CN100399247C - 一种显示设备的光标的控制***及方法 - Google Patents

一种显示设备的光标的控制***及方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开一种显示设备的光标的控制***，所述显示设备连接数据处理设备；包括：图像采集设备，用于采集用户的图像信息并发送信号；信号接收单元，用于接收来自图像采集设备的信号；信号处理单元，用于解析所述信号，判断是否需要切换光标以及光标到达的目标区域；光标控制单元，用于根据信号处理单元的判断结果向所述显示设备发送光标控制信号，将光标切换到所述目标区域。相应地，本发明还公开一种显示设备的光标的控制方法。

Description

一种显示设备的光标的控制***及方法
技术领域
本发明涉及电子信息及数据处理技术，尤其是涉及一种显示设备的光标的控制***及方法。
背景技术
随着工业自动化的发展，网络覆盖面越来越广，计算机的数据处理能力越来越发达，人们需要接受的信息量也越来越大，使用一个或多个较大的显示设备成为提高工作效率的手段之一，但是由此也会导致光标移动距离过长，从而产生操作不方便和手腕容易疲劳等问题。
目前的计算机操作***支持的显示设备数量可以多达8个，而且该数量还会随着科技的进展有所增加；很多工作站配备的显示设备的数量也多达6个，甚至更多，即使分两行排列，将光标从左上角移动右下角，光标的移动距离也将达到1米左右。如此长距离的光标移动，如果采用传统的鼠标或键盘来进行控制，必然会增加用户手腕的疲劳程度，并且不利于工作效率的提高。对于大屏幕的个人电脑用户及宽屏笔记本用户，光标的移动也存在类似的问题。
为解决光标移动距离过长的问题，部分用户采用热键切换的方法，但此方法仍然需要用户多使用一只手腕去控制，而且可能需要眼睛辅助来看一下键盘上的热键，这样会影响操作效率，因此并不能很好的解决所有的问题。
现有技术中，存在一些通过设计新型的装置来控制光标的技术方案，例如申请号为02101980、02141365、99800299的中国专利所揭示的技术方案，此类装置类似于鼠标和游戏手柄，都需要用户使用手去实现装置的运动，根据装置的运动来控制光标的位置，因此并不能很好地解决前述问题。
现有技术中，还存在一些采用图像处理技术来控制光标的技术方案，如申请号为03224405、01110375、99111508的中国专利所揭示的技术方案。
其中，申请号为03224405的专利揭示的技术方案是：通过操作移动点光源发生器，使其光信号在光源传播媒介的不同位置上，由CCD图像传感器拍摄并转换信号，经处理器分析处理，通过方向检测器控制输出设备的显示屏上的光标的移动。但是，该现有技术仍然需要用户操作移动点光源发生器，因此并不能很好地解决前述问题。
申请号为99111508的专利揭示的技术方案是：通过影像输入装置输入线形影像并产生影像信号，由影像处理电路将该影像信号转换成位置坐标，再根据位置坐标产生光标控制信号。但是，该现有技术不能很好地满足光标在多个屏幕间快速切换或者在一个显示设备上的不同区域之间快速切换的需求，并且可能导致出现占用过多电脑资源的情况。
申请号为01110375的专利揭示的技术方案是：通过接收影像信号的光电机构来撷取影像，控制器处理所撷取的影像并相应控制屏幕或显示器上的光标移动。但是，该现有技术同样不能很好地满足光标在多个屏幕间快速切换或者在一个显示设备上的不同区域之间快速切换的需求，并且可能导致出现占用过多电脑资源的情况。
此外，上述的现有技术均只能控制光标位置的移动，不能满足在光标移动的同时激活目标区内应用程序窗口的需求。
发明内容
