专利名称：一种光标控制系统的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及光标控制的技术领域，尤其涉及一种光标控制系统。
背景技术：
随着计算机应用领域的不断拓展以及部分家电产品的PC(PerS0nalC0mputer，个 人计算机)化、智能化、娱乐化的发展，互动需求越来越多，因此，在很多的应用系统中，普 通的遥控器、鼠标已经不能满足互动需求。为了适应这种需求，从业者开发出了带有鼠标功 能的遥控器，图1-图3所示即为三种不同类型的鼠标式遥控器，其中，图1所示的鼠标式遥 控器是采用方向键控制光标的移动，图2所示的鼠标式遥控器是采用轨迹球来控制光标的 移动，这两种鼠标式遥控器虽然满足了上述部分应用需求，但由于在控制光标移动的时候， 要单纯地按压方向键或者轨迹球，不仅移动起来非常慢，而且也不符合一般消费者的使用 习惯，导致操作不便，更无法参与到玩游戏这种多媒体互动应用中。图3所示的鼠标式遥控器解决了图1和图2所示的鼠标式遥控器在使用中的问 题，其是采用设置于遥控器本体上的发光体发光作为标志物，其移动轨迹信息直接反馈到 位于机顶盒端或计算机端或电视端的接收盒的摄像头拍摄的图片中从而控制屏幕光标的 移动，这种鼠标式遥控器虽然满足了部分应用系统的需求，但由于需要在机顶盒、PC或电视 上安装一个带有摄像头的接收盒，以捕捉遥控器上的发光体作为标志物移动时的图像，据 以判断光电信号运动的模式，并采用相对坐标来控制光标移动。因此，这种方式不仅增加了 成本，而且由于采用相对坐标，遥控器的指向与屏幕上的光标并不对应，无法将遥控器扩展 成游戏手柄外设，例如采用这种鼠标式遥控器进行射击游戏，由于发光枪的指向与屏幕准 星不对应，用户操作起来非常不方便。
实用新型内容为了解决现有技术中的鼠标式遥控器的诸多缺点，本实用新型实施例提供了一种 光标控制系统。本实用新型的上述目的是通过如下技术方案实现的本实用新型实施例提供了一种光标控制系统，所述系统包括多个发光体，设置于 处理主机的显示器上；遥控器，与所述处理主机通过有线或无线方式连接，所述遥控器包 括摄像头，用于采集所述多个发光体发出的光，成像到一预先设定的平面上；数据处理单 元，用于根据所述成像平面内的多个发光体的位置，计算与所述遥控器的空中位置相对应 的所述显示器中的鼠标光标的位置坐标；数据传送单元，用于将所述鼠标光标的位置坐标 发送到所述处理主机。本实用新型实施例还提供了一种光标控制系统，所述系统包括多个反光体，设置 于处理主机的显示器上；遥控器，与所述处理主机通过有线或无线方式连接，所述遥控器包 括发光体，用于发射红外光或白炽光；摄像头，用于采集所述多个反光体反射的光，成像 到一预先设定的平面上；数据处理单元，用于根据所述成像平面内的多个发光体的位置，计算与所述遥控器的空中位置相对应的所述显示器中的鼠标光标的位置坐标；数据传送单元，用于将所述鼠标光标的位置坐标发送到所述处理主机。本实用新型提供的光标控制系统，可以使遥控器的指向和光标完全对应，不仅直 观，而且能达到控制光标快速移动、准确定位、指向精确的效果。
此处所说明的附图用来提供对本实用新型的进一步理解，构成本申请的一部分， 并不构成对本实用新型的限定。在附图中图1为现有技术的一种鼠标式遥控器的结构示意图；图2为现有技术的另外一种鼠标式遥控器的结构示意图；图3为现有技术的另外一种鼠标式遥控器的结构示意图；图4为本实用新型的一个实施例的光标控制系统组成框图；图5为图4所示实施例的光标控制系统的数据处理单元的组成示意图；图6为图4所示实施例的光标控制系统的工作状态示意图；图7为本实用新型另外一个实施例的光标控制系统组成框图；图8为图7所示实施例的光标控制系统的工作状态示意图。
具体实施方式
为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例 和附图，对本实用新型实施例做进一步详细说明。在此，本实用新型的示意性实施例及其说 明用于解释本实用新型，但并不作为对本实用新型的限定。本实用新型实施例提供一种光标控制系统，
