根據(jù)手勢的控制裝置操作的制作方法
【專利說明】根據(jù)手勢的控制裝置操作
[0001]相關申請
[0002]本申請要求2013年6月28日提交的美國臨時專利申請?zhí)?1/840791的優(yōu)先權，通過全面引用將其內容并入到此處。本申請與2013年3月14日提交的美國專利申請?zhí)?3/826177、2012年5月7日提交的美國臨時專利申請?zhí)?1/643535、2012年8月17日提交的美國臨時專利申請?zhí)?1/684336、2013年2月5日提交的美國臨時專利申請?zhí)?1/760966、2013年5月6日提交的PCT專利申請?zhí)朠CT/US13/39666、2012年9月4日提交的美國臨時專利申請?zhí)?1/696518、2013年7月16日提交的美國臨時專利申請?zhí)?1/846738、2013年10月8日提交的美國專利申請?zhí)?4/048505、2014年4月29日提交的美國臨時專利申請?zhí)?1/985762有關，通過全面引用將每個的內容并入到此處。
技術領域
[0003]本發(fā)明構思通常涉及裝置控制，并且更具體而言，涉及用于根據(jù)手勢控制機器、儀器、機器人、車輛或其它裝置或物體的裝置、系統(tǒng)以及方法。
【背景技術】
[0004]可以將通過人類操作員的機器的操作總結如下。首先，操作員可以觀察或檢查先前操作的結果。如果沒有獲得預期結果，操作員可以繼續(xù)或可以做出對下一步操作的輸入的調整。該過程可以接續(xù)直到獲得預期結果。
[0005]傳統(tǒng)辦法需要操作員通過機械元件與機器、裝置和/或儀器通訊的方式，例如操縱桿、方向盤或腳座，來控制機器、裝置和/或儀器的操作。

【發(fā)明內容】

[0006]—方面，提供一種非接觸傳感裝置，包含包括多個功能鍵傳感器的傳感器。所述多個功能鍵傳感器中的功能鍵傳感器具有視場。所述功能鍵傳感器被構造并設置為檢測在所述視場的手勢，并且響應于檢測在所述視場的所述手勢，生成功能鍵控制信號。處理器處理來自所述功能鍵傳感器的所述功能鍵控制信號并且響應于所述處理的控制信號向遠程設備輸出指令。
[0007]在一些實施例中，所述非接觸傳感裝置包含識別所述手勢的一個或多個相機，其中所述指令被響應于所述功能鍵傳感器的功能鍵和識別的手勢的組合而生成。
[0008]在一些實施例中，所述傳感器為包括探測器陣列的凝視(staring)傳感器，所述探測器陣列包括所述功能鍵傳感器和非功能鍵傳感器的組合，所述凝視傳感器同時生成所述探測器陣列的所有圖像像素。
[0009]在一些實施例中，所述傳感器為每次掃描視場的一部分的掃描傳感器。
[0010]在一些實施例中，所述傳感器包括掃描鏡，其掃描所有功能鍵傳感器和僅在所述掃描的路徑中的所述非功能鍵傳感器，以縮短數(shù)據(jù)獲取時間。
[0011 ]在一些實施例中，所述傳感器被構造和設置為發(fā)射模式傳感器，其包括收集從所述手勢發(fā)出的熱輻射的熱傳感器。
[0012]在一些實施例中，所述傳感器被構造和設置為反射模式傳感器，其包括收集從所述手勢反射的彩色光的顏色傳感器。
[0013]在一些實施例中，所述非接觸傳感裝置進一步包含控制光斑生成器，其生成與所述視場相對準的控制光斑，并且所述功能鍵傳感器檢測在所述控制光斑內的目標。
[0014]在一些實施例中，所述傳感器檢測在所述控制光斑處的所述手勢。
[0015]在一些實施例中，所述非接觸傳感裝置進一步包含位于所述傳感器與所述控制光斑生成器之間的分束器，其中在所述分束器處定向的所述控制光斑生成器輸出的光與所述視場一致。
