一種基于光的解鎖裝置的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種基于光的解鎖裝置，利用光的投射與采集來(lái)識(shí)別用戶操作，從而對(duì)設(shè)備或者程序進(jìn)行解鎖，具體包括：軟件算法、硬件模塊和有效操作區(qū)域三個(gè)部分。硬件模塊包括光發(fā)射模塊，圖像采集模塊和處理器。解鎖方法首先基于對(duì)用戶操作的數(shù)據(jù)進(jìn)行采集與分析，然后進(jìn)行感興趣區(qū)域的特征數(shù)據(jù)信息提取，通過(guò)比較此特征數(shù)據(jù)信息與預(yù)定義特征數(shù)據(jù)信息是否匹配來(lái)判斷是否進(jìn)行解鎖或是狀態(tài)切換。
【專利說(shuō)明】
一種基于光的解鎖裝置
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及一種基于光的解鎖裝置，更具體的說(shuō)，是一種基于光的投影、檢測(cè)、處理，從而達(dá)到對(duì)設(shè)備進(jìn)行解鎖的目的。
【背景技術(shù)】
[0002]目前越來(lái)越多的家庭娛樂(lè)設(shè)備和電子產(chǎn)品采用非接觸式手勢(shì)控制作為人機(jī)交互的方式。在非接觸手勢(shì)控制系統(tǒng)中，系統(tǒng)往往會(huì)根據(jù)用戶的手勢(shì)動(dòng)作做出響應(yīng)，因而用戶無(wú)意間的手勢(shì)動(dòng)作會(huì)導(dǎo)致系統(tǒng)的誤操作。因此，非接觸式控制系統(tǒng)中需要鎖定和解鎖功能。
[0003]在新興的光投影電腦領(lǐng)域中，人們使用光投影鍵盤(pán)作為輸入，使用光投影頭作為顯示輸出。然而，有時(shí)候因?yàn)槟撤N原因長(zhǎng)時(shí)間不使用光投影鍵盤(pán)，或者因?yàn)闀簳r(shí)要離開(kāi)又不準(zhǔn)備關(guān)機(jī)，或者因?yàn)槠渌?，人們希望設(shè)備進(jìn)入一種待機(jī)狀態(tài)或低功耗狀態(tài)。當(dāng)再次操作時(shí)，又希望更安全更快速地回到正常工作狀態(tài)。此時(shí)，設(shè)備也需要具備鎖定和解鎖的功能。
[0004]非接觸式解鎖方法中，有基于三維手勢(shì)的解鎖方法，但是三維信息的提取和手勢(shì)的識(shí)別，占據(jù)大量的系統(tǒng)資源，用掉更多的時(shí)間而且會(huì)產(chǎn)生延遲的現(xiàn)象，并且容易產(chǎn)生誤識(shí)別的結(jié)果。此外，也有基于膚色的手勢(shì)解鎖方法，但是一方面膚色容易受到環(huán)境光以及臉色的干擾，另一方面手需要面向攝像頭，限制了使用角度，影響了用戶使用的舒適度。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明提出一種基于光的解鎖裝置，利用光的投射與采集識(shí)別用操作，從而進(jìn)行快速的狀態(tài)切換，如從鎖定狀態(tài)轉(zhuǎn)換為解鎖狀態(tài)，從解鎖狀態(tài)轉(zhuǎn)換為鎖定狀態(tài)，或者從一種應(yīng)用狀態(tài)轉(zhuǎn)換為另一種應(yīng)用狀態(tài)。
[0006]圖1所示為本發(fā)明的總體架構(gòu)圖。具體包括三個(gè)部分:軟件算法103、硬件模塊102和有效操作區(qū)域101。
[0007]所述硬件模塊包括光發(fā)射模塊104，圖像采集模塊106和處理器105。光發(fā)射模塊104用于向有效操作區(qū)域101投射出光。圖像采集模塊106用來(lái)獲取用戶在有效操作區(qū)域內(nèi)的操作信息。處理器模塊105用來(lái)接收或發(fā)送電信號(hào)給圖像采集模塊和/或光發(fā)射模塊，并運(yùn)行相關(guān)的程序。
[0008]所述有效操作101區(qū)域是指，能夠被光發(fā)射模塊104所發(fā)射的光覆蓋到，并且能夠被圖像采集模塊106識(shí)別到的區(qū)域。
[0009]所述軟件算法，具體為解鎖算法?；诖私怄i算法所擴(kuò)展的諸如狀態(tài)切換等功能算法，也應(yīng)視為本專利的保護(hù)范圍。
[0010]所述解鎖方法，包括:
獲取圖像采集模塊所輸出的數(shù)據(jù)信息；
基于上述數(shù)據(jù)信息進(jìn)行特征提取，包括靜態(tài)特征數(shù)據(jù)和動(dòng)態(tài)特征數(shù)據(jù)；
