专利名称：一种通过识别动态轨迹控制光标、视窗操作的系统的制作方法
所属技术领域本发明涉及一种轨迹识别系统，特别是对通过识别动态轨迹控制光标、视窗操作的系统。
背景技术：
随着计算机硬件技术的不断发展，人们在电脑上使用鼠标的方式也发生了改变。特别是玩电脑游戏时，更多人开始用摇杆，方向盘，高精度鼠标来玩游戏。目前在市场上出现了一种用于电脑游戏的能用传感器来模拟鼠标通过反射点来控制屏幕鼠标移动的产品。该产品是一种根据反馈点来进行定位的反馈装置。但是，在使用该现有产品时要尽可能的减少周围的光线，因为该现有产品会从装置以及使用者背后的背景中采集反馈光线，微弱的光就会带来定位不准确的麻烦。同时，由于现有产品主要是针对游戏设计的模拟鼠标光标的移动，因此，使用者并不能通过该产品进行模拟点击鼠标功能键的动作，在光标移动到指定地点时，使用者仍需要借助鼠标、游戏手柄或是键盘上的热键等来完成下一步的操作。这样，就会使得使用者使用该产品的同时还需要配合外设一起才能完成操作。
另外，在中国专利公开号为CN1357862A的专利文献中，揭示了一种视窗的光标视觉点选方法及装置。该装置包含有一影像摄取装置以及一电脑，通过接口与该影像摄取装置沟通；该方法包含有取得使用者的瞳孔相对移动信息，而动态调整该光标与电脑的视窗间的相对位置关系。该专利文献揭示是技术方案能够让电脑使用者无须移动鼠标即可任意地操作光标移动，可避免手来回在鼠标与键盘间操作的不便。但，该专利文献所揭示的技术方案是根据使用者瞳孔的移动来定位光标。在进行操作时由图像摄取装置捕捉眼睛瞳孔的移动，这样，势必要限制使用者眼睛的活动，造成使用者眼睛的疲劳，带来使用上的不方便。同样地，该专利文献所揭示的技术方案也只是控制光标的移动，而不能完成其他功能的操作。
发明内容本发明的目的在于解决了现有产品中只能控制光标移动而无法进一步实现功能键操作的问题。
本发明的第二目的在于提供一种通过获取外界光源的动态轨迹来识别、操作光标、视窗的系统，使其具有使用方便、舒适的优点。
本发明的另外一个目的是提供一种通过获取外界光源的动态轨迹来识别、操作光标、视窗的系统，使其具有处理速度快、操作光标和视窗更灵敏的优点。
本发明的具体技术方案如下一种通过识别动态轨迹控制光标、视窗操作的系统，包括产生动态轨迹的光源；光学镜头；数字图像传感器，其接收光源通过光学镜头发送过来的光信号，并转化为电信号；接口单元，将数字图像传感器发送过来的电信号发送给相对应的计算机主机接口，计算机主机内的中央处理器接收发送过来的电信号，并计算出光源的位置数据，并根据一段时间内的位置数据计算出光标的动态轨迹的特征值，计算机主机内还包括连接中央处理器的存储单元，其存储位置数据和/或特征值；设定单元，其设定特定动态轨迹的特征值与功能键建立关联关系；比对单元，其将存储的位置数据或一段时间的动态轨迹的特征值与设定单元设定特定动态轨迹的特征值进行比对，并将比对结果反馈给中央处理器；中央处理器根据比对结果发送相应的控制光标或视窗的操作指令。
所述的设定单元内的特定动态轨迹的特征值是预先存入的，并将该特征值与功能键建立关联。
所述的设定单元内的特定动态轨迹的特征值还可以是实时获得到的动态轨迹的特征值，并将该特征值与功能键建立关联。
所述的比对单元把存储单元内保存的位置数据或特征值与设定单元设定的动态轨迹的特征值进行比对。
所述的比对单元将所述的位置数据或特征值与特征值进行比对，当比对结果一致时，将该比对结果发送给中央处理器，中央处理器发送执行功能键的指令；当比对结果不一致时，将该比对结果发送给中央处理器，中央处理器发送执行光标移动的指令。
比对单元进行比对时，比对结果一致即判断光标的一段动态轨迹的特征值和与功能键建立关联的特征值一致时，将该结果反馈给中央处理器，中央处理器发送该光源的位置数据返回该段动态轨迹的起始位置数据的指令。
