[發明專利]一種體感互動的人機交互方法及系統

在審

• 申請號: 202010590601.8
• 申請日: 2020-06-24
• 公開（公告）號: CN111870931A
• 公開（公告）日: 2020-11-03
• 發明（設計）人: 王正前;穆志昕;杜亞飛;陳星球
• 申請（專利權）人: 合肥安達創展科技股份有限公司
• 主分類號: A63F13/212
• 分類號: A63F13/212;A63F13/213;A63F13/42
• 代理公司: 合肥天明專利事務所(普通合伙) 34115
• 代理人: 高微微;金凱

1.一種體感互動的人機交互方法，其特征在于，包括如下步驟：

通過體感傳感器獲取人體肢體圖像數據，得到以體感傳感器為原點的三維坐標系；

將三維坐標系進行齊次坐標轉化，得到體感二維坐標系；

選取體感二維坐標系中的第一圖像作為觸發圖像，將觸發圖像映射到顯示屏幕預設的平面坐標系，得到觸發圖像在平面坐標系中的位置坐標；

依次根據不同時間所獲取觸發圖像的位置坐標，得到觸發圖像的運動向量；

當運動向量大于預設的運動閥值時，顯示屏幕顯示畫面，實現人機交互。

2.根據權利要求1所述的體感互動的人機交互方法，其特征在于，在所述將三維坐標系進行齊次坐標轉化，得到體感二維坐標系中，具體包括：

以體感傳感器為原點的三維坐標系依次乘以世界轉換矩陣、視角轉換矩陣和投影轉換矩陣，得到以體感傳感器為原點的體感二維坐標系。

3.根據權利要求1所述的體感互動的人機交互方法，其特征在于，在選取體感二維坐標系中的第一圖像作為觸發圖像，將觸發圖像映射到顯示屏幕預設的平面坐標系，得到每一幀觸發圖像的位置坐標中，其中，選取體感二維坐標系中的第一圖像作為觸發圖像，具體包括：

根據顯示屏幕預設的平面坐標系，標定顯示屏幕邊緣的位置坐標，并對顯示屏幕邊緣的位置坐標進行歸一化處理；

選擇第一圖像上的某一點作為觸發點，分別記錄觸發點觸發顯示屏幕邊緣四角的位置，邊緣四角的位置作為觸發點的觸發限位位置；

獲取并保存觸發限位位置在歸一化處理后顯示屏幕預設的平面坐標系中的坐標值和在體感二維坐標系中的坐標值，得到平面坐標系與體感二維坐標系的坐標對應關系；

根據平面坐標系與體感二維坐標系的坐標對應關系，計算得到平面坐標系與體感二維坐標系之間的映射公式；

通過映射公式將體感二維坐標系中的坐標值映射到平面坐標系中進行顯示，以實現體感互動。

4.根據權利要求1所述的體感互動的人機交互方法，其特征在于，在所述選取人體運動姿態圖像中的第一圖像作為觸發圖像，將觸發圖像映射到顯示屏幕預設的平面坐標系，得到每一幀觸發圖像的位置坐標中，所述第一圖像為手和肘的圖像，其中，在將觸發圖像映射到顯示屏幕預設的平面坐標系之前，包括：

根據第一圖像判斷手和肘是否舉過頭頂；

若是，則將觸發圖像映射到顯示屏幕預設的平面坐標系；

若否，則重新通過體感傳感器獲取人體肢體圖像數據。

5.根據權利要求4所述的體感互動的人機交互方法，其特征在于，在所述根據歸一化后的顯示屏幕邊緣的位置坐標標定觸發圖像邊緣的位置坐標，將觸發圖像中的運動參數映射到顯示屏幕上中，觸發圖像映射到顯示屏幕上所采用的公式如下：

顯示屏幕映射到觸發圖像所采用的的公式如下：

其中，(y₀、y₁)為觸發圖像中某一點在體感二維坐標系中的坐標，(x₀、x₁)為顯示屏幕中某一點在平面坐標系中的坐標，a₀和a₁為常數。

6.根據權利要求2所述的體感互動的人機交互方法，其特征在于，所述世界轉換矩陣為單位矩陣，所述體感傳感器的參數為：寬為1920，高為1080，角度為70°，寬高比參數設置為16/9，錐形體夾角為70°，近截面為0.01，遠截面為4.51；

視角轉換矩陣的構建包括：

設定體感傳感器的彩色攝像頭的位置為(0,0,0)和目標位置設定為(0,0,4.5)；

基于默認的上向量，構建視覺轉換，得到視角轉換矩陣。