一種基于光的解鎖裝置的制造方法
【專利摘要】本發明公開了一種基于光的解鎖裝置，利用光的投射與采集來識別用戶操作，從而對設備或者程序進行解鎖，具體包括：軟件算法、硬件模塊和有效操作區域三個部分。硬件模塊包括光發射模塊，圖像采集模塊和處理器。解鎖方法首先基于對用戶操作的數據進行采集與分析，然后進行感興趣區域的特征數據信息提取，通過比較此特征數據信息與預定義特征數據信息是否匹配來判斷是否進行解鎖或是狀態切換。
【專利說明】
一種基于光的解鎖裝置
技術領域
[0001]本發明涉及一種基于光的解鎖裝置，更具體的說，是一種基于光的投影、檢測、處理，從而達到對設備進行解鎖的目的。
【背景技術】
[0002]目前越來越多的家庭娛樂設備和電子產品采用非接觸式手勢控制作為人機交互的方式。在非接觸手勢控制系統中，系統往往會根據用戶的手勢動作做出響應，因而用戶無意間的手勢動作會導致系統的誤操作。因此，非接觸式控制系統中需要鎖定和解鎖功能。
[0003]在新興的光投影電腦領域中，人們使用光投影鍵盤作為輸入，使用光投影頭作為顯示輸出。然而，有時候因為某種原因長時間不使用光投影鍵盤，或者因為暫時要離開又不準備關機，或者因為其他原因，人們希望設備進入一種待機狀態或低功耗狀態。當再次操作時，又希望更安全更快速地回到正常工作狀態。此時，設備也需要具備鎖定和解鎖的功能。
[0004]非接觸式解鎖方法中，有基于三維手勢的解鎖方法，但是三維信息的提取和手勢的識別，占據大量的系統資源，用掉更多的時間而且會產生延遲的現象，并且容易產生誤識別的結果。此外，也有基于膚色的手勢解鎖方法，但是一方面膚色容易受到環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。

【發明內容】

[0005]本發明提出一種基于光的解鎖裝置，利用光的投射與采集識別用操作，從而進行快速的狀態切換，如從鎖定狀態轉換為解鎖狀態，從解鎖狀態轉換為鎖定狀態，或者從一種應用狀態轉換為另一種應用狀態。
[0006]圖1所示為本發明的總體架構圖。具體包括三個部分:軟件算法103、硬件模塊102和有效操作區域101。
[0007]所述硬件模塊包括光發射模塊104，圖像采集模塊106和處理器105。光發射模塊104用于向有效操作區域101投射出光。圖像采集模塊106用來獲取用戶在有效操作區域內的操作信息。處理器模塊105用來接收或發送電信號給圖像采集模塊和/或光發射模塊，并運行相關的程序。
[0008]所述有效操作101區域是指，能夠被光發射模塊104所發射的光覆蓋到，并且能夠被圖像采集模塊106識別到的區域。
[0009]所述軟件算法，具體為解鎖算法。基于此解鎖算法所擴展的諸如狀態切換等功能算法，也應視為本專利的保護范圍。
[0010]所述解鎖方法，包括:
獲取圖像采集模塊所輸出的數據信息；
基于上述數據信息進行特征提取，包括靜態特征數據和動態特征數據；
基于以上的特征數據信息與預設的解鎖特征信息進行對比，如果特征匹配則切換狀態至解鎖狀態，如果特征不匹配，則保持鎖定狀態。[0011 ]本發明與現有技術相比較的有益效果是:
(1)本發明解決了光電腦領域對相應設備進行鎖定和解鎖的問題；
(2)本發明使用激光輔助非接觸輸入信息識別，后期處理簡單，能更快獲取有用的信息，并且可以有效減小環境的干擾；
(3)本發明解鎖方法清晰簡單，易于操作，并且相關模塊設計形成架構，以后設計者只需在相應模塊的基礎上進行升級，便可達到更好的設計效果。
【附圖說明】
[0012]圖1為本發明總體架構圖。
[0013]圖2為本發明解鎖算法說明圖。
[0014]圖3為光解鎖裝置具體實施例結構圖。
[0015]圖4為關鍵模塊安裝位置示意圖一。
[0016]圖5位關鍵模塊安裝位置示意圖二。
【具體實施方式】
[0017]下面用【具體實施方式】結合附圖對本發明做進一步詳細說明。
[0018]本發明基于光的解鎖裝置，【具體實施方式】如圖1所示，為了實現應有的效果，硬件模塊的選擇和安裝位置非常關鍵。
[0019]其中光發射模塊104提供基礎光源，具體包括激光、射線或者人眼可識別到的光線。使用激光效果較好，其功率較強，單色性好，容易形成光面。光發射模塊104所投射出的光應為平面光，通常呈現為扇面輸出的形式。但是對于簡單改變光平面形狀，或是簡單增加光發射器數量的形式，也可認為是本專利的范疇。
[0020]圖像采集模塊106用來采集用戶操作信息，可以采用攝像頭，面陣CCD，等光敏感轉換器件。
[0021]處理器模塊105用來接收或發送電信號給圖像采集模塊和/或光發射模塊，也可以選擇來運行相關的算法和解鎖程序。具體的，可以選擇ARM、DSP、FPGA、單片機或其他芯片中的一種或幾種的組合來進行設計，也可以由用戶自行設計芯片或采用其他類型的處理器芯片進行設計。
