專利名稱：具有3d鼠標(biāo)功能的遙控器及其遙控方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及遙控器，尤其是涉及一種利用室內(nèi)環(huán)境及物體圖像的位置和大小變化來進(jìn)行鼠標(biāo)光標(biāo)定位的具有3D鼠標(biāo)功能的遙控器及其遙控方法。
背景技術(shù)：
隨著電視機(jī)向網(wǎng)絡(luò)化和智能化方向的發(fā)展，電視機(jī)已不只局限于固定電視節(jié)目的播放，還演變成為綜合性的家庭多媒體娛樂中心和信息中心。在智能電視時(shí)代，消費(fèi)者不但可以利用電視收看傳統(tǒng)的電視節(jié)目，還可以利用電視從互聯(lián)網(wǎng)獲取豐富的節(jié)目資源，并享受信息服務(wù)、互動(dòng)游戲、電子購物、視頻通訊、遠(yuǎn)程教育等豐富的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)。
由于智能電視的功能更加豐富，更加趨向多元化，智能電視機(jī)的用戶界面已從傳統(tǒng)的菜單界面變?yōu)槎啻翱?、超文本、瀏覽器用戶界面，使其更象一臺(tái)多媒體計(jì)算機(jī)。但是目前的智能電視機(jī)仍使用普通的按鍵式紅外遙控器進(jìn)行操作，用戶要靠多次按動(dòng)上、下、左、右控制鍵，逐步將鼠標(biāo)指針移動(dòng)到預(yù)定區(qū)域，最后再按下確認(rèn)鍵來進(jìn)行功能選擇，操作異常繁瑣，不能象使用計(jì)算機(jī)鼠標(biāo)一樣進(jìn)行快速移動(dòng)定位，從而難以適應(yīng)交互性很強(qiáng)的智能電視互動(dòng)應(yīng)用及服務(wù)。
為了解決紅外遙控器不具備鼠標(biāo)功能的問題，永新同方信息工程有限公司公開了一種鼠標(biāo)式遙控裝置(公開號(hào):CN101201968A)，其實(shí)施方案是通過在現(xiàn)有的遙控器上裝設(shè)具有鼠標(biāo)功能的按鍵外，另增設(shè)一個(gè)發(fā)光體，并通過發(fā)射鍵控制該發(fā)光體發(fā)光，從而使該發(fā)光體的移動(dòng)軌跡信息被電視終端接收器的攝像頭拍攝下來，并轉(zhuǎn)換為光標(biāo)的移動(dòng)信息后，傳輸?shù)诫娨暯K端控制裝置，以控制該終端屏幕上光標(biāo)的移動(dòng)，達(dá)到了兼具鼠標(biāo)與遙控器的功能。這種鼠標(biāo)式遙控裝置存在如下問題:
(I)只能進(jìn)行上下、左右移動(dòng)定位，不能進(jìn)行前后移動(dòng)定位；
(2)必需在電視終端攝像頭的視場范圍內(nèi)使用，并將遙控器指向電視終端攝像頭，使用范圍受限；
(3)需要對(duì)電視終端硬件進(jìn)行改造，在電視終端中增加攝像頭和圖像處理電路等部件；
(4)遙控器中的發(fā)光部件及其驅(qū)動(dòng)電路增加了遙控裝置的成本。發(fā)明內(nèi)容
為克服上述缺點(diǎn)，本發(fā)明目的在于提供一種利用室內(nèi)環(huán)境及物體圖像的位置和大小變化來進(jìn)行鼠標(biāo)光標(biāo)定位的具有3D鼠標(biāo)功能的遙控器。
本發(fā)明通過以下技術(shù)措施實(shí)現(xiàn)的，一種具有3D鼠標(biāo)功能的遙控器，包括一按鍵矩陣和一電連接按鍵矩陣的遙控裝置，還包括電連接遙控裝置的一主控電路，所述主控電路上電連接有一圖像傳感器，圖像傳感器的感光面前部設(shè)置有一測量物鏡；其中
