專利名稱：三維動(dòng)作識(shí)別方法與系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是有關(guān)于一種動(dòng)作識(shí)別方法，且特別是有關(guān)于一種物體在三維空間的動(dòng)作
的識(shí)別方法與系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
—般來(lái)說(shuō)，電腦系統(tǒng)的使用者除了可以利用鍵盤或鼠標(biāo)等較常見(jiàn)的輸入裝置來(lái)操 作應(yīng)用程序或啟動(dòng)功能之外，在執(zhí)行某些特定軟件(例如游戲軟件)的情況下，運(yùn)動(dòng)感測(cè)式 搖桿的使用可以幫助使用者更直觀且便利的達(dá)到人機(jī)互動(dòng)的需求。 運(yùn)動(dòng)感測(cè)式搖桿一般常見(jiàn)的設(shè)計(jì)是在使用者進(jìn)行操作之后，需先由傳感器擷取搖 桿動(dòng)作在各軸產(chǎn)生的加速度等慣性信息，接著再以各軸加速度的最大值作為判別搖桿動(dòng)作 的依據(jù)。例如當(dāng)慣性信息中向左的加速度遠(yuǎn)大于朝向其它方向的加速度時(shí)，便判斷使用者 是拿持搖桿朝左方揮動(dòng)。換句話說(shuō)，目前必須分析慣性信息本身的趨勢(shì)才能判斷搖桿動(dòng)作。
為了要模擬于一般機(jī)械式搖桿中米字八法的操作，廠商會(huì)預(yù)先依據(jù)慣性信息的趨 勢(shì)條件建立一系列的基本動(dòng)作模式，像是上、下、左、右、左上、左下、右上，以及右上八個(gè)方 向揮動(dòng)的基本動(dòng)作模式。而針對(duì)一些特別復(fù)雜的動(dòng)作識(shí)別，則是在使用者操作搖桿后，先判 斷這個(gè)操作內(nèi)含哪些基本動(dòng)作模式，再依據(jù)此組合動(dòng)作進(jìn)行判斷。舉例來(lái)說(shuō)，使用者揮動(dòng)搖 桿以繪制「 Y」符號(hào)的動(dòng)作將被判斷為向下與向右上揮動(dòng)搖桿這兩種基本動(dòng)作模式的組合。
然而在這樣的設(shè)計(jì)下，可識(shí)別出來(lái)的動(dòng)作種類必須事先設(shè)定于搖桿的韌體 (firmware)，因此只有在搖桿動(dòng)作符合預(yù)先定義的動(dòng)作時(shí)才能啟動(dòng)對(duì)應(yīng)的功能，其它的搖 桿動(dòng)作則無(wú)法產(chǎn)生任何操作效果。亦即，使用者僅能通過(guò)內(nèi)建的基本動(dòng)作模式或上述基本 動(dòng)作模式的組合來(lái)操作電腦系統(tǒng)。有限數(shù)量的動(dòng)作種類無(wú)疑會(huì)使得搖桿操作變得較不具彈 性，從而大幅降低使用上的便利性。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供一種三維動(dòng)作識(shí)別方法，通過(guò)數(shù)據(jù)庫(kù)比較的方式以直接識(shí)別物體在三 維空間所發(fā)生的動(dòng)作。 本發(fā)明提供一種三維動(dòng)作識(shí)別系統(tǒng)，讓使用者能依據(jù)需求建立數(shù)據(jù)庫(kù)中的預(yù)設(shè)動(dòng)
作的慣性信息，以提供新增可識(shí)別動(dòng)作種類的彈性；另外提出一學(xué)習(xí)模式使預(yù)設(shè)動(dòng)作的慣
性信息可以隨著使用者動(dòng)作的習(xí)慣進(jìn)行微幅調(diào)整，進(jìn)而提高動(dòng)作的識(shí)別率。 為達(dá)到上述及其它目的，本發(fā)明提出一種三維動(dòng)作識(shí)別方法，用以識(shí)別物體在三
維空間的動(dòng)作結(jié)構(gòu)。此方法首先提供記錄有數(shù)組預(yù)設(shè)慣性信息的數(shù)據(jù)庫(kù)，而每組預(yù)設(shè)慣性
信息完整描述在三維空間中某一種特定動(dòng)作的慣性動(dòng)態(tài)。接著，通過(guò)物體內(nèi)部的運(yùn)動(dòng)傳感
器擷取物體動(dòng)作時(shí)的慣性信息，并與數(shù)據(jù)庫(kù)內(nèi)所有的預(yù)設(shè)慣性信息做相似度的比較。最后，
依據(jù)相似度的高低判斷物體的動(dòng)作是否同于預(yù)設(shè)在數(shù)據(jù)庫(kù)內(nèi)某組預(yù)設(shè)慣性信息所對(duì)應(yīng)的
特定動(dòng)作。 在本發(fā)明的一實(shí)施例中，其中運(yùn)動(dòng)傳感器不斷地?cái)X取物體本身的慣性信息。而擷
