[發明專利]采用計算機視覺實現人機交互的智能運動器械及交互方法

在審

• 申請號: 201810650368.0
• 申請日: 2018-06-22
• 公開（公告）號: CN108845662A
• 公開（公告）日: 2018-11-20
• 發明（設計）人: 林樺
• 申請（專利權）人: 裕利年電子南通有限公司
• 主分類號: G06F3/00
• 分類號: G06F3/00;G06F3/0481
• 代理公司: 上海三方專利事務所 31127
• 代理人: 吳瑋;陳逸婷

本發明涉及用于用戶和計算機之間交互的輸入裝置或輸入和輸出組合裝置技術領域，具體是一種采用計算機視覺實現人機交互的智能運動器械及交互方法，包括活動區、光源、圖像傳感器和計算機處理系統。本發明通過計算機對攝像頭圖像信息的處理可計算出手指的坐標，從而實現電容式觸摸屏的定位功能。實現放大，旋轉，拖動等功能，根據計算機對圖像信號進行處理可以得到一點或多點的一系列時刻的坐標，并對這些坐標的數據進行分析就可以解析出放大，旋轉以及拖動的動作，完全可以仿效電容式觸摸屏的多點觸控的功能。當通過攝像頭圖像信息計算獲得的坐標對應屏幕的顯示區域的內容文字過小時，系統可以自適應放大顯示區域的內容從而有利于更精確的定位。

技術領域

本發明涉及用于用戶和計算機之間交互的輸入裝置或輸入和輸出組合裝置技術領域，具體是一種采用計算機視覺實現人機交互的智能運動器械及交互方法。

背景技術

電動跑步機，橢圓機，磁控車等都是常見的運動器械，它們都有一個控制臺，運動者通過控制臺來設定跑步機的速度、跑臺的坡度、橢圓機、磁控車的速度、阻力等各類運動參數，同時該控制臺也可以顯示運行的速度、時間、里程、消耗的熱量等參數，如圖1所示，即通過控制臺來實現人機的信息交互。現有技術中運動器械的控制臺一般包括以下幾種類型：

1.通過LED點陣，數碼管加按鍵構成的控制臺，只能簡單的顯示一些數字，符號等簡單的器械的狀態信息。

2.在上述基礎上增加一個電視機，可以邊運動邊看電視。

3.通過液晶屏加觸摸屏，按鍵等構成的控制臺，一般都是基于安卓系統，除了能顯示必須的運動參數以外，還能夠實現上網看電視，看新聞，聽音樂等等娛樂，以及通過wifi，藍牙等實現運動數據的傳送。

采用液晶屏加觸摸屏的控制系統早期有電阻式觸摸屏，紅外式，超聲波式，電容式等等。由于電容式觸屏靈敏度高，能實現多點觸控等優點，所以主流產品都是以電容式觸摸屏為主。

但是在實際使用過程中也發現電容式觸摸屏+機械按鍵的系統存在以下問題：

1.電容屏容易受干擾而引起觸摸不靈。由于一般健身房都會裝備較多的跑步機，橢圓機，磁控車等健身設備，所以工作空間的電磁環境較為惡劣。

2.在運動過程中人員出汗也會導致觸摸屏的效果不良。

3.電容式觸摸屏容易破碎。

4.電容式觸摸屏的成本較高。

5.機械式的按鍵存在容易失效的問題。

發明內容

本發明的目的就是為了解決現有技術中的上述問題，提供一種結構、方法新穎，安全可靠，精度高且使用壽命長的采用計算機視覺實現人機交互的智能運動器械，所述智能運動器械包括：活動區，所述活動區為人體活動的區域；光源；圖像傳感器，所述的圖像傳感器數量為≥2個，圖像傳感器分別設置在不同位置并對準活動區，由圖像傳感器獲取目標的圖像；

優選地，所述圖像傳感器均分別設置在活動區前端。

優選地，所述的光源為紅外光源。

優選地，所述的圖像傳感器可替換為攝像頭，所述的攝像頭包括處理器、由若干片透鏡組成的鏡頭以及CCD或CMOS組成的圖像感應原件。

本發明還包括一種采用計算機視覺實現人機交互的智能運動器械的交互方法，該方法采用上述智能運動器械，通過已知參數及若干個圖像傳感器獲取的位置和信息，得到觸摸點在圖像傳感器中成像的位置，并計算出觸摸點在顯示屏上的物理坐標，通過計算出的坐標點來判斷不同的操作。