專利名稱：一種三維指控操作方法及系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及信息技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種三維指控操作方法及系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
隨著信息社會(huì)的快速發(fā)展，人類對(duì)信息處理操作的便捷性提出了更高的要求。與鍵盤和鼠標(biāo)相比，觸控屏進(jìn)一步簡(jiǎn)化了智能手機(jī)、平板電腦、筆記本電腦等信息設(shè)備結(jié)構(gòu)和操作，為信息處理操作的便捷性提供了新的改進(jìn)空間。
但是，現(xiàn)有的觸控屏需要用手指或觸控筆在顯示屏上進(jìn)行觸摸操作。當(dāng)用手指進(jìn)行觸控操作時(shí)，會(huì)在顯示屏上留下污跡，在公共使用的情況下(例如，街頭的ATM)，還會(huì)將顯示屏的污穢和細(xì)菌沾染到手指頭，傳染疾??；另一方面，當(dāng)用指頭觸摸時(shí)，會(huì)遮蓋手指下的顯示內(nèi)容，致使眼睛無(wú)法看到手指觸控點(diǎn)的精確位置及其四周信息，造成后續(xù)操作的困惑。使用觸控筆操作則不能進(jìn)行多點(diǎn)觸控，觸控筆的拾拿和收納也頗為費(fèi)事，筆尖還會(huì)給屏幕表面帶來(lái)一定的劃傷；尤其是，在同時(shí)配備觸控屏和實(shí)體鍵盤的電腦(例如MicrosoftSurface)上進(jìn)行操作時(shí)，需要在鍵盤操作和觸控操作之間反復(fù)變換，如果使用觸控筆進(jìn)行觸控操作，則觸控筆的反復(fù)拿放會(huì)影響工作效率。
為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供了一種三維指控操作方法及系統(tǒng)，以實(shí)現(xiàn)手指操控電腦的精確定位及其可視化，提高電腦操控的精度、效率、可視化，是目前信息技術(shù)領(lǐng)域亟待解決的問(wèn)題之一。發(fā)明內(nèi)容
有鑒于此，本發(fā)明實(shí)施例提出了一種三維指控操作方法及系統(tǒng)，通過(guò)獲取顯示器件表面及前方指定空間內(nèi)手指運(yùn)動(dòng)的三維信息，接著從三維信息中識(shí)別出手指頭部中心點(diǎn)的三維坐標(biāo)值和運(yùn)動(dòng)軌跡信息，然后將三維坐標(biāo)值和運(yùn)動(dòng)軌跡通過(guò)顯示模組進(jìn)行顯示，最終依據(jù)三維坐標(biāo)值和運(yùn)動(dòng)軌跡信息執(zhí)行操作命令，實(shí)現(xiàn)了手指操控電腦的精確定位及其可視化程度。
為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明實(shí)施例的目的是通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的:
一種三維指控操作方法，包括:
步驟一、獲取顯示器件表面及前方指定空間內(nèi)手指頭部運(yùn)動(dòng)的三維信息；
步驟二、從三維信息中識(shí)別出手指頭部中心點(diǎn)的三維坐標(biāo)值和運(yùn)動(dòng)軌跡信息；
步驟三、將手指頭部三維坐標(biāo)值和運(yùn)動(dòng)軌跡通過(guò)顯示模組進(jìn)行顯示；
步驟四、依據(jù)手指頭部三維坐標(biāo)值和運(yùn)動(dòng)軌跡信息執(zhí)行操作命令。
優(yōu)選的，上述步驟一中，是通過(guò)兩個(gè)攝像頭獲取手指頭部運(yùn)動(dòng)的三維信息。
優(yōu)選的，上述兩個(gè)攝像頭分別安裝在顯示屏相鄰的兩角或兩角附近。
優(yōu)選的，上述兩個(gè)攝像頭光軸相互垂直且與顯示屏大致平行地指向?qū)欠较颉?br> 優(yōu)選的，當(dāng)手指頭部進(jìn)入有效攝像范圍內(nèi)時(shí)，所述攝像頭將分別從相互垂直方向的帶狀區(qū)域內(nèi)采集手指運(yùn)動(dòng)的二維影像。
優(yōu)選的，上述步驟二中，是根據(jù)人手指的尺寸特征和形狀特征從獲取的三維信息中識(shí)別出手指頭部中心點(diǎn)的三維坐標(biāo)值，并屏蔽三維信息中的其他噪音。
優(yōu)選的，上述步驟三中，所述顯示模組進(jìn)行顯示，是通過(guò)光標(biāo)的形狀表示手指頭部中心點(diǎn)距離顯示面的遠(yuǎn)近。
