肢體動作採集裝置及其應用方法
2023-08-03 08:33:51
肢體動作採集裝置及其應用方法
【專利摘要】本發明公開了一種肢體動作採集裝置，包括殼體，殼體表面設有透光面板，同時殼體內設有紅外信號發射裝置、紅外攝像裝置和攝像裝置，此外，殼體表面一端設有旋轉組件，殼體表面相對於旋轉組件的另一端設有固定組件；通過旋轉組件和固定組件能夠將殼體進行外部連接，並接收外部信號控制旋轉組件，通過旋轉組件控制殼體進行軸轉動。本發明還提供了肢體動作採集裝置的應用方法，通過與其它感應操控裝置連接，可以有效的進行肢體動作信息採集，令感應操控裝置根據肢體動作信息實現其對應的功能，本發明有助於對現有裝置進行功能整合，可以顯著的降低開發成本和購買成本，縮小裝置體積，同時能夠對行業技術發展起到促進作用，有利於技術發展。
【專利說明】肢體動作採集裝置及其應用方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及交互操作【技術領域】，更具體地，涉及一種新型的肢體動作採集裝置，以及該裝置的應用方法。
【背景技術】
[0002]近些年，隨著市場經濟的繁榮和科技的進步，尤其是隨著移動網際網路設備的普及，凌空操控從科幻變成了現實，通過肢體的操控應用也日益廣泛，在不同行業散發出活力，例如，已經推出市場的體感操控的遊戲設備，互動的教育軟體，以及用於展示的互動裝置等，都對人們的工作和生活帶來了極大的便利，也促進了生產及工作的效率。
[0003]但是，凌空的肢體感應操控的應用依然存在不少缺陷，例如設備門檻高，都是集中在高端的目標企業或品牌，一般都需要針對某項需求進行專門研發，以及由於用於肢體操控等的設備和裝置的體積普遍較大，成本高，開發人員少等，這些缺陷的存在無疑會造成體感技術的應用推廣的困難，同時也不利於降低開發資金，降低生產成本和購買成本。
[0004]通過對現有的感應操控裝置的研究發現，其實現相應的功能都要首先進行肢體動作的採集，而很多感應操控裝置的內在功能模塊又都較為相近，因此，如能提供一種便攜性的肢體動作採集方案，並將其與現有感應操控裝置的功能模塊進行整合，無疑可以顯著的降低開發成本和購買成本，縮小裝置體積，也能夠對行業技術發展起到促進作用。
【發明內容】
[0005]本發明旨在至少在一定程度上解決上述技術問題。
[0006]本發明的首要目的是提供一種具備便攜性且適用性廣泛，有助於節省功能性成本的肢體動作採集裝置。
[0007]本發明的進一步目的是提供一種針對上述裝置的應用方法。
[0008]為解決上述技術問題，本發明的技術方案如下:
肢體動作採集裝置，包括殼體，殼體表面設有透光面板，同時殼體內設有紅外信號發射裝置、紅外攝像裝置和攝像裝置，此外，殼體表面一端設有旋轉組件，殼體表面相對於旋轉組件的另一端設有固定組件；通過旋轉組件和固定組件能夠將殼體進行外部連接，並接收外部信號控制旋轉組件，通過旋轉組件控制殼體進行軸轉動。
[0009]其中，固定組件包括底座，以及設於底座之上與殼體相接的轉軸，轉軸可基於底座進行旋轉。
[0010]其中，紅外信號發射裝置為紅外線發射器、紅外傳感器或紅外投影機。
[0011]其中，紅外攝像裝置為紅外攝像機或紅外攝像頭。
[0012]其中，攝像裝置為全彩攝像機或全彩攝像頭。
[0013]其中，紅外信號發射裝置、紅外攝像裝置、攝像裝置同時外接有影像數據線。
[0014]其中，透光面板為LED濾鏡或透光玻璃面板。
[0015]其中，旋轉組件包括旋轉軸，旋轉軸端部與殼體表面相接，旋轉軸的軸體上接有減速器，減速器連有步進電機。
[0016]同時，減速器的一側端部處連有步進電機，減速器的另一側端部處設有減速齒輪；同時，旋轉軸的軸體上設有旋轉齒輪，所述旋轉齒輪和減速齒輪相接。
[0017]上述肢體動作採集裝置的應用方法為:首先將肢體動作採集裝置的步進電機與控制電路板相接，並將控制電路板與處理晶片相接，同時令影像數據線與處理晶片相接，構成體感操作設備，再通過固定組件將肢體動作採集裝置設置在體感操作設備上。
