針對用戶界面控制的手勢識別設備和方法
【專利說明】針對用戶界面控制的手勢識別設備和方法
[0001] 本發明涉及在用戶界面控制的情況下的手勢的識別。
[0002] 與設備的用戶界面（尤其是圖形界面）的交互通常利用遙控或控制桿來進行。這 種遙控或控制桿具有按壓按鈕，這些按壓按鈕旨在發送特定命令并且尤其用于在圖形界面 中導航或者用于經由圖形界面確認或取消動作。這些遙控或控制桿通常設置有陀螺儀和加 速度計，陀螺儀和加速度計使得用戶能夠利用他手中的遙控作出手勢，進而控制設備的用 戶界面。從而改進用戶和用戶界面之間的交互。
[0003] 允許通過手勢進行控制的系統基于由遙控的陀螺儀和加速度計收集的數據到指 向系統的變換，指向系統將描述屏幕上的蹤跡（trace)，也就是說，從六個慣性坐標（陀螺 儀在三個軸上的定向和在三個軸上的加速度）到平面上的笛卡爾坐標。然而，這不足以將 加速度數據積分兩次，以獲得遙控的位置，使得從其建立正確的指向系統。還必須考慮到遙 控的旋轉，并且將所計算出的位置轉換到用戶世界的參照系。建立用戶世界的該參照系是 涉及校準階段的強約束，并且由陀螺儀和加速度計持續測量數據，以在各個時刻確定遙控 的坐標系的定向，進而獲得有效平滑測量，而沒有指示器的令人討厭的跳動。該方法意味著 用戶可察覺的處理延遲和高硬件成本，并且在用戶世界中不限定參照系的情況下這樣做將 導致指向系統的漂移。
[0004] 期望通過提供一種解決方案來克服現有技術的這些缺陷，該方案使得能夠在通過 設備的用戶界面的手勢進行控制的情況下，免除在用戶世界中限定參照系。尤其期望提供 一種適于在圖形界面中進行導航的解決方案。
[0005] 還期望提供一種實現簡單并且成本低的方案。
[0006] 本發明涉及一種用于在用戶界面控制的情況下識別手勢的方法，所述方法由手勢 識別設備實現，所述方法包括以下步驟：接收表示利用包括陀螺儀傳感器的專用儀器執行 的手勢的陀螺儀數據。所述方法使得其進一步包括以下步驟：確定所接收到的陀螺儀數據 和被預先記錄在數據庫中的與監督學習相關的陀螺儀數據之間的相關性；根據所述相關性 來識別或不識別所執行的手勢，僅表示所執行的手勢的數據被認為是所述陀螺儀數據；將 各個識別的手勢轉換為用戶界面命令。因此，通過設法僅從陀螺儀數據識別所執行的手勢， 本發明避免了在用戶世界中限定參照系，并且免除了手勢的蹤跡在平面上的表示，這顯著 降低了實現手勢識別的復雜性，并且相應地提高了用戶界面的控制的反應度。
[0007] 根據特定實施方式，所接收到的陀螺儀數據表示在所述專用儀器的按鈕上檢測到 的兩個動作之間的、由陀螺儀傳感器進行的測量，接收陀螺儀數據的步驟之后是從測量的 開始刪除預定義數量的陀螺儀數據和/或到測量的結束刪除預定義數量的陀螺儀數據的 步驟。
[0008] 根據特定實施方式，手勢識別設備包括人工神經元網絡，該人工神經元網絡包括 分別與所述手勢識別設備能夠識別的手勢相關聯的輸出神經元，確定相關性的步驟由人工 神經元網絡執行。
[0009] 根據特定實施方式，人工神經元網絡實現S型（sigmoid type)的激活函數，并且 針對所接收到的陀螺儀數據和針對各個輸出神經元，提供所述接收到的陀螺儀數據對應于 與所述輸出神經元相關聯的手勢的概率。
[0010] 根據特定實施方式，所述方法包括以下步驟：通過對所接收到的陀螺儀數據當中 的陀螺儀數據的均勾分布刪除或均勾分布保存（preservation)來進行采樣。
