CN103777753A - 新型便携式肢体感应操控装置及其应用方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种新型便携式肢体感应操控装置及其应用方法，所述装置包括与多媒体设备进行连接的机身主体和设于机身主体上进行转动的动作感应单元，将机身主体与相关多媒体设备进行连接后，动作感应单元抓取人体动作影像，再由机身主体对人体动作影像进行处理，即达到了通过动作对多媒体设备进行肢体操控的效果。本发明提供了更具便携性，适用性广泛，功能更加多元化的肢体感应操控设备，通过与其它多媒体设备连接，应用于不同的场合，改善了硬件和软件上的局限性，实现了一机多用，只需要简单为多媒体设备进行升级，即可实现凌空肢体的操控，有助于节省设计及开发资金，对肢体感应及操控装置面向市场推广应用具有极佳的促进作用。

Description

新型便携式肢体感应操控装置及其应用方法

技术领域

本发明涉及交互操作技术领域，更具体地，涉及一种新型便携式肢体感应操控装置，以及该装置的应用方法。

背景技术

近些年，随着市场经济的繁荣和科技的进步，尤其是随着移动互联网设备的普及，凌空操控从科幻变成了现实，通过肢体的操控应用也日益广泛，在不同行业散发出活力，例如，已经推出市场的体感操控的游戏设备，互动的教育软件，以及用于展示的互动装置等，都对人们的工作和生活带来了极大的便利，也促进了生产及工作的效率。

但是，凌空的肢体感应操控的应用依然存在不少缺陷，例如设备门槛高，都是集中在高端的目标企业或品牌，一般都需要针对某项需求进行专门研发，以及由于用于肢体操控等的设备和装置的体积普遍较大，成本高，开发人员少等，这些缺陷的存在无疑会造成体感技术的应用推广的困难，同时也不利于降低开发资金，降低生产成本和购买成本。

发明内容

本发明旨在至少在一定程度上解决上述技术问题。

本发明的首要目的是提供一种具备便携性且适用性广泛，功能更加多元化的新型便携式肢体感应操控装置。

本发明的进一步目的是提供一种能够对上述装置进行有效操作使用的新型便携式肢体感应操控装置的应用方法。

为解决上述技术问题，本发明的技术方案如下：

新型便携式肢体感应操控装置，包括与多媒体设备进行连接的机身主体和设于机身主体上进行转动的动作感应单元，动作感应单元抓取人体动作影像，再由机身主体对人体动作影像进行处理。根据实际需求，动作感应单元可以是轴转动，或者广角转动，或者360度旋转等。

所述机身主体内设有中枢单元、外接控制单元、指令单元和影像转化单元。其中，机身主体内可内置操作系统，当作PC机使用，必要时，还可开发专门的软件安装在中枢单元中，用于进行动作设定以及对机身主体进行控制操作。

所述中枢单元分别与动作感应单元、外接控制单元、指令单元和影像转化单元逻辑相连；所述外接控制单元与指令单元逻辑相连；所述指令单元与影像转化单元逻辑相连，所述影像转化单元与动作感应单元逻辑相连。

其中，影像转化单元将动作感应单元抓取的人体动作影像转化为数据信息；指令单元根据影像转化单元转化的数据信息输出操控指令；外接控制单元与多媒体设备进行信息交互，将指令单元输出的操控指令发送至多媒体设备。

上述动作感应单元包括信号发射器、反馈信息抓取单元和影像成像单元；信号发射器外射检测信号，同时反馈信息抓取单元检测并抓取检测信号的反馈信号，由影像成像单元根据反馈信号形成人体动作影像。

其中，当反馈信息抓取单元检测不到反馈信号时，由机身主体内的中枢单元控制动作感应单元进行转动，调整信号发射器外射的检测信号的角度。

实际应用中，信号发射器外射的检测信号可以是红外信号。

中枢单元根据与机身主体连接的多媒体设备的需求，控制影像转化单元对影像成像单元形成的人体动作影像进行解析，抓取人体对应部位的动作影像，将所抓取的对应部位的动作影像转化为数据信息。此处设定的作用为便于快速操作，例如当操作Windows界面时抓取人体双手的动作影像，当进行交互健身训练时，根据当前的锻炼要求抓取人体对应部位的动作影像，或者当进行足球游戏互动时，抓取人体腿部的动作影像，等等。