以下结合附图对本实施例进行详细说 明。图4为本实施例的光标控制系统的组成框图，请参照图4，本实用新型的光标控制 系统与处理主机通过有线或无线的方式耦合，该光标控制系统包括多个发光体41和遥控 器42，其中发光体41用于发射光线，以便遥控器42根据获取到的多个发光体41的位置信 息，确定该遥控器的绝对坐标。其光源可以是白炽光，也可以是红外光，本实施例并不以此 作为限制。在本实施例中，该多个发光体41设置于处理主机的显示器的显示平面上，以不影 响该显示器的显示位置为宜，并且，本实施例也不限制该发光体41的个数，例如可以为2 个、3个或4个等，该多个发光体41组成的形状可以是直线、三角形、四边形或者其他形状， 本实施例也不以此作为限制。遥控器42用于感知多个发光体41的位置，以确定该遥控器的绝对坐标，以便处理 主机根据该绝对坐标以光标的形式显示在其显示器上。在本实施例中，该遥控器42与处理主机通过有线或无线的方式相连，该遥控器42 包括摄像头421、数据处理单元422以及数据传输单元423，其中摄像头421用于采集设置于处理主机的显示器上的多个发光体41发射的光，成像 到一个预先设定的平面上，例如可以成像到宽为W，高为H的平面上。该摄像头421设置于遥控器42的前端，朝向所述处理主机的显示器的位置，以便拍摄设置于该显示器上的多个发光体41的图像。由于摄像头421的位置的不同，也即遥控器的指向的不同，其拍摄出来 的多个发光体41的图像也不相同。数据处理单元422用于对摄像头421获取的图像信息进行处理，以获得遥控器 42的绝对坐标，也即根据所述成像平面内的多个发光体的位置，计算与所述遥控器的空中 位置相对应的所述显示器中鼠标光标的相对位置。在本实施例中，该数据处理单元422可 以通过现场可编程门阵列(Field-Programmable Gate Array, FPGA)实现，请参照图5，该 FPGA包括数据采集与储存模块51，用于实时采集摄像头捕获的图像数据，根据采集到的图 像数据建立统计缓冲区，利用形态学算法、直方图归一化算法，保存二值图像数据。在本实 施例中，其用于对从Mage-Sensor摄像头芯片并口输入的图像信息进行数据采集和储存， 采样速率可以为60帧/秒；聚类算法模块52，用于分析红外干扰数据与真实目标的几何特征、缓冲区范围内 有效持续帧数，依据有效目标的几何特性，初步确定候选有效目标，并针对候选有效目标， 利用聚类算法、轨迹运动特征统计方法，判断是否存在真实的有效目标，通常情况下，真实 的有效目标具有连续的、非静止的运动特性，而噪音通常为间断的、小范围的不规则运动， 据此根据分析结果确定真实的有效目标；特征消噪模块53，利用统计学原理，通过大量分析不同干扰源的特性，基于不同真 实的有效目标间的几何特征、有效持续时间、运动轨迹等特征，建立一组滤波器，进行消噪 处理，去除其中的大面积光斑或散点，有效地保证真实的有效目标的精确定位与跟踪；目标重心计算模块54，用于对有效目标进行重心计算；光标偏移量计算模块55，用于根据成像于所述平面内的多个发光体间的距离相对 于实际的多个发光体间的距离的比例，折算出遥控器相对于处理主机的显示平面的角度以 及遥控器到处理主机的显示平面的距离；然后根据前述计算获得的有效目标的目标重心和 前述计算获得的角度及距离，计算出遥控器的空中位置坐标，从而可以得到相对于上一帧 坐标的偏移量。该FPGA还可以进一步包括多路选择模块56，用于对输出进行选择，例如可以输出XY坐标上的位移信息，或 者也可以输出Mage-Sensor摄像头芯片并口输入的图像数据；数据传输模块57，用于为外部USB或者蓝牙模块提供数据接口 ；控制逻辑58，用于提供其他的功能模块所需的参数设定，判断阈值设定等；I2C接口 59，用于为用户提供对控制逻辑的写入或者读取操作。数据传输单元423用于将数据处理单元422确定的遥控器的绝对位置坐标信息通 过有线或无线的方式发送给处理主机，以便处理主机根据该遥控器的绝对位置坐标以光标 的形式显示于其显示器上。