專利名稱：基于深度檢測的身體識別控制裝置的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種用于多媒體教學設備領域和游戲設備領域的身體識別控制 裝置，尤其涉及一種基于深度檢測的身體識別控制裝置。
背景技術：
科技飛速發(fā)展的今天，為了使教育工作者或者演示人員在各類演示演講中更輕松 的控制演示進程，遠距離控制演示的節(jié)奏和內容，各種電子多媒體教學產品也越來越豐富 我們的生活。同時，電子游戲產業(yè)的日益壯大也掀起了新一輪的針對新型游戲操控設備的 技術風暴，無線體感遙控設備成為了備受關注的一個新領域。現(xiàn)有的技術包括紅外教鞭，控制手柄，遙控數據手套等需要借助各種外部遙控器 來達到控制演示演講進程或游戲進程的設備。上述現(xiàn)有技術至少存在以下缺點各類遙控器長時間手持造成肌肉緊張出汗，影響操作；輕便型的設備如數據手套 價格較高，且佩戴麻煩，使用者的舒適度不高；以紅外線等光線作為探測源的設備在高光強 的環(huán)境內可靠性低，誤差大。

實用新型內容本實用新型的目的是提供一種長時間對設備進行操控也不會造成疲勞，且價格低 廉的高舒適度、高精確度的基于深度檢測的身體識別控制裝置。本實用新型的目的是通過以下技術方案實現(xiàn)的本實用新型的基于深度檢測的身體識別控制裝置，包括超聲波傳感模塊、深度圖 像模塊、數據控制模塊；所述超聲波傳感模塊產生并向限定范圍發(fā)射的超聲波被物體反射后，將捕獲的來 自物體的反射超聲波輸入給所述深度圖像模塊；所述深度圖像模塊將生成的關于該反射超聲波范圍內的深度圖像輸入給所述數 據控制模塊；所述數據控制模塊將轉換得到的所述深度圖像中的身體部分或全身的數據傳輸 到相應的設備上。由上述本實用新型提供的技術方案可以看出，本實用新型所述的基于深度檢測的 身體識別控制裝置，由于超聲波傳感模塊產生并向限定范圍發(fā)射超聲波，并捕獲來自物體 的反射超聲波；深度圖像模塊接收反射超聲波，并生成關于該反射超聲波范圍內的深度圖 像；數據控制模塊接收深度圖像，并對深度圖像中的身體部分或全身進行識別定位，并轉換 為能被識別的數據傳輸到相應的設備上。能實現(xiàn)長時間對設備進行操控也不會造成疲勞， 且價格低廉的高舒適度、高精確度的對身體識別控制。
圖1為本實用新型基于深度檢測的身體識別控制裝置的具體實施例的原理圖；圖2為本實用新型基于深度檢測的身體識別控制裝置應用于多媒體教育的示意 圖；圖3為本實用新型基于深度檢測的身體識別控制裝置的具體實施例的工作流程 圖。
具體實施方式
本實用新型的基于深度檢測的身體識別控制裝置，其較佳的具體實施方式
是，包 括超聲波傳感模塊所述超聲波傳感模塊用于產生并向限定范圍發(fā)射超聲波，并捕 獲來自物體的反射超聲波，并輸入給深度圖像模塊；深度圖像模塊接收所述反射超聲波，并生成關于該反射超聲波范圍內的深度圖 像，并輸入給數據控制模塊；數據控制模塊接收所述深度圖像，并對所述深度圖像中的身體部分或全身進行 識別定位，并轉換為能被識別的數據傳輸到相應的設備上。所述超聲波傳感模塊可以包括脈沖震蕩器產生斷續(xù)脈沖，并傳送給發(fā)送換能器；發(fā)送換能器接收來自脈沖震蕩器的斷續(xù)脈沖，并轉換成超聲波，并發(fā)射有一定范 圍限制的窄波束。發(fā)送換能器可以包括單探頭換能器和/或由多探頭換能器組成的超聲波 換能器圈；接收換能器接收來自物體的反射超聲波，并轉換為電信號傳輸給深度圖像模塊。所述深度圖像模塊可以包括深度重構單元用于接收由反射超聲波轉換得到的電信號，根據深度重構規(guī)則對 該電信號包含的圖像信息實時進行深度重構，生成關于該反射超聲波范圍的深度圖像。所述數據控制模塊可以包括目標識別單元用于根據身體的不同部分或全身的識別信息對所述深度圖像中相 符的身體部分或全身進行識別，并將所識別的身體部分或全身從所述深度圖像中無關的物 體中分離出來；目標定位單元用于將所述目標識別單元分離出的身體部分或全身進行定位，判斷 該身體部分或全身的形態(tài)，計算與所述基于深度檢測的身體識別控制裝置的相對位姿信息；數據轉換單元用于根據身體控制對應規(guī)則將所述相對位姿信息轉換成能對相應 應用軟件控制的數據；數據傳輸單元用于將所述數據轉換單元轉換得到的數據傳輸到被連接的多媒體 設備。