所述中央处理器还进行如下的处理将当前光源的位置数据加上当前光源的位置数据和他前一个点的位置数据所得出的偏移量而预计光源下一时间点所到达的位置，该位置作为下一时间图像获取单元从获取光源的图像中截取一个小图像的中心，中央处理器将该小图像的信息反馈给图像获取单元；所述的图像获取单元根据该小图像的信息从其获取的光源的图像中截取一小图像，并将该小图像发送给计算机主机的中央处理器，中央处理器根据该小图像计算光源的位置数据。
所述小图像的大小是根据光源落在小窗口里的概率得出的经验值，该经验值预先设置好供中央处理器调用。
所述的光源采用带有电源的红外光源。
所述的数字图像传感器采用MT9M001芯片。
在所述的光源与光学镜头之间放置滤色片。
所述的接口单元为USB2.0接口、或无线USB接口、或1394接口、SATA接口、串/并行接口或者网络接口。
通过本发明的技术方案通过追踪光源所发出的光而实现动态轨迹捕捉识别的功能，捕捉识别的能力更强，在操作上更方便。进一步地，模拟鼠标功能键或键盘热键等功能的操作。同时，较之现有技术中揭示的以瞳孔位置定位光标的技术也更简便，更利于使用者操作。
为了能更进一步了解本发明的特征以及技术内容，以下结合本发明的具体实施例及附图进行说明。但所举附图及实施例并非用来对本发明加以限制。
图1是本发明通过识别动态轨迹控制光标、视窗操作的系统的基本逻辑框图。
图2是本发明通过识别动态轨迹控制光标、视窗操作的系统的另一基本逻辑框图。
图3是本发明的具体实施例的通过识别动态轨迹控制光标、视窗操作的系统的基本流程图。
具体实施方式如图1所示，为本发明通过识别动态轨迹控制光标、视窗操作的系统的基本逻辑框图，通过识别动态轨迹控制光标、视窗操作的系统，包括产生动态轨迹的光源；光源的光通过光学镜头进入数字图像传感器，该数字图像传感器接收光源通过光学镜头发送过来的光信号，并转化为电信号；该电信号通过接口单元进入计算机主机，计算机的中央处理器(CPU)接收数字图像传感器发送过来的电信号，并计算出光源的位置数据，并根据一段时间内的位置数据计算出光标的动态轨迹的特征值；存储单元连接CPU，该存储单元存储包括位置数据和特征值；设定单元和比对单元连接存储单元，所述的设定单元设定特定动态轨迹的特征值与功能键建立关联关系，并将该特征值及其建立的关联关系存储在存储单元内，特定动态轨迹的特征值可以是预先存入的，也可以是实时获得到的动态轨迹的特征值，其中，所述的功能键可以为鼠标、键盘或按键及其组合的功能键，用于实现完成某些特定的操作指令，如点击鼠标左键、键盘或按键上的关机指令等；所述的比对单元将存储单元内存储的位置数据、一段时间的动态轨迹的特征值与设定单元所设定特定动态轨迹的特征值进行比对，当比对结果一致时，也就是说，比对的特征值一致时其所表示的两段动态轨迹大致相同，此时，将该比对结果反馈给CPU，CPU生成并发送执行功能键的指令，同时，CPU还执行该光源的位置数据返回该段实时动态轨迹的起始位置数据的指令，其在显示器上显示的结果就是鼠标的光标未移动位置，而实现了功能键的操作；当比对结果不一致时，也就是说，比对的特征值不一致时其所表示的两段动态轨迹不大致相同，此时，将该比对结果反馈给CPU，CPU生成并执行光标移动的指令，其在显示器上显示的结果就是鼠标的光标按照光源运动的动态轨迹进行移动。这里所说的动态轨迹的大致相同或动态轨迹不大致相同，是指特征值反映的是对动态轨迹的模糊识别，模糊识别为所属技术领域内的公知常识，在此不再赘述。
另外，如图2所示，所述的设定单元设定特定动态轨迹的特征值与功能键建立关联关系，还可以将该特征值及其建立的关联关系存储在设定单元。特定动态轨迹的特征值可以是预先存入设定单元的，也可以是实时获得到的动态轨迹的特征值存入设定单元的。这样，比对单元在进行比对时就可以分别从存储单元和比对单元将特征值取出进行比对。
所述中央处理器还进行如下的处理将当前光源的位置数据加上当前光源的位置数据和他前一个点的位置数据所得出的偏移量而预计光源下一时间点所到达的位置，该位置作为下一时间图像获取单元从获取光源的图像中截取一个小图像的中心，中央处理器将该小图像的信息反馈给图像获取单元；所述的图像获取单元根据该小图像的信息从其获取的光源的图像中截取一小图像，并将该小图像发送给计算机主机的中央处理器，中央处理器根据该小图像计算光源的位置数据。所述小图像的大小是根据光源落在小窗口里的概率得出的经验值，该经验值预先设置好供中央处理器调用。
