光學人機互動識別系統的製作方法

2023-08-04 08:21:01 1

專利名稱：光學人機互動識別系統的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及光學信息輸入與識別技術，尤其涉及一種通過對輸入的光信息進行智 能識別來實現人機互動的系統。
技術背景人們接觸最多的人機互動的信息輸入設備就是滑鼠、鍵盤、觸控螢幕和電子白板等。其 中，觸控螢幕已廣泛用於包括PDA、電腦信息查詢終端、提款機、桌上型電腦等設備中，其 是通過觸控螢幕上的壓力感應反饋給電腦系統從而達到定位的效果；優點是以人手取代現有 的滑鼠，且容易控制；缺點是價格高且更換硬體複雜。而電子白板是將手寫在固定白板面 上的物體數位化再傳送至接收系統(電腦，印表機)；缺點是價格高昂，且只能單方面傳 送數據而不能與電腦進行信息互動，且需要高額的開發費用才能投入其他應用。由此，如何開發一種方便實用且成本較低，能實現人機互動的信息設備，是目前急需 解決的技術難題之一。 發明內容本實用新型所要解決的技術問題在於提出一種光學人機互動識別系統，以通過對輸入 的光信息進行智能識別來實現人機互動。為解決上述問題，本實用新型公開一種光學人機互動識別系統，包括 光源，用於向一個參照面上輸出軌跡變化的光點；光感應器，用於按預定周期向參照面上採樣光點的軌跡信號，獲取光點軌跡在周期內 位置的移動距離、移動速度和移動方向的信息；光感應控制器，用於控制光感應器獲取光點軌跡信息，並控制將光點軌跡信息傳輸給 信息處理伺服器；信息處理伺服器，用於根據光點軌跡的移動距離、移動速度和移動方向的信息對接收 的光點軌跡作智能解析處理，獲取光點軌跡對應的輸入信息。 較優的，所述信息處理伺服器包括信息接收單元，用於接收由光感應控制器控制輸出的光點軌跡的移動距離、移動速度 和移動方向的信息； 應用接口單元；光點軌跡定位單元，用於通過應用接口單元提供相關的應用程式接口對光點軌跡信息 作定位處理，並模擬出光點在參照面上的軌跡；光點軌跡解析單元，用於根據預設方式對模擬出的光點軌跡做修正處理，並解析出每 段光點軌跡對應的機器編碼，通過查詢機器編碼庫獲取光點軌跡對應的輸入信息。較優的，所述信息處理伺服器還包括用於將光點軌跡對應的輸入信息記錄成文檔並 保存的信息記錄單元。較優的，所述信息處理伺服器還包括用於顯示光點軌跡對應的輸入信息的顯示單元。 較優的，所述光感應控制器與信息處理伺服器之間採用串行接口、並行接口、 SD接口、 USB接口、有線網絡接口或/和無線網絡接口連接。 較優的，所述光感應器為CMOS或CCD光學器件。較優的，所述光源為一個或多個，或通過一個或多個反射鏡將光源分成多個光點分別 輸出至參照面Ji;所述光源包括為發光二極體、發光三極體、鴒絲燈泡或卣素燈泡的光輸 出元件。與現有技術相比，本實用新型具有以下有益效果本實用新型是將一個或多個光源發出的一個或多個亮點投在幾乎任何表面上，有光感 應器按一定周期捕捉光點軌跡信息，並對獲取的光點軌跡信息作智能解析處理，從而解析 獲得對應光點軌跡的輸入信息。因此，本實用新型通過跟蹤參照面上的一個光點軌跡即可 以代替鍵盤或滑鼠等輸入設備，故本實用新型可以把幾乎任柯表面都變成類似於觸控螢幕或 寫字板，可以方便的輸入信息和實現人機互動的操作；另外，本實用新型結構簡單，實現 容易。

圖l是本實用新型一個較佳實施例的結構示意圖。 圖2是本實用新型一個較佳實施例的流程示意圖。
具體實施方式