5取物體動(dòng)作時(shí)的慣性信息的步驟包括判斷物體動(dòng)作的起始時(shí)間與結(jié)束時(shí)間，以及保留在起 始時(shí)間與結(jié)束時(shí)間內(nèi)的所有慣性信息。 在本發(fā)明的一實(shí)施例中，其中物體的狀態(tài)被預(yù)設(shè)為靜止?fàn)顟B(tài)。而判斷物體動(dòng)作的 起始時(shí)間與結(jié)束時(shí)間的步驟包括在物體的狀態(tài)為靜止?fàn)顟B(tài)時(shí)，以物體的慣性信息大于或等 于第一預(yù)設(shè)值的時(shí)間點(diǎn)作為起始時(shí)間，并將物體的狀態(tài)更新為動(dòng)作狀態(tài)。而在物體的狀態(tài) 為動(dòng)作狀態(tài)時(shí)，以物體的慣性信息小于第一預(yù)設(shè)值并持續(xù)一段特定時(shí)間的時(shí)間點(diǎn)作為結(jié)束 時(shí)間，并將物體的狀態(tài)更新為靜止?fàn)顟B(tài)。 在本發(fā)明的一實(shí)施例中，其中運(yùn)動(dòng)傳感器包括加速度傳感器(G-sensor)或陀螺 儀(Gyro sensor)等等。而慣性信息至少包括速度、加速度、角速度，以及位移其中之一或 組合。 在本發(fā)明的一實(shí)施例中，其中數(shù)據(jù)庫(kù)記錄至少一個(gè)指令，以及記錄每個(gè)指令分別 與至少其中一組預(yù)設(shè)慣性信息之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系。 在本發(fā)明的一實(shí)施例中，其中在依據(jù)各相似度判斷物體的動(dòng)作是否同于其中一組 預(yù)設(shè)慣性信息所對(duì)應(yīng)的特定動(dòng)作的步驟之后，更包括觸發(fā)具有最高相似度的預(yù)設(shè)慣性信息 所對(duì)應(yīng)的指令，進(jìn)而執(zhí)行一功能。 在本發(fā)明的一實(shí)施例中，此三維動(dòng)作識(shí)別方法更包括進(jìn)入數(shù)據(jù)庫(kù)建立模式，通過(guò) 運(yùn)動(dòng)傳感器擷取物體動(dòng)作時(shí)的慣性信息，并將慣性信息記錄在數(shù)據(jù)庫(kù)以作為其中一組預(yù)設(shè) 慣性信息。接著取得指令，以及在數(shù)據(jù)庫(kù)中建立慣性信息與指令的對(duì)應(yīng)關(guān)系。其中，慣性信 息描述使用者在三維空間中操作物體時(shí)的特定動(dòng)作。 在本發(fā)明的一實(shí)施例中，取得指令的步驟包括取得已記錄在數(shù)據(jù)庫(kù)中的指令，或 取得由使用者輸入的指令。 在本發(fā)明的一實(shí)施例中，此三維動(dòng)作識(shí)別方法更包括進(jìn)入動(dòng)作學(xué)習(xí)模式，選擇其 中一組預(yù)設(shè)慣性信息以作為范例慣性信息。接著，通過(guò)運(yùn)動(dòng)傳感器擷取物體動(dòng)作時(shí)的慣性 信息，并將慣性信息與范例慣性信息進(jìn)行比較來(lái)取得兩者之間的相似度。在相似度介于第 一數(shù)值與第二數(shù)值之間時(shí)，根據(jù)慣性信息修改范例慣性信息并回到通過(guò)運(yùn)動(dòng)傳感器擷取物 體動(dòng)作時(shí)的慣性信息的步驟，以再次取得相似度。而在相似度小于第二數(shù)值時(shí)，回到通過(guò)運(yùn) 動(dòng)傳感器擷取物體動(dòng)作的慣性信息的步驟，以再次取得相似度。其中，第一數(shù)值大于第二數(shù) 值。 從另一觀點(diǎn)來(lái)看，本發(fā)明提出一種三維動(dòng)作識(shí)別系統(tǒng)，包括數(shù)據(jù)庫(kù)、運(yùn)動(dòng)傳感器， 以及處理模塊。其中，數(shù)據(jù)庫(kù)用以記錄數(shù)組預(yù)設(shè)慣性信息，而每組預(yù)設(shè)慣性信息描述三維空 間中某種特定動(dòng)作的慣性動(dòng)態(tài)。運(yùn)動(dòng)傳感器用以擷取物體在三維空間動(dòng)作時(shí)的慣性信息。 而處理模塊分別與數(shù)據(jù)庫(kù)以及運(yùn)動(dòng)傳感器相連，用以比較慣性信息與數(shù)據(jù)庫(kù)內(nèi)各組預(yù)設(shè)慣 性信息之間的相似度，并且依據(jù)上述相似度來(lái)判斷物體的動(dòng)作是否同于其中一組預(yù)設(shè)慣性 信息所對(duì)應(yīng)的特定動(dòng)作。 在本發(fā)明的一實(shí)施例中，其中運(yùn)動(dòng)傳感器不斷擷取物體本身的慣性信息，而處理 模塊判斷物體動(dòng)作的起始時(shí)間與結(jié)束時(shí)間，以及保留在起始時(shí)間與結(jié)束時(shí)間內(nèi)的所有慣性信息。 在本發(fā)明的一實(shí)施例中，其中物體的狀態(tài)被預(yù)設(shè)為靜止?fàn)顟B(tài)，而處理模塊在物體 的狀態(tài)為靜止?fàn)顟B(tài)時(shí)，以物體的慣性信息大于或等于第一預(yù)設(shè)值的時(shí)間點(diǎn)作為起始時(shí)間，并將物體的狀態(tài)更新為動(dòng)作狀態(tài)。而在物體的狀態(tài)為動(dòng)作狀態(tài)時(shí)，以物體的慣性信息小于第一預(yù)設(shè)值并持續(xù)一段特定時(shí)間的時(shí)間點(diǎn)作為結(jié)束時(shí)間，并將物體的狀態(tài)更新為靜止?fàn)顟B(tài)。 在本發(fā)明的一實(shí)施例中，其中運(yùn)動(dòng)傳感器包括加速度傳感器或陀螺儀等等。而慣性信息至少包括速度、加速度、角速度，以及位移其中之一或其組合者。 在本發(fā)明的一實(shí)施例中，其中數(shù)據(jù)庫(kù)記錄至少一個(gè)指令，并記錄每個(gè)指令分別與至少一組預(yù)設(shè)慣性信息之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系。 