用传感器进行手势识别制造技术

用于运动或手势感测的传感器可以配置为发射射频信号，诸如用于脉冲范围选通感测。传感器可以包括配置为发射脉冲的射频发射器和配置为接收发射的射频脉冲中的反射的射频脉冲的接收器。所接收的脉冲可以由运动信道和/或手势信道来处理。手势信道可以产生用于进一步处理以用于识别一个或多个不同运动手势的信号，诸如通过根据手势信道的输出信号的幅度、相位和频率的一个或多个来计算和评估特征。感测装置可以可选地用作用于评估用户活动的监视器，诸如通过计数某些活动。传感器可以通过基于一个或多个不同运动手势的识别产生控制信号来可选地用作许多不同装置的用户控制接口。制接口。制接口。

【技术实现步骤摘要】
用传感器进行手势识别
[0001]相关申请的交叉引用
[0002]本申请要求于2015年4月20日提交的美国临时专利申请第62/150,086号的权益，其公开内容通过引用并入本文。


[0003]本技术涉及用于检测运动物体和活体的特征的方法和装置。更具体地，涉及诸如用射频传感器来感测或识别手势或其他身体运动。

技术介绍

[0004]连续波(CW)多普勒雷达运动传感器发射连续波射频(RF)载波，并将发送的RF与返回回波混合以产生等于由运动目标产生的多普勒频移的差频。这些传感器不具有确定的范围限制(即它们可以接收近物体和远物体的信号，接收的信号是雷达截面积的函数)。这可能导致错误触发，即运动伪影干扰。它们在近距离处也可能具有导致错误触发的不希望的高灵敏度。
[0005]在Follen等人的美国专利第4,197,537号中描述了一种脉冲多普勒运动传感器。传输短脉冲，并且其回波与传输脉冲自混合。脉冲宽度限定范围选通区域。当发送脉冲结束时，在发送脉冲结束之后到达的混合结束和目标返回不被混合，从而被选通。
[0006]美国专利第5,963,090号公开了一种差分脉冲多普勒运动传感器，McEwan的“差分脉冲雷达运动传感器”交替传输两个脉冲宽度。然后它从每个宽度减去多普勒响应，以产生具有相当恒定的响应对范围的范围选通多普勒感测区域。
[0007]脉冲雷达，诸如McEwan的美国专利第5,361,070号“超宽带雷达运动传感器”产生了与传输的脉冲宽度相关的非常窄的感测区域。一种双脉冲多普勒雷达运动传感器，如McEwan的美国专利第5,682,164号“脉冲零差场干扰传感器”所述，发送第一个脉冲，并且在延迟后产生与第一脉冲的回波混合的第二脉冲。因此，范围选通感测带形成有限定的最小和最大范围。UWB雷达运动传感器的缺点是没有将全球RF监管接受作为蓄意发射器。它们也难以在中等范围内感测物体，并且在一些实施例中可能容易发生RF干扰。
[0008]在McEwan的美国专利第6,426,716号中描述了调制脉冲多普勒传感器。范围选通微波运动传感器包括可调的最小和最大检测范围。该装置包括具有相关联的脉冲产生和延迟元件以产生发射和混合脉冲的RF振荡器、单次发射(TX)/接收(RX)天线或一对分离的TX和RX天线以及RF接收机器，RF接收机器包括检测器/混频器，该检测器/混频器具有相关的滤波、放大和解调元件，以从混频器和回波脉冲产生范围选通多普勒信号。
[0009]在美国专利第7,952,515号中，McEwan公开了一种特定的全息雷达。它向全息雷达增加了范围选通，以限制对特定下降范围区域的响应。McEwan说，可以特别是在当将材料穿透到图像内部图像平面或切面时获得更清晰、更无杂波的成像表面的雷达全息图。范围选通使堆叠式全息图技术成为可能，其中多个成像表面可以沿下降范围方向堆叠。
[0010]在美国专利申请公开第2010/0214158号中，McEwan公布了一种用于全息雷达的RF
幅度采样器。McEwan说RF幅度采样器可以精细地解析窄带全息脉冲雷达产生的干涉图案。
[0011]在美国专利申请公开第214/0024917号中，Mcmahon等人描述了一种用于生理学感测的传感器，其可配置为产生用于发射用于范围选通感测的射频脉冲的振荡信号。传感器可以包括配置为发射脉冲的射频发射器和配置为接收发射的射频脉冲中的反射的射频脉冲的接收器。接收的脉冲可以被处理以检测生理学特征，诸如运动、睡眠、呼吸和/或心跳。
[0012]可能需要改进用于射频感测的传感器和处理，诸如用于特定运动或手势的检测或识别。

