基于ott電視的智能遙控系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型提供一種基于OTT電視的智能遙控系統(tǒng)，其中，該控制系統(tǒng)包括遙控片及其OTT盒子；所述遙控片包括MCU主控器、3軸加速度計(jì)傳感器、3軸陀螺儀傳感器、3軸磁力計(jì)傳感器、藍(lán)牙發(fā)送模塊，所述MCU主控器連接分別與3軸加速度計(jì)傳感器、3軸陀螺儀傳感器、3軸磁力計(jì)傳感器、藍(lán)牙發(fā)送模塊連接；所述OTT盒子包括控制芯片、藍(lán)牙接收模塊，所述控制芯片與藍(lán)牙接收模塊連接。本實(shí)用新型提供的基于OTT電視的智能遙控系統(tǒng)及其控制方法。不再需要傳統(tǒng)的機(jī)械按鍵，而是通過(guò)集成語(yǔ)音識(shí)別和手勢(shì)識(shí)別技術(shù)，既能語(yǔ)音輸入，又能結(jié)合傳感器控制屏幕光標(biāo)的移動(dòng)、識(shí)別一系列簡(jiǎn)單到復(fù)雜的手勢(shì)，從而進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)更豐富的內(nèi)容。
【專利說(shuō)明】基于OTT電視的智能遙控系統(tǒng)

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及通信【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其涉及一種基于OTT電視的智能遙控系統(tǒng)及其控制方法。

【背景技術(shù)】
[0002]OTT盒子是一個(gè)小型的計(jì)算終端設(shè)備，只要簡(jiǎn)單的通過(guò)HDMI或色差線等技術(shù)將其與傳統(tǒng)電視連接，就能在傳統(tǒng)電視上實(shí)現(xiàn)網(wǎng)頁(yè)瀏覽、網(wǎng)絡(luò)視頻播放、應(yīng)用程序安裝，甚至能將手機(jī)、平板中的照片和視頻投射到家中的大屏幕電視當(dāng)中。OTT盒子必須配套遙控器來(lái)使用，目前傳統(tǒng)的遙控方式主要有兩種:一種是基于傳統(tǒng)的按鍵式紅外線遙控器，一種是基于手機(jī)遙控器app。手機(jī)遙控器app是通過(guò)模擬按鍵的方式來(lái)實(shí)現(xiàn)的，其本上與傳統(tǒng)遙控器是一樣的，這種機(jī)械式的按鍵方式在用戶體驗(yàn)上相對(duì)較差。鑒于此，人們開(kāi)始思考用體感的方式取代傳統(tǒng)遙控器，目前市面上新興的飛鼠遙控器已經(jīng)基本實(shí)現(xiàn)了利用遙控器的運(yùn)動(dòng)來(lái)實(shí)現(xiàn)其在互聯(lián)網(wǎng)電視屏幕上作為光標(biāo)進(jìn)行移動(dòng)的控制，并在體感游戲中充當(dāng)游戲手柄，但是該飛鼠遙控器僅僅能實(shí)現(xiàn)其作為光標(biāo)在屏幕上的移動(dòng)，而且操作靈敏度不高，并且現(xiàn)有技術(shù)的遙控器無(wú)法實(shí)現(xiàn)手勢(shì)的識(shí)別，即無(wú)法根據(jù)遙控器的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)使OTT盒子來(lái)執(zhí)行相應(yīng)的操作命令。
[0003]綜上所述，傳統(tǒng)遙控器基于按鍵原理，其操作方式過(guò)于機(jī)械化；現(xiàn)有的體感遙控器雖然能夠?qū)崿F(xiàn)光標(biāo)的控制，但由于控制光標(biāo)的移動(dòng)數(shù)據(jù)存在較大的誤差，因此，操作不夠靈敏，體驗(yàn)較差；而且現(xiàn)有的體感遙控器無(wú)法實(shí)現(xiàn)手勢(shì)的識(shí)別，用戶體現(xiàn)不佳。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0004]本實(shí)用新型的目的在于解決上述現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷，提供一種不但能夠精準(zhǔn)控制光標(biāo)移動(dòng)，還能夠?qū)崿F(xiàn)手勢(shì)識(shí)別的OTT智能盒子遙控片。
[0005]一種基于OTT電視的智能遙控系統(tǒng)，包括遙控片及其OTT盒子；
[0006]所述遙控片包括MCU主控器、與MCU主控器分別連接的3軸加速度計(jì)傳感器、3軸陀螺儀傳感器、3軸磁力計(jì)傳感器、藍(lán)牙發(fā)送模塊、電容式觸摸開(kāi)關(guān)、LED指示燈、電池電壓檢測(cè)電路、MIC語(yǔ)音輸入模塊；
[0007]所述OTT盒子包括控制芯片、與控制芯片連接的藍(lán)牙接收模塊。
[0008]進(jìn)一步地，如上所述的基于OTT電視的智能遙控系統(tǒng)，所述遙控片包括MIC語(yǔ)音輸入模塊，所述MIC語(yǔ)音輸入模塊與MCU主控器連接。
[0009]進(jìn)一步地，如上所述的基于OTT電視的智能遙控系統(tǒng)，所述遙控片包括電池電壓檢測(cè)電路，所述MCU主控器與電池電壓檢測(cè)電路連接。
[0010]進(jìn)一步地，如上所述的基于OTT電視的智能遙控系統(tǒng)，所述OTT盒子包括攝像頭，所述攝像頭與控制芯片連接。
[0011]本實(shí)用新型提供的基于OTT電視的智能遙控系統(tǒng)，由于在遙控片上集成了 3軸加速度計(jì)傳感器、3軸陀螺儀傳感器和3軸磁力計(jì)傳感器，先在MCU主控器上利用互補(bǔ)濾波技術(shù)來(lái)消除陀螺儀的誤差，再基于處理后的傳感器數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)更加精確的遙控。本實(shí)用新型提供的基于OTT電視的智能遙控系統(tǒng)能夠?qū)ζ聊还鈽?biāo)的移動(dòng)進(jìn)行控制，識(shí)別一系列簡(jiǎn)單到復(fù)雜的手勢(shì)，還支持語(yǔ)音輸入，可以充當(dāng)游戲手柄，在外接攝像頭的基礎(chǔ)上還可以實(shí)現(xiàn)現(xiàn)實(shí)增強(qiáng)，從而使遙控器進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)更豐富的內(nèi)容。另外，本實(shí)用新型所述遙控片外觀小巧精致，可以手拿，也可以扣在配套的手環(huán)或者指環(huán)上使用，進(jìn)一步提高了用戶體驗(yàn)。