上述指令单元包括指令设计单元、指令检测单元和指令存储单元，通过指令设计单元预设与多媒体设备的操控指令对应的各个动作指令，同时将所述预设的动作指令当作动作指令信息存入指令存储单元中，指令检测单元即时检测影像转化单元转化的数据信息，当指令检测单元所检测的数据信息与指令存储单元中的动作指令信息匹配时，指令单元输出与该动作指令信息对应的操控指令。

其中，指令设计单元预设与多媒体设备的操控指令对应的各个动作指令时，通过动作感应单元抓取不同的人体动作影像，影像转化单元将不同的人体动作影像转化为对应的数据信息，同时将各个数据信息当作动作指令信息存入指令存储单元中。

所述多媒体设备可以为拼接墙、广告机、电视墙、投影、户外广告屏或电视机等任何可进行操控的显示设备。本装置可根据不同需求，与上述众多设备进行连接，形成不同功能的肢体感应操控系统，能够适用于教育教学、展馆展厅、企业会议、终端展示、营销推广等场合，发挥良好的功能性。

新型便携式肢体感应操控装置的应用方法，包括如下步骤： 

S1、将机身主体与多媒体设备进行连接；

S2、通过指令单元预设与多媒体设备的操控指令对应的各个动作指令；

S3、对多媒体设备进行交互操作，动作感应单元开始抓取人体动作影像；

S4、信号发射器外射检测信号；

S5、当反馈信息抓取单元检测不到反馈信号时，由机身主体内的中枢单元3控制动作感应单元进行转动，调整信号发射器外射的检测信号的角度，进行步骤S4；当反馈信息抓取单元检测到反馈信号时，将反馈信号发送至影像成像单元，继续下一步骤；

S6、影像成像单元根据反馈信号形成人体动作影像；

S7、中枢单元根据与机身主体连接的多媒体设备的需求，控制影像转化单元对影像成像单元形成的人体动作影像进行解析，抓取人体对应部位的动作影像，将所抓取的对应部位的动作影像转化为数据信息；

S8、指令单元根据影像转化单元转化的数据信息输出操控指令；

S9、外接控制单元与多媒体设备进行信息交互，将指令单元输出的操控指令发送至多媒体设备，对多媒体设备进行控制；

S10、当停止对多媒体设备的交互操作时，流程结束，如继续交互操作则进行步骤S3。

上述的步骤S2中，通过指令单元预设与多媒体设备的操控指令对应的各个动作指令时，针对每一个动作指令，其预设过程为：

信号发射器外射检测信号；当反馈信息抓取单元检测不到反馈信号时，由机身主体内的中枢单元控制动作感应单元进行转动，调整信号发射器外射的检测信号的路线，直至反馈信息抓取单元检测到反馈信号；接着，将反馈信号发送至影像成像单元，影像成像单元根据反馈信号形成人体动作影像；中枢单元根据与机身主体连接的多媒体设备的需求，控制影像转化单元对影像成像单元形成的人体动作影像进行解析，抓取人体对应部位的动作影像，所抓取的对应部位的动作影像即为预设的动作指令，影像转化单元将该对应部位的动作影像转化为数据信息；指令单元将影像转化单元转化的数据信息存入指令存储单元中，即完成该动作指令的预设。

上述的步骤S8中，指令检测单元即时检测影像转化单元转化的数据信息，当指令检测单元所检测的数据信息与指令存储单元中的动作指令信息匹配时，指令单元输出与该动作指令信息对应的操控指令。

与现有技术相比，本发明技术方案的有益效果是：

本发明提供了更具便携性，且适用性广泛，功能更加多元化的肢体感应操控设备，可通过与其它多媒体设备连接，应用于不同的场合，改善了肢体感应操控设备在硬件和软件上的局限性，同时由于不需要专门针对单一需求进行研发，实现一机多用，只需要简单为多媒体设备进行升级，即可实现凌空肢体手势的操控，所以有助于节省设计及开发资金，降低整体成本，对肢体感应及操控装置面向市场推广应用具有极佳的促进作用。 

附图说明

图1为本发明一实施例的新型便携式肢体感应操控装置的拓扑结构图；

图2为图1中实施例的硬件结构图。

具体实施方式

附图仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制。

对于本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。

下面将结合本发明中的说明书附图，对发明中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，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。

