专利名称：一种为发射光源的运动轨迹映射其应用轨迹的方法与系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及智能控制技术领域，尤其涉及一种为发射光源的运动轨迹映射其应用轨迹的技术。
背景技术：
在智能电视、体感交互、虚拟现实等智能控制领域，通常通过检测装置检测由输入装置所发送的一定信号，如电磁信号、声音信号或光信号等，来进行相应的输入映射，在屏幕上显示与输入装置的运动轨迹相对应的应用轨迹。然而，这等输入映射往往是简单映射，诸如通过MEMS传感器根据加速度进行的映射、通过重力传感器进行的简单二维映射等，用户体验较差。因此，如何针对上述不足，提供一种为发射光源的运动轨迹映射其应用轨迹的方法，成为本领域技术人员亟需解决的技术问题之一。
发明内容
本发明的目的是提供一种为发射光源的运动轨迹映射其应用轨迹的方法与系统。根据本发 明的一个方面，提供了一种为发射光源的运动轨迹映射其应用轨迹的方法，其中，该方法包括以下步骤:-获取发射光源的成像信息；其中，该方法还包括:a检测所述发射光源的输入模式，以确定与所述输入模式相对应的应用映射曲线.-^4 ，b根据所述成像信息，获取所述发射光源的运动轨迹；c根据所述运动轨迹，通过所述应用映射曲线，获得与所述运动轨迹相对应的应用轨迹；d将所述应用轨迹输出至外接设备。优选地，所述检测所述发射光源的输入模式的操作包括:-根据所述外接设备的当前应用，确定所述发射光源的输入模式。优选地，所述应用映射曲线包括三维应用映射曲线。更优选地，所述三维应用映射曲线包括基于所述发射光源的三维转动位置的三维应用映射曲线。更优选地,所述步骤b包括:-根据所述成像信息，获取所述发射光源的三维转动运动轨迹。作为本发明的方法的优选实施例之一，该方法还包括:-根据预定搜索时间范围内所述运动轨迹或所述应用轨迹的运动特征峰值，纠正所述应用轨迹的起始点；其中，所述步骤d包括:
-将所述纠正后的应用轨迹输出至所述外接设备。作为本发明的方法的优选实施例之一，在所述步骤d之前，该方法还包括:-自获得所述输入设备的输入操作的起始时刻，根据所述输入设备的操作相关信息，进行相应的输入操作纠正，以获得纠正后的输入操作，直至满足预定的输入操作纠正停止条件；其中，所述预定的输入操作纠正停止条件包括以下至少任一项:-所述发射光源的运动时间达到预定的纠正延迟时间阈值；-所述发射光源的运动轨迹的运动特征值达到其相应的运动特征值阈值；-所述发射光源的应用轨迹的运动特征值达到其相应的运动特征值阈值。作为本发明的方法的优选实施例之一，所述步骤b还包括:-根据所述运动轨迹的历史运动特征信息，确定所述发射光源的预期位置信息，以用于平滑所述运动轨迹。作为本发明的方法的优选实施例之一，所述发射光源的输入模式包括手写输入模式。 优选地，所述应用 映射曲线包括一次线性曲线。优选地，该方法还包括:-根据所述应用轨迹，查询预定的字符库，以获得与所述应用轨迹相对应的字符；-将所述字符输出至所述外接设备。作为本发明的方法的优选实施例之一，所述发射光源的输入模式包括鼠标输入模式。优选地，该方法还包括:-根据所述发射光源的成像信息，获取所述发射光源发射的控制信息，并通过查询预定的控制信息表，获得与所述控制信息相对应的鼠标操作；-将所述鼠标操作的执行指令输出至所述外接设备，以在所述发射光源所对应的输入焦点执行所述鼠标操作，并在所述外接设备呈现与所述鼠标操作相对应的执行结果。根据本发明的另一个方面，还提供了一种为发射光源的运动轨迹映射其应用轨迹的系统，其中，所述系统包括发射光源、用于获取所述发射光源的成像信息的摄像头、处理装置及输出装置；其中，所述处理装置用于:-检测所述发射光源的输入模式，以确定与所述输入模式相对应的应用映射曲线.-^4 ，-根据所述成像信息，获取所述发射光源的运动轨迹；-根据所述运动轨迹，通过所述应用映射曲线，获得与所述运动轨迹相对应的应用轨迹；其中，所述输出装置用于将所述应用轨迹输出至外接设备。与现有技术相比，本发明根据发射光源的输入模式，确定相应的应用映射曲线，进而根据该发射光源的运动轨迹，通过该应用映射曲线，获得该发射光源的应用轨迹，实现了自适应地为发射光源的不同输入模式，匹配应用映射曲线以及获取应用轨迹，提升了用户体验。
通过阅读参照以下附图所作的对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显:图1示出根据本发明一个方面的为发射光源的运动轨迹映射其应用轨迹的系统的系统不意图；图2示出根据本发明的二维鼠标应用映射曲线的示意图；图3示出根据本发明的发射光源的三维转动位置示意图；图4示出根据本发明另一个方面的为发射光源的运动轨迹映射其应用轨迹的方法流程图；图5示出根据本发明一个优选实施例的为发射光源的运动轨迹映射其应用轨迹的方法流程图；图6示出根据本发明另一个优选实施例的为发射光源的运动轨迹映射其应用轨迹的方法流程图；图7示出根据本发明再一个优选实施例的为发射光源的运动轨迹映射其应用轨迹的方法流程图；图8示出根据本发明又一个优选实施例的为发射光源的运动轨迹映射其应用轨迹的方法流程图；图9示出根据本发明还一个优选实施例的为发射光源的运动轨迹映射其应用轨迹的方法流程图。附图中相同或相似的附图标记代表相同或相似的部件。