[0018]此時體感操作設備的操作流程如下:
51、紅外信號發射裝置2、紅外攝像裝置3和攝像裝置4透過透光面板5進行人體動作信息和環境信息的抓取，形成影像信息；
52、將影像信息通過影像數據線11傳輸至處理晶片；
53、處理晶片根據當前系統要求對影像信息進行判斷，如影像信息符合要求則結束操作流程，並依據當前的影像信息，進行相應的系統行為；如影像信息不符合要求(如無影像信息或影像信息不完全等)，則通過控制電路板對步進電機10進行控制；
54、步進電機10驅動減速器9，減速器9控制減速齒輪12，減速齒輪12帶動旋轉齒輪9轉動，旋轉齒輪9驅動旋轉軸8帶動殼體I轉動，進而調整肢體動作採集裝置的朝向位置；
55、進行步驟SI。
[0019]在實際應用當中，本發明的肢體動作採集裝置可以依據上述方法構成不同功能的體感操作設備，其應用面非常廣泛。如可以嵌入廣告機、拼接牆、戶外廣告屏、智能電視機，投影機、終端展示設備、營銷推廣設備等，為這些裝置提供對應的體感操作功能，尤其在會議、產品展示、教育教學、互動遊戲等場合，會有更佳的使用體驗。
[0020]而且顯然，除了專門與控制電路板和處理晶片相接組合構成體感操作設備外，本發明的肢體動作採集裝置還可以與現成的體感互動設備中的控制模塊和處理模塊相接，完成功能性上的延伸。
[0021]與現有技術相比，本發明技術方案的有益效果是:
本發明提供了肢體動作採集裝置，通過將本發明裝置與其它感應操控裝置連接，可以有效的進行肢體動作信息採集，令感應操控裝置根據肢體動作信息實現其對應的功能，本發明有助於對現有裝置進行功能整合，可以顯著的降低開發成本和購買成本，縮小裝置體積，同時能夠對行業技術發展起到促進作用，有利於技術發展。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0022]圖1為本發明一實施例的肢體動作採集裝置的結構圖；
圖2為圖1中旋轉組件的結構圖；
圖3為圖1中肢體動作採集裝置的應用結構圖。
【具體實施方式】
[0023]附圖僅用於示例性說明，不能理解為對本專利的限制。
[0024]對於本領域技術人員來說，附圖中某些公知結構及其說明可能省略是可以理解的。
[0025]下面將結合本發明中的說明書附圖，對發明中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發明一部分實施例，而不是全部的實施例。基於本發明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬於本發明保護的範圍。
[0026]實施例1
如圖1所示為本發明一實施例的肢體動作採集裝置，包括殼體1，殼體I表面設有透光面板5，同時殼體I內設有紅外信號發射裝置2、紅外攝像裝置3和攝像裝置4。紅外信號發射裝置2、紅外攝像裝置3、攝像裝置4同時外接有影像數據線11。
[0027]本實施例中，紅外信號發射裝置2為紅外線發射器；紅外攝像裝置3為紅外攝像頭；所述攝像裝置4為全彩攝像頭；此外，透光面板5為LED濾鏡。
[0028]其中，殼體I表面一端設有旋轉組件6，殼體I表面相對於旋轉組件6的另一端設有固定組件7。
[0029]固定組件7包括底座，以及設於底座之上與殼體I相接的轉軸。
[0030]如圖2所示,旋轉組件6包括旋轉軸8,旋轉軸8端部與殼體I表面相接,所述旋轉軸8的軸體上接有減速器9，所述減速器9連有步進電機10。其中，減速器9的一側端部處連有步進電機10，減速器9的另一側端部處設有減速齒輪12 ;同時，旋轉軸8的軸體上設有旋轉齒輪13，所述旋轉齒輪13和減速齒輪12相接。
[0031]本發明的肢體動作採集裝置的應用方法可以如圖3所示:首先將肢體動作採集裝置的步進電機10與控制電路板相接，並將控制電路板與處理晶片相接，同時令影像數據線11與處理晶片相接，構成體感操作設備，再通過固定組件7將肢體動作採集裝置設置在體感操作設備上。
