专利名称：红外线检测装置和方法、红外线输入装置以及图形用户设备的制作方法
技术领域：
本发明属于电子设备技术领域，具体涉及一种红外线检测装置和方法、红外线输入装置以及图形用户设备。
背景技术：
目前现有的实现人机交互的输入设备主要有，鼠标、触摸屏、键盘以及触摸板等。鼠标器又称鼠标，按其工作原理的不同可以分为机械鼠标和光电鼠标。机械鼠标 主要由滚球、辊柱和光栅信号传感器组成。当拖动鼠标时，带动滚球转动，滚球又带动辊柱 转动，装在辊柱端部的光栅信号传感器产生的光电脉冲信号反映出鼠标器在垂直和水平方 向的位移变化，再通过电脑程序的处理和转换来控制屏幕上光标的移动。光电鼠标器是通 过检测鼠标器的位移，将位移信号转换为电脉冲信号，再通过程序的处理和转换来控制屏 幕上的鼠标箭头的移动。光电鼠标用光电传感器代替了滚球。触摸屏由触摸检测部件和触摸屏控制器组成。触摸检测部件安装在显示器屏幕前 面，用于检测用户触摸位置，接收后送触摸屏控制器，而触摸屏控制器的主要作用是从触摸 点检测装置上接收触摸信息，并将它转换成触点坐标。而触摸板，主要是利用触摸板下面的一个特殊集成电路板会不停地测量和报告出 触摸的轨迹，从而探知手指的动作和位置。上述的这些输入装置，并不是很便利。而随着技术的进步，越来越需要一种更加灵 活和方便的输入装置，实现人机交互。
发明内容
有鉴于此，本发明的一方面提供了一种红外线检测设备，可以方便的输入字符，包 括图像获取设备，用于按照一定的频率拍摄红外线光源的图像；红外线接收模块，用于接收所述红外线光源发射的红外信号，并从接收的红外信 号中解析状态信息；解析模块，用于根据所述红外线接收模块解析的状态信息，以及所述图像获取设 备在一段时间内拍摄的红外线光源的图像，解析所述红外线光源在这段时间内的运动轨 迹，根据所述运动轨迹输出字符。本发明的另一方面，提供了一种红外线输入装置，包括控制芯片、红外灯以及至少一个按键；所述控制芯片，用于当检测到所述至少一个按键中一个按键按下时，将预设的状 态信息调到红外信号中，并通过所述红外灯发射所述红外信号。本发明的又一方面，提供了一种一种红外线检测方法，包括按照一定的频率拍摄红外线光源的图像；
接收所述红外线光源的发射的红外信号，并从接收的红外线信号中解析状态信 息；根据所述状态信息，以及在一段时间内所述红外线光源拍摄的图像，解析所述红 外线光源在这段时间内的运动轨迹，根据所述运动轨迹输出字符。上述的装置、方法，可以利用红外线较为方便的输入字符，且成本较低，应用场景 广泛。
图1、为一实施例提供的一种红外线检测装置的示意框图；图2、图3为另一实施例红外线输入装置的应用场景图；图3为另一实施例提供的一种利用红外线光源的输入方法的流程示意图；图4为另一实施例提供的红外想光源检测方法的流程示意图。
具体实施例方式为使本发明能够被更好的理解，以下结合说明书附图对本发明作进一步说明。在本发明的各个实施例中，字符可以包括一般键盘上的所有按键能够输出的字 符，例如，控制字符、英语字母、数字、汉字、偏旁部首、日语字符等；其中，控制字符又可以包 括上下左右的移动符号、删除符号、回车符号等。实施例1 请参见图1，提供了一种红外线检测装置，包括图像获取设备201，用于按照频率fl拍摄红外线光源的图像。红外线接收模块202，用于接收所述红外线光源发射的红外信号，并从接收的红外 信号中解析状态信息。图像获取设备201、红外线接收模块202分别与解析模块相连，将获取的数据输入 到解析模块以供解析模块解析。解析模块203，用于当红外线接收模块202解析到预设的第一状态信息时，根据该 图像获取设备201在一段时间内拍摄的红外线光源的图像，解析该红外线光源在这段时间 内的运动轨迹，根据所述运动轨迹输出字符。其中，红外线光源，可以是一个点光源，而该红外线光源输出的红外信号中，包含 了状态信息，该状态信息表示输入模式，可以通过状态信息设置不同的输入模式，例如，当状态信息为预设的第一状态信 息时，为键盘模式，用于输入各种字符；当状态信息为预设的第二状态信息时，为鼠标模式， 用于输入鼠标的坐标信息，并可以输入各种鼠标操作命令；当状态信息为预设的第三状态 时候，为遥控器模式，用于输入换台、调台等各种命令；当状态信息为预设的第四状态时，游 戏手柄模式，用于输入各种游戏操作命令。