CN103699212A - 互动系统及移动检测方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种移动检测方法,用于一互动系统,该方法包括下列步骤:取得多张影像;辨识所取得的该等影像中的一目标物件;由该等影像计算该目标物件在一第一方向的一位置变化量对时间的一积分值;判断所计算的该积分值是否大于一预定阀值;以及当所计算的该积分值大于一预定阀值,决定该目标物件移动。本发明采用目标物件的位置变化量对时间的积分值为准来判断目标物件是否移动,目标物件的移动速度较慢或是移动距离较短均不会影响判断结果。并且,本发明亦可避免目标物件动作停止后的震动造成误判。
Description
技术领域
本发明涉及互动系统,特别是有关于利用手部的位置变化量及时间的关系来降低手势误判机率的互动系统及方法。
背景技术
目前利用手势的互动系统,均是利用手部的动作输入信号,互动系统中的处理单元再根据信号执行预设的动作。而前述手势动作,通常是指手部的上下左右前后等动作。对人来说,分辨手部的移动方向很容易,然而对互动系统来说,仅能得知接收到手部移动的信号,必需再加入其他的逻辑判断才能得知手势动作。
在传统互动系统中,只要手部有移动,均会依手部移动的信号取得其移动方向,并直接输出。换言之,只要是传统互动系统可检测的微小移动量,均会在所对应的各方向执行互动处理。然而,对使用者来说,手部的细微移动或震动并不表示使用者输入手势信号。举例来说,使用者将手部向右方挥动,当手部停止时,使用者会施加反方向的力量让手部停止,因此手部会略为向左移动。然而向左移动并不是使用者所想要的手势动作,而传统互动系统仍然会将该向左移动的手势动作列入判断条件,因此会造成误判。
发明内容
有鉴于此,本发明提供一种移动检测方法,用于一互动系统,该方法包括下列步骤:取得多张影像;辨识所取得的该等影像中的一目标物件;由该等影像计算该目标物件在一方向的一位置变化量对时间的一积分值;判断所计算的该积分值是否大于一预定阀值(threshold value);以及当所计算的该积分值大于一预定阀值,决定该目标物件移动。
本发明更提供一种互动系统,包括:一影像撷取单元,用以撷取多张影像并储存于一影像缓冲器;一处理单元,用以由该影像缓冲器取得该等影像,并由该等影像辨识一目标物件;其中该处理单元更由该等影像计算该目标物件在一第一方向的一位置变化量对时间的一积分值,并判断所计算的该积分值是否大于一预定阀值;其中当所计算的该积分值大于一预定阀值,该处理单元决定该目标物件移动。
本发明采用目标物件的位置变化量对时间的积分值为准来判断目标物件是否移动,目标物件的移动速度较慢或是移动距离较短均不会影响判断结果。并且,本发明亦可避免目标物件动作停止后的震动造成误判。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解,构成本申请的一部分,并不构成对本发明的限定。在附图中:
图1显示依据本发明一实施例的互动系统的功能方块图;
图2A~图2G显示依据本发明一实施例的计算目标物件的位移量及时间关系的示意图;
图3显示依据本发明中用于互动系统100的移动检测方法的流程图。
附图标号:
100~互动系统; t1-t10~时间;
110~影像撷取单元; S300-S340~步骤;
120~处理单元; P1-P3~位置;
130~影像缓冲器; 201-209~区域。
具体实施方式
为使本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂,下文特举一较佳实施例,并配合所附图式,作详细说明如下。
