用於產生用於手勢識別的圖像矩陣的模塊、系統和方法與流程
2023-10-26 10:05:23 4
本發明從根據權利要求1的前序部分所述的用於產生用於手勢識別的圖像矩陣的模塊出發。本發明還從用於產生用於手勢識別的圖像矩陣的系統和方法出發。
背景技術：
這樣的設備眾所周知。例如已知的是，通過雷射投影機和光敏傳感器的使用來產生通過雷射投影機照明的場景。在此，將圖像例如用於手勢識別，所述手勢識別例如在雷射投影機的光中實施。然而，如果要提高通過雷射投影機產生的投影圖像的圖像質量，則已知的雷射投影機必須相對耗費地構造。
技術實現要素：
本發明的任務是，提出用於產生用於手勢識別的模塊、系統和方法，其中，改善投影圖像的圖像質量並且儘管如此構造耗費相對小。
根據並列權利要求所述的用於產生用於手勢識別的根據本發明的模塊、根據本發明的系統和根據本發明的方法相對於現有技術具有以下優點：由於根據藉助至少一個同步數據信號傳輸的圖像行方向信息由圖像數據產生圖像矩陣，當通過雷射投影機儘管如此產生具有相對高的圖像質量的投影圖像時也才能夠實現根據圖像矩陣的手勢識別。為了提高圖像質量，雷射投影機尤其配置用於應用隔行(Interlacing)方法，其中，在本發明範疇內隔行方法可以理解為：直接相繼產生的投影圖像的初始圖像行的或第一圖像行的寫方向分別交替。由於圖像行方向信息的通過模塊的使用，有利地能夠實現，當通過雷射投影機實施隔行方法時可以區分所實施手勢的運動方向。優選地，圖像矩陣是強度矩陣、尤其是光柵圖，其中，給投影圖像的像素分別明確唯一地分配強度值。此外，有利地通過圖像行方向信息的藉助至少一個同步數據信號的傳輸提供具有相對小的構造耗費的系統。所述至少一個同步數據信號尤其包括關於雷射器的輻射方向的以及關於行的以編碼形式的寫方向的信息(圖像行方向信息)，以便通過利用簡單的同步數據信號傳輸不同事件(例如，幀開始奇數、幀開始偶數和/或行開始)。尤其如此產生圖像矩陣，使得在根據隔行方法運行的雷射投影機中能夠實現手勢識別，而不需要關於雷射器的射束方向的詳細的角說明，並且通過簡單的方式傳輸關於寫方向的信息(圖像行方向信息)。
可以由從屬權利要求以及參照附圖的描述得到本發明的有利的構型和擴展方案。
根據一種優選的擴展方案設置，所述圖像行方向信息涉及投影圖像的通過所述雷射投影機模塊投影的圖像行的寫方向，其中，所述圖像行尤其是所述投影圖像的初始圖像行。
由此，根據本發明有利地能夠實現，由於圖像矩陣的根據圖像行方向信息的產生能夠區分所實施手勢的運動方向。
根據另一優選擴展方案設置，所述至少一個同步數據信號包括涉及所述投影圖像的垂直同步數據信號和涉及所述投影圖像的圖像行的水平同步數據信號。
由此，根據本發明有利地能夠實現，可以提供圖像行方向信息到用於投影圖像的每一個圖像行的模塊上。水平同步數據信號尤其包括圖像行方向信息。
根據另一優選擴展方案設置，所述模塊具有用於將垂直同步數據信號與水平同步數據信號同步的同步單元。
由此，根據本發明有利地能夠實現，所述模塊和雷射投影機模塊相互獨立地、尤其異步地可運行，因為在所述模塊中實施垂直同步數據信號與水平同步數據信號的同步。
根據另一優選擴展方案設置，所述模塊具有用於根據作為圖像矩陣存儲在所述存儲器單元中的圖像數據進行手勢識別的手勢識別單元。
由此，根據本發明有利地能夠實現，為了手勢識別而訪問存儲在存儲器單元中的圖像矩陣，從而在根據隔行方法運行的雷射投影機中也相對可靠地實施手勢識別。