可以理解的是，状态信息和输入模式之间的关系，也可以在红外线检测装置运行 过程中，进行修改。至于如何将状态信息调制入红外信号，可参见下面的实施例。至于具体的输入方式，例如，使用者可以在图像获取设备的成像范围之内，控制红外线光源的运动轨迹，而图像获取设备将会按照一定的频率，连续获取红外线光源的图像， 通过解析这些连续的图片，解析模块可以获取点光源的运动轨迹，并根据运动轨迹可以获 得使用者实际输入的字符。图像获取设备，可以为摄像头、摄像机、或者是数码相机，能够按照一定的频率拍 摄照片，并能够以数字格式输出；或者能够输出数字格式的视频流。如果曝光时间较短，则捕捉的效果会较好。实验证实，曝光时间小于0. 01秒，按照 频率为30帧/s或者以上的频率获取图像，可以较好的捕捉红外线光源，且识别效果较好。 在所成像的图像中，红外线光源的颜色将会易于拍摄的图片中的背景色。如背景色可能为 黑色，而红外线光源在照片中会呈现为白色。数字格式的图像，由一个个像素点组成，每一个像素点对应一个字节数据，背景色 黑色的像素点对应的数据和红外光源对应的像素点存在明显差异，定义一个二维数组，用 以保存像素点的数据，然后在数组中遍历，查找到红外光源对应的白色斑点，从而可以查找 到红外线光源在图像中的位置。红外线光源的位置，可以采用坐标的形式标识，例如将图像看作一个坐标轴，选择 一个坐标，用(x，y)的形式表示红外线光源的位置。由于红外线光源在图像中可能会呈现一几何形状，例如为圆形、椭圆形，为了获得 红外线光源的位置，可以取中心位置。当然，也可以根据实际需要取其他位置。在一段时间内，图像获取设备将会获取到多幅图像，通过获取这些图像中红外线 光源的坐标，然后将坐标串联起来，就可以获得红外线光源的运动轨迹。这里，可以先对红 外线光源的运动轨迹作平滑处理。事先可以设定一个库，将运动轨迹与不同的字符或者控制命令建立映射关系，当 得到运动轨迹之后，便可以根据运动轨迹得到相应的字符。例如，可以将从做到有的横，表示字符1 ；将从右到左的横，表示字符2。当检测到 红外线光源的运动轨迹为从左到右时，输出1 ；如果是从右到左的横，则输出2。在根据运动轨迹得到相应的字符时，可以结合状态信息的值确定。例如，当状态信 息为1时候，从左向右的横线表示1 ；而当状态信息为2时，从左向右的横线表示5。由于运动轨迹和库中保存的轨迹数据可能会存在一定的差距，为了增加识别的准 确率，可以采用多个轨迹对应同一字符。本实施例提供的装置，可以采用板卡实现。例如，该板卡包括ARM处理器、摄像头、 红外线接收器，红外线接收器用于接收红外信号并解析红外信号中携带的状态信息，摄像 头用于拍摄红外线光源的运动轨迹，通过ARM处理器运行代码实现解析模块的功能；该板 卡，进一步的，还可以1个端口，用于输出各种字符、或者红外线光源的位置信息等。或者，本实施例提供的装置，也可以采用专用集成电路ASIC芯片、可编程逻辑如 FPGA、CPLD 等实现。本实施例提供的装置，例如，可以运行于电脑、手机、机顶盒上。本实施里提供的装置，可以根据红外线光源的运动轨迹，输出相应的字符，使用较 为便捷，且成本较低。进一步的，本实施例提供的装置，可以通过串口、并口、COM 口、USB 口等各种类型 的接口输出字符信息或者光标的位置信息，可以方便的连接到电视、PSP游戏机等。
实施例2:请参见图2，图2为实施例提供的红外线检测装置和红外线输入装置的另一应用 场景。在图2所示的场景中，红外线输入装置可以为棒状或者戒指状，下面以棒状为例进行 说明。该轨迹棒可以包括红外灯、控制芯片以及至少一个按键。其中，控制芯片，可以根据按键的状态，将状态信号调制入一定频率的红外信号， 并控制红外灯发射该红外信号。例如，按键可以为3个，分别为A、B、C，当A键按下时，控制芯片将第一状态信息调 制入红外信号，该红外信号可以为38K的方波信号，而控制芯片，可以将该第一状态信息调 制入方波信号，并通过红外灯发射该红外信号。用户可以控制该轨迹棒，通过实施例1提供的装置向电脑输入字符或者位置信 息。