具体实施例方式下面结合附图对本发明作进一步详细描述。图1为根据本发明一个方面的系统示意图，示出一种为发射光源的运动轨迹映射其应用轨迹的系统。在此，输入检测系统100包括输入设备110和应用检测设备120，其中，输入设备110和应用检测设备120分别置于两端。输入设备110包括至少一个发射光源111。应用检测设备120包括至少一个处理装置122和至少一个输出装置123，该应用检测设备120还内置或外接至少一个摄像头121 ;摄像头121拍摄发射光源111，以获得发射光源111的成像信息；输出装置123还与外接设备130相连接。其中，摄像头121拍摄发射光源111，获取发射光源111的成像信息；处理装置122检测发射光源111的输入模式，以确定该输入模式所对应的应用映射曲线，根据发射光源111的成像信息，获取发射光源111的运动轨迹，并通过所述应用映射曲线，获得与所述运动轨迹相对应的应用轨迹；输出装置123将所述应用轨迹输出至外接设备130。本发明中，所述运动轨迹包括发射光源111的一个或多个位置信息，所述应用轨迹包括发射光源111在外接设备130的屏幕上所对应的一个或多个显示位置。此外，由于发射光源111装置于输入设备110，故输入设备110的位置及运动轨迹由发射光源111的位置及运动轨迹来表征，两者等同使用。
例如，摄像头121拍摄发射光源111，获取发射光源111的多帧图像；处理装置122根据系统默认设置，确定发射光源111的输入模式为鼠标输入模式，并确定该鼠标输入模式所对应的鼠标应用映射曲线；处理装置122根据发射光源111的每一帧图像，通过双目立体视觉算法，获得每一帧图像所对应的该发射光源111的三维平动位置(x，y，z)，即该发射光源111的三维平动运动轨迹，其中X为发射光源111相对空间原点的水平坐标，y为发射光源111相对空间原点的竖直坐标，z为发射光源111相对空间原点的纵深坐标；处理装置122根据该三维运动轨迹中的每一个三维平动位置(X，y, z)，通过该鼠标应用映射曲线，如X = f (x, y, z), Y = g(x, y, z), Z = h(x, y, z),计算获得相应的鼠标平动位置(X, Y, Z),从而获得该发射光源111的三维平动应用轨迹；输出装置123将该三维平动应用轨迹，即每一个鼠标平动位置(X，Y，Z)输出至外接设备130，以在该外接设备130呈现该三维平动应用轨迹。本领域的技术人员应能理解，上述双目立体视觉算法仅为获得发射光源的三维平动位置的一种示例，该种举例仅为简便地阐述本发明之用，而不应理解为对本发明的任何限制，其他现有的或今后可能出现的计算发射光源的三维平动位置的方式如可适用于本发明，也应包含在本发明保护范围以内，并以引用方式包含于此。处理装置122检测发射光源111的输入模式的方式可以有多种。例如，根据输入设备110的控制信号确定发射光源111的输入模式，如根据所述控制信息查询预定的控制信息表，以确定相应的输入模式；或者，根据外接设备130的当前应用确定发射光源111的输入模式，如当前应用为输入框，则相应的输入模式为手写输入模式，当前应用为节目菜单，则相应的输入模式为鼠标输入模式。处理装置122可以在发射光源111的运动初始时刻，检测其相应的输入模式，也可以在外接设备130的当前应用发生改变时，切换发射光源111的输入模式。在此，应用检测设备120可以包括一个映射曲线库，用于存储与各种输入模式相对应的应用映射曲线，诸如鼠标应用映射曲线、手写应用映射曲线等。例如，图2示出多条二维鼠标应用映射曲线。本发明中，二维鼠标应用映射曲线可为一次曲线(即线性变换曲线)、二次曲线、或分成多段的曲线。通常x，y方向分别用相同或不同的映射曲线决定鼠标的移动位置或速度。在一个示例中，对于发射光源111在图像中的成像光点，将该成像光点在图像的X，y方向上相邻两帧的移动距离映射为在外接设备130的屏幕上的移动距离，且成像光点的移动距离越小时，映射曲线越缓，即斜率越小，以防止抖动，而成像光点的移动距离越大时，映射曲线斜率越大。在另一个示例中，二维鼠标应用映射曲线也可用于将成像光点的绝对位置映射于屏幕的显示位置。本发明中，鼠标应用映射曲线还可包括三维鼠标应用映射曲线，其X，y, z方向可以分别用相同或不同的映射曲线决定鼠标的移动位置或速度。三维鼠标应用映射曲线的一般表达式可表示为:X = f (X, y, z), Y = g(x, y, z), Z = h(x, y, z);其中X, Y, Z为三维显示界面或操作界面的三维鼠标位置，x，y，ζ为检测到的发射光源的三维平动位置；f，g，h为各方向上的映射曲线，可为一次曲线(即线性变换曲线)、二次曲线、或分成多段的曲线。X，Y，Z也可为鼠标的位置变化，如鼠标的移动距离或速度，同样，X，y，z也可为发射光源111的位置变化，如成像光点的移动距离或速度。优选地，可进一步根据具体的应用，设置相应输入模式的应用映射曲线，例如，对于如网页浏览等普通应用，可根据发射光源111的位置映射鼠标的显示位置，而对于如游戏等精确度和灵敏度要求较高的应用，可根据发射光源ill的位置变化映射鼠标的位置变化。进一步地，对于精确度和灵敏度要求更高的三维应用场景，本发明还可提供基于发射光源111的三维平动位置和三维转动位置的鼠标应用映射曲线，其一般表达式可表示为:X = f(x,y,z, α , β，Y ), Y = g(x, y, ζ, α , β，y ), Z = h (χ, y, ζ, α , β，γ)。