優(yōu)選的，上述步驟四中，依據(jù)手指頭部三維坐標(biāo)值和運(yùn)動(dòng)軌跡信息執(zhí)行操作命令可包括:
(I)移動(dòng)光標(biāo):當(dāng)手指頭部一進(jìn)入有效識(shí)別范圍內(nèi)，顯示屏幕就出現(xiàn)光標(biāo)，其中光標(biāo)形狀表示手指頭部中心點(diǎn)距離顯示面的遠(yuǎn)近，光標(biāo)在顯示面的位置為手指頭部中心點(diǎn)在顯示面的法向投影。當(dāng)手指移動(dòng)時(shí)，光標(biāo)的形狀和位置根據(jù)手指頭部中心點(diǎn)的坐標(biāo)值實(shí)時(shí)發(fā)生相應(yīng)的變化。
(2)按下/彈起:在某些特定場(chǎng)景中(例如按鈕的上方)，手指頭部進(jìn)入識(shí)別范圍內(nèi)，短時(shí)間內(nèi)與顯示面距離縮小/增大一定的尺寸，但在顯示面平行方向位置基本未變。
(3)進(jìn)入/抽出:在某些特定場(chǎng)景中(例如游戲和三維解剖)，手指頭部進(jìn)入識(shí)別范圍內(nèi)，短時(shí)間內(nèi)與顯示面距離縮小/增大的尺寸超過(guò)了 “按下/彈起”的距離，但在顯示面平行方向位置基本未變。
(4)劃開(kāi):在某些特定場(chǎng)景中(例如游戲和三維解剖)，“進(jìn)入”后，手指頭部位置在顯示面平行方向變化，而在顯示面法向距離幾乎不變。
(5)劈開(kāi):在某些特定場(chǎng)景中(例如游戲和三維解剖)，手指頭部進(jìn)入識(shí)別范圍內(nèi)，手指頭部位置在顯示面平行方向不斷變化，且顯示面法向距離短時(shí)間內(nèi)變小。
(6)單擊:當(dāng)“按下”后立即“彈起”。
(7)雙擊/三擊:連續(xù)兩次/三次“單擊”。
(8)確認(rèn):手指頭部在識(shí)別范圍內(nèi)，其運(yùn)動(dòng)軌跡在短時(shí)間內(nèi)與顯示面平行的平面呈現(xiàn)“V”。
(9)否認(rèn):手指頭部在識(shí)別范圍內(nèi)，其運(yùn)動(dòng)軌跡短時(shí)間內(nèi)在與顯示面平行的平面呈現(xiàn)“X”。
一種三維指控操作系統(tǒng)，包括三維指控傳感模組、三維指控IO處理模組、三維指控顯示模組及三維指控主機(jī)模組，通過(guò)獲取顯示器件表面及前方指定空間內(nèi)手指運(yùn)動(dòng)的三維信息，接著從三維信息中識(shí)別出手指中心點(diǎn)的三維坐標(biāo)值和運(yùn)動(dòng)軌跡信息，然后將三維坐標(biāo)值和運(yùn)動(dòng)軌跡通過(guò)顯示模組進(jìn)行顯示，最終依據(jù)三維坐標(biāo)值和運(yùn)動(dòng)軌跡信息執(zhí)行操作命令。
優(yōu)選的，上述三維指控傳感模組用于獲取顯示器件表面及前方指定空間內(nèi)手指運(yùn)動(dòng)的二維信息。
優(yōu)選的，上述三維指控IO處理模組用于從三維信息中識(shí)別出手指頭部中心點(diǎn)的三維坐標(biāo)值和運(yùn)動(dòng)軌跡信息。
優(yōu)選的，上述三維指控顯示模組用于將手指頭部中心點(diǎn)三維坐標(biāo)值和運(yùn)動(dòng)軌跡通過(guò)顯示模組進(jìn)行顯示。
優(yōu)選的，上述三維指控主機(jī)模組用于依據(jù)手指頭部中心點(diǎn)三維坐標(biāo)值和運(yùn)動(dòng)軌跡信息執(zhí)行操作命令。
優(yōu)選的，上述三維指控傳感模組為安裝在顯示屏前的框架，框架內(nèi)四周平行排布兩排紅外線發(fā)射管和紅外線接收管，形成兩層平行的橫豎交叉的紅外線矩陣。
綜上所述，本發(fā)明提供了一種三維指控操作方法及系統(tǒng)，通過(guò)獲取顯示器件表面及前方指定空間內(nèi)手指運(yùn)動(dòng)的三維信息，接著從三維信息中識(shí)別出手指中心點(diǎn)的三維坐標(biāo)值和運(yùn)動(dòng)軌跡信息，然后將三維坐標(biāo)值和運(yùn)動(dòng)軌跡通過(guò)顯示模組進(jìn)行顯示，最終依據(jù)三維坐標(biāo)值和運(yùn)動(dòng)軌跡信息執(zhí)行操作命令，實(shí)現(xiàn)了手指操控電腦的精確定位及其可視化程度。


