CN104133911A - 基于头颈部运动的信息交互方法和装置 - Google Patents

Abstract

本发明实施例公开了一种基于头颈部运动的信息交互方法。该方法包括：捕捉人体的头颈部动作；将所述头颈部动作解析为电子设备的操作指令；将所述操作指令发送给所述电子设备，以便所述电子设备响应于所述操作指令，执行所述操作指令指示的操作。根据本发明实施例，可以使体感设备捕捉人体的各种头颈部动作，并根据各种头颈部动作与电子设备进行信息交互。本发明实施例还公开了一种基于头颈部运动的信息交互装置。

Description

基于头颈部运动的信息交互方法和装置

技术领域

本发明涉及传感器领域，特别是涉及基于头颈部运动的信息交互方法和装置。

背景技术

“体感技术”是一种新型的人机交互方式。与传统的人机交互方式不同，通过“体感技术”，人们在无需使用任何复杂的控制设备的情况下，就可以直接利用各种肢体动作与电子设备或环境进行互动，实现信息交互。按照体感技术的实现方式和原理的不同，“体感技术”主要可以分为三类：惯性感测的体感技术、光学感测的体感技术以及惯性与光学联合感测的体感技术。

其中，惯性感测的体感技术就是通过一些惯性传感器(例如，重力传感器、陀螺仪和磁传感器)来监测各种肢体动作的物理参数，再根据这些物理参数确定人体在空间中的各种肢体动作。光学感测就是通过激光(或红外线)和摄像头获取人体的影像信息，再根据影像信息确定人体在空间中的各种肢体动作。

目前，基于“体感技术”设计的各种体感设备被广泛应用于各个领域，以实现信息交互。例如，可以通过某一个体感设备捕捉人体的手部动作，当手部分别向上、向下、向左和向右挥动时，分别用来控制电视机快转、倒转、暂停以及终止，从而代替遥控器，实现对电视机的体感式控制。

发明内容

但是，本发明的发明人在研究中发现，目前的各种体感设备捕捉的大部分是人体的四肢(包括手部)动作，而在当今社会，繁忙工作的人们由于在工作时长期保持特定的姿势(如，在伏案工作时长期保持低头的姿势)，导致颈部无法得到充分运动，进而就会出现各种各样的颈部疾病。如果将头颈部运动结合到体感设备中，使体感设备通过捕捉人体的头颈部动作，这样，人们就可以通过头颈部动作与一些电子设备或环境互动，并在互动过程中得到充分的头颈部运动锻炼。

为此，非常需要一种基于头颈部运动的信息交互方法和装置，以使得体感设备捕捉人体的各种头颈部动作，并根据各种头颈部动作与电子设备进行信息交互。

本发明实施例公开了如下技术方案：

一种基于头颈部运动的信息交互方法，包括：

捕捉人体的头颈部动作；

将所述头颈部动作解析为电子设备的操作指令；

将所述操作指令发送给所述电子设备，以便所述电子设备响应于所述操作指令，执行所述操作指令指示的操作。

优选的，所述捕捉人体的头颈部动作，包括：

监测头颈部在三个轴向上的加速度分量，和/或，监测头颈部在三个轴向上的角速度分量；

根据所述加速度分量和/或角速度分量确定人体的头颈部动作。

优选的，所述头颈部动作包括以下动作中的任意一个或任意多个组合：

直立静止动作、向左转动作、向右转动作、向左摆动作、向右摆动作、上仰动作、下俯动作、头颈部向前平移动作、头颈部向后平移动作、头颈部向左平移动作、头颈部向右平移动作、头颈部向上平移动作和头颈部向下平移动作。

优选的，所述将所述头颈部动作解析为电子设备的操作指令，包括：

读取预先存储在存储介质中的对应关系，其中，在存储介质中预先存储有头颈部动作与操作指令之间的对应关系；

根据所述存储介质中的对应关系，查找与所述头颈部动作对应的操作指令。

优选的，所述电子设备为移动终端。

一种基于头颈部运动的信息交互装置，包括：

捕捉单元，用于捕捉人体的头颈部动作；

解析单元，用于将所述头颈部动作解析为电子设备的操作指令；

发送单元，用于将所述操作指令发送给所述电子设备，以便所述电子设备响应于所述操作指令，执行所述操作指令指示的操作。

优选的，所述捕捉单元包括：

监测子单元，用于监测头颈部在三个轴向上的加速度分量，和/或，监测头颈部在三个轴向上的角速度分量；

确定子单元，用于根据所述加速度分量和/或角速度分量确定人体的头颈部动作。

优选的，所述头颈部动作包括以下动作中的任意一个或任意多个组合：

直立静止动作、向左转动作、向右转动作、向左摆动作、向右摆动作、上仰动作、下俯动作、头颈部向前平移动作、头颈部向后平移动作、头颈部向左平移动作、头颈部向右平移动作、头颈部向上平移动作和头颈部向下平移动作。