基于以上的特征數(shù)據(jù)信息與預(yù)設(shè)的解鎖特征信息進(jìn)行對(duì)比，如果特征匹配則切換狀態(tài)至解鎖狀態(tài)，如果特征不匹配，則保持鎖定狀態(tài)。[0011 ]本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比較的有益效果是:
(1)本發(fā)明解決了光電腦領(lǐng)域?qū)ο鄳?yīng)設(shè)備進(jìn)行鎖定和解鎖的問(wèn)題；
(2)本發(fā)明使用激光輔助非接觸輸入信息識(shí)別，后期處理簡(jiǎn)單，能更快獲取有用的信息，并且可以有效減小環(huán)境的干擾；
(3)本發(fā)明解鎖方法清晰簡(jiǎn)單，易于操作，并且相關(guān)模塊設(shè)計(jì)形成架構(gòu)，以后設(shè)計(jì)者只需在相應(yīng)模塊的基礎(chǔ)上進(jìn)行升級(jí)，便可達(dá)到更好的設(shè)計(jì)效果。
【附圖說(shuō)明】
[0012]圖1為本發(fā)明總體架構(gòu)圖。
[0013]圖2為本發(fā)明解鎖算法說(shuō)明圖。
[0014]圖3為光解鎖裝置具體實(shí)施例結(jié)構(gòu)圖。
[0015]圖4為關(guān)鍵模塊安裝位置示意圖一。
[0016]圖5位關(guān)鍵模塊安裝位置示意圖二。
【具體實(shí)施方式】
[0017]下面用【具體實(shí)施方式】結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。
[0018]本發(fā)明基于光的解鎖裝置，【具體實(shí)施方式】如圖1所示，為了實(shí)現(xiàn)應(yīng)有的效果，硬件模塊的選擇和安裝位置非常關(guān)鍵。
[0019]其中光發(fā)射模塊104提供基礎(chǔ)光源，具體包括激光、射線或者人眼可識(shí)別到的光線。使用激光效果較好，其功率較強(qiáng)，單色性好，容易形成光面。光發(fā)射模塊104所投射出的光應(yīng)為平面光，通常呈現(xiàn)為扇面輸出的形式。但是對(duì)于簡(jiǎn)單改變光平面形狀，或是簡(jiǎn)單增加光發(fā)射器數(shù)量的形式，也可認(rèn)為是本專利的范疇。
[0020]圖像采集模塊106用來(lái)采集用戶操作信息，可以采用攝像頭，面陣CCD，等光敏感轉(zhuǎn)換器件。
[0021]處理器模塊105用來(lái)接收或發(fā)送電信號(hào)給圖像采集模塊和/或光發(fā)射模塊，也可以選擇來(lái)運(yùn)行相關(guān)的算法和解鎖程序。具體的，可以選擇ARM、DSP、FPGA、單片機(jī)或其他芯片中的一種或幾種的組合來(lái)進(jìn)行設(shè)計(jì)，也可以由用戶自行設(shè)計(jì)芯片或采用其他類型的處理器芯片進(jìn)行設(shè)計(jì)。
[0022 ]其中圖像采集模塊106和光發(fā)射模塊104的位置關(guān)系，如相對(duì)距離，相對(duì)角度，相對(duì)位置等尤為重要，不同的位置關(guān)系確定了不同的有效操作區(qū)域。其中有效操作區(qū)域101為光發(fā)射模塊104所發(fā)射的光所能覆蓋到，并且能夠被圖像采集模塊106識(shí)別到的區(qū)域。
[0023]其中軟件算法模塊103，運(yùn)行具體的解鎖算法，該算法可以運(yùn)行在所述的處理器105中。同時(shí)基于此解鎖算法所擴(kuò)展的諸如狀態(tài)切換等功能算法，也應(yīng)視為本專利的保護(hù)范圍。
[0024]上述的解鎖方法如圖2所示，具體實(shí)施步驟如下:
圖像數(shù)據(jù)采集步驟201，用來(lái)獲取圖像采集模塊所輸出的數(shù)據(jù)信息；同時(shí)也有可能會(huì)包括圖像預(yù)處理等相關(guān)算法，如灰度化，膨脹腐蝕，輪廓提取等相關(guān)預(yù)處理步驟。
[0025]操作特征提取步驟202，用來(lái)對(duì)預(yù)處理結(jié)束后的相關(guān)信息，進(jìn)行特征提取，包括靜態(tài)特征數(shù)據(jù)和動(dòng)態(tài)特征數(shù)據(jù)。