图1显示依据本发明一实施例的互动系统的功能方块图。在一实施例中,互动系统100包括一影像撷取单元110、一处理单元120及一影像缓冲器(framebuffer)130。影像撷取单元110用以撷取多张影像,并将所撷取的该等影像储存于影像缓冲器130中。处理单元120取得储存于影像缓冲器130中的该等影像,并据以取得至少一操作特征,例如一使用者的手部。在一实施例中,若影像撷取单元110为一数码相机并撷取多张二维影像,处理单元120可由利用物件辨识(object recognition)技术在所撷取的二维影像中辨识出一目标物件的形状及其坐标,目标物件例如是使用者的手部或是一特定物件。当影像撷取单元110为二并列的数码相机,在取得目标物件的深度信息后,处理单元120更可通过由二维影像转换为三维影像的现有技术将所撷取的二维影像转换为三维影像(例如二维影像搭配其深度影像),因三维影像即带有深度信息,处理单元120可在三维影像中直接找出目标物件的坐标。
在另一实施例中,影像撷取单元110可为一深度摄影机,并取得多张三维影像(例如二维影像搭配其深度影像)。因三维影像中即带有深度信息,处理单元120可利用物件辨识(object recognition)技术由所撷取的三维影像中辨识出一目标物件,目标物件例如是使用者的手部或是一特定物件。处理单元120并可直接由三维影像中取得目标物件的形状及其坐标。举例来说,无论是通过直接撷取的三维影像或是经由二维影像转换而得的三维影像,处理单元120均可通过使用者自订的方式来取得目标物件,例如取得深度最浅的物件做为目标物件。
图2A~图2G显示依据本发明一实施例的计算目标物件的位移量及时间关系的示意图。当取得目标物件后,处理单元120更进一步计算目标物件的位移量(displacement)及时间之间的关系以判断目标物件是否移动。更详细而言,处理单元120计算目标物件在同一方向(例如X轴、Y轴或Z轴)的位置变化量(位移量)对时间的一积分值,例如图2A中的区域201的面积即为位置变化量及经过时间t1的积分值。若目标物件在X、Y、Z轴三个维度(意即水平方向、垂直方向及深度方向)均有一候选位置变化量,则处理单元120会由上述候选位置变化量中判断一最大位置变化量,并据以决定欲进行计算的方向及其位置变化量,接着再计算该方向的积分值。处理单元120更判断所计算的该积分值是否大于一预定阀值(predetermined threshold value),若是,处理单元120则判断该目标物件移动。若否,处理单元120则判断该目标物件为静止。
如图2B所示,当目标物件往一方向(例如X轴)移动,接着又往反方向移动,则处理单元120需先判断区域202的面积是否大于一预定阀值,若无,则由时间t2开始重新计算区域203的面积。当区域203的面积大于预定阀值,处理单元120则判断该目标物件移动。
如图2C、图2D所示,在本发明中的目标物件的移动速度并不影响处理单元120的判断结果。举例来说,在图2C中的目标物件移动速度较慢,而在图2D中的目标物件移动速度较快,处理单元120均是计算目标物件的位置变化量对时间(例如经过时间t3及t4)的积分值,意即处理单元120依据所计算的区域203及204的面积来判断目标物件是否移动。
如图2E所示,处理单元120并不一定要等到目标物件的位置停止变化后才计算目标物件的位置变化量对时间的积分。更进一步而言,处理单元120可持续地计算目标物件的位置变化量对时间(例如经过时间t5)的积分,例如图2E中的区域205的面积,当区域205的面积超过预定阀值,处理单元120即可判断目标物件移动,而不需等到目标物件静止后才开始计算。需注意的是,目标物件以手部为例,手势动作通常是指手部的上下左右前后等动作,亦即X轴、Y轴及/或Z轴三个方向的动作。处理单元120分别计算目标物件在X轴、Y轴及Z轴三个方向的位置变化量对时间的积分,无论是X轴、Y轴或Z轴,均可用上述实施例的方法进行计算积分值并判断目标物件是否移动。
对于目标物件在X轴及Y轴方向的位置变化量,可利用焦距及在影像中的移动距离(以像素为单位)而计算出目标物件实际的移动距离。关于Z轴(深度)方向的位置变化量,因深度影像一般可用0~255的灰阶值来表示物体在场景中的深度。举例来说,灰阶值0可表示物体的深度最浅,意即最接近镜头,灰阶值255可表示物体的深度最深,意即最远离镜头。本发明亦可用相反的方式表示深度,例如灰阶值255可表示物体的深度最浅,意即最接近镜头,灰阶值0可表示物体的深度最深,意即最远离镜头。当取得目标物件在深度影像中所对应的深度的灰阶值后,可将所取得的深度的灰阶值转换为实际在Z轴的位置。更详细而言,深度影像中的灰阶值0~255仅能表示一特定的深度范围,例如目标物件距离镜头0m~30m或0m~50m,而将目标物件所对应的深度值转换为Z轴的位置可用一线性方式或一非线性方式进行转换。无论是采用何种方式进行计算,均不影响本案技术。
