CN102495674A - 一种红外人机交互方法及装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了红外人机交互方法及装置，包括遥控器和智能电视，所述方法具体包括：摄像，获取带有红外LED遥控器上的多个红外光点图像；图像处理，根据红外LED光点图像的位置及排列确定遥控器的空间位置及姿态；根据遥控器的空间位置控制智能电视的光标位置，并根据遥控器的姿态使智能电视作出相应的手势；所述装置包括设置于智能电视一侧的摄像及图像处理装置，所述遥控器的顶端设有至少3个红外LED，且各红外LED两两呈间隔交错设置；所述摄像及图像处理装置包括：摄像模块，图像处理模块、手势处理模块和接口模块。本发明能够精准的控制智能电视的光标位置，还可以很方便的完成旋转、缩放等手势识别工作。
Description
技术领域
本发明涉及智能电视的人机交互领域，特别涉及一种红外人机交互方法及装置。
背景技术
目前市面上已有的类似产品如：Philips公司的UWAND，Nintendo公司的WII，Sony公司的MOVE。其中UWAND，WII都是采用遥控器/手柄上装一个摄像装置，电视机一侧放置多个红外LED，遥控器/手柄端运算单元接收到摄像装置获得的图像后，通过计算获得当前遥控器的运动状态。Sony的MOVE采用手柄端带一个发红外光的球体，利用电视机测的摄像装置拍摄该红外光球，然后通过识别球的大小、位置来获得手柄的坐标等。此外，WII、MOVE还额外带一个传感器以获得手柄的当前位置状态及运动。
在实现本发明的过程中，发明人发现现有技术至少存在以下缺点：
1)Philips公司的UWAND的方案和Nintendo公司的WII的方案中，要获得的坐标需要通过RF等无线传输手段告知电视机端的图像显示单元，因此比传统遥控器额外增加了相关电路。
2)由于摄像装置耗电比较大，因此一般需要充电电路，无法达到传统遥控器的低能耗。
而Sony公司的MOVE方案：由于手柄前段带一个相当大的球，如果作为遥控器使用形状比较怪异，无法做到传统的遥控器的外形。
发明内容
为了实现摄像装置的低耗电，节约改造成本，使整套装置变的简单，本发明实施例提供了一种红外人机交互方法及装置。所述技术方案如下：
一方面，提供了一种红外人机交互方法，所述方法包括：
摄像，并获取带有红外LED遥控器上的多个红外光点图像；
图像处理，根据红外LED光点图像的位置及排列确定遥控器的空间位置及姿态；
根据遥控器的空间位置控制智能电视的光标位置，并根据遥控器的姿态使智能电视作出相应的手势。
确定所述遥控器空间位置的具体方法包括：
建立各个红外LED的空间平面；
确定摄像点同各个红外LED的连线，各连线同所述空间平面形成交点；
当各个交点满足所设定的各个红外LED的间距时，各个交点即为各个红外LED在空间的位置。
所述的智能电视根据遥控器位置及姿态的变化所做出的对应手势，具体包括：
旋转手势，遥控器选中智能电视的某个对象后对应做出的旋转运动；
放大手势，遥控器选中智能电视的某个对象后对应做出的朝向智能电视的运动；
缩小手势；遥控器选中智能电视的某个对象后对应做出的远离智能电视的运动。
另一方面，提供了一种红外人机交互装置，所述装置包括：
所述遥控器的顶端设有至少3个红外LED，且各红外LED两两呈间隔交错设置；
所述智能电视的一侧设有摄像及图像处理装置，所述摄像及图像处理装置包括：
摄像模块，用于获取所述遥控器顶端的红外LED光点图像；
图像处理模块，同所述摄像模块连接，用于接收并处理所述摄像模块的信号，确定所述遥控器的空间坐标位置；
手势处理模块，同所述图像处理模块连接，其根据所接收的所述图像处理模块的处理信号设置所述智能电视的操作手势；
接口模块，其信号输入端同所述手势处理模块连接，其信号输出端同所述智能电视的信号输入端连接。
多个所述红外LED中至少设有一个定位LED，所述定位LED的亮度高于其余各个红外LED的亮度。
优选地，所述红外LED设置3个，3个所述红外LED呈三角形排列。
其中，所述红外LED的光谱采用850nm～940nm。
本发明实施例提供的技术方案的有益效果是：
A.摄像模块放在智能电视侧，避免遥控器的高耗电。
B.对传统遥控器只需要做很少的改动，使得外观基本无需改变，且改造成本很低。
