偵測用戶頭部動(dòng)態(tài)的操控系統(tǒng)及其操控方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種智能穿戴系統(tǒng)，尤其涉及一種偵測用戶頭部動(dòng)態(tài)的操控系統(tǒng)及其操控方法，能夠藉由穿戴件擷取用戶頭部動(dòng)態(tài)，達(dá)成操控另一電子裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]傳統(tǒng)上，操控電子裝置往往透過，例如鼠標(biāo)、鍵盤、觸摸板、軌跡球、軌跡點(diǎn)、游戲桿、觸控屏幕和數(shù)字繪圖板等裝置，早已深深普及一般民眾生活使用之中。但是，在一些特殊使用環(huán)境下，例如開車時(shí)不便于以手操控電子裝置300，或者虛擬及遠(yuǎn)程操控屏幕等，均為上述傳統(tǒng)操控方式所無法達(dá)成。甚至對(duì)于特殊使用族群而言，傳統(tǒng)操控方式更無法滿足使用需求，例如對(duì)于四肢障礙者，無法利用手部進(jìn)行一般日常生活中各對(duì)象的動(dòng)作，即使書本翻頁、電視轉(zhuǎn)臺(tái)、計(jì)算機(jī)改變頁面、甚至控制輪椅都需透過輔具幫助來完成動(dòng)作。
[0003]所以，一些發(fā)明操控裝置及方式之中，除了透過某些傳感器來操控電子裝置，如加速計(jì)及水平儀來獲得身體動(dòng)態(tài)信息外，最多采用為影像擷取辨識(shí)裝置及方法，其透過擷取影像并轉(zhuǎn)換為數(shù)字訊號(hào)后，此處理后的數(shù)字訊號(hào)可被利用于各種形形色色應(yīng)用、甚至以操控裝置。在影像擷取辨識(shí)裝置中，最多研究應(yīng)用以擷取人物影像為核心技術(shù)屬為主流，而人物影像之中又針對(duì)偵測及辨識(shí)人臉為重點(diǎn)。故近年來成熟的人物或人臉影像辨識(shí)技術(shù)，已經(jīng)漸漸地被廣泛應(yīng)用，例如偵測人臉用于判斷一個(gè)特定區(qū)域內(nèi)是否有人的存在，或者透過人臉辨識(shí)來開關(guān)電視屏幕，或者偵測人臉以分析比較人臉的視覺特征信息，用于判斷及執(zhí)行某項(xiàng)電子裝置之功能指令。
[0004]然而，實(shí)際上人臉形狀之影像很不穩(wěn)定，一方面臉部肌肉變化所產(chǎn)生很多表情，容易增加人臉偵測及辨識(shí)的困難度，另外，在不同觀察角度所拍攝人臉也會(huì)有所差異，而不同光照條件下明暗不均也造成誤判可能性。另一方面，偵測及辨識(shí)人臉較適合一靜態(tài)影像的捕捉，無法延伸轉(zhuǎn)化于復(fù)雜的操控動(dòng)作，所以對(duì)于類似操控鼠標(biāo)等適合捕捉一動(dòng)態(tài)影像，可能為人體某部位的動(dòng)作，例如手勢辨識(shí)來操控裝置、體感游戲捕捉動(dòng)作來進(jìn)行游戲操控、及捕捉眼球轉(zhuǎn)動(dòng)來達(dá)成控制訊號(hào)輸出。然而上述技術(shù)仍基于捕捉人體某部位之影像來達(dá)成，仍無法全面簡化操控電子裝置300的方式。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]有鑒于此，本發(fā)明的主要目的在于提供一種偵測用戶頭部動(dòng)態(tài)的操控系統(tǒng)及其操控方法，利用捕捉人所穿戴件的影像，來達(dá)成偵測用戶頭部動(dòng)態(tài)，進(jìn)而產(chǎn)生操作指令，以符合使用環(huán)境上需求問題，并達(dá)到更靈活及安全性的應(yīng)用。本發(fā)明的偵測用戶頭部動(dòng)態(tài)的操控系統(tǒng)及其操控方法，透過非偵測人臉或身體部位的影像，來更換需由人臉或身體部位以操控電子裝置的限制，以解決不同使用環(huán)境上需求問題，并達(dá)到更簡易及安全的應(yīng)用。
