[发明专利]魔法棒交互体验系统

说明书

本发明公开了魔法棒交互体验系统，包括魔法棒、图像采集模块、图像信息传输模块、服务器和执行模块，魔法棒端头采用高回归反射特性材料，图像采集模块用于对魔法棒发出的信号进行采集，从而获得魔法棒指令，图像传输模块用于对图像采集模块采集的信号进行传输，服务器用于对图像信息传输模块的传输的信号通过智能图像算法解析进行处理。本发明利用图像采集模块的设置，对环境光具有较强的抑制性，室外时光环境下，仍能保持较高的识别率，红外窄通相机对信号传输距离的限制较低，适合远距离通讯，可更换镜头，不同的识别距离采用不同焦距的镜头，在同时魔法棒前端采用的高回归反射特性的反射材料，有效的屏蔽了环境光干扰。

技术领域

本发明涉及交互技术领域，特别涉及魔法棒交互体验系统。

背景技术

魔法棒交互是通过使用一种手持反射介质，画出特定曲线后，被图像采集系统识别，经系统分析，判断曲线特性，进而做出系统指令的交互系统，目前魔法棒交互系统存在以下不足：

1、环境适应性差，魔法棒系统之前主要在室内使用，环境一致性较高，没有日光干扰。大多数的相关技术及应用研究主要集中在目标轨迹识别及图像特征匹配方面，图像采集与处理系统自适应性不强。随着魔法棒的应用在室外应用的推广，市场上绝大部分系统已经无法适应目前应用环境，在环境变化较为复杂和室外日光环境下稳定性极差，且技术复杂度高，成本高；

2、魔法棒图像采集设备普遍采用微软Kinect2.0，由于Kinect2.0集成度较高，所以系统灵活性及安装灵活性较低。另外，Kinect2.0设备只适合在距离4.5米内进行识别操作，超出4.5米距离范围后完全无法识别。对有特殊距离要求的互动形式有应用瓶颈。其次，Kinect2.0设备与系统主机连线不适合延长，一般采用设备直连的方式。在必须延长的场合，只能采用带有供电功能的USB3.0光纤延长器，实际应用中缺乏长期稳定性；

3、魔法棒前端物理反射点较大，影响美观，受限于图像采集设备的分辨率及镜头焦距，为保证图像分析的准确性及复杂度，目前魔法棒前端物理反射点比较大，影响魔法棒的整体美观。

发明内容

本发明的目的在于提供魔法棒交互体验系统，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：魔法棒交互体验系统，包括：

魔法棒，所述魔法棒端头采用高回归反射特性材料，所述魔法棒用来发出指令；

图像采集模块，所述图像采集模块用于对魔法棒发出的信号进行采集，从而获得魔法棒指令；

图像信息传输模块，所述图像传输模块用于对图像采集模块采集的信号进行传输；

服务器，所述服务器用于对图像信息传输模块的传输的信号通过智能图像算法解析进行处理；

执行模块，所述执行模块用于对服务器处理的信号进行执行。

优选的，所述图像采集模块由红外窄通相机和红外窄带补光灯组成，所述红外窄通相机的感光范围为940nm±5nm，所述红外窄带补光灯用于发射红外光源，所述红外光源与红外窄通相机的带通相匹配。

优选的，所述红外窄通相机的图片传输方式为USB和千兆网。

优选的，所述红外窄通相机采用多种定焦镜头，用于不同距离的互动需求。

优选的，所述服务器的流程包括：

步骤一：混合高斯背景建模，利用像素在较长时间内大量样本值的概率密度等统计信息(如模式数量、每个模式的均值和标准差)表示背景，然后使用统计差分进行目标像素判断，对复杂动态背景进行建模；

步骤二：图像滤波去噪，使用混合滤波方式对高斯噪声，泊松噪声，乘性噪声，椒盐噪声进行滤波降噪处理；

步骤三：图像分块阈值化分割，通过优化算法根据图像局部信息在局部执行阈值化获得最优阈值分割，获得轨迹点；

步骤四：图像形态学处理，通过对目标图像进行形态学操作，消除图像中的细小目标，填充目标的细小空间并平滑边缘；