在此，参阅图3，发射光源111的三维转动位置标记为(α，β, Y)，其中，α是发射光源111通过其质心轴的水平方向角，β是发射光源111通过其质心轴的竖直方向角，Y为发射光源111围绕其质心轴的转角，即发射光源111的自转角度。进一步地，发射光源111的三维转动位置还可标记为Θ或(Θ，Y)，其中，Θ为发射光源111的轴线与该发射光源111到摄像头122连线之间的夹角。在获得夹角Θ后，结合发射光源111的三维平动位置，即可确定发射光源111的水平方向角α和竖直方向角β。在此，处理 装置122根据发射光源111的成像信息，获取发射光源111在每一帧图像中的三维转动位置，进而获得三维转动位置的三维转动运动轨迹。例如，按照预定的夹角拟合曲线Θ =h(r, I)，根据发射光源111的成像光点的圆半径r和亮度I，计算获得相应的夹角Θ ;或者，根据发射光源111的成像光点的圆半径r和亮度I，通过查询预定的光点属性-夹角样本表，获得相应的夹角Θ，如前述样本表中尚未包括前述圆半径r和亮度I，则通过各种样本内插算法，计算获得相应的夹角Θ。所述样本内插算法包括但不限于最近邻域内插法，线性加权内插法、双三次内插法(bicubic interpolation)等任何可适用于本发明的，现有的或将来可能实现的内插算法。其中，可按一定步长在不同夹角Θ下测定足够多的样本，即r和I的值(或其他可用的光点属性)，以建立前述光点属性-夹角样本表，或者，以一次、二次或多次曲线按照最小误差准则拟合r、I与Θ的映射关系，以获得前述夹角拟合曲线。采样时，应选在有效工作范围内光学特性可通过r和I的组合唯一确定夹角Θ的LED光源。本领域的技术人员应能理解，上述夹角拟合曲线及样本内插算法仅为获得发射光源的三维转动位置的示例，该种举例仅为简便地阐述本发明之用，而不应理解为对本发明的任何限制，其他现有的或今后可能出现的计算发射光源的三维转动位置的方式如可适用于本发明，也应包含在本发明保护范围以内，并以引用方式包含于此。在一个示例中,Z= I,即相对于二维操作界面，鼠标只在X, Y方向移动；X = fp(x,Y, z)*wl+fz( α , β , y )*w2, Y = gp(x, y, z)*wl+gz( α , β , y )*w2,其中,fp> gp 为对三维平动位置的映射函数，fz、gz为对三维转动位置的映射函数，wU w2分别为三维平动位置和三维转动位置的影响权值。同样地，x，y，z，α , β , y也可为在相应方向的变化，如平动或转动速度，而不是实际的位置值；这对于如3D TV或3D游戏之类的应用更有帮助，如根据发射光源111的转动速度，进行菜单的转动，或者根据发射光源111的平动和转动速度，更为精确地映射3D游戏中人物的运动。此外，对于手写应用映射曲线，其可为一次线性曲线，包括二维应用映射曲线和三维应用映射曲线。与鼠标应用映射曲线类似地，手写应用映射曲线的输入同样可以发射光源111的位置或位置变化(如移动距离或速度)，相应映射为手写输入的屏幕位置或位置变化。手写应用映射曲线的变换系数，即前述一次线性曲线的斜率，可根据不同的应用进行设置。例如，对于通常的手写输入应用，如在输入框中输入文字，其相应的变换系数为5，即将发射光源111的移动距离5倍映射为屏幕中输入焦点的移动距离；对于如画板等手写输入应用，其相应的变换系数可为1，即将发射光源111的位置以及运动轨迹直接映射为屏幕中输入焦点的位置及应用轨迹。优选地，本发明中，对于简单的应用映射曲线，可以根据发射光源111的位置信息，直接计算获得相应的显示位置。而对于复杂的应用映射曲线，可以预先生成表格，以查表方式根据发射光源111的位置信息，获得相应的显示位置。发射光源111包括但不限于任何可适用于本发明的，各种点光源、面光源等发光物，诸如LED可见光源、LED红外光源、OLED光源等。为简化说明起见，本发明多以LED光源为例对发射光源111进行阐述，然而，本领域的技术人员应能理解，该种举例仅为简便地阐述本发明之用，而不应理解为对本发明的任何限制。摄像头121包括但不限于任何可适用于本发明的，能够感应和采集诸如LED可见光、红外线或手势等图像的图像采集设备；例如，摄像头121具备I)足够高的采集帧率，如15fps或以上，2)合适的分辨率如640x480或以上，3)足够短的曝光时间，如1/500或更短。处理装置122包括但不限于任何可适用于本发明的，能够按照事先存储的程序，自动进行数值计算和/或各种信息处理的电子设备，其硬件包括但不限于微处理器、FPGA、DSP、嵌入式设备等。进一步地，本发明中，应用检测设备120可以包括一个或多个处理装置122，当处理装置122有多个时，每个处理装置122可以被分配执行一个特定的信息处理操作，以实现并行计算，从而提高检测效率。此外，外接设备130包括但不限于电视机、机顶盒或移动设备等。输出装置123与外接设备130通过各种有线或无线的通信方式传输数据和/或信息，诸如输出装置123通过VGA接口、USB接口等硬件接口以有线方式与外接设备30进行通信，或者输出装置123通过蓝牙、WIFI等无线方式与外接设备30进行通信。