【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0012]圖1為本實(shí)用新型基于OTT電視的智能遙控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)不意圖；
[0013]圖2為本實(shí)用新型OTT盒子智能遙控片俯視圖；
[0014]圖3為本實(shí)用新型OTT盒子智能遙控片立體圖；
[0015]圖4為語(yǔ)音識(shí)別原理圖；
[0016]圖5為低電壓檢測(cè)原理圖。

【具體實(shí)施方式】
[0017]為使本實(shí)用新型的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面本實(shí)用新型中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例是本實(shí)用新型一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒緦?shí)用新型中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒(méi)有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本實(shí)用新型保護(hù)的范圍。
[0018]圖1為本實(shí)用新型基于OTT電視的智能遙控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖，如圖1所示，本實(shí)用新型提供的基于OTT電視的智能遙控系統(tǒng)，包括遙控片及其OTT盒子；
[0019]所述遙控片包括MCU主控器、與MCU主控器分別連接的3軸加速度計(jì)傳感器、3軸陀螺儀傳感器、3軸磁力計(jì)傳感器、藍(lán)牙發(fā)送模塊、電容式觸摸開(kāi)關(guān)、LED指示燈；
[0020]所述OTT盒子包括控制芯片、與控制芯片連接的藍(lán)牙接收模塊，所述藍(lán)牙接收模塊與遙控片內(nèi)集成的藍(lán)牙發(fā)送模塊對(duì)應(yīng)。
[0021]本實(shí)用新型提供的基于OTT電視的智能遙控，由于在所述遙控片上同時(shí)集成了 3軸加速度計(jì)傳感器、3軸陀螺儀傳感器和3軸磁力計(jì)傳感器，遙控片的MCU主控器根據(jù)3軸加速度計(jì)傳感器、3軸陀螺儀傳感器和3軸磁力計(jì)傳感器分別測(cè)量原始加速度角速度^吣^、和磁場(chǎng)測(cè)量值并采用互補(bǔ)濾波技術(shù)對(duì)3軸陀螺儀傳感器的測(cè)量的原始數(shù)據(jù)進(jìn)行修正，然后將修正后的角速度g' 0(x,y,z)通過(guò)藍(lán)牙發(fā)送模塊發(fā)送給OTT盒子，OTT盒子的控制芯片根據(jù)g' u以及其他傳感器測(cè)量出來(lái)的數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)以下幾個(gè)能:
[0022]1、基于濾波后的角速度值實(shí)現(xiàn)屏幕光標(biāo)移動(dòng)的控制；
[0023]具體地，MCU主控器利用采用濾波修正后的角速度g' 0(x,y,z)計(jì)算在一個(gè)采樣間隔T內(nèi)，屏幕光標(biāo)在X軸上的移動(dòng)距離Λ X和在Y軸上的移動(dòng)Λ y,然后、MCU主控器將屏幕光標(biāo)在X軸上的移動(dòng)距離ΛΧ、屏幕光標(biāo)在Y軸上的移動(dòng)Ay通過(guò)藍(lán)牙發(fā)送模塊發(fā)送給OTT盒子的藍(lán)牙接收模塊，OTT盒子的控制芯片根據(jù)接收的ΛΧ、Ay執(zhí)行遙控片在屏幕上的相對(duì)位移距離，從而，用戶就可以看到光標(biāo)在屏幕上的移動(dòng)了，由于本實(shí)用新型采用了互補(bǔ)濾波技術(shù)，因此，光標(biāo)的移動(dòng)更加精確靈敏了。
[0024]2、基于加速度值實(shí)現(xiàn)上下左右前后6個(gè)方向簡(jiǎn)單手勢(shì)的識(shí)別，基于濾波后的角速度值實(shí)現(xiàn)左旋右旋2個(gè)方向簡(jiǎn)單手勢(shì)的識(shí)別，然后根據(jù)這8個(gè)方向的運(yùn)動(dòng)來(lái)執(zhí)行相應(yīng)的命令。
[0025]具體地，用戶手持遙控片在空中劃出一個(gè)手勢(shì)，遙控片的三軸加速度傳感器根據(jù)該遙控片的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)輸出原始三軸加速度測(cè)量值％(!￡，“ ；、MCU主控器利用四元數(shù)將a0(x,y,z)從機(jī)體坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換到地理坐標(biāo)系a' 0(x,y,z), MCU主控器將a' 0(x,y,z)通過(guò)藍(lán)牙無(wú)線發(fā)送給OTT盒子，OTT盒子預(yù)先存儲(chǔ)了一個(gè)閾值(該閾值包括前后左右上下6個(gè)方向的閥值，每個(gè)閥值在X、1、z軸分別設(shè)有一個(gè)對(duì)應(yīng)的取值區(qū)間)，將OTT盒子接收a' 0(x；y；z)與對(duì)應(yīng)坐標(biāo)軸的取值區(qū)間閾值進(jìn)行比較，然后根據(jù)比較結(jié)果來(lái)判定遙控片的運(yùn)動(dòng)方向，然后OTT盒子的控制芯片根據(jù)判定的運(yùn)動(dòng)方向來(lái)執(zhí)行相應(yīng)的命令。
[0026]3、基于加速度值和濾波后的角速度值，利用現(xiàn)有的復(fù)雜手勢(shì)識(shí)別技術(shù)進(jìn)行復(fù)雜手勢(shì)識(shí)別，用戶可以為不同的手勢(shì)自定義相應(yīng)的執(zhí)行命令。
[0027]4、基于加速度值、磁場(chǎng)值和濾波后的角速度值來(lái)作為體感游戲的輸入值，使遙控片充當(dāng)游戲手柄的角色。
[0028]具體地，該功能的實(shí)現(xiàn)包括以下步驟:
[0029](I)用戶手持遙控片在空中劃出一個(gè)手勢(shì)，遙控片的各傳感器根據(jù)該遙控片的運(yùn)動(dòng)軌跡輸出原始三軸加速度測(cè)量值三軸角速度測(cè)量值&(?，ζ)、三軸磁場(chǎng)測(cè)量值
m〇(x，y，z) ?
