CN103502912A - 转动屏幕上的物体 - Google Patents

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Abstract

一种用于转动屏幕(9)上物体(40)的装置(1)，其响应于涉及使用者的手(21,22)的三维位置信息来定义手轴线(20)，且探测该手轴线(20)相对于三维空间的改变方向，且响应于所述探测计算屏幕(9)上物体(40)的转动。以此方式，为了转动屏幕(9)上的物体(40)，认为该物体(40)的一个虚拟副本处于使用者持有的虚拟球体(41)的内部，该虚拟球体(41)被转动。手轴线(20)的改变方向包括手轴线(20)与三维空间的轴线(31,32,33)之间的角度改变。为了提高所述改变中的每一个均不等于零的情况下的稳定性，该装置(1)进一步探测所述角度，并将相应角度与相应阈值比较，并响应于相应比较结果减少相应改变或将相应改变加权。

Description

转动屏幕上的物体
技术领域
本发明涉及一种用于转动屏幕上物体的装置。本发明进一步涉及一种设备，一种用于转动屏幕上物体的方法，一种计算机程序产品及一种介质。
这样的装置的例子是基于手势的图像操控设备，例如在医生需要保持无菌的医疗领域，或例如在控制器面对一个或多个屏幕执行控制的控制领域，或例如在艺术总监面对一个或多个屏幕进行创意的创意领域。
背景技术
US 2009/0021475 A1公开了一种用于利用手势识别显示和/或处理医疗根源的图像数据的方法。该方法相对复杂。
发明内容
本发明的目的是提供一种相对简单的装置。本发明进一步的目的是提供一种设备，一种相对简单的方法，一种计算机程序产品及一种介质。
根据第一方面，提供了一种用于转动屏幕上物体的装置，该装置包括：
- 定义单元，其用于响应于涉及使用者的第一只手的第一三维(3D)位置信息和响应于涉及使用者的第二只手的第二三维位置信息来定义手轴线，
- 探测单元，其用于探测手轴线相对于三维空间的轴线的改变方向，及
- 计算单元，其用于响应于来自探测单元的探测结果计算屏幕上物体的转动。
定义单元从诸如三维相机或两个二维(2D)相机或全球定位系统探测器或本地定位系统探测器或用于探测电磁场中的扰动的探测器或基于雷达或声纳技术的探测器等的位置测量系统接收涉及使用者的第一只手的第一三维位置信息和涉及使用者的第二只手的第二三维位置信息。定义单元响应于第一和第二三维位置信息定义手轴线。该手轴线例如经过手的中心或经过手的特定指尖或经过手持有的物件等，如三维位置信息所指示的那样。
探测单元探测手轴线相对于三维空间的一个或多个轴线的改变方向，且计算单元响应于来自探测单元的探测结果计算屏幕上物体的转动。因此，通过引入手轴线，创造了一种相对简单的装置。这样一种相对简单的装置例如更快速、更便宜、更强大、更可靠且具有更好的故障安全性。
手轴线可被用于多个目的，例如缩放。较长的手轴线可对应于缩小，较短的手轴线可对应于放大，或反之亦然。
本装置的一个实施例通过手轴线的改变方向来定义，该改变方向包括手轴线和三维空间的第一轴线之间的第一角度中的第一改变，及手轴线和三维空间的第二轴线之间的第二角度中的第二改变，及手轴线和三维空间的第三轴线之间的第三角度中的第三改变。一旦手轴线已被定义，根据手轴线和三维空间的每个轴线之间的角度中的改变来定义手轴线的改变方向是有利的。
本装置的一个实施例通过第一、第二和第三改变中的每一个均不等于零来定义。这种情况下，使用者正在执行或已经执行三维转动。
本装置的一个实施例通过探测单元来定义，该探测单元包括用于探测第一、第二和第三角度的角度探测器，且包括用于将相应第一、第二和第三角度与相应第一、第二和第三阈值比较的比较器，且包括用于响应于相应第一、第二和第三比较结果来减少相应第一、第二和第三改变中的一个或多个的减少器。在第一（第二、第三）角度等于或小于第一（第二、第三）阈值的情况下，可以减少第一（第二、第三）改变来提高稳定性。