圖1為本發(fā)明實(shí)施例一種三維指控操作方法示意圖2為本發(fā)明實(shí)施例一種三維指控系統(tǒng)邏輯結(jié)構(gòu)示意圖3為本發(fā)明實(shí)施例之?dāng)z像頭安裝位置示意圖。
具體實(shí)施方式
本發(fā)明實(shí)施例提供的一種三維指控操作方法及系統(tǒng)，通過(guò)獲取顯示器件表面及前方指定空間內(nèi)手指運(yùn)動(dòng)的三維信息，接著從三維信息中識(shí)別出手指中心點(diǎn)的三維坐標(biāo)值和運(yùn)動(dòng)軌跡信息，然后將三維坐標(biāo)值和運(yùn)動(dòng)軌跡通過(guò)顯示模組進(jìn)行顯示，最終依據(jù)三維坐標(biāo)值和運(yùn)動(dòng)軌跡信息執(zhí)行操作命令，實(shí)現(xiàn)了手指操控電腦的精確定位及其可視化程度。
為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，下面參照附圖并舉實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。
本發(fā)明實(shí)施例提供了一種三維指控操作方法，如圖1所示，具體步驟包括:
步驟一、獲取顯示器件表面及前方指定空間內(nèi)手指運(yùn)動(dòng)的三維信息；
具體而言，在本發(fā)明實(shí)施例中，可通過(guò)圖像獲取設(shè)備來(lái)獲取顯示器件表面及前方指定空間內(nèi)手指運(yùn)動(dòng)的三維信息。在本方案中，圖像獲取設(shè)備可通過(guò)三維指控傳感模組，如兩個(gè)攝像頭及相關(guān)器件組成，分別安裝在顯示屏相鄰的兩角或兩角附近。當(dāng)電腦啟動(dòng)或喚醒時(shí)，兩個(gè)攝像頭打開(kāi)，光軸相互垂直且與顯示屏大致平行地指向?qū)欠较?。每一攝像頭有效攝像范圍都限定在顯示屏幕有效顯示面接近距離內(nèi)(例如IOOmm以內(nèi))，當(dāng)手指頭部進(jìn)入有效攝像范圍內(nèi)時(shí)，兩個(gè)攝像頭分別從相互垂直方向的帶狀區(qū)域內(nèi)采集手指運(yùn)動(dòng)的二維影像，傳遞給三維指控IO處理模塊以獲得手指頭部的三維坐標(biāo)值和運(yùn)動(dòng)軌跡信息。當(dāng)電腦睡眠或關(guān)閉時(shí)攝像頭關(guān)閉。
此外，圖像獲取設(shè)備可通過(guò)三維指控傳感模組，如安裝在顯示屏前的框架，框架內(nèi)四周平行排布兩排紅外線發(fā)射管和紅外線接收管，形成兩層平行的橫豎交叉的紅外線矩陣。兩層平行的紅外線矩陣相隔一定間距(例如20mm)，當(dāng)手指進(jìn)入紅外線矩陣時(shí)就會(huì)擋住經(jīng)過(guò)該位置的橫豎紅外線，經(jīng)過(guò)通過(guò)兩層紅外線矩陣掃描可以確定阻隔的紅外線的確切位置，據(jù)此計(jì)算出手指頭部的三維坐標(biāo)值。
步驟二、從三維信息中識(shí)別出手指中心點(diǎn)的三維坐標(biāo)值和運(yùn)動(dòng)軌跡信息；
具體而言，在本發(fā)明實(shí)施例中，可包含有一個(gè)三維指控IO處理模組，三維指控IO處理模組根據(jù)人手指的尺寸特征和形狀特征從三維指控傳感模組傳送的信息中識(shí)別出手指頭部中心點(diǎn)的三維坐標(biāo)值，并屏蔽傳感模組傳來(lái)信息中的其他噪音，然后將手指頭部中心點(diǎn)的三維坐標(biāo)值傳送到三維指控顯示模組和三維指控主機(jī)模組。
步驟三、將手指頭部中心點(diǎn)三維坐標(biāo)值和運(yùn)動(dòng)軌跡通過(guò)顯示模組進(jìn)行顯示；
具體而言，在本發(fā)明實(shí)施例中，包含一個(gè)三維指控顯示模組，用于接收從三維指控IO處理模組傳送過(guò)來(lái)的手指頭部中心點(diǎn)三維坐標(biāo)值和運(yùn)動(dòng)軌跡信息，并通過(guò)顯示設(shè)備進(jìn)行顯示手指頭部三維坐標(biāo)位置和運(yùn)動(dòng)軌跡及其他需顯示的信息。
進(jìn)一步的，在本案中，三維指控顯示模組通過(guò)光標(biāo)的形狀表示手指頭部中心點(diǎn)距離顯示面的遠(yuǎn)近。
步驟四、依據(jù)手指頭部中心點(diǎn)三維坐標(biāo)值和運(yùn)動(dòng)軌跡信息執(zhí)行操作命令。
具體而言，在本發(fā)明實(shí)施例中，包含一個(gè)三維指控主機(jī)模組，用于根據(jù)手指頭部三維運(yùn)行軌跡判斷操作者的操作意圖、執(zhí)行相應(yīng)的操作。