如，当用户按下A键时，通过移动轨迹棒输入字符；当用户按下B键时，通过移动轨迹帮 输入位置信息，并同时输出状态信息。进一步的，该红外线输入装置，还可以包括电源，向控制模块以及红外灯提供电源 驱动。本实施例提供的红外线输入装置，可以方便的作为图形用户界面的外设，输入字 符或者作为鼠标，方便图形用户界面的操作。作为一个示例，本实施例提供的装置可以采用电视机的遥控器实现。实施例3 本实施例提供了另一实现红外线检测装置的实现方法，在本实施例中，图像获取 设备为一摄像头，与个人电脑连接，摄像头拍摄的图片的像素可为800X600，采用上述实施 例提供的轨迹棒作为输入装置，用户可以控制该轨迹棒在摄像头的成像范围之内移动。而摄像头，按照一定的频率，拍摄轨迹棒的运动轨迹，并输入到电脑中。作为一个 示例，该频率可以为35帧每秒。而红外线接收模块，可以是红外线接收电路，接收到红外信号后，从中解析出状态 信息，并将该状态信息输入到电脑中。而解析模块可以通过软件实现，由电脑运行该软件，当接收到红外线接收模块输 入的第一状态信息时，解析图像获取设备输入的图像数据，根据轨迹棒的运动轨迹获取字 符；当接收到红外线接收模块输入的第二状态信息时，根据该状态信息的值输出相应的控 制命令，例如鼠标左单击、右单击、双击或上下左右的移动命令等；当接收到红外线接收模 块输入的第三状态信息时，输出红外线光源的位置信息，并输出状态信息，而电脑可以将位 置信息作为鼠标的位置信息，将状态信息作为鼠标的操作命令，如左单击、右单击等。可以理解的是，本实施梨中的电脑也可以是其他具有处理功能的设备实现，如手 机。本实施例提供的装置，可以方便的向其他图形用户界面的设备输入字符或者位置
fn息等。实施例4解析模块也可以采用芯片实现，该芯片上集成图像获取设备、红外线接收模块，通 过USB 口、并口、串口、COM 口等与图形用户界面相连，输入字符、控制命令或者位置信息。
该芯片，可以通过串口与电视机、手持终端设备等相连，也可以通过USB 口等与笔 记本连接，简单而易用。以下举一个例子，进一步说明解析模块的工作原理。例如，如果轨迹棒的运动轨迹 为“S”形，解析模块根据图像获取设备获取到的图片可以解析出轨迹棒的运动轨迹，如果状 态信息的值为第一状态值，字库中对应“S”形的为字符S ；如果状态信息为第二状态值，字 库中对应“S”形的字符可以T ；得到对应的字符后，解析模块输出字符给与该芯片相连的外 设。本实施例提供的芯片，可以方便的向其他图形用户界面的设备输入字符或者位置
fn息等。实施例5请参见图3，图3为本实施例提供了的另一红外线检测装置的应用场景。本实施 例提供的红外线检测装置，其中图像获取设备为摄像头，红外线接收模块为一红外线接收 器，解析模块可以采用软件实现，在机顶盒上运行；而摄像头，则向机顶盒输入图像或者视 频流；红外线接收模块，向机顶盒输入红外线的状态信息。这样，就可以以轨迹棒作为输入装置，向机顶盒输入各种操作命令，如选台、输入 网址等。作为一个示例，该轨迹棒可以是遥控器。作为另一示例，该电视机中可以包括上述实施例4提供的芯片；该芯片可以接收 摄像头或者红外线接收器输入的数据，并解析。由上述的描述可以看出，本实施例提供的装置，可以将人的手势，通过红外线光源 转化为字符或者作为光标的位置信息输入到电脑或者电视机，从而可以达到键盘或鼠标的 作用。实施例6请参见图4，图4所示的为另一实施例提供的方法，可以在上述实施例中的红外线 检测装置上实现，包括如下步骤S401、按照一定的频率拍摄该红外线光源的图像。这步可以由图像获取设备实现，在一个示例中，图像获取设备可以是摄像头或者 照相机。该图像可以用二进制的数字格式表示，拍摄的频率可以大于等于30帧/s。频率可 以根据需要调整，频率较高的话，效果一般会较好。S402、接收到红外线光源发射的红外信号，并从接收的红外线信号中解析状态信 肩、o本步骤可以通过红外线接收模块实现，具体参见上述的实施例，不在赘述。S403、根据上述的状态信息，以及一段时间内拍摄的红外线光源的图像，解析红外 线光源在这段时间内的运动轨迹。该步骤可以由解析模块实现。S405、根据所述运动轨迹输出字符。本实施例提供的方法，可以根据红外线光源的运动轨迹，输出相应的字符，使用较 为便捷，且成本较低。