本装置的一个实施例通过第一、第二和第三比较结果中的一个指示对应的角度等于或小于对应的阈值，且减少器将对应的改变朝向零减少来定义。
本装置的一个实施例通过第一、第二和第三比较结果中的一个指示对应的角度等于或小于对应的阈值，且减少器将对应的改变加权来定义。这里加权因子将通常在0%和100%之间。
本装置的一个实施例通过第一、第二和第三比较结果中的两个指示对应的角度等于或小于对应的阈值，且减少器将对应的改变加权来定义。这里每个加权因子将通常在0%和100%之间。
本装置的一个实施例通过第一、第二和第三改变中的一个或两个不等于零来定义。这种情况下使用者正在执行或已经执行一维(1D)或二维转动。
本装置的一个实施例通过第一、第二和第三改变中的每一个均为每一时间间隔的改变来定义。大多数位置测量系统将提供每一时间间隔或每一帧或随时间变化的位置信息。
本装置的一个实施例通过三维空间的第一轴线为X轴线且三维空间的第二轴线为Y轴线且三维空间的第三轴线为Z轴线来定义。通常X轴线和Y轴线是平行于位置测量系统的正面的基本上水平和基本上竖直的轴线，且Z轴线是基本上垂直于位置测量系统的这个正面的轴线，但可以使用任何其它轴线系统。
本装置的一个实施例通过涉及使用者的第一只手的第一三维位置信息包括绝对的或相对的第一三维坐标，且涉及使用者的第二只手的第二三维位置信息包括绝对的或相对的第二三维坐标，且手轴线经过这两个三维坐标来定义。
根据第二方面，提供了一种设备，该设备包括所述装置且进一步包括用于提供第一和第二位置信息的位置测量系统及/或屏幕。
根据第三方面，提供了一种用于转动屏幕上物体的方法，该方法包括：
- 响应于涉及使用者的第一只手的第一三维位置信息和响应于涉及使用者的第二只手的第二三维位置信息定义手轴线的步骤，
- 探测该手轴线相对于三维空间的轴线的改变方向的步骤，及
- 响应于探测结果计算屏幕上物体的转动的步骤。
根据第四方面，提供了一种用于执行所述方法的步骤的计算机程序产品。
根据第五方面，提供了一种用于储存且包括所述计算机程序产品的介质。
所述方法的实施例对应于所述装置的实施例。
洞察之处在于：为了转动屏幕上的物体，可考虑该物体的一个虚拟副本处于使用者持有的虚拟球体内部，该虚拟球体被转动。基本的思想可在于：定义使用者的手之间的手轴线，且探测该手轴线的改变方向，且作为响应计算屏幕上物体的转动。
提供一种相对简单的装置的问题已被解决。进一步的优势在于这样一种相对简单的装置例如更快速、更便宜、更强大、更可靠且具有更好的故障安全性。
本发明的这些及其它方面将从以下描述的实施例显而易见并将参照这些实施例对其阐述。
附图说明
在附图中：
图1示出包括装置的设备，且
图2示出三维空间中两只手之间的手轴线。
具体实施方式
图1中示出包括装置的设备。该设备10包括用于提供涉及使用者的第一只手的第一三维位置信息和涉及使用者的第二只手的第二三维位置信息的位置测量系统8、装置1和屏幕9。用于转动屏幕9上物体的装置1包括用于响应于第一三维位置信息且响应于第二三维位置信息定义手轴线的定义单元2。该装置1进一步包括用于探测手轴线相对于三维空间的轴线的改变方向的探测单元3，及用于响应于来自探测单元3的探测结果计算显示在屏幕9上的物体的转动的计算单元4。
位置测量系统8可包括三维相机或两个二维(2D)相机或全球定位系统探测器或本地定位系统探测器或用于探测电磁场中的扰动的探测器或基于雷达或声纳技术的探测器等。装置1可包括诸如一个或多个处理器和/或一个或多个计算机等的任何一种定义/探测/计算系统。屏幕9可包括诸如显示器或投影仪或传统电视等的任何一种屏幕。
