專利名稱：智能電視多人手控系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及智能電視機(jī)控制領(lǐng)域，尤其是涉及ー種智能電視機(jī)多人進(jìn)行手勢控制的系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
智能電視像智能手機(jī)一祥，具有全開放式平臺，搭載了操作系統(tǒng)，可以由用戶自行安裝和卸載軟件、游戲等第三方服務(wù)商提供的程序，通過此類程序來不斷對電視的功能進(jìn)行擴(kuò)充，并可以通過網(wǎng)線、無線網(wǎng)絡(luò)來實(shí)現(xiàn)上網(wǎng)沖浪的這樣ー類電視的總稱，它是未來電視發(fā)展的主要趨勢。傳統(tǒng)的按鍵式遙控方式己經(jīng)無法滿足越來越多的內(nèi)容選擇和操作方式需求，而對于現(xiàn)在比較成熟的鍵鼠控制和觸控方式顯然在家庭智能電視領(lǐng)域使用不便，無法推廣。為 了解決上述問題，本發(fā)明提出了一種基于機(jī)器視覺的多人手控系統(tǒng)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是針對現(xiàn)有智能電視控制方式的不足提出了ー種可以實(shí)現(xiàn)多人進(jìn)行手勢控制的系統(tǒng)，使用該系統(tǒng)可以用極其簡單的手勢對復(fù)雜的智能電視操作界面進(jìn)行控制。為實(shí)現(xiàn)其目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案
ー種智能電視多人手控系統(tǒng)，其由攝像匹配模塊、追蹤模塊和操作模塊組成。其特征在于包括以下步驟
1)用戶在電視高像素?cái)z像頭有效范圍內(nèi)給出激活手勢，匹配模塊匹配成功，電視屏幕給出多個(gè)可控制的控制末端，可以ー個(gè)人用兩個(gè)手同時(shí)進(jìn)行操作，也可以多個(gè)控制人分別同時(shí)獨(dú)立進(jìn)行所有操作；
2)激活手勢轉(zhuǎn)為追蹤手勢，追蹤模塊啟動，井向你所需要的控制末端的方向移動就可對其進(jìn)行選擇，這時(shí)該控制末端開始追蹤特定手指的移動，在追蹤過程中，如果需要重新調(diào)整追蹤手勢的位置，可將追蹤手勢轉(zhuǎn)為激活手勢，這時(shí)追蹤模塊仍在追蹤，但控制末端位置不動，當(dāng)用戶手移動到適當(dāng)?shù)奈恢煤螅せ钍謩蒉D(zhuǎn)為追蹤手勢，追蹤末端則開始重新追蹤，通過追蹤手勢的移動將控制末端移動到屏幕彈出的操作面板中想要操作的命令圖標(biāo)上；
3)追蹤手勢轉(zhuǎn)為操作手勢，操作模塊啟動，控制追蹤末端執(zhí)行用戶發(fā)出的確認(rèn)、移動、放大等各種操作命令。具體使用過程中通過這三種手勢的互相變換來達(dá)到用戶的目的。步驟I中所述的高像素的攝像頭安裝在電視的上部，其數(shù)量根據(jù)實(shí)際需求，可以為I到3個(gè),其有效范圍內(nèi)能分辨的移動精度a應(yīng)不大于IOmm,推薦為Imm到3mm。但是較小的分辨精度對攝像頭及系統(tǒng)處理能力要求將增高，這要根據(jù)實(shí)際成本進(jìn)行選擇。且在ー定范圍內(nèi)用戶應(yīng)當(dāng)可以根據(jù)自己的操作習(xí)慣對其能分辨的精度進(jìn)行設(shè)置。該系統(tǒng)只有三種手勢即激活手勢、追蹤手勢和操作手勢。激活手勢默認(rèn)為打開的手掌，追蹤手勢默認(rèn)為拇指和食指組成的八字手勢，操作手勢默認(rèn)為彎下拇指只有食指的手勢。步驟I中所述的多個(gè)控制末端，可多人進(jìn)行控制，每個(gè)都是相互獨(dú)立進(jìn)行操作的，為了方便用戶進(jìn)行操作，使其變的更加靈活，其對應(yīng)的激活手勢、追蹤手勢和操作手勢都可在手勢匹配模塊中自己定義，這對手有殘疾的人士來說也可以方便進(jìn)行控制。步驟2中所述的追蹤模塊，其在啟動后按一定的頻率f對人手進(jìn)行圖像采集與追蹤。追蹤步驟包括
1)高像素?cái)z像頭采集人手的移動量ΛS，并將其轉(zhuǎn)化為在CCD或COMS上的像素變化ΛΡ，通過內(nèi)部圖像處理單元將Λ P轉(zhuǎn)換為ニ維坐標(biāo)像素值的變換(Λ X，Ay);
