[發明專利]一種智能電視機的人機交互系統及其交互方法

無效

• 申請號: 201210190790.5
• 申請日: 2012-06-11
• 公開（公告）號: CN102769802A
• 公開（公告）日: 2012-11-07
• 發明（設計）人: 龔怡宏;梅魁志;孫宏濱;錢強;張順
• 申請（專利權）人: 西安交通大學
• 主分類號: H04N21/472
• 分類號: H04N21/472;G06F3/01
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責任公司 61200
• 代理人: 田洲

技術領域

本發明涉及智能電視機系統領域，具體涉及一種智能電視機遠程控制的人機交互系統及其交互方法。

背景技術

在以蘋果、谷歌、亞馬遜為代表的電腦/互聯網公司的強力介入下，傳統視頻媒體和電視產業正在發生顛覆性的變化，電視和電腦的產業整合已經開始。與傳統電視相比，在這次產業整合中即將面世的新一代電視機最大的特點就是高智能，具體體現在四個方面：第一個是具備上網功能；第二個是成為電視臺及整個互聯網的終端，能播放來自各種渠道的2D或3D影視視頻；第三個是能無線連接各種智能終端，作為它們的顯示器；第四個是能實現人與電視機的智能互動。

為了實現電視機的智能化，必然會引入更為復雜和頻繁的操作，而傳統的控制設備已經無法滿足需求，嚴重影響了智能電視機的發展與應用，因此智能的人機交互技術將會是決定下一代電視機能否贏得用戶及市場的關鍵。目前國內外研究較多的人機交互方式主要有三種：語音識別、手勢識別和新型感應器。上述人機交互模式都在尋求某個點的技術突破，而利用某個單項技術在可見的將來未必能達到高效，高精度，高穩定性的人機互動效果，尤其是語音識別和手勢識別方面，多年來學術界和產業界已經投入了大量人力物力從事算法的研發、改進與應用，但是在精度與穩定性方面始終達不到產業化的標準。

隨著3D圖像傳感器研究的日益成熟，越來越多的新型3D傳感器被運用到產品中。如立體攝像機，TOF（Time-of-Flight）和Microsoft?Kinect。其中微軟為Xbox360開發的體感周邊外設Kinect，以其低廉的價格，很好的工作范圍（1.2-3.5m），較高的精確度（誤差范圍從幾毫米到最大4cm），較好的圖像分辨率（640×480pixels），大的刷新頻率（30fps），自上市以來取得了巨大反響。利用立體攝像機、TOF或Kinect等3D傳感器對三維信息獲取簡單方便的特點，構建新的模型，能加速手勢識別的速度，并有效消除目標手勢的歧義，提高精確度。

發明內容

本發明的目的在于提供一種智能電視機的人機交互系統及其交互方法，通過將3D電視與手勢識別技術相結合，引入具有獲取物體3維信息的3D圖像傳感器，改變傳統人機交互方式，提高人機交互時的互動性，用簡單易識別的手勢完成對電視機的各種復雜功能的操控。

為了達到上述目的，本發明采用如下技術方案：

一種智能電視機的人機交互系統，包括：3D電視機；虛擬界面生成及控制模塊，用于控制3D電視機投影虛擬界面；3D圖像傳感器，用于獲取物體深度或三維視覺信息；用戶手勢識別模塊，用于通過分析3D圖像傳感器所獲取的用戶深度或3維圖像信息識別用戶姿態或手勢，并結合虛擬界面信息，得出用戶操控意圖并發出相應控制命令。

本發明進一步的改進在于：所述3D圖像傳感器置于用戶前方。

本發明進一步的改進在于：所述3D圖像傳感器置于3D電視機頂部位置。

本發明進一步的改進在于：所述虛擬界面生成及控制模塊用于控制3D電視機投影虛擬界面的最佳投影位置及角度。

本發明進一步的改進在于：所述虛擬界面位于離用戶身體20～30cm處的空中位置，或者是用戶前方或左右兩側帶有觸擊感的硬物上。

本發明進一步的改進在于：所述3D圖像傳感器為立體攝像機、Time-of-Flight、Kinect?3D圖像傳感器，或其他能獲取深度或3維信息的圖像傳感器。

一種智能電視機的人機交互方法，包括以下步驟：

（1）虛擬界面的建立

3D電視機開機后，3D圖像傳感器首先獲取用戶位置信息，將其傳送給虛擬界面生成及控制模塊；該模塊根據用戶位置信息計算虛擬界面成像最佳位置及角度，控制3D電視機在用戶面前投影出虛擬界面；

（2）用戶手勢的識別及與系統的交互

當虛擬界面在用戶前面成像后，用戶對虛擬界面進行操作，3D圖像傳感器不斷捕捉用戶的手指位置和移動信息，并將捕獲的信息反饋給用戶手勢識別模塊；用戶手勢識別模塊對3D圖像傳感器獲取的用戶手勢信息進行分析、處理和識別，得到用戶正在執行的動作信息，并通過對用戶正在執行的動作信息與虛擬界面當前內容與狀態的結合，分析得到用戶想要進行的操作意圖，并對虛擬界面生成及控制模塊或3D電視機發出控制命令，從而執行相應的操作。