請參考圖1,本實施例包括光源110、參照面120、光感應器130、光感應控制器140 以及信息處理伺服器150。其中，光源IIO用於向參照面120上輸出軌跡變化的一個或多個光點；當然，光源IIO 為一個或多個，也通過一個或多個反射鏡將一個光源110發出的光分成多個光點分別輸出 至參照面120上，每個亮點均可以有各自不同的運動軌跡；光源IIO是通過發光二極體、 發光三極體、鵠絲燈泡或卣素燈泡來發光的。光感應器130設置於參照面120附近，可採用CMOS或CCD的光信號轉化器件，用於 按預定周期向參照面120上採樣光點的軌跡信號，獲取光點軌跡在周期內位置的移動距離、 移動速度和移動方向的信息。而光感應控制器140用於控制光感應器130獲取光點軌跡信 息，並控制將光點軌跡信息傳輸給信息處理伺服器150。另外，光感應器130和光感應控制 器140可一體設置在一個集成電路晶片中，也可以由2個獨立的硬體元件分別實現。信息處理伺服器150用於根據光點軌跡的移動距離、移動速度和移動方向的信息對接 收的光點軌跡作智能解析處理，獲取光點軌跡對應的輸入信息。該信息處理伺服器150包 括信息接收單元151、光點軌跡定位單元152、光點軌跡解析單元153、信息記錄單元154、 顯示單元155和用於為其他應用提供應用程式接口 ( Application Programming Interface, API) 的應用接口單元156。信息接收單元151用於接收由光感應控制器140控制輸出的光點軌跡的移動距離、移 動速度和移動方向的信息；光點軌跡定位單元152通過應用接口單元156調用顯示接口和 控制接口，形成一個電子書寫板，並對光點軌跡信息作定位處理，在電子書寫板上模擬出 光點在參照面上的軌跡；光點軌跡解析單元153用於根據預設方式對模擬出的光點軌跡做 修正處理，並解析出每段光點軌跡對應的機器編碼，通過查詢機器編碼庫獲取光點軌跡對 應的輸入信息；信息記錄單元154用於將光點軌跡對應的輸入信息記錄成文檔並保存，以 便於後續使用；顯示單元155用於顯示光點軌跡對應的輸入信息。其中，光感應控制器140與信息處理伺服器150之間採用串行接口、並行接口、 SD接 口、 USB接口、有線網絡接口或/和無線網絡接口連接，故光感應控制器140控制輸出的光 點軌跡信息可以通過串行接口、並行接口、 SD接口、 USB接口、有線網絡接口或/和無線 網絡接口發送至信息處理伺服器150的信息接收單元151。本實用新型應用廣泛，可用於信息輸入、人機互動等，下面給出本實用新型的幾種具 體應用實例。下面的應用實施例中，光源110由光筆產生；幕牆即為參照面120;信息處理 伺服器150可以為一臺本地的電腦。應用實例一、投影幕牆互動功能的實現光感應器130對著幕牆，電腦連接投影儀，並將影像投射至幕牆。演講者手持一隻光 筆，在幕牆上寫字畫圖，電腦接收到光感應器130採集到光筆發出的光點軌跡信號，解析 出相應的圖像或文字並可通過投影儀投影出來。並且，圖像或文字在電腦中還可以以文件 存檔，以便日後調用。應用實例二、觸控螢幕、滑鼠替代的實現光感應器130連接至電腦並對著電腦顯示器。用戶手持一隻或多隻光筆在顯示器上寫 字畫圖，光感應器130捕捉到顯示器上光點軌跡信息，輸入至電腦，由電腦解析後獲擬目 應的圖像或文字等輸入信息，並可將解析獲取的輸入信息通過顯示器顯示出來。另外，用 戶點擊電腦的^見窗與滑鼠點擊效果一樣。應用實例三、多點互動的實現光感應器130放於光源(為光源1)旁，且一同置於顯示器頂部面對用戶。人體皮膚能 夠反射紅外線(光源2),光感應器130能感應到人體反射的紅外線(光源2 )並進行定位， 將數據傳送給電腦。在紅外強度不夠的情況下，人體可能需要光反射器(鏡面)能夠將光 源更好的反射給感應器。因此，光感應器130不僅可以跟蹤光源1發出亮點的運動軌跡所 產生的輸入信息，還可跟蹤由人體皮膚反射的紅外線(光源2)運動軌跡所產生的輸入信息。應用實例四、頭部跟蹤的實現光感應器130置於顯示器前。用戶在頭部佩戴光源。用戶左右移動頭部，光感應器130 將採集的光點估計信息的對應數據發送至電腦，由電腦解析後並在顯示器上顯示頭部位置。 