專利名稱：一種雙攝像頭3d空間輸入系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及3D空間數(shù)據(jù)輸入的技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種雙攝像頭3D空間輸入系統(tǒng)。
技術(shù)背景目前的電腦以及手持式電子設(shè)備等，多是采用鼠標(biāo)、鍵盤以及觸摸屏來(lái)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的輸入，這些設(shè)備的數(shù)據(jù)輸入通常需要人手與輸入設(shè)備的直接接觸來(lái)完成，立體感不夠強(qiáng)，在人手和電子設(shè)備不接觸的情況下，不能利用立體互動(dòng)的3D人手完成數(shù)據(jù)的輸入，且所述電子設(shè)備與數(shù)據(jù)輸入設(shè)備之間的接口通常需要一定的空間，不便于實(shí)現(xiàn)電子設(shè)備的小型化。因此有必要提供一種雙攝像頭3D空間輸入系統(tǒng)以解決上述技術(shù)問(wèn)題。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型提供一種雙攝像頭3D空間輸入系統(tǒng)，所述雙攝像頭3D空間輸入系統(tǒng)通過(guò)雙攝像頭成像裝置獲取并處理人手原始圖像數(shù)據(jù)進(jìn)而生成人手3D位移數(shù)據(jù)，然后主控裝置根據(jù)人手3D位移數(shù)據(jù)生成用戶手勢(shì)對(duì)應(yīng)的操作指令。為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本實(shí)用新型采用的一個(gè)技術(shù)方案是提供一種雙攝像頭3D空間輸入系統(tǒng)，包括雙攝像頭成像裝置，所述雙攝像頭成像裝置的兩鏡頭中心間距為固定值b，且所述雙攝像頭成像裝置包括人體紅外光透光片，所述人體紅外光透光片僅允許人體紅外光透過(guò)，使得所述雙攝像頭成像裝置僅能利用人體紅外光形成人手原始圖像數(shù)據(jù)，所述雙攝像頭成像裝置利用內(nèi)置的處理器處理所述原始圖像數(shù)據(jù)進(jìn)而生成人手的3D位移數(shù)據(jù)；主控裝置，與雙攝像頭成像裝置連接，用于接收人手的3D位移數(shù)據(jù)，所述主控裝置根據(jù)人手3D位移數(shù)據(jù)生成用戶的手勢(shì)對(duì)應(yīng)的操作指令。其中，所述紅外光透光片設(shè)置于雙攝像頭成像裝置的兩鏡頭上。其中，所述人體紅外光透光片設(shè)置于雙攝像頭成像裝置的感光元件上。其中，所述雙攝像頭成像裝置通過(guò)USB連接線與主控裝置連接。其中，所述雙攝像頭成像裝置通過(guò)無(wú)線方式與主控裝置連接。通過(guò)上述方式，本實(shí)用新型提供的雙攝像頭3D空間輸入系統(tǒng)通過(guò)雙攝像頭成像裝置拾取人手的原始圖像數(shù)據(jù)，所述雙攝像頭成像裝置利用內(nèi)置的處理器處理所述人手的原始圖像數(shù)據(jù)，進(jìn)而生成人手的3D位移數(shù)據(jù)，然后主控裝置根據(jù)所述3D位移數(shù)據(jù)生成用戶的手勢(shì)對(duì)應(yīng)的操作指令，這種3D數(shù)據(jù)輸入方式簡(jiǎn)單、直觀、靈活，便于用戶的操作。

圖I是本實(shí)用新型的雙攝像頭3D空間輸入系統(tǒng)的一個(gè)實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是圖I中雙攝像頭成像裝置11的第一種結(jié)構(gòu)示意圖；[0015]圖3是圖I中雙攝像頭成像裝置11的第二種結(jié)構(gòu)示意圖；圖4是圖I中雙攝像頭成像裝置11的第三種結(jié)構(gòu)示意圖；圖5-圖10是本實(shí)用新型的雙攝像頭3D空間輸入系統(tǒng)的數(shù)據(jù)處理過(guò)程中的坐標(biāo)數(shù)據(jù)的模擬示意圖。