实施例1

如图2所示为本发明的新型便携式肢体感应操控装置，包括与多媒体设备进行连接的机身主体1和设于机身主体1上进行转动的动作感应单元2。

如图1所示，机身主体1内设有中枢单元3、外接控制单元4、指令单元5和影像转化单元6；中枢单元3分别与动作感应单元2、外接控制单元4、指令单元5和影像转化单元6逻辑相连；外接控制单元4与指令单元5逻辑相连；指令单元5与影像转化单元6逻辑相连，影像转化单元6与动作感应单元2逻辑相连。

其中，动作感应单元2包括依次逻辑相连的信号发射器7、反馈信息抓取单元8和影像成像单元9。

其中，指令单元5包括相互逻辑相连的指令设计单元10、指令存储单元12和指令检测单元11。

本发明应用方法如下文所述。

S1、机身主体1内设操作系统，将机身主体1与显示屏进行信号连接。

S2、通过指令单元5预设与操作系统的操控指令对应的各个动作指令，其过程为：

对鼠标键盘的启动控制进行动作指令的预设：

S201、举起右手或左手，手指全部摊开或保持某个固定手势；

S202、信号发射器7外射检测信号，检测人体动作；当反馈信息抓取单元8检测不到反馈信号时，由机身主体1内的中枢单元3控制动作感应单元2进行转动，调整信号发射器7外射的检测信号的路线，直至反馈信息抓取单元8检测到反馈信号；

S203、将反馈信号发送至影像成像单元9，影像成像单元9根据反馈信号形成人体动作影像；

S204、中枢单元3根据操作系统及显示屏的操作需求，控制影像转化单元6对影像成像单元9形成的人体动作影像进行解析，抓取人体手臂部位的动作影像，所抓取的手臂部位的动作影像即为鼠标的启动控制的动作指令，影像转化单元6将该手臂部位的动作影像转化为数据信息；指令单元5将影像转化单元6转化的数据信息存入指令存储单元12中，即完成对鼠标的启动控制的动作指令预设。

对鼠标键盘的滑动控制进行动作指令的预设：

S301、保持上述S201步骤中的手势，并滑动手部；

S302、信号发射器7外射检测信号，检测人体动作；当反馈信息抓取单元8检测不到反馈信号时，由机身主体1内的中枢单元3控制动作感应单元2进行转动，调整信号发射器7外射的检测信号的路线，直至反馈信息抓取单元8检测到反馈信号；

S303、将反馈信号发送至影像成像单元9，影像成像单元9根据反馈信号形成人体动作影像；

S304、中枢单元3根据操作系统及显示屏的操作需求，控制影像转化单元6对影像成像单元9形成的人体动作影像进行解析，抓取人体手臂部位的动作影像，所抓取的手臂部位的动作影像即为鼠标的滑动控制的动作指令，影像转化单元6将该手臂部位的动作影像转化为数据信息；指令单元5将影像转化单元6转化的数据信息存入指令存储单元12中，即完成对鼠标键盘的滑动控制的动作指令预设。

对鼠标键盘的点击控制进行动作指令的预设：

S401、左手或右手握一下拳头；

S402、信号发射器7外射检测信号，检测人体动作；当反馈信息抓取单元8检测不到反馈信号时，由机身主体1内的中枢单元3控制动作感应单元2进行转动，调整信号发射器7外射的检测信号的路线，直至反馈信息抓取单元8检测到反馈信号；

S403、将反馈信号发送至影像成像单元9，影像成像单元9根据反馈信号形成人体动作影像；

S404、中枢单元3根据操作系统及显示屏的操作需求，控制影像转化单元6对影像成像单元9形成的人体动作影像进行解析，抓取人体手掌部位的动作影像，所抓取的手掌部位的动作影像即为鼠标的点击控制的动作指令，影像转化单元6将该手掌部位的动作影像转化为数据信息；指令单元5将影像转化单元6转化的数据信息存入指令存储单元12中，完成对鼠标键盘的手掌控制的动作指令预设，即握一下拳头为单击指令，握两下为双击指令。

对窗口的关闭控制进行动作指令的预设：

S401、双手举起，交叉放于胸前位置，做交叉动作；

S402、信号发射器7外射检测信号，检测人体动作；当反馈信息抓取单元8检测不到反馈信号时，由机身主体1内的中枢单元3控制动作感应单元2进行转动，调整信号发射器7外射的检测信号的路线，直至反馈信息抓取单元8检测到反馈信号；