另外，請參考圖2所示，該實施例包括步驟 步驟S210、向一個參照面上輸出軌跡變化的光點；步驟S220、按預定周期向參照面上採樣光點的軌跡信號，獲取光點軌跡在周期內位置 的移動距離、移動速度和移動方向的信息；步驟S230、形成一個電子書寫板，並對光點軌跡信息作定位處理，在電子書寫板上模 擬出光點在參照面上的軌跡；步驟S240、根據預設方式對模擬出的光點軌跡做修正處理，並解析出每段光點軌跡對 應的機器編碼，通過查詢機器編碼庫獲取光點軌跡對應的輸入信息；步驟S250、將光點軌跡對應的輸入信息記錄成文檔並保存；步驟S260、顯示光點軌跡對應的輸入信息。綜上，本實用新型是將一個或多個光源發出的一個或多個亮點投在幾乎任何表面上， 有光感應器按一定周期捕捉光點軌跡信息，並對獲取的光點軌跡信息作智能解析處理，從 而解析獲得對應光點軌跡的輸入信息。因此，本實用新型通過跟蹤參照面上的一個光點軌 跡即可以代替鍵盤或滑鼠等輸入設備，故本實用新型可以把幾乎任何表面都變成類似於觸 摸屏或寫字板，可以方便的輸入信息和實現人機互動的操作；另外，本實用新型結構簡單， 實現容易。
權利要求1、一種光學人機互動識別系統，其特徵在於，包括光源，用於向一個參照面上輸出軌跡變化的光點；光感應器，用於按預定周期向參照面上採樣光點的軌跡信號，獲取光點軌跡在周期內位置的移動距離、移動速度和移動方向的信息；光感應控制器，用於控制光感應器獲取光點軌跡信息，並控制將光點軌跡信息傳輸給信息處理伺服器；信息處理伺服器，用於根據光點軌跡的移動距離、移動速度和移動方向的信息對接收的光點軌跡作智能解析處理，獲取光點軌跡對應的輸入信息。
2、 根據權利要求1所述的光學人機互動識別系統，其特徵在於，所述信息處理伺服器 包括信息接收單元，用於接收由光感應控制器控制輸出的光點軌跡的移動距離、移動速度和 移動方向的信息； 應用接口單元；光點軌跡定位單元，用於通過應用接口單元提供相關的應用程式接口對光點軌跡信息作 定位處理，並模擬出光點在參照面上的軌跡；光點軌跡解析單元，用於根據預設方式對模擬出的光點軌跡做修正處理，並解析出每段 光點軌跡對應的機器編碼，通過查詢機器編碼庫獲取光點軌跡對應的輸入信息。
3、 根據權利要求2所述的光學人機互動識別系統，其特徵在於，所述信息處理伺服器 還包括用於將光點軌跡對應的輸入信息記錄成文檔並保存的信息記錄單元。
4、 根據權利要求2所述的光學人機互動識別系統，其特徵在於，所述信息處理伺服器 還包括用於顯示光點軌跡對應的輸入信息的顯示單元。
5、 根據權利要求1所述的光學人機互動識別系統，其特徵在於，所述光感應控制器與 信息處理伺服器之間採用串行接口、並行接口、 SD接口、 USB接口、有線網絡接口或/和無 線網絡接口連接。
6、 根據權利要求1所述的光學人機互動識別系統，其特徵在於，所述光感應器為CMOS 或CCD光學器件。
7、 根據權利要求1所述的光學人機互動識別系統，其特徵在於，所述光源為一個或多 個，或通過一個或多個反射鏡將光源分成多個光點分別輸出至參照面上；所述光源包括為發 光二極體、發光三極體、鎢絲燈泡或卣素燈泡的光輸出元件。
專利摘要一種光學人機互動識別系統，其中，該系統包括光源，用於向一個參照面上輸出軌跡變化的光點；光感應器，用於按預定周期向參照面上採樣光點的軌跡信號，獲取光點軌跡在周期內位置的移動距離、移動速度和移動方向的信息；光感應控制器，用於控制光感應器獲取光點軌跡信息，並控制將光點軌跡信息傳輸給信息處理伺服器；信息處理伺服器，用於根據光點軌跡的移動距離、移動速度和移動方向的信息對接收的光點軌跡作智能解析處理，獲取光點軌跡對應的輸入信息。本實用新型可以方便的輸入信息和實現人機互動的操作；具有結構簡單、實現容易的優點。
文檔編號G06F3/01GK201107729SQ20082009142
公開日2008年8月27日 申請日期2008年1月4日 優先權日2008年1月4日
發明者李天賀 申請人:李天賀