[0006]為達(dá)到上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案是這樣實(shí)現(xiàn)的:
一種偵測用戶頭部動(dòng)態(tài)的操控系統(tǒng)，適用于辨識(shí)用戶的頭部動(dòng)態(tài)而轉(zhuǎn)換為一操控指令，以操控一電子裝置。偵測用戶頭部動(dòng)態(tài)的操控系統(tǒng)包含一穿戴件、擷取單元、一運(yùn)算單元，以及一操控單元。穿戴件用以穿戴于使用者頭部，且穿戴件具有至少二個(gè)定位特征點(diǎn)，并且定義有一正面。擷取單元擷取具有二定位特征點(diǎn)的一第一取樣畫面，并且于穿戴件移動(dòng)之后，再度擷取具有二定位特征點(diǎn)的一第二取樣畫面。運(yùn)算單元由第一取樣畫面分析二定位特征點(diǎn)的相對(duì)位置，而決定穿戴件的正面的一第一特征向量，并且運(yùn)算單元由第二取樣畫面分析二定位特征點(diǎn)的相對(duì)位置，而決定穿戴件的正面的一第二特征向量。操控單元電性連接運(yùn)算單元及電子裝置；其中，操控單元依據(jù)第一特征向量及第二特征向量得到一操控向量，用以產(chǎn)生一操作電子裝置的操控指令。
[0007]于本發(fā)明至少一實(shí)施例中，偵測用戶頭部動(dòng)態(tài)的操控系統(tǒng)更包含一儲(chǔ)存單元，電性連接擷取單元，儲(chǔ)存單元儲(chǔ)存第一取樣畫面及第二取樣畫面，且運(yùn)算單元電性連接儲(chǔ)存單元，以讀取第一取樣畫面及第二取樣畫面。
[0008]于本發(fā)明至少一實(shí)施例中，擷取單元由至少二攝影機(jī)所組成。
[0009]于本發(fā)明至少一實(shí)施例中，二攝影機(jī)設(shè)置相對(duì)于用戶的不同視角的位置。
[0010]于本發(fā)明至少一實(shí)施例中，二攝影機(jī)分別為紅外線攝影機(jī)。
[0011]于本發(fā)明至少一實(shí)施例中，操控向量可以為二維向量或三維向量。
[0012]本發(fā)明還提出一種偵測用戶頭部動(dòng)態(tài)的操控方法，適用于辨識(shí)用戶的頭部動(dòng)態(tài)而轉(zhuǎn)換為一操控指令，以操控一電子裝置300，偵測用戶頭部動(dòng)態(tài)的操控方法包含:
于一穿戴件上設(shè)置至少二定位特征點(diǎn)，并于穿戴件定義一正面；
擷取具有二定位特征點(diǎn)的一第一取樣畫面，并且于穿戴件移動(dòng)之后，再度擷取具有二定位特征點(diǎn)的一第二取樣畫面；
由第一取樣畫面分析二定位特征點(diǎn)的相對(duì)位置，而決定穿戴件的正面的一第一特征向量;
由第二取樣畫面分析二定位特征點(diǎn)的相對(duì)位置，而決定穿戴件的正面的一第二特征向量；以及
依據(jù)第一特征向量及第二特征向量得到一操控向量，用以產(chǎn)生一操作電子裝置的操控指令。
[0013]本發(fā)明所提供的偵測用戶頭部動(dòng)態(tài)的操控系統(tǒng)及其操控方法，具有以下優(yōu)點(diǎn): 利用本發(fā)明，設(shè)定此操控裝置中的穿戴件后，在使用過程藉由使用者頭部的動(dòng)作改變，
穿戴件的位置進(jìn)而移動(dòng)改變，透過擷取單元擷取穿戴件在此移動(dòng)前后的狀態(tài)，并運(yùn)算形成操控指令，用以操控電子裝置。藉此使用者的穿戴件并透過簡單動(dòng)作，即可進(jìn)行一種體感式、虛擬式及遠(yuǎn)程式的操作控制方式，有助提升使用的舒適便利性、不方便操作的環(huán)境下操作或者提供傷殘人士的使用，達(dá)到控制電子裝置的目的。