[0032]此外，還可以將本實施例的肢體動作採集裝置與現有的肢體感應操控裝置進行連接，肢體感應操控裝置內可以設有外接控制單元、指令單元、影像轉化單元和進行整體控制的中樞處理單元，其中，中樞處理單元充當中心控制部件，外接控制單元充當電路控制部件。令步進電機10與肢體感應操控裝置的外接控制單元相連，令影像數據線11與中樞處理單元相連，再通過固定組件7將肢體動作採集裝置設置在肢體感應操控裝置上。此時肢體感應操控裝置的操作方法如下文所述。
[0033]首先在肢體動作採集裝置中內設作業系統，並與顯示屏進行信號連接。
[0034]其次通過指令單元預設與作業系統的操控指令對應的各個動作指令，其過程為: 對滑鼠鍵盤的啟動控制進行動作指令的預設:
5101、舉起右手或左手，手指全部攤開或保持某個固定手勢；
5102、紅外信號發射裝置2、紅外攝像裝置3和攝像裝置4透過透光面板5進行人體動作信息和環境信息的抓取，形成影像信息；
5103、將影像信息通過影像數據線11傳輸至中樞處理單元；
5104、中樞處理單元根據當前系統要求對影像信息進行判斷，如影像信息符合系統要求則進行步驟S106 ;如影像信息不符合系統要求，則通過外接控制單元對步進電機10進行控制；
5105、步進電機10驅動減速器9，減速器9控制減速齒輪12，減速齒輪12帶動旋轉齒輪9轉動,旋轉齒輪9驅動旋轉軸8帶動殼體I轉動,進而調整肢體動作採集裝置的朝向位置，返回步驟S102 ； 5106、中樞處理單元將影像信息發送至影像轉化單元，由影像轉化單元轉換形成人體動作影像；
5107、中樞處理單元根據作業系統及顯示屏的操作需求，對人體動作影像進行解析，抓取人體手臂部位的動作影像，所抓取的手臂部位的動作影像即為滑鼠的啟動控制的動作指令，中樞處理單元將該手臂部位的動作影像轉化為數據信息；指令單元將該數據信息進行存儲，即完成對滑鼠的啟動控制的動作指令預設。
[0035]而在步驟S107中，如中樞處理單元對人體動作影像進行解析的過程失敗，則返回步驟SlOl重新開始流程。
[0036]對滑鼠鍵盤的滑動控制進行動作指令的預設:
5201、保持上述SlOl步驟中的手勢，並滑動手部；
5202、紅外信號發射裝置2、紅外攝像裝置3和攝像裝置4透過透光面板5進行人體動作信息和環境信息的抓取，形成影像信息；
5203、將影像信息通過影像數據線11傳輸至中樞處理單元；
5204、中樞處理單元根據當前系統要求對影像信息進行判斷，如影像信息符合系統要求則進行步驟S206 ;如影像信息不符合系統要求，則通過外接控制單元對步進電機10進行控制；
5205、步進電機10驅動減速器9，減速器9控制減速齒輪12，減速齒輪12帶動旋轉齒輪9轉動,旋轉齒輪9驅動旋轉軸8帶動殼體I轉動,進而調整肢體動作採集裝置的朝向位置，返回步驟S102 ；
5206、中樞處理單元將影像信息發送至影像轉化單元，由影像轉化單元轉換形成人體動作影像；
5207、中樞處理單元根據作業系統及顯示屏的操作需求，對人體動作影像進行解析，抓取人體手臂部位的動作影像，所抓取的手臂部位的動作影像即為滑鼠的滑動控制的動作指令，中樞處理單元將該手臂部位的動作影像轉化為數據信息；指令單元將該數據信息進行存儲，即完成對滑鼠鍵盤的滑動控制的動作指令預設。
[0037]而在步驟S207中，如中樞處理單元對人體動作影像進行解析的過程失敗，則返回步驟S201重新開始流程。
[0038]對滑鼠鍵盤的點擊控制進行動作指令的預設:
5301、左手或右手握一下拳頭；
5302、紅外信號發射裝置2、紅外攝像裝置3和攝像裝置4透過透光面板5進行人體動作信息和環境信息的抓取，形成影像信息；
5303、將影像信息通過影像數據線11傳輸至中樞處理單元；
5304、中樞處理單元根據當前系統要求對影像信息進行判斷，如影像信息符合系統要求則進行步驟S306 ;如影像信息不符合系統要求，則通過外接控制單元對步進電機10進行控制；
5305、步進電機10驅動減速器9，減速器9控制減速齒輪12，減速齒輪12帶動旋轉齒輪9轉動,旋轉齒輪9驅動旋轉軸8帶動殼體I轉動,進而調整肢體動作採集裝置的朝向位置，返回步驟S102 ；