[0016]在一些實施例中，通過定位在多個控制光斑中的所述控制光斑處諸如手的地面真實目標并通過所述非接觸傳感裝置收集所述地面真實目標的圖像，而識別與其它功能鍵傳感器相區(qū)別的對應于所述功能鍵傳感器的功能鍵，其中在具有最高探測器輸出的所述傳感器的一個像素或一組像素被識別作為所述功能鍵。
[0017]在一些實施例中，所述控制光斑生成器包含白色發(fā)光二極管(LED)、具有多個顏色濾光器的控制光斑生成器板以及透鏡，其中當所述白色LED照明時，從所述顏色濾光器生成彩色光，并且在其中生成多個控制光斑。
[0018]在一些實施例中，每個彩色控制光斑與功能鍵傳感器的視場相對準。
[0019]在一些實施例中，所述控制光斑生成器包含多個彩色LED、燈管、燈管安裝板以及透鏡，其中，所述彩色LED被放置在燈管的輸入端處，燈管的輸出端被放置在所述透鏡的焦平面處，從而，生成每個照明不同功能鍵傳感器的視場的不同顏色的控制光斑，并且其中，所述燈管板在所述透鏡的所述焦平面處將所述燈管保持在一起。
[0020]在一些實施例中，所述遠程裝置包含多個裝置，并且所述處理器生成用于所述多個裝置的一個裝置的裝置編號，每個裝置編號對應于在指定的控制光斑處的手勢，從而允許用戶選擇哪些裝置進行操作。
[0021]在一些實施例中，當將所述手勢放置在所述控制光斑中時，對應于所述功能鍵像素的功能鍵變得非激活，而當將所述手勢放置在所述光斑中時，所述功能鍵被重激活。
[0022]在一些實施例中，所述傳感器為包括在所述傳感器的前面的旋轉輪上的顏色濾光器的顏色傳感器，其中，對于每個顏色濾光器，獲得場景的圖像，并且其中，將彩色圖像的功能鍵像素被處理以確定是否檢測到皮膚顏色光譜。
[0023]在一些實施例中，所述傳感器為包括彩色相機的顏色傳感器，并且其中，彩色圖像的功能鍵像素被處理以確定是否檢測到皮膚顏色光譜。
[0024]在一些實施例中，在功能鍵識別定標處理期間，所述處理器由存儲在所述處理器中的所述功能鍵位置而將所述功能鍵傳感器與所述多個傳感器的其它傳感器區(qū)別開來。
[0025]在一些實施例中，所述非接觸傳感裝置進一步包含配置有頭戴式顯示器的所述傳感器，所述顯示器提供關于所述遠程裝置的操作的視覺信息。
[0026]在一些實施例中，所述遠程裝置為無人機，所述非接觸傳感裝置被構造和設置為控制所述無人機的所述操作，并且所述頭戴式顯示器顯示飛行信息、機載相機圖像以及關于所述無人機的所述操作的其它信息的組合。
[0027]在一些實施例中，相機捕獲對應于所述手勢的圖像數(shù)據(jù)，并且所述處理器將所述捕獲的圖像數(shù)據(jù)轉換為控制在顯示器處的光標的光標指令信號。
[0028]在另一面，提供一種手勢控制系統(tǒng)，包括:在表面形成控制光斑的控制光斑生成器;感測在所述控制光斑中的手的存在的傳感器;提供用于捕獲在所述控制光斑處的手勢的圖像的視場的至少一個手勢傳感器;將所述手勢的所述捕獲的圖像轉換為指令信號的處理器；以及發(fā)射機，所述將所述指令信號輸出到將所述指令信號譯為通過設備執(zhí)行的動作的所述設備。
[0029]在一些實施例中，所述傳感器為顏色傳感器或熱傳感器中的至少一種。
[0030]在一些實施例中，所述手勢控制系統(tǒng)進一步包括:用于操作所述設備的顯示器，和從所述顯示器顯示的多個應用，所述多個應用響應于對應于所述手勢的所述指令信號而被激活。
[0031]在一些實施例中，所述傳感器包含用于識別所述手勢的可見光熱雙波段相機或多個相機。