[0030]⑵MCU主控器根據(jù)g0 (x, y, z) > m0 (x； y； z)計(jì)算出互補(bǔ)濾波后的角速度值 ο(?，ζ)，藍(lán)牙發(fā)送模塊將^ 0(x,y,Z)以及三軸加速度測(cè)量值無(wú)線傳輸給OTT盒子；
[0031](3)OTT盒子的控制芯片基于接收到的加速度ao(x’y’z)和角速度g' C10^z),實(shí)現(xiàn)復(fù)雜手勢(shì)的識(shí)別或者實(shí)現(xiàn)遙控片作為體感游戲手柄的功能。
[0032]進(jìn)一步地，為了提高用于體現(xiàn)，本實(shí)用新型在所述OTT電視的智能遙控系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，所述遙控片包括電池電壓檢測(cè)電路，所述MCU主控器與電池電壓檢測(cè)電路連接。所述OTT盒子包括攝像頭，所述攝像頭與控制芯片連接。
[0033]圖5為低電壓檢測(cè)原理圖，如圖5所示，遙控片主控器具有電池電量檢測(cè)的AD轉(zhuǎn)換電路，通過(guò)程序設(shè)置其電池電壓報(bào)警值和低電壓睡眠值。當(dāng)檢測(cè)得到的電壓數(shù)值低于低電壓報(bào)警值時(shí)，遙控片通過(guò)讓指示燈閃爍來(lái)提醒用戶電池電量不足。當(dāng)檢測(cè)得到的電壓數(shù)值低于低壓睡眠值時(shí)，遙控片會(huì)自動(dòng)睡眠，在睡眠前指示燈會(huì)長(zhǎng)亮一段時(shí)間，以提醒用戶充電。
[0034]本實(shí)用新型利用MIC語(yǔ)音輸入模塊采集用戶語(yǔ)音輸入信息，并發(fā)送至OTT盒子中，利用現(xiàn)有的語(yǔ)音識(shí)別技術(shù)對(duì)用戶語(yǔ)音進(jìn)行識(shí)別。當(dāng)OTT盒子外接攝像頭的情況下，可以對(duì)遙控片進(jìn)行畫(huà)面捕捉和定位，利用現(xiàn)有的現(xiàn)實(shí)增強(qiáng)技術(shù)對(duì)遙控片在屏幕上的顯示方式進(jìn)行變化和控制。為了實(shí)現(xiàn)遙控片和OTT盒子的無(wú)線傳輸，本實(shí)用新型采用藍(lán)牙技術(shù)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。為了提高遙控片的續(xù)航能力，本實(shí)用新型在遙控片中加入電量管理機(jī)制。
[0035]OTT盒子智能遙控片外觀精致，只有表盤(pán)大小，不附加任何機(jī)械按鍵，可以手拿，也可以扣在配套的手環(huán)或者指環(huán)上，作為智能可穿戴設(shè)備來(lái)進(jìn)行遙控。其上集成了 9軸傳感器模塊、微處理器、藍(lán)牙模塊、麥克風(fēng)、LED指示燈、電池電壓檢測(cè)電路和一個(gè)電容式觸摸開(kāi)關(guān)，在遙控片休眠狀態(tài)下，觸摸該開(kāi)關(guān)即可喚醒遙控片，在工作狀態(tài)下，觸摸該開(kāi)關(guān)可以一鍵進(jìn)入主菜單，相當(dāng)于“ home ”鍵。
[0036]OTT盒子智能遙控片及OTT盒子硬件框圖如圖1所示，外觀設(shè)計(jì)3D效果圖如圖2、3所示，其中遙控片頂層中間下凹部分為觸摸開(kāi)關(guān)，四周為指示燈泛光區(qū)。
[0037]本實(shí)用新型還提供一種基于OTT電視的智能遙控系統(tǒng)控制方法。
[0038]具體地，9軸傳感器包括用于測(cè)量加速度的3軸加速度計(jì)傳感器、用于測(cè)量角速度的3軸陀螺儀傳感器，和用于測(cè)量磁場(chǎng)的3軸磁力計(jì)傳感器，3軸加速度計(jì)傳感器和3軸陀螺儀傳感器測(cè)量的是傳感器(也就是遙控片)的加速度和角速度，3軸陀螺儀傳感器測(cè)量的是遙控片所處的地磁場(chǎng)，由于陀螺儀測(cè)量到的原始角速度含有漂移誤差，如果直接應(yīng)用是會(huì)導(dǎo)致較大的誤差，因此，首先需要MCU主控器對(duì)原始角速度進(jìn)行濾波，本實(shí)用新型采用互補(bǔ)濾波技術(shù)對(duì)角速度進(jìn)行修正，具體實(shí)施步驟如下:
[0039](I)、MCU主控器根據(jù)遙控片的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，分別獲取3軸加速度計(jì)、3軸陀螺儀、3軸磁力計(jì)的原始測(cè)量值，其中表示三軸加速度原始測(cè)量值、g0(x；y；z)表示三軸角速度原始測(cè)量值、表示三軸磁場(chǎng)原始測(cè)量值；
[0040](2)、MCU主控器根據(jù)獲取的原始測(cè)量值aQ(x，y，z)、gQ(x，y，z)、m0(x；y；z)計(jì)算歸一化后的值，分別表示為 ax，y，z、gx，y，z、mx y，z ；
[0041](3)、MCU 主控器根據(jù) ax v'z、gx，y，z、mx，y，z 計(jì)算誤差向量 ex，y，z，
ex ^{ay^Vz~a) + (///,-m ^ W1 )
