CN104571503B - 空间内多媒体设备群的交互控制方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种空间内多媒体设备群的交互控制方法，每台设备均具有信号发射单元、信号接收单元以及唯一的ID编码，包括设备间同步步骤、设备间定位步骤、动作识别步骤、指令响应步骤，以设备群中每三台设备之间作为最小定位单位进行定位，每台设备通过信号发射单元发送带有该设备的ID编码的定位信号，并且通过信号接收单元接收周围其他设备发射的带有ID编码的定位信号，每个定位信号在被接收后通过解码与计算转换为对应ID编码设备的距离信息，由定位单位内的距离信息唯一的确定设备的相对位置信息，并在该最小定位单位内共享相对位置信息，最终设备群中每台设备均存储有描述所有设备相对位置信息的空间位置信息地图。

Description

空间内多媒体设备群的交互控制方法
技术领域
本发明涉及一种在三维空间内各设备间实现手势交互的方法。
背景技术
在人机交互领域，设备手势识别是将手势映射到计算机交互中去以传达人的想法，表达一种简单的命令注意，手势基于某种协定，与设备的交互界面协作。目前多媒体设备配置手势交互已经成为必备配置，随着手势识别技术的成熟，多台设备间通过手势进行交互也将越来越得到人们的关注，因此需要一种快速高效的设备群内部手势交互的方式。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术的缺点，提供一种三个或三个以上的多媒体设备之间进行手势交互的解决方案。
为了实现上述目的，本技术方案是：一种空间内多媒体设备群的交互控制方法，用于对空间内分布的至少三台多媒体设备进行交互式控制，每台多媒体设备均具有信号发射单元、信号接收单元以及唯一的ID编码，该方法包括如下步骤：
S1：设备间同步步骤，由其中一台多媒体设备发送同步时钟信号，其他多媒体设备收到该同步时钟信号后设定为自身当前时钟以同步化；
S2：设备间定位步骤，定位时以多媒体设备群中每三台设备之间作为最小定位单位进行定位，每台多媒体设备通过信号发射单元发送带有该设备的ID编码的定位信号，并且通过信号接收单元接收周围其他多媒体设备发射的带有ID编码的定位信号，每个定位信号在被接收后通过解码与计算转换为对应ID编码设备的距离信息，由定位单位内的三个距离信息唯一的确定三台设备的相对位置信息，并在该最小定位单位内共享相对位置信息，以此类推，最终多媒体设备群中每台多媒体设备均存储有描述所有设备相对位置信息的空间位置信息地图；
S3：动作识别步骤，识别时每台多媒体设备分别产生动作探测信号，计算动作物体分别相对于每台多媒体设备的距离，每台多媒体设备分别识别与自身距离最小的动作物体所表示的交互指令；
S4：指令响应步骤，根据识别交互指令的结果选定多媒体设备群中需要交互的对象设备，并且在对象设备之间执行相应的数据传输指令。
作为本发明进一步的改进，所述的ID编码包括地址编码或者超声编码或者设备用户名称。
作为本发明进一步的改进，所述的定位信号采用声波信号，所述的定位信号发射单元包括扬声器部件，所述的定位信号接收单元包括麦克风部件。
作为本发明进一步的改进，在所述的步骤S2中，对所传输的定位信号按照预定设计的数据格式，并统一到接收端。
作为本发明进一步的改进，在所述的步骤S2中，采用加密算法。
作为本发明进一步的改进，在所述的步骤S2中，定位信号的发送过程包括：数据组合、加密编码、发送声波；定位信号的接收过程包括：接收声波、解密解码、数据拆分。
作为本发明进一步的改进，在所述的步骤S2中，通过测量定位信号接收单元接收到信号的时间差来计算距离信息。
作为本发明进一步的改进，在所述的步骤S2中，所述的定位信号具有约定的频率，或者幅度，或者约定的发送周期个数，或者约定的发送时间间隔。
作为本发明进一步的改进，当三个或三个以上的多媒体设备位于三维空间中，多媒体设备只有一个扬声器部件和一个麦克风部件，或者多个麦克风部件相距很近（该距离小于4厘米时）可以视为一个麦克风部件，或者多个扬声器部件距离很近（该距离小于4厘米时）可以视为一个扬声器部件。
作为本发明进一步的改进，多媒体设备之间的数据传输是通过无线网络或者有线网络进行通信。
随着多媒体设备手势操作的应用越来越广泛，作为一种最自然的交互方式，识别手势用于传送文件和完成用户与多媒体设备的某种交互必然成为以后的趋势，由于采用了以上技术方案，本方案可以带来如下优势：
1、三维空间中三个或三个以上多媒体设备之间的交互；
2、应用广泛，使用简单，是未来人机交互的一个趋势；
3、多媒体设备一般带有声波接收器（如麦克风）和声波发送器（如扬声器）、摄像头，无需另外添置元器件，对多媒体设备的成本影响非常非常小。
附图说明