技术实现思路

[0013]本技术的一些实施例的一个方面涉及用于检测手势或特定身体运动的传感器。
[0014]本技术的一些实施例的一个方面涉及一种用于利用射频信号检测手势或身体运动的传感器。
[0015]该技术的一些实施例的另一方面涉及具有电路的这种传感器，该电路配置为产生诸如用于手势识别或身体运动类型识别的脉冲射频(RF)信号。
[0016]本技术的一些型式可以包括射频运动感测装置。该装置可以包括配置为发射射频信号的射频发射器。该装置可以包括配置为接收所发射的射频信号中的反射的射频信号的接收器。该装置可以包括运动信道电路，其配置为处理所发射的射频信号的接收的反射的射频信号并产生运动输出信号。该装置可以包括处理器，其配置为基于运动输出信号的幅度、相位和频率中的任何一个或多个来评估运动输出信号并识别运动。
[0017]在一些情况下，所识别的运动可以包括手部手势、手臂手势或组合的手部和手臂手势中的至少一个。所识别的运动可以包括翻转运动。所识别的运动可以包括活动。所识别的运动可以包括剃刮活动。
[0018]在一些情况下，运动输出信号可以包括同相和正交相位信号。所发射的射频信号可以包括脉冲射频振荡信号。运动信道电路可以包括带通滤波器。该装置或其处理电路可以配置为用表示所发射的射频信号的信号来解调所发射的射频信号中接收到的反射的射频信号。该装置或其处理电路可以配置为计算所发射的射频信号与所发射的射频信号的接收的反射的射频信号之间的时间差和/或相位差，并且基于所计算的时间差和/或相位差来识别运动。
[0019]在一些情况下，运动信道可以包括抗混叠滤波器。处理器可以配置为基于从运动输出信号的幅度、相位和频率中的任何两个计算的多个特征来对运动进行分类。处理器可以配置为基于由运动输出信号的幅度、相位和频率中的任何一个或多个所计算的持续时间来对运动进行分类或识别。处理器可以配置为根据运动输出信号的幅度、相位和频率中的每一个来计算多个特征。多个特征可以包括从对运动输出信号的幅度、相位和频率中的任何一个或多个的分析得到的确定的持续时间。
[0020]在一些情况下，所计算的多个特征可以包括以下中的一个或多个：
[0021](a)频率特性，其通过运动中的手势衍生自停止频率，达到某个最大频率，然后再次返回停止频率；
[0022](b)信号的时间和频率分析，其包括I和/或Q信道的短时傅里叶变换、峰值和谐波跟踪和/或信道处理中的任何一个；
[0023](b)相位特性，其包括以下任何一个：I和Q信号之间的相位差，以及在特征变化的平均值的一定数量的标准偏差内的重复信号的评估；
[0024](c)幅度特性，其包括以下任何一个：峰值和谷值检测、过零检测和信号检测包络；以及
[0025](d)倾斜偏度、峰度以及频率、相位、幅度、平均值和/或标准偏差的扩展。
[0026]可选地，处理器可以配置为将所计算的多个特征与一个或多个阈值进行比较。处理器可以配置为通过从多个预定运动中选择一个来识别运动。处理器可以配置为对所识别的运动的发生次数进行计数。处理器可以进一步配置为基于所识别的运动来生成用于设备的操作的控制信号。处理器可以被进一步配置为基于不同的所识别的运动来生成用于设备的不同操作的不同控制信号。处理器可以配置为基于来自多个传感器的运动输出信号本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.手势检测装置，配置为控制一设备的操作，该手势检测装置包括：射频发射器，所述发射器配置为发射射频信号；接收器，其配置为接收所发射的射频信号的反射信号，运动信道电路，其配置为处理所发射的射频信号的被接收的反射信号并产生运动输出信号；以及处理器，其配置为：(a)基于所述运动输出信号的幅度、相位和频率中的任何一个或多个来评估所产生的运动输出信号并识别人的运动；和(b)响应于所识别的运动，发出一个或多个控制信号，以控制所述设备。2.根据权利要求1所述的手势检测装置，其中，所述一个或多个控制信号激活所述设备的显示器上的视觉信号的生成。3.根据权利要求2所述的手势检测装置，其中，所述视觉信号包括显示在所述设备的所述显示器上的用户界面的变化。4.根据权利要求1所述的手势检测装置，其中，所述一个或多个控制信号激活所述设备的音频变化的产生。5.根据权利要求1
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4中任一项所述的手势检测装置，其中，所述设备包括以下任意一项：计算机、电视、计算机游戏机、用户设备、自动机器、机器人。6.根据权利要求1