[0042]\ ey = (αζ * vX _ V ) + (ιιι_ * η', - 11K '* u._ )
=(ax*vy-ay*vj + (mx *wy-my*wx)⑴；
[0043]式中，vx，y，z為加速度參考矢量,即地理坐標(biāo)系下的重力單位矢量轉(zhuǎn)換到機(jī)體坐標(biāo)系后的值，設(shè)當(dāng)前時(shí)刻四元數(shù)矢量表示為Q = Qo+Q1 i+qj+q# (其中四元數(shù)Qc^qpqyq3分別初始化為1，O, O, O),則vx，y，z計(jì)算公式如下:
νΛ.=2 =sCq1Q3-q0q2)
[0044]- V1, =2*(q0q1+q3q2)( 2 )；
Λ =^0-^1-^2+^3?
[0045]wx；y；z為磁場(chǎng)參考矢量，是地理坐標(biāo)系下的磁場(chǎng)單位矢量轉(zhuǎn)換到機(jī)體坐標(biāo)系后的值，地理坐標(biāo)系下的磁場(chǎng)單位矢量設(shè)為bx，y，z，則計(jì)算公式如下:

(2m {t^q,+qnq,) + 2i}ir{q,q^ - q^q.j + lmJ0.S -qx/, -q.q,))1
bx = ' '
' \ +(2m {q2q, - ?/,,?/,) + 2nix (q2cj{ + q{,q,) + 2mr (0.5 - CjlCj1- ).)」
[0046]< by =0( 3 );
b._ = Imx (■ - q{)q2) + 2in'.{q2q, + CjiiCji) + 2m (0.5 - qiq[ - q2q2)
u；v = 2/jv(0.5 - - Cj2Cj2) + 2b (CJ1LJ, - CjttLj2)
[0047]■ M'.= 2b' {q{q2 - q{)q,) + 2b (?/,?/0 + q.q2)( 4 );
u! = IbAq^q+CjuCj1)+ 2b (0.5-c/ q
[0048](4)、MCU主控器利用誤差向量ex，y，z對(duì)陀螺儀數(shù)據(jù)進(jìn)行濾波，得到修正后的三軸角速度測(cè)量值，表示為g' o(x,y,z)?
'gl=g,x+K ^+eJnt + e^K^T H
[0049]' S1Oy = Soy + K P % + eyInt + er *Kf*T/2
β? = go: + Kp+ eJnt + d*Tn( 5 )
[0050]式中，ex,y,zInt為三軸陀螺儀誤差積分，T為采樣間隔，常系數(shù)Ki表示控制陀螺儀零偏收斂速率的積分增益，Kp表示控制加速度計(jì)和磁力計(jì)收斂速率的比例增益。
[0051]基于上述對(duì)角速度的修正補(bǔ)償，本實(shí)用新型還提供了控制屏幕光標(biāo)移動(dòng)的方法。
[0052]具體地，光標(biāo)的移動(dòng)只需要用到兩個(gè)方向的陀螺儀傳感器數(shù)據(jù)，其中，濾波后的角速度^ 0z表示航向角變化速率，以此決定屏幕光標(biāo)在T時(shí)間間隔內(nèi)在X軸上的移動(dòng)距離Λχ，濾波后的角速度f(wàn) Cly表示俯仰角變化速率，以此決定屏幕光標(biāo)在T時(shí)間間隔內(nèi)在Y軸上的移動(dòng)Ay，由此可以根據(jù)移動(dòng)距離與角速度之間的比例關(guān)系來(lái)確定AX，y:
Λ _g:) * speed — mod c
ZaX —
Segmentat1ns control sensitivity,,、
[0053]L… ，二.(6)

g(1..'、speed _ mod e
Ay =-:-=-
^ Segmentat1ns * control sensitivity
[0054]該公式是角速度與光標(biāo)移動(dòng)的定量比例關(guān)系計(jì)算公式，其中speed_mode和Segmentat1ns是傳感器融合算法的預(yù)定義常數(shù)，control_sensitivity表示陀螺儀靈敏度。
[0055]本實(shí)用新型還提供了一種關(guān)于預(yù)定義的簡(jiǎn)單手勢(shì)識(shí)別的方法，含預(yù)定義的簡(jiǎn)單手勢(shì)識(shí)別包括8個(gè)簡(jiǎn)單手勢(shì)運(yùn)動(dòng)方向的識(shí)別，即上下左右前，以及左旋右旋。
[0056]①上下左右前后運(yùn)動(dòng)方向的判斷
[0057]對(duì)三軸的加速度設(shè)定相應(yīng)閾值即可判斷出用戶手勢(shì)移動(dòng)的方向(上下左右前后)，對(duì)加速度值進(jìn)行積分還可以計(jì)算出手勢(shì)在空間中移動(dòng)的位移量，若將手勢(shì)移動(dòng)軌跡實(shí)時(shí)顯示在屏幕上即可實(shí)現(xiàn)在屏幕上做標(biāo)記、畫(huà)圖等。
[0058]預(yù)定義6個(gè)移動(dòng)方向的功能如下:
[0059]上:選臺(tái)菜單彈出后，用于增加電視頻道數(shù)，頻道數(shù)的增加與位移量成一定的比例，增加到向上手勢(shì)停止為止；