图2中示出三维空间中两只手之间的手轴线。处于使用者的第一只手21和第二只手22之间的手轴线20与三维空间的第一轴线31(如X轴线)形成第一角度，且与三维空间的第二轴线32(如Y轴线)形成第二角度，且与三维空间的第三轴线33(如Z轴线)形成第三角度。图2中进一步示出显示物体40的屏幕9和在此为三维相机形式的位置测量系统8。手21和22实质上持有虚拟球体41，该虚拟球体41包括显示在屏幕9上的物体40的虚拟副本。当使用者移动他的手21和22以将三维空间中的虚拟球体41转动一个或多个角度时，手轴线20将获得一个改变方向（源于一个或多个角度的转动）且第一、第二和第三角度中的一个或多个将改变。任何其它形状的物件均可被用来代替虚拟球体41。该手轴线20例如经过手21-22的中心或经过手21-22的特定指尖或经过手持有的物件等，如三维位置信息所指示的那样。
优选地，手轴线20的改变方向可包括手轴线20和三维空间的第一轴线31之间的第一角度中的第一改变，及手轴线20和三维空间的第二轴线32之间的第二角度中的第二改变，及手轴线20和三维空间的第三轴线33之间的第三角度中的第三改变。
在使用者正在执行或已经执行三维转动的情况下，第一、第二和第三改变中的每一个将不等于零。这种情况下，处于某些情形的三维转动可能有时变得不稳定，从而使例如手轴线20与三维空间的第一、第二和第三轴线31，32，33中的一个之间的角度的相对小的改变可能导致屏幕9上相对大的改变。如图1中所示，为了解决这个问题，可提供探测单元3，其带有用于探测第一、第二和第三角度的角度探测器5、用于将相应第一、第二和第三角度与相应第一、第二和第三阈值比较的比较器6和响应于相应第一、第二和第三比较结果减少相应第一、第二和第三改变中的一个或多个的减少器7。
例如在第一、第二和第三比较结果中的一个指示对应的角度等于或小于对应的阈值的情况下，减少器7可将对应的改变朝向零减少。这种情况对应于禁用三维空间的第一、第二和第三轴线31，32，33中的一个特定轴线且对应于忽略手轴线20和三维空间的这一特定轴线之间的角度改变。
例如在第一、第二和第三比较结果中的一个指示对应的角度等于或小于对应的阈值的情况下，减少器7可将对应的改变加权。这种情况对应于减少来自三维空间的第一、第二和第三轴线31，32，33中特定的一个轴线的影响且对应于减少手轴线20和三维空间的这一特定轴线之间的角度改变。加权量和减少量可依赖于或不依赖于对应的角度的大小。对应的阈值可具有恒定值或可依赖于转动速度、使用者的稳定性、使用者的经验、另一个角度的大小、另一个阈值和进一步的特征等。类似地，所述加权可依赖于这类特征等。
例如在第一、第二和第三比较结果中的两个指示对应的角度等于或小于对应的阈值的情况下，减少器7可将对应的改变加权。这种情况对应于减少来自三维空间的第一、第二和第三轴线31，32，33中特定的两个轴线的影响且对应于减少手轴线20和三维空间的这两个特定轴线之间的角度改变。加权量和减少量可依赖于或不依赖于对应的角度的大小。对应的阈值可具有恒定值或可依赖于转动速度、使用者的稳定性、使用者的经验、另一个角度的大小、另一个阈值和进一步的特征等。类似地，所述加权可依赖于这类特征等。
在使用者正在执行或已经执行一维或二维转动的情况下，第一、第二和第三改变中的一个或两个将不等于零。这种情况下，通常一维或二维转动将不会变得不稳定。
优选地，第一、第二和第三改变中的每一个可为每一时间间隔的改变。大多数位置测量系统8将提供每一时间间隔或每一帧或随时间变化的位置信息。
优选地，涉及使用者的第一只手21的第一三维位置信息可包括绝对的或相对的第一三维坐标且涉及使用者的第二只手22的第二三维位置信息可包括绝对的或相对的第二三维坐标且手轴线20可经过这两个三维坐标。
总之，用于转动屏幕9上物体40的装置1响应于涉及使用者的手21，22的三维位置信息定义手轴线20，且探测该手轴线20相对于三维空间的改变方向，且响应于所述探测计算屏幕9上物体40的转动。以此方式，为了转动屏幕9上的物体40，考虑该物体40的一个虚拟副本处于使用者持有的虚拟球体41的内部，该虚拟球体41被转动。手轴线20的改变方向包括手轴线20和三维空间的轴线31，32，33之间的角度改变。为了提高所述改变中的每一个均不等于零的情况下的稳定性，装置1进一步探测角度并将相应角度与相应阈值比较，并响应于相应比较结果减少相应改变或对相应改变加权。