數據傳輸方式可以包括USB數據傳輸方式和/或無線藍牙數據傳輸方式，或采用其 它的數據傳輸方式。該裝置可以被集成于一個設備集成中，多媒體設備可以包括電腦、電視、?？娨?等中的一種或多種。電腦可以連接有投影儀。采用本實用新型提供的身體識別控制裝置，可以通過超聲波傳感器發(fā)射有一定范圍限制的經過特定編碼的斷續(xù)超聲波窄波束，且波束范圍內的物體都對該波束進行反射， 反射波束具有與發(fā)射波束相同的編碼，被接收并根據聲波自發(fā)射至反射回所消耗的時間， 以及超聲波的衰減程度實時生成深度圖像，目標識別模塊可以有效分離出可對控制數據產 生影響的身體部分或全身，目標定位模塊進而識別該部分或全身的位姿信息，并轉換成可 對相應設備進行控制的數據傳輸到相應設備上，從而實現(xiàn)長時間對設備進行操控也不會造 成疲勞，且價格低廉的高舒適度的身體識別控制。這種通過身體的某些部分或通過全身的 特定動作對多媒體教學設備進行特定的控制，使得教育工作者或演示人員不必再在演講演 示過程中額外手持遙控設備，方便與聽者互動而不會影響對演講進程的操控，不必被傳統(tǒng) 的演講設備困在演示設備跟前，使用戶更自由，更隨意，能夠實時，更好的展現(xiàn)演講內容，使 講者與聽者產生更大的共鳴。此外，當該設備應用于游戲設備領域時，游戲者能夠通過打手 勢和揮動手臂等動作就可以在控制游戲中的器件或人物，高度模擬了游戲環(huán)境，大大增加 了游戲的趣味性。為了進一步說明本實用新型所述的技術方案，下面通過具體實施例來說明。 具體實施例如圖1所示，一種基于深度檢測的身體識別控制裝置，該裝置包括超聲波傳感模塊所述超聲波傳感模塊用于發(fā)射有一定范圍限制的斷續(xù)超聲波窄 波束，并捕獲來自物體的反射超聲波。深度圖像模塊用于接收波束范圍內的物體對該波束的反射超聲波，并生成關于 該波束范圍的深度圖像。數據控制模塊用于對進入波束范圍的身體部分或全身進行識別定位，并轉換為 可被識別的數據傳輸到相應的設備上。所述超聲波傳感模塊具體包括脈沖震蕩器產生斷續(xù)脈沖，并傳送給發(fā)送換能器。發(fā)送換能器接收來脈沖震蕩器的斷續(xù)脈沖轉換成超聲波，并發(fā)射有一定范圍限 制的窄波束。接收換能器接收來自物體的反射超聲波，并轉換為電信號傳輸給深度圖像模塊。所述深度圖像模塊具體包括深度重構單元用于接收被所述超聲波傳感模塊捕獲的反射超聲波束轉換得到的 數據，并根據深度重構規(guī)則對該反射超聲波束包含的圖像信息實時進行深度重構，生成關 于該波束范圍的深度圖像。所述數據控制模塊具體包括目標識別單元用于根據身體的不同部分或全身的識別信息對所述深度重構單元 生成的關于該波束范圍的深度圖像中相符的身體部分或全身進行識別，并將該部分或全身 從該波束范圍內無關的物體中分離出來。目標定位單元用于將所述目標識別單元分離出的身體部分或全身進行定位，判 斷該身體部分或全身的形態(tài)，計算與所述基于深度檢測的身體識別控制裝置的相對位姿信 肩、o數據轉換單元用于根據身體控制對應規(guī)則將所述目標定位單元計算出的該身體部分或全身位姿信息轉換成可對相應應用軟件控制的數據。數據傳輸單元用于傳輸所述數據轉換單元得到的數據到被連接的設備。包括 USB數據傳輸方式和無線藍牙數據傳輸方式。優(yōu)選的方案如圖2示，優(yōu)選的，發(fā)送換能器數量配置為1 ；優(yōu)選的，發(fā)送換能器與接 收換能器安裝于基于深度檢測的身體識別控制裝置前立面同一水平面上。如圖3所示，本實用新型具體的工作流程是步驟Si、當基于深度檢測的身體識別控制裝置與相應設備連接完畢，接通電源，打 開開關后，脈沖震蕩器產生包含特定編碼的斷續(xù)脈沖波；發(fā)送換能器接受該斷續(xù)脈沖波并 轉換為超聲波，該發(fā)送換能器發(fā)射有一定范圍限制的超聲波窄波束，該超聲波束按照一定 的頻率發(fā)射到窄波束范圍內的所有物體。