一种车载红外手势识别装置及方法技术领域
本发明涉及车载多媒体交互系统，特别涉及一种车载红外手势识别装置及方法。
背景技术
车载多媒体已经成为汽车的一个重要组成部分，而且在人车交互上越来越频繁和重要，同时其车载多媒体系统的功能也越来越多，伴随的各种操作界面的切换和功能的控制，在行车过程中，驾驶员只能手动对屏幕进行精准的触摸滑动才能完成各种操作，这必然增加人为操作动作，极大地分散了驾驶员的注意力，对行车造成安全隐患，增加了驾驶员的操作负担，对用户体验不利。
发明内容
本发明的目的是为了克服上述背景技术的缺陷，提供一种车载红外手势识别装置及方法。
一种红外手势识别装置，包括显示屏以及用于处理各种信号的处理器，还包括：
按特定序列排列的多个红外LED，每个所述红外LED可以发出具有特定区别特征的红外光信号；
一个红外接收传感器，用于接收感应区域内的红外光信号；以及
补偿LED，用于辅助识别接近物
其中多个所述红外LED配合的总照射范围在所述显示屏上的投影面积大致与所述显示屏面积相同，所述处理器识别所述红外接传感器接收的红外光信号，并根据所述红外光信号判断手势指令。
进一步的，所述红外LED发出的红外光信号的区别特征包括占空比、波长以及频率中的至少一种。
进一步的，多个所述红外LED呈一字均匀摆列，且设置于所述显示屏边缘处，所述红外接传感器设置在多个所述红外LED的对称中心处。
进一步的，所述补偿LED发出光信号区别于所述红外LED发出的红外光信号。
进一步的，每个所述红外LED前端均设有导光部件，所述导光部件将红外LED输出的红外光信号辐射范围进行调整，相邻的两红外LED之间辐射范围不相交。
另外，本发明还提供一种红外手势识别方法，包括多个按特定序列排列的红外LED、一个红外接收传感器以及处理器，所述处理器存储有与多个红外光信号对应的手势指令。识别方法包括如下步骤：
S10. 所述处理器控制每个所述红外LED向外发射具有特定区别特征的红外光信号；
S20. 所述处理器识别并记录所述红外接收传感器接收的红外光信号；所述红外光信号为因障碍物靠近或移动而反射到红外接收传感器的信号；
S30. 所述处理器按时序对所记录到的红外光信号进行解析，根据所述光信号区别特征的变化获得对应的手势指令。
具体的，所述红外LED发出的红外光信号的区别特征包括占空比、波长以及频率中的至少一种。
优选情况下，还包括一补偿LED，所述处理器记录所述补偿LED反射到所述红外接收传感器的红外光信号强度，并根据该强度判断障碍物是否接近，若是则启动所述红外LED。
本发明的车载红外手势识别装置及方法的有益效果：
通过设计多个分别向外发射不同特征的红外线信号的红外LED，以及一个红外接收传感器的配合，对所接收到的红外光信号先后顺序进行判断，获得障碍物的移动方向以及移动速度数据，实现无接触式操控。
通过导光部件精确界定每个发光二极管覆盖区域的界限，使得手势识别更加精确。
附图说明
图1为本发明的红外手势识别装置的系统架构图。
图2为本发明的红外LED的辐射范围示意俯视图。
图3为本发明的红外LED的辐射范围示意侧视图。
图4为本发明的手势识别示意图。
图5为本发明的红外手势识别方法的步骤流程图。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明的一种车载红外手势识别装置及方法作进一步的描述。
一种红外手势识别装置，用于识别在感应范围内接近而非接触物体的动作特征，即手势，并根据不同的手势做出不同的系统反馈。其对安全行车有着重要的意义，不但简化了人车交互动作，还大大提高了行车安全。具体的，如图1所示。该红外手势识别装置包括显示屏1、处理器、多个红外LED2（红外发光二极管）以及一个红外接收传感器3。其中处理器通显示屏1向外输出视频数据，而多个红外LED2则安装在显示屏1正面的面板上，其可以向外输出红外光信号，在辐射区域内碰到障碍物时红外光信号将被反射。而红外接收传感器3则用于接收反射到其上的红外光信号，并将信号发送的处理器中，最后处理器根据信号的变化进行手势的识别。
