CN103537099B - 跟踪玩具 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种跟踪玩具，该跟踪玩具包括驱动单元、视觉单元以及主控单元，其中，该视觉单元用于获取包括被跟踪对象在内的图像；该主控单元根据所述图像分析所述被跟踪对象的运动状态并控制所述驱动单元进行跟踪。本发明公开的跟踪玩具具有良好的自动跟踪功能。

Description

跟踪玩具

技术领域

本发明涉及一种玩具，特别涉及一种具有自动跟踪功能的跟踪玩具。

背景技术

随着科学技术的不断发展，传统的玩具开始朝向智能型玩具发展，智能型玩具的功能日益丰富。

在现有的智能型玩具中，其功能大致限于发声、发光、自动转向、遥控控制等。

其中，遥控控制的智能型玩具虽然也能够进行跟踪，但其需要大量人为的实时操作，一旦停止人为的实时操作便无法进行跟踪，对人为的实时操作依赖较大，因此，现有技术中的玩具不具有自动跟踪功能。

发明内容

本发明提供一种跟踪玩具，以解决现有技术中的玩具不具有自动跟踪功能的问题。

为解决上述技术问题，本发明采用的一个技术方案是：提供一种跟踪玩具，所述跟踪玩具包括驱动单元、视觉单元以及主控单元，其中，所述视觉单元用于获取包括被跟踪对象在内的图像；所述主控单元根据所述图像分析所述被跟踪对象的运动状态并控制所述驱动单元进行跟踪。

根据本发明一优选实施例，所述主控单元进一步包括交互模块，所述交互模块用于将所述被跟踪对象向所述视觉单元做的触发动作解析为相应指令控制所述驱动单元。

根据本发明一优选实施例，所述主控单元进一步包括距离控制模块，所述距离控制模块用于将实际跟踪距离与预设跟踪距离相比较，当所述实际跟踪距离与所述预设跟踪距离的差值范围不在域值范围内时调节所述驱动单元的速度以控制所述跟踪玩具的实际跟踪距离。

根据本发明一优选实施例，所述视觉单元包括红外发射单元和红外接收单元，所述红外发射单元发出红外光；所述红外接收单元根据反射回来的红外光确定所述被跟踪对象；其中，所述被跟踪对象配带有反射红外光的标识物。

根据本发明一优选实施例，所述红外接收单元为一个，所述标识物为球状，所述主控单元根据一个所述红外接收单元获得的球状标识物的面积计算所述实际跟踪距离。

根据本发明一优选实施例，所述红外接收单元为两个，所述主控单元根据两个所述红外接收单元获得的两幅视差图像计算所述实际跟踪距离。

根据本发明一优选实施例，所述标识物附着于腕带上。

根据本发明一优选实施例，所述视觉单元为深度摄像头。

根据本发明一优选实施例，所述跟踪玩具为跟踪玩具车、跟踪玩具飞机或跟踪玩具宠物，所述视觉单元设置于所述跟踪玩具车、跟踪玩具飞机或所述跟踪玩具宠物的前端和/或后端。

根据本发明一优选实施例，所述主控单元进一步包括无线通信模块，所述无线通信模块与所述驱动单元电连接，用于接收无线控制信号以控制所述驱动单元。

本发明的有益效果是：区别于现有技术的情况，本发明公开的跟踪玩具通过视觉方式确定被跟踪对象直接准确，通过触发动作启动跟踪玩具更加人性化，兼有距离控制和遥控功能，使得本发明公开跟踪玩具具有良好的自动跟踪功能。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图，其中：

图1是根据本发明第一优选实施例的跟踪玩具的简化模块结构示意图；

图2是根据本发明第二优选实施例的跟踪玩具的简化模块结构示意图；

图3是根据本发明第三优选实施例的跟踪玩具的简化模块结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1，图1是根据本发明第一优选实施例的跟踪玩具的简化模块结构示意图。

如图1所示，本发明第一优选实施例提供了一种跟踪玩具100，该跟踪玩具100主要包括驱动单元110、视觉单元120以及主控单元130。其中，该主控单元130分别与该驱动单元110、视觉单元120电连接。本文中的“跟踪”是指跟踪玩具保持和被跟踪对象同步的运动状态，例如，被跟踪对象停，跟踪玩具也停，被跟踪对象走，跟踪玩具也相应行动。

该跟踪玩具100可以是跟踪玩具车、跟踪玩具飞机或跟踪玩具宠物，其中，跟踪玩具宠物可以是跟踪玩具狗、跟踪玩具猫等。

相应的，该驱动单元110则分别是跟踪玩具车的车轮、马达、电源等驱动系统；跟踪玩具飞机的机翼、引擎、电源等驱动系统；跟踪玩具狗或跟踪玩具猫的四肢、关节、马达、电源等驱动系统。该驱动单元110的具体结构可参考本领域技术人员公知的实现方式，此处不详述。