[0011] 根據特定實施方式，被預先記錄在數據庫中的與監督學習相關的陀螺儀數據對應 于所有以下手勢：水平向右手勢；水平向左手勢；垂直向上手勢；垂直向下手勢。
[0012] 根據特定實施方式，所接收到的陀螺儀數據表示由陀螺儀傳感器在慣性參照系的 三個軸上進行的測量，所述方法包括以下步驟：對所接收到的陀螺儀數據進行歸一化，使 得：針對關于給定軸限定的各個原始陀螺儀數據項，經歸一化的陀螺儀數據項等于：所述 原始陀螺儀數據項減去關于所述給定軸限定的所有原始陀螺儀數據的最小值，然后除以關 于所述給定軸限定的所有原始陀螺儀數據的最小值與關于所述給定軸限定的所有原始陀 螺儀數據的最小值之間的差值。
[0013] 根據特定實施方式，這組手勢還包括：對應于字母"V"的再現的手勢；從高位置開 始并且開始向左旋轉的圓形手勢。
[0014] 根據特定實施方式，所接收到的陀螺儀數據表示由陀螺儀傳感器在慣性參照系的 三個軸上進行的測量，所述方法包括以下步驟：對所接收到的陀螺儀數據進行歸一化，使 得：針對關于給定軸限定的各個原始陀螺儀數據項，經歸一化的陀螺儀數據項等于：所述 原始陀螺儀數據項減去關于所述給定軸限定的所有原始陀螺儀數據的平均值，然后除以關 于所述給定軸限定的所有原始陀螺儀數據的標準差。
[0015] 本發明還涉及一種手勢識別設備，該手勢識別設備包括：用于接收表示利用包括 陀螺傳感器的專用儀器執行的手勢的陀螺儀數據的裝置。所述手勢識別設備使得其還包 括：用于確定所接收到的陀螺儀數據和被預先記錄在數據庫中的與監督學習相關的陀螺儀 數據之間的相關性的裝置；用于根據所述相關性識別或不識別所執行的手勢的裝置，僅表 示所執行的手勢的數據被認為是所述陀螺儀數據；用于將各個識別的手勢轉換為用戶界面 命令的裝置。
[0016] 本發明還涉及一種計算機程序，該計算機程序可以被存儲在介質上和/或從通信 網絡下載，以由處理器讀取。該計算機程序包括用于在所述程序由處理器執行時以任何其 變型實現上述方法的指令。本發明還涉及包括這種計算機程序的存儲裝置。
[0017] 本發明的上述特征以及其它特征將根據示例實施方式的以下描述的讀取而變得 更清楚，所述描述關于附圖給出，在附圖中：
[0018] 圖1示意性地示出可以實現本發明的系統；
[0019] 圖2示意性地示出手勢識別設備的至少部分的模塊劃分的示例；
[0020] 圖3示意性地示出通信系統的手勢識別設備的硬件架構的示例；
[0021] 圖4示意性地示出要被識別的一組手勢；
[0022] 圖5示意性地示出手勢識別算法。
[0023] 圖1示意性地示出可以實現本發明的系統。
[0024] 圖1的系統包括遙控100,通常也稱作控制桿（joystick)，遙控設置有陀螺儀傳感 器，陀螺儀傳感器用于收集關于遙控100在相對于慣性參照系的其參照系的三個軸上的角 位置的陀螺儀數據。因此，陀螺儀數據表示由用戶在遙控100上作出的移動，該移動是指由 用戶對他手中的遙控100作出的手勢。概括地，遙控100是包括陀螺儀傳感器的專用儀器， 陀螺儀傳感器適用于提供表示利用該專用儀器作出的手勢的陀螺儀數據。
[0025] 從而，遙控100可以包括加速度計，該加速度計是指適用于收集關于由用戶在遙 控100上作出的移動的線性加速度數據的傳感器。如在下文中將看出，僅陀螺儀數據被用 于執行移動的識別。然而，在圖1的系統中，有可能使用現成可用的具有加速度計和陀螺儀 的遙控，并