[0032]在一些實施例中，所述處理器將所述手勢的所述捕獲的圖像轉換為控制在顯示器處的光標的光標指令信號。
[0033]在一些實施例中，所述處理器將所述手勢的所述捕獲的圖像轉換為控制所述設備而沒有與所述顯示器交互的操縱桿指令信號。
[0034]在一些實施例中，所述手勢控制系統(tǒng)被構造和設置為用于安裝到天花板、底座或頭帶O
[0035]在另一方面，提供一種用于提供非接觸切換并控制裝置的方法，包括:感測通過由控制光斑生成器的彩色光照亮的在成像傳感器的功能鍵傳感器的視場中的手信號;通過一個或多個相機捕獲在控制光斑中的手勢圖像;通過處理器，基于所述功能鍵傳感器的指定任務、所述手勢的指定任務、或二者、來形成圖像像素的圖像區(qū)域的樣品，發(fā)出控制指令;將所述圖像像素轉換為功能鍵像素；以及通過阻礙所述功能鍵像素的視場來控制裝置。
[0036]在另一方面，提供基于擴散器的控制系統(tǒng)，包括:擴散器，所述擴散器用于模糊背景細節(jié)同時保留在其附近的目標細節(jié)；用于捕獲手勢的成像傳感器;從所述成像傳感器的選擇的像素構造的一個或多個功能鍵傳感器；用于照明所述目標的光源；用于識別功能鍵傳感器的視場的控制光斑;處理器，所述處理器用于處理手勢圖像、功能鍵傳感器信號的組合并將它們轉換為指令；以及收發(fā)器，所述收發(fā)器用于向所述控制設備發(fā)出指令并從所述控制設備接收信息。
【附圖說明】
[0037]從優(yōu)選的實施例的更具體說明，本發(fā)明構思的實施例的上述和其它對象、特征和優(yōu)勢將顯而易見，如附圖所示;其中，貫穿不同視圖中的相同參考字符指相同元件。繪圖無需按比例，而是將重點放在說明優(yōu)選實施例的原理。
[0038]圖1為示出需要手動控制的操作的流程圖。
[0039]圖2為依照一些實施例的示出了裝置的操作的流程圖。
[0040]圖2A為依照一些實施例的手勢與光標之間的關系的視圖和對應的顯示器視圖。
[0041]圖3A為依照一些實施例的示出通過提供在手勢與可穿戴計算機顯示器之間交互作用的手勢控制模塊來控制的裝置的操作的圖。
[0042]圖3B為依照一些實施例的示出可穿戴計算機顯示器的視圖的圖。
[0043]圖4A到4C示出依照實施例的用于進行光標操作的不同手勢和對應的指令。
[0044]圖5A到5F示出依照實施例的用于進行操縱桿操作的不同手勢和對應的指令。
[0045]圖6為依照一些實施例的示出遠程控制發(fā)光二極管(LED)燈的手勢控制模塊的圖。
[0046]圖7為依照一些實施例的示出遠程控制電視機的手勢控制模塊的圖。
[0047]圖8為依照一些實施例的手勢控制模塊的方框圖。
[0048]圖9為依照一些實施例的耦合到光束調向機制的常平架的電筒相機的圖。
[0049]圖10為依照一些實施例的光束調向機制的雙軸俯仰-滾轉常平架的圖。
[0050]圖1lA為依照一些實施例的可見光熱雙波段電筒相機的頂視圖。
[0051]圖1lB為圖1lA的可見光熱雙波段電筒相機的側視圖。
[0052]圖12為依照一些實施例的手勢控制模塊的圖。
[0053]圖13為依照一些實施例的控制光斑生成器的圖。
[0054]圖14為依照一些實施例的手勢傳感器的可見光熱雙波段相機的視圖。
[0055]圖15A-15B為依照一些實施例的每個包括三維手勢控制模塊和預定數(shù)量的相機的各種耳機的視圖。
[0056]圖15C為依照一些實施例的在定位手勢之前和之后的兩個不同高度處輸出彩色控制光斑的控制模塊的視圖。
[0057]圖16為依照一些實施例的示出非接觸切換器系統(tǒng)的元件的操作的視圖。