本领域技术人员应能理解上述外接设备及其与输出装置之间的通信方式仅为举例，其他现有的或今后可能出现的外接设备或其与输出装置之间的通信方式如可适用于本发明，也应包含在本发明保护范围以内，并以引用方式包含于此。图4为根据本发明另一个方面的方法流程图，示出一种为发射光源的运动轨迹映射其应用轨迹的过程。在此，应用输入系统100包括输入设备110和应用检测设备120，其中，输入设备110和应用检测设备120分别置于两端。输入设备110包括至少一个发射光源111。应用检测设备120内置或外接至少一个摄像头121 ;摄像头121拍摄发射光源111，以获得发射光源111的成像信息；该应用检测设备120还与外接设备130相连接。配合参阅图1和图4，在步骤S401中，摄像头121拍摄获得发射光源111的成像信息；在步骤S402中，应用检测设备120检测该发射光源111的输入模式，以确定该输入模式所对应的应用映射曲线；在步骤S403中，应用检测设备120根据该发射光源111的成像信息，获取该发射光源111的运动轨迹；在步骤S404中，应用检测设备120根据该运动轨迹，通过所确定的应用映射曲线，获得与该运动轨迹相对应的应用轨迹；在步骤S405中，应用检测设备120将该应用轨迹输出至外接设备130。例如，发射光源111为LED光源，其安装于一输入控制设备110上，如遥控器；用户通过操纵该遥控器，以面对摄像头121的方向在空间中进行各种动作。摄像头121内置于应用检测设备120。在步骤S401中，摄像头121采用三倍于该LED光源闪烁频率的帧率，拍摄该LED光源的图像，以获得该LED光源的成像信息；在步骤S402中，应用检测设备120根据该LED光源的闪烁频率，查询预定的输入模式映射表，确定该LED光源当前的输入模式，如鼠标输入模式，并获取鼠标输入模式所对应的应用映射曲线；在步骤S403中，应用检测设备120根据该LED光源的成像信息，获取该LED光源的运动轨迹，如该LED光源的多个位置信息；在步骤S404中，应用检测设备120根据该LED光源的运动轨迹，通过前述应用映射曲线，获得该运动轨迹所对应的应用轨迹，如在外接设备130呈现的鼠标运动轨迹；在步骤S405中，应用检测设备120通过其与外接设备130连接的VGA接口，将该鼠标运动轨迹输出至该外接设备130，以在该外接设备130的屏幕上呈现该LED光源所对应的鼠标运动轨迹。图5为根据本发明一个优选实施例的方法流程图，示出一种为发射光源的运动轨迹映射其应用轨迹的过程。在此，应用输入系统100包括输入设备110和应用检测设备120，其中，输入设备110和应用检测设备120分别置于两端。输入设备110包括至少一个发射光源111。应用检测设备120内置或外接至少一个摄像头121 ;摄像头121拍摄发射光源111，以获得发射光源111的成像信息；该应用检测设备120还与外接设备130相连接。配合参阅图1和图5，在步骤S501中，摄像头121拍摄获得发射光源111的成像信息；在步骤S502中，应用检测设备120检测该发射光源111的输入模式，以确定该输入模式所对应的应用映射曲线；在步骤S503中，应用检测设备120根据该发射光源111的成像信息，获取该发射光源111的运动轨迹；在步骤S506中，应用检测设备120根据预定搜索时间范围内所述运动轨迹的运动特征峰值，纠正所述运动轨迹的起始点，以用于纠正所述应用轨迹的起始点；在步骤S507中，应用检测设备120自获得输入设备110的输入操作的起始时刻，根据输入设备HO的操作相关信息，进行相应的输入操作纠正，以获得纠正后的输入操作，直至满足预定的输入操作纠正停止条件，其中，所述预定的输入操作纠正停止条件包括发射光源111的运动时间达到预定的纠正延迟时间阈值和/或发射光源111的运动轨迹的运动特征值达到其相应的运动特征值阈值；在步骤S504中，应用检测设备120根据该纠正后的运动轨迹，通过所确定的应用映射曲线，获得与该纠正后的运动轨迹相对应的应用轨迹；在步骤S505中，应用检测设备120将该应用轨迹输出至外接设备130。本发明中，应用检测设备120根据预定搜索时间范围内成像光点的运动轨迹的运动特征峰值，纠正所述运动轨迹的起始点，以实现对诸如鼠标位置、手写位置的纠正。以鼠标位置纠正为例，记录最近一段时间内，如500ms,所检测到的每一巾贞图像中成像光点的位置；当收到来自用户的控制信息，如指示鼠标点击操作时，应用检测设备120从该点击时刻起向前以一个最大搜索时间范围，如IOOms或200ms,计算已记录的每一巾贞图像中该成像光点的运动特征；根据该等运动特征，计算鼠标点击开始时刻并取此刻该成像光点的位置所对应的鼠标位置作为鼠标点击的真正位置，如采用搜索时间范围内出现所用运动特征值的峰值处或其前一帧作为点击开始时刻，并将相应的鼠标位置作为真正的鼠标点击位置。其中，所述运动特征包括但不限于，每一帧图像中成像光点的速度、加速度、或垂直方向的速度、加速度，以及其在相邻帧的变化量等。此外，应用检测设备120自获得输入设备110的输入操作的起始时刻，根据输入设备110的操作相关信息，进行相应的输入操作纠正，以获得纠正后的输入操作，如将鼠标拖拽操作解释为鼠标点击操作，或将鼠标拖拽+点击操作解释为鼠标双击操作等，直至满足预定的输入操作纠正停止条件，如发射光源111的运动时间达到预定的纠正延迟时间阈值和/或发射光源111的运动轨迹的运动特征值达到其相应的运动特征值阈值。