红外LED2为多个，其按特定序列排列，在本实施例中，红外LED2呈一字排列，同时，每个红外LED2之间的间距均相同，其设置在显示屏1的边缘处，优选的位置可以是显示屏1下边缘处，而红外接收传感器3则设置在这些红外LED2的对称轴上，使其更容易接收到红外LED2反射的信号，保证了反射光线的接收效率。每个红外LED2都可以发出具有特定区别特征的红外光信号，将自身与其他红外LED2区分开来。在优选的情况下，这些区别特征可以但不仅限于包括占空比、波长以及频率中的至少一种。为了更好地区分，区别特征可以是占空比以及频率，这样红外接收传感器3则更加容易识别红外LED2发出的红外光信号。当红外LED2有效辐射区域内出现障碍物，如手等。红外LED2所发出的红外光信号则被障碍物反射，其将有部分红外光信号被反射到红外接收传感器3内，处理器可以根据一定时间内接收到的红外光信号进行判断障碍物经过的轨迹，从而来判断该障碍物运动轨迹所对应的指令，从而实现无接触式控制过程。
为了进一步地提高手势识别的精确度，可以从多个红外LED2辐射范围进行配合。如图2和图3所示，具体地，该红外LED2配合的总照射范围在显示屏1上的投影面积应当大致与所述显示屏1面积相同。同时通过对红外接收传感器3对红外光信号的识别强度做一个阈值，这样可以控制红外LED2的有效辐射范围。
另外，为了配合用户的操作习惯，红外LED2的辐射角度范围也需要进行调整。优选的，每个所述红外LED2前端均设有导光部件，导光部件将红外LED2输出的红外光信号辐射范围进行调整，相邻的两红外LED2之间辐射范围不相交或者是恰好相交。可以使红外接收传感器3接收到与障碍物位置更加相关地的光信号。在本实施例中，导光部件可以是聚光透镜，小型反光杯等，可将红外LED2的辐射范围进行收拢，识别将更加精确。
在其他更优选地实施例中，还可以设置一补偿LED，用于辅助识别接近物，具体是，该补偿LED发出光信号是区别于所述红外LED2发出的红外光信号的。其优选设置在红外接收传感器3的旁边，当障碍物逐渐靠近时，辅助LED所发出的被反射到红外接收传感器3的红外光信号也愈来愈多，该红外光信号的强度则越来越大。处理器在解析红外接收传感器3时，根据此红外光信号的区别特征可以判定是否障碍物出现。
从节能的角度上考虑，当分析装置处于待机时，处理器只需要控制补偿LED4保持工作，其余红外LED2处于待机状态。当处理器接收到补偿LED4的信号变化时，优选为红外光信号越来越强时，则判定为由障碍物接近，同时控制红外LED2开始工作，此时在对红外光信号进行采集。
另外，本发明在上述的分析装置基础上还提供一种红外手势识别方法包括多个按特定序列排列的红外LED2、一个红外接收传感器3以及处理器，所述处理器存储有与多个红外光信号对应的手势指令。如图4和图5所示，识别方法包括如下步骤：
S10. 处理器控制每个红外LED2向外发射具有特定区别特征的红外光信号。具体的，这些红外LED2发出的红外光信号的区别特征可以但不仅限于包括占空比、波长以及频率中的至少一种。
S20. 处理器识别并记录红外接收传感器3接收的红外光信号。当红外LED2的有效辐射方向上出现障碍物时，他们的红外光信号将被障碍物进行反射，从而反射的红外光信号会进入红外接收传感器3中，处理器则识别这些红外光信号红外光信号，并且记录下来，用于障碍物移动轨迹的判断，即手势识别。
S30. 处理器按时序对所记录到的红外光信号进行解析，根据光信号区别特征的变化获得对应的手势指令。具体地，可以包括如下子步骤
S31. 处理器识别到第一个红外LED2的红外光信号后，将该信号存储起来，并开始计时，同时在第一预设时间内监控有没有其他红外光信号；
S32. 在第一预设时间内，处理器识别到其他红外LED2的光信号，则将该红外光信号的却区别特征和接收时间点进行记录；
S33. 在第一预设之间过结束后，将所记录的红外光信号按照时间顺序排列，并根据区别特征对红外LED2的位置进行识别，从而得到障碍物移动轨迹，另外，同时记录的接收时间点计算出障碍物移动的速度；
优选的，该第一预设时间为0.5s~2s，最优情况下为0.5s~1s。
S34.将障碍物移动轨迹和移动的速度与预设的手势指令识别条件进行对比，如果满足其中一条手势指令，则控制器执行该手势指令，实现操作。
在优选的实施例中，还可以包括一补偿LED4，用于识是否别障碍物在接近。当红外接收传感器3接收到补偿LED4反射到红外接收传感器3的红外光信号，并强度越来与大时，则判断为障碍物接近。为了节能和降低误识别的概率，在待机状态下处理器控制红外LED2处于休眠状态，只开启补偿LED4，当判断为由障碍物接近时，则启动红外LED2，对接下来的手势进行识别。补偿LED4在红外LED2启动时可以停止工作，也能继续工作。在一定的时间段内没有任何操作后，红外LED2再次进入休眠状态。
上面结合附图对本发明的实施方式作了详细说明，但是本发明并不限于上述实施方式，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下作出各种变化。