[發明專利]一種基于動作捕捉的屏幕、投影非接觸式交互裝置

在審

• 申請號: 201510567281.3
• 申請日: 2015-09-08
• 公開（公告）號: CN105183163A
• 公開（公告）日: 2015-12-23
• 發明（設計）人: 閆維新
• 申請（專利權）人: 閆維新
• 主分類號: G06F3/01
• 分類號: G06F3/01
• 代理公司: 上海漢聲知識產權代理有限公司 31236
• 代理人: 徐紅銀;郭國中

技術領域

本發明涉及人機交互領域，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

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別，進行復雜的圖像處理算法，成本高，識別率低，還沒有出現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。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合方法出現。

發明內容

針對現有交互裝置的不足，本發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合，提高操作者和畫面的交互性和娛樂性。

為實現以上目的，本發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：光線發射及運動感知部分、光線接收部分和解算部分，其中：

所述的光線發射及運動感知部分，發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域上，同時采集、識別光線發射及運動感知部分的運動軌跡和姿態作為人機交互的操作指令；

所述的光線接收部分，采集光線發射及運動感知部分發射的光線在屏幕或投影區域上的紫外或紅外等不可見光譜的聚焦圖像，并將聚焦圖像發送給解算部分；

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域的相對坐標；同時接收光線發射部分的運動軌跡和姿態發射的操作指令，將光斑的相對坐標和光線發射部分運動軌跡和姿態的操作指令傳遞給其他具有運算功能的處理設備。光斑的相對坐標作為系統縱橫坐標定位的指示，姿態的操作指令起到類似鼠標按鍵的效果，具備二者功能的設備作為計算機的輸入設備，提高人機交互效果。

優選地，所述的光線發射模塊，發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域上；

優選地，所述的運動感知模塊，采集光線發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，根據設定的動作模板對其進行識別、區分，形成不同的人機交互操作指令通過無線發送給解算部分。

所述的聚焦圖像，指的是對屏幕或投影區域上顯示圖像進行聚焦的圖像；

優選地，所述的光線發射模塊，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：

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域的光斑位置；

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域的可見光譜的圖像，消除本底干擾；

所述多光譜匯集，將不同波長的光源發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；

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域上；

所述輔助按鍵，設置在光線發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。

優選地，所述的運動感知模塊，包括運動軌跡檢測、運動感知處理器、無線發射，其中：

所述運動軌跡檢測，用于對光線發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字化處理，生成運動狀態物理量的原始數字信息，并將信息傳遞給運動感知處理器；

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物理量的原始數字信息進行解算、識別，區分成各種動作作為交互的操作指令，并傳遞給無線發射模塊；

所述無線發射模塊，將運動感知處理器解算、識別的基于光線發射及運動感知部分運動軌跡的操作指令進行無線數據傳輸給結算部分。

更優選地，所述的運動狀態物理量，包括光線發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。

優選地，所述的光線接收部分，包括濾光鏡、成像鏡頭、成像模塊，其中：

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的光線進入；

所述成像鏡頭，用于對屏幕或投影區域進行成像聚焦，將聚焦的光學圖像傳遞給成像模塊；