開關(guān)啟動系統(tǒng)、移動裝置、及用于使用非觸碰推動手勢啟動開關(guān)的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種開關(guān)啟動系統(tǒng)、一種具有該開關(guān)啟動系統(tǒng)的移動裝置、及一種用于通過特別是人體手部的非觸碰“推動”姿勢啟動以該開關(guān)啟動系統(tǒng)啟動開關(guān)的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]對于人機交互而言，已知交互系統(tǒng)及其人機界面，其配有用于自動識別由人類所執(zhí)行的非觸碰或觸碰姿勢的裝置。姿勢基本上能夠從各種身體姿態(tài)以及各種肢體活動推導(dǎo)出，其中主要包括手勢。手勢識別系統(tǒng)配有用于對尤其是作手勢的手部進行光學(xué)檢測的裝置，其中以相應(yīng)的算法對由此產(chǎn)生的圖像信息進行評估，以便從圖像信息中推導(dǎo)出手勢。用于光學(xué)檢測非觸碰手勢的裝置通常是相機，而相機的不利在于占據(jù)較大結(jié)構(gòu)空間且引起較高的投資成本。由此，基于相機的用于手勢識別的系統(tǒng)無法實現(xiàn)在最小化的結(jié)構(gòu)方式的同時成本低廉，而這諸如針對移動電話的應(yīng)用而言較為有利。此外，基于相機的系統(tǒng)不利地具有很高的能量消耗，由此移動應(yīng)用難以付諸實踐。作為替選，已知高速分光儀，其并未能解決有關(guān)在最小化結(jié)構(gòu)方式的同時成本高昂的問題。此外，已知用于尤其是移動電話的觸碰屏，然而這種觸碰屏適用于識別觸碰手勢，卻不適用于識別非觸碰手勢。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的是，提供一種開關(guān)啟動系統(tǒng)、一種具有該開關(guān)啟動系統(tǒng)的移動裝置、及一種用于使用非觸碰“推動”手勢以該開關(guān)啟動系統(tǒng)啟動開關(guān)的方法，其中所述開關(guān)啟動系統(tǒng)具有小型化結(jié)構(gòu)類型，同時成本低廉且能量消耗較少，并且利用該開關(guān)啟動系統(tǒng)啟動開關(guān)安全且不存在誤差。
[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、6和15的特征。優(yōu)選設(shè)計方案參閱其他權(quán)利要求。
[0005]根據(jù)本發(fā)明的開關(guān)啟動系統(tǒng)包括:手勢傳感器，用于使用非觸碰“推動”手勢啟動開關(guān)，該“推動”手勢用發(fā)熱部位來執(zhí)行并且由部位在其中接近手勢傳感器的逼近階段、部位在其中停留在手勢傳感器附近的停留階段、及部位在其中從手勢傳感器移開的回程階段構(gòu)成，其中，所述手勢傳感器設(shè)置成在手勢執(zhí)行的過程中借助包括由熱電材料制成的薄膜的至少一個像素來檢測從部位發(fā)出的熱量，并且根據(jù)由像素所檢測到的熱量的隨時間變化的強度分布來為每一像素均輸出一個具有信號偏振的信號；信號評估單元，用于根據(jù)信號偏振的時間次序來確定手勢的執(zhí)行；以及激發(fā)器，其由信號評估單元來控制并且一旦手勢的執(zhí)行被確定便啟動開關(guān)。熱電材料尤其是鋯鈦酸鉛。
[0006]根據(jù)本發(fā)明的移動裝置包括開關(guān)啟動系統(tǒng)，其中，開關(guān)連通至移動裝置中以激活/去激活其功能性。
[0007]根據(jù)本發(fā)明的用于操作開關(guān)啟動系統(tǒng)的方法包括步驟:利用發(fā)熱部位執(zhí)行非接觸“推動”手勢，從而由像素將在逼近階段中所引起的信號偏振以及在回程階段中所引起的信號偏振輸出至信號評估單元，其中，在信號偏振之間的等待階段期間，信號達(dá)到等待電平，該等待電平的絕對值小于信號偏振的電平;監(jiān)測信號并且識別信號偏振序列的出現(xiàn)以及按時序介于其間的信號的等待電平;一旦序列被識別:通過信號評估單元控制激發(fā)器以啟動開關(guān)。
[0008]根據(jù)本發(fā)明的用于操作開關(guān)啟動系統(tǒng)的方法包括步驟:以發(fā)熱部位執(zhí)行兩個相繼按時間次序的非觸碰“推動”手勢，在其中等待階段分別持續(xù)零秒，從而由像素向信號評估單元輸出在第一“推動”手勢的逼近階段中所引起的信號偏振、在第一“推動”手勢的回程階段中所引起的信號偏振、在第二“推動”手勢的逼近階段中所引發(fā)的信號偏振及在第二“推動”手勢的回程階段中所引發(fā)的信號偏振形式的信號偏振序列，其中，在逼近階段中所引發(fā)的信號偏振的方向與在回程階段中所引發(fā)的信號偏振的方向相反;監(jiān)測信號并且識別信號偏振序列的出現(xiàn);一旦序列被識別:通過信號評估單元觸發(fā)激發(fā)器以啟動開關(guān)。