具體實(shí)施方式
請(qǐng)參見圖I-圖4，圖I是本實(shí)用新型的雙攝像頭3D空間輸入系統(tǒng)的一個(gè)實(shí)施例的結(jié)構(gòu)不意圖。如圖I所不，本實(shí)用新型的雙攝像頭3D空間輸入系統(tǒng)包括主控裝置10和雙攝像頭成像裝置11。其中，雙攝像頭成像裝置11的兩鏡頭中心間距為固定值b，雙攝像頭成像裝置11包括人體紅外光透光片115 (未圖示)，人體紅外光透光片115僅允許人體紅外 光透過(guò)，而除人體紅外光以外的環(huán)境光被最大限度地阻止透過(guò)，使得雙攝像頭成像裝置11僅能利用人體紅外光形成人手12的原始圖像數(shù)據(jù)。在本實(shí)用新型的本實(shí)施例中，主控裝置10與雙攝像頭成像裝置11連接，雙攝像頭成像裝置11利用內(nèi)置的處理器(未圖示)處理人手12的原始圖像數(shù)據(jù)，進(jìn)而生成人手12的3D位移數(shù)據(jù)，主控裝置10用于接收并處理3D位移數(shù)據(jù)生成用戶的手勢(shì)對(duì)應(yīng)的操作指令。在本實(shí)用新型的實(shí)施例中，雙攝像頭成像裝置11是一種獨(dú)立外設(shè)，用戶在不使用雙攝像頭成像裝置11時(shí)，可以比較方便地將其存放，而且使用時(shí)，它與主控裝置10的相對(duì)位置擺放更加自由。在本實(shí)用新型的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，雙攝像頭成像裝置11通過(guò)USB連接線與主控裝置10進(jìn)行連接。在本實(shí)用新型的另一個(gè)實(shí)施例中，雙攝像頭成像裝置11通過(guò)無(wú)線方式與主控裝置10進(jìn)行連接。另外，如圖I所示，雙攝像頭成像裝置11設(shè)置于主控裝置10上面，具體地可設(shè)置于主控裝置10的頂端或者通過(guò)粘貼方式設(shè)置于主控裝置10面向人手12的表面上，當(dāng)然在本實(shí)用新型的其他實(shí)施例中，也可以將雙攝像頭成像裝置11設(shè)置于其他位置處，本實(shí)用新型對(duì)此不作限制。圖I中雙攝像頭成像裝置11的具體結(jié)構(gòu)請(qǐng)參見圖2-圖4所示。圖2是圖I中雙攝像頭成像裝置11的第一種結(jié)構(gòu)示意圖，圖3是圖I中雙攝像頭成像裝置11的第二種結(jié)構(gòu)示意圖，圖4是圖I中雙攝像頭成像裝置11的第三種結(jié)構(gòu)示意圖。請(qǐng)參見圖2-圖4，雙攝像頭成像裝置11包括左眼攝像頭112、右眼攝像頭113、人體紅外光透光片115和感光元件114，其中，箭頭的方向代表入射光線的傳播方向，左眼攝像頭112和右眼攝像頭113的中心間距為固定值b。圖2、圖3和圖4三圖所示的雙攝像頭成像裝置11的結(jié)構(gòu)不同之處在于圖2中，左眼攝像頭112和右眼攝像頭113面向入射光線的表面上分別設(shè)置有人體紅外光透光片115 ;圖3中，左眼攝像頭112和右眼攝像頭113背向入射光線的表面上分別設(shè)置有人體紅外光透光片115 ;圖4中，感光元件114面向左眼攝像頭112和右眼攝像頭113的表面上設(shè)置有人體紅外光透光片115。本實(shí)用新型的雙攝像頭3D空間輸入系統(tǒng)的數(shù)據(jù)處理過(guò)程中的坐標(biāo)數(shù)據(jù)的模擬示意圖可參考圖5-圖10。其中，圖5-圖10對(duì)應(yīng)的空間直角坐標(biāo)系XYZ的中XY平面位于感光元件114的感光面上，左眼攝像頭112的鏡頭中心點(diǎn)L和右眼攝像頭113的鏡頭中心點(diǎn)R連線的中點(diǎn)在Z軸上。其中，X軸平行于直線RL。所述處理器根據(jù)人手12在XY面上感光元件感受到的圖像的原始數(shù)據(jù)計(jì)算出人手12在3D空間中所成的像點(diǎn)的位置。由于人手12在XY平面內(nèi)的位置坐標(biāo)及運(yùn)動(dòng)情況可以通過(guò)原始圖像數(shù)據(jù)簡(jiǎn)單直接計(jì)算出來(lái)，在此不再贅述。