本发明解决的技术问题在于提供一种显示设备的光标的控制***及方法，可以实现光标的快速切换，从而有效地提高用户的工作效率，并降低手腕的疲劳感。
在此基础上，本发明还可以在切换光标位置时激活目标区内的应用程序窗口。
为此，本发明解决技术问题的技术方案是：提供一种显示设备的光标的控制***，所述显示设备连接数据处理设备；包括：
图像采集设备，用于采集用户的面部特征并发送信号；
信号接收单元，用于接收来自图像采集设备的信号；
信号处理单元，用于解析所述信号，判断是否需要切换光标以及光标到达的目标区域；
光标控制单元，用于根据信号处理单元的判断结果向所述显示设备发送光标控制信号，将光标切换到所述目标区域。
优选地，该***还包括窗口激活单元，用于在所述目标区域中存在应用程序窗口时向显示设备发出窗口激活信号，激活该应用程序窗口。
优选地，所述信号接收单元、信号处理单元、光标控制单元和窗口激活单元是分立的器件或者至少二个单元相互集成。
优选地，所述信号接收单元、信号处理单元、光标控制单元和窗口激活单元设置在数据处理设备内。
优选地，所述信号接收单元、信号处理单元、光标控制单元和窗口激活单元构成数据处理设备的控制软件***。
优选地，所述信号处理单元设置在图像采集设备内；所述信号接收单元、光标控制单元和窗口激活单元设置在数据处理设备内。
优选地，所述信号处理单元确定的目标区域是多个显示设备之一或显示设备的多个屏幕区域之一。
优选地，所述信号处理单元根据当前的面部特征和设定的基准面部特征来进行判断。
优选地，所述图像采集设备设置在显示设备或数据处理设备内。
本发明另提供一种显示设备的光标的控制方法，所述显示设备连接数据处理设备；包括步骤：
1)采集用户的当前用户的面部特征；
2)比较和分析所述当前用户的面部特征，判断是否达到光标变动的范围，如果是，则进入步骤3)；如果否，则返回步骤1)；
3)将光标显示在用户的当前用户的面部特征所对应的目标区域。
优选地，在所述步骤1)之前还包括采集用户的基准用户的面部特征的步骤；所述步骤2)中的比较和分析具体是根据当前用户的面部特征和基准用户的面部特征的之间的差别判断用户的实现是否发生变化。
优选地，在所述步骤1)之前还包括检查显示设备数量或设定显示设备的屏幕区域。
优选地，该方法还包括激活光标到达的目标区域的应用程序窗口。相对于现有技术，本发明的有益效果是：由于本发明通过采集和处理用户的图像信息，并根据处理信息控制显示设备上的光标，如快速切换光标，使得用户可以快速在多个显示设备间切换光标，也可以在一个显示设备上快速改变光标位置，从而节省用户长距离移动鼠标的时间，提高工作效率，还可以减轻用户长距离来回反复操作鼠标的疲劳，促进身体健康。
本发明的优选实施方案中，还实时判断所述目标区域中是否存在应用程序窗口，如果存在，则可以激活该应用程序窗口，进一步改进工作效率，同时给用户一个很好的感受，就是计算机能够领悟使用者的意图，因为使用者的眼睛等脸部特征的方向代表了该用户想操作的对象。
在本发明的基础上，对于目前已经内置摄像头的笔记本电脑，可以在不增加硬件成本的情况下，实现光标在一个或多个屏幕间长距离的切换，并激活目标区内应用程序窗口的功能，适合于大量推广。
总之，本发明是一种通过对用户面部朝向的处理，来切换光标位置和激活目的区内应用程序窗口的计算机辅助工具。此外，本发明的实用性强，用户群较大，各个年龄层的人都能使用。
附图说明
图1是本发明的显示设备的光标位置的控制***的框图；
图2是本发明控制***中数据处理设备的框图；
图3是本发明控制方法的流程图；
图4是本发明控制***第一实施例的组成示意图；
图5是图4所示电脑主机中的控制软件***的组成框图；
图6是图4所示显示器分区的示意图；
图7是本发明第二实施例中屏幕与摄像头的示意图。
具体实施方式
