一種交互式手勢遙控器的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種可以用手勢遙控電視機(jī)的遙控裝置，該裝置定義了一套符合大眾認(rèn)知的手勢動(dòng)作庫，當(dāng)用戶需要對電視機(jī)進(jìn)行操作時(shí)，用戶只要對著電視機(jī)攝像頭做出相應(yīng)手勢，中央處理器會將其處理后與定義好的手勢庫中手勢動(dòng)作進(jìn)行對比，并將識別結(jié)果進(jìn)行相應(yīng)編碼，然后通過紅外發(fā)射出去，電視機(jī)根據(jù)其接收到的用戶操作指令做出相應(yīng)操作，同時(shí)電視機(jī)左下方會出現(xiàn)一個(gè)小窗口實(shí)時(shí)顯示用戶的操作指令，從而實(shí)現(xiàn)交互式遙控。本發(fā)明不僅為用戶提供了一種無障礙化的簡便的電視機(jī)遙控方式，而且為智能家電控制方式提供了一種新的選擇。
【專利說明】一種交互式手勢遙控器

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及電視機(jī)遙控領(lǐng)域，特別涉及一種基于特定手勢的交互式的電視機(jī)遙控方式。

【背景技術(shù)】
[0002]數(shù)字家庭追求家居電器環(huán)境的自動(dòng)化、智能化和網(wǎng)絡(luò)化，當(dāng)前數(shù)字家庭中設(shè)備的控制依然處在物理設(shè)備層，遠(yuǎn)沒有達(dá)到“以人為本”的智能要求。以電視機(jī)為例，隨著數(shù)字化電視機(jī)的發(fā)展，使用遙控器對用戶來說存在著許多不便，首先，遙控器按鍵失靈是最常出現(xiàn)的問題之一；其次，遙控器按鍵增多，操作越來越復(fù)雜，但其總的外觀、大小則沒有多大變化，這樣一來，每個(gè)鍵的字體都很小，加之按鍵多而雜，讓人覺得使用不方便，尤其一些身體殘障人士和上了年紀(jì)的老人覺得操作起來非常麻煩；最后，現(xiàn)在的大屏幕電視能夠在一個(gè)屏幕上顯示多個(gè)視頻窗口，這就需要一個(gè)更為直觀的方法讓消費(fèi)者進(jìn)行瀏覽。
[0003]另一方面，現(xiàn)有的手勢遙控器大多需要帶特殊的手套或者使用特殊的攝像頭才能操作，使用起來不太舒適，而且沒有一個(gè)良好的反饋，用戶不能快速得知操作是否發(fā)生，人機(jī)互動(dòng)性不好。
[0004]最后，現(xiàn)有的手勢遙控器大多還是需要觸摸板或數(shù)據(jù)手套等載體，沒有解決找不到遙控器或者戴手套不舒適等問題，沒有做到真正的人機(jī)交互。而且，現(xiàn)有的手勢遙控器都是各個(gè)電視機(jī)廠家有各自不同的設(shè)備和工作原理，設(shè)備價(jià)格昂貴且沒有通用性，背離用戶的需求。
[0005]因此，現(xiàn)有的技術(shù)有很多不足，還有待改進(jìn)。
[0006]筆者認(rèn)為，考慮到用戶的需求，像萬能紅外遙控器一樣能支持各類型號電視機(jī)的手勢遙控器有很廣闊的市場前景。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]針對現(xiàn)有遙控器操作復(fù)雜繁瑣等不足，本發(fā)明旨在提供一種操作簡便而效果直觀的電視機(jī)遙控方式，最終實(shí)現(xiàn)無需遙控器只通過手勢就能開關(guān)電視、換臺、調(diào)節(jié)音量、瀏覽并選擇多媒體視頻窗口等，且在操作的同時(shí)電視機(jī)左下方小窗口實(shí)時(shí)顯示操作者的手勢指令，使操作起來更加形象生動(dòng)。