根據一種優選的擴展方案、尤其根據本發明的系統設置，雷射投影機模塊如此配置，使得初始圖像行的寫方向在彼此相繼的投影圖像的投影時交替。
由此，根據本發明有利地能夠實現，雷射投影機如此配置，使得隔行方法通過雷射投影機實施，以便達到相對高的圖像質量並且儘管如此實現可靠的手勢識別。
根據一種優選的擴展方案、尤其根據本發明的方法設置，在第四方法步驟中，將至少一個同步數據信號傳輸到根據本發明的模塊上，其中，在第五方法步驟中，通過所述模塊的存儲器控制單元將所述圖像數據信號的圖像數據根據所述至少一個同步數據信號以圖像矩陣的形式存儲在所述存儲器單元中，其中，通過所述存儲器控制單元由所述圖像數據根據所述圖像行方向信息產生所述圖像矩陣。
由此，根據本發明有利地能夠實現，改善投影圖像的圖像質量並且儘管如此構造耗費相對小。由於圖像矩陣的由圖像數據的根據藉助至少一個同步數據信號傳輸的圖像行方向信息的產生，在通過雷射投影機以相對高的圖像質量產生的投影圖像中也實現手勢的尤其通過圖像矩陣的分析處理的識別。
根據另一優選的擴展方案、尤其根據本發明的方法設置，在第六方法步驟中，通過所述雷射投影機藉助所述投影雷射射束沿著另一寫方向投影另一投影圖像的另一圖像行，其中，在第七方法步驟中，通過所述光傳感器模塊如此產生另一圖像數據信號，使得所述另一圖像數據信號包括涉及所述另一圖像行的另外的圖像數據，其中，在第八方法步驟中通過所述雷射投影機模塊如此產生至少一個另外的同步數據信號，使得所述至少一個另外的同步數據信號具有涉及所述另一圖像行的所述另一寫方向的另外的圖像行方向信息，其中，尤其在第九方法步驟中，通過所述存儲器控制單元由所述另外的圖像數據根據所述另外的圖像行方向信息產生所述另一圖像矩陣。
由此，根據本發明有利地能夠實現，雷射投影機配置用於實施隔行方法，從而達到投影圖像的相對高的圖像質量並且儘管如此可以區分所實施的手勢的運動方向。
根據另一優選的擴展方案、尤其根據本發明的方法設置，所述圖像行是所述投影圖像的初始圖像行並且所述另一圖像行是所述另一投影圖像的初始圖像行，其中，如此投影所述圖像行和所述另一圖像行，使得當直接在所述投影圖像之後投影所述另一投影圖像時所述另一圖像行的所述另一寫方向與所述圖像行的所述寫方向相反。
由此，根據本發明有利地能夠實現，在投影圖像的相對高的圖像質量的情況下也實現可靠的手勢識別。
在附圖中示出並且在隨後的描述中進一步闡述本發明的實施例。
附圖說明
附圖示出：
圖1以示意性視圖示出根據本發明的方法的一種實施方式產生的投影圖像，
圖2以示意性視圖示出根據本發明的一種實施方式的系統，
圖3以示意性視圖示出由根據本發明的一種實施方式的系統產生的同步數據信號，
圖4以示意性視圖示出根據本發明的一種實施方式的方法，以及
圖5示出在根據本發明的一種實施方式的方法中應用的參數組。
具體實施方式
在不同的附圖中，相同的部件總是設置有相同的附圖標記並且因此通常也分別僅僅一次地描述或者提及。
圖1以示意性視圖示出根據本發明的方法的一種實施方式產生的投影圖像50。在所述方法中，藉助根據本發明的(例如在圖2中示出的)系統的雷射投影機10的投影雷射射束2將投影圖像50逐行地投影到投影面3上，其中，投影雷射射束2如此運動，使得沿著寫方向101(在圖中從左向右)寫投影圖像50的初始圖像行51，隨後基本沿著相反的(即反向平行的)寫方向101、102分別寫投影圖像50的兩個直接彼此相繼的圖像行51、52。在投影圖像50的投影之後，藉助投影雷射射束2將另一投影圖像50'逐行地投影到投影面3上，其中，特別優選地實施隔行方法。這意味著，如此使投影雷射射束2運動，使得沿著另一寫方向101'(在示圖中從右向左)寫另一投影圖像50'的另一初始圖像行51'，所述另一寫方向基本上與(直接)先前投影的投影圖像50的初始圖像行51的寫方向101相反地(反向平行地)定向。同樣，在另一投影圖像50'的投影時，基本上沿著相反的(反向平行的)另外的寫方向101'、102'分別寫另外的投影圖像50'的兩個直接彼此相繼的另外的圖像行51'、52'。