其中，所述操作相关信息包括但不限于任何可适用于本发明的，输入设备110在当前的输入操作状态下，进行的后续相关操作或运动，诸如输入设备110在鼠标点击状态下进行运动，从而将鼠标点击操作转换为鼠标拖拽操作，或者，输入设备110在鼠标拖拽状态下再次点击，从而将鼠标拖拽操作转换为鼠标点击操作等。所述对输入操作的纠正包括但不限于任何可适用于本发明的，按照预定的输入操作映射关系，将用户的一项或多项输入操作映射为其他的输入操作，诸如将鼠标拖拽操作解释为鼠标点击操作，或将鼠标拖拽+点击操作解释为鼠标双击操作等，以实现防止鼠标或输入焦点在屏幕上出现抖动，从而影响用户的使用体验。例如，应用检测设备120自获得输入设备110的输入操作的起始时刻，如在步骤S506中确定鼠标点击位置后，在该鼠标点击状态下，用户操控输入设备110发生轻微抖动，从而将该鼠标点击操作转换为鼠标拖拽操作，应用检测设备120按照预定的输入操作映射关系，将该鼠标拖拽操作映射回鼠标点击操作，同时检测是否满足预定的输入操作纠正停止条件，当发射光源111的运动时间达到预定的纠正延迟时间阈值和/或发射光源111的运动轨迹的运动特征值达到其相应的运动特征值阈值，应用检测设备120停止输入操作纠正，并恢复先前对发射光源111的运动轨迹的计算。关于预定的输入操作纠正停止条件，应用检测设备120计算输入设备110的输入操作的起始时刻之后的每一帧图像中成像光点的运动特征，当一个或多个运动特征超过其对应的预定阈值时，停止输入操作纠正，如成像光点的移动位移足够大时停止输入操作纠正。或者，预设一个最大防抖延迟时间，如100至200ms,自发射光源111开始运动起，当达到最大防抖延迟时间时，停止输入操作纠正。其中，所述运动特征包括但不限于，每一帧图像中成像光点的速度、加速度、或垂直方向的速度、加速度，以及其在相邻帧的变化量等，或者相对于点击时刻该成像光点的初始位置的位移、或该位移的水平或垂直分量。需要说明的是，本领域技术人员应能理解，上述运动轨迹起始点的纠正操作与输入操作纠正不是必须在本发明的一个实施例中执行的，上述运动轨迹起始点的纠正操作与输入操作纠正可以分别适用于本发明的不同实施例，以在各具体实施例中实现对运动轨迹起始点的纠正或输入操作的纠正。例如，应用检测设备120根据外接设备130的当前应用，如网页浏览，确定发射光源111的输入模式为鼠标输入模式；应用检测设备120自摄像头121获取该发射光源111的成像信息，并根据该成像信息，计算发射光源111的运动轨迹；应用检测设备120自该运动轨迹的起始时刻，向前以一个最大搜索时间范围，如100ms，计算前IOOms中成像光点在每一帧的速度，将速度峰值所对应的帧或其前一帧的位置作为该运动轨迹的起始位置，以修正该运动轨迹，以用于后续相应修正应用轨迹；随后，应用检测设备120根据该重新确定的运动轨迹，通过鼠标应用映射曲线，获得相应的应用轨迹，并输出至外接设备130。其中，在鼠标输入模式下，发射光源111的当前位置会被应用检测设备120解释为鼠标当前位置。如果用户在操控输入设备110的过程中有轻微抖动，相应的鼠标位置也会发生轻微抖动，这可能会导致应用检测设备120在错误位置执行鼠标点击操作或将鼠标点击操作解释为鼠标拖拽操作。步骤S506和步骤S507可针对这两个问题分别进行点击位置纠正和点击抖动纠正。图6为根据本发明另一个优选实施例的方法流程图，示出一种为发射光源的运动轨迹映射其应用轨迹的过程。在此，应用输入系统100包括输入设备110和应用检测设备120，其中，输入设备110和应用检测设备120分别置于两端。输入设备110包括至少一个发射光源111。应用检测设备120内置或外接至少一个摄像头121 ;摄像头121拍摄发射光源111，以获得发射光源111的成像信息；该应用检测设备120还与外接设备130相连接。配合参阅图1和图6，在步骤S601中，摄像头121拍摄获得发射光源111的成像信息；在步骤S602中，应用检测设备120检测该发射光源111的输入模式，以确定该输入模式所对应的应用映射曲线；在步骤S603中，应用检测设备120根据发射光源111的成像信息，获取该发射光源111的运动轨迹；在步骤S604中，应用检测设备120根据该运动轨迹，通过所确定的应用映射曲线，获得与该运动轨迹相对应的应用轨迹；在步骤S606中，应用检测设备120根据预定搜索时间范围内所述应用轨迹的运动特征峰值，纠正所述应用轨迹的起始点；在步骤S607中，应用检测设备120自获得输入设备110的输入操作的起始时亥IJ，根据输入设备HO的操作相关信息，进行相应的输入操作纠正，以获得纠正后的输入操作，直至满足预定的输入操作纠正停止条件，其中，所述预定的输入操作纠正停止条件包括发射光源111的运动时间达到预定的纠正延迟时间阈值和/或发射光源111的应用轨迹的运动特征值达到其相应的运动特征值阈值；在步骤S605中，应用检测设备120将该纠正后的应用轨迹输出至外接设备130。本发明中，应用检测设备120根据预定搜索时间范围内成像光点的应用轨迹的运动特征峰值，纠正所述应用轨迹的起始点，以实现对诸如鼠标位置、手写位置的纠正。以鼠标位置纠正为例，记录最近一段时间内，如500ms，所检测到的鼠标位置；当收到来自用户的控制信息，如指示鼠标点击操作时，应用检测设备120从该点击时刻起向前以一个最大搜索时间范围，如IOOms或200ms,计算已记录的每一巾贞图像所对应的鼠标运动特征；根据该等鼠标运动特征，计算鼠标点击开始时刻并取此刻的鼠标位置作为鼠标点击的真正位置，如采用搜索范围内出现所用鼠标运动特征值的峰值处或其前一帧作为点击开始时刻，并将相应的鼠标位置作为真正的鼠标点击位置。其中，所述鼠标运动特征包括但不限于，每一帧图像中鼠标移动的速度、加速度、或垂直方向的速度、加速度，以及其在相邻帧的变化
