一種基于動作捕捉的屏幕、投影非接觸式交互裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及人機交互領(lǐng)域，具體地，涉及一種基于動作捕捉的屏幕、投影非接觸式交互裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]目前的對于屏幕或投影畫面的非接觸交互方法，要么通過陀螺儀、加速度傳感器、地磁傳感器等進行解算，精度差、存在累計誤差。要么通過圖像識別的方式來進行手勢判另IJ，進行復雜的圖像處理算法，成本高，識別率低，還沒有出現(xiàn)一種實時的沒有累計誤差、精度較高的基于屏幕、投影儀的非接式交互裝置出現(xiàn)。更沒有將操作者的運動軌跡和基于屏幕、投影儀的高精度非接觸交互相結(jié)合方法出現(xiàn)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]針對現(xiàn)有交互裝置的不足，本發(fā)明的目的是提供一種基于動作捕捉的屏幕、投影非接觸式交互裝置，該裝置將光學、圖像、運動軌跡和交互式結(jié)合在一起，將操作者的運動軌跡和基于屏幕、投影儀的高精度非接觸交互相結(jié)合，提高操作者和畫面的交互性和娛樂性。
[0004]為實現(xiàn)以上目的，本發(fā)明提供一種基于動作捕捉的屏幕、投影非接觸式交互裝置，包括:光線發(fā)射及運動感知部分、光線接收部分和解算部分，其中:
[0005]所述的光線發(fā)射及運動感知部分，發(fā)射至少兩種波長的光線通過聚焦匯聚成一個光斑到屏幕或投影的區(qū)域上，同時采集、識別光線發(fā)射及運動感知部分的運動軌跡和姿態(tài)作為人機交互的操作指令；
[0006]所述的光線接收部分，采集光線發(fā)射及運動感知部分發(fā)射的光線在屏幕或投影區(qū)域上的紫外或紅外等不可見光譜的聚焦圖像，并將聚焦圖像發(fā)送給解算部分；
[0007]所述的解算部分，通過光線接收部分采集的聚焦圖像，解算當前圖像中的光斑相對于屏幕或投影區(qū)域的相對坐標；同時接收光線發(fā)射部分的運動軌跡和姿態(tài)發(fā)射的操作指令，將光斑的相對坐標和光線發(fā)射部分運動軌跡和姿態(tài)的操作指令傳遞給其他具有運算功能的處理設(shè)備。光斑的相對坐標作為系統(tǒng)縱橫坐標定位的指示，姿態(tài)的操作指令起到類似鼠標按鍵的效果，具備二者功能的設(shè)備作為計算機的輸入設(shè)備，提高人機交互效果。
[0008]優(yōu)選地，所述的光線發(fā)射模塊，發(fā)射至少兩種波長的光線，通過聚焦匯聚成一個光斑到屏幕或投影區(qū)域上；
[0009]優(yōu)選地，所述的運動感知模塊，采集光線發(fā)射部分的三個坐標軸向的加速度、角加速度、俯仰、翻滾和偏擺等信息，根據(jù)設(shè)定的動作模板對其進行識別、區(qū)分，形成不同的人機交互操作指令通過無線發(fā)送給解算部分。
[0010]所述的聚焦圖像，指的是對屏幕或投影區(qū)域上顯示圖像進行聚焦的圖像；
[0011]優(yōu)選地，所述的光線發(fā)射模塊，包括可見光譜光源、不可見光譜光源、多光譜匯集、光學聚焦、輔助按鍵，其中:
[0012]所述可見光譜光源，包括至少一種波長的光源，且該光源的波長范圍為可見光譜，以方便操作者在操作前對光斑坐標進行校準，同時方便操作者在使用過程中觀看聚焦在屏幕或投影區(qū)域的光斑位置；
[0013]所述不可見光譜光源，包括至少一種波長的光源，且該光源的波長為紫外光譜或紅外光譜，用于光線接收部分進行圖像采集，方便圖像識別過程中過濾到屏幕或投影區(qū)域的可見光譜的圖像，消除本底干擾；
[0014]所述多光譜匯集，將不同波長的光源發(fā)出的光線匯集在一起，形成一個至少包含兩種光譜的光線輸出給光源聚焦；
[0015]所述光學聚焦，接收多光譜匯集輸出的光線，通過自身的各種光學透鏡進行聚焦，形成光斑到屏幕或投影區(qū)域上；
[0016]所述輔助按鍵，設(shè)置在光線發(fā)射及運動感知部分上，為用于提高娛樂交互性的操作功能按鍵，以配合屏幕或投影的畫面進行交互式操作。
[0017]優(yōu)選地，所述的運動感知模塊，包括運動軌跡檢測、運動感知處理器、無線發(fā)射，其中:
[0018]所述運動軌跡檢測，用于對光線發(fā)射及運動感知部分的當前運動軌跡實時進行物理量采集并進行數(shù)字化處理，生成運動狀態(tài)物理量的原始數(shù)字信息，并將信息傳遞給運動感知處理器；
