專利名稱：手勢感測方法及裝置的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種與手勢(gesture)相關的技術，特別是涉及一種手勢感測方法及
>J-U ρ α裝直。
背景技術：
現有的手勢感測(sensing) /識別(recognition)技術，例如，美國公布第 2010/0150399A1號專利所公開的“光學手勢識別裝置及方法”，所述光學手勢識別裝置包括至少一光源、至少一光接收器，及一處理器。所述光學手勢識別方法主要是基于多次測量來自一個物件的光反射系數(reflectahce)以決定該物件的鄰近位置(approximateposition);比較已測量到的(measured)所述光反射系數以識別該物件隨著時間在該鄰近位置的多個變化；及將該物件隨著時間在該鄰近位置的所述變化直譯成(interpret as)與一特定手勢相關聯的動作。由于在電子裝置(例如，手機、電視、數碼相機、平板電腦等)中利用手勢感測/識別技術以開發各式應用有逐漸熱門的趨勢；相應有必要提供另一種手勢感測方法及裝置，并輔以將電子裝置所需的其他各種延伸功能(extension function)整合于該手勢感測裝置中，以使其實用性更為提升。
發明內容
本發明的目的在于提供一種手勢感測方法，可進一步提升其實用性。本發明的手勢感測方法，利用包括一個影像擷取單元及一個處理單元的一個手勢感測裝置來實現；所述手勢感測方法包含下列步驟(A)利用該影像擷取單元感測連續的光強度變化以產生一連串影像幀；(B)利用該處理單元根據所述影像幀的其中至少一個影像幀判斷是否檢測到一個物件；及(C)當檢測到該物件時，則利用該處理單元根據在檢測到該物件后的一段時間內的所述影像幀，得到該物件于一個三維座標系中對應于一個手勢的一筆動作信息。較佳地，所述手勢感測裝置還包括一個發光單元，所述發光單元包括用于發射光線的至少一個發光模塊，所述手勢感測方法，還包含在步驟(B)之前的下列步驟(D)利用所述處理單元進行模式判斷以決定一操作模式；及(E)利用所述處理單元根據其所決定的所述操作模式，產生用于控制所述發光單元的所述發光模塊的一筆控制信息。較佳地，所述手勢感測方法，其中步驟(D)包括下列子步驟(d-Ι)根據所述影像幀的其中至少一個影像幀計算與環境光線相關的一個第一亮度值；及(d-2)根據所述第一亮度值進行模式判斷，以決定所述操作模式。較佳地，所述手勢感測方法，其中在子步驟(d-2)中是根據所述第一亮度值配合預設的一個第一門檻值進行模式判斷，當所述第一亮度值小于所述第一門檻值時，則所述操作模式為一第一模式；當所述操作模式為所述第一模式時，則在步驟(E)中所產生的所述控制信息用于控制所述發光單元的所述發光模塊導通。較佳地，所述手勢感測方法，其中步驟(B)包括當所述操作模式為所述第一模式時所進行的下列子步驟(b_l)根據在所述發光單元的所述發光模塊導通后的所述影像幀的其中至少一個影像幀，計算一個第二亮度值；及(b-2)根據所述第二亮度值配合預設的一個第二門檻值判斷是否檢測到所述物件，當所述第二亮度值大于所述第二門檻值時，則檢測到所述物件。較佳地，所述手勢感測方法，其中步驟(C)包括當所述操作模式為所述第一模式時所進行的下列子步驟(c-l)根據在檢測到所述物件后的所述段時間內的所述影像幀，得到一連串追蹤亮度值與影像位置信息；及(c-2)根據子步驟(c- )所得到的所述追蹤亮度值與影像位置信息，得到所述物件的所述動作信息。較佳地，所述手勢感測方法，其中所述三維座標系是由一個X軸、一個Y軸，及一個Z軸所構成，所述X軸及所述Y軸界定了一個影像平面，所述Z軸垂直于所述影像平面，其中每一影像幀具有多個像素數據；在子步驟(C-I)中，分別根據時間上相近的所述影像幀的所述像素數據，計算兩個平均亮度值，以作為所述追蹤亮度值；在子步驟(C-2)中，當所述追蹤亮度值為遞減時，代表所述物件沿著所述Z軸以遠離所述影像平面的所述方向移動， 當所述追蹤亮度值為遞增時，代表所述物件沿著所述Z軸以靠近所述影像平面的所述方向移動。