[0008]1.一種用手勢操作的交互式電視機(jī)遙控器(以下簡稱手勢遙控器)，其特征在于，該遙控器包括一個(gè)攝像頭和一個(gè)處理信息的中央處理器，中央處理器由圖像處理、手勢識另IJ、手勢轉(zhuǎn)換、紅外發(fā)射和視頻疊加模塊組成，工作原理為:中央處理器輸出視頻疊加信號，從而在電視機(jī)上形成“畫中畫”遙控器顯示界面方便用戶操作。一旦用戶做出操作手勢，攝像頭會采集到圖像并傳給中央處理器，中央處理器對采集到的圖像進(jìn)行處理和識別后，判斷出手勢的含義并將其轉(zhuǎn)化為電視機(jī)紅外接收端能夠識別的莫爾斯遙控編碼序列，電視機(jī)接收到該信號后響應(yīng)相應(yīng)操作命令，同時(shí)中央處理器更新視頻疊加信號，便于用戶進(jìn)行下一步操作，從而實(shí)現(xiàn)交互式遙控。
[0009]2.如權(quán)利要求1所述的手勢遙控器，其特征在于，所述的圖像處理模塊，用于處理由CMOS攝像頭接收的圖像數(shù)據(jù)，并對該圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，得出圖像的特征并將結(jié)果進(jìn)行分類，便于下一步處理。
[0010]3.如權(quán)利要求1所述的手勢遙控器，其特征在于，所述的手勢識別模塊，用于將圖像處理單元處理的手勢圖像結(jié)果與已經(jīng)內(nèi)置在手勢識別庫里的手勢圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行對比，進(jìn)而識別出用戶的手勢動(dòng)作含義。
[0011]4.如權(quán)利要求1所述的手勢遙控器，其特征在于，所述的手勢轉(zhuǎn)換模塊，根據(jù)手勢識別模塊判斷的手勢動(dòng)作含義，依照設(shè)定的電視機(jī)遙控器編碼協(xié)議，將其轉(zhuǎn)換為能控制電視機(jī)的電碼序列。
[0012]5.如權(quán)利要求1所述的手勢遙控器，其特征在于，所述的紅外發(fā)射模塊，用于向電視機(jī)前端遙控區(qū)域發(fā)射特定波長的紅外電碼序列，從而實(shí)現(xiàn)用手勢對電視機(jī)的遙控。
[0013]6.如權(quán)利要求1所述的手勢遙控器，其特征在于，所述的視頻疊加模塊:用于向電視機(jī)輸出“畫中畫”遙控器顯示界面并根據(jù)用戶操作及時(shí)更新顯示內(nèi)容，達(dá)到一邊遙控一邊可看效果的目的，增強(qiáng)手勢遙控的可讀性。
[0014]7.如權(quán)利要求1所述的手勢遙控器，其特征在于，定義的遙控手勢有手勢“I”、手勢“2”、手勢“3”、手勢“4”、張開手、握拳、手勢“6”、伸大拇指、手勢“ok”這九種，對應(yīng)頻道增/減、音量大/小、電視開/關(guān)、返回上一步、返回主界面、選擇確定這九種電視機(jī)遙控指令。
[0015]8.如權(quán)利要求1所述的手勢遙控器，其特征在于，其受控對象是所有支持紅外遙控的普通電視機(jī)，而非限制特殊的電視機(jī)，也與電視機(jī)的具體型號沒有關(guān)系，具有普遍適用性。
[0016]9.如權(quán)利要求1所述的手勢遙控器，其特征在于，其受控對象不僅僅限于電視機(jī)，任何使用紅外遙控的設(shè)備都可以作為其受控對象，只要解析出相應(yīng)的遙控編碼就可以實(shí)現(xiàn)對受控設(shè)備的控制。
[0017]有益效果
[0018]本發(fā)明對比已有技術(shù)具有以下顯著優(yōu)點(diǎn):
[0019]本發(fā)明展示了一種遙控電視機(jī)的新方式，其在簡化遙控器功能的同時(shí)也彌補(bǔ)了普通手勢遙控?zé)o反饋或反饋不及時(shí)的不足，體現(xiàn)了手勢操作的可讀性和趣味性；且操作簡單方便，人機(jī)交互界面良好，能支持絕大多數(shù)電視機(jī)，為智能家居中的家電控制提供了一種新的選擇。
[0020]本發(fā)明注重手勢識別算法效率的研究和設(shè)備成本的考量，采用攝像頭和中央處理器即可完成手勢的跟蹤與準(zhǔn)確識別，無須觸摸板或數(shù)據(jù)手套等任何載體，只要用戶做出手勢即可，真正做到“以人為本”的人性化智能控制，大大方便了用戶尤其是特殊人群(殘障人士、老年人等行動(dòng)不便的人)的使用。