在圖2中以示意性視圖示出根據本發明的一種實施方式的系統1，其中，該實施方式與其他實施方式基本相同。系統1包括雷射投影機模塊10、光傳感器模塊20和根據本發明的模塊30。
雷射投影機模塊10如此配置，使得藉助投影雷射射束2將投影圖像50逐行地投影到投影面3上，其中，如在此示出的那樣沿著寫方向101寫投影圖像的圖像行51，其方式是，使投影雷射射束2(在示圖中從左向右)運動。如果對象4、例如手保持在光程中，則投影雷射射束2在對象4上反射，由此產生反射信號2'。雷射投影機模塊10還配置用於產生至少一個同步數據信號11、12，其中，所述至少一個同步數據信號11、12通過雷射投影機模塊10如此配置，使得所述至少一個同步數據信號11、12具有圖像行方向信息。同步數據信號11、12優選包括垂直同步數據信號11和水平同步數據信號12。
光傳感器模塊20如此配置，使得在投影圖像50的投影期間探測反射信號2'，其中，圖像數據信號、即尤其具有強度值的強度數據流根據所探測的反射信號2'來產生。光傳感器模塊20例如包括光敏傳感器21——例如光電二極體21——和/或用於產生圖像數據信號的傳感器電路單元22。圖像數據信號例如是數字的圖像數據信號或者模擬的圖像數據信號(其中，圖像數據信號例如在模塊30中數位化)。為了使圖像數據信號的圖像數據——其以下也稱作測量數據——能夠用於產生在雷射投影機10之前場景的二維圖像矩陣，將圖像數據信號的圖像數據尤其分別分配給相應坐標。光電二極體雖然尤其配置用於所反射的光(反射信號2')的強度的測量，然而優選不提供關於光來自哪個方向的信息。所述信息根據本發明由雷射投影機10的至少一個同步數據信號11、12獲得。
系統1還包括用於產生用於手勢識別的圖像矩陣的模塊30、尤其圖像產生模塊30。模塊30具有用於輸入雷射投影機模塊10的至少一個同步數據信號的至少一個第一數據輸入單元31，例如用於與雷射投影機模塊10通信的通信接口或者處理器輸入單元。在此，至少一個同步數據信號通過第一數據傳輸單元41從雷射投影機模塊10傳輸到模塊30上。數據傳輸單元41在至少一個同步數據信號11、12的(水平的和垂直的同步數據信號11、12的)串行傳輸時例如包括(僅僅)一個數據線路或者在至少一個同步數據信號11、12的(水平的和垂直的同步數據信號11、12的)並行傳輸時包括(僅僅)兩個數據線路。此外，模塊30包括用於輸入光傳感器模塊20的圖像數據信號的第二數據輸入單元32，例如用於與光傳感器模塊20通信的第二通信接口或者處理器輸入端。
附加地，模塊30包括存儲器單元22——例如工作存儲器或隨機存取存儲器(RAM)——和存儲器控制單元34，例如具有工作存儲器控制器(RAM控制器)的功能的狀態機。在本發明範疇內，存儲器控制單元34尤其也稱作狀態機。存儲器控制單元34如此配置，使得圖像數據信號的圖像數據根據同步數據信號11、12作為圖像矩陣(即尤其作為光柵圖狀存儲的強度值矩陣)存儲在存儲器單元33中。在此，由圖像數據根據藉助至少一個同步數據信號11、12傳輸的圖像行方向信息產生或者組成圖像矩陣，使得尤其圖像數據與相應圖像行51、52、51'、52'的寫方向101、102、101'、102'無關地(有序地)存儲在圖像矩陣中。