[0022 ]其中圖像采集模塊106和光發射模塊104的位置關系，如相對距離，相對角度，相對位置等尤為重要，不同的位置關系確定了不同的有效操作區域。其中有效操作區域101為光發射模塊104所發射的光所能覆蓋到，并且能夠被圖像采集模塊106識別到的區域。
[0023]其中軟件算法模塊103，運行具體的解鎖算法，該算法可以運行在所述的處理器105中。同時基于此解鎖算法所擴展的諸如狀態切換等功能算法，也應視為本專利的保護范圍。
[0024]上述的解鎖方法如圖2所示，具體實施步驟如下:
圖像數據采集步驟201，用來獲取圖像采集模塊所輸出的數據信息；同時也有可能會包括圖像預處理等相關算法，如灰度化，膨脹腐蝕，輪廓提取等相關預處理步驟。
[0025]操作特征提取步驟202，用來對預處理結束后的相關信息，進行特征提取，包括靜態特征數據和動態特征數據。
[0026]其中靜態特征數據信息，可以理解為單幀數據特征，以攝像頭為例，可以是某一時刻的一幀數據，基于此，可以實現對操作者的操作信息進行識別，如手勢信息，此信息可能包括有效識別區域101內手指的數目，手掌模式或者是握拳模式等。其中動態特征數據信息，可以理解為以多幀數據為基礎，幀與幀之間的數據特征，如某個特征手勢的運動軌跡，運動速度，運動加速度，手勢的變化數據特征等等。
[0027]步驟203當前操作特征與解鎖預定義特征是否相同，可以理解為通過操作特征提取步驟202所獲取靜態或動態特征數據信息，與解鎖需要的預定義特征數據信息進行對比的過程。其中預定義特征數據信息可以包括:從某個特征位置或區域移動到另一個特征位置或區域;運動軌跡符合一定的形狀;運動速度或加速度發生某種特殊的變化;靜態數據特征具有某種特征;靜態數據發生一定的變化等等。此解鎖特征信息可以理解為上述預定義信息的一種或是幾種的組合。
[0028]實現解鎖步驟204，即為當條件203滿足時，狀態有鎖定變為解鎖，或是從解鎖變為鎖定狀態，此外有可能還包括一定的后續執行步驟，如關閉或打開某些相關的電子器件等等。
[0029]維持鎖定狀態205，即保持鎖定狀態，解鎖失敗。
[0030]實施例一。本發明針對圖3，基于光的解鎖設備的實施方式，有如下實施例:設備300舉例了一種簡單的并且包含本專利基本要素的裝置。
[0031]其中光發射模塊304為平面紅外激光發射模塊，產生扇形激光覆蓋區，其安裝在設備300的底部。圖像采集模塊305取攝像頭，攝像頭能捕捉到的區域與上述扇形激光覆蓋區共同構成有效識別區域303，此模塊安裝在設備300的上方。
[0032]處理器306中運行算法307，算法中預定義的操作特征包括靜態特征和動態特征，其中靜態特征為4個手指，動態特征為沿著移動302的軌跡進行運動。當操作者在有效識別區域303中有4個手指，并且按照移動302運動時，解鎖模塊識別出此操作特征與預定義操作特征相符，因而設備解鎖，并且執行相應的解鎖處理程序；當不相符時，設備依舊處于鎖定狀態。
[0033]實施例二。本例是為了舉例說明光發射模塊和數據采集模塊之間的一種位置關系而設計。圖4為設備工作狀態下的整體側視圖，其中左側為設備內部區域401，右側為設備外部區域402，設備放置在桌面403上。
[0034]本實施例的特點在于說明光發射模塊406投射出的激光平行于桌面，因而其與圖像數據采集模塊407共同構成的有效識別區域405也是平行于桌面的一個激光面。
[0035]當操作手404在有效識別區域405中操作時，光通過光發射模塊406發出，被操作手404反射，最終被圖像數據采集模塊407采集，形成光路408。其中需要說明的是光路中光發射模塊406到被操作手404反射之前的部分，實際上是處于有效識別區域405中，此部分在圖4中的表現形式是為了更清晰說明光路408的情況。
[0036]解鎖過程，便是操作手404在有效識別區域405進行靜態操作或是運動的過程，具體實現請參考實施例一的相關描述。
[0037]本實施例的操作區域為桌面，操作者便可以在桌面上的有效識別區域405內進行方便快捷的操作，如多指或單指的觸摸與移動等等。
[0038]實施例三。本例是為了舉例說明光發射模塊和數據采集模塊之間的另一種位置關系而設計。圖5為設備工作狀態下的整體側視圖，其中左側為設備內部區域501，右側為設備外部區域502，設備放置在桌面503上。
[0039]本實施例的特點在于說明光發射模塊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，因而其與圖像數據采集模塊507共同構成的有效識別區域505也會與桌面形成一定的角度并且處于桌面上方的空間中。
[0040]當操作手504在有效識別區域505中操作時，光通過光發射模塊506發出，被操作手504反射，最終被圖像數據采集模塊507采集，形成光路508。其中需要說明的是光路中光發射模塊506到被操作手504反射之前的部分，實際上是處于有效識別區域505中，此部分在圖5中的表現形式是為了更清晰說明光路508的情況。