[0021]本發(fā)明經(jīng)過一定的配置或改動(dòng)可以廣泛應(yīng)用于各種家用電器、公益設(shè)施、生產(chǎn)設(shè)備等諸多領(lǐng)域，應(yīng)用前景廣闊。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0022]圖1是手勢遙控器功能示意圖
[0023]圖2是手勢遙控器的典型應(yīng)用場景示意圖
[0024]圖3是手勢遙控器的用例示意圖
[0025]圖4是該交互式手勢遙控器的具體實(shí)施圖
[0026]圖5是該交互式手勢遙控器的硬件連接示意圖
[0027]圖6是具體手勢與對應(yīng)的紅外遙控碼

【具體實(shí)施方式】
[0028]下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步說明。
[0029]如圖1所述，本發(fā)明提出的交互式手勢遙控器102包含五種功能(頻道選擇103、音量調(diào)節(jié)104、選擇確定105、電視開關(guān)106、操作返回107)九種操作指令(108 “頻道+1”、109 “頻道_1”、105 “確定”、110 “音量+1”、111 “音量_1”、112 “打開電視”、113 “關(guān)閉電視”、114 “返回上一步”、115 “返回主菜單”)，這九種電視機(jī)遙控指令分別對應(yīng)手勢“I”、手勢“2”、手勢“ok”、手勢“3”、手勢“4”、張開手、握拳、手勢“6”、伸大拇指這九種，由于電視機(jī)遙控器常用的功能基本就是這些，所以本發(fā)明對應(yīng)的設(shè)計(jì)了這九種手勢，極大地方便了了用戶101使用。
[0030]如圖2所述，為本發(fā)明提出的交互式手勢遙控器102的一個(gè)典型應(yīng)用場景，一旦用戶做出一個(gè)操作手勢，攝像頭201就會捕獲到該手勢并將其傳輸給中央處理器202，中央處理器202經(jīng)過手勢識別、含義轉(zhuǎn)換等處理后，發(fā)出兩條控制指令，一條用以控制紅外發(fā)射模塊發(fā)射相應(yīng)紅外編碼，一條用以控制視頻疊加模塊輸出相應(yīng)顯示內(nèi)容，電視機(jī)203收到紅外編碼后執(zhí)行對應(yīng)操作，同時(shí)電視機(jī)“畫中畫”界面更新顯示內(nèi)容，這樣用戶101就得到這個(gè)反饋信息，從而實(shí)現(xiàn)了交互式遙控操作。
[0031]如圖3所述，本發(fā)明提出的交互式手勢遙控系統(tǒng)包括用戶101、交互式遙控器102、攝像頭201、電視機(jī)203、管理員301和定時(shí)器302 (實(shí)際不是單獨(dú)部件，在中央處理器內(nèi))這些組成要素，該交互式遙控系統(tǒng)利用攝像頭201捕獲用戶101的手勢后經(jīng)中央處理器202處理，實(shí)現(xiàn)對電視機(jī)203的遙控操作。定時(shí)器302的作用是限定一個(gè)操作發(fā)生的最長時(shí)限，一旦超過該時(shí)間且操作還未發(fā)生就返回不響應(yīng)本次操作，管理員301的職能是根據(jù)用戶的不同需求定制個(gè)性化的遙控器操作手勢等。
[0032]如圖5所述，為本發(fā)明提供了交互式手勢遙控器的硬件連接示意圖，該交式遙控器系統(tǒng)包括攝像頭201、中央處理器202和電視機(jī)203這三種組件，其中:
[0033](I)攝像頭201采用圖像采集設(shè)備501，完成對用戶101手勢的采集，并把采集到的圖像傳輸給中央處理器202進(jìn)行分析處理；
[0034](2)中央處理器202是本發(fā)明的核心部件，主要包括微處理器主控芯片502、外部存儲器503、視頻疊加模塊504和紅外發(fā)射模塊505以及一些外圍電路。如圖4所述，為交互式手勢遙控器的具體實(shí)施流程，中央處理器202完成輸入圖像預(yù)處理401、手勢跟蹤識別與含義轉(zhuǎn)換402、紅外發(fā)射403和視頻疊加404功能，電視機(jī)203完成紅外接收模塊507控制的電視機(jī)換臺等操作405以及高分辨率電視機(jī)顯示屏506上小窗口顯示手勢操作406。其中:
[0035]I)微處理器主控芯片502是整個(gè)系統(tǒng)的大腦，其首先完成對輸入圖像的預(yù)處理，然后利用算法進(jìn)行準(zhǔn)確的手勢識別，然后將識別結(jié)果與手勢庫中的手勢進(jìn)行對比得到該手勢的含義，接著通過紅外編碼芯片將該手勢的含義轉(zhuǎn)換為與之相對應(yīng)的32位莫爾斯電碼序列，經(jīng)紅外發(fā)射模塊發(fā)射出去以控制電視機(jī)的換臺等操作，同時(shí)利用疊加芯片輸出相應(yīng)的信息以控制電視機(jī)小窗口畫面顯示。
[0036]2)外部存儲器503用于存儲事先定義好的操作手勢，并建立起手勢遙控器標(biāo)準(zhǔn)手勢庫，用于手勢識別過程。本發(fā)明目前根據(jù)實(shí)際需求定義了頻道加/減、音量加/減、開/關(guān)電視、返回上一步、返回主界面、選擇確定九種電視機(jī)操作指令，分別用手勢“I”、手勢“2”、手勢“ok”、手勢“3”、手勢“4”、張開手、握拳、手勢“6”、伸大拇指這九種手勢動(dòng)作表示。當(dāng)中央處理器處理好一個(gè)操作手勢后，會將其與存儲器手勢庫中的標(biāo)準(zhǔn)手勢進(jìn)行對比，進(jìn)而得到手勢含義，據(jù)此實(shí)現(xiàn)對電視機(jī)的控制，下面以電視機(jī)頻道增加操作為例進(jìn)行說明:
[0037]已知在手勢庫中預(yù)先存儲的頻道增加對應(yīng)操作手勢為手勢“I”,其對應(yīng)的操作指令為:108播放當(dāng)前頻道+1的節(jié)目。用戶希望播放當(dāng)前頻道的下一個(gè)節(jié)目時(shí)，只需對著攝像頭比劃出“I”的手勢，由于事先已經(jīng)在遙控器存儲器中定義了與該手勢對應(yīng)的操作指令，所以電視機(jī)接收到該指令后就會播放當(dāng)前頻道+1的節(jié)目。
[0038]3)紅外發(fā)射模塊505的作用是接收主控芯片的控制指令，根據(jù)收到的不同指令發(fā)射不同的莫爾斯電碼序列(由紅外遙控編碼芯片生成該序列)，實(shí)現(xiàn)對電視機(jī)換臺等不同種類的遙控。例如收到頻道增加的控制指令，紅外發(fā)射模塊就會發(fā)出對應(yīng)頻道+1的紅外編碼，電視機(jī)的紅外接收模塊收到該編碼后會控制電視機(jī)換臺。
[0039]4)視頻疊加模塊504的作用是接收主控芯片502的控制指令，根據(jù)收到的不同指令輸出不同的疊加信號(由疊加芯片完成該功能)，實(shí)現(xiàn)對電視機(jī)液晶屏上小窗口不同顯示內(nèi)容的切換。例如收到頻道增加的控制指令，視頻疊加模塊就會輸出設(shè)計(jì)好的疊加信號，電視機(jī)小窗口就顯示出“頻道+1”，用戶就會看到他發(fā)出的手勢操作被響應(yīng)了，從而達(dá)到交互的目的。
[0040](3)電視機(jī)203是本發(fā)明所述遙控器的受控對象，應(yīng)當(dāng)指出的是，本發(fā)明的受控對象不僅僅限于電視機(jī)，任何使用紅外遙控的設(shè)備都可以作為受控對象，只要解析出其相應(yīng)的遙控編碼就可以實(shí)現(xiàn)對其的控制。本發(fā)明所述的電視機(jī)就是一般支持紅外遙控的電視機(jī)，無須任何特殊配置，只要有紅外接收模塊507和電視機(jī)顯示屏506就行。
[0041]如圖6所述，解析出九種編碼對應(yīng)的紅外波形后，識別到不同的手勢指令紅外發(fā)射模塊505就會發(fā)出相對應(yīng)的編碼序列。