在本实施例中，数据传输单元423可以是蓝牙模块、射频模块、 USB模块等。本实施例的光标控制系统可以应用于处理主机及其显示器，该处理主机包括计算 机主机、数字电视、数字电视机顶盒等，相应的，该处理主机的显示器即为计算机主机显示 器、电视机等。上述只是举例说明，本实施例并不以此作为限制，例如该处理主机的显示器也可以是其他显示设备。为使本实施例的光标控制系统更加清楚易懂，以下结合图6所示的光标控制系统 工作状态示意图对本实施例的光标控制系统进行说明。请参照图6，本实施例以光标控制系统应用于计算机系统为例进行说明，但本实施 例并不以此作为限制。在本实施例中，该光标控制系统的多个发光体61为红外发光管，且 数量为4个，分别设置于计算机系统的计算机显示器的显示屏幕的四个角的位置，组成长 方形阵列；在本实施例中，该光标控制系统的遥控器62与计算机主机通过有线或无线的方 式与计算机系统的计算机主机相连，该遥控器62的摄像头621对着显示屏幕，该摄像头621 采集到4个红外发光管发出的光，在宽高为640*480个像素的平面上成像，而该遥控器62 的数据处理单元(图未示)根据摄像头621采集到的图像信息，计算出4个光斑组成的四边 形的重心，并根据4个光斑的距离相对于4个发光体的实际距离的比例，折算出当前用户所 持遥控器的角度，从而算出实时的遥控器的坐标，通过该遥控器62的数据传输单元(图未 示)发送给计算机主机，由计算机主机通过光标的形式显示于其显示器的显示屏幕上。这 样，计算机显示器上的光标就可随用户遥控器的移动而实时移动。本实用新型提供的光标控制系统，不仅解决了原鼠标式遥控器工作时的角度局限 性，同时解决了原鼠标式遥控器需要接收端的问题，降低了方案整体成本。本实用新型提供 的光标控制系统可以使遥控器的指向和光标完全对应，不仅直观，而且能达到控制光标快 速移动、准确定位、指向精确的效果。解决了原鼠标遥控器在游戏领域，由于遥控器指向和 屏幕上鼠标不对应的问题，使游戏，尤其是运动类游戏更真实化，也扩展了光标控制系统的 营业范围和功能。例如，应用本实施例的光标控制系统，不但可以利用其遥控器原有功能看电视、录 像、V⑶、DVD等，还能利用本实施例的该光标控制系统的改造实现玩游戏、上网、发电子邮 件、网上购物、网上点播等功能。本实用新型实施例还提供一种光标控制系统，
以下结合附图对本实施例进行详细 说明。图7为本实施例的光标控制系统的组成框图，请参照图7，本实施例的光标控制系 统与处理主机通过有线或无线的方式耦合，该光标控制系统包括多个反光体71和遥控器 72，其中反光体71用于反射发光体发出的光线，以便遥控器72根据获取到的多个反光体 71的位置信息，确定该遥控器的绝对坐标。在本实施例中，该反光体71可以是反光布、反光 粉或反光漆等，本实施例并不以此作为限制。在本实施例中，该多个反光体71设置于处理主机的显示器的显示平面上，以不影 响该显示器的显示位置为宜，并且，本实施例也不限制该发光体71的个数，例如可以为2 个、3个或4个等，该多个反光体71组成的形状可以是直线、三角形、四边形或者其他形状， 本实施例也不以此作为限制。而每一个反光体71的形状和大小也任意。遥控器72用于感知多个反光体71的位置，以确定该遥控器的绝对坐标，以便处理 主机根据该绝对坐标以光标的形式显示在其显示器上。在本实施例中，该遥控器72与处理主机通过有线或无线的方式耦合，该遥控器72 包括发光体721、摄像头722、数据处理单元723以及数据传输单元724，其中[0049]发光体721用于发出光线，以便发光体71反射该光线，被摄像头722所采集，该发光体721的光源可以是白炽光，也可以是红外光，本实施例并不以此作为限制。该发光体 721可以设置于便于发射光线以被反光体71反射的位置，例如设置于摄像头722的四周，但 本实施例并不以此作为限制。摄像头722用于采集设置于处理主机的显示器上的多个反光体71反射的光，成像 到一个预先设定的平面上，例如可以成像到宽为W，高为H的平面上。