手势 传感器 小米申请传感器模组专利，实现指纹和手势识别
小米申请传感器模组专利，实现指纹和手势识别
金融界2024年2月27日消息，据国家知识产权局公告，北京小米移动软件有限公司申请一项名为“一种传感器模组、电子设备、感应识别方法及存储介质“，公开号CN117616478A，申请日期为2022年6月。
专利摘要显示，本公开是关于一种传感器模组、电子设备、感应识别感应式检测方法、装置及可读存储介质。传感器模组，包括：透镜层，所述透镜层包括：第一透镜和第二透镜，其中，所述第一透镜和所述第二透镜的焦距不同；传感器，所述传感器包括：指纹传感区域和手势传感区域，其中，所述第一透镜设置于所述指纹传感区域之上，所述第二透镜设置于所述手势传感区域之上，所述指纹传感区域用于接收经过所述第一透镜的光信号进行指纹识别，所述手势传感区域用于接收经过所述第二透镜的光信号进行手势识别。
本文源自金融界
手势传感器，带你装逼带你飞
在这篇文章中，我们将展示如何使用简单的原件，如红外传感器与 Arduino Nano ，去制作手势检测器。在本文的末尾，你可以学到：
解释红外传感器的应用及其工作原理使用 TPA81 传感器使用红外传感器检测动作和手势制作一个炫酷的检测器来增加或减少你的扬声器音量材料
名称 数量 Arduino Nano R3 x1 8像素热电堆阵列传感器 TPA81 x1 红外动作传感器 HC-SR505 x8 0.96inch SPI 128X64 OLED x1 面包板 x1 杜邦线 若干 Arduino IDE 被动红外传感器：它是如何工作的？
被动式红外传感器（Passive Infrared，PIR）是一种电子传感器，用于测量其视场中的物体辐射的红外线。它们最常用于基于 PIR 的动作检测器。所有温度高于绝对零度的物体都以辐射的形式发出热能。通常，这种辐射对人眼是不可见的，因为它以红外波长辐射，但它可以通过特殊的电子设备进行检测。
被动在这里指的是，红外传感器不产生或向外辐射能量。它们完全是通过检测物体发出或反射的红外辐射来工作的。他们不检测或测量热量。
TPA81 是一个热电堆阵列（Thermopile Array），检测波长在2-22μm之间的红外线。这是辐射热的波长。热释电传感器（Pyro-electric Sensor），通常用于防盗报警，打开外部灯光，检测特定波段红外线。这些传感器只能检测热量的变化，因此它们为动作探测器。虽然在机器人技术中很有用，但它们的应用受到限制，因为它们不能检测和测量静态热源的温度。另一种类型的传感器是热电堆阵列。这些用于非接触式红外温度计。它们的探测角度或视场（FOV）非常宽，约为100°，需要遮挡物或透镜，或者通常两者都需要，来获得更加有效的视场，大约为12°。有些具有内置透镜。最近，一些热电堆阵列传感器，内置了电子元件和硅透镜，变得流行起来，像 TPA81 。TPA81 内有八个热电堆排列成一排，可以同时测量8个相邻点的温度，还可以使用伺服电机来控制模块去热成像。 TPA81 可以探测2米范围内的蜡烛火焰，并且不受环境光的影响。
红外传感器类似于只能看到温暖的东西的相机。所以 TPA81 是一个具有8像素分辨率的热成像仪，当然，人体总是散发热量的。现在，如果我们用一个控制器来控制红外传感器，并且为红外传感器定义一些手势，那么我们可以做一个简单的手势检测器。
在这个项目中，我们决定使用红外传感器和 Arduino 制作手势检测器。我们使用 TPA81 作为红外传感器，但是它有点贵，所以如果你想省钱，你可以使用8个 HC-SR505 作为红外传感器（不使用透镜）。 TPA81 支持 I2C 协议，与 Arduino Nano 兼容。这个炫酷的项目帮助你了解图像处理和手势检测的基础。我们开始吧。
电路
代码
对于第一个电路（使用 TPA81），你可以把代码复制到 Arduino IDE 中。但首先必须要添加库，然后再上传代码。
#include "Wire.h"
#include "TPA81.h"
// Create new TPA81 instance
TPA81 tpa;
void setup() {
Serial.begin(9600);
// You need to begin the Wire library to use TPA81 library
Wire.begin();
}
void loop() {
// Print temperature light
Serial.print(tpa.getAmbient());
Serial.print(" ");
// Print all temperature point
for (int i = 1; i <= 8; i++)
{
Serial.print(tpa.getPoint(i));
Serial.print(" ");
}
Serial.println(" ");
delay(100);
}
运行此代码后，打开 Arduino IDE 中的串口监视器，查看 TPA81 的8个阵列温度。每一行中的第一个数字是总温度。现在把你的手放在传感器前面，看看你身体的温度。要定义手势，你应该知道你的手的温度，并且把它设定为一个偏移量。我们把它设置为29度。上传下一个代码，然后把手放在传感器前移动。
#include "Wire.h"
#include "TPA81.h"
// Create new TPA81 instance
TPA81 tpa;
void setup() {
Serial.begin(9600);
// You need to begin the Wire library to use TPA81 library
Wire.begin();
}
void loop() {
// Print temperature light
Serial.print(tpa.getAmbient());
Serial.print(" ");
// Print all temperature point
for (int i = 1; i <= 8; i++) { if (tpa.getPoint(i)>29)
Serial.print("# ");
else
Serial.print(". ");
}
Serial.println(" ");
delay(100);
}
我们编写了一种算法来检测一个简单的手势，比如增加或减少播放器的音量。你可以复制下面的代码并尝试它。
密集恐惧症请远离
#include "Wire.h"
#include "TPA81.h"
#include "ssd1306.h"
#include "DHT.h"
// Create new TPA81 instance
TPA81 tpa;
#define VCCSTATE SSD1306_SWITCHCAPVCC
#define WIDTH 128
#define HEIGHT 64
#define PAGES 8
#define OLED_RST 9
#define OLED_DC 8
#define OLED_CS 10
#define SPI_MOSI 11 /* connect to the DIN pin of OLED */
#define SPI_SCK 13
uint8_t oled_buf[WIDTH * HEIGHT / 8];
int gesture[8][20];
int tgesture[8];
int sum=0;
int sflag; // standby flag
int gcount;
int c;
int ex;
int vol=5;
const uint8_t v1 [] PROGMEM = {
0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00,
0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00,
0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00,
0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00,
0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00,
0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00,
0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00,
0x00, 0x0c, 0x31, 0xc6, 0x0c, 0x61, 0x86, 0x3e, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00,
0x00, 0x0c, 0x67, 0xe6, 0x0c, 0x61, 0x86, 0x3e, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00,
0x00, 0x06, 0x66, 0x36, 0x0c, 0x61, 0xce, 0x30, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00,
0x00, 0x06, 0x6c, 0x36, 0x0c, 0x61, 0xce, 0x30, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00,