在本发明第一优选实施例中，该视觉单元120用于获取包括被跟踪对象(未图示)在内的图像，该视觉单元120可以是红外摄像头或深度摄像头等功能摄像头，通常设置于该跟踪玩具100的前端或后端或者前后端均设，例如，设置于跟踪玩具车、跟踪玩具飞机的前灯、尾灯位置，跟踪玩具狗或跟踪玩具猫的眼睛、臀部位置。该视觉单元120工作时实时获得包括被跟踪对象在内的图像帧并传输给主控单元130。该被跟踪对象通常是人，当然并不限于此，也可以是其他行动物体。

在本发明第一优选实施例中，该主控单元130根据该视觉单元120获取的包括被跟踪对象在内的图像分析该被跟踪对象的运动状态(如行动方向、速度)并控制该驱动单元110进行跟踪。该主控单元130通常设置于跟踪玩具100的内部。具体地，该主控单元130将该视觉单元120工作时实时获得包括被跟踪对象在内的图像帧进行对比分析，根据该图像帧中被跟踪对象的位置变化值判断被跟踪对象的运动状态并传输相应控制信号给驱动单元110进行跟踪。

其中，该主控单元130进一步包括交互模块132和距离控制模块134。

在本发明第一优选实施例中，该交互模块132用于将该被跟踪对象向该视觉单元120做的触发动作解析为相应指令控制该驱动单元110。本文中的“触发动作”是指该动作发生时会促使跟踪玩具产生相应行动的功作。

具体而言，该交互模块132内存储有自定义的触发动作对应的指令表，当该被跟踪对象向该视觉单元120做某一触发动作时，该视觉单元120将该被跟踪对象所做的触发动作的图像帧传输给该交互模块132，该交互模块132对该图像帧进行相应分析和数据处理，判断该图像帧中被跟踪对象的变化是否为该被跟踪对象意向与跟踪玩具100进行交互(本文中的“交互”是指被跟踪对象通过触发动作与跟踪玩具100进行单向交流、命令)，若是，则通过查询指令表判断该跟踪对象意向进行何种交互，并将相应的控制指令传输给该驱动单元110进行相应交互。

对于跟踪玩具车而言，交互的项目一般包括走、停、鸣笛、亮灯等，对于跟踪玩具飞机而言，交互的项目一般包括起飞、降落、亮灯等，对于跟踪玩具宠物而言，交互的项目一般包括走、停、坐、卧、起立等。

触发动作可包括招手、推手、压手掌和抬手掌等。举例而言，被跟踪对象是人，欲使跟踪玩具车走的触发动作为向视觉单元120招手，欲使跟踪玩具车停的触发动作为向视觉单元120推手，欲使跟踪玩具宠物座、卧的触发动作为向视觉单元120压手掌，压手掌的程度不同对应使跟踪玩具宠物座、卧；欲使跟踪玩具宠物起的触发动作为向视觉单元120抬手掌。当然，为了保证交互的准确性，具体的触发动作可以在交互距离、时间停留、动作重复次数等方面进行优化设计来避免跟踪玩具100出现误交互。

在本发明第一优选实施例中，该距离控制模块134用于将该视觉单元120获得的实际跟踪距离与预设跟踪距离相比较，当该实际跟踪距离与该预设跟踪距离的差值范围不在域值范围内时调节该驱动单元110的速度以控制该跟踪玩具100的实际跟踪距离。

其中，实际跟踪距离是指视觉单元120与被跟踪对象之间的距离。例如，设置预设跟踪距离为2米，域值为0.2米，当实际跟踪距离不在1.8米至2.2米范围内时，该距离控制模块134发出相应控制信号给驱动单元110，使其加速或减速以保证实际跟踪距离。

请一并参阅图2，图2是根据本发明第二优选实施例的跟踪玩具的简化模块结构示意图。

如图2所示，本发明第二优选实施例提供了一种跟踪玩具200，该跟踪玩具200主要包括驱动单元210、视觉单元220以及主控单元230。其中，驱动单元210、包括交互模块232和距离控制模块234的主控单元230与本发明第一优选实施例大致相同，其相同之处可参考本发明第一优选实施例，此处不再赘述。

本发明第二优选实施例与本发明第一优选实施例的不同之处在于，视觉单元220包括红外发射单元222和红外接收单元224。

该红外发射单元222用于发出红外光，该红外发射单元222可采用市场上现有的红外发光二极管。

该红外接收单元224根据反射回来的红外光确定该被跟踪对象，该红外接收单元224可采用市场上现有红外摄像头。

相应的，视觉单元220采用红外发射单元222和红外接收单元224来确定被跟踪对象时，被跟踪对象配带有反射红外光的标识物(未图示)，该标识物大量反射红外发射单元222发出的红外光使得该红外接收单元224获得反光区域的位置从而获得标识物的位置，并依此确定被跟踪对象的位置，在本发明第二优选实施例中，该标识物附着于易扣型的腕带(未图示)上，该腕带可由布料、塑料、弹力钢片等软性材料制成，通过弹性扭曲、磁性吸附、纽扣固定等方式配带于被跟踪对象的手腕、脚腕等位置，该标识物可以是涂层，涂覆于腕带的表面。