在另一实施例中,目标物件可能并不是只延着同一方向进行移动。举例来说,以使用者的手部作为一目标物件,当使用者挥动手部时,手部会先延着一方向(例如X轴)移动,当使用者欲停止挥动,手部往往会有一反作用力朝着反方向稍微移动一段距离,而使用者亦可左右挥动手部。此时,处理单元120并不能仅针对目标物件的初始移动方向进行计算,更需考量目标物件反向回来的移动。如图2F所示,处理单元120持续计算目标物件延着一第一方向移动的位置变化量对时间的积分(意即计算位置p1之前的区域206的面积),当区域206的面积未超过预定阀值且处理单元120由影像中判断目标物件已朝相反于第一方向的一第二方向移动,则重新计算该目标物件在该第二方向的位置变化量对时间的积分,例如计算在时间t6~t7之间的区域207的面积,其中时间t7可视为一当前时间。
在又一实施例中,如图2G所示,处理单元120持续计算目标物件延着同一方向移动的位置变化量对时间的积分(意即计算位置P2之前的区域208的面积),当区域208的面积未超过预定阀值且处理单元120由影像中判断目标物件已朝相反于第一方向的一第二方向移动,则重新计算该目标物件在该第二方向的位置变化量对时间的积分。与图2F不同之处,在于图2G中的时间t8,目标物件正朝反方向移动时,处理单元120并不会立即计算第二方向的位置变化量对时间的积分值,而会稍待一段时间后,例如由时间t9才开始计算目标物件的位置变化量至时间t10的积分值,意即计算区域209的面积。上述实施例用以避免目标物件的移动停止后的震动会被判断为反方向的移动。
图3显示依据本发明中用于互动系统100的移动检测方法的流程图。在步骤S300,互动系统100中的影像撷取单元110撷取多张影像,并将所撷取的该等影像储存于影像缓冲器130中。处理单元120则由影像缓冲器130中取得该等影像。在步骤S310,处理单元120由所取得的该等影像中辨识一目标物件。在步骤S320,处理单元120由该等影像计算该目标物件在一第一方向的一位置变化量对时间的一积分值。在步骤S330,处理单元120判断所计算的该积分值是否大于一预定阀值。在步骤S340,当所计算的该积分值大于该预定阀值,处理单元120则决定该目标物件移动。
综上所述,本发明采用目标物件的位置变化量对时间的积分值为准来判断目标物件是否移动,目标物件(例如使用者的手部)的移动速度较慢或是移动距离较短均不会影响判断结果。举例来说,当使用者做出一往右的手势动作时,女生可能仅会小幅移动手部,而男生的手部移动距离可能较大,然而不表示手部小幅移动就无法操作互动系统100。因本案采用目标物件的位置变化量对时间的积分值为准来判断目标物件是否移动,虽然位置变化量较少,但经过一段时间后,其积分值仍然可大于预定阀值,互动系统100即可判断使用者正在进行互动动作。除此之外,本发明亦可避免目标物件动作停止后的震动造成误判。
本发明虽以较佳实施例揭露如上,然其并非用以限定本发明的范围,任何本领域技术人员,在不脱离本发明的精神和范围内,当可做些许的更动与润饰,因此本发明的保护范围当视权利要求范围所界定者为准。
Claims (10)
1.一种移动检测方法,其特征在于,用于一互动系统,包括:
取得多张影像;
辨识所取得的所述影像中的一目标物件;
由所述影像计算所述目标物件在一第一方向的一位置变化量对时间的一积分值;
判断所计算的所述积分值是否大于一预定阀值;以及
当所计算的所述积分值大于一预定阀值,决定所述目标物件移动。
2.如权利要求1所述的移动检测方法,其特征在于,更包括:
由所取得的所述影像产生对应的多张深度影像;
依据所述深度影像决定所述目标物件所对应的一深度值;以及
将所述深度值转换为所述目标物件在一深度方向的一位置。
