體感識別裝置及通過其控制鼠標鍵盤操作的人機交互系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種體感識別裝置，包括主控模塊、深度成像模塊、彩色攝像頭、運動跟隨模塊以及通信模塊，所述深度成像模塊與主控模塊相連，用于采集深度圖像數據并將采集得到的深度圖像數據交由主控模塊處理；所述運動跟隨模塊與主控模塊相連，運動跟隨模塊調整整個體感識別裝置的角度，實現(xiàn)人體跟隨功能；所述彩色攝像頭與主控模塊相連，彩色攝像頭用于采集物體色彩數據；所述通信模塊與主控模塊相連，用于與電腦進行通信。一種通過體感識別裝置控制鼠標與鍵盤操作的人機交互系統(tǒng)，包括體感識別裝置、計算機，所述的體感識別裝置通過USB數據線與計算機相連。
【專利說明】體感識別裝置及通過其控制鼠標鍵盤操作的人機交互系統(tǒng)

【技術領域】
[0001]本實用新型涉及計算機領域，特別涉及一種體感識別裝置通過該裝置控制鼠標與鍵盤操作的人機交互系統(tǒng)。

【背景技術】
[0002]操作計算機時常用的人機交互模式是計算機用戶通過操作鍵盤與鼠標來與計算機進行互動。這種方式要求計算機用戶通過雙手進行操作，將用戶“綁定”在了計算機前。這種人機交互方式的缺點是當用戶不在計算機前時就難以對計算機進行控制，而且用戶長期采用相同的姿勢操作計算機容易引發(fā)頸椎病、腱鞘炎等各種疾病。例如教師在上課時經常使用PowerPoint軟件播放演示文稿；為了加強授課效果，教師經常需要離開電腦走到投影幕布前進行指點或在黑板上板書；每當需要切換演示文稿時，教師又不得不回到電腦前進行操作。又例如醫(yī)生在進行手術時有時需要查看患者的相關病情資料，但是操作電腦又會對已消毒的手套產生污染。
[0003]目前已出現(xiàn)了多種不通過鼠標或鍵盤操作計算機的方式，例如通過語音識別技術對計算機進行控制(實用新型專利申請?zhí)?01110061361.3)、通過佩戴特定設備對計算機進行控制(實用新型專利申請?zhí)?01210347942.8)等。這些方式能夠采集用戶的特定語音或動作信息并轉換為操作計算機的對應指令，但是仍然有一定的限制，例如用戶不能離開麥克風或需要佩戴專用設備。
實用新型內容
[0004]為解決上述問題，本實用新型公開了一種體感識別裝置通過該裝置控制鼠標與鍵盤操作的人機交互系統(tǒng)。
[0005]為了達到上述目的，本實用新型提供如下技術方案:一種體感識別裝置，包括主控模塊、深度成像模塊、彩色攝像頭、運動跟隨模塊以及通信模塊，所述深度成像模塊與主控模塊相連，用于采集深度圖像數據并將采集得到的深度圖像數據交由主控模塊處理；所述運動跟隨模塊與主控模塊相連，運動跟隨模塊調整整個體感識別裝置的角度，實現(xiàn)人體跟隨功能；所述彩色攝像頭與主控模塊相連，彩色攝像頭用于采集物體色彩數據；所述通信模塊與主控模塊相連，用于與電腦進行通信。
[0006]作為本實用新型的一種改進，所述的深度成像模塊包括紅外發(fā)射器和紅外攝像頭，紅外發(fā)射器用于發(fā)射紅外線覆蓋體感識別裝置的可視范圍，所述的主控模塊控制紅外發(fā)射器工作，調整紅外發(fā)射器光源。
[0007]作為本實用新型的一種改進，所述運動跟隨模塊包括步進電機和步進電機驅動電路。
[0008]作為本實用新型的一種改進，所述的通信模塊采用USB接口的通信方式。
[0009]作為本實用新型的一種改進，所述的步進電機采用24BYJ48，所述的步進電機驅動電路包括大功率復合管ULI2003。
