專利名稱：用于遠(yuǎn)距離識別的體感外部設(shè)備與人體高度識別方法
技術(shù)領(lǐng)域：
用于遠(yuǎn)距離識別的體感外部設(shè)備與人體高度識別方法屬于體感設(shè)備的擴(kuò)展設(shè)備與擴(kuò)展識別方法，尤其涉及一種可以擴(kuò)大體感識別距離的體感設(shè)備的擴(kuò)展設(shè)備與擴(kuò)展識別方法。
背景技術(shù)：
早期的體感設(shè)備是連接到游戲主機(jī)上的外部設(shè)備，它通過感應(yīng)器接收玩家的動作或/和語音信息，實(shí)現(xiàn)對游戲的控制。體感設(shè)備突破了傳統(tǒng)游戲控制模式，無需玩家操作手中的游戲手柄，即可進(jìn)行游戲。這種全新的利用肢體語言和聲音控制游戲的方式，不僅給玩家?guī)砣碌挠螒蝮w驗(yàn)和更豐富的操作空間，而且對減輕游戲疲勞和鍛煉身體起到積極作用。目前主流的體感設(shè)備包括任天堂Wii游戲機(jī)、索尼PS3的PlayStation Move體感設(shè)備、Leap Motion手勢運(yùn)動識別設(shè)備、微軟公司的Kinect體感設(shè)備以及華碩公司XtionPRO。無論任天堂的Wii游戲機(jī)還是PlayStation Move體感設(shè)備,均需要手持與主機(jī)相連接或匹配的特殊設(shè)備才能使用，這種被動式感應(yīng)方式，限制了它們在其它領(lǐng)域中的應(yīng)用。Leap Motion是手勢運(yùn)動設(shè)備，無需手持特殊設(shè)備，即可通過手指直接控制電腦，可以完成圖片縮放、移動、旋轉(zhuǎn)、指令操作、精準(zhǔn)控制、隔空書寫等工作，而且系統(tǒng)的感應(yīng)區(qū)間能夠精確到百分之一毫米。這種主動式體感識別方式及高精度感應(yīng)區(qū)間，可能會對某些傳統(tǒng)行業(yè)帶來深刻影響，比如說雕塑家、建筑師可以利用該技術(shù)完成一份虛擬的作品，然后再通過3D打印技術(shù)把模型或?qū)嵨锎蛴〕鰜?；醫(yī)生可利用該技術(shù)做實(shí)驗(yàn)或者模擬手術(shù)等等。但是，由于Leap Motion只能完成手部動作的識別，因此手部在前、并且近識別距離的適用條件，也使其應(yīng)用領(lǐng)用受到限制。而微軟公司的Kinect體感設(shè)備和華碩公司Xtion PRO是人體交互領(lǐng)域的第三代革命性產(chǎn)品，并將成為未來體感技術(shù)的豐碑。它采用主動式識別方式，無需被識別對象手持任何控制器，僅需要一個外部體感設(shè)備既可以同時進(jìn)行語音和動作的識別，而且在30Hz的條件下可以同時捕捉多個人的48個骨骼動作，另外其成像的光譜范圍更寬，可在可見光波段和紅外波段分別成RGB圖像和紅外深度圖像。Kinect體感設(shè)備和華碩公司Xtion PRO識別語音和骨骼動作、以及寬波段的特殊性能，使其具有可以應(yīng)用到社會生活中更多領(lǐng)域的潛質(zhì)。遺憾的是，Kinect設(shè)備為游戲而開發(fā)，使其識別距離僅局限于1.5m到4m范圍內(nèi)。不能在其它距離范圍內(nèi)進(jìn)行識別的技術(shù)瓶頸在于，當(dāng)識別距離小于1.5m時，Kinect設(shè)備的視場只能覆蓋人體的一部分造成某些部位無法成像；而當(dāng)識別距離大于4m時，人體在Kinect設(shè)備視場中目標(biāo)太小而無法識別。為了使小居室環(huán)境下的玩家可以使用Kinect設(shè)備，普遍采用的方式是在Kinect設(shè)備前方配置“貓眼”的外部設(shè)置，增大視場角，可以使識別距離拉近到0.5m。