C.可以完成各种手势，比如根据遥控器的拉近和拉远依次完成智能电视画面的放大和缩小处理。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明所提供的红外人机交互方法框图；
图2是本发明中图像处理模块识别遥控器位置、姿态的示意图。
图3是本发明实施例所提供的整个装置结构图；
图4是图3中所示的设置于遥控器上的红外LED位置示意图；
图5是图3中所示的摄像及图像处理装置结构示意图。
图中：
1-智能电视 2-摄像及图像处理装置 3-遥控器 4-鼠标光点
5-红外LED 6-摄像模块。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地详细描述。
如图1所示，本发明提供了一种红外人机交互方法，其中的方法主要包括：
【101】摄像，并获取带有红外LED遥控器上的多个红外光点图像。
【102】图像处理，根据红外LED光点图像的位置及排列确定遥控器的空间位置及姿态。
如图2所示，确定所述遥控器空间位置的具体方法包括：
建立各个红外LED的空间平面；
确定摄像点同各个红外LED的连线，各连线同所述空间平面形成交点；
当各个交点满足所设定的各个红外LED的间距时，各个交点即为各个红外LED在空间的位置。
【103】根据遥控器的空间位置确定智能电视的光标位置，并根据遥控器的姿态使智能电视作出相应的手势。
所述的智能电视根据遥控器位置及姿态的变化所做出的对应手势，具体包括：
旋转手势，遥控器选中智能电视的某个对象后对应做出的旋转运动；
放大手势，遥控器选中智能电视的某个对象后对应做出的朝向智能电视的运动；
缩小手势；遥控器选中智能电视的某个对象后对应做出的远离智能电视的运动。
本发明还提供了一种红外人机交互装置，如图3、4、5所示：
所述遥控器的顶端设有至少3个红外LED，且各红外LED两两呈间隔交错设置，这里的多个红外LED不能排成一条直线，每两个红外LED隔开一定距离放置，如图4所示。
所述智能电视的一侧设有摄像及图像处理装置，所述摄像及图像处理装置包括：
摄像模块，用于获取所述遥控器顶端的红外LED光点图像；
图像处理模块，同所述摄像模块连接，用于接收并处理所述摄像模块的信号，确定所述遥控器的空间坐标位置；
手势处理模块，同所述图像处理模块连接，其根据所接收的所述图像处理模块的处理信号设置所述智能电视的操作手势；
接口模块，其信号输入端同所述手势处理模块连接，其信号输出端同所述智能电视的信号输入端连接。
多个所述红外LED中至少设有一个定位LED，其中有一颗LED作为定位LED，和其他LED工作情况不一样，比如亮度远高于其他LED；或者进行一定调制工作，比如和摄像模块工作在同样频率下，一帧画面亮、一帧画面灭。
优选地，所述红外LED设置3个，3个所述红外LED呈三角形排列。
为了减少环境光对该装置的干扰，红外LED的光谱优选的采用850nm～940nm。
该方案基本工作方式为：摄像及图像处理装置与智能电视通过USB或者RS232等接口连接，并且拍摄对面的画面，当带红外LED的遥控器点亮红外LED的时候，摄像及图像处理装置就会检测到红外LED，并通过多颗LED的位置及排列确定遥控器的空间位置及姿态，进一步的通过识别位置及姿态变化给出相应的手势：
当某个对象被选中后旋转遥控器时，对应旋转手势
当某个对象被选中后遥控器朝向电视运动，对应放大手势
当某个对象被选中后遥控器背对电视运动，对应缩小手势
摄像及图像处理装置将遥控器的空间位置、姿态、手势都通过USB或者RS232或其他接口传送给智能电视，当通过USB传送的时候可以为标准的HID设备也可以为其他设备。
其中摄像及图像处理装置中图像处理模块识别遥控器位置、姿态可以采用各种方法，一种典型的方法具体为：
当摄像模块拍摄到多个LED后，先确定定位LED，然后依次确定其他LED。这个时候只能确定从摄像模块与各个LED在空间平面的连线，之后采用一个平面与各条直线相交，当其交点间距离满足设定的各个LED的距离时，各个交点即为各LED在空间的位置。此平面即为LED灯的平面。从而可以确定遥控器的位置及姿态。
本发明的人机交互装置无需额外的运算单元，所有计算在该装置内完成。
结合上述手段，本发明的人机交互装置可以实现：