進(jìn)一步的，在本方案中，可通過(guò)如下手指頭部三維運(yùn)行軌跡的識(shí)別來(lái)進(jìn)行相應(yīng)的操作:
(I)移動(dòng)光標(biāo):當(dāng)手指(或者觸控筆，下同)頭部進(jìn)入識(shí)別范圍內(nèi)，顯示屏幕出現(xiàn)光標(biāo)，其中光標(biāo)的形狀表示手指頭部中心點(diǎn)坐標(biāo)值z(mì)值的大小，光標(biāo)位置表示手指頭部中心點(diǎn)X、y值的大??；當(dāng)手指移動(dòng)時(shí)，光標(biāo)的形狀和位置根據(jù)手指頭部中心點(diǎn)的坐標(biāo)值實(shí)時(shí)發(fā)生相應(yīng)的變化。
(2)按下/彈起:當(dāng)手指頭部進(jìn)入識(shí)別范圍內(nèi)時(shí)，z值短時(shí)間內(nèi)(例如〈0.1s)變小/大(例如z值減少/增加了 5-18mm),但x、y的基本未變(例如變化范圍小于±3mm)
(3)進(jìn)入/抽出:當(dāng)手指頭部在識(shí)別范圍內(nèi)，z值短時(shí)間內(nèi)(例如〈0.1s)變小/大(例如z值減少/增加了 18mm以上)，但x、y的基本未變(例如變化范圍小于±3mm)，此操作多用于游戲和三維解剖
(4)劃開(kāi):“進(jìn)入”后X、y值變化，但z值幾乎不變(例如變化范圍小于±3mm)，此操作多用于游戲和三維解剖
(5)劈開(kāi):手指頭部在識(shí)別范圍內(nèi)，X、1、z值變化，且z值短時(shí)間內(nèi)(例如〈0.2s)變小(例如z值減少18mm以上)，此操作多用于游戲和三維解剖
(6)單擊:當(dāng)“按下”后立即“彈起”
(7)雙擊/三擊:連續(xù)兩次/三次“單擊”
(8)確認(rèn):手指頭部在識(shí)別范圍內(nèi)，在短時(shí)間(例如〈0.1s)內(nèi)其運(yùn)動(dòng)軌跡在x、y平面呈現(xiàn)“ V”
(9)否認(rèn):手指頭部在識(shí)別范圍內(nèi)，在短時(shí)間(例如〈0.1s)內(nèi)其運(yùn)動(dòng)軌跡在x、y平面呈現(xiàn)“X”
(10)其它:類同微軟公司的“windows”或蘋果公司“10S”操作系統(tǒng)的觸控操作。
另外，本發(fā)明實(shí)施例還提供了一種三維指控操作系統(tǒng)。如圖2所示，為本發(fā)明實(shí)施例提供的一種三維指控操作系統(tǒng)示意圖。
一種三維指控操作系統(tǒng)，包括三維指控傳感模組11、三維指控IO處理模組12、三維指控顯示模組13及三維指控主機(jī)模組14。
三維指控傳感模組11，用于獲取顯示器件表面及前方指定空間內(nèi)手指運(yùn)動(dòng)的三維信息；
具體而言，在本發(fā)明實(shí)施例中，可通過(guò)圖像獲取設(shè)備來(lái)獲取顯示器件表面及前方指定空間內(nèi)手指運(yùn)動(dòng)的三維信息。在本方案中，圖像獲取設(shè)備可通過(guò)三維指控傳感模組，如兩個(gè)攝像頭及相關(guān)器件組成，分別安裝在顯示屏相鄰的兩角或兩角附近。當(dāng)電腦啟動(dòng)或喚醒時(shí)，兩個(gè)攝像頭打開(kāi)，光軸相互垂直且與顯示屏大致平行地指向?qū)欠较?。每一攝像頭有效攝像范圍都限定在顯示屏幕有效顯示面接近距離內(nèi)(例如IOOmm以內(nèi))，當(dāng)手指頭部進(jìn)入有效攝像范圍內(nèi)時(shí)，兩個(gè)攝像頭分別從相互垂直方向的帶狀區(qū)域內(nèi)采集手指運(yùn)動(dòng)的二維影像，傳遞給三維指控IO處理模塊以獲得手指頭部的三維坐標(biāo)值和運(yùn)動(dòng)軌跡信息。當(dāng)電腦睡眠或關(guān)閉時(shí)攝像頭關(guān)閉。
此外，圖像獲取設(shè)備可通過(guò)三維指控傳感模組，如安裝在顯示屏前的框架，框架內(nèi)四周平行排布兩排紅外線發(fā)射管和紅外線接收管，形成兩層平行的橫豎交叉的紅外線矩陣。兩層平行的紅外線矩陣相隔一定間距(例如20mm)，當(dāng)手指進(jìn)入紅外線矩陣時(shí)就會(huì)擋住經(jīng)過(guò)該位置的橫豎紅外線，經(jīng)過(guò)通過(guò)兩層紅外線矩陣掃描可以確定阻隔的紅外線的確切位置，據(jù)此計(jì)算出手指頭部的三維坐標(biāo)值。
