[发明专利]指尖定位系统和方法

说明书

技术领域

本发明涉及超声手势识别技术，特别地，涉及一种指尖定位系统和方法。

背景技术

超声手势识别技术是一种利用超声信号来对人手的运动状态(如位置、速度、轨迹)进行识别的方案，主要应用在智能设备来实现非接触式人机交互。用户操作通常以用户的手指指尖作为参照点，因此指尖的精确定位对于一个非接触式操作方案来说非常重要。在一种与本发明相关的超声手势识别方案中，用来发射超声信号的超声发射器阵列全部朝向同一个维度，超声接收器接收所述超声发射器发射的超声信号在手指指尖反射而形成的反射信号，所述反射信号便可以用来对所述手指指尖进行定位。不过，由于手指指尖的反射面相对较小，在手指距离较远的时候反射信号可能会太弱而无法用来进行指尖定位，因此上述超声手势识别方案难以实现远距离手指指尖定位，其应用范围受到较大的限制。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明提供一种可实现远距离定位的指尖定位方法和系统。

一种指尖定位系统，包括第一超声发射器件、第二超声发射器件、超声接收装置阵列、指尖反射峰检测模块、指尖与拳面反射路径提取模块、手指长度提取模块、拳面反射路径提取模块、指尖反射路径估计模块、手指柱面反射路径提取模块以及指尖坐标计算模块，其中，

所述第一超声发射器件，用于发射第一超声信号；

所述第二超声发射器件，用于发射第二超声信号；

所述超声接收装置阵列，包括所述第一超声接收器件和第二超声接收器件，用于接收所述第一超声信号和第二超声信号在人手发生反射而形成的超声反射信号；

所述指尖反射峰检测模块，用于判断是否接收到第一超声信号在手指指尖发生反射而形成的指尖反射信号；

所述指尖与拳面反射路径提取模块，用于在检测到所述指尖反射信号时，提取所述第一超声信号在指尖和拳面发生分别反射而形成的指尖反射信号的反射路径时延和拳面反射信号的反射路径时延，并计算所述指尖反射信号的反射路径长度；

所述手指长度提取模块，用于根据所述指尖与拳面反射路径提取模块得出的指尖反射信号的反射路径长度和拳面反射信号的反射路径长度估算出手指的长度；

所述拳面反射路径提取模块，用于在未检测到所述指尖反射信号时，提取所述第一超声信号在拳面发生反射而形成的拳面反射信号的反射路径时延，并计算所述拳面反射信号的反射路径长度；

所述指尖反射路径估计模块，用于利用手指长度补偿所述拳面反射信号的反射路径长度，估算出所述指尖反射信号的反射路径长度；

所述手指柱面反射路径提取模块，用于提取第二超声信号在手指柱面发生反射而形成的手指柱面反射信号的反射路径时延，并计算出所述手指柱面反射信号的反射路径长度；

所述指尖坐标计算模块，用于根据所述指尖反射信号的反射路径长度、拳面反射信号的反射路径长度以及所述手指柱面反射信号的反射路径长度，计算出手指指尖的坐标。

优选的，所述第一超声信号和所述第二超声信号由分别设置在参考三维坐标系两个相互正交的轴线的第一超声发射器件和第二超声发射器件发射，且所述参考三维坐标系还设置有用来接收所述第一超声信号和所述第二超声信号在人手发生反射而形成的超声反射信号超声接收装置阵列。

优选的，所述第一超声发射器件设置在参考三维坐标系的Z轴正向，且其超声信号发射方向为X轴正向；所述第二超声发射器件设置在所述参考三维坐标系的X轴正向，且其超声信号发射方向为Z轴正向；所述第一超声接收器件和所述第二超声接收器件设置在所述参考三维坐标系的Y轴。

优选的，所述第一超声发射器件与第二超声发射器件分别为第一扬声器与第二扬声器，所述第一超声接收器件与第二超声接收器件分别为第一麦克风与第二麦克风。