0x00, 0x06, 0x6c, 0x36, 0x0c, 0x61, 0xce, 0x3e, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00,
0x00, 0x06, 0x4c, 0x36, 0x0c, 0x61, 0xb6, 0x3e, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00,
0x00, 0x02, 0xcc, 0x36, 0x0c, 0x61, 0xb6, 0x30, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00,
0x00, 0x03, 0xc6, 0x36, 0x06, 0x61, 0xb6, 0x30, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00,
0x00, 0x03, 0x87, 0xe7, 0xe7, 0xe1, 0x86, 0x3e, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00,
0x00, 0x01, 0x81, 0xc7, 0xe3, 0x81, 0x86, 0x3e, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00,
0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00,
0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00,
0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00,
0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00,
0x00, 0x00, 0x18, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00,
0x00, 0x00, 0x38, 0x40, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00,
0x00, 0x00, 0x78, 0x70, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00,
0x00, 0x00, 0xf8, 0x38, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00,
0x00, 0x00, 0xf9, 0x88, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00,
0x00, 0x1f, 0xf9, 0xcc, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00,
0x00, 0x1f, 0xf8, 0xc4, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00,
0x00, 0x1f, 0xf8, 0x66, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00,
0x00, 0x1f, 0xf8, 0x66, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00,
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0x00, 0x1f, 0xf8, 0x66, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00,
0x00, 0x1f, 0xf8, 0xc4, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00,
0x00, 0x0f, 0xf9, 0x8c, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00,
0x00, 0x00, 0xf8, 0x18, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00,
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0x00, 0x00, 0x38, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00,
0x00, 0x00, 0x18, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00,
0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00,
0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00,
0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00,
0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00,
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0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00,
0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00,
0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00,
0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00,
0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00,
0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00,
0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00,
0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00,
0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00,
0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00,
0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00,
0x00, 0x1f, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00,
0x00, 0x3f, 0x80, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00,
0x00, 0x3f, 0x80, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00,
0x00, 0x3f, 0x80, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00,
0x00, 0x3f, 0x80, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00,
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0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00,
0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00,
0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00
};
// 文章过长，此处有删减，完整代码请访问 https://zhangyue.xin/Articles/Content/63 以获得更好的阅读体验
void dsply(int input){
int n1,n2;
if (input<10){ SSD1306_char3216(10, 25, '0', oled_buf);
switch(input)
{ case 0 : SSD1306_char3216(26, 25, '0', oled_buf); break;
case 1 : SSD1306_char3216(26, 25, '1', oled_buf); break;
case 2 : SSD1306_char3216(26, 25, '2', oled_buf); break;
case 3 : SSD1306_char3216(26, 25, '3', oled_buf); break;
