基于目标追踪的遥控器及其遥控方法
【专利摘要】本发明公开了一种基于目标追踪的遥控器，智能电视端设置有接收器以及两个非可见光点光源；遥控器包括有图像采集模块、图像处理模块、光标确定模块、发送模块、控制模块以及电源模块，图像采集模块采集非可见光点光源数据，图像处理模块对采集到的数据进行滤波除燥以及二值化，得到二值光点图像数据，光标确定模块计算出各个光点的中心坐标以及采集到的光点个数发送给控制模块进行处理，进行光标确定后通过发送模块发送给智能电视端；智能电视端的接收器接收光标坐标并进行处理得到HID鼠标数据，进行控制。本发明的遥控器，通过智能电视上固定的两个非可见光源进行直接追踪目标定位，简单且定位精度高，本发明同时公开了对应的遥控方法。
【专利说明】基于目标追踪的遥控器及其遥控方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及智能电视的遥控器【技术领域】，具体涉及ー种基于目标追踪的遥控及其遥控方法。
【背景技术】
[0002]随着基于Android操作系统的GoogleTV等智能电视的逐步推出，进行节目选单的传统遥控器已经不能满足人们的需求。传统的电视遥控器靠反复按动采用固定模式的光标控制按钮，提供光标控制中的上移、下移、左移、右移等功能。无法实现光标的任意移动，而且在光线较暗的情况下，按键不容易分辨，容易按错，操作繁琐。最关键的是现在的的智能电视是三网融合后智能终端的体现，传统遥控器在智能电视方面显得カ不从心。所以为方便对智能电视的操作，将鼠标的功能添加到遥控器上实现在空中挥动该遥控器就能方便的对电视界面选单选项进行控制已经势在必行。
[0003]现有的带有鼠标功能的遥控器主在空中定位方面主要是采用陀螺仪传感器、或重力加速度传感器来实现，这种方案算法的开发难度大，成本开销比较大，而且对于小目标的定位效果很差。因此，有必要提供ー种实现简单、定位准确的基于目标追踪的遥控器来解决现有技术的缺陷。
【发明内容】
[0004]本发明的目的是提供一种采用直接追踪目标的定位方案，实现简単，而且定位精度的基于目标追踪的遥控器及其编遥控方法。
[0005]本发明提供一种基于目标追踪的遥控器，用于对智能电视端进行遥控，所述智能电视端设置有接收器以及两个非可见光点光源；所述遥控器包括有图像采集模块、图像处理模块、光标确定模块、发送模块、控制模块以及电源模块，所述图像采集模块用于采集智能电视端的非可见光点光源数据，所述图像处理模块对采集到的数据进行滤波除燥以及ニ值化，得到ニ值光点图像数据，所述光标确定模块计算出各个光点的中心坐标以及采集到的光点个数，最后将光点的中心坐标以及光点个数信息发送给控制模块进行处理，控制模块进行光标确定并通过发送模块发送给智能电视端，所述电源模块用于提供电源；
[0006]智能电视端的接收器用于接收遥控器的发送模块发送过来的光标坐标并进行处理得到HID鼠标数据，遥控器根据所述HID鼠标数据实现对智能电视的控制。
[0007]较佳地，所述非可见光点光源位于同一水平线上。
[0008]较佳地，所述非可见光点光源为红外发光二级管。
[0009]较佳地，所述图像采集模块设有红外滤光片。
[0010]较佳地，所述图像采集模块采用CMOS图像传感器，分辨率为640 X 480。
[0011]相应地，本发明同时提供了ー种如上所述的基于目标追踪的遥控器的遥控方法，包括以下步骤:步骤1:点亮两个非可见光光源，启动遥控器电源；步骤2:初始化图像采集模块的摄像头，采集两个非可见光光源的数据；步骤3:图像处理模块对采集到的数据进行滤波ニ值化，找出各个光点中心坐标；步骤4:根据两个中心坐标计算出摄像头偏转的角度，再算出准光标坐标；步骤5:对准光标坐标进行旋转变换得到正确的坐标；步骤6:将得到的光标进行滤波，消抖；步骤7:将光标通过发送模块传送给智能电视端的接收器，经过处理后得到HID鼠标数据。
[0012]与现有技术相比，本发明的基于目标追踪的遥控器，在遥控器上设置了图像采集模块，通过智能电视上固定的两个非可见光源进行直接追踪目标定位。方案实现简单，且能够达到更高精度的定位，为用户提供便利服务和改善用户体验。
【专利附图】
【附图说明】
[0013]为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。
[0014]图1是本发明实施例的基于目标追踪的遥控器的结构不意图；