[0060]下:選臺(tái)菜單彈出后，用于減小電視頻道數(shù)，頻道數(shù)的減小與位移量成一定的比例，減小到向下手勢(shì)停止為止；
[0061]左:屏幕中內(nèi)容向左移動(dòng)(滾動(dòng))；
[0062]影視、音樂(lè)播放時(shí)，減小音量到手勢(shì)停止為止，音量的減小與位移量成一定的比例；
[0063]電子資料閱覽或PPT演示模式時(shí)，向左翻頁(yè)；
[0064]右:屏幕中內(nèi)容向右移動(dòng)(滾動(dòng));
[0065]影視、音樂(lè)播放時(shí)，增加音量到手勢(shì)停止為止，音量的增加與位移量成一定的比例；
[0066]電子資料閱覽或PPT演示模式時(shí)，向右翻頁(yè)；
[0067]前:圖片、文字等放大直到手勢(shì)停止為止，放大比例與位移量成一定的比例；
[0068]后:圖片、文字等縮小直到手勢(shì)停止為止，縮小比例與位移量成一定的比例；
[0069]實(shí)現(xiàn)時(shí)首先利用四元數(shù)將三軸加速度矢量從機(jī)體坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換到地理坐標(biāo)系下，然后根據(jù)0(x,y,z)來(lái)判斷遙控片移動(dòng)方向(如表I所示)。
[0070]MCU主控器利用四元數(shù)將a(l(x，y，z)從機(jī)體坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換到地理坐標(biāo)系a' Cl0^z),轉(zhuǎn)換公式為:
[0071]<■ =Q* α0}.*Q*
_a0: __a0z _( 9 );
[0072]表I上下左右前后的判斷依據(jù)
[0073]
方向I雅
上0_7g < u[)z < I 3 -0.5g < c1:'n < 0.5g -0.5g < a[u.< 0.5g
下-l,3g<a;z <-0,7g -0.5g < a'0x < 0,5g -0.5g < a'0y < 0.5g
左-1.3 < u < -OJg -0.5g < α'?χ < 0.5g -0.5g < α?2 ^ 0 5
右()7 < a[u < 1.3g -0.5g < aVix < 0.5g -0.5g < < 0.5
前0.7g<i4( <Ug -0.5g < a'0y < 0.5g -0.5g < a'0z < 0.5g
后-1.3# < u'n.' < -Q.lg -0.5g < a!)t < 0.5g -0.5t < 0.5g
[0074]將計(jì)算出來(lái)的a' 0xyzx對(duì)照表1，即可判斷出是上下左右前后那個(gè)方向的運(yùn)動(dòng)，進(jìn)而根據(jù)運(yùn)動(dòng)方向來(lái)執(zhí)行相應(yīng)的命令。
[0075]②旋轉(zhuǎn)方向判斷
[0076]遙控片MCU主控器根據(jù)濾波后的角速度進(jìn)行姿態(tài)解算得到三個(gè)姿態(tài)角(航向角(P，橫滾角λ，俯仰角Θ)，經(jīng)過(guò)藍(lán)牙傳輸給OTT盒子即可進(jìn)行2個(gè)旋轉(zhuǎn)方向(左旋、右旋)的判斷，判斷依據(jù)如表2所示，預(yù)定義2個(gè)旋轉(zhuǎn)的功能如下:
[0077]右旋:電視關(guān)閉下，右旋一下表示開(kāi)機(jī)；
[0078]開(kāi)機(jī)狀態(tài)下，右旋一下表示“確定”；
[0079]左旋:在主菜單的情況下，左旋一下彈出關(guān)閉確認(rèn)框，此時(shí)右旋確認(rèn)關(guān)機(jī)，左旋返回主菜單；
[0080]在非主菜單情況下，左旋一下表示“返回”；
[0081 ] 實(shí)現(xiàn)時(shí)首先根據(jù)四元數(shù)微分方程更新四元數(shù)導(dǎo)數(shù)
[0082]4ο O -gov -g'f,y -gi— qo
1Sox 0 g0z仏
2Soy 8 Oz 0So X
Qs_§0z §0ySox 0 _ _q飛-(7 )
[0083]積分后得到當(dāng)前時(shí)刻下的四元數(shù)qcu，2，3，再利用四元數(shù)與坐標(biāo)轉(zhuǎn)換矩陣之間、坐標(biāo)轉(zhuǎn)換矩陣與姿態(tài)角之間的關(guān)系進(jìn)行姿態(tài)解算，如下公式所示:
[0084]
φ = -Urci^)


I — 2q7q7 - 2?/:,?/:,
θ = arcsin(—2?/丨?/..; + 2q{)q2)
, ^ , 2q3q0 + 2￡/?￡/,、
Λ = arc lan(—————1 )
、】■-2<Μ 丨-2<7辦(8)
[0085]由于左旋右旋只與橫滾角有關(guān)，規(guī)定橫滾角閾值如下:
[0086]表2左旋右旋的判斷依據(jù)
[0087]
旋轉(zhuǎn)方向MW


-180° < Δ λ < -90°


90° < Δ λ < 180°
[0088]表2中，Λ λ表示手勢(shì)動(dòng)作發(fā)生時(shí)間內(nèi)橫滾角的變化量。
