[发明专利]三维动作的定位识别系统及识别方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种三维动作识别技术，尤其是涉及一种三维动作的定位识别系统及识别方法。

背景技术

目前，三维动作识别技术主要使用了以下三种不同的动作识别技术：陀螺仪加速度计惯性跟踪、无标识点光学识别和有标识点光学识别。就基于陀螺仪加速度计惯性跟踪技术而言，由于从控制器只能获得五轴信息，所以很多细节都难以实现，例如无法识别人体动作幅度、无法识别人体位置变化等等。而依靠光学进行识别的技术，则普遍存在对光线环境要求严格(明暗、杂光干扰等)、对用户数量和位置有限制(只能单一用户或两个用户前后位置不能重叠)、对反光体数量有要求(有标识点识别需要使用多个反光介质)、运算量大(通常需要配备3.0GHz以上的处理器和512MHz以上的显示芯片)、反应延迟(普遍延迟2帧以上，国内产品大部分延迟4帧以上)等问题，并且这些问题大多数情况下是同时存在的，更加降低了精准度和操作效果。

发明内容

为了克服现有技术的上述缺点，本发明提供了一种三维动作的定位识别系统及识别方法。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种三维动作的定位识别系统，包括计算机、转角传感器和拉线式位移传感器；所述转角传感器包括半球体和探测头，半球体能360度自由转动，探测头用于捕获半球体在x、y方向上的转动，做出计数累加，并将累加数据传入计算机；所述拉线式位移传感器包括拉线、绕线器和探测头，绕线器采用单圈绕线方式，用于拉线的拉出和收回，探测头用于捕获绕线器的转动，做出计数累加，并将累加数据传入计算机；所述转角传感器的半球体套在拉线式位移传感器的绕线器上，并通过固定轴连接。

本发明还公开了一种三维动作的定位识别方法，包括如下步骤：

1）捕获控制点在三维坐标系内的空间坐标：

将控制点位于手指上，通过拉线式位移传感器测得控制点离坐标原点的距离L；通过转角传感器测量两个角度，一个是控制点与坐标原点所在直线在x轴和y轴所构成的平面内的投影，与y轴之间的夹角                                               ，另一个是控制点与坐标原点所在直线及其在x轴和y轴所构成的平面内的投影的夹角；

按如下公式分别计算控制点在三维坐标系内的空间坐标X、Y、Z：

2）通过计算控制点空间坐标值的变化获取控制点的动作变化；

3）计算机将获取的控制点的动作变化转化成相应的动作信息，并将动作信息送达操作系统，完成相应操作。 

与现有技术相比，本发明的积极效果是：只需两个普通的传感器——一个转角传感器和一个位移传感器，即可实现精确的动作识别，识别度高，成本低廉。本发明采用USB数据线与主机相连，可通过USB接口直接传输数据并且供电，传输技术成熟，稳定，同时也可采用蓝牙技术实现无线传输。本发明采用两个传感器协同工作的方式，获取两个垂直方向上的线面夹角和控制点与坐标原点的距离，通过空间坐标运算，可以识别X、Y、Z三维方向上的精确坐标。然后通过捕获控制点的坐标及坐标的变化，识别双手的动作变化。本发明排除了光线、控制器数量，以及复杂运算处理等干扰因素，使捕获的数据更加准确、快速。同时本发明可实现双手动作识别，从而达到多点控制的效果，使电脑操作控制和用户体验获得了更高的提升。

附图说明

本发明将通过例子并参照附图的方式说明，其中：

图1是本发明的系统结构示意图；

图2是本发明的系统结构剖视图；

图3是本发明的三维坐标捕获的原理图。

具体实施方式

一种三维动作的定位识别系统，如图1和图2所示，包括：计算机，以及通过数据线分别与计算机连接的转角传感器和拉线式位移传感器，其中：

转角传感器包括半球体1和探测头2；半球体1可以360度自由转动，配合探测头2完成所需两角度的捕获；探测头2用于捕获半球体1在x、y方向上的转动，做出计数累加，并将累加数据通过数据线7传入计算机。

拉线式位移传感器包括绕线器3、探测头4、拉线出线孔5、固定轴6、拉线8和拉环9；绕线器3采用单圈绕线方式，负责拉线的拉出和收回，并配合探测头4完成所需距离的捕获；探测头4用于捕获绕线器3的转动，做出计数累加，并将累加数据通过数据线7传入计算机；