优选的，所述解析单元包括：

读取子单元，用于读取预先存储在存储介质中的对应关系，其中，在存储介质中预先存储有头颈部动作与操作指令之间的对应关系；

查找子单元，用于根据所述存储介质中的对应关系，查找与所述头颈部动作对应的操作指令。

优选的，所述电子设备为移动终端。

由上述实施例可以看出，与现有技术相比，本发明的优点在于：

体感设备捕捉人体的各种头颈部动作，并将各种头颈部动作转换为电子设备上的各种操作指令发送给电子设备，作为响应，电子设备根据操作指令执行对应的操作。这样，可以使人体通过头颈部运动与电子设备进行信息交互，在互动的过程中人体的颈部得到了充分的运动。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术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性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1示意性地示出了本发明的实施方式可以在其中实施的示例性应用场景；

图2为本发明提供的一种基于头颈部运动的信息交互方法的一个实施例的流程图；

图3为本发明中一种捕捉人体的头颈部动作的方法的流程图；

图4-1示意性地示出了人体的头颈部处于直立静止状态；

图4-2示意性地示出了人体的头颈部向右摆动作；

图4-3示意性地示出人体的头颈部向左摆头动作；

图5-1示意性地示出了人体的头颈部处于直立静止状态；

图5-2示意性地示出了人体的头颈部向左转动作；

图5-3示意性地示出了人体的头颈部向右转动作；

图6-1示意性地示出了人体的头颈部处于直立静止状态；

图6-2示意性地示出了人体的头颈部的下俯动作；

图6-3示意性地示出了人体的头颈部的上仰动作；

图7示意性地示出了人体的头颈部的向前平移动作、向后平移动作、向左平移动作和向右平移动作；

图8示意性地示出了人体的头颈部的向上平移动作和向下平移动作；

图9示意性地示出了一个示例性应用场景；

图10示意性地示出了另一个示例性应用场景；

图11示意性地示出了另一个示例性应用场景；

图12为本发明提供的一种基于头颈部运动的信息交互装置的一个实施例的结构图；

图13为本发明中捕捉单元的一个结构示意图；

图14为本发明中解析单元的一个结构示意图；

图15示意性地示出了可穿戴的体感设备的三种穿戴方式。

具体实施方式

本发明实施例提供了基于头颈部运动的信息交互方法和装置。请参阅图1，图1示意性地示出了本发明的实施方式可以在其中实施的示例性应用场景。在用户的颈部佩戴有体感设备10，用户的头颈部完成一个特定动作，如，向左或向右转的动作。体感设备10捕捉到用户的头颈部向左或向右转的动作，将用户的头颈部的该动作解析为移动终端20上的游戏软件的操作指令21，如，解析为赛车游戏中的赛车方向操作指令。体感设备10通过某一种无线通信技术(如，蓝牙、WiFi或ZigBee技术)将操作指令21发送给移动终端20，作为响应，移动终端20上的游戏软件在操作指令21的控制下改变赛车方向，最终通过头颈部运动完成了信息交互。其中，体感设备10可以是一种头戴式的可穿戴设备，例如，眼镜、耳机或帽子等；也可以是一种颈戴式的可穿戴设备，例如，项链。移动终端20可以是手机，也可以是平板电脑。

本领域技术人员可以理解，图1所示的示意图仅是本发明的实施方式可以在其中得以实现的一个示例。本发明实施方式的应用范围不受到该框架任何方面的限制。

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明实施例进行详细描述。

方法实施例

请参阅图2，其为本发明提供的一种基于头颈部运动的信息交互方法的一个实施例的流程图，该方法包括以下步骤：

步骤201：捕捉人体的头颈部动作。

步骤202：将所述头颈部动作解析为电子设备的操作指令。

步骤203：将所述操作指令发送给所述电子设备，以便所述电子设备响应于所述操作指令，执行所述操作指令指示的操作。

其中，在本发明的实施例中，体感设备可以采用惯性感测的体感技术、光学感测的体感技术或者惯性与光学联合感测的体感技术捕捉人体的头颈部动作。

在本发明的一个优选实施方式中，体感设备采用惯性感测的体感技术捕捉人体的头颈部动作。也就是说，先利用一些惯性传感器(如，加速度传感器或陀螺仪)监测各个头颈部动作的物理参数，再由这些物理参数确定人体在空间上的头颈部动作。