本发明是一种计算机辅助***，其主要构思在于：通过采集用户图像信息，对用户图像信息进行处理，并根据处理信息控制显示设备上的光标位置；在此基础上，本发明还可以激活目标区内应用程序窗口。按照IPC的分类，本发明涉及电子信息，数字信号处理类。
请参阅图1，本发明的显示设备的光标位置的控制***用于控制显示设备120显示的光标，包括数据处理设备110、图像采集设备130；该数据处理设备110连接并控制该显示设备120和图像采集设备130。
显示设备120接收数据处理设备110发送的数据，并在数据处理设备110的控制下实现显示。
图像采集设备130则捕捉用户的图像信息，将其发送至数据处理设备110。
一并参阅图2，该数据处理设备110包括信号接收单元111、信号处理单元112、光标控制单元113。信号接收单元111接收来自图像采集设备130的信号，并发送至信号处理单元112；信号处理单元112对所述信号进行处理，确定用户希望光标到达的目标区域，向光标控制单元113发送消息；光标控制单元113根据所述消息向显示设备120发送光标控制信号，将光标调整到相应的区域。
在此基础上，为自动激活目标区域的应用程序窗口，所述数据处理设备110进一步包括窗口激活单元。在信号处理单元112确定光标到达的目标区域后，窗口激活单元判断该目标区域是否存在应用程序窗口，如果是，则向显示设备120发出窗口激活信号，激活该应用程序窗口；如果否，则***正常运行。
需要说明的是，该显示设备120的数量可以是一个或多个，数据处理设备110控制光标在所述显示设备120的目标区域进行显示。该图像采集设备130的数量可以是一个或多个，均接受数据处理设备110的控制，与其进行通讯。
需要进一步说明的是，所述信号接收单元111、信号处理单元112、光标控制单元113和窗口激活单元可以采用硬件的方式实现，也可以采用软件的方式，通过数据处理设备110运行相应的软件来实现对应的功能。并且所述各单元可以是分立的，也可以两个或多个相互集成在一起。
可以理解的是，该图像采集设备130可以是独立的器件，也可以集成在显示设备120中或者集成在数据处理设备110中。
可以理解的是，也可以将信号处理单元112集成在图像采集设备130中，此时，信号接收单元111接收的将是经过信号处理单元112处理后的数据。
本发明的实施方式中，所述数据处理设备是指具有数据处理能力的电子设备，包括但不限于台式机算机、笔记本电脑等；所述显示设备是指具有显示能力的电子设备，包括但不限于冷阴极射线管显示器、液晶显示器、等离子显示器、场效应管等；所述图像采集设备是指具有图像拍摄能力的电子设备，包括但不限于数码摄像机、摄像头、CCD等。
所述用户的图像信息可以是用户的面部朝向，信号处理单元根据用户的面部朝向来确定光标的目标区域。当然，所述图像信息还可以是用户的视角等各面部特征等。
请参阅图3，是本发明控制方法的流程图。
步骤S110，记录用户的正面和侧面图像。该步骤的主要作用在于确定后续步骤进行用户图像信息比较和分析的基准。
步骤S120，采集用户当前面部特征。
步骤S130，比较和分析当前的面部特征。
步骤S140，判断是否达到变动的范围，如果是，则进入步骤S150；如果否，则返回步骤S120。所述判断步骤就是判断当前的面部特征与步骤S110所记录的图像信息之间的差别，当用户头部转向发生变化，如较大幅度的偏转时，则确认光标位置需要调整。
步骤S150，改变光标位置。将光标的显示位置调整到用户的当前面部特征所对应的目标区域。
步骤S160，判断是否结束流程，如果否，则返回步骤S120；如果是，则结束流程。
此外，本发明还可以自动激活目标区域的应用程序窗口，此不赘述。
为便于理解本发明，下面结合实施例进行介绍。