較佳地，所述手勢感測方法，其中在子步驟(d-2)中，當所述第一亮度值不小于所述第一門檻值時，則所述操作模式為一第二模式；當所述操作模式為所述第二模式時，則在步驟(E)中所產生的所述控制信息用于控制所述發光單元的所述發光模塊截止。較佳地，所述手勢感測方法，其中步驟(B)包括當所述操作模式為所述第二模式時所進行的下列子步驟(b-3)根據在所述發光單元的所述發光模塊截止后的所述影像幀的其中至少一個影像幀，計算與環境光線相關的一個第三亮度值；及(b-4)根據所述第三亮度值配合預設的一第三門檻值判斷是否檢測到所述物件，當所述第三亮度值小于所述第三門檻值時，則檢測到所述物件。較佳地，所述手勢感測方法，其中步驟(C)包括下列子步驟(c-3)根據檢測到所述物件后的所述段時間內的所述影像幀，得到與所述物件相關的一連串物件影像范圍信息 '及(c-4)根據所述物件影像范圍信息，得到所述物件的所述動作信息。較佳地，所述手勢感測方法，還包含一步驟(F):利用所述處理單元根據所述影像幀求得與環境光線相關的連續多個色溫值。較佳地，所述手勢感測方法，還包含一步驟(G):利用所述處理單元根據所述影像幀求得與環境光線相關的連續多個亮度值。本發明的另一個目的在于提供一種手勢感測裝置，可進一步提升其實用性。本發明的手勢感測裝置，包含一個影像擷取單元及一個處理單元。所述影像擷取單元包括一個光感測器陣列及一個模擬至數字轉換器，所述光感測器陣列包括呈二維矩陣排列的多個光感測器，所述光感測器陣列感測連續的光強度變化并將其感測信號通過所述模擬至數字轉換器進行轉換，以產生一連串影像幀；所述處理單元根據所述影像幀的其中至少一個影像幀判斷是否檢測到一個物件，當檢測到所述物件時，則所述處理單元還根據檢測到所述物件后的一段時間內的所述影像幀，得到所述物件于一個三維座標系中對應于一個手勢的一筆動作信息。較佳地，所述手勢感測裝置，還包含一個發光單元，所述發光單元包括用于發射光線的至少一個發光模塊，且對應所述影像擷取單元的一影像擷取范圍，及對應所述發光單元的一個照明范圍兩者之間有一個交集區域；所述處理單元還進行模式判斷以決定一操作模式，所述處理單元還根據其所決定的所述操作模式，產生用于控制所述發光單元的所述發光模塊的一筆控制信息。較佳地，所述手勢感測裝置，其中所述處理單元根據檢測到所述物件后的所述段時間內的所述影像幀，得到與所述物件相關的一連串物件影像范圍信息，再根據所述物件影像范圍信息，得到所述物件的所述動作信息。較佳地，所述手勢感測裝置，其中所述影像擷取單元的所述光感測器陣列的所述光感測器分別為一個色彩感測器；所述處理單元還根據所述影像幀求得與環境光線相關的連續多個色溫值。較佳地，所述手勢感測裝置，其中所述處理單元還根據所述影像幀求得與環境光線相關的連續多個亮度值。 本發明的有益效果在于本發明提供了另一種手勢感測方法及裝置，可輔以將各種延伸功能整合于所述手勢感測裝置中，以使其實用性更為提升。
圖I是說明本發明一個較佳實施例的手勢感測裝置結構的方塊示意圖；圖2是說明利用本發明手勢感測裝置來實現的一個手勢感測方法的流程圖；圖3是說明在該較佳實施例中的一個范例的示意圖，顯示該手勢感測裝置的一個影像擷取單元所產生的多個影像幀經二值化后對應的多個二維影像；圖4是說明在該較佳實施例中的另一個范例的示意圖，顯示該影像擷取單元所產生的多個影像幀經二值化后對應的多個二維影像。
具體實施例方式下面結合附圖及實施例對本發明進行詳細說明請參閱圖1，本發明的一個較佳實施例的手勢感測裝置I包含一個影像擷取單元
