CN102457674A

CN102457674A - 一种摄像头模拟重力感应器的方法

Info

Publication number: CN102457674A
Application number: CN201010526326XA
Authority: CN
Inventors: 田欢
Original assignee: CELLON COMMUNICATION TECHNOLOGY (SHENZHEN) CO LTD
Current assignee: CELLON COMMUNICATION TECHNOLOGY (SHENZHEN) CO LTD
Priority date: 2010-10-27
Filing date: 2010-10-27
Publication date: 2012-05-16

Abstract

一种摄像头模拟重力感应器的方法，包括以下步骤：一摄像头捕获图像；压缩所捕获图像形成一压缩子图，在压缩子图中查找YUV数据中Y分量的SAD最小的匹配块，并记录在压缩子图中的坐标位置，依据获取的坐标位置，确定所捕获图像中对应的区域；在所述区域中查找SAD最小的匹配区域，并记录相对于前一帧图像匹配区域的相对位移；重复以上步骤获取当前帧前n帧图像的位移数据；根据获取的位移数据进行相应动作的判断。本发明在具备摄像头的产品中实现了重力感应器的功能。

Description

一种摄像头模拟重力感应器的方法

技术领域

本发明涉及一种摄像头模拟重力感应器的方法。

背景技术

重力感应器(G-sensor)，又名加速度传感器，它能够感知到加速力的变化，加速力就是当物体在加速过程中作用在物体上的力，比如晃动、跌落、上升、下降等各种移动变化都能被重力感应器转化为电信号，然后通过微处理器的计算分析后，就能够完成程序设计好的功能。比如手机能根据使用者的甩动方向，前后切换歌曲，放进衣袋的时候也能够计算出使用者的前进步伐。

重力感应器的应用越来越广泛，但是因其成本较高，限制了它在一些低端产品如手机、MP3中的推广使用；而且，摄像头模拟重力感应器，必须基于图像进行匹配，而目前多采用基于图像像素灰度值进行匹配，或者对图像先进行预处理，之后再提取图像特征值进行匹配，前者需要处理的信息量大，计算复杂，速度慢，后者无法适应场景不断变化的情况。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于克服上述现有技术存在的不足，提供一种摄像头模拟重力感应器的方法，使具备摄像头的产品同时也具备重力感应器的功能，丰富了产品应用；采用了基于图像压缩的快速匹配方法，提高了摄像头模拟重力感应器的精度和速度，降低了功耗。

为解决上述技术问题，本发明提供一种摄像头模拟重力感应器的方法，其特征在于，包括以下步骤：

一摄像头捕获图像；

压缩所捕获图像形成一压缩子图，在压缩子图中查找YUV数据中Y分量的SAD最小的匹配块，并记录在压缩子图中的坐标位置，依据获取的坐标位置，确定所捕获图像中对应的区域；

在所述区域中查找SAD最小的匹配区域，并记录相对于前一帧图像匹配区域的相对位移；

重复以上步骤获取当前帧前n帧图像的位移数据；

根据获取的位移数据进行相应动作的判断。

本发明的有益技术效果在于：由于采用了以上方案，可在具备摄像头的产品中实现重力感应器的功能；而且，在摄像头所捕获的每帧图像进行遍历匹配的过程中，采用了基于图像压缩的快速匹配方法，提高了摄像头模拟重力感应器的精度和速度，降低了功耗。

附图说明

图1为本发明摄像头模拟重力感应器方法的架构图。

图2为本发明中重力感应器模拟模块的结构图。

图3为本发明中数据采集模块的结构图。

图4为本发明中数据处理模块的结构图。

图5为本发明中动作判断模块的结构图。

图6为本发明摄像头模拟重力感应器方法的流程图。

具体实施方式

下面通过具体的实施方式并结合附图对本发明作进一步详细地描述。

本实施例通过手机摄像头模拟重力感应器，经压缩摄像头所捕获的图像，计算压缩后每帧图像YUV数据中Y分量SAD值最小的匹配块起始坐标位置，在未压缩原图像中对应该坐标位置相应的区域再次查找SAD值最小的匹配区域，记录该匹配区域相对于前一帧图像匹配区域的相对位移，依此建立手机左右甩动的数学模型，做出相应的动作判断，触发手机MP3歌曲的前后切换。