本實(shí)用新型中著重描述像點(diǎn)在Z軸上的位置的判斷方法及像點(diǎn)深度的計(jì)算方法，假設(shè)模擬出的人手12在感光元件114的感光面上的匯聚成的兩個(gè)圖像的y坐標(biāo)相等。當(dāng)然在本實(shí)用新型的實(shí)際應(yīng)用中所使用的直角坐標(biāo)系可以與上述XYZ坐標(biāo)系不同，本實(shí)用新型對(duì)比不作限制。請(qǐng)參見圖5，所述處理器得到的人手12的圖像原始數(shù)據(jù)的坐標(biāo)圖如圖5所示。其中，點(diǎn)PJx1, O)是人手12經(jīng)左眼攝像頭112匯聚在感光面上的像所對(duì)應(yīng)的X坐標(biāo)值，點(diǎn)Pe(x2, O)是人手12經(jīng)右眼攝像頭113匯聚在感光面上的像所對(duì)應(yīng)的X坐標(biāo)值，且點(diǎn)Pk和點(diǎn)Pl的視差Xl-X2〈0，所述處理器根據(jù)χι-χ2〈0可以判斷出像點(diǎn)位于感光面之后。所述處理器根據(jù)圖5所示的坐標(biāo)數(shù)據(jù)計(jì)算出的像點(diǎn)的位置具體可見圖6所示。請(qǐng)參見圖6，左眼攝像頭112的鏡頭中心點(diǎn)L和右眼攝像頭113的鏡頭中心點(diǎn)R之間的線段LR的長(zhǎng)度為b，線段LR與XY平面之間的距離=d。其中，點(diǎn)P (0，z)是所述 處理器模擬出的Z軸上像點(diǎn)的位置。在三角形LRP中，像點(diǎn)P的z坐標(biāo)滿足以下關(guān)系式
⑴，
ο z + a
/ X — Y \(j對(duì)(I)式變換后可得P=I -1 、(2)。
η - (χ2 - χ!)上述(I)和(2)式中b和d都是由雙攝像頭成像裝置決定的常量，因此所述處理器根據(jù)獲得的原始圖像數(shù)據(jù)中的視差X1-X2的值，就可以計(jì)算出像點(diǎn)P的深度z+d。請(qǐng)參見圖7，人手12經(jīng)左眼攝像頭112和右眼攝像頭113所成的圖像在感光元件的感光面上匯聚于一點(diǎn)P，這時(shí)，視差X1-X2=O,所述處理器根據(jù)視差的值計(jì)算出的像點(diǎn)的位置如圖8所示，這種情況下，像點(diǎn)P的深度等于d。請(qǐng)參見圖9，所述處理器得到的人手12的圖像原始數(shù)據(jù)的坐標(biāo)如圖9所示。與圖5不同之處在于視差Xl-X2>0，使得像點(diǎn)位于感光面之前。所述處理器根據(jù)圖9所示的坐標(biāo)數(shù)據(jù)計(jì)算出的像點(diǎn)的位置如圖10所示。請(qǐng)參見圖10，在三角形LRP中，像點(diǎn)P的z坐標(biāo)仍滿足(I)式和(2)式，同樣可以計(jì)算出像點(diǎn)P的深度z+d。圖10與圖5所示的情況的不同之處在于圖10中視差X1-X2M),使得計(jì)算出的像點(diǎn)的z〈0,進(jìn)而使得計(jì)算出的像點(diǎn)的深度值d+z〈d ;而圖5中視差X1-X2CO,使得像點(diǎn)的z>0,進(jìn)而使得像點(diǎn)的深度值d+z>d。所述處理器根據(jù)人手12的原始圖像數(shù)據(jù)得出視差值，并根據(jù)視差值可以計(jì)算出像點(diǎn)在3D空間中的位移數(shù)據(jù)，主控裝置10根據(jù)所述位移數(shù)據(jù)生成用戶手勢(shì)對(duì)應(yīng)的操作指令。在圖I所示的實(shí)施例中，只顯示了用戶的一只手12，但在本實(shí)用新型的其他實(shí)施例中，并不限于用一只手來(lái)進(jìn)行手勢(shì)操作，也可以用一雙手做出手勢(shì)，主控裝置10根據(jù)雙手的3D位移數(shù)據(jù)生成對(duì)應(yīng)的操作指令。