尽管在附图和以上叙述中已详细阐明并描述本发明，这样的阐明和描述应被视为说明性的或示范性的且非限制性的；本发明并不局限于所公开的实施例。本领域技术人员在实施所要求的发明时，通过对附图、公开内容和所附权利要求的学习，可以理解并实现所公开的实施例的其它变型。权利要求中，词语“包括”不排除其它元件或步骤，且不定冠词“一”或“一个”不排除多个。在相互不同的从属权利要求中叙述的某些措施的简单事实并不表示这些措施的组合不能被使用以获得益处。权利要求中的任何参考符号都不应被解释为限制范围。

Claims (15)

1.一种用于转动屏幕(9)上物体(40)的装置(1)，该装置(1)包括：
- 定义单元(2)，其用于响应于涉及使用者的第一只手(21)的第一三维位置信息和响应于涉及使用者的第二只手(22)的第二三维位置信息来定义手轴线(20)，
- 探测单元(3)，其用于探测所述手轴线(20)相对于三维空间的轴线(31, 32, 33)的改变方向，和
- 计算单元(4)，其用于响应于来自探测单元(3)的探测结果计算屏幕(9)上物体(40)的转动。
2.根据权利要求1所述的装置(1)，所述手轴线(20)的所述改变方向包括所述手轴线(20)和三维空间的第一轴线(31)之间的第一角度中的第一改变，及所述手轴线(20)和三维空间的第二轴线(32)之间的第二角度中的第二改变，及所述手轴线(20)和三维空间的第三轴线(33)之间的第三角度中的第三改变。
3.根据权利要求2所述的装置(1)，所述第一、第二和第三改变中的每一个均不等于零。
4.根据权利要求3所述的装置(1)，所述探测单元(3)包括用于探测所述第一、第二和第三角度的角度探测器(5)，且包括用于将相应的第一、第二和第三角度与相应第一、第二和第三阈值比较的比较器(6)，且包括用于响应于相应的第一、第二和第三比较结果来减少相应第一、第二和第三改变中的一个或多个的减少器(7)。
5.根据权利要求4所述的装置(1)，所述第一、第二和第三比较结果中的一个指示对应的角度等于或小于对应的阈值，且所述减少器(7)将对应的改变朝向零进行减少。
6.根据权利要求4所述的装置(1)，所述第一、第二和第三比较结果中的一个指示对应的角度等于或小于对应的阈值，且所述减少器(7)将对应的改变加权。
7.根据权利要求4所述的装置(1)，所述第一、第二和第三比较结果中的两个指示对应的角度等于或小于对应的阈值，且所述减少器(7)将对应的改变加权。
8.根据权利要求2所述的装置(1)，所述第一、第二和第三改变中的一个或两个不等于零。
9.根据权利要求2所述的装置(1)，所述第一、第二和第三改变中的每一个均是每一时间间隔的改变。
10.根据权利要求2所述的装置(1)，三维空间的所述第一轴线(31)是X轴线，且三维空间的所述第二轴线(32)是Y轴线，且三维空间的所述第三轴线(33)是Z轴线。
11.根据权利要求1所述的装置(1)，涉及使用者的第一只手(21)的所述第一三维位置信息包括绝对的或相对的第一三维坐标，且涉及使用者的第二只手(22)的所述第二三维位置信息包括绝对的或相对的第二三维坐标，且所述手轴线(20)经过这两个三维坐标。
12.一种设备(10)，其包括根据权利要求1所述的装置(1)，且进一步包括用于提供第一和第二位置信息的位置测量系统(8)及/或屏幕(9)。
13.一种方法，其用于转动屏幕(9)上的物体(40)，该方法包括：
- 响应于涉及使用者的第一只手(21)的第一三维位置信息且响应于涉及使用者的第二只手(22)的第二三维位置信息来定义手轴线(20)的步骤，
- 探测所述手轴线(20)相对于三维空间的轴线(31, 32, 33)的改变方向的步骤，及
- 响应于探测结果计算所述屏幕(9)上的所述物体(40)的转动的步骤。
14.一种计算机程序产品，其用于执行根据权利要求13所述的方法的步骤。
15.一种介质，其用于储存且包括根据权利要求14所述的计算机程序产品。
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