基于VL53L5CX多区域渡越时间测距传感器的完整手势识别解决方案 2022-10-17

 

解决方案说明

 

该解决方案旨在使用渡越时间(ToF)测距传感器和STM32微控制器提供低成本的手势识别功能。该方案稳健可靠,可替代相机成像技术,因为ToF传感器不会因为照明不良或表面不反光而导致泄露隐私或性能下降。

本设计所采用的是VL53L5CX渡越时间测距传感器,具有宽视野和8x8多区域检测。支持手势识别功能的软件在STM32F401 MCU上运行,用于平衡功耗和处理性能,并提供丰富的接口和集成式外设,

其目标应用范围非常广泛。该解决方案可以轻松集成到家用电器(如咖啡机、烹饪盘和烤箱)、个人电子设备(如笔记本电脑、平板电脑和AR/VR耳机),以及其他应用(如自动售货机、公共屏幕和电梯)中。

主要产品优势

首个实时原生8x8多区域渡越时间传感器,具有宽视野,可对每个区域进行多目标检测和距离测量

STM32F4系列MCU实现了成本、功耗和处理能力之间的理想平衡,几乎适用于任何采用手势识别功能的应用。

 

All Features

  • 多区域测距输出可覆盖或8x8个原生单独区域
  • 正方形45°x45°视野(63°对角线)
  • 高达4米
  • 在每个区域内进行多目标检测和距离测量
  • 每个区域都配有运动指示器
  • 60 Hz帧频能力
  • 自主低功耗模式与可编程阈值
  • 直方图处理
  • 不可见(940 nm)的辐射光
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Imaging and Photonics Solutions
产品型号 描述
 
The VL53L5CX is a state of the art, Time-of-Flight (ToF), multizone ranging sensor enhancing the ST FlightSense product family. Housed in a miniature reflowable package, it integrates a SPAD array, physical infrared filters, and diffractive optical elements (DOE) to achieve the best ranging performance in various ambient lighting conditions with a range of cover glass materials.
 
Microcontrollers & Microprocessors
产品型号 描述
 

The STM32F401xD/xE devices are based on the high-performance ARM®Cortex® -M4 32-bit RISC core operating at a frequency of up to 84 MHz. Its Cortex®-M4 core features a Floating point unit (FPU) single precision which supports all ARM single-precision data-processing instructions and data types. It also implements a full set of DSP instructions and a memory protection unit (MPU) which enhances application security.

The STM32F401xD/xE incorporate high-speed embedded memories (512 Kbytes of Flash memory, 96 Kbytes of SRAM), and an extensive range of enhanced I/Os and peripherals connected to two APB buses, two AHB buses and a 32-bit multi-AHB bus matrix.

All devices offer one 12-bit ADC, a low-power RTC, six general-purpose 16-bit timers including one PWM timer for motor control, two general-purpose 32-bit timers. They also feature standard and advanced communication interfaces.

All tools & software

Imaging Software

批量生产

基于VL53L5CX多区渡越时间测距传感器的全方位手势识别解决方案

接近传感器软件 --

 

 

STSW-IMG035以具有宽视场的VL53L5CX飞行时间8x8多区测距传感器为基础,是一款简单稳健的手势识别解决方案。该软件包含一套完整的开发生态系统,带有即用型示例代码和直观的GUI,可缩短设计时间。

 

STSW-IMG035 gesture VL53L5CX

VL53L5CX的手势识别算法可以检测轻触、双击、左右滑动、水平控制等多种动作。

由于软件包中提供了库,该应用程序可以在基于Cortex® M0+和M4的微控制器上运行。该软件包内含:GUI可执行文件、NUCLEO-F401RE板的示例代码、支持Cortex®内核的库以及通俗易懂的用户手册。

 

要运行GUI,需要VL53L5CX Nucleo扩展板(X-NUCLEO-53L5A1)和NUCLEO-F401RE Nucleo板。两款板件也可作为P-NUCLEO-53L5A1下的套件提供。您也可以使用连接到STM32 Nucleo板的分接板(VL53L5CX-SATEL),如应用笔记AN5717所述。

 

这种手势解决方案的主要优点之一是提供了完全的隐私,这归功于VL53L5CX对距离信息的计算(无图像、无摄像头)。性能与目标反射率无关。与基于摄像头的解决方案不同,该解决方案即使在戴手套或在低光照条件下也能完成识别工作。

 

手势识别模式可以与VL53L5CX传感器的距离测量模式相结合,实现用户检测和系统激活用例。紧凑的传感器尺寸使其易于集成,并且可以隐藏在深色盖窗之后。

 

手势识别可用于增强众多应用和最终产品的体验,非常适合家用电器设备,如:咖啡机、烹饪盘或烤箱。在公共场所,手势识别可以控制自动售货机、电梯呼叫按钮等。个人电子产品也可以从手势识别中受益:尤其是在智能扬声器、笔记本电脑、平板电脑或AR/VR耳机中。

 

VL53L5CX可进行多区域距离测量,最多8x8实时原生区域和宽达63°对角线视野。传感器的每个区域都可以测量到目标的距离(最长4米),最大频率为60 Hz。VL53L5CX采用意法半导体的专利型直方图算法,可以检测视野内的多个目标,盖片串扰抗扰度超过60 cm。

 

所有功能

手势识别,基于意法半导体的飞行时间 (ToF) 技术:

手部跟踪:用户手部在笛卡尔坐标系(X、Y 和 Z)中的准确实时位置

点击和双击

左右滑动

水平控制

可以启用其他手势

易于集成的即用型解决方案:

STM32F401微控制器的完整应用示例显示了MCU项目中的库集成,包括VL53L5CX配置和串扰校准示例

面向若干Arm® Cortex®微控制器单元的交钥匙手势库

直观的GUI,探索手势识别:

多个图形小部件(手势识别、手部跟踪器、照片查看器、幻灯片放映控件等)

用于回放和调试的数据记录功能

基于FlightSense技术的手势识别优势:

完全隐私、无图像、无摄像头模块

不受目标反射率影响。即使穿戴手套,仍能精准识别手势

“一体式传感器”易于集成,可隐藏在深色盖板玻璃之后

低功耗且易于集成到任何架构中

 

 


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