如图3所示，步骤201可以进一步包括：

步骤2011：监测头颈部在三个轴向上的加速度分量，和/或，监测头颈部在三个轴向上的角速度分量。

步骤2012：根据所述加速度分量和/或角速度分量确定人体的头颈部动作。

在本发明的另一个优选实施方式中，头颈部动作可以包括以下动作中的任意一个或任意多个组合：直立静止动作、向左转动作、向右转动作、向左摆动作、向右摆动作、上仰动作、下俯动作、头颈部向前平移动作、头颈部向后平移动作、头颈部向左平移动作、头颈部向右平移动作、头颈部向上平移动作和头颈部向下平移动作。

例如，可以利用三轴陀螺仪监测头颈部在三个轴向上的角速度分量，利用三轴加速度传感器监测头颈部在三个轴向上的加速度分量。当获得头颈部在三个轴向上的角速度分量后，将三个角速度分量乘以时间就可以分别获得向左或向右转的角度，向左摆动或向右摆动的角度以及上仰或下俯的角度。当获得头颈部在三个轴向上的加速度分量后，将三个角速度分量与时间的平方的乘积就可以分别获得向前或向后平移的距离、向左或向右平移的距离以及向上或向下平移的距离。

其中，可以通过角度的正负来确定运动的方向。如，针对第一个轴向上的角速度分量，当计算出的角度为正时，表示头颈部向左转，当计算出的角度为负时，表示头颈部向右转。针对第二个轴向上的角速度分量，当计算出的角度为正时，表示头颈部向右摆，当计算出的角度为负时，表示头颈部向左摆。针对第三个轴向上的角速度分量，当计算出的角度为正时，表示头颈部向下俯，当计算出的角度为负时，表示头颈部向上仰。

同理，也可以通过距离的正负来确定运动的方向。如，针对第一个轴向上的加速度分量，当计算出的距离为正时，表示头颈部向前平移，当计算出的距离为负时，表示头颈部向后平移。针对第二个轴向上的加速度分量，当计算出的距离为正时，表示头颈部向左平移，当计算出的距离为负时，表示头颈部向右平移。针对第三个轴向上的加速度分量，当计算出的距离为正时，表示头颈部向上平移，当计算出的距离为负时，表示头颈部向下平移。例如，如图4所示，图4-1示意性地示出了人体的头颈部处于直立静止状态，图4-2示意性地示出了人体的头颈部向右摆动作(以人体为基准，向右摆α角度)，图4-3示意性地示出人体的头颈部向左摆头动作(以人体为基准，向左摆-α角度)。

如图5所示，图5-1示意性地示出了人体的头颈部处于直立静止状态，图5-2示意性地示出了人体的头颈部向左转动作(向左转β角度)，图5-3示意性地示出了人体的头颈部向右转动作(向右转-β角度)。

如图6所示，图6-1示意性地示出了人体的头颈部处于直立静止状态，图6-2示意性地示出了人体的头颈部的下俯动作(向下俯-θ角度)，图6-3示意性地示出了人体的头颈部的上仰动作(向上仰θ角度)。

如图7所示，图7示意性地示出了人体的头颈部的向前平移动作、向后平移动作、向左平移动作和向右平移动作。

如图8所示，图8示意性地示出了人体的头颈部的向上平移动作和向下平移动作。

在捕捉到人体的头颈部动作后，还要将不同的头颈部动作解析为电子设备的不同的操作指令。在本发明的另一个优选实施方式中，在存储介质中预先存储有头颈部动作与操作指令之间的对应关系。在解析时，读取预先存储在所述存储介质中的对应关系，根据所述存储介质中的对应关系，查找与所述头颈部动作对应的操作指令。

例如，预先设定：头颈部向左摆动动作与赛车游戏中赛车向左行驶的操作指令(如，指令A)之间的对应关系，以及，头颈部向右摆动动作与赛车游戏中赛车向右行驶的操作指令(如，指令B)之间的对应关系，并将该对应关系以表项的形式保存在一个存储介质中，如，体感设备的内存中。