然而這項(xiàng)技術(shù)仍然不能滿足4m之外識別距離的要求，這個劣勢限制了體感設(shè)備在遠(yuǎn)距離動作識別場所的應(yīng)用。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的就是提供一種可以使體感設(shè)備識別4m以外目標(biāo)人體動作的外部設(shè)備，并進(jìn)行人體高度識別。為了解決上述問題，本發(fā)明設(shè)計(jì)了一種體感外部設(shè)備與人體高度識別方法，該外部設(shè)備可以使體感設(shè)備在4m外進(jìn)行目標(biāo)人體的動作識別，同時該人體高度識別方法可以判斷目標(biāo)人體的身高。本發(fā)明的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的:
用于遠(yuǎn)距離識別的體感外部設(shè)備，包括水平排列的第一變焦望遠(yuǎn)鏡、第二變焦望遠(yuǎn)鏡和第三變焦望遠(yuǎn)鏡；第一變焦望遠(yuǎn)鏡和第三變焦望遠(yuǎn)鏡為紅外波段且規(guī)格相同，第二變焦望遠(yuǎn)鏡為可見光波段；第一變焦望遠(yuǎn)鏡與第二變焦望遠(yuǎn)鏡光軸之間的距離等于體感設(shè)備紅外發(fā)射端與可見光接收端之間的距離，第二變焦望遠(yuǎn)鏡與第三變焦望遠(yuǎn)鏡光軸之間的距離等于體感設(shè)備可見光接收端與紅外接收端之間的距離；第一變焦望遠(yuǎn)鏡中的第一活動鏡片由第一宏動臺和第一微動臺承載，沿光軸方向移動，第二變焦望遠(yuǎn)鏡中的第二活動鏡片由第二宏動臺和第二微動臺承載，沿光軸方向移動，第三變焦望遠(yuǎn)鏡中的第三活動鏡片由第三宏動臺和第三微動臺承載，沿光軸方向移動；第一微動臺在第一宏動臺上沿光軸方向運(yùn)動，第二微動臺在第二宏動臺上沿光軸方向運(yùn)動，第三微動臺在第三宏動臺上沿光軸方向運(yùn)動。上述用于遠(yuǎn)距離識別的體感外部設(shè)備，所述的第一宏動臺和第三宏動臺做相同調(diào)整；第一微動臺和第三微動臺做相同調(diào)整。上述用于遠(yuǎn)距離識別的體感外部設(shè)備，所述的第一變焦望遠(yuǎn)鏡配置在沿光軸方向運(yùn)動的第一總動臺上；第二變焦望遠(yuǎn)鏡配置在沿光軸方向運(yùn)動的第二總動臺上；第三變焦望遠(yuǎn)鏡配置在沿光軸方向運(yùn)動的第三總動臺上。所述的第一總動臺、第二總動臺與第三總動臺安裝在機(jī)械固定架上。利用上述用于遠(yuǎn)距離識別的體感外部設(shè)備實(shí)現(xiàn)的人體高度識別方法，包括以下步驟:
步驟S1:調(diào)整第二宏動臺；
步驟S2:根據(jù)第二變焦望遠(yuǎn)鏡的角放大率，調(diào)整第一宏動臺和第三宏動臺；
步驟S3:判斷體感設(shè)備能否識別目標(biāo)人體動作，如果能識別，執(zhí)行步驟S4，如果不能識另IJ，執(zhí)行步驟SI ；
步驟S4:調(diào)整第二微動臺；
步驟S5:計(jì)算第二變焦望遠(yuǎn)鏡的角放大率；
步驟S6:根據(jù)第二變焦望遠(yuǎn)鏡的角放大率，調(diào)整第一微動臺和第三微動臺；