三維指控IO處理模組12，用于從三維信息中識(shí)別出手指頭部中心點(diǎn)的三維坐標(biāo)值和運(yùn)動(dòng)軌跡信息；
具體而言，在本發(fā)明實(shí)施例中，可包含有一個(gè)三維指控IO處理模組，三維指控IO處理模組根據(jù)人手指的尺寸特征和形狀特征從三維指控傳感模組傳送的信息中識(shí)別出手指頭部中心點(diǎn)的三維坐標(biāo)值，并屏蔽傳感模組傳來(lái)信息中的其他噪音，然后將手指頭部中心點(diǎn)的三維坐標(biāo)值傳送到三維指控顯示模組和三維指控主機(jī)模組。
三維指控顯示模組13，用于將三維坐標(biāo)值和運(yùn)動(dòng)軌跡通過(guò)顯示模組進(jìn)行顯示；
具體而言，在本發(fā)明實(shí)施例中，包含一個(gè)三維指控顯示模組，用于接收從三維指控IO處理模組傳送過(guò)來(lái)的手指頭部中心點(diǎn)三維坐標(biāo)值和運(yùn)動(dòng)軌跡信息，并通過(guò)顯示設(shè)備進(jìn)行顯示手指頭部三維坐標(biāo)位置和運(yùn)動(dòng)軌跡及其他需顯示的信息。
進(jìn)一步的，在本案中，三維指控顯示模組通過(guò)光標(biāo)的形狀表示手指頭部中心點(diǎn)距離顯示面的遠(yuǎn)近。
三維指控主機(jī)模組14，用于依據(jù)三維坐標(biāo)值和運(yùn)動(dòng)軌跡信息執(zhí)行操作命令。
具體而言，在本發(fā)明實(shí)施例中，包含一個(gè)三維指控主機(jī)模組，用于根據(jù)手指頭部三維運(yùn)行軌跡判斷操作者的操作意圖執(zhí)行相應(yīng)的操作。
進(jìn)一步的，在本方案中，可通過(guò)如下手指頭部三維運(yùn)行軌跡的識(shí)別來(lái)進(jìn)行相應(yīng)的操作:
(I)移動(dòng)光標(biāo):當(dāng)手指(或者觸控筆，下同)頭部進(jìn)入識(shí)別范圍內(nèi)，顯示屏幕出現(xiàn)光標(biāo)，其中光標(biāo)的形狀表示手指頭部中心點(diǎn)坐標(biāo)值z(mì)值的大小，光標(biāo)位置表示手指頭部中心點(diǎn)X、y值的大??；當(dāng)手指移動(dòng)時(shí)，光標(biāo)的形狀和位置根據(jù)手指頭部中心點(diǎn)的坐標(biāo)值實(shí)時(shí)發(fā)生相應(yīng)的變化。
(2)按下/彈起:當(dāng)手指頭部進(jìn)入識(shí)別范圍內(nèi)時(shí)，z值短時(shí)間內(nèi)(例如〈0.1s)變小/大(例如z值減少/增加了 5-18mm),但x、y的基本未變(例如變化范圍小于±3mm)
(3)進(jìn)入/抽出:當(dāng)手指頭部在識(shí)別范圍內(nèi)，z值短時(shí)間內(nèi)(例如〈0.1s)變小/大(例如z值減少/增加了 18mm以上)，但x、y的基本未變(例如變化范圍小于±3mm)，此操作多用于游戲和三維解剖
(4)劃開(kāi):“進(jìn)入”后X、y值變化，但z值幾乎不變(例如變化范圍小于±3mm)，此操作多用于游戲和三維解剖
(5)劈開(kāi):手指頭部在識(shí)別范圍內(nèi)，X、1、z值變化，且z值短時(shí)間內(nèi)(例如〈0.2s)變小(例如Z值減少18mm以上)，此操作多用于游戲和三維解剖
(6)單擊:當(dāng)“按下”后立即“彈起”
(7)雙擊/三擊:連續(xù)兩次/三次“單擊”
(8)確認(rèn):手指頭部在識(shí)別范圍內(nèi)，在短時(shí)間(例如〈0.1s)內(nèi)其運(yùn)動(dòng)軌跡在x、y平面呈現(xiàn)“ V”
(9)否認(rèn):手指頭部在識(shí)別范圍內(nèi)，在短時(shí)間(例如〈0.1s)內(nèi)其運(yùn)動(dòng)軌跡在x、y平面呈現(xiàn)“X”
(10)其它:類同微軟公司的“windows”或蘋果公司“10S”操作系統(tǒng)的觸控操作。
即，根據(jù)手指頭部中心點(diǎn)的三維運(yùn)行軌跡判斷操作者意圖執(zhí)行相應(yīng)的操作命令，包含移動(dòng)光標(biāo)、進(jìn)入、劃開(kāi)、劈開(kāi)等多種操作方法。
在圖2所示的一種三維指控系統(tǒng)邏輯結(jié)構(gòu)示意圖中，三維指控顯示模組13由顯示屏幕以及其它顯示器件組成，用于顯示電腦輸出的顯示信息和手指頭部三維坐標(biāo)位置。其中，顯示屏幕為平面，其有效顯示區(qū)域在顯示屏幕內(nèi)，用三維直角坐標(biāo)系(X，y，z)描述有效顯示區(qū)域及前方空間，其中有效顯示區(qū)域左上角為坐標(biāo)原點(diǎn)，原點(diǎn)向右為X軸正向方向，原點(diǎn)向下為y軸正向方向，有效顯示區(qū)域的前方為z軸正向方向。