该摄像头722设置于 遥控器72的前端，朝向所述处理主机的显示器的位置，以便拍摄设置于该显示器上的多个 反光体71的图像。由于摄像头722的位置的不同，也即遥控器的指向的不同，其拍摄出来 的多个反光体71的图像也不相同。数据处理单元723用于对摄像头722获取的图像信息进行处理，以获得遥控器72 的绝对坐标，也即根据所述成像平面内的多个反光体的位置，计算与所述遥控器的空中位 置相对应的所述显示器中鼠标光标的相对位置。在本实施例中，该数据处理单元723也可 以通过现场可编程门阵列(Field-Programmable Gate Array, FPGA)实现，详见图5，在此 不再赘述。数据传输单元724用于将数据处理单元723确定的遥控器的绝对位置坐标信息通 过有线或无线的方式发送给处理主机，以便处理主机根据该遥控器的绝对位置坐标以光标 的形式显示于其显示器上。在本实施例中，数据传输单元724可以是蓝牙模块、射频模块、 USB模块等。本实施例的光标控制系统可以应用于处理主机及其显示器，该处理主机包括计算 机主机、数字电视、数字电视机顶盒等，相应的，该处理主机的显示器即为计算机主机显示 器、电视机等。上述只是举例说明，本实施例并不以此作为限制，例如该处理主机的显示器 也可以是其他显示设备。为使本实施例的光标控制系统更加清楚易懂，以下结合图9所示的光标控制系统 工作状态示意图对本实施例的光标控制系统进行说明。请参照图8，本实施例以光标控制系统应用于计算机系统为例进行说明，但本实施 例并不以此作为限制，在本实施例中，该光标控制系统的多个反光体81由反光布制成，数 量为4个，分别设置于计算机系统的计算机显示器的显示屏幕的四个角的位置，组成长方 形阵列；在本实施例中，该光标控制系统的遥控器82与计算机主机通过有线或无线的方式 与计算机系统的计算机主机相连，其中，该遥控器82的发光体821为一个红外发光管，设置 于该光标控制系统的摄像头822的四周，该遥控器82的摄像头822对着显示屏幕，该摄像 头822采集到4个反光体反射出的光，在宽高为640*480个像素的平面上成像，而该遥控器 82的数据处理单元(图未示)根据摄像头822采集到的图像信息，计算出4个光斑组成的 四边形的重心，并根据4个光斑的距离相对于4个发光体的实际距离的比例，折算出当前 用户所持遥控器的角度，从而算出实时的遥控器的坐标，通过该遥控器82的数据传输单元 (图未示)发送给计算机主机，由计算机主机通过光标的形式显示于其显示器的显示屏幕 上。这样，计算机显示器上的光标就可随用户遥控器的移动而实时移动。本实用新型提供的光标控制系统，不仅解决了原鼠标式遥控器工作时的角度局限 性，同时解决了原鼠标式遥控器需要接收端的问题，降低了方案整体成本。本实用新型提供 的光标控制系统可以使遥控器的指向和光标完全对应，不仅直观，而且能达到控制光标快速移动、准确定位、指向精确的效果。解决了原鼠标遥控器在游戏领域，由于遥控器指向和屏幕上鼠标不对应的问题，使游戏，尤其是运动类游戏更真实化，也扩展了光标控制系统的 营业范围和功能。例如，应用本实施例的光标控制系统，不但可以利用其遥控器原有功能看电视、录 像、V⑶、DVD等，还能利用本实施例的该光标控制系统的改造实现玩游戏、上网、发电子邮 件、网上购物、网上点播等功能。结合本文中所公开的实施例描述的方法或算法的步骤可以直接用硬件、处理器执 行的软件模块，或者二者的结合来实施。软件模块可以置于随机存储器(RAM)、内存、只读存 储器(ROM)、电可编程ROM、电可擦除可编程ROM、寄存器、硬盘、可移动磁盘、CD-ROM、或技术 领域内所公知的任意其它形式的存储介质中。以上所述的具体实施例，对本实用新型的目的、技术方案和有益效果进行了进一 步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本实用新型的具体实施例，并不用于限定本实用 新型的保护范围，凡在本实用新型的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等， 均应包含在本实用新型的保护范围之内。