在本發(fā)明的一實(shí)施例中，其中處理模塊觸發(fā)具有最高相似度的預(yù)設(shè)慣性信息所對(duì)應(yīng)的指令，進(jìn)而執(zhí)行功能。 在本發(fā)明的一實(shí)施例中，其中處理模塊在數(shù)據(jù)庫(kù)建立模式下，取得運(yùn)動(dòng)傳感器擷取物體動(dòng)作時(shí)的慣性信息，并將慣性信息記錄于數(shù)據(jù)庫(kù)以作為其中一組預(yù)設(shè)慣性信息。接著取得指令以在數(shù)據(jù)庫(kù)中建立慣性信息與指令的對(duì)應(yīng)關(guān)系。其中，慣性信息描述使用者在三維空間中操作物體時(shí)的特定動(dòng)作。 在本發(fā)明的一實(shí)施例中，其中處理模塊取得已記錄在數(shù)據(jù)庫(kù)中的指令，或取得由使用者輸入的指令。 在本發(fā)明的一實(shí)施例中，其中處理模塊在動(dòng)作學(xué)習(xí)模式下，選擇其中一組預(yù)設(shè)慣性信息以作為范例慣性信息，并通過(guò)運(yùn)動(dòng)傳感器擷取物體動(dòng)作時(shí)的慣性信息，進(jìn)而對(duì)慣性信息與范例慣性信息進(jìn)行比較來(lái)取得兩者之間的相似度。在相似度介于第一數(shù)值與第二數(shù)值之間時(shí)，根據(jù)慣性信息修改范例慣性信息并再次通過(guò)運(yùn)動(dòng)傳感器擷取物體動(dòng)作時(shí)的慣性信息以重新取得相似度。而在慣性信息與范例慣性信息之間的相似度小于第二數(shù)值時(shí)，再次通過(guò)運(yùn)動(dòng)傳感器擷取物體動(dòng)作時(shí)的慣性信息，以重新取得慣性信息與范例慣性信息之間的相似度。其中，第一數(shù)值大于第二數(shù)值。 基于上述，本發(fā)明在判斷物體在三維空間的動(dòng)作時(shí)，直接將物體動(dòng)作而產(chǎn)生的慣
性信息與數(shù)據(jù)庫(kù)中的所有預(yù)設(shè)慣性信息進(jìn)行比較，從而直接識(shí)別出各種復(fù)雜的物體動(dòng)作。
其中，記錄于數(shù)據(jù)庫(kù)的預(yù)設(shè)慣性信息可由使用者自行建立，也可以根據(jù)使用者操作物體的
習(xí)慣進(jìn)行些微調(diào)整，以增加數(shù)據(jù)庫(kù)本身的彈性，進(jìn)而使得識(shí)別物體動(dòng)作變得更有效率。 為讓本發(fā)明的上述特征和優(yōu)點(diǎn)能更明顯易懂，下文特舉實(shí)施例，并配合所附圖式
作詳細(xì)說(shuō)明如下。


圖1是依照本發(fā)明的一實(shí)施例所示的三維動(dòng)作識(shí)別系統(tǒng)的方塊圖,
圖2是依照本發(fā)明的一實(shí)施例所示的三維動(dòng)作識(shí)別方法的流程圖,
圖3是依照本發(fā)明的一實(shí)施例所示的建立數(shù)據(jù)庫(kù)的流程圖。
圖4是依照本發(fā)明的一實(shí)施例所示的動(dòng)作學(xué)習(xí)的流程圖。
具體實(shí)施例方式
圖1是依照本發(fā)明的一實(shí)施例所示的三維動(dòng)作識(shí)別系統(tǒng)的方塊圖。請(qǐng)參閱圖l，三維動(dòng)作識(shí)別系統(tǒng)100包括數(shù)據(jù)庫(kù)110、運(yùn)動(dòng)傳感器120，以及處理模塊130，三維動(dòng)作識(shí)別系統(tǒng)100可用以識(shí)別一物體在三維空間內(nèi)的動(dòng)作結(jié)構(gòu)。在本實(shí)施例中，被識(shí)別的物體可以是搖桿、遙控器或是任何裝置，在此并不限制其范圍。然而為了方便說(shuō)明，在以下的實(shí)施例中假設(shè)物體是搖桿，而三維動(dòng)作識(shí)別系統(tǒng)100可識(shí)別使用者操作搖桿的動(dòng)作。以下先針對(duì)三維動(dòng)作識(shí)別系統(tǒng)100中各個(gè)構(gòu)件的功能進(jìn)行說(shuō)明。 在數(shù)據(jù)庫(kù)110中記錄有數(shù)組預(yù)設(shè)慣性信息。這些預(yù)設(shè)慣性信息可以是三維動(dòng)作識(shí)別系統(tǒng)100所預(yù)設(shè)的信息，或是由使用者自行建立的信息。其中，每組預(yù)設(shè)慣性信息可以是速度、加速度、角速度，或位移其中之一或其組合，用以描述三維空間中一種特定動(dòng)作的慣性動(dòng)態(tài)。在本實(shí)施例中，數(shù)據(jù)庫(kù)110更包括記錄數(shù)個(gè)指令，以及記錄每個(gè)指令分別與至少一組預(yù)設(shè)慣性信息之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系。換句話說(shuō)，在數(shù)據(jù)庫(kù)100中一個(gè)指令可以同時(shí)對(duì)應(yīng)至一組以上的預(yù)設(shè)慣性信息，然而一組預(yù)設(shè)慣性信息只能對(duì)應(yīng)至一個(gè)指令。