2)追蹤模塊將用戶手指的圖像在ニ維坐標(biāo)下像素值的變換(Λχ，Ay)，轉(zhuǎn)換為控制末端在電視屏幕上對應(yīng)的像素值的變換(k Λ X，kAy)； 3)控制末端在電視屏幕的兩個(gè)對應(yīng)的方向上移動的像素值分別為(kΛ X，kAy)。步驟I所述的ニ維坐標(biāo)像素值的變換，是水平Λχ和垂直Ay兩個(gè)方向上像素值的變換。步驟2和步驟3所述的k是控制末端在電視屏幕上像素的移動量和用戶手指在CCD或CMOS的像素上的移動量的比值，其大小用戶可以根據(jù)操作習(xí)慣進(jìn)行設(shè)置。k值與前面提到的分辨精度a —起影響用戶對控制末端控制精度和效果。


圖I智能電視多人手控系統(tǒng)框 圖2 ニ種控制手勢；
圖3手指移動對應(yīng)的像素變化ΛP在ニ維坐標(biāo)下的轉(zhuǎn)換；
圖4智能電視多人手控系統(tǒng)X方向追蹤原理圖。
具體實(shí)施例方式圖I是智能電視多人手控系統(tǒng)框圖。攝像匹配模塊在不斷的進(jìn)行工作，當(dāng)檢測到用戶在電視高像素?cái)z像頭有效范圍內(nèi)給出激活手勢時(shí)，電視屏幕給出多個(gè)可控制的控制末端，可以一個(gè)人用兩個(gè)手同時(shí)進(jìn)行操作，也可以多個(gè)控制人分別同時(shí)獨(dú)立進(jìn)行所有操作；當(dāng)激活手勢轉(zhuǎn)為追蹤手勢時(shí)，啟動追蹤模塊，井向你所需要的控制末端的方向移動就可對其進(jìn)行選擇，這時(shí)該控制末端開始追蹤特定手指的移動，在追蹤過程中，如果需要重新調(diào)整追蹤手勢的位置，可將追蹤手勢轉(zhuǎn)為激活手勢，這時(shí)追蹤模塊仍在追蹤，但控制末端位置不動，當(dāng)用戶手移動到適當(dāng)?shù)奈恢煤?，激活手勢轉(zhuǎn)為追蹤手勢，追蹤末端則開始重新追蹤，通過追蹤手勢的移動將控制末端移動到屏幕彈出的操作面板中想要操作的命令圖標(biāo)上；追蹤手勢轉(zhuǎn)為操作手勢，操作模塊啟動，控制追蹤末端執(zhí)行用戶發(fā)出的確認(rèn)、移動、放大等各種操作命令。該系統(tǒng)的工作方式使用戶在操作智能電視時(shí)就像通過鼠標(biāo)操作電腦一祥，桌面的箭頭按鼠標(biāo)移動的方位進(jìn)行相應(yīng)移動；又像操作智能手機(jī)一祥，簡單可靠，可以完成復(fù)雜的命令。圖2為三種控制手勢。a為激活手勢，其默認(rèn)為打開的手掌；b為追蹤手勢，其默認(rèn)為拇指和食指組成的八字手勢；c為操作手勢,其默認(rèn)為彎下拇指只有食指的手勢。為了方便用戶進(jìn)行操作，使其變的更加靈活，這三種手勢都可在手勢匹配模塊中自己定義，這主要是考慮到不同的人有不同的操作習(xí)慣，或是手有殘疾的人不能給出默認(rèn)手勢。如圖3所示，手指移動對應(yīng)的像素變化ΛΡ在與電視平面相關(guān)平行的水平和垂直方向組成的ニ維坐標(biāo)下的轉(zhuǎn)換。高像素?cái)z像頭采集人手的移動量Λ S，并將其轉(zhuǎn)化為在CCD或COMS上的像素變化ΛΡ，通過內(nèi)部圖像處理單元將ΛΡ轉(zhuǎn)換為ニ維坐標(biāo)像素值的變換(Δχ, Ay)，然后追蹤模塊根據(jù)此值，使控制末端相應(yīng)移動(kAx, kAy)。圖4為智能電視多人手控系統(tǒng)X方向追蹤原理圖。因手指在空間的移動，可以分解為X方向和y方向的移動，因兩方向的追蹤原理相同，所以本圖只對X方向的追蹤過程進(jìn)行詳細(xì)分析。如圖所示，設(shè)X方向的移動量為AB，其在透鏡成像面上的像為A' B'，也即上圖所述的ΛΧ，追蹤模塊根據(jù)A' B'使控制末端相應(yīng)移動Α" B"，也即上圖所述kAx。因此，當(dāng)手指X方向的移動AB時(shí)，控制末端就會在電視屏幕上相應(yīng)移動A" B"，同理，y方向也是如此。所以手指在效范圍的空間中，在與電視平面基本平行的平面中的任意移動，都可 以被控制末端追蹤，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)了用簡單的三個(gè)控制手勢對電視的控制。
權(quán)利要求