11、電連接于該影像擷取單元11的一個處理單元12、電連接于該處理單元12的一個發光模塊驅動器(driver) 13，及電連接于該發光模塊驅動器13的一個發光單元14。該影像擷取單元11包括一個光感測器陣列(sensor array) 111,及一個模擬至數字轉換器(Analog to Digital Converter,簡稱ADC) 112 ;該光感測器陣列111包括呈二維矩陣排列的多個光感測器113 ;該光感測器陣列111感測連續的光強度變化并將其感測信號通過該模擬至數字轉換器112進行轉換，以產生一連串(a series of)數字的影像巾貞(image frame);在本較佳實施例中，所述光感測器113分別為一個色彩感測器(polychromatic color sensor),每一影像巾貞具有多個像素(pixel)數據。在本較佳實施例中，該發光單元14包括用于發射光線的多個發光模塊141，所述發光模塊141分別為一個發光二極管(Light-Emitting Diode,簡稱LED)或激光二極管(Laser Diode)。值得一提的是，該發光單元14也可以僅僅包括一個發光模塊141以用于發射光線，并不限于本較佳實施例所揭示。在本較佳實施例中，該影像擷取單元11及該發光單元14的設置關系為使對應該影像擷取單元11的一個影像擷取范圍，及對應該發光單元14的一個照明范圍兩者之間有一個交集區域，且使該交集區域的面積為最大。該處理單元12接收由該影像擷取單元11所產生的所述影像幀；該處理單元12還產生至少一個控制信息以供該發光模塊驅動器13據以控制該發光單元14的所述發光模塊141 ;該處理單元12還根據所述影像幀的其中至少一個影像幀判斷是否檢測到一個物件(圖未示)；當檢測到該物件時，該處理單元12還根據檢測到該物件后的一段時間內的所述影像幀，得到該物件于一個三維座標系中對應于一個手勢的一筆動作(motion)信息；該處理單元12還可進一步執行與該手勢相關的至少一操作，由于“如何執行與該手勢相關的該操作”并非本發明的重點，且為為本技術領域的技術人員所熟知，所以不再進一步詳述其細節。值得一提的是，該手勢感測裝置I除了可進行上述的手勢感測處理之外；該手勢感測裝置I的該處理單元12還可根據由該影像擷取單元11所產生的所述影像幀，進行可應用于各種電子裝置(圖未示)的延伸功能，所述延伸功能進一步說明如下。
在本較佳實施例中，由于所述光感測器113是采用色彩感測器來實現，所以該處理單元12還可根據所述影像幀的所述像素數據(例如，R、G、B三原色色彩值)，求得與環境光線(ambient light)相關的連續多個色溫(color temperature)值；該處理單元12還可根據所述色溫值進行與一個顯示器(圖未示)相關的校正及調整，舉例來說，白平衡(whitebalance)校正，以讓使用者獲得更好的觀看品質。該處理單元12還可根據所述影像幀的所述像素數據，求得與環境光線相關的連續多個亮度(luminance)值；該處理單元12還可根據所述亮度值進行與該顯示器(圖未示)相關的校正及調整，舉例來說，背光(backlight)亮度調整，以讓使用者獲得更舒適的觀看效果并且達到省電的效果。請參閱圖I及圖2，利用該手勢感測裝置I來實現的一個手勢感測方法包含下列步驟；其中在以下手勢感測方法進行的過程中，該影像擷取單元11會持續感測連續的光強度變化以產生一連串影像幀；而且該處理單元12還可接收并根據所述影像幀的所述像素數據，以求得與環境光線相關的連續多個色溫值及多個亮度值，來作為該處理單元12進行延伸功能的依據。在步驟201中，利用該處理單元12根據預設的一模式設定值，判斷該手勢感測裝置I的一個操作模式是否已被設定為一個第一模式；當該操作模式已被設定為該第一模式時，至步驟204繼續進行處理；否則，至步驟202繼續進行處理。其中該模式設定值可由使用者來進行更改及設定，亦可為該手勢感測裝置I的一內建設定值(default value) 0在步驟202中，利用該處理單元12接收由該影像擷取單元11所產生的所述影像幀。在步驟203中，利用該處理單元12進行模式(mode)判斷，以決定該手勢感測裝置I的該操作模式。