此時，用戶設置將要對控制數據產生影響的身體 部分，可以是手部，頭部，腿部等等，或者是全身。步驟S2、被發(fā)送換能器發(fā)射出的斷續(xù)超聲波檢測到的物體將反射該波束，波束的 傳播方向與超聲波束的照射方向相反，并被接收換能器接收，物體表面與身體識別控制裝 置距離的遠近信息包含在該反射波束內，并被轉換為電信號，傳送到深度圖 像模塊中。步驟S3、深度重構單元接收到來自接收換能器捕獲到的波束轉換而成的電信號， 并由此生成該時刻波束范圍內所有物體的深度圖像。步驟S4、目標識別單元根據深度重構單元生成該時刻波束范圍內所有物體的深度 圖像，識別和分離出用戶預先設置將要對控制數據產生影響的身體部分或全身。該單元可 有效篩選出預先設置為目標身體的部分，并消除其他物體和背景對目標身體定位的影響。步驟S5、目標定位單元定位該目標身體與基于深度檢測的身體識別控制裝置的相 對位置并判斷該目標身體的姿態(tài)信息，包括傾斜，旋轉，折疊或特殊的扭曲姿態(tài)。步驟S6、數據轉換單元將目標定位單元得到的目標身體的位姿信息根據該單元內 部目標身體控制對應規(guī)則轉換成可對將要被控制的相應應用軟件控制的數據。這種控制數 據可根據相應應用軟件的不同體現(xiàn)為真實目標身體的形態(tài)，或者轉換為相應設備中常用的 控制顯示形式。步驟S7、數據傳輸單元包括兩種傳輸方式，USB端口連接到相應設備和通過無線 藍牙設備傳輸到相應設備；數據轉換單元得到的可對相應應用軟件控制的數據通過數據傳 輸單元傳輸到將要被控制的相應設備上。步驟S8、用戶的目標身體做出的動作所包含的位姿信息完全被轉換為可被相應應 用軟件識別的控制數據，最終顯示在投影屏幕上。本實用新型的基于深度檢測的身體識別控制裝置，可以通過超聲波傳感器發(fā)射有 一定范圍限制的斷續(xù)超聲波窄波束，且波束范圍內的物體都對該波束進行反射，反射波束 被接收并實時生成深度圖像，目標識別模塊可以有效分離出可對控制數據產生影響的身體 部分或全身，目標定位模塊進而識別該部分或全身的位姿信息，并轉換成可對相應設備進 行控制的數據傳輸到相應設備上。將基于深度檢測的身體識別控制裝置應用于多媒體教育領域和游戲設備領域，不 僅能夠為演講者帶來高效準確的操控體驗，對聽眾也不失為一種更加寓教于樂的教育方 式；而能使游戲者高度融入游戲氛圍的該裝置使得游戲的操控更加直接。作為教育工作者或是演講者，當然希望在講課或是演示的過程中，能多與聽眾互動，近距離地接觸聽眾以便更直觀地獲得聽眾的反應，這樣更易于改進講課或演講的方式 和進程，使聽眾認為復雜難懂的內容變得簡單。古老的教鞭和傳統(tǒng)鼠標鍵盤的操控方式把 演講者牢牢鎖定在演示設備的跟前，大大減少了演講者與聽眾互動的幾率。而逐漸發(fā)展出 的諸如電子教鞭，數據手套等又會造成長時間手持肌肉緊張出汗，影響操作，又或是佩戴麻 煩，使用者的舒適度不高的問題。使用基于深度檢測的身體識別控制裝置，通過實時生成斷 續(xù)超聲波窄波束范圍內的深度圖像，精確識別可對控制數據產生影響的身體部分或全身， 這種在演講過程中，演講者完全不需要借助任何外部設備方式即自然又能精確操控設備。 演講者只需在使用設備前設置一些對自己使用方便的手勢或姿態(tài)，在演講過程中，只要身 處身體識別控制裝置波束范圍內，簡單的一個動作就可以從容控制，而不必擔心因 為距離 設備太遠導致無法進行下一個環(huán)節(jié)。這種設備對于聽眾來說，也更容易快速吸引他們的注意力，并且沒有了敲擊鍵盤 或是晃動遙控器等打斷演講的事情，演講者總是處于聽眾之間進行互動，諸如簡單的揮手 動作就可以對設備進行控制，對聽眾來說這樣的演講也更有吸引力。而基于深度檢測的身體識別控制裝置在應用于游戲設備領域時，其高效準確的控 制方式，使游戲者的雙手都能夠被從傳統(tǒng)的游戲手柄和鍵盤上釋放出來，最大程度地模仿 游戲中人物和器件的動作或形態(tài)。這使得游戲的趣味性更強，同時這種游戲方式使游戲者 在娛樂的同時還兼顧了活動身體?