運(yùn)動(dòng)傳感器120例如是加速度傳感器(G-sensor)或陀螺儀(Gyro sensor)等裝置，可以擷取搖桿在三維空間動(dòng)作時(shí)的慣性信息。在本實(shí)施例中，運(yùn)動(dòng)傳感器120是配置在搖桿的內(nèi)部，當(dāng)使用者持搖桿并進(jìn)行操作時(shí)，運(yùn)動(dòng)傳感器120便能偵測(cè)搖桿動(dòng)作而產(chǎn)生的慣性信息，好比是速度、加速度、角速度，或位移等等。 處理模塊130例如是具有運(yùn)算處理能力的硬件、軟件或其組合者，在取得運(yùn)動(dòng)傳感器120所擷取的慣性信息后，將上述慣性信息與數(shù)據(jù)庫(kù)110中的所有預(yù)設(shè)慣性信息進(jìn)行比較以取得對(duì)應(yīng)的相似度，據(jù)以判斷物體的動(dòng)作是否同于其中一組預(yù)設(shè)慣性信息所對(duì)應(yīng)的特定動(dòng)作。在一實(shí)施例中，處理模塊130例如是配置在電腦系統(tǒng)之中，通過(guò)好比像藍(lán)牙或通用串行總線(Universal Serial Bus, USB)等各式傳輸接口來(lái)取得運(yùn)動(dòng)傳感器120所擷取到的慣性信息。在另一實(shí)施例中，處理模塊130也可以配置在搖桿內(nèi)部，進(jìn)而直接識(shí)別搖桿的動(dòng)作。 以下將以三維動(dòng)作識(shí)別系統(tǒng)100的詳細(xì)運(yùn)作流程來(lái)對(duì)本發(fā)明進(jìn)行更進(jìn)一步的說(shuō)明。圖2是依照本發(fā)明的一實(shí)施例所示的三維動(dòng)作識(shí)別方法的流程圖，請(qǐng)同時(shí)參閱圖1與圖2，首先如步驟210所示，提供記錄了數(shù)組預(yù)設(shè)慣性信息的數(shù)據(jù)庫(kù)110。在本實(shí)施例中，數(shù)據(jù)庫(kù)110還記錄了多個(gè)指令，以及各個(gè)指令與預(yù)設(shè)慣性信息之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系。
接著在步驟220中，通過(guò)該搖桿內(nèi)部的運(yùn)動(dòng)傳感器來(lái)擷取搖桿動(dòng)作時(shí)的慣性信息。在本實(shí)施例中，無(wú)論搖桿是否動(dòng)作，運(yùn)動(dòng)傳感器120都將不斷地?cái)X取搖桿本身的慣性信息，并且將這些慣性信息傳送至處理模塊130。處理模塊會(huì)判斷搖桿動(dòng)作的起始時(shí)間與結(jié)束時(shí)間，而保留在起始時(shí)間與結(jié)束時(shí)間內(nèi)的慣性信息。更進(jìn)一步來(lái)說(shuō)，在本實(shí)施例中搖桿的狀態(tài)被預(yù)設(shè)為靜止?fàn)顟B(tài)，而處理模塊130在搖桿狀態(tài)屬于靜止?fàn)顟B(tài)時(shí)，會(huì)在搖桿的慣性信息大于或等于第一預(yù)設(shè)值時(shí)判斷搖桿開(kāi)始動(dòng)作，并以上述時(shí)間點(diǎn)作為動(dòng)作的起始時(shí)間，以及將搖桿的狀態(tài)更新為動(dòng)作狀態(tài)。 一旦搖桿進(jìn)入動(dòng)作狀態(tài)，處理模塊130會(huì)在搖桿的慣性信息小于第一預(yù)設(shè)值并持續(xù)一段特定時(shí)間時(shí)判斷搖桿停止動(dòng)作，并以上述時(shí)間點(diǎn)作為動(dòng)作的結(jié)束時(shí)間，以及將搖桿的狀態(tài)再次變更為靜止?fàn)顟B(tài)。只有在搖桿動(dòng)作的起始時(shí)間與結(jié)束時(shí)間之內(nèi)由運(yùn)動(dòng)傳感器120所擷取到的慣性信息才會(huì)被處理模塊130視為搖桿動(dòng)作時(shí)的慣性信息。 接下來(lái)如步驟230所示，處理模塊130將搖桿動(dòng)作的慣性信息與數(shù)據(jù)庫(kù)110中的每組預(yù)設(shè)慣性信息進(jìn)行比較，以取得慣性信息與數(shù)據(jù)庫(kù)內(nèi)每組預(yù)設(shè)慣性信息之間的相似度。由于每組預(yù)設(shè)慣性信息分別表示不同的特定動(dòng)作，而搖桿動(dòng)作的慣性信息能表示使用者操作搖桿的動(dòng)作結(jié)構(gòu)，因此兩者間相似度的高低便能用來(lái)作為判斷動(dòng)作的依據(jù)。
亦即，處理模塊130是依據(jù)上述相似度來(lái)判斷物體的動(dòng)作是否同于數(shù)據(jù)庫(kù)中某組 預(yù)設(shè)慣性信息所對(duì)應(yīng)的特定動(dòng)作。在本實(shí)施例中，如步驟240所示，處理模塊130判定搖桿 的動(dòng)作為具有最高相似度的預(yù)設(shè)慣性信息所表示的特定動(dòng)作。 最后在步驟250中，由處理模塊130觸發(fā)具有最高相似度的預(yù)設(shè)慣性信息所對(duì)應(yīng) 的指令，進(jìn)而執(zhí)行對(duì)應(yīng)的特定功能。在本實(shí)施例中，由觸發(fā)指令所驅(qū)動(dòng)的功能種類并不受到 任何限制。舉例來(lái)說(shuō)，假設(shè)在數(shù)據(jù)庫(kù)110中第一組預(yù)設(shè)慣性信息所對(duì)應(yīng)的指令能啟動(dòng)電腦 系統(tǒng)中的多媒體播放程序。那么當(dāng)使用者操作搖桿的動(dòng)作與第一組預(yù)設(shè)慣性信息所表示的 特定動(dòng)作相同時(shí)，處理模塊130便會(huì)觸發(fā)指令從而開(kāi)啟多媒體播放程序。