[0019]所述運動感知處理器，用于對運動軌跡檢測采集到的運動狀態(tài)物理量的原始數(shù)字信息進行解算、識別，區(qū)分成各種動作作為交互的操作指令，并傳遞給無線發(fā)射模塊；
[0020]所述無線發(fā)射模塊，將運動感知處理器解算、識別的基于光線發(fā)射及運動感知部分運動軌跡的操作指令進行無線數(shù)據(jù)傳輸給結(jié)算部分。
[0021]更優(yōu)選地，所述的運動狀態(tài)物理量，包括光線發(fā)射及運動感知部分的速度、加速度、角速度、角加速度、俯仰、翻滾和偏擺中的一種或多種。
[0022]優(yōu)選地，所述的光線接收部分，包括濾光鏡、成像鏡頭、成像模塊，其中:
[0023]所述濾光鏡，為一種光學帶通濾光片，其只允許特定波長及其周邊一定波長范圍內(nèi)的光線進入；
[0024]所述成像鏡頭，用于對屏幕或投影區(qū)域進行成像聚焦，將聚焦的光學圖像傳遞給成像模塊；
[0025]所述成像模塊，位于成像鏡頭的像距位置，用于將聚焦的光學圖像轉(zhuǎn)換成數(shù)字圖像，并將數(shù)字圖像的數(shù)據(jù)傳遞給解算部分。
[0026]更優(yōu)選地，所述的濾光鏡，其中心波長為光線發(fā)射及運動感知部分所發(fā)射的不可見光譜的波長；
[0027]所述的成像模塊，其光譜靈敏度覆蓋光線發(fā)射及運動感知部分所發(fā)射的不可見光譜的波長。
[0028]優(yōu)選地，所述的解算部分，包括無線接收模塊、圖像接口、解算處理器、數(shù)據(jù)輸出模塊，其中:
[0029]所述無線接收模塊，接收光線發(fā)射及運動感知部分發(fā)射的交互操作指令，并傳遞給解算處理器；
[0030]所述圖像接口，接收光線接收部分傳遞的數(shù)字圖像，并將數(shù)字圖像轉(zhuǎn)換成解算處理器能夠解算的數(shù)據(jù)格式；
[0031]所述解算處理器，將經(jīng)過格式轉(zhuǎn)換的數(shù)字圖像進行圖像處理，在圖像中識別出光線發(fā)模塊在屏幕或投影區(qū)域發(fā)射的光斑，消除因仿射變換和鏡頭因素帶來的畫面畸變，解算出光斑相對于屏幕或投影區(qū)域的位置坐標；并且解算處理器將無線接收部分傳遞的交互操作指令和光斑的位置坐標結(jié)合作為數(shù)據(jù)幀傳給數(shù)據(jù)輸出模塊；
[0032]所述數(shù)據(jù)輸出模塊，接收解算處理器發(fā)送的光斑相對于屏幕或投影區(qū)域的位置坐標和光線發(fā)射及運動感知部分的運動軌跡解析出的操作指令信息，并將所述信息進行數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)換后對外輸出，用于人機交互。
[0033]更優(yōu)選地，所述的圖像處理，包含并不限于二值轉(zhuǎn)換、Radon變換的數(shù)字圖像算法。
[0034]更優(yōu)選地，所述的光線接收部分嵌入到解算部分中，或者置于解算部分外部。
[0035]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下的有益效果:
[0036]本發(fā)明裝置，操作方便，將光學、圖像、運動軌跡和交互式結(jié)合在一起，通過光線發(fā)射部分在屏幕或投影的區(qū)域呈現(xiàn)的光斑轉(zhuǎn)換成圖像畫面，從中解算出光斑相對于屏幕或投影的區(qū)域的相對坐標。同時采集操作者的運動軌跡，并解算、識別這些軌跡作為特定的交互指令。將光斑坐標作為屏幕或投影畫面中鼠標的坐標，將交互指令作為特定的人機交互指令輸入，提高操作者和畫面的交互性和娛樂性，具有廣泛推廣意義。
【附圖說明】
[0037]通過閱讀參照以下附圖對非限制性實施例所作的詳細描述，本發(fā)明的其它特征、目的和優(yōu)點將會變得更明顯:
[0038]圖1為本發(fā)明一優(yōu)選實施例的示意圖；
[0039]圖中:1_光線發(fā)射及運動感知部分，2-光線接收部分，3-解算部分；
[0040]圖2為本發(fā)明一優(yōu)選實施例的光線發(fā)射及運動感知部分的功能示意圖；
[0041 ] 圖中:4-光線發(fā)射模塊，5-運動感知模塊，6-可見光譜光源，7-不可見光譜光源，8-多光譜匯集，9-光學聚焦，10-輔助按鍵，11-運動軌跡檢測，12-運動感知處理器，13-無線發(fā)射，14-電源；
[0042]圖