所述的功能键的指令可以是点击鼠标左键右键、键盘或按键上的关机指令等。
本发明中所述的接口单元为USB2.0接口、或无线USB接口、或1394接口、SATA接口、串/并行接口或者网络接口。
如图3所示，为通过动态轨迹控制光标、视窗操作的系统工作流程图，提供产生动态轨迹的光源及数字图像传感器，具体工作流程如下(1)初始化，建立图像获取单元成像尺寸定义的框架与视窗的尺寸比例对应关系，以及光源于图像获取单元成像尺寸定义的框架的位置数据映射到光标于视窗的位置数据的关系。
(2)数字图像传感器接收光源的光信号，并转化为图像的电信号。
(3)由CPU计算出当前光源重心点的位置数据，得出光源相对于数字图像传感器成像尺寸定义的框架的位置数据，并根据一段时间内的位置计算光源的动态轨迹的特征值。根据当前光源重心点的位置数据的变化得出一偏移量作为鼠标光标移动的量，例如，根据当前光源重心点的位置数据和其前一时间的光源重心点的位置数据得出偏移量，将当前光源重心点的位置数据加上该偏移量预计出鼠标光标下一时间的位置数据。该位置数据作为下一时间数字图像传感器获取到的光源的图像中截取的一个小图像的中心位置数据。CPU将该小图像的信息反馈给数字图像传感器，该数字图像传感器根据该小图像的数据从其获取到的光源的图像中截取相应的小图像，并将该小图像发送给CPU，CPU根据该小图像计算光源的位置数据。数字图像传感器根据这个位置数据采集相应的小图像，这样可以大大减少每次采集的数据量。其中，小图像的大小是根据光源落在小图像框架内(小窗口)的概率得出的经验值，该经验值预先设置好供计算单元调用。
(4)设定单元设定动态轨迹的特征值作为比对参考值，并建立该特征值与鼠标、键盘或按键的功能键的关联关系。设定单元的工作是为了对鼠标的按键动作进行模拟，可以预先设定几个动作，即，将光源的动态轨迹代替鼠标的左键单击动作、左键双击、右键单击等动作。把光源的运动轨迹进行模式识别，如果符合预先设定好的动作，则认为是用户希望进行相应的操作。动作输入对动作以一种轨迹进行替代，利用模式识别的方法判断实际得到的轨迹，以确定是否用户希望进行该动作。首先，对动作的选取要有针对性。一定要选取平时改变鼠标位置时尽可能用不到的轨迹，如对勾“∨”等。这样在实际使用时得到与设定轨迹相似的轨迹的情况就会尽可能少。其次，一旦使用者设定了某一轨迹作为一个动作，如“对勾”。那么，只有当他要做这个动作时，他才会有意识的画出这个轨迹。如果是在移动鼠标光标的过程中，偶然画出的相似的轨迹，那么，由于是无意识的行为，所以，从方向，角度，平整性，位置，速度等方面都会有所不同。其所造成的特征值的差异使得系统可以把它们区分出来。
(5)比对单元将实时获取的光源位置数据和一段时间内光源的动态轨迹的特征值与设定的特定动态轨迹的特征值进行比对。
(6)CPU根据比对结果生成并执行相应的控制光标及/或视窗操作的指令。
综上所述，对于本领域的普通技术人员来说，可以根据本发明的技术方案和技术构思作出其他各种相应的改变和变形，而所有这些改变和变形都应属于本发明所述的权利要求的保护范围。
权利要求
1.一种通过识别动态轨迹控制光标、视窗操作的系统，包括产生动态轨迹的光源；光学镜头；数字图像传感器，其接收光源通过光学镜头发送过来的光信号，并转化为电信号；接口单元，将数字图像传感器发送过来的电信号发送给相对应的计算机主机接口；计算机主机内的中央处理器接收发送过来的电信号，计算出光源的位置数据，并根据一段时间内的位置数据计算出光源的动态轨迹的特征值；其特征在于计算机主机内还包括连接中央处理器的存储单元，其存储位置数据和/或特征值；设定单元，其设定特定动态轨迹的特征值与功能键建立关联关系；比对单元，其将存储的位置数据或一段时间的动态轨迹的特征值与设定单元设定特定动态轨迹的特征值进行比对，并将比对结果反馈给中央处理器；中央处理器根据比对结果发送相应的控制光标或视窗的操作指令。