且雄里寺。此外，应用检测设备120自获得输入设备110的输入操作的起始时刻，根据输入设备110的操作相关信息，进行相应的输入操作纠正，以获得纠正后的输入操作，如将鼠标拖拽操作解释为鼠标点击操作，或将鼠标拖拽+点击操作解释为鼠标双击操作等，直至满足预定的输入操作纠正停止条件，如发射光源111的运动时间达到预定的纠正延迟时间阈值和/或发射光源111的应用轨迹的运动特征值达到其相应的运动特征值阈值。例如，应用检测设备120自获得输入设备110的输入操作的起始时刻，如该输入操作为鼠标拖拽操作，在该鼠标拖拽状态下，用户再次操控输入设备110进行鼠标点击操作，从而将该鼠标拖拽操作转换为在拖拽停止位置的鼠标点击操作，应用检测设备120按照预定的输入操作映射关系，将该鼠标拖拽+点击操作映射为在原鼠标拖拽起始位置的鼠标双击操作，同时检测是否满足预定的输入操作纠正停止条件，当发射光源111的运动时间达到预定的纠正延迟时间阈值和/或发射光源111的应用轨迹的运动特征值达到其相应的运动特征值阈值，应用检测设备120停止输入操作纠正，并恢复先前对发射光源111的应用轨迹的计算。关于预定的输入操作纠正停止条件，应用检测设备120计算输入设备110的输入操作的起始时刻之后的每一帧图像中所对应的鼠标运动特征，当一个或多个鼠标运动特征超过其对应的预定阈值时，停止输入操作纠正，如鼠标移动位移足够大时停止输入操作纠正。或者，预设一个最大防抖延迟时间，如100至200ms,自发射光源111开始运动起，当达到最大防抖延迟时间时，停止输入操作纠正。其中，所述鼠标运动特征包括但不限于，每一帧图像所对应的鼠标移动的速度、加速度、或垂直方向的速度、加速度，以及其在相邻帧的变化量等，或者相对于鼠标点击位置的位移、或位移的水平或垂直分量。需要说明的是，本领域技术人员应能理解，上述应用轨迹起始点的纠正操作与输入操作纠正不是必须在本发明的一个实施例中执行的，上述应用轨迹起始点的纠正操作与输入操作纠正可以分别适用于本发明的不同实施例，以在具体实施例中实现的对应用轨迹起始点的纠正或输入操作的纠正。例如，应用检测设备120根据外接设备130的当前应用，如网页浏览，确定发射光源111的输入模式为鼠标输入模式，并确定相应的鼠标应用映射曲线；应用检测设备120根据该发射光源111的成像信息，获取其运动轨迹，通过该鼠标应用映射曲线，计算对应的应用轨迹；应用检测设备120自该应用轨迹的起始时刻，向前以一个最大搜索时间范围，如100ms,计算已记录的每一巾贞图像中的鼠标运动特征,如计算前IOOms中每一巾贞图像中的鼠标移动速度，将速度峰值所对应的帧或其前一帧的鼠标位置作为该应用轨迹的起始位置，以修正该应用轨迹；随后，应用检测设备120在获得输入设备110的鼠标点击操作后，用户操控该输入设备110进行的运动使得该鼠标点击操作转换为鼠标拖拽操作，应用检测设备120将该鼠标拖拽操作映射回鼠标点击操作，并检测是否满足预定的输入操作纠正停止条件，当发射光源111的应用轨迹中某一位置相对于运动起始位置的位移或其水平或垂直分量，超过对应阈值时，停止输入操作纠正，并恢复先前对发射光源111的应用轨迹的计算；应用检测设备120将继续计算获得的应用轨迹输出至外接设备130。图7为根据本发明再一个优选实施例的方法流程图，示出一种为发射光源的运动轨迹映射其应用轨迹的过程。在此，应用输入系统100包括输入设备110和应用检测设备120，其中，输入设备110和应用检测设备120分别置于两端。输入设备110包括至少一个发射光源111。应用检测设备120内置或外接至少一个摄像头121 ;摄像头121拍摄发射光源111，以获得发射光源111的成像信息；该应用检测设备120还与外接设备130相连接。配合参阅图1和图7，在步骤S701中，摄像头121拍摄获得发射光源111的成像信息；在步骤S702中，应用检测设备120检测该发射光源111的输入模式，以确定该输入模式所对应的应用映射曲线；在步骤S7031中，应用检测设备120根据该发射光源111的成像信息，获取该发射光源111的运动轨迹；在步骤S7032中，应用检测设备120根据所述运动轨迹的历史运动特征信息，确定发射光源111的预期位置信息，以用于平滑所述运动轨迹；在步骤S704中，应用检测设备120根据该运动轨迹，通过所确定的应用映射曲线，获得与该运动轨迹相对应的应用轨迹；在步骤S705中，应用检测设备120将该应用轨迹输出至外接设备 130。例如，在步骤S7032中，应用检测鼠标120执行关于所述运动轨迹的内插平滑操作。