通過(guò)上述方式，本實(shí)用新型提供的雙攝像頭3D空間輸入系統(tǒng)通過(guò)雙攝像頭成像裝置拾取人手的原始圖像數(shù)據(jù)，然后雙攝像頭成像裝置內(nèi)置的處理器根據(jù)所述人手原始圖像數(shù)據(jù)計(jì)算出人手的3D位移數(shù)據(jù)，主控裝置根據(jù)所述3D位移數(shù)據(jù)生成對(duì)應(yīng)的操作指令。本實(shí)用新型無(wú)需用戶直接接觸鍵盤或觸摸屏就可利用靈活的手勢(shì)完成相應(yīng)的操作數(shù)據(jù)的輸入，這種輸入方式簡(jiǎn)單且更直觀、便于用戶的使用，可提高用戶體驗(yàn)。以上所述僅為本實(shí)用新型的實(shí)施例，并非因此限制本實(shí)用新型的專利范圍，凡是利用本實(shí)用新型說(shuō)明書及附圖內(nèi)容所作的等效結(jié)構(gòu)或等效流程變換，或直接或間接運(yùn)用在其他相關(guān)的技術(shù)領(lǐng)域，均同理包括在本實(shí)用新型的專利保護(hù)范圍內(nèi)?！?br> 權(quán)利要求1.一種雙攝像頭3D空間輸入系統(tǒng)，其特征在于，所述雙攝像頭3D空間輸入系統(tǒng)包括 雙攝像頭成像裝置，所述雙攝像頭成像裝置的兩鏡頭中心間距為固定值b，且所述雙攝像頭成像裝置包括人體紅外光透光片，所述人體紅外光透光片僅允許人體紅外光透過(guò)，使得所述雙攝像頭成像裝置僅能利用人體紅外光形成人手原始圖像數(shù)據(jù)，所述雙攝像頭成像裝置利用內(nèi)置的處理器處理所述人手的原始圖像數(shù)據(jù)，進(jìn)而生成人手的3D位移數(shù)據(jù)； 主控裝置，與雙攝像頭成像裝置連接，用于接收人手3D位移數(shù)據(jù)，所述主控裝置根據(jù)人手3D位移數(shù)據(jù)生成用戶的手勢(shì)對(duì)應(yīng)的操作指令。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的雙攝像頭3D空間輸入系統(tǒng)，其特征在于，所述紅外光透光片設(shè)置于雙攝像頭成像裝置的兩鏡頭上。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的雙攝像頭3D空間輸入系統(tǒng)，其特征在于，所述人體紅外光透光片設(shè)置于雙攝像頭成像裝置的感光元件上。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的雙攝像頭3D空間輸入系統(tǒng)，其特征在于，所述雙攝像頭成像裝置通過(guò)USB連接線與主控裝置連接。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的雙攝像頭3D空間輸入系統(tǒng)，其特征在于，所述雙攝像頭成像裝置通過(guò)無(wú)線方式與主控裝置連接。
專利摘要本實(shí)用新型公開一種雙攝像頭3D空間輸入系統(tǒng)，包括雙攝像頭成像裝置和主控裝置，雙攝像頭成像裝置包括人體紅外光透光片，使得雙攝像頭成像裝置僅能利用人體紅外光形成人手的原始圖像數(shù)據(jù)，所述雙攝像頭成像裝置利用內(nèi)置的處理器處理所述原始圖像數(shù)據(jù)進(jìn)而生成人手的3D位移數(shù)據(jù)；主控裝置接收所述3D位移數(shù)據(jù)并根據(jù)3D位移數(shù)據(jù)生成用戶手勢(shì)對(duì)應(yīng)的操作指令；通過(guò)上述方式，本實(shí)用新型的雙攝像頭3D空間輸入系統(tǒng)通過(guò)雙攝像頭成像裝置拾取人手的原始圖像數(shù)據(jù)，并利用內(nèi)置的處理器處理所述原始圖像數(shù)據(jù)以生成3D位移數(shù)據(jù)，主控裝置根據(jù)3D位移數(shù)據(jù)生成用戶手勢(shì)對(duì)應(yīng)的操作指令，本實(shí)用新型的輸入方式直觀靈活，便于用戶使用。
文檔編號(hào)G06F3/042GK202795307SQ20122043781
公開日2013年3月13日 申請(qǐng)日期2012年8月30日 優(yōu)先權(quán)日2012年8月30日
發(fā)明者劉美鴻 申請(qǐng)人:深圳市億思達(dá)顯示科技有限公司