[发明专利]一种基于视觉红外感应技术的人机互动控制系统及方法

权利要求书

1.一种基于视觉红外感应技术的人机互动系统，其特征在于：包括红外数据采集模块、通信模块、数据处理模块、控制模块、显示模块和电源模块，所述红外数据采集模块经通信模块连接到数据处理模块，所述数据处理模块连接到控制模块的输入端，所述控制模块的输出端连接到显示模块和红外数据采集模块；所述红外数据采集模块包括红外线辐射模块和3D激光传感器；

该人机互动系统进行互动时包括如下步骤：

步骤一、红外数据采集模块扫描覆盖区域，若覆盖区域内有用户进入，则执行步骤二，否则重复步骤一；

步骤二、红外数据采集模块扫描采集用户的位置和行为信息，并经通信模块发送到数据处理模块；

步骤三、数据处理模块将所得的位置和行为信息转换成坐标数组，并采用邻聚类方法对坐标数组进行滤波处理，将得到的用户操作坐标发送到控制模块；

所述步骤三中，采用邻聚类方法对坐标数组进行滤波处理，从开始点起逐个比较每个数据点与其后一个临近数据点间的间隔距离差值，若两点间隔距离差小于阈值，则属同类集合；若两点间隔距离差大于阈值，则属于不同类集合，此时该点成为上一同类集合的结束点，而该点的后一个临近点成为新集合的开始点，重复上述比较直到这一扫描的结束点；

通过同一帧扫描数据中零值点前后相邻的两个距离值点进行滤波处理，如果零值点前后相邻的两个距离值点都不为零，则前后相邻两距离值点的平均值为该零值点的距离值，其他情况，则该零值点不变；

步骤四、控制模块根据接收到的用户操作坐标控制显示模块实现人机互动。

2.根据权利要求1所述的一种基于视觉红外感应技术的人机互动系统，其特征在于：所述通信模块为串口通信模块。

3.根据权利要求1所述的一种基于视觉红外感应技术的人机互动系统，其特征在于：所述控制模块为工控机。

4.根据权利要求1所述的一种基于视觉红外感应技术的人机互动系统，其特征在于：所述显示模块为窄边拼接屏。

5.根据权利要求1所述的一种基于视觉红外感应技术的人机互动系统，其特征在于：所述显示模块为投影屏。

6.一种基于视觉红外感应技术的人机互动方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤一、红外数据采集模块扫描覆盖区域，若覆盖区域内有用户进入，则执行步骤二，否则重复步骤一；

步骤二、红外数据采集模块扫描采集用户的位置和行为信息，并经通信模块发送到数据处理模块；

步骤三、数据处理模块将所得的位置和行为信息转换成坐标数组，并采用邻聚类方法对坐标数组进行滤波处理，将得到的用户操作坐标发送到控制模块；

所述步骤三中，为实现跟踪定位的实时性和精确性，采用分割速度快的邻聚类方法对坐标数组进行滤波处理，从开始点起逐个比较每个数据点与其后一个临近数据点间的间隔距离差值，若两点间隔距离差小于阈值，则属同类集合；若两点间隔距离差大于阈值，则属于不同类集合，此时该点成为上一同类集合的结束点，而该点的后一个临近点成为新集合的开始点，重复上述比较直到这一扫描的结束点；

通过同一帧扫描数据中零值点前后相邻的两个距离值点进行滤波处理，如果零值点前后相邻的两个距离值点都不为零，则前后相邻两距离值点的平均值为该零值点的距离值，其它情况，则该零值点不变；

所述步骤三中，同时对覆盖区域中的有效坐标点数进行统计，具体步骤包括：

（1）滤去最先进入覆盖区域的距离值，去掉前P个进入的点，其中P=2；

（2）取第P+1个点作为加权计算的第一个点进行滤波，并对其余点进行比较，去除里面的最大值和最小值，对余下的N-P-2个数据进行算数加权求平均值Y，具体算法为

其中，X（k）为传感器采集的实时数据值，N为采集到的总数据个数，N大于等于8, 且满足；

步骤四、控制模块根据接收到的用户操作坐标控制显示模块实现人机互动。