2.根据权利要求1所述的通过识别动态轨迹控制光标、视窗操作的系统，其特征在于所述的设定单元内的特定动态轨迹的特征值是预先存入的，并将该特征值与功能键建立关联。
3.根据权利要求1所述的通过识别动态轨迹控制光标、视窗操作的系统，其特征在于所述的设定单元内的特定动态轨迹的特征值还可以是实时获得到的动态轨迹的特征值，并将该特征值与功能键建立关联。
4.根据权利要求1所述的通过识别动态轨迹控制光标、视窗操作的系统，其特征在于所述的比对单元把存储单元内保存的位置数据或特征值与设定单元设定的动态轨迹的特征值进行比对。
5.根据权利要求4所述的通过识别动态轨迹控制光标、视窗操作的系统，其特征在于所述的比对单元将所述的位置数据或特征值与特征值进行比对，当比对结果一致时，将该比对结果发送给中央处理器，中央处理器发送执行功能键的指令；当比对结果不一致时，将该比对结果发送给中央处理器，中央处理器发送执行光标移动的指令。
6.根据权利要求5所述的通过识别动态轨迹控制光标、视窗操作的系统，其特征在于比对单元进行比对时，比对结果一致即判断光标的一段动态轨迹的特征值和与功能键建立关联的特征值一致时，将该结果反馈给中央处理器，中央处理器发送该光源的位置数据返回该段动态轨迹的起始位置数据的指令。
7.根据权利要求1所述的通过识别动态轨迹控制光标、视窗操作的系统，其特征在于所述的光源采用带有电源的红外光源。
8.根据权利要求1所述的通过识别动态轨迹控制光标、视窗操作的系统，其特征在于所述的数字图像传感器采用MT9M001芯片。
9.根据权利要求1所述的通过识别动态轨迹控制光标、视窗操作的系统，其特征在于所述中央处理器还进行如下的处理将当前光源的位置数据加上当前光源的位置数据和他前一个点的位置数据所得出的偏移量而预计光源下一时间点所到达的位置，该位置作为下一时间图像获取单元从获取光源的图像中截取一个小图像的中心，中央处理器将该小图像的信息反馈给图像获取单元；所述的图像获取单元根据该小图像的信息从其获取的光源的图像中截取一小图像，并将该小图像发送给计算机主机的中央处理器，中央处理器根据该小图像计算光源的位置数据。
10.根据权利要求9所述的通过识别动态轨迹控制光标、视窗操作的系统，其特征在于所述小图像的大小是根据光源落在小窗口里的概率得出的经验值，该经验值预先设置好供中央处理器调用。
11.根据权利要求1-10中任一项所述的通过识别动态轨迹控制光标、视窗操作的系统，其特征在于在所述的光源与光学镜头之间放置滤色片。
12.根据权利要求1-10中任一项所述的通过识别动态轨迹控制光标、视窗操作的系统，其特征在于所述的接口单元为USB2.0接口、或无线USB接口、或1394接口、SATA接口、串/并行接口或者网络接口。
全文摘要
本发明一种通过识别动态轨迹控制光标、视窗操作的系统，包括产生动态轨迹的光源；光学镜头；数字图像传感器，其接收光源通过光学镜头发送过来的光信号，并转化为电信号；接口单元，将数字图像传感器发送过来的电信号发送给相对应的计算机主机接口，计算机主机内的中央处理器接收该电信号，并计算出光源的位置数据，并根据一段时间内的位置数据计算出光标的动态轨迹的特征值，还包括存储单元，其存储位置数据和/或特征值；设定单元，其设定特定动态轨迹的特征值与功能键建立关联关系；比对单元，其将存储的位置数据或一段时间的动态轨迹的特征值与设定单元设定特定动态轨迹的特征值进行比对，并将比对结果反馈给中央处理器；中央处理器根据比对结果发送相应的控制光标或视窗的操作指令。
文档编号G06F3/033GK101071349SQ200610093968
公开日2007年11月14日 申请日期2006年6月29日 优先权日2006年5月11日
发明者周朝晖 申请人:北京华旗资讯数码科技有限公司, 北京华旗数码技术实验室有限责任公司