1.一種智能電視多人手控系統(tǒng)，其特征在于包括以下步驟 (1)用戶在電視高像素?cái)z像頭有效范圍內(nèi)給出激活手勢，匹配模塊匹配成功，電視屏幕給出多個(gè)可控制的控制末端，可以一個(gè)人用兩個(gè)手同時(shí)進(jìn)行操作，也可以多個(gè)控制人分別同時(shí)獨(dú)立進(jìn)行所有操作； (2)激活手勢轉(zhuǎn)為追蹤手勢，追蹤模塊啟動，并向你所需要的控制末端的方向移動就可對其進(jìn)行選擇，這時(shí)該控制末端開始追蹤特定手指的移動，在追蹤過程中，如果需要重新調(diào)整追蹤手勢的位置，可將追蹤手勢轉(zhuǎn)為激活手勢，這時(shí)追蹤模塊仍在追蹤，但控制末端位置不動，當(dāng)用戶手移動到適當(dāng)?shù)奈恢煤?，激活手勢轉(zhuǎn)為追蹤手勢，追蹤末端則開始重新追蹤，通過追蹤手勢的移動將控制末端移動到屏幕彈出的操作面板中想要操作的命令圖標(biāo)上； (3)追蹤手勢轉(zhuǎn)為操作手勢，操作模塊啟動，控制追蹤末端執(zhí)行用戶發(fā)出的確認(rèn)、移動、放大等各種操作命令。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的智能電視多人手控系統(tǒng)，其特征在于步驟I中所述的高像素的攝像頭安裝在電視上，其數(shù)量為I到3個(gè)，其有效范圍內(nèi)能分辨的移動精度a應(yīng)不大于10mm，且是可以設(shè)置的。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所說的智能電視多人手控系統(tǒng)，其特征在于激活手勢默認(rèn)為打開的手掌，追蹤手勢默認(rèn)為拇指和食指組成的八字手勢，操作手勢默認(rèn)為彎下拇指只有食指的手勢。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的智能電視多人手控系統(tǒng)，其特征在于步驟I中所述的多個(gè)控制末端，可多人同時(shí)進(jìn)行控制，每個(gè)都是相互獨(dú)立進(jìn)行操作的，其對應(yīng)的激活手勢、追蹤手勢和操作手勢都可在手勢匹配模塊中自己定義。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的智能電視多人手控系統(tǒng)，其特征在于步驟2中所述的追蹤模塊，其追蹤步驟包括 (1)高像素?cái)z像頭采集人手的移動量AS，并將其轉(zhuǎn)化為在CCD或COMS上的像素變化AP，通過內(nèi)部圖像處理單元將A P轉(zhuǎn)換為二維坐標(biāo)像素值的變換(A X，Ay)； (2)追蹤模塊將用戶手指的圖像在二維坐標(biāo)下像素值的變換(AX，Ay)，轉(zhuǎn)換為控制末端在電視屏幕上對應(yīng)的像素值的變換(kAx，kAy)； (3 )控制末端在電視屏幕的兩個(gè)方向上移動的像素值分別(k A X，kAy)。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的追蹤模塊，其特征在于步驟I所述的二維坐標(biāo)像素值的變換，是水平和垂直兩個(gè)方向上像素值的變換。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的追蹤模塊，其特征在于步驟2和步驟3所述的k是控制末端在電視屏幕上像素的移動量和用戶手指在CCD或CMOS的像素上的移動量的比值，其大小可以設(shè)置。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種智能電視多人手控系統(tǒng)。該系統(tǒng)的控制只使用激活、追蹤和操作三種手勢。其中激活手勢的作用是激活手勢操作功能，追蹤手勢在激活手勢的輔助下控制追蹤末端的移動，操作手勢控制追蹤末端執(zhí)行用戶發(fā)出的確認(rèn)、移動、放大等各種操作命令。此系統(tǒng)具有控制方案簡單、易于用戶掌握、可單人雙手或多人同時(shí)控制、操作效率高等特點(diǎn)。
文檔編號H04N21/47GK102685581SQ20121016361
公開日2012年9月19日 申請日期2012年5月24日 優(yōu)先權(quán)日2012年5月24日
發(fā)明者尹國鑫 申請人:尹國鑫