[发明专利]一种智能电视的远红外三维手势探测装置

说明书

技术领域

本发明涉及智能平板电视的遥控领域，尤其涉及一种智能平板电视的远红外三维手势探测装置。

背景技术

自从大尺寸智能平板电视(Smart TV)面世以来，智能电视的内容与应用不断成长，2~4m距离（用户收看电视节目的平均距离)的用户界面操作为所有智能电视厂商无法回避的课题，而适用于远距离操作图型化接口的手势控制(Gesture Control)及动作感应遥控器(Motion-sensing Controller)皆为主流的解决方案。

手势控制免除寻找遥控器之苦，为客厅中最自然的智能电视导览方式。手势辨识可分为二维感测及三维感测。二维感测技术可直接透过相机的X轴及Y轴影像进行手势判断，然由于缺乏深度信息，仅能判断简单的肢体动作。

三维感测亦称深度感测 (Depth sensing)。目前主流三维深度感测可再分为主动式的结构光法 (Structured Light)，飞行时间法(Time of Flight )及被动式的立体视觉法(Stereo Vision)。

结构光法投射近红外光透过已知样板至待测物体上，以近红外相机撷取影像，再将得到的扭曲影像与原样版进行三角测量(Triangulation)。样板可由一群无规则的小斑点组成，每个斑点的形状各异，以便对照出样板与扭区影像中的同一个点来进行三角测量，如此便可算得物体深度。这种方法需要一定量的3D影像处理运算。另外样板的阴影部分信息无法获得，所以会产生交互影响的问题。

飞行时间法则通过相邻的近红外发射器发出的光线反射到影像传感器过程中花费的时间来探测手势深度。每段“飞行时间”由每个像素测量，累积的数据实时计算出距离，得到每个手势的深度信息。飞行时间法在近距离的测量准确性不高，另外也存在交互影响的问题。

被动式的立体视觉法先使用二相对距离固定的彩色相机同步时撷取相同影像，接著先进行关联性分析，对应二影像的相同点，最后再用三角测量计算每个点的距离。这种方法由于需要对两个相机的影像进行分析，所以需要的运算量特别大。另外由于采用彩色相机获取影像，所以需要对被测的人体有一定的照明，这样就限制了在较暗室内环境下的使用。

以上三种主流的三维手势控制都采用近红外或可见光的CMOS或CCD传感器获取影像，并从影像中分析提取出手势的运动，不同之处在于判定手势深度的方法。这种由近红外或可见光拍摄的影像，都会受到背景环境，以及用户服饰等信息的干扰，不可避免的会出现对手势的误判和漏判情况。

发明内容

为了克服现有智能平板电视三维手势探测方式的不足，本发明的目的是提供一种远红外三维手势探测装置，它能快速准确的探测出手势的三维运动姿态，同时给智能电视发出相应的指令，比如影像移动，缩放，旋转，以及三维物体的拉近和推远等。本发明改进了原有的被动式立体视觉法，采用两个相对位置固定的远红外相机代替普通的彩色相机，通过对人体的左右两个远红外影像进行分析比对，从而判定人手的运动的三维方位。

由于体温的因素，人体辐射的远红外线可以轻易的被远红外相机所捕捉。尤其是人手等部位暴露在空气中，其远红外影像更容易被识别。采用远红外外影像进行手势探测，可以不受背景环境和人体服饰的影响。如果在客厅中无外界热源，相机基本只会看到人体的热影像。即使客厅中有固定的热源也可以被分析软件识别并去除。另外远红外手势探测时无需环境照明，在极暗的环境也可进行操作。

附图说明

图1是带远红外三维手势探测装置的智能平板电视示意图；

图2是远红外三维手势探测装置的外形示意图；

图3是远红外三维手势探测装置的内部剖面结构示意图；

图4是远红外相机的内部结构剖面示意图；

图5是对人体的远红外影像分析示意图；

图6是单个手势平移控制电视显示物体移动的示意图；

图7是两个手势平移控制电视显示物体放大和缩小的示意图；

图8是手势旋转控制电视显示物体旋转的示意图；

图9是手势前后移动控制电视显示物体拉近和推远的示意图；

图10是手势上下摆动对电视发出“确定”指令的示意图。

其中附图标记

1为远红外三维手势探测装置；

2为智能平板电视；

3为电视底座支架；

4为远红外三维手势探测装置的支架；

5为手势探测装置的外壳；

6为手势探测装置的主电路板；

7为远红外相机；

8为锗窗口片；