专利名称：基于深度检测的身体识别控制装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种用于多媒体教学设备领域和游戏设备领域的身体识别控制装置，
尤其涉及一种基于深度检测的身体识别控制装置。
背景技术：
科技飞速发展的今天，为了使教育工作者或者演示人员在各类演示演讲中更轻松的控制演示进程，远距离控制演示的节奏和内容，各种电子多媒体教学产品也越来越丰富我们的生活。同时，电子游戏产业的日益壮大也掀起了新一轮的针对新型游戏操控设备的技术风暴，无线体感遥控设备成为了备受关注的一个新领域。 现有的技术包括红外教鞭，控制手柄，遥控数据手套等需要借助各种外部遥控器
来达到控制演示演讲进程或游戏进程的设备。 上述现有技术至少存在以下缺点 各类遥控器长时间手持造成肌肉紧张出汗，影响操作；轻便型的设备如数据手套价格较高，且佩戴麻烦，使用者的舒适度不高；以红外线等光线作为探测源的设备在高光强的环境内可靠性低，误差大。
发明内容
本发明的目的是提供一种长时间对设备进行操控也不会造成疲劳，且价格低廉的
高舒适度、高精确度的基于深度检测的身体识别控制装置。 本发明的目的是通过以下技术方案实现的 本发明的基于深度检测的身体识别控制装置，包括 超声波传感模块所述超声波传感模块用于产生并向限定范围发射超声波，并捕获来自物体的反射超声波，并输入给深度图像模块； 深度图像模块接收所述反射超声波，并生成关于该反射超声波范围内的深度图像，并输入给数据控制模块； 数据控制模块接收所述深度图像，并对所述深度图像中的身体部分或全身进行识别定位，并转换为能被识别的数据传输到相应的设备上。 由上述本发明提供的技术方案可以看出，本发明所述的基于深度检测的身体识别控制装置，由于超声波传感模块能够产生并向限定范围发射超声波，并捕获来自物体的反射超声波；深度图像模块接收反射超声波，并生成关于该反射超声波范围内的深度图像；数据控制模块接收深度图像，并对深度图像中的身体部分或全身进行识别定位，并转换为能被识别的数据传输到相应的设备上。能实现长时间对设备进行操控也不会造成疲劳，且价格低廉的高舒适度、高精确度的对身体识别控制。
图1为本发明基于深度检测的身体识别控制装置的具体实施例的原理 图2为本发明基于深度检测的身体识别控制装置应用于多媒体教育的示意 图3为本发明基于深度检测的身体识别控制装置的具体实施例的工作流程图。
具体实施例方式
本发明的基于深度检测的身体识别控制装置，其较佳的具体实施方式
是，包括
超声波传感模块所述超声波传感模块用于产生并向限定范围发射超声波，并捕获来自物体的反射超声波，并输入给深度图像模块； 深度图像模块接收所述反射超声波，并生成关于该反射超声波范围内的深度图像，并输入给数据控制模块； 数据控制模块接收所述深度图像，并对所述深度图像中的身体部分或全身进行识别定位，并转换为能被识别的数据传输到相应的设备上。
所述超声波传感模块可以包括 脉冲震荡器产生断续脉冲，并传送给发送换能器； 发送换能器接收来自脉冲震荡器的断续脉冲，并转换成超声波，并发射有一定范围限制的窄波束。发送换能器可以包括单探头换能器和/或由多探头换能器组成的超声波换能器圈； 接收换能器接收来自物体的反射超声波，并转换为电信号传输给深度图像模块。
所述深度图像模块可以包括 深度重构单元用于接收由反射超声波转换得到的电信号，根据深度重构规则对该电信号包含的图像信息实时进行深度重构，生成关于该反射超声波范围的深度图像。