按鍵矩陣，具有電視遙控按鍵外還設(shè)置有鼠標(biāo)功能按鍵；
測量物鏡，用于將周圍環(huán)境及物體成像在圖像傳感器的感光面上；
圖像傳感器，用于將感光面上的光學(xué)圖像信息轉(zhuǎn)換成數(shù)字圖像并向主控電路輸出數(shù)字圖像信息；
主控電路，用于處理圖像傳感器輸出的數(shù)字圖像，識(shí)別數(shù)字圖像中物體的位置及大小變化，換算為遙控器的X/Y/Z坐標(biāo)變化數(shù)據(jù)，并轉(zhuǎn)換為編碼脈沖，同時(shí)對(duì)按鍵矩陣進(jìn)行掃描，將按鍵狀態(tài)編碼數(shù)據(jù)和坐標(biāo)變化數(shù)據(jù)編碼脈沖傳輸給遙控裝置；
遙控裝置，包括發(fā)射電路和發(fā)射頭，用于將按鍵狀態(tài)編碼數(shù)據(jù)和坐標(biāo)變化數(shù)據(jù)編碼脈沖通過發(fā)射頭發(fā)射出去。
作為一種優(yōu)選方式，所述主控電路的主控芯片為單片機(jī)。
作為一種優(yōu)選方式，所述發(fā)射電路為紅外發(fā)射電路，所述發(fā)射頭為紅外發(fā)射頭。
作為一種優(yōu)選方式，所述圖像傳感器為CMOS圖像傳感器。
作為一種優(yōu)選方式，所述鼠標(biāo)功能按鍵包括滾輪、左鍵和右鍵。
本發(fā)明還公開了使用具有3D鼠標(biāo)功能的遙控器的遙控方法，包括如下步驟:
(I)、遙控器位置檢測:遙控器中的測量物鏡、圖像傳感器和主控電路組成遙控器位置檢測單元，測量物鏡將周圍環(huán)境及物體成像在圖像傳感器的感光面上，圖像傳感器間隔一定時(shí)間分幀將光學(xué)圖像信息轉(zhuǎn)換成數(shù)字圖像信息后輸出給主控電路；當(dāng)遙控器沿上下和左右方向移動(dòng)時(shí)，圖像傳感器中的圖像會(huì)產(chǎn)生相反方向的移動(dòng)，根據(jù)圖像的位置變化可獲得遙控器沿上下和左右方向的位移數(shù)據(jù)；當(dāng)遙控器沿前后方向移動(dòng)時(shí)，圖像傳感器中的圖像的大小會(huì)發(fā)生變化，根據(jù)圖像的大小變化可獲得遙控器沿前后方向上的位移數(shù)據(jù)；
(2)、鼠標(biāo)光標(biāo)顯示:主控電路間隔一定時(shí)間將遙控器實(shí)時(shí)的上下、左右和前后位移數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為編碼脈沖，發(fā)射電路將位移變化數(shù)據(jù)編碼脈沖通過發(fā)射頭發(fā)射出去，并由終端裝置的接收頭接收后，在終端裝置的顯示屏的對(duì)應(yīng)位置上顯示鼠標(biāo)光標(biāo)；
(3)、按鍵命令傳送:當(dāng)按鍵矩陣中的某一個(gè)按鍵或某一組合按鍵被觸發(fā)，按鍵矩陣將按鍵狀態(tài)編碼數(shù)據(jù)傳輸給發(fā)射電路，發(fā)射電路將按鍵狀態(tài)編碼數(shù)據(jù)通過發(fā)射頭發(fā)射出去，并由終端裝置的接收頭接收后，在終端裝置上執(zhí)行對(duì)應(yīng)的命令。