[0058]圖17為依照一些實施例的非接觸切換的功能鍵的視圖。
[0059]圖18為依照一些實施例的從傳感器圖像的像素構造的多個非接觸鍵的示出。
[0060]圖19為依照一些實施例的凝視型非接觸傳感器和掃描型非接觸傳感器的視圖。
[0061]圖19A為依照一些實施例的熱傳感器和皮膚顏色傳感器的視圖。
[0062]圖20為依照一些實施例的用于對準功能鍵像素與控制光斑的系統(tǒng)2000的視圖。
[0063]圖21A為依照一些實施例的用于線探測器陣列的平行掃描配置的示出。
[0064]圖21B為依照一些實施例的用于單個元件非接觸傳感器的掃描配置的示出。
[0065]圖21C為依照一些實施例的用于單個元件非接觸傳感器的快速掃描配置的示出。
[0066]圖22為依照一些實施例的控制光斑生成器的視圖。
[0067]圖23為依照一些實施例的控制光斑生成器的視圖。
[0068]圖24為依照一些實施例的包括掃描非接觸傳感器的非接觸切換器的視圖。
[0069]圖25為依照一些實施例的包括凝視非接觸傳感器的非接觸切換器的視圖。
[0070]圖26為依照一些實施例的通過非接觸切換器控制的設備的視圖。
[0071]圖27為依照一些實施例的包括相機的非接觸切換器的視圖。
[0072]圖28為依照一些實施例的通過非接觸切換器控制的多個裝置的視圖。
[0073]圖29為依照一些實施例的示出在操作中非接觸切換器的各元件之間的關系的流程圖。
[0074]圖30為依照一些實施例的用于遠程控制車輛的遠程控制器的控制光斑功能的視圖。
[0075]圖31為依照一些實施例的用于視頻游戲機的游戲控制器的控制光斑功能的視圖。
[0076]圖32為依照一些實施例的用于控制挖掘機的兩個非接觸控制器的控制光斑功能的視圖。
[0077]圖33為依照一些實施例的用于控制無人機的非接觸控制器系統(tǒng)的示出。
[0078]圖34為依照一些實施例的用于控制無人機的非接觸控制器系統(tǒng)的控制光斑功能的另一不出。
[0079]圖35A為依照一些實施例，當將控制器系統(tǒng)配置為用于手動模式的操作時，在圖33的顯示裝置處的相機所生成的圖像。
[0080]圖35B為依照一些實施例，當將控制器系統(tǒng)配置為用于自動模式的操作時，在圖33的顯示裝置處的相機所生成的圖像。
[0081 ]圖36為依照一些實施例的控制機載相機的控制器系統(tǒng)的示出。
[0082]圖37為依照一些實施例的擴散器散射光的示出。
[0083]圖38為依照一些實施例，當擴散器在相機與物體之間時生成的圖像。
[0084]圖39為依照一些實施例的具有擴散器的切換器的元件的視圖。
[0085]圖40A為依照一些實施例的具有擴散器的切換器的頂視圖。
[0086]圖40B為圖40A的切換器的側視圖。
[0087]圖41為依照一些實施例的使用基于擴散器的控制器的操作員的示出。
[0088]圖42為依照一些實施例的表示密碼鎖整數(shù)的手勢的視圖。
[0089]圖43為依照一些實施例的基于擴散器的手勢鎖機制的示出。
【具體實施方式】
[0090]本文所使用的術語旨在描述特定實施例，并不旨在限制發(fā)明構思。如此處所使用，單數(shù)形式“一”、“一個”以及“這個”旨在也包括復數(shù)形式，除非上下文清楚說明。進一步將理解，當在此處使用術語“包含”、“包括”、“包括”和/或“包含”時，指定所說明的特征、整體、步驟、操作、元件和/或部件的存在，但不排除一個或多個其它特征、整體、步驟、操作、元件、部件和/或及其組合