S403、将反馈信号发送至影像成像单元9，影像成像单元9根据反馈信号形成人体动作影像；

S404、中枢单元3根据操作系统及显示屏的操作需求，控制影像转化单元6对影像成像单元9形成的人体动作影像进行解析，抓取人体手臂部位的动作影像，所抓取的手臂部位的动作影像即为窗口的关闭控制的动作指令，影像转化单元6将该手臂部位的动作影像转化为数据信息；指令单元5将影像转化单元6转化的数据信息存入指令存储单元12中，即完成对窗口的关闭控制的动作指令预设。

S3、基本的动作指令预设完毕后，开始对显示屏上的内容进行交互操作，动作感应单元2开始抓取人体动作影像。

S4、信号发射器7外射检测信号。

S5、当反馈信息抓取单元8检测不到反馈信号时，由机身主体1内的中枢单元3控制动作感应单元2进行转动，调整信号发射器7外射的检测信号的角度，进行步骤S4；当反馈信息抓取单元8检测到反馈信号时，将反馈信号发送至影像成像单元9，继续下一步骤。

S6、影像成像单元9根据反馈信号形成人体动作影像。

S7、中枢单元3根据操作系统及显示屏的操作需求，控制影像转化单元6对影像成像单元9形成的人体动作影像进行解析，抓取人体手臂部位的动作影像，将所抓取的对应部位的动作影像转化为数据信息。

S8、指令单元5根据影像转化单元6转化的数据信息输出操控指令，其中，指令检测单元11即时检测影像转化单元6转化的数据信息，当指令检测单元11所检测的数据信息与指令存储单元12中的动作指令信息匹配时，指令单元5输出与该动作指令信息对应的操控指令。

S9、外接控制单元4与显示屏进行信息交互，将指令单元5输出的操控指令发送至显示屏，对显示屏上的内容进行肢体感应控制。

S10、当停止对显示屏的交互操作时，流程结束，如继续交互操作则进行步骤S3。

在实际应用中，当操作者走近动作感应单元2的信号发射区域，即可开始人体动作影像的抓取，同时，如操作者离开动作感应单元2的信号发射区域，则默认停止对相关多媒体设备的交互操作。

上述实施例中所述的鼠标键盘，可以根据使用环境替代为其它操作设备，并针对对应的操作设备进行动作指令的预设，以便适用于不同的应用场合，如演讲时通过肢体交互手势代替激光笔对PPT页面的操作，在商场超市通过肢体交互操控代替掉广告设备的触摸操作等。

综上所述，显然，本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。

Claims (10)

1.新型便携式肢体感应操控装置，其特征在于包括与多媒体设备进行连接的机身主体（1）和设于机身主体（1）上进行转动的动作感应单元（2），所述动作感应单元（2）抓取人体动作影像，由机身主体（1）对人体动作影像进行处理；

所述机身主体（1）内设有中枢单元（3）、外接控制单元（4）、指令单元（5）和影像转化单元（6）；所述中枢单元（3）分别与动作感应单元（2）、外接控制单元（4）、指令单元（5）和影像转化单元（6）逻辑相连；所述外接控制单元（4）与指令单元（5）逻辑相连；所述指令单元（5）与影像转化单元（6）逻辑相连，所述影像转化单元（6）与动作感应单元（2）逻辑相连；

其中，影像转化单元（6）将动作感应单元（2）抓取的人体动作影像转化为数据信息；

指令单元（5）根据影像转化单元（6）转化的数据信息输出操控指令；

外接控制单元（4）与多媒体设备进行信息交互，将指令单元（5）输出的操控指令发送至多媒体设备。

2.根据权利要求1所述的新型便携式肢体感应操控装置，其特征在于所述的动作感应单元（2）包括依次逻辑相连的信号发射器（7）、反馈信息抓取单元（8）和影像成像单元（9）；所述信号发射器（7）外射检测信号，所述反馈信息抓取单元（8）检测并抓取检测信号的反馈信号，所述影像成像单元（9）根据反馈信号形成人体动作影像。

3.根据权利要求2所述的新型便携式肢体感应操控装置，其特征在于所述的信号发射器（7）外射检测信号，当反馈信息抓取单元（8）检测不到反馈信号时，由机身主体（1）内的中枢单元（3）控制动作感应单元（2）进行转动，调整信号发射器（7）外射的检测信号的角度。