具体地，预定一个最大输出时间间隔，如10ms，当超过该最大输出时间间隔时，应用检测设备120仍无发射光源111的应用轨迹输出；应用检测设备120根据该发射光源111的运动轨迹的历史运动特征信息，诸如最近一次检测到的发射光源111的位置、速度、加速度等，确定该发射光源111的预期位置信息，如X’= X+Vx*t,y’= y+vy*t,其中v为运动速度，X’、y’为预期位置信息；随后，应用检测设备120根据该预期位置信息，通过相应的应用映射曲线，获得与该预期位置信息相对应的预期应用轨迹。由于摄像头可采集图像的帧率是有限的,在帧率较低而发射光源111高速运动时，应用检测设备120检测获得的二维/三维运动轨迹会有抽样率不足的情形，这可能会导致用户体验下降。例如，由二维/三维运动轨迹所产生的鼠标应用轨迹会有顿挫感而不够流畅，根据上述过程通过预期位置信息进行内插，以增加运动轨迹的平滑度，从而使得相应的鼠标应用轨迹也平滑、顺畅，而不会有顿挫感。图8为根据本发明又一个优选实施例的方法流程图，示出一种为发射光源的运动轨迹映射其应用轨迹的过程。在此，应用输入系统100包括输入设备110和应用检测设备120，其中，输入设备110和应用检测设备120分别置于两端。输入设备110包括至少一个发射光源111，发射光源111的输入模式包括手写输入模式。应用检测设备120内置或外接至少一个摄像头121 ；摄像头121拍摄发射光源111，以获得发射光源111的成像信息；该应用检测设备120还与外接设备130相连接。配合参阅图1和图8，在步骤S801中，摄像头121拍摄获得发射光源111的成像信息；在步骤S802中，应用检测设备120检测该发射光源111的输入模式，以确定该输入模式所对应的应用映射曲线；在步骤S803中，应用检测设备120根据该发射光源111的成像信息，获取该发射光源111的运动轨迹；在步骤S804中，应用检测设备120根据该运动轨迹，通过所确定的应用映射曲线，获得与该运动轨迹相对应的应用轨迹；在步骤S805中，应用检测设备120将该应用轨迹输出至外接设备130 ;在步骤S808中，应用检测设备120根据所述应用轨迹，查询预定的字符库，以获得与所述应用轨迹相对应的字符；在步骤S809中，应用检测设备120将所述字符输出至该外接设备130。例如，应用检测设备120检测该发射光源111的输入模式为手写输入模式，并确定相应的应用映射曲线为一条斜率为5 (即变换系数)的一次线性曲线；应用检测设备120根据该发射光源111的成像信息，如LED光源的成像光点在每一帧图像中的位置信息，并通过目标跟踪方法根据成像光点在连续的图像序列中形成的运动轨迹，以获得该发射光源111的运动轨迹，并根据该发射光源111的运动轨迹，计算及输出相应的应用轨迹后，应用检测设备120还根据该应用轨迹，查询预定的字符库，以获得与该应用轨迹相对应的字符，并将所述字符输出至该外接设备130。在此，所述变换系数可以根据多个用户的统计习惯确定，或由用户或应用检测设备120预设，或由应用检测设备120根据当前用户的使用习惯对默认值调整确定。所述应用映射曲线可以根据成像光点相对于一固定点(如图像左上点)的位置，确定相应的屏幕输入位置；也可以根据成像光点的移动距离或速度，来确定相应的屏幕轨迹的移动距离或速度，如将发射光源111的移动距离或速度线性对应于输入笔画的位置和长度。图9为根据本发明还一个优选实施例的方法流程图，示出一种为发射光源的运动轨迹映射其应用轨迹的过程。在此，应用输入系统100包括输入设备110和应用检测设备120，其中，输入设备110和应用检测设备120分别置于两端。输入设备110包括至少一个发射光源111，发射光源111的输入模式包括鼠标输入模式。应用检测设备120内置或外接至少一个摄像头121 ；摄像头121拍摄发射光源111，以获得发射光源111的成像信息；该应用检测设备120还与外接设备130相连接。配合参阅图1和图9，在步骤S901中，摄像头121拍摄获得发射光源111的成像信息；在步骤S902中，应用检测设备120检测该发射光源111的输入模式，以确定该输入模式所对应的应用映射曲线；在步骤S903中，应用检测设备120根据该发射光源111的成像信息，获取该发射光源111的运动轨迹；在步骤S904中，应用检测设备120根据该运动轨迹，通过所确定的应用映射曲线，获得与该运动轨迹相对应的应用轨迹；在步骤S905中，应用检测设备120将该应用轨迹输出至外接设备130 ;在步骤S9010中，应用检测设备120根据发射光源111的成像信息，获取发射光源111发射的控制信息，并通过查询预定的控制信息表，获得与所述控制信息相对应的鼠标操作；在步骤S9011中，应用检测设备120将所述鼠标操作的执行指令输出至外接设备130，以在发射光源111所对应的输入焦点执行所述鼠标操作，并在该外接设备130呈现与所述鼠标操作相对应的执行结果。例如，在鼠标输入模式下，用户通过设置于输入设备110上的按键进行各项鼠标操作，并控制发射光源111按照一定的闪烁频率发光，从而使得应用检测设备120通过检测该闪烁频率获得相应的鼠标操作。应用检测设备120除了根据发射光源111的运动轨迹，获取并输出相应的应用轨迹之外，该应用检测设备120还根据发射光源111的成像信息，通过计算该发射光源111的成像光点在一段时间内出现亮的次数，获得该发射光源111的闪烁频率，并根据该闪烁频率查询预定的控制信息表，以获得相应的鼠标操作，如点击操作；随后，应用检测设备120将该鼠标操作的执行指令输出至外接设备130，以在当前鼠标位置执行该点击操作，并在该外接设备130的屏幕上呈现相应的执行结果。对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化涵括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。此夕卜，显然“包括” 一词不排除其他单元或步骤，单数不排除复数。系统权利要求中陈述的多个单元或装置也可以由一个单元或装置通过软件或者硬件来实现。第一，第二等词语用来表示名称，而并不表示任何特定的顺序。