其中該處理單元12根據步驟202中接收的所述影像幀來進行模式判斷，其判斷方式為該處理單元12根據步驟202中接收的所述影像幀的其中至少一個影像幀，計算與環境光線相關的一個第一亮度值，再根據該第一亮度值進行模式判斷；當該第一亮度值小于該第一門濫值(代表此時的環境光線不足)時，則該操作模式為該第一模式，否則(代表此時的環境光線充足)，該操作模式為一第二模式。在本較佳實施例中，該處理單兀12根據步驟202中接收的所述影像幀的其中一個影像幀的所述像素數據，求得相關于所述像素數據的一個平均亮度值，以作為該第一亮度值。其中步驟203中所述的該第一門檻值是依據該手勢感測裝置I于不同環境光線下進行實驗而預先求得。當該處理單元12決定該操作模式為該第一模式時，繼續進行步驟204至步驟212的處理；當該處理單元12決定該操作模式為該第二模式時，繼續進行步驟213至步驟222的處理。在步驟204中，利用該處理單元12根據其所決定的該操作模式，產生用于控制該發光單元14的所述發光模塊141的一筆控制信息給該發光模塊驅動器13 ;在該第一模式下，該控制信息用于控制該發光單元14的至少部分所述發光模塊141導通(on);在本較佳實施例中，該控制信息用于控制該發光單元14的所述發光模塊141皆導通。值得一提的是，若該發光單元14所包括的發光模塊141的數量只有一個，則該控制信息用于控制該發光單元14的該發光模塊141導通，并不限于本較佳實施例所揭示。 在步驟205中，利用該發光模塊驅動器13根據該控制信息驅動該發光單元14的至少部分所述發光模塊141導通以發射光線。在步驟206中，利用該處理單元12接收在步驟205執行完后由該影像擷取單元11所產生的所述影像幀，換句話說，該處理單元12接收在該發光單元14的至少部分所述發光模塊141導通后的所述影像幀。在步驟207中，利用該處理單元12根據步驟206接收的所述影像幀的其中至少一個影像幀，判斷是否有檢測到一個物件；當檢測到該物件(代表該物件進入對應該影像擷取單元11的該影像擷取范圍)時，則至步驟208繼續進行處理；否則，回到步驟201繼續進行處理。其中該處理單元12根據步驟206中接收的所述影像幀的其中至少一個影像幀計算一個第二亮度值，再根據該第二亮度值配合預設的一第二門檻值判斷是否檢測到該物件；當該第二亮度值大于該第二門檻值時，則檢測到該物件(代表此時有該物件反射所述發光模塊141導通后所發射的光線)；否則，就是未檢測到該物件。在本較佳實施例中，該處理單元12根據步驟206中接收的所述影像幀的其中一個影像幀的所述像素數據，求得相關于所述像素數據的一個平均亮度值，以作為該第二亮度值。其中步驟207中所述的該第二門檻值是預先將該手勢感測裝置I的該發光單元14的至少部分所述發光模塊141導通后，依據此光線條件配合環境光線進行實驗而預先求得。在步驟208中，利用該處理單元12產生用于調整該發光單元14的所述發光模塊141的另一筆控制信息給該發光模塊驅動器13。在步驟209中，利用該發光模塊驅動器13根據該另一控制信息來調整該發光單元14的所述發光模塊141發射的光線的強度；在本較佳實施例中，該發光模塊驅動器13根據該另一控制信息來調整通過所述發光模塊141 (LED)的電流大小，以控制其等發射的光線的強度。步驟208至步驟209的處理，主要是通過該另一控制信息來調整該發光單元14的所述發光模塊141發射的光線的強度，以避免該影像擷取單元11后續產生的所述影像幀所對應的影像有過亮的情況產生。