作為一種優(yōu)選方式，提取數(shù)字圖像信息前采用中值濾波法對(duì)圖像進(jìn)行噪聲濾除，采用一個(gè)含有奇數(shù)個(gè)點(diǎn)的滑動(dòng)窗口，將窗口中心點(diǎn)的值用窗口內(nèi)各點(diǎn)的中值代替，其功能是使與周圍像素灰度值的差比較大的像素用與周圍像素值接近的像素替換，消除孤立的噪聲點(diǎn)。中值濾波法不是簡單的取均值，產(chǎn)生的模糊比較少，而且具有去噪能力強(qiáng)、邊界細(xì)節(jié)保持好、處理速度快等優(yōu)點(diǎn)。
作為一種優(yōu)選方式，所述終端裝置為智能電視機(jī)、IPTV機(jī)頂盒、網(wǎng)絡(luò)DVD/HD播放機(jī)或計(jì)算機(jī)。
作為一種優(yōu)選方式，所述發(fā)射電路為紅外發(fā)射電路，所述發(fā)射頭為紅外發(fā)射頭。
本發(fā)明的遙控器間隔不斷地檢測被測圖像投影在圖像傳感器感光面上的位置及大小變化，通過遙控裝置發(fā)出遙控器的三維空間位置信息；當(dāng)按下遙控器上的其它控制按鍵時(shí)，紅外發(fā)送器發(fā)出相應(yīng)的命令信息。
本發(fā)明的技術(shù)方案還可單獨(dú)用在鼠標(biāo)上，也就是說一種由設(shè)置在鼠標(biāo)中的測量物鏡、圖像傳感器和主控電路組成鼠標(biāo)位置檢測單元，并由主控電路將鼠標(biāo)的位置信息變化轉(zhuǎn)化為鼠標(biāo)光標(biāo)在顯示屏上的3D位置變化，從而進(jìn)行相關(guān)的控制操作。
本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比的優(yōu)勢(shì):
(I)現(xiàn)有鼠標(biāo)式遙控裝置只能提供上下、左右2D位置信息，本發(fā)明能提供上下、左右、前后3D位置信息，可用于3D交互的網(wǎng)絡(luò)游戲和應(yīng)用軟件。
(2)現(xiàn)有鼠標(biāo)式遙控裝置必須要將遙控器指向電視終端接收器中的攝像頭才能正常工作，本發(fā)明的遙控器可以指向任何空間方向。
(3)本發(fā)明無需對(duì)智能電視機(jī)硬件進(jìn)行任何改造。本發(fā)明的設(shè)備變化主要設(shè)計(jì)在遙控器上，并通過遙控裝置將三維空間位置信息傳送給終端裝置的接收器，因此只需對(duì)端裝置的驅(qū)動(dòng)程序進(jìn)行升級(jí)即可，即不增加端裝置的接收器的工藝難度和產(chǎn)品成本，也可用于消費(fèi)者已購買的端裝置如智能電視機(jī)等。
(4)本發(fā)明利用室內(nèi)環(huán)境及物體圖像投影在圖像傳感器感光面上的位置和大小變化來進(jìn)行定位，不需定位光源，節(jié)省了發(fā)光部件及其驅(qū)動(dòng)電路，可降低成本。


圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)框圖。
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合實(shí)施例并對(duì)照附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說明。
如圖1，一種具有3D鼠標(biāo)功能的智能電視遙控器，包括一按鍵矩陣1、一電連接按鍵矩陣I的紅外遙控裝置和電連接紅外接遙控裝置的一主控電路2，按鍵矩陣I具有電視遙控按鍵區(qū)外還設(shè)置有包括滾輪、左鍵和右鍵的鼠標(biāo)功能按鍵區(qū)；主控電路2上電連接有一CMOS圖像傳感器3，CMOS圖像傳感器3的感光面前部設(shè)置有一測量物鏡4 ;其中
測量物鏡4，用于將周圍環(huán)境及物體成像在CMOS圖像傳感器3的感光面上；