所述的三維指控傳感模組11由兩個(gè)攝像頭組成，參見(jiàn)圖3中的攝像頭21、22，分別安裝在三維指控顯示模塊13顯示屏幕左上角和右上角。當(dāng)電腦啟動(dòng)或喚醒時(shí)，兩個(gè)攝像頭分別從左、右兩角彈出并打開(kāi)，其光軸24、25相互垂直，分別朝向右下角和左下角，與顯示屏大致平行；每一攝像頭有效攝像范圍都在三維指控顯示模塊13的顯示屏幕有效顯示面23前方50mm以內(nèi)。當(dāng)手指頭部進(jìn)入識(shí)別范圍內(nèi)時(shí)，能夠同時(shí)從相互垂直方向的帶狀區(qū)域采集手指影像二維畫面，并傳送到三維指控IO處理模組12。當(dāng)電腦睡眠或關(guān)閉時(shí)攝像頭關(guān)閉并收回。
所述的三維指控IO處理模組12主要用于處理電腦輸出的顯示信息和傳感模組11傳送來(lái)拍攝信息，將處理結(jié)果中的顯示信息傳送到顯示模組13，將處理結(jié)果中的操作信息傳送到主機(jī)模組14。由于傳感模組11傳送來(lái)的是兩個(gè)攝像機(jī)從相互垂直方向拍攝的兩維畫面，IO處理模組12根據(jù)人類手指的尺寸特征和形狀特征能夠從中提取出手指頭部中心點(diǎn)的三維坐標(biāo)值，并屏蔽傳感模組11傳來(lái)信息中的其他噪音，然后把該三維坐標(biāo)值傳送到顯示模組13和主機(jī)模組14。顯示模組13通過(guò)光標(biāo)的形狀表示其z值大小，通過(guò)光標(biāo)位置表示其x、y值大小。
所述的三維指控主機(jī)模組14根據(jù)手指頭部中心點(diǎn)三維坐標(biāo)值的運(yùn)動(dòng)軌跡判斷操作者的意圖執(zhí)行相應(yīng)的操作。
在本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例中，三維指控傳感模組為顯示屏前的框架，框架里設(shè)計(jì)有電路板，框架內(nèi)四周平行排布兩排紅外線發(fā)射管和紅外線接收管，形成兩層平行的橫豎交叉的紅外線矩陣，兩層紅外線矩陣相隔20_。當(dāng)手指或觸控筆進(jìn)入紅外線矩陣內(nèi)時(shí)，手指或觸控筆就會(huì)擋住經(jīng)過(guò)該位置的橫豎紅外線，經(jīng)過(guò)紅外線矩陣掃描可以確定阻隔的紅外線的確切位置，根據(jù)人類手指的尺寸和形狀特征，經(jīng)過(guò)IO處理模塊計(jì)算可以判斷出觸摸點(diǎn)在屏幕上的x、y坐標(biāo)位置并屏蔽其他噪音；通過(guò)兩層紅外線矩陣可以得到手指頭部坐標(biāo)z值兩個(gè)離散值。
可見(jiàn)，相比于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明一種三維指控系統(tǒng)通過(guò)三維指控傳感模組、三維指控IO處理模組、三維指控顯示模組以及三維指控主機(jī)模組間的相互協(xié)作，使得用戶能夠用手指進(jìn)行非接觸操控電腦，同時(shí)實(shí)現(xiàn)了手指操控電腦的精確定位及其可視化，并實(shí)現(xiàn)了非接觸操控以及與觸控的聯(lián)合操作，擴(kuò)大了操控的應(yīng)用范圍，提高了操控的精度、維度、效率以及可視化程度。
本領(lǐng)域普通技術(shù)人員可以理解實(shí)現(xiàn)上述實(shí)施例方法攜帶的全部或部分步驟是可以通過(guò)程序來(lái)指令相關(guān)的硬件完成，所述的程序可以存儲(chǔ)于一種計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)中，該程序在執(zhí)行時(shí)，包括方法實(shí)施例的步驟之一或其組合。
另外，在本發(fā)明各個(gè)實(shí)施例中的各功能單元可以集成在一個(gè)處理模塊中，也可以是各個(gè)單元單獨(dú)物理存在，也可以兩個(gè)或兩個(gè)以上單元集成在一個(gè)模塊中。上述集成的模塊既可以采用硬件的形式實(shí)現(xiàn)，也可以采用軟件功能模塊的形式實(shí)現(xiàn)。所述集成的模塊如果以軟件功能模塊的形式實(shí)現(xiàn)并作為獨(dú)立的產(chǎn)品銷售或使用時(shí)，也可以存儲(chǔ)在一個(gè)計(jì)算機(jī)可讀取存儲(chǔ)介質(zhì)中。