[0026]其中靜態(tài)特征數(shù)據(jù)信息，可以理解為單幀數(shù)據(jù)特征，以攝像頭為例，可以是某一時(shí)刻的一幀數(shù)據(jù)，基于此，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)操作者的操作信息進(jìn)行識(shí)別，如手勢(shì)信息，此信息可能包括有效識(shí)別區(qū)域101內(nèi)手指的數(shù)目，手掌模式或者是握拳模式等。其中動(dòng)態(tài)特征數(shù)據(jù)信息，可以理解為以多幀數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，幀與幀之間的數(shù)據(jù)特征，如某個(gè)特征手勢(shì)的運(yùn)動(dòng)軌跡，運(yùn)動(dòng)速度，運(yùn)動(dòng)加速度，手勢(shì)的變化數(shù)據(jù)特征等等。
[0027]步驟203當(dāng)前操作特征與解鎖預(yù)定義特征是否相同，可以理解為通過(guò)操作特征提取步驟202所獲取靜態(tài)或動(dòng)態(tài)特征數(shù)據(jù)信息，與解鎖需要的預(yù)定義特征數(shù)據(jù)信息進(jìn)行對(duì)比的過(guò)程。其中預(yù)定義特征數(shù)據(jù)信息可以包括:從某個(gè)特征位置或區(qū)域移動(dòng)到另一個(gè)特征位置或區(qū)域;運(yùn)動(dòng)軌跡符合一定的形狀;運(yùn)動(dòng)速度或加速度發(fā)生某種特殊的變化;靜態(tài)數(shù)據(jù)特征具有某種特征;靜態(tài)數(shù)據(jù)發(fā)生一定的變化等等。此解鎖特征信息可以理解為上述預(yù)定義信息的一種或是幾種的組合。
[0028]實(shí)現(xiàn)解鎖步驟204，即為當(dāng)條件203滿足時(shí)，狀態(tài)有鎖定變?yōu)榻怄i，或是從解鎖變?yōu)殒i定狀態(tài)，此外有可能還包括一定的后續(xù)執(zhí)行步驟，如關(guān)閉或打開(kāi)某些相關(guān)的電子器件等等。
[0029]維持鎖定狀態(tài)205，即保持鎖定狀態(tài)，解鎖失敗。
[0030]實(shí)施例一。本發(fā)明針對(duì)圖3，基于光的解鎖設(shè)備的實(shí)施方式，有如下實(shí)施例:設(shè)備300舉例了一種簡(jiǎn)單的并且包含本專利基本要素的裝置。
[0031]其中光發(fā)射模塊304為平面紅外激光發(fā)射模塊，產(chǎn)生扇形激光覆蓋區(qū)，其安裝在設(shè)備300的底部。圖像采集模塊305取攝像頭，攝像頭能捕捉到的區(qū)域與上述扇形激光覆蓋區(qū)共同構(gòu)成有效識(shí)別區(qū)域303，此模塊安裝在設(shè)備300的上方。
[0032]處理器306中運(yùn)行算法307，算法中預(yù)定義的操作特征包括靜態(tài)特征和動(dòng)態(tài)特征，其中靜態(tài)特征為4個(gè)手指，動(dòng)態(tài)特征為沿著移動(dòng)302的軌跡進(jìn)行運(yùn)動(dòng)。當(dāng)操作者在有效識(shí)別區(qū)域303中有4個(gè)手指，并且按照移動(dòng)302運(yùn)動(dòng)時(shí)，解鎖模塊識(shí)別出此操作特征與預(yù)定義操作特征相符，因而設(shè)備解鎖，并且執(zhí)行相應(yīng)的解鎖處理程序；當(dāng)不相符時(shí)，設(shè)備依舊處于鎖定狀態(tài)。
[0033]實(shí)施例二。本例是為了舉例說(shuō)明光發(fā)射模塊和數(shù)據(jù)采集模塊之間的一種位置關(guān)系而設(shè)計(jì)。圖4為設(shè)備工作狀態(tài)下的整體側(cè)視圖，其中左側(cè)為設(shè)備內(nèi)部區(qū)域401，右側(cè)為設(shè)備外部區(qū)域402，設(shè)備放置在桌面403上。
[0034]本實(shí)施例的特點(diǎn)在于說(shuō)明光發(fā)射模塊406投射出的激光平行于桌面，因而其與圖像數(shù)據(jù)采集模塊407共同構(gòu)成的有效識(shí)別區(qū)域405也是平行于桌面的一個(gè)激光面。
[0035]當(dāng)操作手404在有效識(shí)別區(qū)域405中操作時(shí)，光通過(guò)光發(fā)射模塊406發(fā)出，被操作手404反射，最終被圖像數(shù)據(jù)采集模塊407采集，形成光路408。其中需要說(shuō)明的是光路中光發(fā)射模塊406到被操作手404反射之前的部分，實(shí)際上是處于有效識(shí)別區(qū)域405中，此部分在圖4中的表現(xiàn)形式是為了更清晰說(shuō)明光路408的情況。
[0036]解鎖過(guò)程，便是操作手404在有效識(shí)別區(qū)域405進(jìn)行靜態(tài)操作或是運(yùn)動(dòng)的過(guò)程，具體實(shí)現(xiàn)請(qǐng)參考實(shí)施例一的相關(guān)描述。