在步驟210中，利用該處理單元12接收在步驟209執行完后的一段時間內由該影像擷取單元11所產生的所述影像幀，換句話說，該處理單元12接收在檢測到該物件且所述發光模塊141發射的光線已被調整后的所述影像幀。在步驟211中，利用該處理單元12根據步驟210中接收的所述影像幀，得到該物件于該三維座標系中對應于一個手勢的一筆動作信息，其中三維座標系是由一個X軸、一個Y軸，及一個Z軸所構成，該X軸、該Y軸，及該Z軸兩兩互相垂直。更進一步來說，該處理單元12根據步驟210中接收的所述影像幀，得到一連串追蹤亮度值及一連串物件影像范圍信息，再根據所述追蹤亮度值及所述物件影像范圍信息，得到該物件于該三維座標系中對應于該手勢的該動作信息。在本較佳實施例中，該處理單元12根據步驟210中接收的所述影像幀時間上相近的兩個影像幀，得到該物件于該三維座標系中對應于該手勢的該動作信息。其中步驟211包括下列子步驟
i)分別根據時間上相近的所述影像幀的所述像素數據，計算兩個平均亮度值，以作為所述追蹤亮度值；ii)分別計算所述平均亮度值的中間值，以作為兩個動態門檻值；iii)根據所述動態門濫值分別對所述影像巾貞進行二值化(thresholding),以得到二值化后的所述影像幀；iv)分別根據二值化后的所述影像幀，得到所述物件影像范圍信息；V)根據所述物件影像范圍信息，得到該物件于該X軸及該Y軸中對應于該手勢的該動作信息；及vi)根據所述追蹤亮度值或所述物件影像范圍信息，得到該物件于該Z軸中對應于該手勢的該動作信息。值得一提的是，在步驟211中，子步驟i)至iii)也可以利用以下手段來完成分別根據時間上相近的所述影像幀的所述像素數據的強度分布(histogram)得到兩個動態門檻值，然后根據所述動態門檻值分別對所述影像幀進行二值化，以得到二值化后的所述影像幀；不過，“影像的二值化處理”為現有的技術，且非本發明的重點，此處只是揭示幾種“得到二值化后的所述影像幀”的手段，并不限于此處所揭示。以下配合以二值化后的所述影像幀對應的多個二維影像為范例，對步驟211進行說明，在以下說明中，該X軸及該Y軸界定了相關于所述二維影像的一個影像平面，該Z軸垂直于該影像平面。請參閱圖I及圖3，舉例來說，假設所述影像幀中，一個時間點tl的該影像幀進行二值化后對應于一個影像31，相近的另一個時間點tl+Atl的該影像幀進行二值化后對應于一個影像32 ;其中所述物件影像范圍信息分別對應于該影像31中的一物件影像311及該影像32中的一物件影像313 ;在該第一模式下，所述物件影像311、313與該光感測器陣列111所感測到的該物件反射所述發光模塊141所發射的光線的光強度有關。該處理單元12根據所述物件影像范圍信息，例如，所述物件影像311、313的兩個重心位置312、314，求得所述重心位置312、314兩者之間的一個位移信息，作為該物件于該X軸及該Y軸中對應于該手勢的該動作信息。值得一提的是，在此范例中，是根據所述物件影像范圍信息的所述重心位置312、314來求得該動作信息，但是，也可以根據所述物件影像范圍信息的多個邊緣(edge)位置來求得該動作信息；并不限于本范例所揭示。在本較佳實施例中，當所述追蹤亮度值為遞減時，代表該物件沿著該Z軸以遠離該影像平面的該方向移動；相反的，當所述追蹤亮度值為遞增時，代表該物件沿著該Z軸以靠近該影像平面的該方向移動。值得一提的是，在此范例中，是根據所述追蹤亮度值來求得該動作信息，但是，也可以根據所述物件影像范圍信息的所述影像面積來求得該動作信息；請參閱圖I及圖4，假設所述影像幀中，一個時間點t2的該影像幀進行二值化后對應于一個影像41，相近的另一個時間點t2+At2的該影像幀進行二值化后對應于一個影像42 ;其中所述物件影像范圍信息分別對應于該影像41中的一物件影像411及該影像42中的一物件影像412。該處理單元12根據所述物件影像范圍信息，例如，所述物件影像411、412的兩個影像面積，求得該物件于該Z軸中對應于該手勢的該動作信息；由于該時間點t2的物件影像411的該影像面積，大于該時間點t2+ Δ t2的物件影像412的該影像面積，所以其代表該物件沿著該Z軸以遠離該影像平面的一個方向移動；相反的，如果該時間點t2的物件影像411的該影像面積， 小于該時間點t2+At2的物件影像412的該影像面積，則代表該物件沿著該Z軸以靠近該影像平面的一個方向移動；并不限于本較佳實施例所揭示。