[发明专利]一种基于三维动作的非接触式操作方法和系统

说明书

 

技术领域

本发明属于人机交互技术领域，尤其涉及一种基于三维动作的非接触式操作方法和系统。

 

背景技术

键盘、鼠标、手写板、触摸板和触摸屏等常见的计算机输入设备大多已成为计算机的标准外设或常用外设，目前人们在应用计算机的同时，也不得不同时接受这些设备各自的不足。总结这些常用的计算机的输入装置的特性，它们有如下一些不足之处。 

键盘：它常需要和鼠标结合使用，通过键盘很难快速将光标移到屏幕上的任意位置，也很难用键盘进行绘图等连续性操作。键盘源于西方，有利于拼音文字字母和数字符号的输入，和有限几个的功能键结合可实现一些复合操作。对于输入汉字等象形文字，从根本上存在较大障碍。现存的多种通过键盘输入汉字的输入法，一方面因多键操作影响输入效率，另一方面需要死记部分输入规则。对于汉字等象形文字的输入，键盘不能直观方便。键盘还要经常保持清洁、维护。 

鼠标：鼠标的移动是线形的不间断的移动。如果要将屏幕上鼠标从一点移动到目标处，需要使用者的手、眼在此期间始终与鼠标保持接触(有时还要左、右键或滚轮同时参与)，不仅占用了使用者较多的时间，同时需要使用者保持对鼠标的注意力，限制了手的运动自由和使用方式。鼠标还要经常保持清洁、维护。 

触摸板：现有触摸板的功能是代替传统的滚动式鼠标、点状或柱状鼠标起作用的，它也有前述传统鼠标的移动低效率、限制使用者手部运动自由、较多耗费使用者注意力的等缺陷。另外，它只采集了使用者手部的极少信息，不能解读使用者手部的多种动作，且阻挡操作者视线。只能单点识别，不能多点识别。 

手写板：不具备键盘在输入规定符号、字母、数字时的快捷和直观性。手写板也只能接受单点信息，一次输入的是平面上的单个点或单线条，而不反映同时触及它上面的不连续的多个位置的信息。所接收或反映的使用者的信息量少，使用者手部的大量信息没有得到利用，人机交流水平受到限制。同时还有文字输入识别率的问题。 

触摸屏：触摸屏作为一种新的电脑输入设备，是简单、方便、自然的一种人机交互方式，用户只要用手指碰到触摸屏的图符或文字，就可实现对主机的操作。针对现有的触摸屏操作系统，必须通过手接触屏幕表面才能实现触摸控制，因此手在操作时只有点击、滑动等二维平面动作，同时针对目前公共场所用到的ATM、取号机等都用到触摸屏操作，大家都去接触同一屏幕，会造成公众的交叉感染，产生安全隐患。

 

发明内容

有鉴于此，本发明所要解决的技术问题是提供一种基于三维动作的非接触式操作方法和系统。为了对披露的实施例的一些方面有一个基本的理解，下面给出了简单的概括。该概括部分不是泛泛评述，也不是要确定关键／重要组成元素或描绘这些实施例的保护范围。其唯一目的是用简单的形式呈现一些概念，以此作为后面的详细说明的序言。

本发明的一方面公开了一种非接触式操作方法，包括：

通过深度传感器获取操作者的动作信息，所述动作信息是操作者的肢体动作及其运动轨迹；

根据预先定义的操作模型与所述操作者的动作信息进行匹配，若匹配合格，则根据运动轨迹进行相应的操作。

在一种可选的实施例中，所述深度传感器是双目视觉传感器、红外传感器、激光传感器或雷达传感器。

在一种可选的实施例中，所述获取操作者的动作信息包括：监测操作者的肢体动作，测算动作中特征点的三维坐标；基于所述特征点的三维坐标，获得特征点在传感器坐标系中的坐标参数；根据多组坐标参数确定特征点运动轨迹。

在一种可选的实施例中，所述预先定义的操作模型是人手的三维几何模型。

在一种可选的实施例中，通过双目视觉传感器采集的图像，对图像进行景深处理，根据景深信息确定操作者的肢体动作及其运动轨迹。

本发明的另一方面公开了一种非接触式操作系统，包括：

运动信息获取装置：通过深度传感器获取操作者的动作信息，所述动作信息是操作者的肢体动作及其运动轨迹；

匹配处理装置：根据预先定义的操作模型与操作者的肢体动作进行匹配，若匹配合格，则根据运动轨迹进行相应的操作。

在一种可选的实施例中，所述深度传感器是双目视觉传感器、红外传感器、激光传感器或雷达传感器。

在一种可选的实施例中，所述运动信息获取装置具体包括：动作获取模块：监测操作者的肢体动作；

坐标测算模块：测算动作中特征点的三维坐标，基于所述特征点的三维坐标，获得特征点在传感器坐标系中的坐标参数；