[0010]一種通過體感識別裝置控制鼠標與鍵盤操作的人機交互系統(tǒng)，包括體感識別裝置、計算機，所述的體感識別裝置通過USB數據線與計算機相連。
[0011]本實用新型的有益效果:
[0012]本實用新型的體感識別裝置結構簡單，使用方便，準且度以及靈敏度高，同時成本低，具有廣泛的應用價值。同時通過本實用新型的體感識別裝置控制鼠標與鍵盤操作的人機交互系統(tǒng)，改善現(xiàn)有的人機交互模式，使得用戶能夠在不接觸計算機的情況下通過自身的手勢和動作對計算機進行控制；用戶可以自行配置人體動作與鼠標、鍵盤操作之間的對應關系，從而適應不同軟件的操作區(qū)別。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0013]圖1為本實用新型的人機交互系統(tǒng)的結構示意圖。
[0014]圖2為本實用新型的體感識別裝置的結構示意圖。
[0015]圖3為本實用新型的人機交互系統(tǒng)的軟件模塊圖。

【具體實施方式】
[0016]以下將結合具體實施例對本實用新型提供的技術方案進行詳細說明，應理解下述【具體實施方式】僅用于說明本實用新型而不用于限制本實用新型的范圍。
[0017]如圖2所示為本實用新型的體感識別裝置的結構示意圖包括主控模塊、深度成像模塊、彩色攝像頭、運動跟隨模塊和通信模塊。
[0018]所述主控模塊采用DSP芯片，選用TI公司的TMS320C6713DSK作為硬件開發(fā)平臺。該芯片的工作頻率可達到225MHZ。該模塊分別于深度成像模塊、彩色攝像頭、運動跟隨模塊和通信模塊相連。
[0019]所述深度成像模塊與主控模塊相連，主控模塊向深度成像模塊發(fā)送控制命令，并通過該模塊采集深度圖像數據。深度成像模塊包括紅外發(fā)射器和紅外攝像頭。
[0020]紅外發(fā)射器用于發(fā)射紅外線覆蓋體感識別裝置的可視范圍了，主控模塊控制紅外發(fā)射器工作，調整紅外發(fā)射器光源。
[0021]本實用新型選用具有CMOS感光器件，800萬像素的紅外攝像頭模塊。紅外攝像頭將采集得到的深度圖像數據交由主控模塊處理。
[0022]所述運動跟隨模塊與主控模塊相連，主控模塊向運動跟隨模塊發(fā)送控制命令，運動跟隨模塊用于調整整個體感識別裝置的角度，實現(xiàn)人體跟隨功能。該模塊包括步進電機和步進電機專門的驅動電路，步進電機采用24BYJ48,由于步進電機的驅動電流較大,采用大功率復合管ULI2003作為步進電機驅動器。
[0023]所述彩色攝像頭與主控模塊相連，彩色攝像頭用于采集物體色彩數據，主控模塊將色彩圖像數據和深度圖像數據進行對應，即色彩圖像中的每個像素分別與深度圖像中的一個像素對應，從而產生像素相互對應的圖像。
[0024]所述通信模塊與主控模塊相連，USB使用方便，即插即用，傳輸速率快。本實用新型采用的是USB與電腦實現(xiàn)通信。
[0025]如圖1所示為本實用新型的一種通過體感識別裝置控制鼠標與鍵盤操作的人機交互系統(tǒng)的結構示意圖，包括上述的體感識別裝置2、計算機1，所述的體感識別裝置2通過USB數據線與計算機I相連。
[0026]電腦I使用一般商用計算機，安裝Windows 7操作系統(tǒng)。體感識別裝置2與電腦I通過USB數據線相連，安放位置以能采集到用戶上半身正面圖像為佳。
[0027]本實施例中，主控程序為電腦I上安裝的基于體感識別裝置的人機交互系統(tǒng)，其軟件部分采用現(xiàn)有技術中的軟件，包括動作采集模塊3、動作識別模塊4、指令映射模塊5、命令發(fā)生模塊6。
[0028]此人機交互系統(tǒng)的使用方式如下:
[0029](I)用戶啟動人機交互系統(tǒng)軟件。
[0030](2)打開動作映射設置頁面，設置動作與鼠標、鍵盤事件之間的對應關系。系統(tǒng)支持多組對應關系設置。此步驟通?？梢蕴^，只在用戶需要修改指令映射關系時執(zhí)行。系統(tǒng)默認的動作映射有:
[0031]
用戶動作I鍵盤動作I鼠標動作左手向上舉起方向鍵上無_
左手向左伸出方向鍵左無_
左手向右伸出方向鍵右無_
左手向下放置方向鍵下無_
右手握拳_^_鼠標左鍵點擊右手手腕關節(jié)移動無_鼠標移動_
[0032](3)用戶面對體感識別裝置2做出動作，人機交互系統(tǒng)識別用戶動作并轉換為對應的鼠標、鍵盤事件，發(fā)送給操作系統(tǒng)，模擬鼠標、鍵盤動作。
[0033]本實施例中人機交互系統(tǒng)的具體工作步驟如下:
[0034](I)體感識別裝置2采集用戶人體輪廓與深度圖像，通過USB數據線傳輸到電腦
1
[0035](2)動作采集模塊3接收用戶動作數據，識別出用戶主要關節(jié)的三維坐標。
[0036](3)動作識別模塊4記錄用戶主要關節(jié)在最近一秒內的運動軌跡，使用多線程方式與指令映射模塊5中預先定義的多個動作模式進行比對，計算出用戶動作與預定義動作模式的相似度，若相似度超過特定閾值則判定用戶做出了特定動作。
[0037](4)若用戶做出了特定動作，查找指令映射模塊5中存儲的映射表，將用戶動作轉變?yōu)橄鄳氖髽伺c鍵盤動作，并其作為參數調用命令發(fā)生模塊6 ；
[0038](5)命令發(fā)生模塊6根據接收到的參數發(fā)送相應的鼠標與鍵盤事件給電腦操作系統(tǒng)，達到模擬鼠標與鍵盤操作的效果。
[0039]本實用新型方案所公開的技術手段不僅限于上述實施方式所公開的技術手段，還包括由以上技術特征任意組合所組成的技術方案。
【權利要求】
1.一種體感識別裝置，其特征在于:包括主控模塊、深度成像模塊、彩色攝像頭、運動跟隨模塊以及通信模塊，所述深度成像模塊與主控模塊相連，用于采集深度圖像數據并將采集得到的深度圖像數據交由主控模塊處理；所述運動跟隨模塊與主控模塊相連，運動跟隨模塊調整整個體感識別裝置的角度，實現(xiàn)人體跟隨功能；所述彩色攝像頭與主控模塊相連，彩色攝像頭用于采集物體色彩數據；所述通信模塊與主控模塊相連，用于與電腦進行通?目。
2.根據權利要求1所述一種體感識別裝置，其特征在于:所述的深度成像模塊包括紅外發(fā)射器和紅外攝像頭，紅外發(fā)射器用于發(fā)射紅外線覆蓋體感識別裝置的可視范圍，所述的主控模塊控制紅外發(fā)射器工作，調整紅外發(fā)射器光源。
3.根據權利要求1所述一種體感識別裝置，其特征在于:所述運動跟隨模塊包括步進電機和步進電機驅動電路。
4.根據權利要求1所述一種體感識別裝置，其特征在于:所述的通信模塊采用USB接口的通信方式。
5.根據權利要求3所述一種體感識別裝置，其特征在于:所述的步進電機采用24BYJ48，所述的步進電機驅動電路包括大功率復合管ULI2003。
6.一種通過體感識別裝置控制鼠標與鍵盤操作的人機交互系統(tǒng)，其特征在于:包括權利要求I所述的體感識別裝置、計算機，所述的體感識別裝置通過USB數據線與計算機相連。
【文檔編號】G06F3/01GK203950270SQ201420038465
【公開日】2014年11月19日 申請日期:2014年1月22日 優(yōu)先權日:2014年1月22日
【發(fā)明者】高超, 祖洋洋, 羅長法, 楊樂 申請人:南京信息工程大學