所述数据控制模块可以包括 目标识别单元用于根据身体的不同部分或全身的识别信息对所述深度图像中相符的身体部分或全身进行识别，并将所识别的身体部分或全身从所述深度图像中无关的物体中分离出来； 目标定位单元用于将所述目标识别单元分离出的身体部分或全身进行定位，判断该身体部分或全身的形态，计算与所述基于深度检测的身体识别控制装置的相对位姿信息； 数据转换单元用于根据身体控制对应规则将所述相对位姿信息转换成能对相应应用软件控制的数据； 数据传输单元用于将所述数据转换单元转换得到的数据传输到被连接的多媒体设备。数据传输方式可以包括USB数据传输方式和/或无线蓝牙数据传输方式，或采用其它的数据传输方式。 该装置可以被集成于一个设备集成中，多媒体设备可以包括电脑、电视、模卡电视等中的一种或多种。电脑可以连接有投影仪。 采用本发明提供的身体识别控制装置，可以通过超声波传感器发射有一定范围限制的经过特定编码的断续超声波窄波束，且波束范围内的物体都对该波束进行反射，反射波束具有与发射波束相同的编码，被接收并根据声波自发射至反射回所消耗的时间，以及超声波的衰减程度实时生成深度图像，目标识别模块可以有效分离出可对控制数据产生影响的身体部分或全身，目标定位模块进而识别该部分或全身的位姿信息，并转换成可对相应设备进行控制的数据传输到相应设备上，从而实现长时间对设备进行操控也不会造成疲劳，且价格低廉的高舒适度的身体识别控制。这种通过身体的某些部分或通过全身的特定动作对多媒体教学设备进行特定的控制，使得教育工作者或演示人员不必再在演讲演示过程中额外手持遥控设备，方便与听者互动而不会影响对演讲进程的操控，不必被传统的演讲设备困在演示设备跟前，使用户更自由，更随意，能够实时，更好的展现演讲内容，使讲者与听者产生更大的共鸣。此外，当该设备应用于游戏设备领域时，游戏者能够通过打手势和挥动手臂等动作就可以在控制游戏中的器件或人物，高度模拟了游戏环境，大大增加了游戏的趣味性。 为了进一步说明本发明所述的技术方案，下面通过具体实施例来说明。
具体实施例 如图1所示， 一种基于深度检测的身体识别控制装置，该装置包括 超声波传感模块所述超声波传感模块用于发射有一定范围限制的断续超声波窄
波束，并捕获来自物体的反射超声波。 深度图像模块用于接收波束范围内的物体对该波束的反射超声波，并生成关于该波束范围的深度图像。 数据控制模块用于对进入波束范围的身体部分或全身进行识别定位，并转换为
可被识别的数据传输到相应的设备上。
所述超声波传感模块具体包括 脉冲震荡器产生断续脉冲，并传送给发送换能器。 发送换能器接收来脉冲震荡器的断续脉冲转换成超声波，并发射有一定范围限制的窄波束。 接收换能器接收来自物体的反射超声波，并转换为电信号传输给深度图像模块。
所述深度图像模块具体包括 深度重构单元用于接收被所述超声波传感模块捕获的反射超声波束转换得到的
数据，并根据深度重构规则对该反射超声波束包含的图像信息实时进行深度重构，生成关
于该波束范围的深度图像。
所述数据控制模块具体包括 目标识别单元用于根据身体的不同部分或全身的识别信息对所述深度重构单元生成的关于该波束范围的深度图像中相符的身体部分或全身进行识别，并将该部分或全身从该波束范围内无关的物体中分离出来。 目标定位单元用于将所述目标识别单元分离出的身体部分或全身进行定位，判断该身体部分或全身的形态，计算与所述基于深度检测的身体识别控制装置的相对位姿信息。 数据转换单元用于根据身体控制对应规则将所述目标定位单元计算出的该身体部分或全身位姿信息转换成可对相应应用软件控制的数据。 数据传输单元用于传输所述数据转换单元得到的数据到被连接的设备。包括USB数据传输方式和无线蓝牙数据传输方式。 优选的方案如图2示，优选的，发送换能器数量配置为1 ;优选的，发送换能器与接收换能器安装于基于深度检测的身体识别控制装置前立面同一水平面上。
如图3所示，本发明具体的工作流程是 步骤S1、当基于深度检测的身体识别控制装置与相应设备连接完毕，接通电源，打开开关后，脉冲震荡器产生包含特定编码的断续脉冲波；发送换能器接受该断续脉冲波并转换为超声波，该发送换能器发射有一定范围限制的超声波窄波束，该超声波束按照一定的频率发射到窄波束范围内的所有物体。此时，用户设置将要对控制数据产生影响的身体部分，可以是手部，头部，腿部等等，或者是全身。 步骤S2、被发送换能器发射出的断续超声波检测到的物体将反射该波束，波束的传播方向与超声波束的照射方向相反，并被接收换能器接收，物体表面与身体识别控制装置距离的远近信息包含在该反射波束内，并被转换为电信号，传送到深度图像模块中。