在上述實(shí)施例中，用以表示及描述各種不同特定動(dòng)作的預(yù)設(shè)慣性信息已預(yù)先儲(chǔ)存 在數(shù)據(jù)庫(kù)IIO，當(dāng)使用者操作搖桿而使搖桿產(chǎn)生動(dòng)作時(shí)，處理模塊130可以將運(yùn)動(dòng)傳感器 120擷取到的慣性信息與數(shù)據(jù)庫(kù)110進(jìn)行比較，并以慣性信息以及各組預(yù)設(shè)慣性信息之間 的相似度高低來(lái)識(shí)別搖桿動(dòng)作。 值得一提的是，在本實(shí)施例中使用者還可通過(guò)搖桿的操作來(lái)自行定義數(shù)據(jù)庫(kù)110 中的預(yù)設(shè)慣性信息。圖3是依照本發(fā)明的一實(shí)施例所示的建立數(shù)據(jù)庫(kù)的流程圖。請(qǐng)同時(shí)參 閱圖1與圖3，在三維動(dòng)作識(shí)別系統(tǒng)100進(jìn)入數(shù)據(jù)庫(kù)建立模式后，搖桿的狀態(tài)將被預(yù)設(shè)為靜 止?fàn)顟B(tài)。此時(shí)如步驟310所示，由于搖桿內(nèi)部的運(yùn)動(dòng)傳感器120會(huì)不斷擷取搖桿的慣性信 息，因此處理模塊130將反復(fù)地根據(jù)慣性信息是否大于或等于第一預(yù)設(shè)值以判斷搖桿是否 開(kāi)始動(dòng)作。若搖桿的慣性信息大于或等于第一預(yù)設(shè)值，表示搖桿開(kāi)始動(dòng)作，因此在步驟320 中處理模塊130取得搖桿動(dòng)作時(shí)由運(yùn)動(dòng)傳感器120所擷取的慣性信息。接著在步驟330中， 處理模塊130根據(jù)慣性信息是否小于第一預(yù)設(shè)值并持續(xù)一段特定時(shí)間來(lái)判斷搖桿是否結(jié) 束動(dòng)作。若慣性信息仍大于第一預(yù)設(shè)值，表示搖桿仍在持續(xù)動(dòng)作，因而回到步驟320繼續(xù)取 得搖桿動(dòng)作的慣性信息，直到處理模塊130判斷搖桿結(jié)束動(dòng)作為止。接下來(lái)在步驟340中， 處理模塊130取得一指令，這個(gè)指令例如是記錄在數(shù)據(jù)庫(kù)110中的指令，或是使用者新輸入 的指令。最后如步驟350所示，處理模塊130將搖桿動(dòng)作的慣性信息記錄在數(shù)據(jù)庫(kù)110以 作為其中一組預(yù)設(shè)慣性信息，并且在數(shù)據(jù)庫(kù)110中建立慣性信息與指令的對(duì)應(yīng)關(guān)系。
以利用搖桿操作電腦系統(tǒng)為例，假設(shè)使用者希望在揮動(dòng)搖桿并繪制一個(gè)13符號(hào) 時(shí)啟動(dòng)電腦系統(tǒng)的網(wǎng)頁(yè)瀏覽程序，使用者必須先令三維動(dòng)作識(shí)別系統(tǒng)100進(jìn)入數(shù)據(jù)庫(kù)建立 模式，在此并不限制令三維動(dòng)作識(shí)別系統(tǒng)IOO進(jìn)入數(shù)據(jù)庫(kù)建立模式的方式。接著，使用者揮 動(dòng)搖桿以繪制出一個(gè)P符號(hào)。處理模塊130在使用者確定動(dòng)作無(wú)誤后，便將表示以搖桿繪 制e符號(hào)這個(gè)特定動(dòng)作的慣性信息記錄在數(shù)據(jù)庫(kù)110，以及在數(shù)據(jù)庫(kù)110中建立上述慣性 信息與啟動(dòng)網(wǎng)頁(yè)瀏覽程序指令的對(duì)應(yīng)關(guān)系。爾后，只要使用者揮動(dòng)搖桿并繪制出P符號(hào)， 便能在電腦系統(tǒng)上啟動(dòng)網(wǎng)頁(yè)瀏覽程序。 在上述實(shí)施例中，當(dāng)使用者自行定義數(shù)據(jù)庫(kù)110中的預(yù)設(shè)慣性信息時(shí)，可以將兩 次繪制13符號(hào)的慣性信息同樣對(duì)應(yīng)至啟動(dòng)網(wǎng)頁(yè)瀏覽程序的指令。如此一來(lái)便能降低使用 者在操作搖桿時(shí)因?yàn)樾┪?dòng)作差異而無(wú)法觸發(fā)指令執(zhí)行功能的機(jī)率。除此之外，使用者也 可以將完全不同的搖桿動(dòng)作(例如以搖桿繪制a符號(hào)以及13符號(hào))對(duì)應(yīng)至相同的指令， 進(jìn)而提高觸發(fā)同一種功能的動(dòng)作豐富性。 通過(guò)上述實(shí)施例可以發(fā)現(xiàn)，使用者能根據(jù)本身的需求隨時(shí)增加或修改數(shù)據(jù)庫(kù)110 中的預(yù)設(shè)慣性信息及其對(duì)應(yīng)的指令。據(jù)此，能觸發(fā)指令以執(zhí)行特定功能的搖桿動(dòng)作將不會(huì)
9受到任何限制。對(duì)使用者來(lái)說(shuō)，通過(guò)搖桿的操作來(lái)執(zhí)行功能也將變得更加靈活有彈性。 本發(fā)明為了讓使用者可以學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)庫(kù)110中各預(yù)設(shè)慣性信息所表示的特定動(dòng)作，
在三維動(dòng)作識(shí)別系統(tǒng)100進(jìn)入動(dòng)作學(xué)習(xí)模式時(shí)，便會(huì)要求使用者選擇其中一組預(yù)設(shè)慣性信
息作為范例慣性信息，并讓使用者學(xué)習(xí)范例慣性信息所表示的特定動(dòng)作。必須說(shuō)明的是，在
