[发明专利]用于使用深度感知相机与计算机实现的交互式应用程序进行交互的系统和方法

说明书

一种系统，所述系统用于在计算机实现的交互式应用程序与位于所述系统的交互区域(2)中的用户(1)之间的交互，所述系统包括：‑被动对象(3)，包括用于接纳用户的手的抓握部分和包括具有独特视觉属性的独特点(4)的标记部分；‑深度感知相机(5)；‑控制器(7)，用于接收由所述深度感知相机(5)产生的图像并被配置成用于根据以下知识计算所述独特点(4)的3D坐标的两种可能性：(i)所述用户的手腕关节(9)的3D坐标；(ii)所述独特点(4)在从所述深度感知相机接收的对比度图像(6)中的2D坐标(M，N)；以及(iii)握持被动对象(3)的所述用户的手的手腕与所述被动对象(3)的独特点(4)之间的估计距离R。

技术领域

本发明涉及一种用于使用深度感知相机在握持被动对象的用户和计算机实现的交互式应用程序之间进行交互的系统和方法。

背景技术

深度感知相机或距离相机是能够产生包括与存在于所述相机的成像场中的场景物体的距离有关的数据的图像的设备。所得到的图像即所谓的深度或距离图像(或深度图)包括深度值的阵列，其对应于相机的深度传感器与存在于成像场中的物体的表面之间的距离。除此之外，可以根据存储在深度图像中的深度值来计算存在于成像场中的物体的表面在笛卡尔系统中的坐标。

深度感知相机具有许多当前和潜在的未来应用，特别是在需要人机交互(HCI)的技术领域。在这些应用中，从现有技术中已知生成借助被动设备执行姿势的用户和连接到深度感知相机的计算系统之间的交互。响应于用户的姿势，计算系统例如在屏幕上显示信息或者在交互式环境中激活连接对象。

文献US 8,149,210公开了一种HCI系统，其中使用深度感知相机以便生成经过眼睛之一和用户的指向手指或者指向被动对象上的两点之间的指向线。所述系统随后计算所述指向线与屏幕之间的交点的坐标，这允许用户指向所述屏幕上的所选择的图形对象。在本文献中公开的实现方式中，必须从深度图像中检索若干点的3D坐标。这在计算上是昂贵的，并且这在需要高处理速度和精确度时限制了实现方式的适用性。

SBC交互式系统期刊(SBC Journal on Interactive Systems)第6卷2015年第22-29页公开了一种在飞行时间深度感知相机的帮助下追踪被动魔法棒的位置和定向的方法。飞行时间深度感知相机还包括RGB传感器。由于棒上存在两个彩色点而执行对魔法棒的追踪，这些彩色点由计算机在RGB传感器获取的彩色图像上定位。一旦已经由于分割算法而在彩色图像上定位所述彩色点，则从深度图像提取关于彩色点的深度数据。这种实现方式对被动魔法棒的美学施加了一些限制，因为其必须包含多个彩色点。此外，产生和提取魔法棒的多个点的深度数据在计算上是昂贵的，并且这在需要高处理速度和精确度时限制了实现方式的适用性。

文献WO2014/130884公开了一种用于追踪被动棒并基于检测到的棒路径来致动效果的系统和方法。所述系统利用用于将电磁辐射发射到玩耍区域中的源和用于在电磁辐射从放置在玩耍区域中的物品的回归反射材料反射之后接收所述电磁辐射的感测设备。所述系统还包括用于执行姿势识别的控制器，但是由于没有实现深度成像，所公开的系统仅能够处理二维运动。

发明内容

本发明的目的是提供一种具有高处理速度和高可靠性的用于计算机实现的交互式应用程序和握持对象的用户之间的交互的系统和方法。

另一个目的是提供一种用于计算机实现的交互式应用程序和握持对象的用户之间的交互的系统和方法，其中对所述对象的设计施加低水平的限制并且在交互区域中对所述对象的3D追踪是可能的。

根据第一方面，本发明涉及一种系统，所述系统用于在计算机实现的交互式应用程序与位于系统系统的交互区域中的用户之间的交互，所述系统包括：

-被动对象，包括用于接纳所述用户的手的抓握部分和包括具有独特视觉属性的独特点的标记部分；