[0089]本實(shí)用新型還提供了可自定義的復(fù)雜手勢(shì)識(shí)別的方法，具體地，類似于編碼原理，用戶可以根據(jù)自己的喜好把一系列的較復(fù)雜的手勢(shì)設(shè)定為快捷鍵快速打開(kāi)某些應(yīng)用。由于復(fù)雜手勢(shì)識(shí)別需要大量復(fù)雜的實(shí)時(shí)計(jì)算和儲(chǔ)存，單純?cè)谶b控片上無(wú)法完成，因此需要將消除誤差后的傳感器數(shù)據(jù)通過(guò)藍(lán)牙傳輸?shù)絆TT盒子，在盒子中進(jìn)行?，F(xiàn)有的復(fù)雜手勢(shì)的識(shí)別技術(shù)可以通過(guò)下面提供的3種方式中的其中一種來(lái)實(shí)現(xiàn)。方法一:基于HMM ;方法二:基于輸入法；方法三:結(jié)合語(yǔ)音。實(shí)現(xiàn)時(shí)遙控片MCU首先將加速度和濾波后的角速度發(fā)送給OTT盒子，OTT盒子再基于這些數(shù)據(jù)，利用現(xiàn)有的復(fù)雜手勢(shì)識(shí)別技術(shù)實(shí)現(xiàn)復(fù)雜手勢(shì)的識(shí)別，現(xiàn)有復(fù)雜手勢(shì)識(shí)別技術(shù)的詳細(xì)原理將不再贅述。
[0090]—、基于隱性馬爾科夫模型(HMM)的復(fù)雜手勢(shì)識(shí)別
[0091]隱性馬爾科夫模型(Hidden Markov Model-HMM)在語(yǔ)音識(shí)別中的應(yīng)用已相當(dāng)成熟，由于手勢(shì)序列和語(yǔ)音序列很相似，因此HMM也逐漸被用于手勢(shì)識(shí)別中，并且獲得了比較聞的識(shí)別精度。
[0092]HMM復(fù)雜手勢(shì)識(shí)別方法:
[0093]步驟一:事先訓(xùn)練好一個(gè)手勢(shì)庫(kù)儲(chǔ)存在OTT盒子中，這些手勢(shì)包含了數(shù)字012…9和英文小寫(xiě)字母abc...，以及一些特殊的圖形(例如:愛(ài)心，打鉤，問(wèn)號(hào)…)，每一種手勢(shì)對(duì)應(yīng)一種HMM模型λ ;
[0094]步驟二:用戶可以為每一種手勢(shì)自定義一個(gè)快捷功能(例如愛(ài)心表示立刻播放最喜愛(ài)的電視頻道)，用戶輸入相應(yīng)手勢(shì)，遙控片即把加速度和濾波后的角速度發(fā)送給OTT盒子;
[0095]步驟三:0ΤΤ盒子控制芯片基于這些數(shù)據(jù)，利用HMM算法計(jì)算出手勢(shì)庫(kù)中每一種模型出現(xiàn)的概率，概率最大的即為用戶做出的手勢(shì)；
[0096]基于輸入法的復(fù)雜手勢(shì)識(shí)別的方法
[0097]某個(gè)目前OTT盒子都自帶或者可以安裝輸入法，大部分輸入法(如搜狗輸入法等)都是基于圖像處理技術(shù)，根據(jù)最終的圖像進(jìn)行模糊識(shí)別，在文字庫(kù)中找出所有相近的字提供用戶選擇。用戶輸入完手勢(shì)之后，遙控片即把傳感器數(shù)據(jù)發(fā)送給OTT盒子，控制芯片再把數(shù)據(jù)作為輸入法輸入，識(shí)別出相應(yīng)的手勢(shì)。
[0098]結(jié)合語(yǔ)音的復(fù)雜手勢(shì)識(shí)別的方法
[0099]遙控片將語(yǔ)音數(shù)據(jù)發(fā)送給OTT盒子，語(yǔ)音識(shí)別軟件即從語(yǔ)音庫(kù)中找到相應(yīng)文字顯示出來(lái)。
[0100]本實(shí)用新型利用遙控器實(shí)現(xiàn)體感游戲的方法
[0101]遙控片將加速度、磁場(chǎng)和濾波之后的角速度數(shù)據(jù)通過(guò)藍(lán)牙發(fā)送給OTT盒子，體感游戲程序解算出這些數(shù)據(jù)代表的相應(yīng)動(dòng)作，為其設(shè)定相應(yīng)的游戲命令。
[0102]本實(shí)用新型利用遙控器實(shí)現(xiàn)語(yǔ)音識(shí)別的方法
[0103]藍(lán)牙將遙控片的語(yǔ)音輸入信息傳送給OTT盒子，控制芯片進(jìn)行語(yǔ)音模板匹配即可識(shí)別出用戶的語(yǔ)音。圖4為語(yǔ)音識(shí)別原理圖，智能遙控片具有語(yǔ)音輸入模塊，可以采集用戶的語(yǔ)音數(shù)據(jù)，經(jīng)過(guò)AD模數(shù)轉(zhuǎn)換，通過(guò)藍(lán)牙模塊發(fā)送到OTT盒子中的處理單元，從而解析出用戶常用指令并執(zhí)行相關(guān)操作，例如換臺(tái)、音量增減、開(kāi)關(guān)機(jī)、進(jìn)入PPT演示模式、進(jìn)入體感游戲等。由語(yǔ)音識(shí)別處理配合手勢(shì)識(shí)別功能，用戶可以實(shí)現(xiàn)手勢(shì)的開(kāi)始和確認(rèn)操作，省去了按鍵等傳統(tǒng)操作。語(yǔ)音數(shù)據(jù)還可以做其它處理，如通過(guò)揚(yáng)聲器發(fā)聲，通過(guò)網(wǎng)絡(luò)發(fā)送到服務(wù)器，進(jìn)行其它功能處理。