步骤S3、深度重构单元接收到来自接收换能器捕获到的波束转换而成的电信号，并由此生成该时刻波束范围内所有物体的深度图像。 步骤S4、目标识别单元根据深度重构单元生成该时刻波束范围内所有物体的深度
图像，识别和分离出用户预先设置将要对控制数据产生影响的身体部分或全身。该单元可
有效筛选出预先设置为目标身体的部分，并消除其他物体和背景对目标身体定位的影响。 步骤S5、目标定位单元定位该目标身体与基于深度检测的身体识别控制装置的相
对位置并判断该目标身体的姿态信息，包括倾斜，旋转，折叠或特殊的扭曲姿态。 步骤S6、数据转换单元将目标定位单元得到的目标身体的位姿信息根据该单元内
部目标身体控制对应规则转换成可对将要被控制的相应应用软件控制的数据。这种控制数
据可根据相应应用软件的不同体现为真实目标身体的形态，或者转换为相应设备中常用的
控制显示形式。 步骤S7、数据传输单元包括两种传输方式，USB端口连接到相应设备和通过无线蓝牙设备传输到相应设备；数据转换单元得到的可对相应应用软件控制的数据通过数据传输单元传输到将要被控制的相应设备上。 步骤S8、用户的目标身体做出的动作所包含的位姿信息完全被转换为可被相应应用软件识别的控制数据，最终显示在投影屏幕上。 本发明的基于深度检测的身体识别控制装置，可以通过超声波传感器发射有一定范围限制的断续超声波窄波束，且波束范围内的物体都对该波束进行反射，反射波束被接收并实时生成深度图像，目标识别模块可以有效分离出可对控制数据产生影响的身体部分或全身，目标定位模块进而识别该部分或全身的位姿信息，并转换成可对相应设备进行控制的数据传输到相应设备上。 将基于深度检测的身体识别控制装置应用于多媒体教育领域和游戏设备领域，不
仅能够为演讲者带来高效准确的操控体验，对听众也不失为一种更加寓教于乐的教育方
式；而能使游戏者高度融入游戏氛围的该装置使得游戏的操控更加直接。 作为教育工作者或是演讲者，当然希望在讲课或是演示的过程中，能多与听众互
动，近距离地接触听众以便更直观地获得听众的反应，这样更易于改进讲课或演讲的方式
和进程，使听众认为复杂难懂的内容变得简单。古老的教鞭和传统鼠标键盘的操控方式把
演讲者牢牢锁定在演示设备的跟前，大大减少了演讲者与听众互动的几率。而逐渐发展出
的诸如电子教鞭，数据手套等又会造成长时间手持肌肉紧张出汗，影响操作，又或是佩戴麻
烦，使用者的舒适度不高的问题。使用基于深度检测的身体识别控制装置，通过实时生成断
6续超声波窄波束范围内的深度图像，精确识别可对控制数据产生影响的身体部分或全身， 这种在演讲过程中，演讲者完全不需要借助任何外部设备方式即自然又能精确操控设备。 演讲者只需在使用设备前设置一些对自己使用方便的手势或姿态，在演讲过程中，只要身 处身体识别控制装置波束范围内，简单的一个动作就可以从容控制，而不必担心因为距离 设备太远导致无法进行下一个环节。 这种设备对于听众来说，也更容易快速吸引他们的注意力，并且没有了敲击键盘 或是晃动遥控器等打断演讲的事情，演讲者总是处于听众之间进行互动，诸如简单的挥手 动作就可以对设备进行控制，对听众来说这样的演讲也更有吸引力。 而基于深度检测的身体识别控制装置在应用于游戏设备领域时，其高效准确的控 制方式，使游戏者的双手都能够被从传统的游戏手柄和键盘上释放出来，最大程度地模仿 游戏中人物和器件的动作或形态。这使得游戏的趣味性更强，同时这种游戏方式使游戏者 在娱乐的同时还兼顾了活动身体。 基于深度检测的身体识别控制装置在使用时为用户带来了快速灵活的新式操控
体验，这不仅仅是在精确度与舒适度上超越了传统教鞭或遥控器，更为用户带来前所未有
的流畅体验，使得原本操作单一的演示演讲和游戏成为一项有趣的活动。 本发明所述的基于深度检测的身体识别控制装置，并不仅仅限于说明书和实施方
