[发明专利]采用计算机视觉实现人机交互的智能运动器械及交互方法

说明书

本发明涉及用于用户和计算机之间交互的输入装置或输入和输出组合装置技术领域，具体是一种采用计算机视觉实现人机交互的智能运动器械及交互方法，包括活动区、光源、图像传感器和计算机处理系统。本发明通过计算机对摄像头图像信息的处理可计算出手指的坐标，从而实现电容式触摸屏的定位功能。实现放大，旋转，拖动等功能，根据计算机对图像信号进行处理可以得到一点或多点的一系列时刻的坐标，并对这些坐标的数据进行分析就可以解析出放大，旋转以及拖动的动作，完全可以仿效电容式触摸屏的多点触控的功能。当通过摄像头图像信息计算获得的坐标对应屏幕的显示区域的内容文字过小时，系统可以自适应放大显示区域的内容从而有利于更精确的定位。

技术领域

本发明涉及用于用户和计算机之间交互的输入装置或输入和输出组合装置技术领域，具体是一种采用计算机视觉实现人机交互的智能运动器械及交互方法。

背景技术

电动跑步机，椭圆机，磁控车等都是常见的运动器械，它们都有一个控制台，运动者通过控制台来设定跑步机的速度、跑台的坡度、椭圆机、磁控车的速度、阻力等各类运动参数，同时该控制台也可以显示运行的速度、时间、里程、消耗的热量等参数，如图1所示，即通过控制台来实现人机的信息交互。现有技术中运动器械的控制台一般包括以下几种类型：

1.通过LED点阵，数码管加按键构成的控制台，只能简单的显示一些数字，符号等简单的器械的状态信息。

2.在上述基础上增加一个电视机，可以边运动边看电视。

3.通过液晶屏加触摸屏，按键等构成的控制台，一般都是基于安卓系统，除了能显示必须的运动参数以外，还能够实现上网看电视，看新闻，听音乐等等娱乐，以及通过wifi，蓝牙等实现运动数据的传送。

采用液晶屏加触摸屏的控制系统早期有电阻式触摸屏，红外式，超声波式，电容式等等。由于电容式触屏灵敏度高，能实现多点触控等优点，所以主流产品都是以电容式触摸屏为主。

但是在实际使用过程中也发现电容式触摸屏+机械按键的系统存在以下问题：

1.电容屏容易受干扰而引起触摸不灵。由于一般健身房都会装备较多的跑步机，椭圆机，磁控车等健身设备，所以工作空间的电磁环境较为恶劣。

2.在运动过程中人员出汗也会导致触摸屏的效果不良。

3.电容式触摸屏容易破碎。

4.电容式触摸屏的成本较高。

5.机械式的按键存在容易失效的问题。

发明内容

本发明的目的就是为了解决现有技术中的上述问题，提供一种结构、方法新颖，安全可靠，精度高且使用寿命长的采用计算机视觉实现人机交互的智能运动器械，所述智能运动器械包括：活动区，所述活动区为人体活动的区域；光源；图像传感器，所述的图像传感器数量为≥2个，图像传感器分别设置在不同位置并对准活动区，由图像传感器获取目标的图像；

优选地，所述图像传感器均分别设置在活动区前端。

优选地，所述的光源为红外光源。

优选地，所述的图像传感器可替换为摄像头，所述的摄像头包括处理器、由若干片透镜组成的镜头以及CCD或CMOS组成的图像感应原件。

本发明还包括一种采用计算机视觉实现人机交互的智能运动器械的交互方法，该方法采用上述智能运动器械，通过已知参数及若干个图像传感器获取的位置和信息，得到触摸点在图像传感器中成像的位置，并计算出触摸点在显示屏上的物理坐标，通过计算出的坐标点来判断不同的操作。