[0009]鑒于像素包括由熱電材料制成的薄膜，優(yōu)選由鋯鈦酸鉛制成，因而由發(fā)熱部位在“推動”手勢的執(zhí)行中所產(chǎn)生的信號有利地實現(xiàn)利用根據(jù)本發(fā)明的方法可安全無誤地進行對“推動”手勢的識別。此外，具有像素的手勢傳感器可在成本低廉的同時以最小化的結(jié)構(gòu)形式來制作，以使開關(guān)啟動系統(tǒng)可有利地用于移動裝置。利用薄膜通過由部位發(fā)出的熱量產(chǎn)生信號，從而無需對利用外部熱源的手勢傳感器供能。據(jù)此，開關(guān)啟動系統(tǒng)包括信號評估單元以及激發(fā)器作為耗能裝置，從而用于移動裝置的開關(guān)啟動系統(tǒng)的能量消耗有利地在總體上較低。
[0010]有利地，手勢傳感器包括像素中的至少兩個像素。由此，信號評估單元提供兩個相互獨立產(chǎn)生的信號，其中有利地多重進行對信號的評估并隨之進行手勢識別。
[0011]部位優(yōu)選是人體手部，從部位發(fā)出的熱量優(yōu)選是從人體手部散發(fā)的體熱。利用根據(jù)本發(fā)明和/或優(yōu)選的開關(guān)啟動系統(tǒng)的實施方案，能夠在通常人類運動過程的范圍內(nèi)特別安全無誤地識別以人體手部作出的非觸碰“推動”手勢。
[0012]優(yōu)選地，第一種可選的根據(jù)本發(fā)明的方法包括步驟:檢驗信號偏振的時間偏移是否處于第一預(yù)定時間段之內(nèi)；倘若檢驗為正，則繼續(xù)后續(xù)步驟。在此，優(yōu)選的是，第一預(yù)定時間段介于300毫秒至2000毫秒之間。另外，第一種可選的根據(jù)本發(fā)明的方法優(yōu)選地包括步驟:檢驗信號偏振是否具有不同的方向；倘若檢驗為正，則繼續(xù)后續(xù)步驟。更進一步優(yōu)選的是，針對信號偏振，采用從像素輸出的信號的振幅分布。在此，優(yōu)選的是，檢驗等待電平的絕對值是否最大為信號電平的絕對值的20%，該信號電平在像素?zé)o響應(yīng)過程中占主導(dǎo)?；蛘撸瑑?yōu)選的是，針對信號偏振，采用從像素輸出的信號的振幅分布關(guān)于時間的第一導(dǎo)數(shù)。對此，優(yōu)選的是，檢驗等待電平是否最大為信號偏振的信號電平的絕對值中的至少一個絕對值的20%。此外，優(yōu)選的是，檢驗等待電平是否基本為零。
[0013]針對第二種可選的根據(jù)本發(fā)明的方法，優(yōu)選的是，在序列的信號偏振之間各有一個處于預(yù)定時間范圍之內(nèi)的時間段。在此，優(yōu)選的是，預(yù)定時間范圍為100毫秒至1500毫秒。另外，第二種可選的根據(jù)本發(fā)明的方法優(yōu)選地包括步驟:檢驗信號偏振的絕對值是否超過預(yù)定的電平;倘若檢驗為正，則繼續(xù)后續(xù)步驟。另外，優(yōu)選地是，手勢傳感器包括像素中的至少兩個像素，優(yōu)選地，檢驗彼此相關(guān)的模擬信號偏振是否分別處于第二預(yù)定時間段之內(nèi)；倘若檢驗為正，則繼續(xù)后續(xù)步驟。在此，優(yōu)選的是，第二預(yù)定時間段為50毫秒。
[0014]只要等待電平的絕對值應(yīng)優(yōu)選最大為信號電平的絕對值的20%，便有利地達(dá)成使比如由于手勢傳感器周邊環(huán)境的影響所引發(fā)的干擾信號不會或至少幾乎不妨礙手勢評估，由此提高手勢識別的精確度。
[0015]通過根據(jù)本發(fā)明和/或優(yōu)選的對信號偏振進程的定義，在任意手勢中識別出“推動”手勢的過程中的準(zhǔn)確性有利地較高，由此能夠安全無誤地進行手勢的識別。例如，倘若所執(zhí)行手勢的信號偏振的進程并不符合“推動”手勢的信號偏振，則該手勢被演繹為非“推動”手勢。以出眾的方式，通過考慮由熱電材料(優(yōu)選鋯鈦酸鉛)制成的薄膜所產(chǎn)生的信號偏振用于識別“推動”手勢，手勢識別的精確度獲得顯著提高。
【附圖說明】
[0016]下面參照所附示意圖闡明本發(fā)明的優(yōu)選實施方式。
[0017]圖1表示根據(jù)本發(fā)明的用于根據(jù)本發(fā)明的移動裝置的開關(guān)啟動系統(tǒng)的示意圖；
[0018]圖2表示如圖1所示的手勢傳感器的信號的振幅分布的曲線圖；
[0019]圖3表示如圖2所示的振幅分布關(guān)于時間的第一導(dǎo)數(shù)的曲線圖；
[0020]圖4表不圖2的局部放大視圖；以及
[0021]圖5表示用于形成如在圖2中所示的振幅分布關(guān)于時間的第一導(dǎo)數(shù)的規(guī)則的曲線圖。
[0022]附圖標(biāo)號說明
[0023]I 手勢傳感器
[0024]21第一像素
[0025]22第二像素
[0026]23第三像素
[0027]24第四像素
[0028]51第一像素的信號
[0029]52第二像素的信號
[0030]53第三像素的信號
[0031]54第四像素的信號
[0032]55像素?zé)o源中的信號電平
[0033]56逼近階段中的信