步驟S7:根據(jù)第一變焦望遠(yuǎn)鏡或第二變焦望遠(yuǎn)鏡或第三變焦望遠(yuǎn)鏡的焦距和角放大率，計(jì)算目標(biāo)人體的高度。上述人體高度識別方法，在步驟S6和步驟S7之間，還包括調(diào)整第一總動臺，使第一變焦望遠(yuǎn)鏡的出瞳與體感設(shè)備紅外發(fā)射端入瞳位于同一豎直平面內(nèi)；調(diào)整第二總動臺，使第二變焦望遠(yuǎn)鏡的出瞳與體感設(shè)備可見光接收端入瞳位于同一豎直平面內(nèi)；調(diào)整第三總動臺，使第三變焦望遠(yuǎn)鏡的出瞳與體感設(shè)備紅外接收端入瞳位于同一豎直平面內(nèi)。
由于本發(fā)明用于遠(yuǎn)距離識別的體感外部設(shè)備通過在體感設(shè)備前端放置變焦望遠(yuǎn)鏡，通過增大視角，實(shí)現(xiàn)對4m以外目標(biāo)人體的動作識別；在上述體感外部設(shè)備上實(shí)現(xiàn)的人體高度識別方法，結(jié)合望遠(yuǎn)鏡焦距和角放大率，實(shí)現(xiàn)對目標(biāo)人體高度判斷；本發(fā)明突破體感設(shè)備識別距離的限制，擴(kuò)大體感設(shè)備的應(yīng)用范圍，使體感設(shè)備的應(yīng)用從游戲、娛樂擴(kuò)展到安防、軍事、醫(yī)療、教育、工程和銀行等領(lǐng)域。


圖1是本發(fā)明用于遠(yuǎn)距離識別的體感外部設(shè)備結(jié)構(gòu)示意圖。圖2是圖1的俯視圖。圖3是在本發(fā)明體感外部設(shè)備實(shí)現(xiàn)的人體高度識別方法。圖中:1第一變焦望遠(yuǎn)鏡、11第一活動鏡片、12第一宏動臺、13第一微動臺、14第一總動臺、2第二變焦望遠(yuǎn)鏡、21第二活動鏡片、22第二宏動臺、23第二微動臺、24第二總動臺、3第三變焦望遠(yuǎn)鏡、31第三活動鏡片、32第三宏動臺、33第三微動臺、34第三總動臺、4機(jī)械固定架。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖對本發(fā)明具體實(shí)施方式
作進(jìn)一步詳細(xì)描述。本實(shí)施例中的體感設(shè)備為Kinect體感設(shè)備，用于遠(yuǎn)距離識別的體感外部設(shè)備結(jié)構(gòu)示意圖如圖1所示，圖2是圖1的俯視圖，圖2中虛線的圓角矩形貫穿三個鏡片，表示望遠(yuǎn)鏡，但本發(fā)明不局限于圖2所示的鏡片數(shù)量和鏡頭結(jié)構(gòu)。該體感外部設(shè)備包括水平排列的第一變焦望遠(yuǎn)鏡1、第二變焦望遠(yuǎn)鏡2和第三變焦望遠(yuǎn)鏡3 ;第一變焦望遠(yuǎn)鏡I和第三變焦望遠(yuǎn)鏡3為紅外波段且規(guī)格相同，第二變焦望遠(yuǎn)鏡2為可見光波段；第一變焦望遠(yuǎn)鏡I與第二變焦望遠(yuǎn)鏡2光軸之間的距離等于體感設(shè)備紅外發(fā)射端與可見光接收端之間的距離，第二變焦望遠(yuǎn)鏡2與第三變焦望遠(yuǎn)鏡3光軸之間的距離等于體感設(shè)備可見光接收端與紅外接收端之間的距離；第一變焦望遠(yuǎn)鏡I中的第一活動鏡片11由第一宏動臺12和第一微動臺13承載，沿光軸方向移動，第二變焦望遠(yuǎn)鏡2中的第二活動鏡片21由第二宏動臺22和第二微動臺23承載，沿光軸方向移動，第三變焦望遠(yuǎn)鏡3中的第三活動鏡片31由第三宏動臺32和第三微動臺33承載，沿光軸方向移動；第一微動臺13在第一宏動臺12上沿光軸方向運(yùn)動，第二微動臺23在第二宏動臺22上沿光軸方向運(yùn)動，第三微動臺33在第三宏動臺32上沿光軸方向運(yùn)動。其中:第一宏動臺12和第三宏動臺32做相同調(diào)整；第一微動臺13和第三微動臺33做相同調(diào)整；所述的第一變焦望遠(yuǎn)鏡I配置在沿光軸方向運(yùn)動的第一總動臺14上；第二變焦望遠(yuǎn)鏡2配置在沿光軸方向運(yùn)動的第二總動臺24上；第三變焦望遠(yuǎn)鏡3配置在沿光軸方向運(yùn)動的第三總動臺34上；所述的第一總動臺14、第二總動臺24與第三總動臺34安裝在機(jī)械固定架4上。利用上述用于遠(yuǎn)距離識別的體感外部設(shè)備實(shí)現(xiàn)的人體高度識別方法，流程圖如圖3所示，該方法包括以下步驟:
步驟S1:調(diào)整第二宏動臺22 ；
步驟S2:根據(jù)第二變焦望遠(yuǎn)鏡2的角放大率，調(diào)整第一宏動臺12和第三宏動臺32 ； 步驟S3:判斷體感設(shè)備能否識別目標(biāo)人體動作，如果能識別，執(zhí)行步驟S4，如果不能識另IJ，執(zhí)行步驟SI ；
步驟S4:調(diào)整第二微動臺23 ；
步驟S5:計(jì)算第二變焦望遠(yuǎn)鏡2的角放大率；
步驟S6:根據(jù)第二變焦望遠(yuǎn)鏡2的角放大率，調(diào)整第一微動臺13和第三微動臺33 ；步驟S7:根據(jù)第一變焦望遠(yuǎn)鏡I或第二變焦望遠(yuǎn)鏡2或第三變焦望遠(yuǎn)鏡3的焦距和角放大率，計(jì)算目標(biāo)人體的高度。本實(shí)施例的人體高度識別方法，還可以選擇在步驟S6和步驟S7之間，還包括調(diào)整第一總動臺14，使第一變焦望遠(yuǎn)鏡I的出瞳與體感設(shè)備紅外發(fā)射端入瞳位于同一豎直平面內(nèi)；調(diào)整第二總動臺24，使第二變焦望遠(yuǎn)鏡2的出瞳與體感設(shè)備可見光接收端入瞳位于同一豎直平面內(nèi)；調(diào)整第三總動臺34，使第三變焦望遠(yuǎn)鏡3的出瞳與體感設(shè)備紅外接收端入瞳位于同一豎直平面內(nèi)。
權(quán)利要求
1.用于遠(yuǎn)距離識別的體感外部設(shè)備，其特征在于包括水平排列的第一變焦望遠(yuǎn)鏡(I)、第二變焦望遠(yuǎn)鏡(2)和第三變焦望遠(yuǎn)鏡(3);第一變焦望遠(yuǎn)鏡(I)和第三變焦望遠(yuǎn)鏡(3)為紅外波段且規(guī)格相同，第二變焦望遠(yuǎn)鏡(2)為可見光波段；第一變焦望遠(yuǎn)鏡(I)與第二變焦望遠(yuǎn)鏡(2)光軸之間的距離等于體感設(shè)備紅外發(fā)射端與可見光接收端之間的距離，第二變焦望遠(yuǎn)鏡(2)與第三變焦望遠(yuǎn)鏡(3)光軸之間的距離等于體感設(shè)備可見光接收端與紅外接收端之間的距離；第一變焦望遠(yuǎn)鏡(I)中的第一活動鏡片(11)由第一宏動臺(12)和第一微動臺(13)承載，沿光軸方向移動，第二變焦望遠(yuǎn)鏡(2)中的第二活動鏡片(21)由第二宏動臺(22)和第二微動臺(23)承載，沿光軸方向移動，第三變焦望遠(yuǎn)鏡(3)中的第三活動鏡片(31)由第三宏動臺(32 )和第三微動臺(33 )承載，沿光軸方向移動；第一微動臺(13 )在第一宏動臺(12)上沿光軸方向運(yùn)動，第二微動臺(23)在第二宏動臺(22)上沿光軸方向運(yùn)動，第三微動臺(33)在第三宏動臺(32)上沿光軸方向運(yùn)動。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于遠(yuǎn)距離識別的體感外部設(shè)備，其特征在于所述的第一宏動臺(12)和第三宏動臺(32)做相同調(diào)整；第一微動臺(13)和第三微動臺(33)做相同調(diào)難iF.0