请参阅图1，本发明使用摄像头模拟重力感应器的手机包括摄像头、微处理器以及多媒体播放模块。一重力感应器模拟模块通过微处理器来执行。

请同时参阅图2至图5，重力感应器模拟模块包括数据采集模块、数据处理模块以及动作判断模块。数据采集模块用于在摄像头开启后捕获图像。数据处理模块压缩所捕获图像形成一压缩子图，在压缩子图中查找YUV数据中Y分量的SAD(Sum of Absolute Differences，绝对误差和)最小的匹配块，并记录在压缩子图中的坐标位置；所述数据处理模块依据获取的坐标位置，确定所捕获图像中对应的区域；所述数据处理模块在所述区域中查找SAD最小的匹配区域，并记录相对于前一帧图像匹配区域的相对位移。

动作判断模块根据获取的位移数据进行相应动作的判断。所述动作判断模块根据获取的位移数据形成数组，建立左甩动作和右甩动作的判定标准。所述动作判断模块判断为左甩动作，则触发切换至前一首歌曲；所述动作判断模块判断为右甩动作，则触发切换至后一首歌曲。所述动作判断模块与一多媒体播放模块相连接，所述多媒体播放模块根据所述动作判断模块的触发来切换播放歌曲。

请参阅图6，根据上述构思，本实施例通过摄像头模拟重力感应器，实现左右甩动手机切换MP3歌曲的流程如图6所示，其步骤描述如下：

1)步骤101，开启摄像头；

2)步骤102，捕获图像，图像大小为QCIF(176*144)，以下图像大小单位均为像素；

3)步骤103，将步骤102中所捕获的图像压缩为原图像1/16大小(44*36)，步骤102中原图像16(4*4)个像素点的Y分量平均值，对应于压缩后图像1个像素点的Y分量值；

4)步骤104，在步骤103中压缩后图像的子图像(44*36)中采用完全匹配方法，找到其YUV数据中Y分量的SAD最小的匹配块，并记录其在压缩后图像中的左上角起始坐标位置；