case 4 : SSD1306_char3216(26, 25, '4', oled_buf); break;
case 5 : SSD1306_char3216(26, 25, '5', oled_buf); break;
case 6 : SSD1306_char3216(26, 25, '6', oled_buf); break;
case 7 : SSD1306_char3216(26, 25, '7', oled_buf); break;
case 8 : SSD1306_char3216(26, 25, '8', oled_buf); break;
case 9 : SSD1306_char3216(26, 25, '9', oled_buf); break; } }
else
{ n1=input/10;
n2=input%10;
switch(n1) {
case 0 : SSD1306_char3216(10, 25, '0', oled_buf); break;
case 1 : SSD1306_char3216(10, 25, '1', oled_buf); break;
case 2 : SSD1306_char3216(10, 25, '2', oled_buf); break;
case 3 : SSD1306_char3216(10, 25, '3', oled_buf); break;
case 4 : SSD1306_char3216(10, 25, '4', oled_buf); break;
case 5 : SSD1306_char3216(10, 25, '5', oled_buf); break;
case 6 : SSD1306_char3216(10, 25, '6', oled_buf); break;
case 7 : SSD1306_char3216(10, 25, '7', oled_buf); break;
case 8 : SSD1306_char3216(10, 25, '8', oled_buf); break;
case 9 : SSD1306_char3216(10, 25, '9', oled_buf); break; }
switch(n2) {
case 0 : SSD1306_char3216(26, 25, '0', oled_buf); break;
case 1 : SSD1306_char3216(26, 25, '1', oled_buf); break;
case 2 : SSD1306_char3216(26, 25, '2', oled_buf); break;
case 3 : SSD1306_char3216(26, 25, '3', oled_buf); break;
case 4 : SSD1306_char3216(26, 25, '4', oled_buf); break;
case 5 : SSD1306_char3216(26, 25, '5', oled_buf); break;
case 6 : SSD1306_char3216(26, 25, '6', oled_buf); break;
case 7 : SSD1306_char3216(26, 25, '7', oled_buf); break;
case 8 : SSD1306_char3216(26, 25, '8', oled_buf); break;
case 9 : SSD1306_char3216(26, 25, '9', oled_buf); break; }
} }
void setup() {
Serial.begin(9600);
Wire.begin();
SSD1306_begin();
SSD1306_clear(oled_buf);
}
void loop() {
for (int i = 0; i <= 7; i++) // reading 8 pixel { if (tpa.getPoint(i)>29)
{Serial.print("#");
Serial.print(" ");
gesture[i][0]=1;}
else
{Serial.print(".");
Serial.print(" ");
gesture[i][0]=0;}
}
for (int y = 0; y<=7; y++){sum+=gesture[y][0];} Serial.println(sum); // sum of 8 pixel
Serial.println(" ");delay(100); // speed of reading
//////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////standby
if (sum==8){sflag=1; Serial.println("standby");}
else {sum=0;}
//////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////progress
if (sflag==1 && sum!=8){
Serial.println("start gesture");
gcount=0;
c=0;
sum=0;
while (sum<8)
{sum=0;
for (int i = 0; i <= 7; i++) { if (tpa.getPoint(i)>29)
{Serial.print("#");
Serial.print(" ");
gesture[i][gcount]=1;}
else
{Serial.print(".");
Serial.print(" ");
gesture[i][gcount]=0;}
}
for (int y = 0; y<=7; y++) {sum+=gesture[y][gcount];delay(5);} // sum of 8 pixel
Serial.println(" "); delay(50); // speed of reading
gcount++; // lentgh of gesture
}
Serial.print("sum : "); Serial.println(sum);
Serial.print("lentgh of gesture : "); Serial.println(gcount);
delay(5);
for (int c=0; c<=7; c++){
for (int z=0; z<=gcount; z++)
{tgesture[c]+=gesture[c][z];delay(5);}
Serial.println("processing");}
tgesture[0]+= tgesture[1];
tgesture[2]+= tgesture[3];
tgesture[4]+= tgesture[5];
tgesture[6]+= tgesture[7];
tgesture[0]+= tgesture[2];
tgesture[4]+= tgesture[6];
if (tgesture[0]<tgesture[4])
{ vol+=(gcount/2); Serial.print("volume up");}
if (tgesture[4]<tgesture[0])
{vol-=(gcount/2); Serial.print("volume down");}
sflag=0;
}
sum=0;
SSD1306_clear(oled_buf);
switch (vol)
{ case 1 : SSD1306_bitmap(0, 0,v1, 128, 64, oled_buf); break;
case 2 : SSD1306_bitmap(0, 0,v2, 128, 64, oled_buf); break;
case 3 : SSD1306_bitmap(0, 0,v3, 128, 64, oled_buf); break;
case 4 : SSD1306_bitmap(0, 0,v4, 128, 64, oled_buf); break;
case 5 : SSD1306_bitmap(0, 0,v5, 128, 64, oled_buf); break;
case 6 : SSD1306_bitmap(0, 0,v6, 128, 64, oled_buf); break;
case 7 : SSD1306_bitmap(0, 0,v7, 128, 64, oled_buf); break;
case 8 : SSD1306_bitmap(0, 0,v8, 128, 64, oled_buf); break;
case 9 : SSD1306_bitmap(0, 0,v9, 128, 64, oled_buf); break;
case 10 : SSD1306_bitmap(0, 0,v10, 128, 64, oled_buf); break;
case 11 : SSD1306_bitmap(0, 0,v11, 128, 64, oled_buf); break; }
SSD1306_display(oled_buf);
}
下一步是什么？
使用上述方法，你可以扩展代码以检测其他手势然后定义命令，以便在检测到这些动作和手势时执行某些任务。
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