請參閱圖I及圖2，在步驟212中，利用該處理單元12根據所述追蹤亮度值配合預設的一個下限值，判斷該物件是否離開對應該影像擷取單元11的該影像擷取范圍；當該物件已離開該影像擷取范圍，則回到步驟201繼續進行處理；否則，回到步驟208繼續進行處理。在本較佳實施例中，該處理單元12根據目前的該追蹤亮度值(也就是所述追蹤亮度值中最后一個追蹤亮度值)配合該下限值進行判斷；當目前的該追蹤亮度值小于該下限值，則代表該物件已離開該影像擷取范圍；否則，代表該物件未離開該影像擷取范圍。其中步驟212中所述的該下限值是預先將該手勢感測裝置I的該發光單元14的所述發光模塊141進行各種調整后，依據調整后的光線條件配合環境光線進行實驗而預先求得。在步驟213中，利用該處理單元12根據其所決定的該操作模式，產生用于控制該發光單元14的所述發光模塊141的一筆控制信息給該發光模塊驅動器13 ;在該第二模式下，由于環境光線充足，因此該控制信息用于控制該發光單元14的所述發光模塊141皆截止(off)。在步驟214中，利用該發光模塊驅動器13根據該控制信息驅動該發光單元14的所述發光模塊141截止(不發射光線)。在步驟215中，利用該處理單元12接收在步驟214執行完后由該影像擷取單元11所產生的所述影像幀，換句話說，該處理單元12接收在該發光單元14的所述發光模塊141截止后的所述影像幀。在步驟216中，利用該處理單元12產生用于調整該影像擷取單元11的該光感測器陣列111的所述光感測器113的一筆曝光(exposure)設定信息給該影像擷取單元11，以設定所述光感測器113的曝光參數。在步驟217中，利用該影像擷取單元11調整所述光感測器113的曝光條件(例如，
曝光量)。步驟216至步驟217之處理，主要是通過該曝光設定信息來調整所述光感測器113的曝光條件，以避免該影像擷取單元11后續產生的所述影像幀所對應的影像有過暗(曝光量不足)的情況產生。在步驟218中，利用該處理單元12接收在步驟217執行完后的所述影像幀，換句話說，該處理單元12接收在該發光單元14的所述發光模塊141截止且所述光感測器113的曝光條件已被調整后的所述影像幀。在步驟219中，利用該處理單元12根據步驟218接收的所述影像幀的其中至少一個影像幀，判斷是否有檢測到一個物件；當有檢測到該物件(代表該物件進入對應該影像擷取單元11的該影像擷取范圍)時，則至步驟220繼續進行處理；否則，回到步驟201繼續進行處理。其中該處理單元12根據步驟218中接收的所述影像幀的其中至少一個影像幀計算與環境光線相關的一個第三亮度值，再根據該第三亮度值配合預設的一第三門檻值判斷是否有檢測到該物件；當該第三亮度值小于該第三門檻值時，則檢測到該物件(代表此時有該物件遮斷環境光線，感測到的光強度較弱)；否則，就是未檢測到該物件。在本較佳實施例中，該處理單元12根據步驟218中接收的所述影像幀的其中一個影像幀的所述像素 數據，求得相關于所述像素數據的一個平均亮度值，以作為該第三亮度值。其中步驟219中所述的該第三門檻值是預先將該手勢感測裝置I的該發光單元14的所述發光模塊141截止后，依據各種環境光線進行實驗而預先求得。在步驟220中，利用該處理單元12接收在步驟219執行完后的一段時間內由該影像擷取單元11所產生的所述影像幀，換句話說，該處理單元12接收在檢測到該物件后的所述影像中貞。在步驟221中，利用該處理單元12根據步驟220中接收的所述影像幀，得到該物件于該三維座標系中對應于一個手勢的一筆動作信息。更進一步來說，該處理單元12根據步驟220中接收的所述影像幀，得到一連串追蹤亮度值及一連串物件影像范圍信息，再根據所述追蹤亮度值及所述物件影像范圍信息，得到該物件于該三維座標系中對應于該手勢的該動作信息。