綜上所述，本文提供了一種三維指控操作方法及系統(tǒng)，通過(guò)獲取顯示器件表面及前方指定空間內(nèi)手指運(yùn)動(dòng)的三維信息，接著從三維信息中識(shí)別出手指中心點(diǎn)的三維坐標(biāo)值和運(yùn)動(dòng)軌跡信息，然后將三維坐標(biāo)值和運(yùn)動(dòng)軌跡通過(guò)顯示模組進(jìn)行顯示，最終依據(jù)三維坐標(biāo)值和運(yùn)動(dòng)軌跡信息執(zhí)行操作命令，實(shí)現(xiàn)了手指操控電腦的精確定位及其可視化程度。
以上對(duì)本發(fā)明所提供的一種三維指控操作方法及系統(tǒng)進(jìn)行了詳細(xì)介紹，本文中應(yīng)用了具體個(gè)例對(duì)本發(fā)明的原理及實(shí)施方式進(jìn)行了闡述，以上實(shí)施例的說(shuō)明只是用于幫助理解本發(fā)明的方案；同時(shí)，對(duì)于本領(lǐng)域的一般技術(shù)人員，依據(jù)本發(fā)明的思想，在具體實(shí)施方式
及應(yīng)用范圍上均會(huì)有改變之處，綜上所述，本說(shuō)明書內(nèi)容不應(yīng)理解為對(duì)本發(fā)明的限制。
權(quán)利要求
1.一種三維指控操作方法，其特征在于，所述方法包括: 步驟一、獲取顯示器件表面及前方指定空間內(nèi)手指運(yùn)動(dòng)的三維信息； 步驟二、從三維信息中識(shí)別出手指頭部中心點(diǎn)的三維坐標(biāo)值和運(yùn)動(dòng)軌跡信息； 步驟三、將手指頭部三維坐標(biāo)值和運(yùn)動(dòng)軌跡通過(guò)顯示模組進(jìn)行顯示； 步驟四、依據(jù)手指頭部三維坐標(biāo)值和運(yùn)動(dòng)軌跡信息執(zhí)行操作命令。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述步驟一中，是通過(guò)攝像頭獲取手指頭部運(yùn)動(dòng)的三維信息。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，所述攝像頭安裝在顯示屏相鄰的兩角或兩角附近。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，所述攝像頭光軸相互垂直且與顯示屏大致平行地指向?qū)欠较颉?br> 5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，當(dāng)手指頭部進(jìn)入有效攝像范圍內(nèi)時(shí)，所述攝像頭將分別從相互垂直方向的帶狀區(qū)域內(nèi)采集手指運(yùn)動(dòng)的二維影像。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述步驟二中，是根據(jù)人手指的尺寸特征和形狀特征從獲取的三維信息中識(shí)別出手指頭部中心點(diǎn)的三維坐標(biāo)值，并屏蔽三維信息中的其他噪音。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述步驟三中，所述顯示模組進(jìn)行顯示，是通過(guò)光標(biāo)的形狀表示手指頭部中心點(diǎn)距離顯示面的遠(yuǎn)近。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述步驟四中，依據(jù)三維坐標(biāo)值和運(yùn)動(dòng)軌跡信息執(zhí)行操作命令包括: (1)移動(dòng)光標(biāo):當(dāng)手指頭部一進(jìn)入有效識(shí)別范圍內(nèi)，顯示屏幕就出現(xiàn)光標(biāo)，其中光標(biāo)形狀表示手指頭部中心點(diǎn)距離顯示面的遠(yuǎn)近，光標(biāo)在顯示面的位置為手指頭部中心點(diǎn)在顯示面的法向投影。