5306、中樞處理單元將影像信息發送至影像轉化單元，由影像轉化單元轉換形成人體動作影像；
S307、中樞處理單元根據作業系統及顯示屏的操作需求，對人體動作影像進行解析，抓取人體手臂部位的動作影像，所抓取的手掌部位的動作影像即為滑鼠的點擊控制的動作指令，中樞處理單元將該手臂部位的動作影像轉化為數據信息；指令單元將該數據信息進行存儲，完成對滑鼠鍵盤的手掌控制的動作指令預設，即握一下拳頭為單擊指令，握兩下為雙擊指令。
[0039]而在步驟S307中，如中樞處理單元對人體動作影像進行解析的過程失敗，則返回步驟S301重新開始流程。
[0040]對窗口的關閉控制進行動作指令的預設:
5401、雙手舉起，交叉放於胸前位置，做交叉動作；
5402、紅外信號發射裝置2、紅外攝像裝置3和攝像裝置4透過透光面板5進行人體動作信息和環境信息的抓取，形成影像信息；
5403、將影像信息通過影像數據線11傳輸至中樞處理單元；
5404、中樞處理單元根據當前系統要求對影像信息進行判斷，如影像信息符合系統要求則進行步驟S406 ;如影像信息不符合系統要求，則通過外接控制單元對步進電機10進行控制；
5405、步進電機10驅動減速器9，減速器9控制減速齒輪12，減速齒輪12帶動旋轉齒輪9轉動,旋轉齒輪9驅動旋轉軸8帶動殼體I轉動,進而調整肢體動作採集裝置的朝向位置，返回步驟S102 ；
5406、中樞處理單元將影像信息發送至影像轉化單元，由影像轉化單元轉換形成人體動作影像；
5407、中樞處理單元根據作業系統及顯示屏的操作需求，對人體動作影像進行解析，抓取人體手臂部位的動作影像，所抓取的手臂部位的動作影像即為窗口的關閉控制的動作指令，中樞處理單元將該手臂部位的動作影像轉化為數據信息；指令單元將該數據信息進行存儲，即完成對窗口的關閉控制的動作指令預設。
[0041]而在步驟S407中，如中樞處理單元對人體動作影像進行解析的過程失敗，則返回步驟S401重新開始流程。
[0042]進一步，上述基本的動作指令預設完畢後，開始對顯示屏上的內容進行交互操作，流程如下:
5501、人體站在適應的位置，進行肢體動作；
5502、紅外信號發射裝置2、紅外攝像裝置3和攝像裝置4透過透光面板5進行人體動作信息和環境信息的抓取，形成影像信息；
5503、將影像信息通過影像數據線11傳輸至中樞處理單元；
5504、中樞處理單元根據當前系統要求對影像信息進行判斷，如影像信息符合系統要求則進行步驟S506 ;如影像信息不符合系統要求，則通過外接控制單元對步進電機10進行控制；
5505、步進電機10驅動減速器9，減速器9控制減速齒輪12，減速齒輪12帶動旋轉齒輪9轉動,旋轉齒輪9驅動旋轉軸8帶動殼體I轉動,進而調整肢體動作採集裝置的朝向位置，返回步驟S102 ； 5506、中樞處理單元將影像信息發送至影像轉化單元，由影像轉化單元轉換形成人體動作影像；
5507、中樞處理單元根據作業系統及顯示屏的操作需求，對人體動作影像進行解析，抓取人體手臂部位的動作影像，所抓取的手臂部位的動作影像即為窗口的關閉控制的動作指令，中樞處理單元將該手臂部位的動作影像轉化為數據信息；指令單元將該數據信息與自身存儲的數據信息進行對比，並由中樞處理單元輸出對應的操控指令，完成對顯示屏上的內容的肢體感應控制；
5508、當停止對顯示屏的交互操作時，流程結束，如繼續交互操作則進行步驟S501。
[0043]而在步驟S507中，如中樞處理單元對人體動作影像進行解析的過程失敗，則返回步驟S501重新開始流程。
[0044]其中，當操作者走近紅外信號發射裝置2、紅外攝像裝置3和攝像裝置4的信號發射區域，即可開始人體動作影像的抓取，同時，如操作者離開紅外信號發射裝置2、紅外攝像裝置3和攝像裝置4信號發射區域，則默認停止交互操作。
[0045]在實際應用中，上述實施例中所述的滑鼠鍵盤，可以根據使用環境替代為其它操作設備，並針對對應的操作設備進行動作指令的預設，以便適用於不同的應用場合，如演講時通過肢體交互手勢代替雷射筆對PPT頁面的操作，在商場超市通過肢體交互操控代替掉廣告設備的觸摸操作等。