CMOS圖像傳感器3，用于將感光面上的光學(xué)圖像信息轉(zhuǎn)換成數(shù)字圖像并向主控電路2輸出數(shù)字圖像信息；
主控電路2的主控芯片為單片機(jī)，用于處理CMOS圖像傳感器3輸出的數(shù)字圖像，識(shí)別數(shù)字圖像中物體的位置及大小變化，換算為遙控器的X/Y/Z坐標(biāo)變化數(shù)據(jù)，并轉(zhuǎn)換為編碼脈沖，同時(shí)對(duì)按鍵矩陣I進(jìn)行掃描，將按鍵狀態(tài)編碼數(shù)據(jù)和坐標(biāo)變化數(shù)據(jù)編碼脈沖傳輸給遙控裝置；
紅外遙控裝置，包括紅外發(fā)射電路6和紅外發(fā)射頭5，用于將按鍵狀態(tài)編碼數(shù)據(jù)和坐標(biāo)變化數(shù)據(jù)編碼脈沖通過紅外發(fā)射頭5發(fā)射出去，并由智能電視遙控器的紅外接收頭所接收。
使用具有3D鼠標(biāo)功能的智能電視遙控器的遙控方法，包括如下步驟:
(I)、遙控器位置檢測:遙控器中的測量物鏡4、CM0S圖像傳感器3和主控電路2組成遙控器位置檢測單元，測量物鏡4將周圍環(huán)境及物體成像在CMOS圖像傳感器3的感光面上，CMOS圖像傳感器3間隔一定時(shí)間分幀將光學(xué)圖像信息轉(zhuǎn)換成數(shù)字圖像信息后輸出給主控電路2，主控電路2提取圖像中的物體輪廓特征，對(duì)物體輪廓特征的大小和位置進(jìn)行幾何參數(shù)識(shí)別以X/Y/Z坐標(biāo)計(jì)算出遙控器位置，并將開機(jī)時(shí)檢測的X/Y/Z坐標(biāo)設(shè)為原點(diǎn)，將后一幀圖像中物體輪廓特征的大小和位置的幾何參數(shù)與前一幀的進(jìn)行比較，得出遙控器實(shí)時(shí)的X/Y/Z坐標(biāo)；
提取圖像中的物體輪廓特征前采用中值濾波法對(duì)圖像進(jìn)行噪聲濾除，采用一個(gè)含有奇數(shù)個(gè)點(diǎn)的滑動(dòng)窗口，將窗口中心點(diǎn)的值用窗口內(nèi)各點(diǎn)的中值代替，其功能是使與周圍像素灰度值的差比較大的像素用與周圍像素值接近的像素替換，消除孤立的噪聲點(diǎn)；濾除數(shù)字圖像噪聲后，主控電路2對(duì)數(shù)字圖像進(jìn)行邊緣檢測，將圖像中的物體輪廓特征提取出來，然后對(duì)物體輪廓的大小和位置進(jìn)行幾何參數(shù)識(shí)別，根據(jù)當(dāng)前圖像中物體輪廓相對(duì)于前一幀圖像物體輪廓的位置和大小變化，就可得到遙控器沿上下(Y)、左右(X)和前后(Z)方向上的位置變化，并將遙控器的X/Y/Z坐標(biāo)數(shù)據(jù)通過紅外發(fā)射頭5實(shí)時(shí)傳送給智能電視機(jī)；
(2)、鼠標(biāo)光標(biāo)顯示:主控電路2間隔一定時(shí)間將遙控器實(shí)時(shí)的X/Y/Z坐標(biāo)轉(zhuǎn)換為編碼脈沖,紅外發(fā)射電路6將坐標(biāo)變化數(shù)據(jù)編碼脈沖通過紅外發(fā)射頭5發(fā)射出去，并由智能電視機(jī)的紅外接收頭接收后，在智能電視機(jī)屏的對(duì)應(yīng)位置上顯示鼠標(biāo)光標(biāo)；
(3)、按鍵命令傳送:當(dāng)按鍵矩陣I中的某一個(gè)按鍵或某一組合按鍵被觸發(fā)，按鍵矩陣I將按鍵狀態(tài)編碼數(shù)據(jù)通過主主控電路2傳輸給紅外發(fā)射電路6，紅外發(fā)射電路6將按鍵狀態(tài)編碼數(shù)據(jù)通過紅外發(fā)射頭5發(fā)射出去，并由智能電視機(jī)的紅外接收頭接收后，在智能電視機(jī)上執(zhí)行對(duì)應(yīng)的命令。