权利要求
1.一种为发射光源的运动轨迹映射其应用轨迹的方法，其中，该方法包括以下步骤: -获取发射光源的成像信息； 其中，该方法还包括: a检测所述发射光源的输入模式，以确定与所述输入模式相对应的应用映射曲线； b根据所述成像信息，获取所述发射光源的运动轨迹； c根据所述运动轨迹，通过所述应用映射曲线，获得与所述运动轨迹相对应的应用轨迹； d将所述应用轨迹输出至外接设备。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述检测所述发射光源的输入模式的操作包括: -根据所述外接设备的当前应用，确定所述发射光源的输入模式。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其中，该方法还包括: -根据预定搜索时间范围内所述运动轨迹或所述应用轨迹的运动特征峰值，纠正所述应用轨迹的起始点； 其中，所述步骤d包括: -将所述纠正后的应用轨迹输出至所述外接设备。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其中，在所述步骤d之前，该方法还包括: -自获得所述输入设备的输入操作的 起始时刻，根据所述输入设备的操作相关信息，进行相应的输入操作纠正，以获得纠正后的输入操作，直至满足预定的输入操作纠正停止条件； 其中，所述预定的输入操作纠正停止条件包括以下至少任一项: -所述发射光源的运动时间达到预定的纠正延迟时间阈值； -所述发射光源的运动轨迹的运动特征值达到其相应的运动特征值阈值； -所述发射光源的应用轨迹的运动特征值达到其相应的运动特征值阈值。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的方法，其中，所述步骤b还包括: -根据所述运动轨迹的历史运动特征信息，确定所述发射光源的预期位置信息，以用于平滑所述运动轨迹。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的方法，其中，所述应用映射曲线包括三维应用映射曲线。
7.根据权利要求6所述的方法，其中，所述三维应用映射曲线包括基于所述发射光源的三维转动位置的三维应用映射曲线。
8.根据权利要求7所述的方法，其中，所述步骤b包括: -根据所述成像信息，获取所述发射光源的三维转动运动轨迹。
9.根据权利要求1至8中任一项所述的方法，其中，所述发射光源的输入模式包括手写输入模式。
10.根据权利要求9所述的方法，其中，所述应用映射曲线包括一次线性曲线。
11.根据权利要求9所述的方法，其中，该方法还包括: -根据所述应用轨迹，查询预定的字符库，以获得与所述应用轨迹相对应的字符； -将所述字符输出至所述外接设备。
12.根据权利要求1至8中任一项所述的方法，所述发射光源的输入模式包括鼠标输入模式。
13.根据权利要求12所述的方法，其中，该方法还包括: -根据所述发射光源的成像信息，获取所述发射光源发射的控制信息，并通过查询预定的控制信息表，获得与所述控制信息相对应的鼠标操作； -将所述鼠标操作的执行指令输出至所述外接设备，以在所述发射光源所对应的输入焦点执行所述鼠标操作，并在所述外接设备呈现与所述鼠标操作相对应的执行结果。
14.一种为发射光源的运动轨迹映射其应用轨迹的系统，其中，该系统包括发射光源、用于获取所述发射光源的成像信息的摄像头、处理装置及输出装置； 其中，所述处理装置用于: -检测所述发射光源的输入模式，以确定与所述输入模式相对应的应用映射曲线； -根据所述成像信息，获取所述发射光源的运动轨迹； -根据所述运动轨迹，通过所述应用映射曲线，获得与所述运动轨迹相对应的应用轨迹； 其中，所述输出装置用于将所述 应用轨迹输出至外接设备。
全文摘要
本发明的目的是提供一种为发射光源的运动轨迹映射其应用轨迹方法与设备。其中，应用检测设备获取发射光源的成像信息；检测所述发射光源的输入模式，以确定与所述输入模式相对应的应用映射曲线；根据所述成像信息，获取所述发射光源的运动轨迹；根据所述运动轨迹，通过所述应用映射曲线，获得与所述运动轨迹相对应的应用轨迹；将所述应用轨迹输出至外接设备。与现有技术相比，本发明实现了自适应地为发射光源的不同输入模式，匹配应用映射曲线以及获取应用轨迹，提升了用户体验。
文档编号G06F3/0346GK103197774SQ201210004810
公开日2013年7月10日 申请日期2012年1月9日 优先权日2012年1月9日
发明者李东舸, 王玮 申请人:西安智意能电子科技有限公司