[0041]解鎖過程，便是操作手504在有效識別區域505進行靜態操作或是運動的過程，具體實現請參考實施例一的相關描述。
[0042]實施例三的操作區域延伸到了空間，可以方便捕獲操作者在空間中的某些姿態，如在有效識別區域505處的揮手操作等等，使用戶操作更加舒適更加便捷。
[0043]以上內容是結合具體的優選實施方式對本發明所做的進一步詳細說明，不能認定本發明的具體實施只局限于這些說明。對于本發明所屬技術領域的普通技術人員來說，在不脫離本發明構思的前提下，還可以做出若干簡單推演或替換，都應當視為屬于本發明的保護范圍。
【主權項】
1.基于光的解鎖裝置，其特征在于，利用光的投射與采集來識別用戶操作，從而對設備或者程序進行解鎖，具體包括: 包括光發射模塊，圖像采集模塊和處理器的硬件模塊； 能夠被光發射模塊所發射的光覆蓋到，并且能夠被圖像采集模塊識別到的有效操作區域； 基于用戶操作的數據采集與分析，對是否解鎖做出判斷等軟件算法。2.根據權利要求1所述的光發射模塊，其特征在于，至少有一個可以向有效操作區域內投射出光的模塊。3.根據權利要求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，投射出的光的形態為平面光或平面光的疊加，投射出光的光強可以被調節。4.根據權利要求1所述的圖像采集模塊，其特征在于，利用光的反射，以一定頻率來獲取用戶在有效操作區域內的操作信息，并且此圖像采集模塊可以使用一個光敏感器件或者多個光敏感器件的組合來構成。5.根據權利要求1所述的處理器，其特征在于，可以用來接收或發送電信號給圖像采集模塊和/或光發射模塊，并且可以運行一定的算法和處理程序。6.根據權利要求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據信息； 基于所述數據信息進行特征數據信息提取，包括靜態特征數據和動態特征數據； 基于所述的特征數據信息與預設的解鎖特征信息進行對比，如果特征匹配則切換狀態至解鎖狀態，如果特征不匹配，則保持鎖定狀態。7.根據權利要求6所述的靜態特征數據，其特征在于，某個時刻下，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而非環境背景或其他周圍干擾的數據信息。8.根據權利要求7所述的操作者想要表達的數據信息，其特征在于，包括手指的數目，手指的大小，拳頭或者張開的手掌在內，但不限制于此的基本特征數據信息。9.根據權利要求6所述的動態特征數據，其特征在于，在一個連續過程中，對某個或多個具有基本特征數據信息的對象進行跟蹤，包括基本特征數據信息的變化，或者某些運動特征信息，如速度，加速度，軌跡，起始和終止坐標，起始或終止區域等等。10.—種用于基于光的狀態切換方法，所述方法包括以下步驟: 獲取圖像采集模塊所輸出的數據信息； 基于所述數據信息進行特征數據信息提取，包括靜態特征數據和動態特征數據； 基于所述的特征數據信息與預設的狀態切換觸發特征信息進行對比，如果特征匹配則切換狀態，如果特征不匹配，則保持原來狀態。11.根據權利要求10所述的靜態特征數據，其特征在于，某個時刻下，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而非環境背景或其他周圍干擾的數據信息。12.根據權利要求11所述的操作者想要表達的數據信息，其特征在于，包括手指的數目，手指的大小，拳頭或者張開的手掌在內，但不限制于此的基本特征數據信息。13.根據權利要求10所述的動態特征數據，其特征在于，在一個連續過程中，對某個或多個具有基本特征數據信息的對象進行跟蹤，包括基本特征數據信息的變化，或者某些運動特征信息，如速度，加速度，軌跡，起始和終止坐標，起始或終止區域等等。14.根據權利要求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，以一定頻率來獲取用戶在有效操作區域內的操作信息，并且此圖像采集模塊可以使用一個光敏感器件或者多個光敏感器件的組合來構成。
【文檔編號】G06F21/31GK106055938SQ201610114247
【公開日】2016年10月26日
【申請日】2016年3月1日 公開號201610114247.5, CN 106055938 A, CN 106055938A, CN 201610114247, CN-A-106055938, CN106055938 A, CN106055938A, CN201610114247, CN201610114247.5
【發明人】楊佳鍔, 馮大志, 侯明鑫
【申請人】北京佳拓思科技有限公司