当体感设备监测到旋转角度α>0时，确定人体的头颈部向左摆动，从存储介质中读取对应关系，并根据对应关系确定与头颈部向左摆动对应的是指令A，将指令A发送给电子设备。当监测到旋转角度α<0时，确定人体的头颈部向右摆动，从存储介质中读取对应关系，并根据对应关系确定与头颈部向右摆动对应的是指令B，将指令B发送给电子设备。

另外，还需要说明的是，在本发明的实施例中，电子设备可以为移动终端，如，手机或平板电脑，也可以为PC机。

由上述实施例可以看出，与现有技术相比，本发明的优点在于：

体感设备捕捉人体的各种头颈部动作，并将各种头颈部动作转换为电子设备上的各种操作指令发送给电子设备，作为响应，电子设备根据操作指令执行对应的操作。这样，可以使人体通过头颈部运动与电子设备进行信息交互，在互动的过程中人体的颈部得到了充分的运动。

下面结合几个具体的示例，说明如何基于头颈部运动完成各种体感游戏，以便体感游戏用户在娱乐的同时，还可以进行头颈部运动，使头颈部得到充分的锻炼。

示例一

请参阅图9所示，应用的体感游戏为滚球游戏，体感设备捕捉人体的头颈部向左和向右转动作，或者，捕捉人体的头颈部向左和向右摆动作，并将捕捉到的该头颈部动作解析为控制该滚球游戏中的小球91左右移动的操作指令。当体感设备将该操作指令发送给手机时，作为响应，手机上的滚球游戏软件会根据该操作指令控制小球91左右移动，以躲避障碍物92和93。

示例二

请参阅图10所示，应用的体感游戏为3D射击游戏，体感设备捕捉人体的头颈部向左和向右平移动作，并解析为控制该3D射击游戏中的主人公左右移动的操作指令；体感设备还捕捉人体的头颈部向上平移以及向下平移动作，并解析为控制该3D射击游戏中的主人公下蹲和上跳的操作指令；体感设备还捕捉人体的头颈部上仰和下俯动作，并解析为控制该3D射击游戏中的准星上下移动；体感设备还捕捉人体的头颈部向左和向右转动作，或者，捕捉人体的头颈部向左和向右摆动作，并解析为控制该3D射击游戏中的准星左右移动。

示例三

请参阅图11所示，应用的体感游戏为瑜伽游戏，该游戏要求玩家从站立姿态111转换为瑜伽动作112，玩家佩戴体感设备，并按照游戏要求做各种瑜伽动作，体感设备捕捉人体的各种头颈部动作，包括向左转动作、向右转动作、向左摆动作、向右摆动作、上仰动作、下俯动作、头颈部向前平移动作、头颈部向后平移动作、头颈部向左平移动作、头颈部向右平移动作、头颈部向上平移动作和头颈部向下平移动作，并将所有的头颈部动作汇总为一个运动轨迹，将汇总的运动轨迹与瑜伽游戏设定的理想运动轨迹进行对比，以确定玩家的身姿的准确程度。当体感设备将准确程度发送给手机时，作为响应，手机上的瑜伽游戏软件会根据该准确程度生成游戏分值，并将准确度值113和游戏分值114进行显示。

装置实施例

与上述一种基于头颈部运动的信息交互方法相对应，本发明实施例还提供了一种基于头颈部运动的信息交互装置。请参阅图12，其为本发明提供的一种基于头颈部运动的信息交互装置的一个实施例的结构图，该装置包括：捕捉单元1201、解析单元1202和发送单元1203。下面结合该装置的工作原理进一步介绍其内部结构以及连接关系。

捕捉单元1201，用于捕捉人体的头颈部动作；

解析单元1202，用于将所述头颈部动作解析为电子设备的操作指令；

发送单元1203，用于将所述操作指令发送给所述电子设备，以便所述电子设备响应于所述操作指令，执行所述操作指令指示的操作。

在本发明的一个优选实施方式中，如图13所示，捕捉单元1201包括：

监测子单元12011，用于监测头颈部在三个轴向上的加速度分量，和/或，通过监测头颈部在三个轴向上的角速度分量；

确定子单元12012，用于根据所述加速度分量和/或角速度分量确定人体的头颈部动作。

在本发明的另一个优选实施方式中，所述头颈部动作包括以下动作中的任意一个或任意多个组合：直立静止动作、向左转动作、向右转动作、向左摆动作、向右摆动作、上仰动作、下俯动作、头颈部向前平移动作、头颈部向后平移动作、头颈部向左平移动作、头颈部向右平移动作、头颈部向上平移动作和头颈部向下平移动作。

