[发明专利]一种基于Kinect的人机交互系统

权利要求书

1.一种基于Kinect的人机交互系统，其特征在于它包含主界面、配置管理模块、输入映射模块、姿势管理界面、姿势管理模块、姿势定义模块，姿势定义模块，定义了人体姿势数据，一个姿势由若干条姿势规则构成，姿势规则包含规则类别、涉及的关节点与阈值范围，姿势规则中的所述规则类别，包括X距离、Y距离、Z距离、总距离与夹角五种，姿势规则中涉及的关节点范围为KinectSDK提供的20个关节点；涉及的关节点的数目，在规则类别为夹角时为3个，否则可以是1-2个。

2.一种基于Kinect的人机交互系统，其特征在于所述的姿势规则涉及1个关节时，规则含义为：用户的该关节的当前位置与初始位置之间的距离，处在阈值范围内；姿势规则涉及2个关节时，规则含义为：用户的两个关节之间距离，在规则类别所标示的方向上，处在阈值范围内；所述的姿势规则当且仅当规则类别为夹角时涉及3个关节，规则含义为：关节1到关节2连线，与关节2到关节3连线的夹角，处在阈值范围内。

3.根据权利要求1所述的一种基于Kinect的人机交互系统，其特征在于所述的姿势管理模块包括姿势的新建、编辑、保存、读取、删除、测试功能。

4.根据权利要求1所述的一种基于Kinect的人机交互系统，其特征在于所述的输入映射模块，将用户姿势与计算机的输入命令进行一一对应，从而使用姿势与计算机进行交互。

5.根据权利要求1所述的一种基于Kinect的人机交互系统，其特征在于所述的配置管理模块，将若干输入映射作为一个系统配置文件，进行新建、修改、保存、读取、删除等管理操作。

6.根据权利要求1所述的一种基于Kinect的人机交互系统，其特征在于所述的姿势管理模块中姿势测试的流程为：当用户开启姿势测试时，首先停用姿势编辑功能，并保存当前用户所编辑的姿势数据；然后启动Kinect开始识别，当Kinect前有人做出启动姿势时，Kinect跟踪该人的姿势，并显示已跟踪用户的提示标志；当该人的姿势与所编辑的姿势吻合时，显示姿势识别成功的提示标志；当用户终止姿势测试时，恢复姿势编辑功能。

7.根据权利要求1所述的一种基于Kinect的人机交互系统，其特征在于所述的姿势映射与识别的流程为：当用户开启姿势映射时，启动Kinect开始识别，当Kinect前有人做出启动姿势时，Kinect跟踪该人的姿势；将人的姿势与姿势映射列表中的姿势逐一比对，并检测每个姿势是否从无到有或从有到无，发送按下或弹起相应按键的命令。

8.根据权利要求1所述的一种基于Kinect的人机交互系统，其特征在于所述的姿势定义模块采用如下技术方案：

（1）人体的姿势由若干姿势规则构成，所述姿势规则包括规则类别、涉及关节点、阈值范围；

（2）规则类别包括X距离、Y距离、Z距离、总距离、夹角共五种；

（3）规则涉及的关节点范围为KinectSDK提供的20个关节点，分别为髋中央、脊柱、颈部、头部、左肩、左肘、左腕、左手、右肩、右肘、右腕、右手、左胯、左膝、左踝、左脚、右胯、右膝、右踝、右脚；

（4）当规则类别为夹角时，规则涉及3个关节点；否则，规则涉及的关节点可以是1个、2个；

（5）当规则涉及1个关节点时，规则的含义为：用户所述关节点的当前位置，与该关节点的初始位置的距离，处在阈值范围内；

（6）当规则涉及2个关节点时，规则的含义为：用户的所述两个关节点的当前位置之间的距离，处在阈值范围内；

（7）当规则为夹角规则，涉及3个关节点，规则的含义为：用户的第一关节点与第二关节点连线，与第二关节点与第三关节点连线的夹角，处在阈值范围内。

9.根据权利要求1所述的一种基于Kinect的人机交互系统，其特征在于所述的姿势管理模块采用如下技术方案：

（a）姿势管理的界面功能包括姿势规则的添加、编辑、删除，以及姿势数据的测试、保存与读取；

（b）姿势规则涉及的关节点范围为KinectSDK提供的20个关节点，在姿势管理界面中，显示关节点的名称供用户选择；

（c）用户可以在编辑姿势后、保存姿势前，进行姿势的测试，进行姿势测试时，启动Kinect进行用户识别，当用户做出特定启动姿势时，跟踪该用户，然后用户可试做该姿势，姿势正确与否显示在界面上，通过测试姿势功能，用户能通过自身反馈设计出更自然的姿势。

10.根据权利要求1所述的一种基于Kinect的人机交互系统，其特征在于所述输入映射模块采用如下技术方案：

（A）在同一个配置文件中，不同姿势对应不同的键盘或鼠标的按键命令，不得重复；

（B）当用户向系统发送开始映射的请求时，启动Kinect进行用户识别；规定当用户做出特定的启动姿势时，Kinect跟踪该用户；

（C）跟踪到用户后，Kinect不断对用户进行姿势识别；如一个交互姿势从无到有，则发送对应按键按下命令；如一个交互姿势从有到无，则发送对应按键弹起命令。