；谏疃葯z測的身體識別控制裝置在使用時為用戶帶來了快速靈活的新式操控 體驗，這不僅僅是在精確度與舒適度上超越了傳統(tǒng)教鞭或遙控器，更為用戶帶來前所未有 的流暢體驗，使得原本操作單一的演示演講和游戲成為一項有趣的活動。本實用新型所述的基于深度檢測的身體識別控制裝置，并不僅僅限于說明書和實 施方式中所列運用，它完全可以被適用于各種適合本實用新型之領域，對于熟悉本領域的 人員而言可容易的實現(xiàn)另外的優(yōu)點和進行修改，因此在不背離權利要求及等同范圍所限定 的一般概念的精神和范圍的情況下，本實用新型并不限于特定的細節(jié)，代表性的設備和這 里示出與描述的圖示示例。以上所述，僅為本實用新型較佳的具體實施方式
，但本實用新型的保護范圍并不 局限于此，任何熟悉本技術領域的技術人員在本實用新型揭露的技術范圍內，可輕易想到 的變化或替換，都應涵蓋在本實用新型的保護范圍之內。
權利要求一種基于深度檢測的身體識別控制裝置，其特征在于，包括超聲波傳感模塊、深度圖像模塊、數據控制模塊；所述超聲波傳感模塊產生并向限定范圍發(fā)射的超聲波被物體反射后，將捕獲的來自物體的反射超聲波輸入給所述深度圖像模塊；所述深度圖像模塊將生成的關于該反射超聲波范圍內的深度圖像輸入給所述數據控制模塊；所述數據控制模塊將轉換得到的所述深度圖像中的身體部分或全身的數據傳輸到相應的設備上。
2.根據權利要求1所述的基于深度檢測的身體識別控制裝置，其特征在于，所述超聲 波傳感模塊包括脈沖震蕩器、發(fā)送換能器、接收換能器；所述脈沖震蕩器將產生的斷續(xù)脈沖傳送給所述發(fā)送換能器；所述發(fā)送換能器將轉換成的超聲波向限定范圍發(fā)射；所述接收換能器將由接收來自物體的反射超聲波轉換后的電信號傳輸給所述深度圖 像模塊。
3.根據權利要求2所述的基于深度檢測的身體識別控制裝置，其特征在于，所述深度 圖像模塊包括生成關于所述反射超聲波范圍的深度圖像的深度重構單元。
4.根據權利要求3所述的基于深度檢測的身體識別控制裝置，其特征在于，所述數據 控制模塊包括目標識別單元、目標定位單元、數據轉換單元、數據傳輸單元所述目標識別單元將所識別的身體部分或全身信息輸入給所述目標定位單元；所述目標定位單元將身體部分或全身的定位信息輸入給所述數據轉換單元；所述數據轉換單元將由所述定位信息轉換成的能對相應應用軟件控制的數據輸入給 所述數據傳輸單元；所述數據傳輸單元將接收的數據傳輸到被連接的多媒體設備。
5.根據權利要求4所述的基于深度檢測的身體識別控制裝置，其特征在于，所述數據 傳輸單元的數據傳輸方式包括USB數據傳輸方式和/或無線藍牙數據傳輸方式。
6.根據權利要求5所述的基于深度檢測的身體識別控制裝置，其特征在于，該裝置被 集成于一個設備集成中，所述多媒體設備包括電腦、電視、?？娨曋械囊环N或多種。
7.根據權利要求6所述的基于深度檢測的身體識別控制裝置，其特征在于，所述電腦 連接有投影儀。
8.根據權利要求2所述的基于深度檢測的身體識別控制裝置，其特征在于，所述發(fā)送 換能器包括單探頭換能器和/或由多探頭換能器組成的超聲波換能器圈。
專利摘要本實用新型公開了一種基于深度檢測的身體識別控制裝置，包括超聲波傳感模塊，深度圖像模塊和數據控制模塊。超聲波傳感模塊發(fā)射有一定波束范圍限制的經過編碼的窄波束超聲波，并通過接收換能器接收物體的反射聲波；深度圖像模塊包括深度重構單元，用于接收來自超聲波接收換能器傳輸的數據，并生成深度圖像；數據控制模塊包括目標識別單元、目標定位單元、數據轉換單元和數據傳輸單元，對進入波束范圍的目標身體部分或全身進行識別定位，并轉換為可被識別的數據傳輸到相應的設備上?？蓱糜诙嗝襟w教學設備領域及游戲設備領域。
文檔編號A63F13/06GK201600647SQ20102004678
公開日2010年10月6日 申請日期2010年1月13日 優(yōu)先權日2010年1月13日
發(fā)明者劉志碧, 唐冕, 程杰, 陳杰 申請人:北京思比科微電子技術股份有限公司