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4中任一项所述的手势检测装置，其中，所述设备包括电视接收器，并且所述一个或多个控制信号控制所述电视接收器的操作，所述操作包括开启/关闭变化、音量变化和信道改变中的任何一个或多个。7.根据权利要求1
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4中任一项所述的手势检测装置，其中，所述手势检测装置配置为作为所述设备的一部件。8.根据权利要求1
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4中任一项所述的手势检测装置，其中，所产生的运动输出信号包括同相(I)和正交相位(Q)信号，并且其中所述处理器配置为通过评估所述同相(I)和正交相位(Q)信号之间的相位差的变化来评估所产生的运动输出信号和识别所述运动。9.根据权利要求8所述的手势检测装置，其中，所述处理器配置为根据所述变化产生方向改变信号。10.根据权利要求1所述的手势检测装置，其中，被识别的所述运动包括手部手势、手臂手势、手部手势和手臂手势的组合、翻转运动或活动中的至少一者。11.根据权利要求1
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4中任一项所述的手势检测装置，其中，所述手势检测装置配置为根据同相(I)和正交相位(Q)信号的相位信息，为运动源产生相对方向信号，并通过应用滞后和毛刺检测来抑制信号折叠。12.根据权利要求11所述的手势检测装置，其中，所述相位信息为相位旋转。13.根据权利要求1
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4中任一项所述的手势检测装置，其中，为了评估用于运动识别的运动输出信号，所述手势检测装置配置为确定相位变化为由同相(I)和正交相位(Q)信号形成的相量的旋转方向。14.根据权利要求1
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4中任一项所述的手势检测装置，其中，所发射的射频信号包括脉冲射频振荡信号。15.根据权利要求1
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4中任一项所述的手势检测装置，其中，所述运动信道电路包括带
通滤波器。16.根据权利要求1
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4中任一项所述的手势检测装置，其中，所述运动信道包括抗混叠滤波器。17.根据权利要求1
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4中任一项所述的手势检测装置，其中，所述处理器配置为基于由所述运动输出信号的幅度、相位和频率中的任意二者所计算的多个特征来对运动进行分类。18.根据权利要求1
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4中任一项所述的手势检测装置，其中，所述处理器配置为基于由所述运动输出信号的幅度、相位和频率中的任何一个或多个所计算的持续时间来对所述运动进行分类。19.根据权利要求17所述的手势检测装置，其中，所述处理器配置为根据所述运动输出信号的所述幅度、相位和频率中的每一个来计算所述多个特征。20.根据权利要求19所述的装置，其中所计算的多个特征包括以下中的一个或多个：(a)频率特性，其通过运动中的手势衍生自停止频率，达到某个最大频率，然后再次返回停止频率；(b)所述信号的时间和频率分析，其包括I和/或Q信道的短时傅里叶变换、峰值和谐波跟踪和/或信道处理中的任何一个；(b)相位特性，其包括：I和Q信号之间的相位差，以及在特征变化的平均值的一定数量的标准偏差内的重复信号的评估；(c)幅度特性，其包括以下任何一个：峰值和谷值检测、过零检测和信号检测包络；以及(d)倾斜偏度、峰度以及频率、相位、幅度、平均值和/或标准偏差的扩展。21.根据权利要求1
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4中任一项所述的手势检测装置，其中，所述处理器配置为通过从多个预定手势中选择一个来识别所述运动。22.根据权利要求1
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4中任一项所述的手势检测装置，其中，所述处理器配置为对所识别的运动的发生次数进行计...

【专利技术属性】
技术研发人员：史蒂芬，
申请(专利权)人：瑞思迈传感器技术有限公司，
类型：发明
国别省市：