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于遠(yuǎn)距離識別的體感外部設(shè)備，其特征在于所述的第一變焦望遠(yuǎn)鏡(I)配置在沿光軸方向運(yùn)動的第一總動臺(14)上；第二變焦望遠(yuǎn)鏡(2)配置在沿光軸方向運(yùn)動的第二總動臺(24)上；第三變焦望遠(yuǎn)鏡(3)配置在沿光軸方向運(yùn)動的第三總動臺(34)上。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的用于遠(yuǎn)距離識別的體感外部設(shè)備，其特征在于所述的第一總動臺(14)、第二總動臺(24)與第三總動臺(34)安裝在機(jī)械固定架(4)上。
5.利用權(quán)利要求1所述的用于遠(yuǎn)距離識別的體感外部設(shè)備實(shí)現(xiàn)的人體高度識別方法，其特征在于包括以下步驟: 步驟S1:調(diào)整第二宏動臺(22)； 步驟S2:根據(jù)第二變焦望遠(yuǎn)鏡(2)的角放大率，調(diào)整第一宏動臺(12)和第三宏動臺(32)； 步驟S3:判斷體感設(shè)備能否識別目標(biāo)人體動作，如果能識別，執(zhí)行步驟S4，如果不能識另IJ，執(zhí)行步驟SI ； 步驟S4:調(diào)整第二微動臺(23)； 步驟S5:計(jì)算第二變焦望遠(yuǎn)鏡(2)的角放大率； 步驟S6:根據(jù)第二變焦望遠(yuǎn)鏡(2)的角放大率，調(diào)整第一微動臺(13)和第三微動臺(33)； 步驟S7:根據(jù)第一變焦望遠(yuǎn)鏡(I)或第二變焦望遠(yuǎn)鏡(2)或第三變焦望遠(yuǎn)鏡(3)的焦距和角放大率，計(jì)算目標(biāo)人體的高度。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的人體高度識別方法，其特征在于在步驟S6和步驟S7之間，還包括調(diào)整第一總動臺(14)，使第一變焦望遠(yuǎn)鏡(I)的出瞳與體感設(shè)備紅外發(fā)射端入瞳位于同一豎直平面內(nèi)；調(diào)整第二總動臺(24)，使第二變焦望遠(yuǎn)鏡(2)的出瞳與體感設(shè)備可見光接收端入瞳位于同一豎直平面內(nèi)；調(diào)整第三總動臺(34)，使第三變焦望遠(yuǎn)鏡(3)的出瞳與體感設(shè)備紅外接收端入瞳位于同一豎直平面內(nèi)。
全文摘要
用于遠(yuǎn)距離識別的體感外部設(shè)備與人體高度識別方法屬于體感設(shè)備的擴(kuò)展設(shè)備與擴(kuò)展識別方法，尤其涉及一種可以擴(kuò)大體感識別距離的體感設(shè)備的擴(kuò)展設(shè)備與擴(kuò)展識別方法；該外部設(shè)備通過在體感設(shè)備前端放置變焦望遠(yuǎn)鏡，通過增大視角，實(shí)現(xiàn)對3m以外目標(biāo)人體的動作識別；在上述體感外部設(shè)備上實(shí)現(xiàn)的人體高度識別方法，結(jié)合望遠(yuǎn)鏡焦距和角放大率，實(shí)現(xiàn)對目標(biāo)人體高度判斷；本發(fā)明突破體感設(shè)備識別距離的限制，擴(kuò)大體感設(shè)備的應(yīng)用范圍，使體感設(shè)備的應(yīng)用從游戲、娛樂擴(kuò)展到安防、軍事、醫(yī)療、教育、工程和銀行等領(lǐng)域。
文檔編號G01B11/02GK103148788SQ201310107270
公開日2013年6月12日 申請日期2013年3月29日 優(yōu)先權(quán)日2013年3月29日
發(fā)明者寧凱 申請人:寧凱