模塊30還包括用於將垂直同步數據信號11與水平同步數據信號12同步的同步單元35和用於根據作為圖像矩陣存儲在存儲器單元33中的圖像數據進行手勢識別的手勢識別單元36。
雷射投影機10和模塊30(尤其圖像產生模塊30)優選實現為分離的設備，其中，至少一個同步數據信號11、12通過構造為通信接口的數據輸入單元31實現。替代地，雷射投影機10和圖像產生模塊30集成在電設備1中，其中，數據輸入單元31例如是處理器輸入端。
在圖3中以示意性視圖示出由根據本發明的一種實施方式的系統產生的同步數據信號11、12、11'、12'，其中，該實施方式與其他實施方式基本相同。在此，至少一個(外部的)同步數據信號11、12包括垂直的(外部的)同步數據信號11(vSync)和水平的(外部的)同步數據信號12(hSync)。如果雷射投影機10以另一處理器時鐘運行，則所述(外部的)垂直的和水平的同步數據信號11和12例如可以時間錯開地到達模塊30。因此，至少一個同步數據信號11、12優選首先在圖像產生模塊30中同步，也就是說，垂直同步數據信號11與水平同步數據信號12在模塊30中如此同步，使得產生至少一個另外的(內部的)同步數據信號11'、12'、即另一(內部的)垂直同步數據信號11'和另一(內部的)水平同步數據信號12'。優選地，同步單元35(尤其同步塊)在模塊30中如此實現，使得由至少一個(外部的)同步數據信號11、12通過寫寄存器的應用來生成同步的(內部的)垂直的和水平的同步數據信號11'、12'。優選地，這通過以下實現：在第一時鐘(參見附圖標記201)期間的垂直的或水平的同步數據信號11、12的上升沿時一個時鐘之後(參見附圖標記202)作為控制值檢查各個其他同步數據信號的值，使得例如可以區分涉及投影圖像50的不同事件或情形。在圖3中示出四個所述事件或情形，其中，(在示圖的左列中)對於每個情形或事件示出外部的垂直同步數據信號11和外部的水平同步數據信號12，其中，(在示圖的右列中)對於每一情形或事件示出(在移位寄存器中產生的)內部的垂直同步數據信號11'和(在移位寄存器中產生的)外部的水平同步數據信號12'。
第一情形(示圖的第一行)涉及(例如投影圖像50的)圖像開始，其中，沿著寫方向101(例如從左向右)寫初始圖像行或第一圖像行51。第二情形(示圖的第二行)涉及(例如另一投影圖像50'的)圖像開始，其中，沿著(反向平行的)另一寫方向101'(例如從右向左)寫另一初始圖像行或第一圖像行51'。第三情形(第三行)涉及行開始。第四情形(第四行)涉及水平同步數據信號12(hSync)用於寫方向101、102、101'、102'的方向顯示的應用，其中，尤其不顯示行開始。
(內部的)水平的和/或垂直的同步數據信號11'、12'——在此也稱作內部同步數據信號——用於將測量數據(圖像數據信號的圖像數據)相應於投影雷射射束2的寫方向101、101'地寫入到模塊30的存儲器單元33中。優選地，所述方法步驟通過存儲器控制單元34實施，所述存儲器控制單元尤其配置為具有RAM控制器的功能的狀態機。優選地，在此通過存儲器控制單元34將測量值如此存儲到存儲器單元33中，使得在存儲器單元33中分別相繼地存儲投影圖像50的彼此相繼的圖像行51、52的圖像數據，從而圖像數據與寫反向101、101'無關地以有序的方式存儲。