请参阅图4，目前的宽屏电脑可以通过本发明的技术方案实现光标快速切换的目的。
本实施例的***包括电脑主机910、电脑主机连接的显示器920，电脑主机连接的摄像头930；该电脑主机910中具有控制软件***(图未示)。其中，摄像头930设置在显示器920的上方，可以实时采集用户的面部特征。
控制软件***运行在电脑主机910中，主要功能为图像采集、图像模式识别、控制光标在显示器920上的位置及激活相应的应用程序窗口。
摄像头930首先记录用户平视显示色别的面部特征，当用户头部做较大幅度的偏转时，摄像头930采集的图像经过控制软件***的处理，确定用户需要达到的目标区域，将光标调整到相应的区域，如该区域内有应用程序窗口存在，则激活此应用程序窗口。为防止用户头部随意转动一下就导致光标移位的问题，实现过程中对光标的移动进行一定延迟，使其反应不会过于灵敏，而导致一些不必要的麻烦。
一并参阅图5，是控制软件***的组成框图。控制软件***包括底层驱动部分810、图像采集和处理部分820以及光标控制部分830。底层驱动部分810包含摄像头设备驱动模块和显示器驱动模块两部分，主要提供相应的调用接口给上层的图像采集和处理部分，并实现对摄像头和显示器的控制。
当控制软件***开始工作时，首先需要采集用户的正面的图像，检查显示器的个数(对于一个显示器，可以选择屏幕分区，当作有4个或更多的显示设备)，如图6所示。控制软件***默认将屏幕分成4个区域，当光标从区域1切换到区域4，移动距离也存在移动距离过长的问题。如通过控制软件***处理摄像头采集的用户面部特征，并通过处理的信号切换用户光标所在的位置，会极大的提高工作效率。
需要说明的是，显示器屏幕的解析度和象素值作为将屏幕分成4个区域或是更多的区域的主要参考因素。根据这些参考因素我们可以将屏幕分成非常多的区域，但考虑到精度问题，本实施例分成4个比较合适。
随后，控制软件***记录用户正面朝向各个显示区域时的图像，经过相应的处理，以作为基准。
控制软件***工作过程中，会实时采集用户面部的图像，和记录的基准进行比较，比较的结果达到切换光标的范围后，经过设定的光标控制策略处理，如果的确需要切换光标的位置，则通过光标控制部分830改变光标的位置，此时如果目标区有应用程序窗口的存在，则激活之。光标控制策略主要实现对用户处理过程中碰到的一些实际的问题的处理，如用户不经意的头部运动、快速的转动等等。图像处理中，主要通过用户的双眼和鼻子三点之间的特征作为参考。
需要说明的是，以上所述是默认方式下，摄像头处在用户的正前方，并只有一个摄像头的情况。实际情况中，电脑主机连接的摄像头的数量可以多个，都可被控制软件***控制。
当用户使用的摄像头不在用户的正前方或是多个摄像头，控制软件***的工作过程基本一样，只是在软件初始化阶段会对其进行一定的编号。如果摄像头的偏转角度较大，图像处理过程中可以采用用户的眼睛，耳朵和鼻子之间的特征作为参考。
请参阅图7，工作站实行监控时可以通过本发明的技术方案实现光标快速切换的目的。
工作站需要监控的任务比较多，在使用过程中会使用多个显示屏，每个显示屏对应不同任务，本实施例以6个屏幕为例，较为均匀地排列在摄像头的周围。
如果用户通过移动鼠标将光标从屏幕1移动到屏幕6，移动距离会达到1米左右，如此长距离的移动是非常麻烦的方式；如果采用通过处理用户面部特征的技术，当用户面部朝向从屏幕1变到屏幕6，只需要较短的时间，加上预定的延迟，可以在不到0.5秒的时间内将光标切换到目的地，并激活目标区的应用程序窗口。