5)步骤105，根据步骤104中已经找到的在压缩后图像中匹配块的左上角起始坐标位置，确定原图像(176*144)中所对应的(4*4)区域；

6)步骤106，在原图像中对应的(4*4)区域中，查找SAD最小的匹配区域，并保存该匹配区域相对于前一帧图像匹配区域的相对位移；

7)重复步骤102至步骤106，摄像头不断地捕获图像数据，得到当前帧图像相对于前一帧图像的连续位移数据，步骤107，每次取前10帧(含当前帧)图像的位移数据；

8)左甩动作的定义：先向左移动或带一定角度逆时针旋转，然后基本上按照原有路径返回；

随机取手机向左甩动并返回过程中的X轴位移数据所形成的数组：

数组1：{23，27，28，32，-4，21，27，15，3，-5，4，-7，-16，-16，8，-35，-30}

数组2：{11，15，-14，17，20，22，10，-5，3，-6，-12，-11，6，-9，-11，4，-12}

通过分析以上2个数组，我们发现，在手机左甩的过程中，位移数据先是出现比较连续的正数，然后是一段比较连续的负数，其中会有少许数据干扰；

分别对数组1和数组2每三个连续的位移数据取平均值，形成新的数组如下：

数组3：{26，29，19，16，15，21，15，4，1，-3，-6，-13，-8，-14，-19}

数组4：{4，6，8，20，17，9，3，-3，-5，-10，-6，-5，-5，-5，-6}

从数组3和数组4得出左甩规律：位移数据由连续的正数逐渐转变为连续的负数；

9)右甩动作的定义：先向右移动或带一定角度顺时针旋转，然后基本上按照原有路径返回；

随机取手机向右甩动并返回过程中的X轴位移数据所形成的数组：

数组5：{-22，-14，-10，4，-21，-14，-19，-10，6，-4，12，10，22，19，20，3，16}

数组6：{-10，-16，-10，7，-20，-15，-12，-22，-14，6，13，19，24，12，-6，8，12}

通过分析以上2个数组，我们发现，在手机右甩的过程中，位移数据先是出现比较连续的负数，然后是一段比较连续的正数，其中会有少许数据干扰；

分别对数组5和数组6每三个连续的位移数据取平均值，形成新的数组如下：

数组7：{-15，-7，-9，-10，-18，-14，-8，-3，5，6，15，17，20，14，13}

数组8：{-12，-6，-8，-9，-16，-16，-16，-10，2，13，19，18，10，5，5}

从数组7和数组8得出右甩规律：位移数据由连续的负数逐渐转变为连续的正数；

10)步骤108，确定手机左甩动作和右甩动作的判断标准；

每次取当前帧前10帧(含当前帧)图像的位移数据，其中：

前5帧数据中有4帧以上(含4帧)数据为正数且均值大于某个正的经验值(例如，正的经验值为1)，与此同时后5帧数据中有4帧以上(含4帧)数据为负数且均值小于某个负的经验值(例如，负的经验值为-1)，若同时满足以上2个条件，则可判定手机在做左甩动作；

前5帧数据中有4帧以上(含4帧)数据为负数且均值小于某个负的经验值(例如，负的经验值为-1)，与此同时后5帧数据中有4帧以上(含4帧)数据为正数且均值大于某个正的经验值(例如，正的经验值为1)，若同时满足以上2个条件，则可判定手机在做右甩动作；

11)步骤109，根据所判定的手机左甩或右甩动作，触发MP3歌曲向前或向后切换播放；

其中，上述步骤中，采集多组位移数据，建立数学模型如下：

a.每次取当前帧前n帧(含当前帧)图像的位移数据，其中n为大于或等于10的正偶数；

b.前n/2帧数据中有80％帧以上(含80％帧)数据为正数且均值大于某个正的经验值，与此同时，后n/2帧数据中有80％帧以上(含80％帧)数据为负数且均值小于某个负的经验值，则可以判断物体在做向左的相对运动或者类似的一种稳定运动趋势；

c.前n/2帧数据中有80％帧以上(含80％帧)数据为负数且均值小于某个负的经验值，与此同时，后n/2帧数据中有80％帧以上(含80％帧)数据为正数且均值大于某个正的经验值，则可以判断物体在做向右的相对运动或者类似的与上述b中相反的另一种稳定运动趋势；

d.根据建立的数学模型，做出相应的动作判断，触发相应的应用。

以上所述仅为本发明的较佳可行实施例，并非限制本发明的保护范围，凡运用本发明说明书及附图内容所做出的等效结构变化，均包含在本发明的保护范围内。

Claims

1.一种摄像头模拟重力感应器的方法，其特征在于，包括以下步骤：

一摄像头捕获图像；

重复以上步骤获取当前帧前n帧图像的位移数据；

根据获取的位移数据进行相应动作的判断。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，n为大于或等于10的正偶数。

3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，根据获取的位移数据形成数组，建立动作的判定标准。

4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，数组前n/2帧数据中有多数帧数据为正数且均值大于某个正的经验值，与此同时，后n/2帧数据中有多数帧数据为负数且均值小于某个负的经验值，则判断在做第一种运动。

5.如权利要求3所述的方法，其特征在于，数组前n/2帧数据中有多数帧数据为负数且均值小于某个负的经验值，与此同时，后n/2帧数据中有多数帧数据为正数且均值大于某个正的经验值，则判断在做与上述第一种运动相对的第二种运动。

6.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述摄像头设置在电子装置上，所述电子装置包括一用以处理位移数据的微处理器。