值得一提的是，步驟221的運作原理類似于步驟211，其差別僅在于在該第二模式下，多個物件影像范圍信息分別對應的多個物件影像為該物件遮斷環境光線而造成的多個陰影影像；更進一步來說，當所述追蹤亮度值為遞減時，代表該物件沿著該Z軸以靠近該影像平面的該方向移動；相反的，當所述追蹤亮度值為遞增時，代表該物件沿著該Z軸以遠離該影像平面的該方向移動。在步驟222中，利用該處理單元12根據所述追蹤亮度值配合預設的一個上限值，判斷該物件是否離開對應該影像擷取單元11的該影像擷取范圍；當該物件已離開該影像擷取范圍時，則回到步驟201繼續進行處理；否則，回到步驟220繼續進行處理。在本較佳實施例中，該處理單元12根據目前的該追蹤亮度值(也就是所述追蹤亮度值中最后一個追蹤亮度值)配合該上限值進行判斷；當目前的該追蹤亮度值大于該上限值時，則代表該物件已離開該影像擷取范圍(代表已無該物件遮斷環境光線)；否則，代表該物件未離開該影像擷取范圍。其中步驟222中所述的該上限值是預先將該手勢感測裝置I的該發光單元14的所述發光模塊141截止后，依據各種環境光線進行實驗而預先求得。歸納上述，本發明提供了另一種手勢感測方法及裝置1，并輔以將各種延伸功能(例如，白平衡校正、背光調整)整合于該手勢感測裝置I中，以使其實用性更為提升，的確可 以達成本發明的目的。
權利要求
1.一種手勢感測方法，利用包括一個影像擷取單元及一個處理單元的一個手勢感測裝置來實現；其特征在于其包含下列步驟 (A)利用所述影像擷取單元感測連續的光強度變化以產生一連串影像幀； (B)利用所述處理單元根據所述影像幀的其中至少一個影像幀判斷是否檢測到一個物件；及 (C)當檢測到所述物件時，則利用所述處理單元根據在檢測到所述物件后的一段時間內的所述影像幀，得到所述物件于一個三維座標系中對應于一個手勢的一筆動作信息。
2.如權利要求I所述的手勢感測方法，其特征在于所述手勢感測裝置還包括一個發光單元，所述發光單元包括用于發射光線的至少一個發光模塊，所述手勢感測方法在所述步驟(B)之前還包含下列步驟 (D)利用所述處理單元進行模式判斷以決定一操作模式'及 (E)利用所述處理單元根據其所決定的所述操作模式，產生用于控制所述發光單元的所述發光模塊的一筆控制信息。
3.如權利要求2所述的手勢感測方法，其特征在于步驟(D)包括下列子步驟 (d-Ι)根據所述影像幀的其中至少一個影像幀計算與環境光線相關的一個第一亮度值；及 (d-2)根據所述第一亮度值進行模式判斷，以決定所述操作模式。
4.如權利要求3所述的手勢感測方法，其特征在于在子步驟(d-2)中是根據所述第一亮度值配合預設的一個第一門檻值進行模式判斷，當所述第一亮度值小于所述第一門檻值時，則所述操作模式為一第一模式； 當所述操作模式為所述第一模式時，則在步驟(E)中所產生的所述控制信息用于控制所述發光單元的所述發光模塊導通。
5.如權利要求4所述的手勢感測方法，其特征在于步驟(B)包括當所述操作模式為所述第一模式所進行的下列子步驟 (b-Ι)根據在所述發光單元的所述發光模塊導通后的所述影像幀的其中至少一個影像幀，計算一個第二亮度值；及 (b-2)根據所述第二亮度值配合預設的一個第二門檻值判斷是否檢測到所述物件，當所述第二亮度值大于所述第二門檻值時，則檢測到所述物件。
6.如權利要求5所述的手勢感測方法，其特征在于步驟(C)包括當所述操作模式為所述第一模式時所進行的下列子步驟 (c- )根據在檢測到所述物件后的所述段時間內的所述影像幀，得到一連串追蹤亮度值；及 (c-2)根據子步驟(c- )所得到的所述追蹤亮度值，得到所述物件的所述動作信息。
7.如權利要求6所述的手勢感測方法，其特征在于所述三維座標系是由一個X軸、一個Y軸，及一個Z軸所構成，所述X軸及所述Y軸界定了一個影像平面，所述Z軸垂直于所述影像平面，其中每一影像幀具有多個像素數據； 在子步驟(C-I)中，分別根據時間上相近的所述影像幀的所述像素數據，計算兩個平均亮度值，以作為所述追蹤亮度值； 在子步驟(C-2)中，當所述追蹤亮度值為遞減時，代表所述物件沿著所述Z軸以遠離所述影像平面的所述方向移動，當所述追蹤亮度值為遞增時，代表所述物件沿著所述Z軸以靠近所述影像平面的所述方向移動。