在本发明第二优选实施例中，该红外接收单元224可为一个，相应的，该标识物应为球状，主控单元230根据一个红外接收单元224获得的球状标识物的面积可计算出跟踪玩具200与被跟踪对象的实际距离，其原理是红外接收单元224获得的球状标识物的面积与球状标识物相对红外接收单元224的距离成正比关系，球状标识物越靠近红外接收单元224，红外接收单元224获得的球状标识物的面积越大，反之越小，因此，预先确定球状标识物在预定距离的面积，根据比例关系即可计算出红外接收单元224获得的不同球状标识物的面积对应的距离。

在本发明第二优选实施例中，该红外接收单元224可为两个，主控单元230根据两个红外接收单元224获得的两幅视差红外图像可以计算跟踪玩具200与被跟踪对象的实际距离。一般而言，该两个红外接收单元224的光轴应平行，其可通过结构设置配合现有技术中的畸变校正法、平行校正法来实现。

在本发明第二优选实施例中，该主控单元200进一步包括无线通信模块236，无线通信模块236与该驱动单元210电连接，该无线通信模块236用于接收无线控制信号以控制该驱动单元。即本发明第二优选实施例提供的跟踪玩具200兼有遥控控制的条件，通过遥控信号来控制跟踪玩具200与被跟踪对象的交互和实际跟踪距离，遥控控制的实现方式可参考现有技术中的实现方案，此处不再赘述。

请一并参阅图3，图3是根据本发明第三优选实施例的跟踪玩具的简化模块结构示意图。

如图3所示，本发明第三优选实施例提供了一种跟踪玩具300，该跟踪玩具300主要包括驱动单元310、深度摄像头320以及主控单元330。其中，驱动单元310、包括交互模块332、距离控制模块334以及无线通信模块336的主控单元330与本发明第二优选实施例大致相同，其相同之处可参考本发明第二优选实施例，此处不再赘述。

本发明第三优选实施例与本发明第二优选实施例的不同之处在于，视觉单元220替换为深度摄像头320，采用深度摄像头320的优点在于其可直接获得实际跟踪距离，其获得实际跟踪距离的原理是深度摄像头320的红外光二极管发出红外光，通过计算红外光发出并返回到深度摄像头320的图像传感器上的时间来获得深度摄像头320相对被跟踪对象的距离，采用深度摄像头320不需要专用的标识物，但价格稍贵。

综上所述，本领域技术人员容易理解，本发明公开的跟踪玩具通过视觉方式确定被跟踪对象直接准确，通过触发动作启动跟踪玩具更加人性化，兼有距离控制和遥控功能，使得本发明公开跟踪玩具具有良好的自动跟踪功能。以上所述仅为本发明的示例性实施例，并非因此限制本发明的专利保护范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (9)

1.一种跟踪玩具，其特征在于，包括：

驱动单元；

视觉单元，用于获取包括被跟踪对象在内的图像；

主控单元，根据所述图像分析所述被跟踪对象的运动状态并控制所述驱动单元进行跟踪；

所述主控单元进一步包括交互模块，所述交互模块用于将所述被跟踪对象向所述视觉单元做的触发动作解析为相应指令控制所述驱动单元。

2.根据权利要求1所述的跟踪玩具，其特征在于，所述主控单元进一步包括距离控制模块，所述距离控制模块用于将实际跟踪距离与预设跟踪距离相比较，当所述实际跟踪距离与所述预设跟踪距离的差值范围不在域值范围内时调节所述驱动单元的速度以控制所述跟踪玩具的实际跟踪距离。

3.根据权利要求2中所述的跟踪玩具，其特征在于，所述视觉单元包括：

红外发射单元，发出红外光；

红外接收单元，根据反射回来的红外光确定所述被跟踪对象；

其中，所述被跟踪对象配带有反射红外光的标识物。

4.根据权利要求3所述的跟踪玩具，其特征在于，所述红外接收单元为一个，所述标识物为球状，所述主控单元根据一个所述红外接收单元获得的球状标识物的面积计算所述实际跟踪距离。

5.根据权利要求3所述的跟踪玩具，其特征在于，所述红外接收单元为两个，所述主控单元根据两个所述红外接收单元获得的两幅视差图像计算所述实际跟踪距离。

6.根据权利要求3所述的跟踪玩具，其特征在于，所述标识物附着于腕带上。

7.根据权利要求1至2中任一项所述的跟踪玩具，其特征在于，所述视觉单元为深度摄像头。

8.根据权利要求1至2中任一项所述的跟踪玩具，其特征在于，所述跟踪玩具为跟踪玩具车、跟踪玩具飞机或跟踪玩具宠物，所述视觉单元设置于所述跟踪玩具车、跟踪玩具飞机或所述跟踪玩具宠物的前端和/或后端。

9.根据权利要求1所述的跟踪玩具，其特征在于，所述主控单元进一步包括无线通信模块，所述无线通信模块与所述驱动单元电连接，用于接收无线控制信号以控制所述驱动单元。