當(dāng)手指移動(dòng)時(shí)，光標(biāo)的形狀和位置根據(jù)手指頭部中心點(diǎn)的坐標(biāo)值實(shí)時(shí)發(fā)生相應(yīng)的變化； (2)按下/彈起:在某些特定場(chǎng)景中(例如按鈕的上方)，手指頭部進(jìn)入識(shí)別范圍內(nèi)，短時(shí)間內(nèi)與顯示面距離縮小/增大一定的尺寸，但在顯示面平行方向位置基本未變； (3)進(jìn)入/抽出:在某些特定 場(chǎng)景中(例如游戲和三維解剖)，手指頭部進(jìn)入識(shí)別范圍內(nèi)，短時(shí)間內(nèi)與顯示面距離縮小/增大的尺寸超過(guò)了 “按下/彈起”的距離，但在顯示面平行方向位置基本未變； (4)劃開(kāi):在某些特定場(chǎng)景中(例如游戲和三維解剖)，“進(jìn)入”后，手指頭部位置在顯示面平行方向變化，而在顯示面法向距離幾乎不變； (5)劈開(kāi):在某些特定場(chǎng)景中(例如游戲和三維解剖)，手指頭部進(jìn)入識(shí)別范圍內(nèi)，手指頭部位置在顯示面平行方向不斷變化，且顯示面法向距離短時(shí)間內(nèi)變??； (6)單擊:當(dāng)“按下”后立即“彈起”； (7)雙擊/三擊:連續(xù)兩次/三次“單擊”； (8)確認(rèn):手指頭部在識(shí)別范圍內(nèi)，其運(yùn)動(dòng)軌跡在短時(shí)間內(nèi)與顯示面平行的平面呈現(xiàn)‘‘ V，，； (9)否認(rèn):手指頭部在識(shí)別范圍內(nèi)，其運(yùn)動(dòng)軌跡短時(shí)間內(nèi)在與顯示面平行的平面呈現(xiàn)“X”。
9.一種三維指控操作系統(tǒng)，其特征在于，所述系統(tǒng)包括三維指控傳感模組、三維指控IO處理模組、三維指控顯示模組及三維指控主機(jī)模組，通過(guò)獲取顯示器件表面及前方指定空間內(nèi)手指運(yùn)動(dòng)的三維信息，接著從三維信息中識(shí)別出手指中心點(diǎn)的三維坐標(biāo)值和運(yùn)動(dòng)軌跡信息，然后將三維坐標(biāo)值和運(yùn)動(dòng)軌跡通過(guò)顯示模組進(jìn)行顯示，最終依據(jù)三維坐標(biāo)值和運(yùn)動(dòng)軌跡信息執(zhí)行操作命令。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述三維指控傳感模組用于獲取顯示器件表面及前方指定空間內(nèi)手指運(yùn)動(dòng)的三維信息。
11.根據(jù)權(quán)利要求9所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述三維指控IO處理模組用于從三維信息中識(shí)別出手指中心點(diǎn)的三維坐標(biāo)值和運(yùn)動(dòng)軌跡信息。
12.根據(jù)權(quán)利要求9所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述三維指控顯示模組用于將三維坐標(biāo)值和運(yùn)動(dòng)軌跡通過(guò)顯示模組進(jìn)行顯示。
13.根據(jù)權(quán)利要求9所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述三維指控主機(jī)模組用于依據(jù)三維坐標(biāo)值和運(yùn)動(dòng)軌跡信息執(zhí)行操 作命令。
14.根據(jù)權(quán)利要求9所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述三維指控傳感模組為安裝在顯示屏前的框架，框架內(nèi)四周平行排布兩排紅外線發(fā)射管和紅外線接收管，形成兩層平行的橫豎交叉的紅外線矩陣。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種三維指控操作方法及系統(tǒng)，通過(guò)獲取顯示器件表面及前方指定空間內(nèi)手指運(yùn)動(dòng)的三維信息，接著從三維信息中識(shí)別出手指頭部中心點(diǎn)的三維坐標(biāo)值和運(yùn)動(dòng)軌跡信息，然后將三維坐標(biāo)值和運(yùn)動(dòng)軌跡通過(guò)顯示模組進(jìn)行顯示，最終依據(jù)三維坐標(biāo)值和運(yùn)動(dòng)軌跡信息執(zhí)行操作命令，實(shí)現(xiàn)了手指操控電腦的精確定位及其可視化程度。
文檔編號(hào)G06F3/01GK103150020SQ20131008223
公開(kāi)日2013年6月12日 申請(qǐng)日期2013年3月14日 優(yōu)先權(quán)日2013年3月14日
發(fā)明者趙風(fēng)景, 趙陽(yáng), 計(jì)春雷, 范光宇, 遲冬祥, 胡靜 申請(qǐng)人:上海電機(jī)學(xué)院