附图1描述了一组声波测距值时另一个设备可能的位置关系；
附图2所示为三维空间中三组声波测距值可以确定三台多媒体设备的位置关系；
附图3所示为三维空间中确定四台多媒体设备的位置关系；
附图4所示为多个多媒体设备基于声波手势识别交互或传输文件流程图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的较佳实施例进行详细阐述，以使本发明的优点和特征能更易于被本领域技术人员理解，从而对本发明的保护范围做出更为清楚明确的界定。
本发明中的空间内多媒体设备群的交互控制方法，用于对空间内分布的至少三台多媒体设备进行交互式控制，每台多媒体设备均具有信号发射单元、信号接收单元以及唯一的ID编码，该方法包括如下步骤：
S1：设备间同步步骤，由其中一台多媒体设备发送同步时钟信号，其他多媒体设备收到该同步时钟信号后设定为自身当前时钟以同步化；
S2：设备间定位步骤，定位时以多媒体设备群中每三台设备之间作为最小定位单位进行定位，每台多媒体设备通过信号发射单元发送带有该设备的ID编码的定位信号，并且通过信号接收单元接收周围其他多媒体设备发射的带有ID编码的定位信号，每个定位信号在被接收后通过解码与计算转换为对应ID编码设备的距离信息，由定位单位内的三个距离信息唯一确定三台设备的相对位置信息，并在该最小定位单位内共享相对位置信息，以此类推，最终多媒体设备群中每台多媒体设备均存储有描述所有设备相对位置信息的空间位置信息地图；
S3：动作识别步骤，识别时每台多媒体设备分别产生动作探测信号，计算动作物体分别相对于每台多媒体设备的距离，每台多媒体设备分别识别与自身距离最小的动作物体所表示的交互指令；
S4：指令响应步骤，根据识别交互指令的结果选定多媒体设备群中需要交互的对象设备，并且在对象设备之间执行相应的数据传输指令。
由于本发明所采用的声波手势识别是基于声波的测距功能，利用多媒体设备自带的扬声器和麦克风，可以发送和接收声波，对收到的声波进行处理，可以识别一些相对简单的手势，如远离、接近、上下移动、左右移动、选择某一区域、平行于多媒体显示屏的顺或逆时钟画圈、垂直于多媒体显示屏方向的顺或逆时钟画圈等，多媒体设备识别到这些手势后，执行程序中事先约定好的程序，完成与多媒体用户的交互功能。空间中设备的相对位置关系也是利用声波测距计算出，当至少三台多媒体设备处于三维空间中时，可以通过手势识别来进行交互和文件传输，一个多媒体设备发送时钟同步信号，使各多媒体设备处于同一时钟，然后设备使用声波作为握手信号（即定位信号），握手成功后，计算各设备的相对位置，再使用声波进行手势识别，识别需要交互或传输文件的对象设备，最后使用wifi或其他信道传输数据。
作为解决本发明技术问题的核心方案，采用何种算法可以简化各设备定位过程中的计算量成为核心问题，如图1所示，当测算出多媒体设备100与多媒体设备200之间的就离为L时，以设备100为中心，半径为L的圆都是设备200的可能位置，即两两设备之间的测距是无法实现多个设备之间的定位的。根据声波测距，握手信号在空气中传播的时间可以计算出设备之间的距离。在三维空间中，有三个或三个以上的设备时，设备间的距离根据声波测距得到，这些距离数据传给控制器或者处理器，每三个距离数据可以确定三台设备的相对位置，以此类推，可以知道各设备的相对位置关系。每两台多媒体设备之间的距离得到后，多媒体设备的控制器或处理器计算各设备的相对位置，并将该数据处理后存在存储器中，同时存储设备的ID，这样，各多媒体设备的已知周围已成功握手的多媒体设备位置和ID信息，在控制器或处理器中形成一幅“地图”。
例如，如附图2所示，在三维空间中，有三个多媒体设备，多媒体设备300，多媒体设备400，多媒体设备500，两两设备间的距离根据声波测距得到，这些距离数据传给控制器或者处理器，每三个距离数据可以确定三台设备的相对位置。进一步的举例，如图3所示，在三维空间中，四个多媒体设备300，400，500，600，每两个多媒体设备之间的距离可以检测得到，由于构成一个四面立方体，每个面上的三个设备之间进行定位，最终得到四台设备的相对位置关系。
如果多媒体设备有多个声波发生器，这些声波发生器距离小于4cm时，或者多媒体设备有多个接收器，这些接收器距离小于4cm时，这两种情况时，通过检测声波在空气中传播的时间得到测距值，该值相差非常小，则视为得到一组测距值。
如图4所示，描述了三个或三个以上多媒体设备之间进行文件传输的流程图。首先，计算各多媒体间的相对位置时，是利用声波在空气中传输的时间来计算的，故各多媒体设备的时钟要先统一，此时由其中一台多媒体设备发送一个时钟同步信号，其他多媒体设备收到该同步信号后使用该时钟作为自己当前的时钟，同步信号可以是电磁波信号或光信号。