在本发明的另一个优选实施方式中，如图14所示，解析单元1202包括：

读取子单元12021，用于读取预先存储在存储介质中的对应关系，其中，在存储介质中预先存储有头颈部动作与操作指令之间的对应关系；

查找子单元12022，用于根据所述存储介质中的对应关系，查找与所述头颈部动作对应的操作指令。

在本发明的另一个优选实施方式中，所述电子设备为移动终端。

需要说明的是，本实施例所示的装置可以位于一个体感设备上，该体感设备为一种可穿戴设备，例如可以为眼镜、耳机、项链和帽子等。

请参阅图15，图15示意性地示出了可穿戴的体感设备的三种穿戴方式，其中，151表示体感设备为一条项链，152表示体感设备为一个耳机、153表示体感设备为一副眼镜。

由上述实施例可以看出，与现有技术相比，本发明的优点在于：

体感设备捕捉人体的各种头颈部动作，并将各种头颈部动作转换为电子设备上的各种操作指令发送给电子设备，作为响应，电子设备根据操作指令执行对应的操作。这样，可以使人体通过头颈部运动与电子设备进行信息交互，在互动的过程中人体的颈部得到了充分的运动。

所述领域的技术人员可以清楚地了解到，为了描述的方便和简洁，上述描述的系统、装置和单元的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。

在本发明所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的系统、装置和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述到的装置实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性、机械或其它的形式。

所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。

另外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，可以采用软件功能单元的形式实现。

需要说明的是，本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分流程，是可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的程序可存储于一计算机可读取存储介质中，该程序在执行时，可包括如上述各方法的实施例的流程。其中，所述的存储介质可为磁碟、光盘、只读存储记忆体(Read-Only Memory，ROM)或随机存储记忆体(Random AccessMemory，RAM)等。

以上对本发明所提供的基于头颈部运动的信息交互方法和装置进行了详细介绍，本文中应用了具体实施例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (10)

1.一种基于头颈部运动的信息交互方法，其特征在于，包括：

捕捉人体的头颈部动作；

将所述头颈部动作解析为电子设备的操作指令；

将所述操作指令发送给所述电子设备，以便所述电子设备响应于所述操作指令，执行所述操作指令指示的操作。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述捕捉人体的头颈部动作，包括：

监测头颈部在三个轴向上的加速度分量，和/或，监测头颈部在三个轴向上的角速度分量；

根据所述加速度分量和/或角速度分量确定人体的头颈部动作。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述头颈部动作包括以下动作中的任意一个或任意多个组合：

直立静止动作、向左转动作、向右转动作、向左摆动作、向右摆动作、上仰动作、下俯动作、头颈部向前平移动作、头颈部向后平移动作、头颈部向左平移动作、头颈部向右平移动作、头颈部向上平移动作和头颈部向下平移动作。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述将所述头颈部动作解析为电子设备的操作指令，包括：

读取预先存储在存储介质中的对应关系，其中，在存储介质中预先存储有头颈部动作与操作指令之间的对应关系；

根据所述存储介质中的对应关系，查找与所述头颈部动作对应的操作指令。

5.根据权利要求1至4中任意一项所述的方法，其特征在于，所述电子设备为移动终端。

6.一种基于头颈部运动的信息交互装置，其特征在于，包括：

捕捉单元，用于捕捉人体的头颈部动作；

解析单元，用于将所述头颈部动作解析为电子设备的操作指令；

发送单元，用于将所述操作指令发送给所述电子设备，以便所述电子设备响应于所述操作指令，执行所述操作指令指示的操作。

7.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述捕捉单元包括：

监测子单元，用于监测头颈部在三个轴向上的加速度分量，和/或，监测头颈部在三个轴向上的角速度分量；

确定子单元，用于根据所述加速度分量和/或角速度分量确定人体的头颈部动作。

8.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述头颈部动作包括以下动作中的任意一个或任意多个组合：

直立静止动作、向左转动作、向右转动作、向左摆动作、向右摆动作、上仰动作、下俯动作、头颈部向前平移动作、头颈部向后平移动作、头颈部向左平移动作、头颈部向右平移动作、头颈部向上平移动作和头颈部向下平移动作。

9.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述解析单元包括：

读取子单元，用于读取预先存储在存储介质中的对应关系，其中，在存储介质中预先存储有头颈部动作与操作指令之间的对应关系；

查找子单元，用于根据所述存储介质中的对应关系，查找与所述头颈部动作对应的操作指令。

10.根据权利要求6至9中任意一项所述的装置，其特征在于，所述电子设备为移动终端。