[0037]本實(shí)施例的操作區(qū)域?yàn)樽烂妫僮髡弑憧梢栽谧烂嫔系挠行ёR(shí)別區(qū)域405內(nèi)進(jìn)行方便快捷的操作，如多指或單指的觸摸與移動(dòng)等等。
[0038]實(shí)施例三。本例是為了舉例說(shuō)明光發(fā)射模塊和數(shù)據(jù)采集模塊之間的另一種位置關(guān)系而設(shè)計(jì)。圖5為設(shè)備工作狀態(tài)下的整體側(cè)視圖，其中左側(cè)為設(shè)備內(nèi)部區(qū)域501，右側(cè)為設(shè)備外部區(qū)域502，設(shè)備放置在桌面503上。
[0039]本實(shí)施例的特點(diǎn)在于說(shuō)明光發(fā)射模塊506投射出的激光不平行于桌面并且與桌面形成一定的角度，因而其與圖像數(shù)據(jù)采集模塊507共同構(gòu)成的有效識(shí)別區(qū)域505也會(huì)與桌面形成一定的角度并且處于桌面上方的空間中。
[0040]當(dāng)操作手504在有效識(shí)別區(qū)域505中操作時(shí)，光通過(guò)光發(fā)射模塊506發(fā)出，被操作手504反射，最終被圖像數(shù)據(jù)采集模塊507采集，形成光路508。其中需要說(shuō)明的是光路中光發(fā)射模塊506到被操作手504反射之前的部分，實(shí)際上是處于有效識(shí)別區(qū)域505中，此部分在圖5中的表現(xiàn)形式是為了更清晰說(shuō)明光路508的情況。
[0041]解鎖過(guò)程，便是操作手504在有效識(shí)別區(qū)域505進(jìn)行靜態(tài)操作或是運(yùn)動(dòng)的過(guò)程，具體實(shí)現(xiàn)請(qǐng)參考實(shí)施例一的相關(guān)描述。
[0042]實(shí)施例三的操作區(qū)域延伸到了空間，可以方便捕獲操作者在空間中的某些姿態(tài)，如在有效識(shí)別區(qū)域505處的揮手操作等等，使用戶操作更加舒適更加便捷。
[0043]以上內(nèi)容是結(jié)合具體的優(yōu)選實(shí)施方式對(duì)本發(fā)明所做的進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明，不能認(rèn)定本發(fā)明的具體實(shí)施只局限于這些說(shuō)明。對(duì)于本發(fā)明所屬技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，在不脫離本發(fā)明構(gòu)思的前提下，還可以做出若干簡(jiǎn)單推演或替換，都應(yīng)當(dāng)視為屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.基于光的解鎖裝置，其特征在于，利用光的投射與采集來(lái)識(shí)別用戶操作，從而對(duì)設(shè)備或者程序進(jìn)行解鎖，具體包括: 包括光發(fā)射模塊，圖像采集模塊和處理器的硬件模塊； 能夠被光發(fā)射模塊所發(fā)射的光覆蓋到，并且能夠被圖像采集模塊識(shí)別到的有效操作區(qū)域； 基于用戶操作的數(shù)據(jù)采集與分析，對(duì)是否解鎖做出判斷等軟件算法。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光發(fā)射模塊，其特征在于，至少有一個(gè)可以向有效操作區(qū)域內(nèi)投射出光的模塊。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的投影出的光，其特征在于，投射出的光建議采用但不限于激光，投射出的光的形態(tài)為平面光或平面光的疊加，投射出光的光強(qiáng)可以被調(diào)節(jié)。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的圖像采集模塊，其特征在于，利用光的反射，以一定頻率來(lái)獲取用戶在有效操作區(qū)域內(nèi)的操作信息，并且此圖像采集模塊可以使用一個(gè)光敏感器件或者多個(gè)光敏感器件的組合來(lái)構(gòu)成。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的處理器，其特征在于，可以用來(lái)接收或發(fā)送電信號(hào)給圖像采集模塊和/或光發(fā)射模塊，并且可以運(yùn)行一定的算法和處理程序。