各设备同步后，需发送握手信号，也是定位信号，同时也接收握手信号，定位信号可以具有约定的频率，或者幅度，或者约定的发送周期个数，或者约定的发送时间间隔。
握手成功后进行声波定位计算，设备可以确定其他设备的名称和与其他设备的位置关系。每个多媒体设备有一个ID，该ID可以为地址编码或者超声编码，也可以是设备的用户名称，或者其他某个唯一的编码。发射握手信号时，每个设备发送的声波中均带有该设备的ID和某一特定声波信号，也接收周围设备发射带有设备ID信息和特定信号的声波，识别出频率，然后解码出数据。在实际应用中，需要对所传输的数据按照需求设计合理的数据格式，并统一到接收端，必要的时候需要加入加密算法。在应用中实现需要用到以下几个部分，发送：数据组合、编码（加密）、发声，接收：接收声音、解码（解密）、数据拆分。
各多媒体设备交互时，多媒体设备用声波识别手势和手势的方向并与存储器中预先设定的手势进行匹配，由此判定交互功能和交互对象。例如，通过声波手势识别在多个多媒体设备间传输某文件，程序中事先约定某一手势为传输文件的触发手势，识别该手势后开始交互，比如当多媒体设备探测到平行于多媒体的一个平移手势，手势移动的方向为交互设备的位置方向。
文件传输时，多媒体设备之间的数据传输是通过有线或者无线网络通讯实现。
以上实施方式只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人了解本发明的内容并加以实施，并不能以此限制本发明的保护范围，凡根据本发明精神实质所做的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种空间内多媒体设备群的交互控制方法，用于对空间内分布的至少三台多媒体设备进行交互式控制，其特征在于，每台多媒体设备均具有信号发射单元、信号接收单元以及唯一的ID编码，该方法包括如下步骤：
S1：设备间同步步骤，由其中一台多媒体设备发送同步时钟信号，其他多媒体设备收到该同步时钟信号后设定为自身当前时钟以同步化；
S2：设备间定位步骤，定位时以多媒体设备群中每三台设备之间作为最小定位单位进行定位，每台多媒体设备通过信号发射单元发送带有该设备的ID编码的定位信号，并且通过信号接收单元接收周围其他多媒体设备发射的带有ID编码的定位信号，每个定位信号在被接收后通过解码与计算转换为对应ID编码设备的距离信息，由定位单位内的三个距离信息唯一的确定呈三台设备的相对位置信息，并在该最小定位单位内共享相对位置信息，以此类推，最终多媒体设备群中每台多媒体设备均存储有描述所有设备相对位置信息的空间位置信息地图；
S3：动作识别步骤，识别时每台多媒体设备分别产生动作探测信号，计算动作物体分别相对于每台多媒体设备的距离，每台多媒体设备分别识别与自身距离最小的动作物体所表示的交互指令；
S4：指令响应步骤，根据识别交互指令的结果选定多媒体设备群中需要交互的对象设备，并且在对象设备之间执行相应的数据传输指令。
2.根据权利要求1所述的空间内多媒体设备群的交互控制方法，其特征在于：所述的ID编码包括地址编码或者超声编码或者设备用户名称。
3.根据权利要求1所述的空间内多媒体设备群的交互控制方法，其特征在于：所述的定位信号采用声波信号，所述的定位信号发射单元包括扬声器部件，所述的定位信号接收单元包括麦克风部件。
4.根据权利要求1所述的空间内多媒体设备群的交互控制方法，其特征在于：在所述的步骤S2中，对所传输的定位信号按照预定设计的数据格式，并统一到接收端。
5.根据权利要求1所述的空间内多媒体设备群的交互控制方法，其特征在于：在所述的步骤S2中，采用加密算法。
6.根据权利要求3或4或5所述的空间内多媒体设备群的交互控制方法，其特征在于：在所述的步骤S2中，定位信号的发送过程包括：数据组合、加密编码、发送声波；定位信号的接收过程包括：接收声波、解密解码、数据拆分。
7.根据权利要求1所述的空间内多媒体设备群的交互控制方法，其特征在于：在所述的步骤S2中，通过测量定位信号接收单元接收到信号的时间差来计算距离信息。
8.根据权利要求1所述的空间内多媒体设备群的交互控制方法，其特征在于：在所述的步骤S2中，所述的定位信号具有约定的频率，或者幅度，或者约定的发送周期个数，或者约定的发送时间间隔。
9.根据权利要求3所述的空间内多媒体设备群的交互控制方法，其特征在于：所述的多媒体设备有多个扬声器部件和/或多个麦克风部件，当所述的多个扬声器部件和/或多个麦克风部件的间距小于4cm时，则视为一个扬声器部件和/或麦克风部件。
10.根据权利要求1所述的空间内多媒体设备群的交互控制方法，其特征在于：多媒体设备之间的数据传输是通过有线或者无线网络通讯实现。
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