[0046]綜上所述，顯然，本發明的上述實施例僅僅是為清楚地說明本發明所作的舉例，而並非是對本發明的實施方式的限定。對於所屬領域的普通技術人員來說，在上述說明的基礎上還可以做出其它不同形式的變化或變動。這裡無需也無法對所有的實施方式予以窮舉。凡在本發明的精神和原則之內所作的任何修改、等同替換和改進等，均應包含在本發明權利要求的保護範圍之內。
【權利要求】
1.肢體動作採集裝置，包括殼體(1)，其特徵在於所述殼體(1)表面設有透光面板(5)，同時殼體(1)內設有紅外信號發射裝置(2)、紅外攝像裝置(3)和攝像裝置(4)，此外，殼體(1)表面一端設有旋轉組件(6)，殼體(1)表面相對於旋轉組件(6)的另一端設有固定組件(7);所述的固定組件(7)包括底座，以及設於底座之上與殼體(1)相接的轉軸；通過旋轉組件(6)和固定組件(7)能夠將殼體(1)進行外部連接，並接收外部信號控制旋轉組件(6)，通過旋轉組件(6 )控制殼體(1)進行軸轉動。
2.根據權利要求1所述的肢體動作採集裝置，其特徵在於所述的紅外信號發射裝置(2)為紅外線發射器、紅外傳感器或紅外投影機。
3.根據權利要求1所述的肢體動作採集裝置，其特徵在於所述的紅外攝像裝置(3)為紅外攝像機或紅外攝像頭。
4.根據權利要求1所述的肢體動作採集裝置，其特徵在於所述的攝像裝置(4)為全彩攝像機或全彩攝像頭。
5.根據權利要求1所述的肢體動作採集裝置，其特徵在於所述的紅外信號發射裝置(2 )、紅外攝像裝置(3 )、攝像裝置(4 )同時外接有影像數據線(11)。
6.根據權利要求1所述的肢體動作採集裝置，其特徵在於所述的透光面板(5)為LED濾鏡或透光玻璃面板。
7.根據權利要求1所述的肢體動作採集裝置，其特徵在於所述的旋轉組件(6)包括旋轉軸(8 )，所述旋轉軸(8 )端部與殼體(1)表面相接，旋轉軸(8 )的軸體上接有減速器(9 )，所述減速器(9 )連有步進電機`(10 )。
8.根據權利要求7所述的肢體動作採集裝置，其特徵在於所述的減速器(9)的一側端部處連有步進電機(10 )，減速器(9 )的另一側端部處設有減速齒輪(12 )，同時，旋轉軸(8 )的軸體上設有旋轉齒輪(13)，所述旋轉齒輪(13)和減速齒輪(12)相接。
9.根據權利要求f8任一所述的肢體動作採集裝置進行實現的肢體動作採集裝置的應用方法，其特徵在於將肢體動作採集裝置的步進電機(10)與控制電路板相接，並將控制電路板與處理晶片相接，同時令影像數據線(11)與處理晶片相接，構成體感操作設備，再通過固定組件(7)將肢體動作採集裝置設置在體感操作設備上；所述體感操作設備的操作流程如下: 51、紅外信號發射裝置(2)、紅外攝像裝置(3)和攝像裝置(4)透過透光面板(5)進行人體動作信息和環境信息的抓取，形成影像信息； 52、將影像信息通過影像數據線(11)傳輸至處理晶片； 53、處理晶片根據當前系統要求對影像信息進行判斷，如影像信息符合要求則結束操作流程，並依據當前的影像信息，進行相應的系統行為；如影像信息不符合要求，則通過控制電路板對步進電機(10 )進彳丁控制； 54、步進電機(IO)驅動減速器(9 )，減速器(9 )控制減速齒輪(12)，減速齒輪(12 )帶動旋轉齒輪(9 )轉動，旋轉齒輪(9 )驅動旋轉軸(8 )帶動殼體(1)轉動，進而調整肢體動作採集裝置的朝向位置； 55、進行步驟SI。
10.根據權利要求f8任一所述的肢體動作採集裝置進行實現的肢體動作採集裝置的應用方法，其特徵在於將所述肢體動作採集裝置設置在現有的包含中心控制部件和電路控制部件的肢體感應操控裝置上，同時令步進電機(10)與該肢體感應操控裝置的電路控制部件相連 ，令影像數據線(11)與該肢體感應操控裝置的中心控制部件相連。
【文檔編號】G06F3/01GK103729061SQ201410015267
【公開日】2014年4月16日 申請日期:2014年1月13日 優先權日:2014年1月13日
【發明者】彭傑華 申請人:廣州新節奏智能科技有限公司