权利要求一种光标控制系统，其特征在于，所述系统包括多个发光体，设置于处理主机的显示器上；遥控器，与所述处理主机通过有线或无线方式连接，所述遥控器包括摄像头，用于采集所述多个发光体发出的光，成像到一预先设定的平面上；数据处理单元，用于根据所述成像平面内的多个发光体的位置，计算与所述遥控器的空中位置相对应的所述显示器中鼠标光标的位置坐标；数据传送单元，用于将所述鼠标光标的位置坐标发送到所述处理主机。
2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述发光体的光源为白炽光或红外光；所 述发光体的个数为2个、3个或4个。
3.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述多个发光体组成的形状为直线、三角 形、四边形或m*n的方阵。
4.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述处理主机为计算机主机或数字电视 或机顶盒；所述处理主机的显示器为计算机的显示器、电视机。
5.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述数据处理单元为现场可编程门阵列 FPGA,所述FPGA包括数据采集与储存模块，用于对所述摄像头拍摄的图像信息进行采集和储存； 聚类算法模块，用于根据所述图像信息确定有效目标； 特征消噪模块，用于消除除所述有效目标之外的光斑或散点； 目标重心计算模块，用于计算所述有效目标的重心；光标偏移量计算模块，用于根据所述有效目标的重心，计算所述遥控器的空中位置坐标。
6.一种光标控制系统，其特征在于，所述系统包括 多个反光体，设置于处理主机的显示器上；遥控器，与所述处理主机通过有线或无线方式连接，所述遥控器包括 发光体，用于发射红外光或白炽光；摄像头，用于采集所述多个反光体反射的光，成像到一预先设定的平面上； 数据处理单元，用于根据所述成像平面内的多个发光体的位置，计算与所述遥控器的 空中位置相对应的所述显示器中鼠标光标的位置坐标；数据传送单元，用于将所述鼠标光标的位置坐标发送到所述处理主机。
7.根据权利要求6所述的系统，其特征在于，所述反光体由反光布、反光粉或反光漆制 成；所述反光体的个数为2个、3个或4个。
8.根据权利要求6所述的系统，其特征在于，所述多个反光体组成的形状为直线、三角 形、四边形或m*n的方阵。
9.根据权利要求6所述的系统，其特征在于，所述处理主机为计算机主机或数字电视 或机顶盒；所述处理主机的显示器为计算机的显示器、电视机。
10.根据权利要求6所述的系统，其特征在于，所述数据处理单元为FPGA，所述FPGA包括数据采集与储存模块，用于对所述摄像头拍摄的图像信息进行采集和储存； 聚类算法模块，用于根据所述图像信息确定有效目标；特征消噪模块，用于消除除所述有效目标之外的光斑或散点； 目标重心计算模块，用于计算所述有效目标的重心； 光标偏移量计算模块，用于根据所述有效目标的重心，计算所述遥控器的空中位置坐标。
专利摘要本实用新型实施例提供一种光标控制系统，所述系统包括多个发光体，设置于处理主机的显示器上；遥控器，与所述处理主机通过有线或无线方式连接，所述遥控器包括摄像头，用于采集所述多个发光体发出的光，成像到一预先设定的平面上；数据处理单元，用于根据所述成像平面内的多个发光体的位置，计算与所述遥控器的空中位置相对应的所述显示器中鼠标光标的位置；数据传送单元，用于将所述鼠标光标的位置发送到所述处理主机。本实用新型提供的光标控制系统，可以使遥控器的指向和光标完全对应，不仅直观，而且能达到控制光标快速移动、准确定位、指向精确的效果。
文档编号G08C17/00GK201576260SQ20102004683
公开日2010年9月8日 申请日期2010年1月13日 优先权日2010年1月13日
发明者李刚, 洪钧, 路海明, 邓宇, 韩坚, 马辉 申请人:北京视博数字电视科技有限公司