[0015]图2是本发明实施例基于目标追踪的遥控器的遥控方法的流程图；
[0016]图3至图5是本发明实施例基于目标追踪的遥控器的遥控方法进行坐标确定的结构示意图。
【具体实施方式】
[0017]下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
[0018]參考图1，本发明提供一种基于目标追踪的遥控器，用于对智能电视端进行遥控，所述智能电视端设置有接收器以及两个非可见光点光源，与一般的遥控器和带空中定位的遥控器不同的是，本发明把一个摄像头镶嵌在遥控器上并通过智能电视上固定的两个非可见光源进行直接追踪目标定位。两个非可见光点光源放置在智能电视端，并在同一水平线上，采用的光源是红外发光二级管。所述遥控器包括有图像采集模块、图像处理模块、光标确定模块、发送模块、控制模块以及电源模块，图像采集模块未采用CMOS图像传感器的摄像头，分辨率为640X480，并加上红外滤光片，使得传感器只能允许红外的波长的光进来，所述图像采集模块用于采集智能电视端的非可见光点光源数据，所述图像处理模块对采集到的数据进行滤波除燥以及ニ值化，得到ニ值光点图像数据，所述光标确定模块计算出各个光点的中心坐标以及采集到的光点个数，最后将光点的中心坐标以及光点个数信息发送给控制模块进行处理，控制模块进行光标确定并通过发送模块发送给智能电视端，在本发明的实施例中，所述控制模块为单片机。所述电源模块用于提供电源。
[0019]光标确定及发送模块主要是负责坐标点的运算补偿算法的实现。与智能电视相连的接收器用于接收发送模块送来的光标坐标。并将光标坐标传送给单片机处理得到HID (Handset Interface Device)鼠标数据。遥控器根据所述HID鼠标数据实现对智能电视的控制。在本发明的实施例中，接收器为红外接收头，红外接收头将接收到的信号发送给单片机，单片机设置在红外接收头与智能电视之间，所述单片机中含有USB2.0内核，支持HID鼠标协议，可以通过修改HID设备描述符，将收到的坐标数据转变成HID鼠标数据。USB设备通过描述符来反映它们的属性。对于HID类设备，比USB设备多一个报告描述符。因为现有的HID鼠标都是针对相对坐标的,而本发明实施例的方案是摄像头拍到的是绝对坐标，是在标准HID鼠标的基础上进行HID鼠标的报告描述符的修改,得到绝对坐标的HID鼠标。并将X坐标的数值范围改为0-480，将Y坐标的数值范围改为0-到360。
[0020]參考图2，相应地，本发明同时提供了ー种如上所述的基于目标追踪的遥控器的遥控方法，包括以下步骤:
[0021]步骤S001:点亮两个非可见光光源，启动遥控器电源；
[0022]步骤S002:初始化图像采集模块的摄像头，采集两个非可见光光源的数据；
[0023]步骤S003:图像处理模块对采集到的数据进行滤波ニ值化，找出各个光点中心坐标;
[0024]步骤S004:根据两个中心坐标计算出摄像头偏转的角度，再算出准光标坐标；
[0025]步骤S005:对准光标坐标进行旋转变换得到正确的坐标；
[0026]步骤S006:将得到的光标进行滤波，消抖；
[0027]步骤S007:将光标通过发送模块传送给智能电视端的接收器，经过处理后得到HID鼠标数据。
[0028]具体地，在实现确定光标点坐标时，图像处理模块拍摄到的标定点的中心坐标在每ー场的场消隐期间传送给单片机。单片机将收到的数据精心解析，得到两个标定点的中心坐标(X，y)和(X，y)，根绝这两点坐标计算出摄像头平面与水平面之间的夹角。此时要对得到的角度进行平滑滤波，目的消除由于手动或者标定点的闪动造成的干扰。最后进行坐标旋转及补偿，得到最终的光标点坐标。
[0029]在进行坐标校正与补偿时，由于非可见光点光源在同一条直线上，所以可以根据得到的ニ值图像中两个光点中心坐标可求出遥控器上的CMOS传感器与水平方向的角度a，求出图像中所有光点中心坐标的中心作为准光标坐标。当手持遥控器处于水平位置移动时，光点坐标的移动也是根据遥控器的移动方向朝相反的方向移动，但是当手持遥控器使得摄像头与水平方向出现了一定角度后，在移动遥控器时光标移动的方向便出现了偏差。摄像头和水平之间有个夹角的时候，分为摄像头顺时针偏转和逆时针偏转两种情況。