[0042]應(yīng)當(dāng)理解的是，本發(fā)明的應(yīng)用不限于上述的舉例，對本領(lǐng)域開發(fā)人員來說，可以根據(jù)上述說明加以改進(jìn)或變換，但所有這些改進(jìn)和變換都應(yīng)屬于本發(fā)明所附權(quán)利要求的保護(hù)范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種用手勢操作的交互式電視機(jī)遙控器(以下簡稱手勢遙控器)，其特征在于，該遙控器包括一個(gè)攝像頭和一個(gè)處理信息的中央處理器，中央處理器由圖像處理、手勢識別、手勢轉(zhuǎn)換、紅外發(fā)射和視頻疊加模塊組成，工作原理描述如下: 中央處理器輸出視頻疊加信號，從而在電視機(jī)上形成“畫中畫”遙控器顯示界面方便用戶操作。一旦用戶做出操作手勢，攝像頭會采集到圖像并傳給中央處理器，中央處理器對采集到的圖像進(jìn)行處理和識別后，判斷出手勢的含義并將其轉(zhuǎn)化為電視機(jī)紅外接收端能夠識別的莫爾斯遙控編碼序列，電視機(jī)接收到該信號后響應(yīng)相應(yīng)操作命令，同時(shí)中央處理器更新視頻疊加信號，便于用戶進(jìn)行下一步操作，從而實(shí)現(xiàn)交互式遙控。
2.如權(quán)利要求1所述的手勢遙控器，其特征在于，所述的圖像處理模塊，用于處理由CMOS攝像頭接收的圖像數(shù)據(jù)，并對該圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，得出圖像的特征并將結(jié)果進(jìn)行分類，便于下一步處理。
3.如權(quán)利要求1所述的手勢遙控器，其特征在于，所述的手勢識別模塊，用于將圖像處理單元處理的手勢圖像結(jié)果與已經(jīng)內(nèi)置在手勢識別庫里的手勢圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行對比，進(jìn)而識別出用戶的手勢動(dòng)作含義。
4.如權(quán)利要求1所述的手勢遙控器，其特征在于，所述的手勢轉(zhuǎn)換模塊，根據(jù)手勢識別模塊判斷的手勢動(dòng)作含義，依照設(shè)定的電視機(jī)遙控器編碼協(xié)議，將其轉(zhuǎn)換為能控制電視機(jī)的電碼序列。
5.如權(quán)利要求1所述的手勢遙控器，其特征在于，所述的紅外發(fā)射模塊，用于向電視機(jī)前端遙控區(qū)域發(fā)射特定波長的紅外電碼序列，從而實(shí)現(xiàn)用手勢對電視機(jī)的遙控。
6.如權(quán)利要求1所述的手勢遙控器，其特征在于，所述的視頻疊加模塊:用于向電視機(jī)輸出“畫中畫”遙控器顯示界面并根據(jù)用戶操作及時(shí)更新顯示內(nèi)容，達(dá)到一邊遙控一邊可看效果的目的，增強(qiáng)手勢遙控的可讀性。
7.如權(quán)利要求1所述的手勢遙控器，其特征在于，定義的遙控手勢有手勢“I”、手勢“2”、手勢“3”、手勢“4”、張開手、握拳、手勢“6”、伸大拇指、手勢“ok”這九種，對應(yīng)頻道增/減、音量大/小、電視開/關(guān)、返回上一步、返回主界面和確定這九種電視機(jī)遙控指令。
8.如權(quán)利要求1所述的手勢遙控器，其特征在于，其受控對象是所有支持紅外遙控的普通電視機(jī)，而非限制特殊的電視機(jī)，也與電視機(jī)的具體型號沒有關(guān)系，具有普遍適用性。
9.如權(quán)利要求1所述的手勢遙控器，其特征在于，其受控對象不僅僅限于電視機(jī)，任何使用紅外遙控的設(shè)備都可以作為其受控對象，只要解析出相應(yīng)的遙控編碼就可以實(shí)現(xiàn)對受控設(shè)備的控制。
【文檔編號】H04N21/422GK104135681SQ201410226084
【公開日】2014年11月5日 申請日期:2014年5月23日 優(yōu)先權(quán)日:2014年5月23日
【發(fā)明者】王金海, 史存英, 崔軍, 趙青, 孫有為, 樊慧慧, 吳立平 申請人:天津工業(yè)大學(xué)