8.如權利要求4所述的手勢感測方法，其特征在于在子步驟(d-2)中，當所述第一亮度值不小于所述第一門檻值時，則所述操作模式為一第二模式； 當所述操作模式為所述第二模式時，則在步驟(E)中所產生的所述控制信息用于控制所述發光單元的所述發光模塊截止。
9.如權利要求8所述的手勢感測方法，其特征在于步驟(B)包括當所述操作模式為所述第二模式時所進行的下列子步驟 (b-3)根據在所述發光單元的所述發光模塊截止后的所述影像幀的其中至少一個影像幀，計算與環境光線相關的一個第三亮度值 '及 (b-4)根據所述第三亮度值配合預設的一第三門檻值判斷是否檢測到所述物件，當所述第三亮度值小于所述第三門檻值時，則檢測到所述物件。
10.如權利要求I所述的手勢感測方法，其特征在于步驟(C)包括下列子步驟 (c-3)根據檢測到所述物件后的所述段時間內的所述影像幀，得到與所述物件相關的一連串物件影像范圍信息；及 (c-4)根據所述物件影像范圍信息，得到所述物件的所述動作信息。
11.如權利要求I所述的手勢感測方法，其特征在于所述手勢感測方法還包含一步驟(F):利用所述處理單元根據所述影像幀求得與環境光線相關的連續多個色溫值。
12.如權利要求I所述的手勢感測方法，其特征在于所述手勢感測方法還包含一步驟(G):利用所述處理單元根據所述影像幀求得與環境光線相關的連續多個亮度值。
13.一種手勢感測裝置，包含一個影像擷取單元及一個處理單元；其特征在于 所述影像擷取單元包括一個光感測器陣列及一個模擬至數字轉換器，所述光感測器陣列包括呈二維矩陣排列的多個光感測器，所述光感測器陣列感測連續的光強度變化并將其感測信號通過所述模擬至數字轉換器進行轉換，以產生一連串影像幀 '及 所述處理單元根據所述影像幀的其中至少一個影像幀判斷是否檢測到一個物件，當檢測到所述物件時，則所述處理單元還根據檢測到所述物件后的一段時間內的所述影像幀，得到所述物件于一個三維座標系中對應于一個手勢的一筆動作信息。
14.如權利要求13所述的手勢感測裝置，其特征在于所述手勢感測裝置還包含一個發光單元，所述發光單元包括用于發射光線的至少一個發光模塊，且對應所述影像擷取單元的一個影像擷取范圍，及對應所述發光單元的一個照明范圍兩者之間有一個交集區域； 所述處理單元還進行模式判斷以決定一操作模式，所述處理單元還根據其所決定的所述操作模式，產生用于控制所述發光單元的所述發光模塊的一筆控制信息。
15.如權利要求13所述的手勢感測裝置，其特征在于所述處理單元根據檢測到所述物件后的所述段時間內的所述影像幀，得到與所述物件相關的一連串物件影像范圍信息，再根據所述物件影像范圍信息，得到所述物件的所述動作信息。
16.如權利要求13所述的手勢感測裝置，其特征在于所述光感測器分別為一個色彩感測器； 所述處理單元還根據所述影像幀求得與環境光線相關的連續多個色溫值。
17.如權利要求13所述的手勢感測裝置，其特征在于所述處理單元還根據所述影像幀求得與環境光線 相關的連續多個亮度值。
全文摘要
一種手勢感測方法及裝置，所述手勢感測方法包含下列步驟(A)利用一個影像擷取單元感測連續的光強度變化以產生一連串影像幀；(B)利用一個處理單元根據所述影像幀的其中至少一個影像幀判斷是否檢測到一個物件；及(C)當檢測到該物件時，則利用該處理單元根據在檢測到該物件后的一段時間內的所述影像幀，得到該物件于一個三維座標系中對應于一個手勢的一筆動作信息。
文檔編號G06F3/01GK102968177SQ20111025570
公開日2013年3月13日 申請日期2011年8月31日 優先權日2011年8月31日
發明者陳盟坤, 陳志豪 申請人:敦南科技股份有限公司