[0030]摄像头顺时针旋转吋，取景框由原来实线框旋转变成了虚线框，偏转了 a角度，而一般从取景框里得到的坐标是和虚线框里取景框是一致的，真正需要对应到智能电视屏幕上的坐标确是实现取景框对应的坐标。需要得到的值是Υ0Χ坐标系里的坐标值，它是和智能电视屏幕一祥水平放置的，而从摄像头得到的坐标是Y’ 0’ X’坐标系里的。因此需要把坐标从Y’ 0’ X’逆时针旋转到Υ0Χ，有平面坐标旋转转换矩阵公式可知:
[0031]X = X，cos a+Y’ sin a
[0032]Y = Y，cos a_X’ sin a
[0033]当摄像头逆时针偏转时，此时与顺时针旋转时的情况类似，此时a角为负角度，公式不变。
[0034]參考图3，当坐标系旋转为Υ0Χ时，可以看到X轴下方的虚线框部分的Y坐标为负，而负的坐标并没有在智能电视屏幕上对应，这里都是定义从0开始为起始点。所以需要把X坐标轴向下平移，来保证所有虚线框里的点坐标都是正的。将X轴向下移动Lsina，可以保证虚线框内的所有点都是正的。(L为摄像头成像分辨率的列)。
[0035]图3所示为逆时针旋转摄像头时的情況，Y轴坐标需要向左平移W sin a的距离。(w为摄像头成像分辨率的行)。
[0036]经过坐标补偿以后，可以看到摄像头拍摄到的标志点都在虚线框以内，若再用原来摄像头没有旋转的映射方法是不行。我们可以采取如下措施，先找到如图5中所示虚线取景框的中心点坐标(x0，yO)，再以这个中心点为中心点，构造ー个水平放置的480X360的长方形，在将坐标原点有原来的0点移动到0’点，最后在与电视屏幕上的坐标映射。
[0037]与现有技术相比，本发明的基于目标追踪的遥控器，在遥控器上设置了图像采集模块，通过智能电视上固定的两个非可见光源进行直接追踪目标定位。方案实现简单，且能够达到更高精度的定位，为用户提供便利服务和改善用户体验。
[0038]以上对本发明实施例所提供的基于目标追踪的遥控器，进行了详细介绍，本发明中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在【具体实施方式】及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。
【权利要求】
1.一种基于目标追踪的遥控器，用于对智能电视端进行遥控，其特征在于，所述智能电视端设置有接收器以及两个非可见光点光源；所述遥控器包括有图像采集模块、图像处理模块、光标确定模块、发送模块、控制模块以及电源模块，所述图像采集模块用于采集智能电视端的非可见光点光源数据，所述图像处理模块对采集到的数据进行滤波除燥以及ニ值化，得到ニ值光点图像数据，所述光标确定模块计算出各个光点的中心坐标以及采集到的光点个数，最后将光点的中心坐标以及光点个数信息发送给控制模块进行处理，控制模块进行光标确定并通过发送模块发送给智能电视端，所述电源模块用于提供电源； 智能电视端的接收器用于接收遥控器的发送模块发送过来的光标坐标并进行处理得到HID鼠标数据，遥控器根据所述HID鼠标数据实现对智能电视的控制。
2.如权利要求1所述的基于目标追踪的遥控器，其特征在于，所述非可见光点光源位于同一水平线上。
3.如权利要求2所述的基于目标追踪的遥控器，其特征在于，所述非可见光点光源为红外发光二级管。
4.如权利要求3所述的基于目标追踪的遥控器，其特征在于，所述图像采集模块设有红外滤光片。
5.如权利要求1所述的基于目标追踪的遥控器，其特征在于，所述图像采集模块采用CMOS图像传感器，分辨率为640X480。
6.一种如权利要求1所述的基于目标追踪的遥控器的遥控方法，其特征在于，包括以下步骤: 步骤1:点亮两个非可见光光源，启动遥控器电源； 步骤2:初始化图像采集模块的摄像头，采集两个非可见光光源的数据； 步骤3:图像处理模块对采集到的数据进行滤波ニ值化，找出各个光点中心坐标； 步骤4:根据两个中心坐标计算出摄像头偏转的角度，再算出准光标坐标； 步骤5:对准光标坐标进行旋转变换得到正确的坐标； 步骤6:将得到的光标进行滤波，消抖； 步骤7:将光标通过发送模块传送给智能电视端的接收器，经过处理后得到HID鼠标数据。
【文档编号】G08C17/00GK103456149SQ201310373136
【公开日】2013年12月18日 申请日期:2013年8月15日 优先权日:2013年8月15日
【发明者】杨艾琳, 李明, 罗笑南, 刘海亮, 苏航 申请人:中山大学深圳研究院