此不限制令三維動(dòng)作識(shí)別系統(tǒng)100進(jìn)入動(dòng)作學(xué)習(xí)模式的方式，而圖4是依照本發(fā)明的一實(shí)
施例所示的動(dòng)作學(xué)習(xí)的流程圖。請(qǐng)參閱圖1與圖4，首先在步驟410中，處理模塊130根據(jù)
使用者的指示從數(shù)據(jù)庫(kù)110選擇一組預(yù)設(shè)慣性信息以作為范例慣性信息。 接下來(lái)在步驟420至步驟440中，由處理模塊130取得搖桿動(dòng)作時(shí)由運(yùn)動(dòng)傳感器
120所擷取到的慣性信息。由于處理模塊130判斷搖桿是否開(kāi)始或結(jié)束動(dòng)作的方式和上述
實(shí)施例相同或相似，故在此不再贅述。在取得搖桿動(dòng)作時(shí)的慣性信息后，如步驟450所示，
處理模塊130將慣性信息與范例慣性信息進(jìn)行比較，以取得兩者之間的相似度。 接著在步驟460中，處理模塊130判斷相似度是否大于第一數(shù)值。若相似度大于
第一數(shù)值，表示使用者操作搖桿的動(dòng)作與范例慣性信息所表示的特定動(dòng)作已十分相似，因
此結(jié)束動(dòng)作學(xué)習(xí)的流程。 然而若相似度小于第一數(shù)值，處理模塊130接著在步驟470中判斷相似度是否大于第二數(shù)值(此第二數(shù)值小于第一數(shù)值)。若相似度大于第二數(shù)值，表示在使用者的動(dòng)作以及慣性信息所表示的特定動(dòng)作之間雖有差異，但差異在可以接受的范圍，因此如步驟480所示，處理模塊130根據(jù)慣性信息來(lái)修改范例慣性信息。據(jù)此，數(shù)據(jù)庫(kù)110中的預(yù)設(shè)慣性信息可隨著使用者的動(dòng)作習(xí)慣而做出些微調(diào)整，進(jìn)而提升動(dòng)作的復(fù)制率。接著，動(dòng)作學(xué)習(xí)的流程將回到步驟420并要求使用者再一次以搖桿進(jìn)行同樣的動(dòng)作以取得相似度。然而在步驟470中，若判斷相似度小于第二數(shù)值則代表使用者的動(dòng)作與慣性信息所表示的特定動(dòng)作差異甚大，使用者必須重新學(xué)習(xí)范例慣性信息所表示的特定動(dòng)作。據(jù)此，動(dòng)作學(xué)習(xí)的流程將再次回到步驟420，以通過(guò)運(yùn)動(dòng)傳感器110取得使用者操作搖桿而產(chǎn)生的慣性信息，進(jìn)而重新判斷慣性信息與范例慣性信息之間的相似度。舉例來(lái)說(shuō)，處理模塊130會(huì)根據(jù)慣性信息與范例慣性信息之間的差異來(lái)提示使用者該如何操作搖桿才能更接近范例慣性信息所代表的特定動(dòng)作。而在本實(shí)施例中，動(dòng)作學(xué)習(xí)的流程會(huì)不斷循環(huán)直到使用者操作搖桿的動(dòng)作與范例慣性信息之間的相似度大于第一數(shù)值時(shí)才會(huì)終止。 如圖4的動(dòng)作學(xué)習(xí)流程所示，使用者不再需要絲毫不差的適應(yīng)數(shù)據(jù)庫(kù)110中預(yù)設(shè)慣性信息所代表的特定動(dòng)作。相反地，在動(dòng)作學(xué)習(xí)模式下，預(yù)設(shè)慣性信息也可配合使用者的動(dòng)作作出部分調(diào)整，使得調(diào)整后的預(yù)設(shè)慣性信息可以更符合使用者個(gè)人的動(dòng)作習(xí)慣。
綜上所述，本發(fā)明所述的三維動(dòng)作識(shí)別方法與系統(tǒng)是提供一個(gè)記錄有數(shù)組預(yù)設(shè)慣性信息的數(shù)據(jù)庫(kù)，在擷取使用者對(duì)物體進(jìn)行操作而產(chǎn)生的慣性信息后，將其與數(shù)據(jù)庫(kù)中的預(yù)設(shè)慣性信息進(jìn)行比較，再通過(guò)相似度的高低判斷物體的動(dòng)作以執(zhí)行對(duì)應(yīng)的功能。此外，使用者可以新增數(shù)據(jù)庫(kù)中的預(yù)設(shè)慣性信息，而預(yù)設(shè)慣性信息也能根據(jù)使用者的習(xí)慣進(jìn)行微幅修改。據(jù)此，物體動(dòng)作的識(shí)別將變得更有彈性，從而提升在識(shí)別物體動(dòng)作后執(zhí)行對(duì)應(yīng)功能的正確性。 雖然本發(fā)明已以實(shí)施例揭露如上，然其并非用以限定本發(fā)明，任何所屬技術(shù)領(lǐng)域中具有通常知識(shí)者，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，當(dāng)可作些許的更動(dòng)與潤(rùn)飾，故本發(fā)明的保護(hù)范圍當(dāng)視權(quán)利要求書所界定者為準(zhǔn)。
10
權(quán)利要求
一種三維動(dòng)作識(shí)別方法，用以識(shí)別物體在三維空間的動(dòng)作結(jié)構(gòu)，其特征是，上述方法包括提供數(shù)據(jù)庫(kù)，其中上述數(shù)據(jù)庫(kù)記錄多組預(yù)設(shè)慣性信息，且每組預(yù)設(shè)慣性信息描述在上述三維空間中特定動(dòng)作的慣性動(dòng)態(tài)；通過(guò)上述物體內(nèi)部的運(yùn)動(dòng)傳感器擷取上述物體動(dòng)作時(shí)的慣性信息；分別比較上述慣性信息與上述數(shù)據(jù)庫(kù)內(nèi)每組預(yù)設(shè)慣性信息之間的相似度；以及依據(jù)上述這些相似度判斷上述物體的動(dòng)作是否同于其中一組預(yù)設(shè)慣性信息所對(duì)應(yīng)的上述特定動(dòng)作。
