，直至遇到人的手反射回来；

所述红外接收电路单元，用于接收经过人的手反射回来的红外信号，并转换为同样频率的电信号传送给运放放大电路单元；所述运放放大电路单元，用于放大接收到的同样频率的电信号，并传送给红外解调单元；所述红外解调单元，用于对接收到的电信号进行解调，并与调制频率进行比较判断，若频率一致则由逻辑电平输出单元传输低电平信号。

作为一种实施方案，所述红外发射接收检测模块为四个，排成两行两列，具有X轴和Y轴两个维度，用于对人的左手和右手在二维平面中的八种手势动作进行识别。

作为一种实施方案，所述八种手势动作分别为上至下、下至上、左至右、右至左、左上至右下、右下至左上、左下至右上以及右上至左下。

作为一种实施方案，所述红外发射接收检测模块为三个，排成两行，用于对左手或右手在二维平面的手势动作进行识别。

作为一种实施方案，所述三极管驱动电路单元由一个NPN三极管组成的单管放大电路。

作为一种实施方案，所述红外发射电路单元由一个波长为940nm红外发射二极管及限流电阻组成。

作为一种实施方案，所述红外接收电路单元由一个波长为940nm红外接收二极管组成。