[0104]語(yǔ)音采集
[0105]在采樣和量化之前，必須進(jìn)行語(yǔ)言信號(hào)的預(yù)濾波。預(yù)濾波的目的是為了防止高頻噪聲，特別是濾除高于1/2采樣頻率的成分。設(shè)計(jì)的帶通濾波器，上限頻率為3400Hz，下限頻率為60Hz。再通過(guò)A/D轉(zhuǎn)換得到16位的二進(jìn)制的數(shù)字語(yǔ)音信號(hào)。編碼后由藍(lán)牙模塊發(fā)送到OTT盒子處理中心進(jìn)行識(shí)別或者其它處理。
[0106]語(yǔ)音識(shí)別過(guò)程
[0107]OTT盒子智能遙控片中的語(yǔ)音輸入信號(hào)經(jīng)過(guò)藍(lán)牙發(fā)送至OTT盒子中進(jìn)行語(yǔ)音識(shí)另IJ。處理時(shí)采用的是非特定人孤立詞識(shí)別方式，每個(gè)詞或短語(yǔ)在詞匯表中都算作一個(gè)獨(dú)立詞條，OTT盒子上加入已經(jīng)訓(xùn)練好的常用指令模型庫(kù)。因此，用戶只需要對(duì)著遙控片，說(shuō)出常用的指令如開(kāi)機(jī)，關(guān)機(jī)，音減，音加，確認(rèn)，返回等，OTT盒子的處理中心通過(guò)語(yǔ)音的特征提取，和模板庫(kù)的匹配估計(jì)，得出判決結(jié)果。這樣就可以實(shí)現(xiàn)各種語(yǔ)音指令操作了。
[0108]本實(shí)用新型利用遙控片實(shí)現(xiàn)現(xiàn)實(shí)增強(qiáng)的方法
[0109]當(dāng)OTT盒子外接攝像頭時(shí)，可以對(duì)遙控片進(jìn)行畫(huà)面捕捉和定位，利用現(xiàn)有的現(xiàn)實(shí)增強(qiáng)技術(shù)實(shí)現(xiàn)把畫(huà)面中的遙控片變成另外一種物品。例如變成一捧花，一個(gè)茶壺，一把劍等等，達(dá)到神奇的AR效果。
[0110]藍(lán)牙通信
[0111]在遙控片和OTT盒子上集成藍(lán)牙模塊，建立網(wǎng)絡(luò)配對(duì)成功后便可以實(shí)現(xiàn)遙控片上數(shù)據(jù)無(wú)線傳輸給OTT盒子的功能。遙控片若一段時(shí)間沒(méi)有操作動(dòng)作則自動(dòng)進(jìn)入休眠狀態(tài)，帶動(dòng)藍(lán)牙也進(jìn)入休眠，直到用戶觸碰電容開(kāi)關(guān)，喚醒MCU，MCU帶動(dòng)藍(lán)牙喚醒，從而進(jìn)行其他功能。
[0112]遙控片上的數(shù)據(jù)要傳送到盒子后，才能生成相應(yīng)指令，完成相應(yīng)操作。因?yàn)樗{(lán)牙技術(shù)可以同時(shí)傳送數(shù)據(jù)信息和語(yǔ)音信息，具有使用方便、抗干擾能力強(qiáng)、功耗低、輻射低等優(yōu)點(diǎn)，本技術(shù)采用在遙控片和OTT盒子中集成藍(lán)牙模塊來(lái)實(shí)現(xiàn)無(wú)線數(shù)據(jù)的傳輸。
[0113]通過(guò)藍(lán)牙的基本拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)微微網(wǎng)(Piconet),OTT盒子作為主設(shè)備(Master),可以同時(shí)接受至多7個(gè)處于激活狀態(tài)的遙控片的控制，實(shí)現(xiàn)雙手或多人同時(shí)控制電視屏幕或者實(shí)現(xiàn)多人競(jìng)技游戲等。針對(duì)不同傳輸內(nèi)容，藍(lán)牙使用不同協(xié)議:
[0114]通過(guò)A2DP 協(xié)議、耳機(jī)協(xié)議(Headset Profile)、免提協(xié)議(Hands-Free Profile)等來(lái)傳語(yǔ)音信息，可以很方便的實(shí)現(xiàn)遙控片與OTT盒子間的語(yǔ)音傳輸，同時(shí)還保證了語(yǔ)音信息的保密性。
[0115]通過(guò)SPP協(xié)議傳輸數(shù)據(jù)信息，通過(guò)SDP協(xié)議向主機(jī)申請(qǐng)不同的服務(wù)類型，通過(guò)自行定義的Import ID(即屬性ID)來(lái)區(qū)分這些不同的服務(wù)類型。
[0116]OTT盒子智能遙控片的藍(lán)牙模塊主要工作狀態(tài)包括以下4種:
[0117]睡眠狀態(tài):在睡眠狀態(tài)中，藍(lán)牙芯片功耗極低，被喚醒時(shí)，若已經(jīng)存有重連信息(最近一次與之配對(duì)的主機(jī)信息，包括BD_Address和Pin Code)并且電量足夠則進(jìn)入重連狀態(tài)，否則繼續(xù)停留在睡眠狀態(tài)。
[0118]重連狀態(tài):進(jìn)入重連狀態(tài)后，讀取重連信息并嘗試與最近一次配對(duì)的主機(jī)進(jìn)行重連。如果重連成功則進(jìn)入工作狀態(tài)，如果多次重連失敗則重新進(jìn)入睡眠狀態(tài)。