2. 如權(quán)利要求1所述的三維動(dòng)作識(shí)別方法，其特征是，其中上述運(yùn)動(dòng)傳感器不斷擷取 上述物體本身的上述慣性信息，而擷取上述物體動(dòng)作時(shí)的上述慣性信息的步驟包括判斷上述物體動(dòng)作的起始時(shí)間與結(jié)束時(shí)間；以及 保留在上述起始時(shí)間與上述結(jié)束時(shí)間內(nèi)的所有慣性信息。
3. 如權(quán)利要求2所述的三維動(dòng)作識(shí)別方法，其特征是，其中上述物體的狀態(tài)被預(yù)設(shè)為 靜止?fàn)顟B(tài)，而判斷上述物體動(dòng)作的上述起始時(shí)間與上述結(jié)束時(shí)間的步驟包括在上述物體的狀態(tài)為上述靜止?fàn)顟B(tài)時(shí)，以上述物體的上述慣性信息大于或等于第一預(yù) 設(shè)值的時(shí)間點(diǎn)作為上述起始時(shí)間，并將上述物體的狀態(tài)更新為動(dòng)作狀態(tài)；以及在上述物體的狀態(tài)為上述動(dòng)作狀態(tài)時(shí)，以上述物體的上述慣性信息小于上述第一預(yù) 設(shè)值并持續(xù)特定時(shí)間的時(shí)間點(diǎn)作為上述結(jié)束時(shí)間，并將上述物體的狀態(tài)更新為上述靜止?fàn)?態(tài)。
4. 如權(quán)利要求1所述的三維動(dòng)作識(shí)別方法，其特征是，其中上述運(yùn)動(dòng)傳感器包括加速 度傳感器及陀螺儀其中之一，而上述慣性信息至少包括下列其中之一 速度、加速度、角速 度，以及位移。
5. 如權(quán)利要求1所述的三維動(dòng)作識(shí)別方法，其特征是，其中上述數(shù)據(jù)庫(kù)記錄至少一個(gè) 指令，并記錄每一個(gè)上述這些指令分別與至少其中一組預(yù)設(shè)慣性信息之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系。
6. 如權(quán)利要求5所述的三維動(dòng)作識(shí)別方法，其特征是，其中在依據(jù)上述這些相似度判 斷上述物體的動(dòng)作是否同于其中一組預(yù)設(shè)慣性信息所對(duì)應(yīng)的上述特定動(dòng)作的步驟之后，更 包括觸發(fā)具有最高的上述相似度的上述一組預(yù)設(shè)慣性信息所對(duì)應(yīng)的上述指令，以執(zhí)行功能。
7. 如權(quán)利要求1所述的三維動(dòng)作識(shí)別方法，其特征是，更包括 進(jìn)入數(shù)據(jù)庫(kù)建立模式；通過(guò)上述運(yùn)動(dòng)傳感器擷取上述物體動(dòng)作時(shí)的上述慣性信息，其中上述慣性信息描述使 用者在上述三維空間中操作上述物體的上述特定動(dòng)作；記錄上述慣性信息于上述數(shù)據(jù)庫(kù)以作為其中一組預(yù)設(shè)慣性信息； 取得指令；以及在上述數(shù)據(jù)庫(kù)中建立上述慣性信息與上述指令的對(duì)應(yīng)關(guān)系。
8. 如權(quán)利要求7所述的三維動(dòng)作識(shí)別方法，其特征是，其中取得上述指令的步驟包括 取得已記錄在上述數(shù)據(jù)庫(kù)中的上述指令，或取得由上述使用者輸入的上述指令。
9. 如權(quán)利要求1所述的三維動(dòng)作識(shí)別方法，其特征是，更包括進(jìn)入動(dòng)作學(xué)習(xí)模式；選擇其中一組預(yù)設(shè)慣性信息以作為范例慣性信息；通過(guò)上述運(yùn)動(dòng)傳感器擷取上述物體動(dòng)作時(shí)的上述慣性信息； 比較上述慣性信息與上述范例慣性信息以取得兩者之間的上述相似度； 在上述相似度介于第一數(shù)值與第二數(shù)值之間時(shí)，根據(jù)上述慣性信息修改上述范例慣性信息，并回到通過(guò)上述運(yùn)動(dòng)傳感器擷取上述物體動(dòng)作時(shí)的上述慣性信息的步驟，以再次取得上述相似度，其中上述第一數(shù)值大于上述第二數(shù)值；以及在上述相似度小于上述第二數(shù)值時(shí)，回到通過(guò)上述運(yùn)動(dòng)傳感器擷取上述物體動(dòng)作時(shí)的上述慣性信息的步驟，以再次取得上述相似度。
10. —種三維動(dòng)作識(shí)別系統(tǒng)，其特征是，包括數(shù)據(jù)庫(kù)，用以記錄多組預(yù)設(shè)慣性信息，且每組預(yù)設(shè)慣性信息描述在上述三維空間中特 定動(dòng)作的慣性動(dòng)態(tài)；運(yùn)動(dòng)傳感器，用以擷取物體在三維空間動(dòng)作時(shí)的慣性信息；以及處理模塊，耦接至上述數(shù)據(jù)庫(kù)與上述運(yùn)動(dòng)傳感器，用以分別比較上述慣性信息與上述 數(shù)據(jù)庫(kù)內(nèi)每一組預(yù)設(shè)慣性信息之間的相似度，并且依據(jù)上述這些相似度判斷上述物體的動(dòng) 作是否同于其中一組預(yù)設(shè)慣性信息所對(duì)應(yīng)的上述特定動(dòng)作。