a)能够精准的控制智能电视的光标位置；
通过摄像及图像处理装置与3颗红外LED灯的连线及计算所得的3颗红外LED的平面可以确定遥控器的头部所处空间三维坐标及遥控器在空间的姿态(遥控器角度与3颗红外LED平面垂直)。当用户按下“点击”按键后，3颗红外LED就会被点亮，此时遥控器发生一定的移动后，就可以获得其在空间平面上的具体移动轨迹，对这个轨迹在智能电视上进行投影处理后，就可以控制智能电视光标位置的变化。
b)光标移动的速度不随着遥控器与电视的距离而发生变化；
由于本发明获取的是遥控器在空间的3维坐标，因此不论遥控器与电视距离是多少，用户移动遥控器后该摄像及图像处理装置获得的遥控器移动位置都与实际移动位置相符合，因此光标移动的速度也与此一致，从而光标移动的速度不随着遥控器与电视的距离而发生变化。
c)该遥控器还可以一定程度上识别其与智能电视之间的距离；
由于本装置检测的是遥控器在3维空间中的坐标，因此摄像及图像处理装置可以识别遥控器与智能电视之间的距离，从而可以更好的支持人机交互类游戏。
d)该遥控器还可以很方便的完成旋转、缩放等手势识别工作。
需要说明的是：上述实施例提供的摄像及图像处理装置中得各模块仅以上述各功能模块的划分进行举例说明，实际应用中，可以根据需要而将上述功能分配由不同的功能模块完成，即将设备的内部结构划分成不同的功能模块，以完成以上描述的全部或者部分功能。另外，上述实施例提供的红外人机交互装置与红外人机交互方法的实施例属于同一构思，其具体实现过程详见方法实施例，这里不再赘述。
上述本发明实施例序号仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。
本发明实施例中的全部或部分步骤，可以利用软件实现，相应的软件程序可以存储在可读取的存储介质中，如光盘或硬盘等。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (7)
1.一种红外人机交互方法，包括遥控器和智能电视，其特征在于，所述方法具体包括：
摄像，获取带有红外LED遥控器上的多个红外光点图像；
图像处理，根据红外LED光点图像的位置及排列确定遥控器的空间位置及姿态；
根据遥控器的空间位置控制智能电视的光标位置，并根据遥控器的姿态使智能电视作出相应的手势。
2.根据权利要求1所述的红外人机交互方法，其特征在于，
确定所述遥控器空间位置的具体方法包括：
建立各个红外LED的空间平面；
确定摄像点同各个红外LED的连线，各连线同所述空间平面形成交点；
当各个交点满足所设定的各个红外LED的间距时，各个交点即为各个红外LED在空间的位置。
3.根据权利要求1所述的红外人机交互方法，其特征在于，
所述的智能电视根据遥控器位置及姿态的变化所做出的对应手势，具体包括：
旋转手势，遥控器选中智能电视的某个对象后对应做出的旋转运动；
放大手势，遥控器选中智能电视的某个对象后对应做出的朝向智能电视的运动；
缩小手势；遥控器选中智能电视的某个对象后对应做出的远离智能电视的运动。
4.一种红外人机交互装置，包括遥控器和智能电视，其特征在于：
所述遥控器的顶端设有至少3个红外LED，且各红外LED两两呈间隔交错设置；
所述智能电视的一侧设有摄像及图像处理装置，所述摄像及图像处理装置包括：
摄像模块，用于获取所述遥控器顶端的红外LED光点图像；
图像处理模块，同所述摄像模块连接，用于接收并处理所述摄像模块的信号，确定所述遥控器的空间坐标位置；
手势处理模块，同所述图像处理模块连接，其根据所接收的所述图像处理模块的处理信号设置所述智能电视的操作手势；
接口模块，其信号输入端同所述手势处理模块连接，其信号输出端同所述智能电视的信号输入端连接。
5.根据权利要求4所述的红外人机交互装置，其特征在于，
多个所述红外LED中至少设有一个定位LED，所述定位LED的亮度高于其余各个红外LED的亮度。
6.根据权利要求5所述的红外人机交互装置，其特征在于，
所述红外LED设置3个，3个所述红外LED呈三角形排列。
7.根据权利要求4-6任一所述的红外人机交互装置，其特征在于，
所述红外LED的光谱采用850nm～940nm。
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