3.如权利要求2所述的移动检测方法,其特征在于,计算所述积分值的步骤更包括:
由所述影像计算所述目标物件在一水平方向、一垂直方向及所述深度方向所分别对应的一候选位置变化量;
由所述水平方向、所述垂直方向及所述深度方向所分别对应的所述候选位置变化量中决定一最大位置变化量;以及
依据所述最大位置变化量,决定所述第一方向及所述位置变化量。
4.如权利要求1所述的移动检测方法,其特征在于,更包括:
当所计算的所述积分值不大于所述预定阀值,判断所述目标物件是否朝相反于所述第一方向的一第二方向移动;
当所述目标物件朝所述第二方向移动,由所述影像计算所述目标物件在所述第二方向的一第二位置变化量对时间的一第二积分值;
判断所计算的所述第二积分值是否大于一预定阀值;以及
当所计算的所述第二积分值大于所述预定阀值,决定所述目标物件移动。
5.如权利要求1所述的移动检测方法,其特征在于,更包括:
当所计算的所述积分值不大于所述预定阀值,判断所述目标物件是否朝相反于所述第一方向的一第二方向移动;
当所述目标物件朝所述第二方向移动,由所述影像计算所述目标物件在所述第二方向的一第三位置变化量对时间的一第三积分值;
判断所计算的所述第三积分值是否大于一预定阀值;以及
当所计算的所述第三积分值大于所述预定阀值,决定所述目标物件移动。
6.一种互动系统,其特征在于,包括:
一影像撷取单元,用以撷取多张影像并储存于一影像缓冲器;以及
一处理单元,用以由所述影像缓冲器取得所述影像,并由所述影像辨识一目标物件;
其中所述处理单元更由所述影像计算所述目标物件在一第一方向的一位置变化量对时间的一积分值,并判断所计算的所述积分值是否大于一预定阀值;
其中当所计算的所述积分值大于一预定阀值,所述处理单元决定所述目标物件移动。
7.如权利要求6所述的互动系统,其特征在于,所述处理单元更由所取得的所述影像产生对应的多张深度影像,并依据所述深度影像决定所述目标物件所对应的一深度值,以及将所述深度值转换为所述目标物件在一深度方向的一位置。
8.如权利要求7所述的互动系统,其特征在于,所述处理单元更由所述影像计算所述目标物件在一水平方向、一垂直方向及所述深度方向所分别对应的一候选位置变化量,并据以决定一最大位置变化量,其中所述处理单元更依据所述最大位置变化量,决定所述第一方向及所述位置变化量。
9.如权利要求6所述的互动系统,其特征在于,当所计算的所述积分值不大于所述预定阀值,所述处理单元判断所述目标物件是否朝相反于所述第一方向的一第二方向移动;
其中当所述目标物件朝所述第二方向移动,所述处理单元更由所述影像计算所述目标物件在所述第二方向的一第二位置变化量对时间的一第二积分值;
其中所述处理单元判断所计算的所述第二积分值是否大于一预定阀值;以及
其中当所计算的所述第二积分值大于所述预定阀值,所述处理单元决定所述目标物件移动。
10.如权利要求6所述的互动系统,其特征在于,当所计算的所述积分值不大于所述预定阀值,所述处理单元更判断所述目标物件是否朝相反于所述第一方向的一第二方向移动;
其中当所述目标物件朝所述第二方向移动,所述处理单元由所述影像计算所述目标物件在所述第二方向的一第三位置变化量对时间的一第三积分值;
其中所述处理单元更判断所计算的所述第三积分值是否大于一预定阀值;以及
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Date | Code | Title | Description |
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C06 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
C10 | Entry into substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
C14 | Grant of patent or utility model | ||
GR01 | Patent grant |