[發明專利]三維動作的定位識別系統及識別方法

有效

• 申請號: 201210042919.8
• 申請日: 2012-02-24
• 公開（公告）號: CN102645974A
• 公開（公告）日: 2012-08-22
• 發明（設計）人: 姜展偉
• 申請（專利權）人: 姜展偉
• 主分類號: G06F3/01
• 分類號: G06F3/01
• 代理公司: 成都九鼎天元知識產權代理有限公司 51214
• 代理人: 鄧世燕

技術領域

本發明涉及一種三維動作識別技術，尤其是涉及一種三維動作的定位識別系統及識別方法。

背景技術

目前，三維動作識別技術主要使用了以下三種不同的動作識別技術：陀螺儀加速度計慣性跟蹤、無標識點光學識別和有標識點光學識別。就基于陀螺儀加速度計慣性跟蹤技術而言，由于從控制器只能獲得五軸信息，所以很多細節都難以實現，例如無法識別人體動作幅度、無法識別人體位置變化等等。而依靠光學進行識別的技術，則普遍存在對光線環境要求嚴格(明暗、雜光干擾等)、對用戶數量和位置有限制(只能單一用戶或兩個用戶前后位置不能重疊)、對反光體數量有要求(有標識點識別需要使用多個反光介質)、運算量大(通常需要配備3.0GHz以上的處理器和512MHz以上的顯示芯片)、反應延遲(普遍延遲2幀以上，國內產品大部分延遲4幀以上)等問題，并且這些問題大多數情況下是同時存在的，更加降低了精準度和操作效果。

發明內容

為了克服現有技術的上述缺點，本發明提供了一種三維動作的定位識別系統及識別方法。

本發明解決其技術問題所采用的技術方案是：一種三維動作的定位識別系統，包括計算機、轉角傳感器和拉線式位移傳感器；所述轉角傳感器包括半球體和探測頭，半球體能360度自由轉動，探測頭用于捕獲半球體在x、y方向上的轉動，做出計數累加，并將累加數據傳入計算機；所述拉線式位移傳感器包括拉線、繞線器和探測頭，繞線器采用單圈繞線方式，用于拉線的拉出和收回，探測頭用于捕獲繞線器的轉動，做出計數累加，并將累加數據傳入計算機；所述轉角傳感器的半球體套在拉線式位移傳感器的繞線器上，并通過固定軸連接。

本發明還公開了一種三維動作的定位識別方法，包括如下步驟：

1）捕獲控制點在三維坐標系內的空間坐標：

將控制點位于手指上，通過拉線式位移傳感器測得控制點離坐標原點的距離L；通過轉角傳感器測量兩個角度，一個是控制點與坐標原點所在直線在x軸和y軸所構成的平面內的投影，與y軸之間的夾角???????????????????????????????????????????????，另一個是控制點與坐標原點所在直線及其在x軸和y軸所構成的平面內的投影的夾角；

按如下公式分別計算控制點在三維坐標系內的空間坐標X、Y、Z：

2）通過計算控制點空間坐標值的變化獲取控制點的動作變化；

3）計算機將獲取的控制點的動作變化轉化成相應的動作信息，并將動作信息送達操作系統，完成相應操作。?

與現有技術相比，本發明的積極效果是：只需兩個普通的傳感器——一個轉角傳感器和一個位移傳感器，即可實現精確的動作識別，識別度高，成本低廉。本發明采用USB數據線與主機相連，可通過USB接口直接傳輸數據并且供電，傳輸技術成熟，穩定，同時也可采用藍牙技術實現無線傳輸。本發明采用兩個傳感器協同工作的方式，獲取兩個垂直方向上的線面夾角和控制點與坐標原點的距離，通過空間坐標運算，可以識別X、Y、Z三維方向上的精確坐標。然后通過捕獲控制點的坐標及坐標的變化，識別雙手的動作變化。本發明排除了光線、控制器數量，以及復雜運算處理等干擾因素，使捕獲的數據更加準確、快速。同時本發明可實現雙手動作識別，從而達到多點控制的效果，使電腦操作控制和用戶體驗獲得了更高的提升。

附圖說明

本發明將通過例子并參照附圖的方式說明，其中：

圖1是本發明的系統結構示意圖；

圖2是本發明的系統結構剖視圖；

圖3是本發明的三維坐標捕獲的原理圖。

具體實施方式

一種三維動作的定位識別系統，如圖1和圖2所示，包括：計算機，以及通過數據線分別與計算機連接的轉角傳感器和拉線式位移傳感器，其中：

轉角傳感器包括半球體1和探測頭2；半球體1可以360度自由轉動，配合探測頭2完成所需兩角度的捕獲；探測頭2用于捕獲半球體1在x、y方向上的轉動，做出計數累加，并將累加數據通過數據線7傳入計算機。

拉線式位移傳感器包括繞線器3、探測頭4、拉線出線孔5、固定軸6、拉線8和拉環9；繞線器3采用單圈繞線方式，負責拉線的拉出和收回，并配合探測頭4完成所需距離的捕獲；探測頭4用于捕獲繞線器3的轉動，做出計數累加，并將累加數據通過數據線7傳入計算機；