在圖4中以示意性視圖示出根據本發明的一種實施方式的方法，其中，該實施方式與其他實施方式基本相同，其中，在此示出存儲器控制單元34(尤其測量數據RAM控制器34)的狀態圖。優選地，存儲器控制單元34對於每一個投影圖像50、50'(即對於每一個幀)來開始。優選地，圖像數據信號的圖像數據通過存儲器控制單元34寫入到存儲器單元33(尤其環形緩衝器)中。優選地，模塊30的用於實施手勢識別程序的手勢識別單元36如此配置，使得通過用於手勢識別的手勢識別程序訪問環形緩衝器。優選地，一旦對於手勢識別要求新的圖像矩陣，就通過手勢識別程序將開始信號(參見附圖標記311)傳輸到存儲器控制單元34上。附加地，尤其將位於存儲器單元33中的數據圖像(即圖像矩陣)拷貝到圖像存儲器(未示出)中，以便例如在圖像屏幕(同樣未示出)上顯示數據圖像。
優選地，通過存儲器控制單元34實施隨後描述的用於產生圖像矩陣的方法步驟。使存儲器控制單元34首先由第一方法狀態310(基本狀態)轉變到第二方法狀態320(拷貝存儲器)中，當開始信號尤其由手勢識別單元36接收(參見附圖標記311)時，其中，在第二方法狀態320中將圖像矩陣的圖像數據從存儲器單元33拷貝到圖像存儲器中，直至拷貝過程結束(通過附圖標記321示出)。
隨後，使存儲器控制單元34轉變到第三方法狀態330(監視vSync)中，其中，檢查(內部的)垂直同步數據信號11'是否示出主動狀態，其中，在存在圖像開始(vSync主動，參見附圖標記331)的情形中根據(內部的)水平同步數據信號12'探測(涉及圖像行51的)寫方向101，其中，給變量分配否定值，其中，將像素存儲器地址設置為「零」。
隨後，使存儲器控制單元34轉變到第四方法狀態340(監視hSync)中，其中，計數圖像行，使方向變量交替並且在達到行偏移並且不存在行跳躍的情形中使存儲器控制單元34轉變到第五方法狀態350(等待像素偏移)中。
在第五方法狀態350(等待像素偏移)中計數像素，其中，在達到像素偏移值的情形中(參見附圖標記351)使存儲器控制單元34轉變到第六方法狀態360(寫行)中，其中，在第六方法狀態360中將圖像數據行存儲在存儲器單元33中，其中，在第六方法狀態360中計數像素，其中，存儲像素值，其中，使像素存儲器地址遞增，其中，在達到圖像寬度並且行數小於圖像高度的情形中使存儲器控制單元34轉變到第四方法狀態340(監視hSync)中，否則佔據第一狀態310(基本狀態)。
在圖5中以示意性視圖示出在根據本發明的一種實施方式的方法中所使用的參數組，其中，該實施方式與其他實施方式基本相同。在開始信號的接收之後並且在圖像矩陣的存儲在緩衝器或存儲器單元33的圖像數據拷貝到了圖像存儲器中之後，存儲控制單元34開始存儲新的測量數據或圖像數據作為圖像矩陣。不同的狀態310、320、33、340、350、360尤其如此配置，使得存儲器控制單元34將投影圖像50的可任意配置的圖像區段寫入到存儲器單元33中，其中，所述圖像區段通過在圖5中示出的參數組來限定。在此，示出光傳感器模塊20的圖像數據信號(參見附圖標記5)和存儲在圖像矩陣中的圖像數據(參見附圖標記6)。參數組例如包括圖像高度401、行偏移401'、圖像寬度402、像素偏移402'、垂直的和水平的同步數據信號11'、12'。例如，可以調節圖像矩陣的解析度，其中，關於垂直方向的解析度的調節通過行跳躍來實現(參見例如附圖標記500)，其中，關於水平方向的解析度的調節通過測量數據數位化時的採樣率的配置來實現。