特別提出的是，終端裝置還可以是IPTV機(jī)頂盒、網(wǎng)絡(luò)DVD/HD播放機(jī)或計(jì)算機(jī)。
以上是對(duì)本發(fā)明具有3D鼠標(biāo)功能的遙控器及其遙控方法進(jìn)行了闡述，用于幫助理解本發(fā)明，但本發(fā)明的實(shí)施方式并不受上述實(shí)施例的限制，任何未背離本發(fā)明原理下所作的改變、修飾、替代、組合、簡化，均應(yīng)為等效的置換方式，都包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種具有3D鼠標(biāo)功能的遙控器，包括一按鍵矩陣和一電連接按鍵矩陣的遙控裝置，其特征在于:還包括電連接遙控裝置的一主控電路，所述主控電路上電連接有一圖像傳感器，圖像傳感器的感光面前部設(shè)置有一測量物鏡；其中 按鍵矩陣，具有電視遙控按鍵外還設(shè)置有鼠標(biāo)功能按鍵； 測量物鏡，用于將周圍環(huán)境及物體成像在圖像傳感器的感光面上； 圖像傳感器，用于將感光面上的光學(xué)圖像信息轉(zhuǎn)換成數(shù)字圖像并向主控電路輸出數(shù)字圖像信息； 主控電路，用于處理圖像傳感器輸出的數(shù)字圖像，識(shí)別數(shù)字圖像中物體的位置及大小變化，換算為遙控器的X/Y/Z坐標(biāo)變化數(shù)據(jù)，并轉(zhuǎn)換為編碼脈沖，同時(shí)對(duì)按鍵矩陣進(jìn)行掃描，將按鍵狀態(tài)編碼數(shù)據(jù)和坐標(biāo)變化數(shù)據(jù)編碼脈沖傳輸給遙控裝置； 遙控裝置，包括發(fā)射電路和發(fā)射頭，用于將按鍵狀態(tài)編碼數(shù)據(jù)和坐標(biāo)變化數(shù)據(jù)編碼脈沖通過發(fā)射頭發(fā)射出去。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有3D鼠標(biāo)功能的遙控器，其特征在于:所述主控電路的主控芯片為單片機(jī)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有3D鼠標(biāo)功能的遙控器，其特征在于:所述發(fā)射電路為紅外發(fā)射電路，所述發(fā)射頭為紅外發(fā)射頭。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有3D鼠標(biāo)功能的遙控器，其特征在于:所述圖像傳感器為CMOS圖像傳感器。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有3D鼠標(biāo)功能的遙控器，其特征在于:所述鼠標(biāo)功能按鍵包括滾輪、左鍵和右鍵。
6.使用權(quán)利要求1所述的具有3D鼠標(biāo)功能的遙控器的遙控方法，其特征在于包括如下步驟: (1)、遙控器位置檢測:遙控器中的測量物鏡、圖像傳感器和主控電路組成遙控器位置檢測單元，測量物鏡將周圍環(huán)境及物體成像在圖像傳感器的感光面上，圖像傳感器間隔一定時(shí)間分幀將光學(xué)圖像信息轉(zhuǎn)換成數(shù)字圖像信息后輸出給主控電路；當(dāng)遙控器沿上下和左右方向移動(dòng)時(shí)，圖像傳感器中的圖像會(huì)產(chǎn)生相反方向的移動(dòng)，根據(jù)圖像的位置變化可獲得遙控器沿上下和左右方向的位移數(shù)據(jù)；當(dāng)遙控器沿前后方向移動(dòng)時(shí)，圖像傳感器中的圖像的大小會(huì)發(fā)生變化，根據(jù)圖像的大小變化可獲得遙控器沿前后方向上的位移數(shù)據(jù)； (2)、鼠標(biāo)光標(biāo)顯不:主控電路間隔一定時(shí)間將遙控器實(shí)時(shí)的上下、左右和如后位移數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為編碼脈沖，發(fā)射電路將位`移變化數(shù)據(jù)編碼脈沖通過發(fā)射頭發(fā)射出去，并由終端裝置的接收頭接收后，在終端裝置的顯示屏的對(duì)應(yīng)位置上顯示鼠標(biāo)光標(biāo)； (3)、按鍵命令傳送:當(dāng)按鍵矩陣中的某一個(gè)按鍵或某一組合按鍵被觸發(fā)，按鍵矩陣將按鍵狀態(tài)編碼數(shù)據(jù)傳輸給發(fā)射電路，發(fā)射電路將按鍵狀態(tài)編碼數(shù)據(jù)通過發(fā)射頭發(fā)射出去，并由終端裝置的接收頭接收后，在終端裝置上執(zhí)行對(duì)應(yīng)的命令。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的遙控方法，其特征在于:所述提取數(shù)字圖像信息前采用中值濾波法對(duì)圖像進(jìn)行噪聲濾除，采用一個(gè)含有奇數(shù)個(gè)點(diǎn)的滑動(dòng)窗口，將窗口中心點(diǎn)的值用窗口內(nèi)各點(diǎn)的中值代替，其功能是使與周圍像素灰度值的差比較大的像素用與周圍像素值接近的像素替換，消除孤立的噪聲點(diǎn)。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的遙控方法，其特征在于:所述終端裝置為智能電視機(jī)、IPTV機(jī)頂盒、 網(wǎng)絡(luò)DVD/HD播放機(jī)或計(jì)算機(jī)。
9.根據(jù)權(quán)利要求6所述的遙控方法，其特征在于:所述發(fā)射電路為紅外發(fā)射電路，所述發(fā)射頭為紅外發(fā)射頭。
全文摘要
本發(fā)明涉及遙控器，公開了一種具有3D鼠標(biāo)功能的遙控器，包括一按鍵矩陣和一電連接按鍵矩陣的遙控裝置，還包括電連接遙控裝置的一主控電路，所述主控電路上電連接有一圖像傳感器，圖像傳感器的感光面前部設(shè)置有一測量物鏡。本發(fā)明還公開了使用具有3D鼠標(biāo)功能的遙控器的遙控方法，包括如下步驟(1)遙控器位置檢測；(2)鼠標(biāo)光標(biāo)顯示；(3)按鍵命令傳送。本發(fā)明能提供上下、左右、前后3D位置信息，可用于3D交互的網(wǎng)絡(luò)游戲和應(yīng)用軟件；本發(fā)明的遙控器可以指向任何空間方向；本發(fā)明無需對(duì)智能電視機(jī)硬件進(jìn)行任何改造；本發(fā)明不需定位光源，節(jié)省了發(fā)光部件及其驅(qū)動(dòng)電路，可降低成本。
文檔編號(hào)G06F3/0346GK103106785SQ20111035462
公開日2013年5月15日 申請(qǐng)日期2011年11月10日 優(yōu)先權(quán)日2011年11月10日
發(fā)明者高宏, 趙能豪, 夏鴻志, 伍勤冰, 王慶 申請(qǐng)人:深圳市邁樂數(shù)碼科技股份有限公司