11. 如權(quán)利要求io所述的三維動(dòng)作識(shí)別系統(tǒng)，其特征是，其中上述運(yùn)動(dòng)傳感器不斷擷取上述物體本身的上述慣性信息，而上述處理模塊判斷上述物體動(dòng)作的起始時(shí)間與結(jié)束時(shí) 間，以及保留在上述起始時(shí)間與上述結(jié)束時(shí)間內(nèi)的所有慣性信息。
12. 如權(quán)利要求11所述的三維動(dòng)作識(shí)別系統(tǒng)，其特征是，其中上述物體的狀態(tài)被預(yù)設(shè) 為靜止?fàn)顟B(tài)，而上述處理模塊在上述物體的狀態(tài)為上述靜止?fàn)顟B(tài)時(shí)，以上述物體的上述慣 性信息大于或等于第一預(yù)設(shè)值的時(shí)間點(diǎn)作為上述起始時(shí)間，并將上述物體的狀態(tài)更新為動(dòng) 作狀態(tài)，以及在上述物體的狀態(tài)為上述動(dòng)作狀態(tài)時(shí)，以上述物體的上述慣性信息小于上述 第一預(yù)設(shè)值并持續(xù)特定時(shí)間的時(shí)間點(diǎn)作為上述結(jié)束時(shí)間，并將上述物體的狀態(tài)更新為上述 靜止?fàn)顟B(tài)。
13. 如權(quán)利要求IO所述的三維動(dòng)作識(shí)別系統(tǒng)，其特征是，其中上述運(yùn)動(dòng)傳感器包括加 速度傳感器及陀螺儀其中之一，而上述慣性信息至少包括下列其中之一 速度、加速度、角 速度，以及位移。
14. 如權(quán)利要求IO所述的三維動(dòng)作識(shí)別系統(tǒng)，其特征是，其中上述數(shù)據(jù)庫(kù)記錄至少一 個(gè)指令，并記錄每上述這些指令分別與至少其中一組預(yù)設(shè)慣性信息之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系。
15. 如權(quán)利要求14所述的三維動(dòng)作識(shí)別系統(tǒng)，其特征是，其中上述處理模塊觸發(fā)具有 最高的上述相似度的上述一組預(yù)設(shè)慣性信息所對(duì)應(yīng)的上述指令，以執(zhí)行功能。
16. 如權(quán)利要求IO所述的三維動(dòng)作識(shí)別系統(tǒng)，其特征是，其中上述處理模塊在數(shù)據(jù)庫(kù) 建立模式下，取得上述運(yùn)動(dòng)傳感器擷取上述物體動(dòng)作時(shí)的上述慣性信息，并記錄上述慣性 信息于上述數(shù)據(jù)庫(kù)以作為其中一組預(yù)設(shè)慣性信息，并取得指令以在上述數(shù)據(jù)庫(kù)中建立上述 慣性信息與上述指令的對(duì)應(yīng)關(guān)系，其中上述慣性信息描述使用者在上述三維空間中操作上 述物體的上述特定動(dòng)作。
17. 如權(quán)利要求16所述的三維動(dòng)作識(shí)別系統(tǒng)，其特征是，其中上述處理模塊取得已記 錄在上述數(shù)據(jù)庫(kù)中的上述指令，或取得由上述使用者輸入的上述指令。
18.如權(quán)利要求IO所述的三維動(dòng)作識(shí)別系統(tǒng)，其特征是，其中上述處理模塊在動(dòng)作學(xué)習(xí)模式下，選擇其中一組預(yù)設(shè)慣性信息以作為范例慣性信息，通過(guò)上述運(yùn)動(dòng)傳感器擷取上 述物體動(dòng)作時(shí)的上述慣性信息，并比較上述慣性信息與上述范例慣性信息以取得兩者之間的上述相似度，在上述相似度介于第一數(shù)值與第二數(shù)值之間時(shí)，根據(jù)上述慣性信息修改上 述范例慣性信息并再次通過(guò)上述運(yùn)動(dòng)傳感器擷取上述物體動(dòng)作時(shí)的上述慣性信息以重新 取得上述相似度，以及在上述相似度小于上述第二數(shù)值時(shí)，再次通過(guò)上述運(yùn)動(dòng)傳感器擷取 上述物體動(dòng)作時(shí)的上述慣性信息，以重新取得上述相似度，其中上述第一數(shù)值大于上述第 二數(shù)值。
全文摘要
一種三維動(dòng)作識(shí)別方法與系統(tǒng)，用以識(shí)別物體在三維空間的動(dòng)作結(jié)構(gòu)。此方法首先提供數(shù)據(jù)庫(kù)，此數(shù)據(jù)庫(kù)記錄數(shù)組預(yù)設(shè)慣性信息，且每組預(yù)設(shè)慣性信息描述在三維空間中某種特定動(dòng)作的慣性動(dòng)態(tài)。接著，通過(guò)物體內(nèi)部的運(yùn)動(dòng)傳感器擷取物體動(dòng)作時(shí)的慣性信息，并與數(shù)據(jù)庫(kù)內(nèi)所有的預(yù)設(shè)慣性信息做相似度的比較。最后，依據(jù)相似度的高低判斷物體的動(dòng)作是否同于預(yù)設(shè)在數(shù)據(jù)庫(kù)內(nèi)某組預(yù)設(shè)慣性信息所對(duì)應(yīng)的特定動(dòng)作。據(jù)此，通過(guò)數(shù)據(jù)庫(kù)的比較而能直接識(shí)別出較為復(fù)雜的物體動(dòng)作。
文檔編號(hào)G06F3/038GK101788861SQ20091000287
公開(kāi)日2010年7月28日 申請(qǐng)日期2009年1月22日 優(yōu)先權(quán)日2009年1月22日
發(fā)明者歐俊良 申請(qǐng)人:華碩電腦股份有限公司