总之，本发明在于提供一种计算机辅助***，让用户可以快速在多个显示设备间切换光标并激活目标区内的应用程序窗口；也可用在一个显示设备上快速改变光标位置，并激活目标区内的应用程序窗口。其技术构思在于：目前上市的大部分笔记本电脑都已经配备了内置摄像头，很多台式电脑，因为用户的各种需要如视频聊天、视频会议等，也安装了摄像头。而用户在切换屏幕时，必然朝向该屏幕，随之引起摄像头拍摄的用户的面部特征的变化。摄像头拍摄的图像结合目前强大的图像处理技术，可以对人的面部特征做较为精确的分析和比较，通过这些分析和处理的信息，判断用户光标需要到达的目的地，并将光标快速切换到目的地。采用此方式，用户不需要使用手去操作鼠标或键盘等外设控制光标，就可以轻易达到将光标进行长距离移动的目的，不但可在缓解用户手腕的疲劳，并提高工作效率。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (13)

1.一种显示设备的光标的控制***，所述显示设备为多区域的大屏幕显示设备，并连接数据处理设备；其特征在于，包括：
图像采集设备，用于采集用户的面目特征并发送信号；
信号接收单元，用于接收来自图像采集设备的信号；
信号处理单元，用于解析所述信号，判断是否需要切换光标以及光标到达的目标区域；
光标控制单元，用于根据信号处理单元的判断结果向所述显示设备发送光标控制信号，将光标切换到所述目标区域。
2.根据权利要求1所述的显示设备的光标的控制***，其特征在于：还包括窗口激活单元，用于在所述目标区域中存在应用程序窗口时向显示设备发出窗口激活信号，激活该应用程序窗口。
3.根据权利要求2所述的显示设备的光标的控制***，其特征在于：所述信号接收单元、信号处理单元、光标控制单元和窗口激活单元是分立的器件或者至少二个单元相互集成。
4.根据权利要求2所述的显示设备的光标的控制***，其特征在于：所述信号接收单元、信号处理单元、光标控制单元和窗口激活单元设置在数据处理设备内。
5.根据权利要求4所述的显示设备的光标的控制***，其特征在于：所述信号接收单元、信号处理单元、光标控制单元和窗口激活单元构成数据处理设备的控制软件***。
6.根据权利要求1所述的显示设备的光标的控制***，其特征在于：所述信号处理单元设置在图像采集设备内；所述信号接收单元、光标控制单元和窗口激活单元设置在数据处理设备内。
7.根据权利要求1所述的显示设备的光标的控制***，其特征在于：所述信号处理单元确定的目标区域是多个显示设备之一或显示设备的多个MP041833区域之一。
8.根据权利要求1至7任一项所述的显示设备的光标的控制***，其特征在于：所述信号处理单元根据当前的面部特征和设定的基准面部特征来进行判断。
9.根据权利要求8所述的显示设备的光标的控制***，其特征在于：所述图像采集设备设置在显示设备或数据处理设备内。
10.一种显示设备的光标的控制方法，所述显示设备为多区域的大屏幕显示设备，并连接数据处理设备；其特征在于，包括步骤：
1)采集用户的当前用户的面目特征；
2)比较和分析所述当前用户的面目特征，判断是否达到光标变动的范围，如果是，则进入步骤3)；如果否，则返回步骤1)；
3)将光标显示在用户的当前用户的面目特征所对应的目标区域。
11.根据权利要求10所述的显示设备的光标的控制方法，其特征在于：在所述步骤1)之前还包括采集用户的基准用户的面目特征的步骤；所述步骤2)中的比较和分析具体是根据当前用户的面目特征和基准用户的面目特征的之间的差别判断用户的实现是否发生变化。
12.根据权利要求10所述的显示设备的光标的控制方法，其特征在于：在所述步骤1)之前还包括检查显示设备数量或设定显示设备的屏幕区域。
13.根据权利要求10至12任一项所述的显示设备的光标的控制方法，其特征在于：还包括激活光标到达的目标区域的应用程序窗口。
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