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的軟件算法，其特征在于，包括如下步驟: 獲取圖像采集模塊所輸出的數(shù)據(jù)信息； 基于所述數(shù)據(jù)信息進(jìn)行特征數(shù)據(jù)信息提取，包括靜態(tài)特征數(shù)據(jù)和動(dòng)態(tài)特征數(shù)據(jù)； 基于所述的特征數(shù)據(jù)信息與預(yù)設(shè)的解鎖特征信息進(jìn)行對(duì)比，如果特征匹配則切換狀態(tài)至解鎖狀態(tài)，如果特征不匹配，則保持鎖定狀態(tài)。7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的靜態(tài)特征數(shù)據(jù)，其特征在于，某個(gè)時(shí)刻下，被圖像采集模塊采集到的圖像信息中，能夠反映操作者想要表達(dá)而非環(huán)境背景或其他周圍干擾的數(shù)據(jù)信息。8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的操作者想要表達(dá)的數(shù)據(jù)信息，其特征在于，包括手指的數(shù)目，手指的大小，拳頭或者張開(kāi)的手掌在內(nèi)，但不限制于此的基本特征數(shù)據(jù)信息。9.根據(jù)權(quán)利要求6所述的動(dòng)態(tài)特征數(shù)據(jù)，其特征在于，在一個(gè)連續(xù)過(guò)程中，對(duì)某個(gè)或多個(gè)具有基本特征數(shù)據(jù)信息的對(duì)象進(jìn)行跟蹤，包括基本特征數(shù)據(jù)信息的變化，或者某些運(yùn)動(dòng)特征信息，如速度，加速度，軌跡，起始和終止坐標(biāo)，起始或終止區(qū)域等等。10.—種用于基于光的狀態(tài)切換方法，所述方法包括以下步驟: 獲取圖像采集模塊所輸出的數(shù)據(jù)信息； 基于所述數(shù)據(jù)信息進(jìn)行特征數(shù)據(jù)信息提取，包括靜態(tài)特征數(shù)據(jù)和動(dòng)態(tài)特征數(shù)據(jù)； 基于所述的特征數(shù)據(jù)信息與預(yù)設(shè)的狀態(tài)切換觸發(fā)特征信息進(jìn)行對(duì)比，如果特征匹配則切換狀態(tài)，如果特征不匹配，則保持原來(lái)狀態(tài)。11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的靜態(tài)特征數(shù)據(jù)，其特征在于，某個(gè)時(shí)刻下，被圖像采集模塊采集的圖像信息中，能夠反映操作者想要表達(dá)而非環(huán)境背景或其他周圍干擾的數(shù)據(jù)信息。12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的操作者想要表達(dá)的數(shù)據(jù)信息，其特征在于，包括手指的數(shù)目，手指的大小，拳頭或者張開(kāi)的手掌在內(nèi)，但不限制于此的基本特征數(shù)據(jù)信息。13.根據(jù)權(quán)利要求10所述的動(dòng)態(tài)特征數(shù)據(jù)，其特征在于，在一個(gè)連續(xù)過(guò)程中，對(duì)某個(gè)或多個(gè)具有基本特征數(shù)據(jù)信息的對(duì)象進(jìn)行跟蹤，包括基本特征數(shù)據(jù)信息的變化，或者某些運(yùn)動(dòng)特征信息，如速度，加速度，軌跡，起始和終止坐標(biāo)，起始或終止區(qū)域等等。14.根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，其中所述圖像采集模塊，其特征在于，利用光的反射，以一定頻率來(lái)獲取用戶在有效操作區(qū)域內(nèi)的操作信息，并且此圖像采集模塊可以使用一個(gè)光敏感器件或者多個(gè)光敏感器件的組合來(lái)構(gòu)成。
【文檔編號(hào)】G06F21/31GK106055938SQ201610114247
【公開(kāi)日】2016年10月26日
【申請(qǐng)日】2016年3月1日 公開(kāi)號(hào)201610114247.5, CN 106055938 A, CN 106055938A, CN 201610114247, CN-A-106055938, CN106055938 A, CN106055938A, CN201610114247, CN201610114247.5
【發(fā)明人】楊佳鍔, 馮大志, 侯明鑫
【申請(qǐng)人】北京佳拓思科技有限公司