【附圖說明】
[0014]圖1為本發(fā)明一實(shí)施例的偵測用戶頭部動(dòng)態(tài)的操控系統(tǒng)的示意圖。
[0015]圖2為本發(fā)明一實(shí)施例的偵測用戶頭部動(dòng)態(tài)的操控系統(tǒng)的系統(tǒng)方塊圖。
[0016]圖3為本發(fā)明一實(shí)施例的擷取影像示意圖。
[0017]圖4為本發(fā)明一實(shí)施例的偵測用戶頭部動(dòng)態(tài)的操控方法的流程圖。
[0018]【主要組件符號(hào)說明】
100偵測用戶頭部動(dòng)態(tài)的操控系統(tǒng) 110穿戴件 112定位特征點(diǎn) 120擷取單元 130儲(chǔ)存單元 140運(yùn)算單元 150操控單元 200使用者 300電子裝置 Vl第一特征向量 V2第二特征向量 dV操控向量。
【具體實(shí)施方式】
[0019]下面結(jié)合附圖及本發(fā)明的實(shí)施例對(duì)本發(fā)明的偵測用戶頭部動(dòng)態(tài)的操控系統(tǒng)及其操控方法作進(jìn)一步詳細(xì)的說明。
[0020]本發(fā)明所謂的穿戴件110，泛指使用者200穿戴于頭部的對(duì)象，其對(duì)象本身并不需具有任何主動(dòng)式及被動(dòng)式的電子式操控功能。藉由偵測用戶200的頭部動(dòng)態(tài)，本發(fā)明可用于操控一電子裝置300。例如，穿戴件110可為眼鏡、頭戴式耳機(jī)、帽子及安全帽，其必須穿戴于使用者200的頭部、或其他易于辨識(shí)的明顯穿著部位以助于擷取影像畫面。
[0021]在本發(fā)明的一具體應(yīng)用例中，穿戴件110為眼鏡，且電子裝置300例如為平面顯示器的電視或計(jì)算機(jī)屏幕，或電子裝置300例如為虛擬現(xiàn)實(shí)的屏幕。當(dāng)使用者200已穿戴上眼鏡時(shí)，用戶200因視線緣故頭部因而發(fā)生轉(zhuǎn)動(dòng)，即空間上使用者200所穿戴眼鏡發(fā)生一移動(dòng)，而造成眼鏡自身的坐標(biāo)向量改變，此時(shí)可藉由本發(fā)明的偵測用戶頭部動(dòng)態(tài)的操控系統(tǒng)100及偵測用戶頭部動(dòng)態(tài)的操控方法，用以辨識(shí)操控電子裝置300。因此，當(dāng)使用者200穿戴眼鏡作為穿戴件110后，可用來移動(dòng)電視及計(jì)算機(jī)屏幕中的鼠標(biāo)指針或網(wǎng)頁滾軸；或者，在虛擬現(xiàn)實(shí)的屏幕中，當(dāng)用戶200的眼鏡可用來移動(dòng)其視野角度。
[0022]請參照圖1與圖2所示，本發(fā)明第一實(shí)施例揭示一種偵測用戶頭部動(dòng)態(tài)的操控系統(tǒng)100，適用于辨識(shí)用戶200的頭部動(dòng)態(tài)而轉(zhuǎn)換為一操控指令，以操控電子裝置300。偵測用戶頭部動(dòng)態(tài)的操控系統(tǒng)100包含一穿戴件110、擷取單元120、一儲(chǔ)存單元130、一運(yùn)算單元140及一操控單元150。
[0023]如圖1，穿戴件110用以穿戴于該使用者200頭部，且該穿戴件110具有至少二個(gè)定位特征點(diǎn)112，并且定義有一正面。前述正面通常對(duì)應(yīng)于使用者200的臉部，亦即，正面的指向可以視為使用者200的臉部所朝向的方向。定位特征點(diǎn)112可為顏色明顯的涂料達(dá)成，特別是與穿戴件