式中所列运用，它完全可以被适用于各种适合本发明之领域，对于熟悉本领域的人员而言
可容易的实现另外的优点和进行修改，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概
念的精神和范围的情况下，本发明并不限于特定的细节，代表性的设备和这里示出与描述
的图示示例。 以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式
，但本发明的保护范围并不局限于此， 任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换， 都应涵盖在本发明的保护范围之内。
权利要求
一种基于深度检测的身体识别控制装置，其特征在于，包括超声波传感模块所述超声波传感模块用于产生并向限定范围发射超声波，并捕获来自物体的反射超声波，并输入给深度图像模块；深度图像模块接收所述反射超声波，并生成关于该反射超声波范围内的深度图像，并输入给数据控制模块；数据控制模块接收所述深度图像，并对所述深度图像中的身体部分或全身进行识别定位，并转换为能被识别的数据传输到相应的设备上。
2. 根据权利要求1所述的基于深度检测的身体识别控制装置，其特征在于，所述超声波传感模块包括脉冲震荡器产生断续脉冲，并传送给发送换能器；发送换能器接收来自脉冲震荡器的断续脉冲，并转换成超声波，并发射有一定范围限制的窄波束；接收换能器接收来自物体的反射超声波，并转换为电信号传输给深度图像模块。
3. 根据权利要求2所述的基于深度检测的身体识别控制装置，其特征在于，所述深度图像模块包括深度重构单元用于接收由反射超声波转换得到的电信号，根据深度重构规则对该电信号包含的图像信息实时进行深度重构，生成关于该反射超声波范围的深度图像。
4. 根据权利要求3所述的基于深度检测的身体识别控制装置，其特征在于，所述数据控制模块包括目标识别单元用于根据身体的不同部分或全身的识别信息对所述深度图像中相符的身体部分或全身进行识别，并将所识别的身体部分或全身从所述深度图像中无关的物体中分离出来；目标定位单元用于将所述目标识别单元分离出的身体部分或全身进行定位，判断该身体部分或全身的形态，计算与所述基于深度检测的身体识别控制装置的相对位姿信息；数据转换单元用于根据身体控制对应规则将所述相对位姿信息转换成能对相应应用软件控制的数据；数据传输单元用于将所述数据转换单元转换得到的数据传输到被连接的多媒体设备。
5. 根据权利要求4所述的基于深度检测的身体识别控制装置，其特征在于，所述数据传输单元的数据传输方式包括USB数据传输方式和/或无线蓝牙数据传输方式。
6. 根据权利要求5所述的基于深度检测的身体识别控制装置，其特征在于，该装置被集成于一个设备集成中，所述多媒体设备包括电脑、电视、模卡电视中的一种或多种。
7. 根据权利要求6所述的基于深度检测的身体识别控制装置，其特征在于，所述电脑连接有投影仪。
8. 根据权利要求2所述的基于深度检测的身体识别控制装置，其特征在于，所述发送换能器包括单探头换能器和/或由多探头换能器组成的超声波换能器圈。
全文摘要
本发明公开了一种基于深度检测的身体识别控制装置，包括超声波传感模块，深度图像模块和数据控制模块。超声波传感模块发射有一定波束范围限制的经过编码的窄波束超声波，并通过接收换能器接收物体的反射声波；深度图像模块包括深度重构单元，用于接收来自超声波接收换能器传输的数据，并生成深度图像；数据控制模块包括目标识别单元、目标定位单元、数据转换单元和数据传输单元，对进入波束范围的目标身体部分或全身进行识别定位，并转换为可被识别的数据传输到相应的设备上。可应用于多媒体教学设备领域及游戏设备领域。
文档编号G06F3/01GK101776949SQ20101003377
公开日2010年7月14日 申请日期2010年1月13日 优先权日2010年1月13日
发明者刘志碧, 唐冕, 程杰, 陈杰 申请人:北京思比科微电子技术股份有限公司