4.根据权利要求1所述的新型便携式肢体感应操控装置，其特征在于所述的中枢单元（3）根据与机身主体（1）连接的多媒体设备的需求，控制影像转化单元（6）对影像成像单元（9）形成的人体动作影像进行解析，抓取人体对应部位的动作影像，将所抓取的对应部位的动作影像转化为数据信息。

5.根据权利要求1所述的新型便携式肢体感应操控装置，其特征在于所述的指令单元（5）包括相互逻辑相连的指令设计单元（10）、指令存储单元（12）和指令检测单元（11），所述指令设计单元（10）预设与多媒体设备的操控指令对应的各个动作指令；所述指令存储单元（12）将预设的动作指令当作动作指令信息进行存储；所述指令检测单元（11）即时检测影像转化单元（6）转化的数据信息，指令检测单元（11）所检测的数据信息与指令存储单元（12）中的动作指令信息匹配时，指令单元（5）输出与该动作指令信息对应的操控指令。

6.根据权利要求5 所述的新型便携式肢体感应操控装置，其特征在于所述的指令设计单元（10）预设与多媒体设备的操控指令对应的各个动作指令时，通过动作感应单元（2）抓取不同的人体动作影像，影像转化单元（6）将不同的人体动作影像转化为对应的数据信息，同时将各个数据信息当作动作指令信息存入指令存储单元（12）中。

7.根据权利要求1所述的新型便携式肢体感应操控装置，其特征在于所述的多媒体设备为显示屏、拼接墙、广告机、电视墙、投影、户外广告屏或电视机。

8.新型便携式肢体感应操控装置的应用方法，其特征在于包括如下步骤： 

S1、将机身主体（1）与多媒体设备进行连接；

S2、通过指令单元（5）预设与多媒体设备的操控指令对应的各个动作指令；

S3、对多媒体设备进行交互操作，动作感应单元（2）开始抓取人体动作影像；

S4、信号发射器（7）外射检测信号；

S5、当反馈信息抓取单元（8）检测不到反馈信号时，由机身主体（1）内的中枢单元（3）控制动作感应单元（2）进行转动，调整信号发射器（7）外射的检测信号的角度，进行步骤S4；当反馈信息抓取单元（8）检测到反馈信号时，将反馈信号发送至影像成像单元（9），继续下一步骤；

S6、影像成像单元（9）根据反馈信号形成人体动作影像；

S7、中枢单元（3）根据与机身主体（1）连接的多媒体设备的需求，控制影像转化单元（6）对影像成像单元（9）形成的人体动作影像进行解析，抓取人体对应部位的动作影像，将所抓取的对应部位的动作影像转化为数据信息；

S8、指令单元（5）根据影像转化单元（6）转化的数据信息输出操控指令；

S9、外接控制单元（4）与多媒体设备进行信息交互，将指令单元（5）输出的操控指令发送至多媒体设备，对多媒体设备进行控制；

S10、当停止对多媒体设备的交互操作时，流程结束，如继续交互操作则进行步骤S3。

9.根据权利要求8所述的新型便携式肢体感应操控装置的应用方法，其特征在于所述步骤S2中，通过指令单元（5）预设与多媒体设备的操控指令对应的各个动作指令时，针对每一个动作指令，其预设过程为：

    信号发射器（7）外射检测信号；当反馈信息抓取单元（8）检测不到反馈信号时，由机身主体（1）内的中枢单元（3）控制动作感应单元（2）进行转动，调整信号发射器（7）外射的检测信号的路线，直至反馈信息抓取单元（8）检测到反馈信号；接着，将反馈信号发送至影像成像单元（9），影像成像单元（9）根据反馈信号形成人体动作影像；中枢单元（3）根据与机身主体（1）连接的多媒体设备的需求，控制影像转化单元（6）对影像成像单元（9）形成的人体动作影像进行解析，抓取人体对应部位的动作影像，所抓取的对应部位的动作影像即为预设的动作指令，影像转化单元（6）将该对应部位的动作影像转化为数据信息；指令单元（5）将影像转化单元（6）转化的数据信息存入指令存储单元（12）中，即完成该动作指令的预设。

10.根据权利要求8所述的新型便携式肢体感应操控装置的应用方法，其特征在于所述步骤S8中，指令检测单元（11）即时检测影像转化单元（6）转化的数据信息，当指令检测单元（11）所检测的数据信息与指令存储单元（12）中的动作指令信息匹配时，指令单元（5）输出与该动作指令信息对应的操控指令。

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