该方法可应用于电脑、手机或者电视机等，本实施例提供的方法，其步骤可通过软 件代码实现，由处理器执行。作为一个示例，当应用于电脑时，如摄像头通过USB 口和电脑相连，摄像头拍摄的 红外线光源的照片、红外线接收模块通过USB 口将数据送入到电脑的内存，CPU执行实现解 析模块的代码，从内存中读取输入的照片数据以及状态信息，并进行解析。使用上述实施例提供的装置和方法，可以实现计算机、手机、PDA、游戏机、导航设 备、P0S机、家用电器、工业仪表、可穿戴计算机等所有使用图形用户界面(GUI)的设备获取 光标位置和按键信息，实现类似鼠标、触摸板和触摸屏以及键盘等的功能。以上所述仅为较佳的实施例，并非对本发明作任何形式上和实质上的限制，凡熟 悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用以上所揭示的技术内容， 而作出的些许更动、修饰与演变的等同变化，均为本发明的等效实施例；同时，凡依据本发 明的实质对以上实施例所作的任何等同变化的更动、修饰与演变，均仍属于本发明的技术 方案的范围内。
权利要求
一种红外线检测装置，其特征在于，包括图像获取设备，用于按照一定的频率拍摄红外线光源的图像；红外线接收模块，用于接收所述红外线光源发射的红外信号，并从接收的红外信号中解析状态信息；解析模块，用于根据所述红外线接收模块解析的状态信息，以及所述图像获取设备在一段时间内拍摄的红外线光源的图像，解析所述红外线光源在这段时间内的运动轨迹，根据所述运动轨迹输出字符。
2.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述解析模块包括轨迹获取模块，用于根据所述图像获取设备在这段时间内获取的红外线光源的图像， 解析所述红外线光源在这段时间内的运动轨迹；轨迹库，包括运动轨迹和字符之间的对应关系；匹配模块，用于将所述轨迹获取模块解析所得到的运动轨迹，与所述轨迹库中的运动 轨迹匹配，根据匹配的程度获取一个或多个对应的字符；输出模块，用于输出所述匹配模块获得的字符。
3.如权利要求2所述的装置，其特征在于，所述轨迹获取模块，具体用于，根据所述图 像获取设备在这段时间内获取的图像，解析所述红外线光源在所述图像中的坐标信息，根 据所述坐标信息获取所述红外线光源的运动轨迹。
4.如权利要求1-3任一所述的装置，其特征在于，所述解析模块还用于，输出所述图像 获取设备拍摄的红外线光源的位置信息，并输出所述状态信息。
5.一种红外线输入装置，其特征在于，包括控制芯片、红外灯以及至少一个按键；所述控制芯片，用于当检测到所述至少一个按键中一个按键按下时，将预设的状态信 息调到红外信号中，并通过所述红外灯发射所述红外信号。
6.如权利要求5所述的装置，其特征在于，所述装置为戒指状、或棒状。
7.一种图形用户界面设备，其特征在于，包括如权利要求1-5任一所述的红外线检测 装置，所述红外线检测装置用于接收如权利要求5或6所述的红外线输入装置发射的红外 信号。
8.如权利要求7所述的装置，包括电脑、手机、电视机、游戏机、个人数字助理、家用电 器和工业仪器仪表。
9.如权利要求7所述的装置，其特征在于，所述装置为电视机，所述红外线输入装置为 电视机遥控器。
10.一种红外线检测方法，其特征在于，包括按照一定的频率拍摄红外线光源的图像；接收所述红外线光源的发射的红外信号，并从接收的红外线信号中解析状态信息；根据所述状态信息，以及在一段时间内所述红外线光源拍摄的图像，解析所述红外线 光源在这段时间内的运动轨迹，根据所述运动轨迹输出字符。
全文摘要
本发明的实施例提供的方案，通过图像获取设备拍摄红外线光源的图像，通过红外线接收模块接收该红外线光源的状态信息，根据红外线光源的运动轨迹以及状态信息输出字符，从而可以利用红外线光源实现字符的输入。
文档编号G06F3/042GK101859209SQ201010187628
公开日2010年10月13日 申请日期2010年5月28日 优先权日2010年5月28日
发明者程宇航 申请人:程宇航