[0119]可發(fā)現(xiàn)狀態(tài):在任意狀態(tài)下，如果用戶按下配對(duì)鍵，則清除重連信息并進(jìn)入可發(fā)現(xiàn)狀態(tài)。這時(shí)主機(jī)OTT盒子可以發(fā)現(xiàn)遙控器，并進(jìn)行配對(duì)操作。
[0120]工作狀態(tài):工作狀態(tài)中進(jìn)行正常的數(shù)據(jù)收發(fā)，遙控片根據(jù)不同的報(bào)文格式來(lái)選擇所需的傳感器和模塊并控制是否給他們供電并選擇不同的sniff間隔來(lái)減少功耗。如果用戶長(zhǎng)時(shí)間不使用遙控片，系統(tǒng)會(huì)增大sniff的間隔，來(lái)降低功耗，最后會(huì)使系統(tǒng)進(jìn)入睡眠狀態(tài)。如果OTT盒子主機(jī)主動(dòng)斷開(kāi)連接，系統(tǒng)會(huì)進(jìn)入睡眠狀態(tài)。如果連接意外斷開(kāi)，系統(tǒng)會(huì)進(jìn)入重連狀態(tài)。
[0121]電源管理
[0122]為了提高遙控片的續(xù)航能力，我們對(duì)遙控片的設(shè)計(jì)加以改進(jìn)。改進(jìn)的方法有兩個(gè)。第一種方法是提高遙控片電池的容量，使用可充電電池，通過(guò)USB或無(wú)線充電方式充電，這樣雖然稍微增加了遙控片的重量，但是減少了頻繁更換電池帶來(lái)的不便，更環(huán)保、經(jīng)濟(jì)。第二種方法則是使遙控片節(jié)能，即盡量減少遙控器的使用電流，在不同的工作狀態(tài)和不同的報(bào)文格式下選擇不同的傳感器或模塊，調(diào)整藍(lán)牙的發(fā)包間隔和射頻的功率。
[0123]睡眠模式
[0124]在遙控片配對(duì)、重連失敗，或者長(zhǎng)時(shí)間無(wú)人使用的時(shí)候關(guān)閉絕大部分的功能，進(jìn)入一個(gè)功耗極低的狀態(tài)以便節(jié)約電池電量。在滿足下列任意一個(gè)條件:配對(duì)失敗，重連失敗，電池電量低，長(zhǎng)時(shí)間無(wú)動(dòng)作等，系統(tǒng)就會(huì)進(jìn)入睡眠狀態(tài)。
[0125]在進(jìn)入睡眠狀態(tài)前應(yīng)當(dāng)設(shè)置好喚醒系統(tǒng)GP10，系統(tǒng)會(huì)關(guān)閉傳感器模塊，并通知藍(lán)牙控制器進(jìn)入睡眠模式，最后關(guān)閉芯片運(yùn)行的主晶振使芯片進(jìn)入睡眠模式。在睡眠模式時(shí)，僅有一個(gè)低頻率的LPO晶振為系統(tǒng)提供時(shí)鐘，只有電容觸摸開(kāi)關(guān)喚醒中斷可以使系統(tǒng)喚醒。
[0126]在系統(tǒng)被喚醒之后，首先會(huì)初始化GP10、計(jì)時(shí)器、電壓檢測(cè)ADC等,完成初始化后對(duì)電池進(jìn)行電壓檢測(cè)，如果電池電壓低于警報(bào)電壓，遙控器會(huì)開(kāi)啟電壓警報(bào)的LED來(lái)提醒用戶及時(shí)充電，如果電壓低于關(guān)機(jī)電壓，遙控器會(huì)重新進(jìn)入睡眠狀態(tài)。通過(guò)低壓檢測(cè)之后，遙控器嘗試與服務(wù)器進(jìn)行重連，在重連失敗或者Discovery超時(shí)之后，遙控片會(huì)再次進(jìn)入睡眠狀態(tài)。
[0127]低壓檢測(cè)
[0128]圖5為低電壓檢測(cè)原理圖，遙控片主控器具有電池電量檢測(cè)的AD轉(zhuǎn)換電路，通過(guò)程序設(shè)置其電池電壓報(bào)警值和低電壓睡眠值。當(dāng)檢測(cè)得到的電壓數(shù)值低于低電壓報(bào)警值時(shí)，遙控片通過(guò)讓指示燈閃爍來(lái)提醒用戶電池電量不足。當(dāng)檢測(cè)得到的電壓數(shù)值低于低壓睡眠值時(shí)，遙控片會(huì)自動(dòng)睡眠，在睡眠前指示燈會(huì)長(zhǎng)亮一段時(shí)間，以提醒用戶充電。
[0129]本實(shí)用新型提供的智能遙控片，除了控制OTT盒子，也可以用于互聯(lián)網(wǎng)電視等類似同類產(chǎn)品中。
[0130]本實(shí)用新型提供的智能遙控片是一個(gè)外觀小巧的OTT盒子智能遙控片，不附加任何機(jī)械按鍵，以一種全新的方式在實(shí)現(xiàn)傳統(tǒng)遙控器的功能基礎(chǔ)上還添加了其它更加豐富的內(nèi)容。遙控片上集成了加速度計(jì)、陀螺儀、磁力計(jì)，利用加速度計(jì)和磁力計(jì)數(shù)據(jù)對(duì)陀螺儀數(shù)據(jù)進(jìn)行補(bǔ)償，可有效濾除低電平給陀螺儀帶來(lái)的零點(diǎn)漂移誤差，很大程度上提高了精度。一方面利用角速度值轉(zhuǎn)換為屏幕二維空間上光標(biāo)的移動(dòng)距離，另一方面結(jié)合加速度值進(jìn)行一系列簡(jiǎn)單到復(fù)雜的手勢(shì)識(shí)別，例如上下左右、旋轉(zhuǎn)、數(shù)字、特殊圖案等，從而既能代替?zhèn)鹘y(tǒng)遙控器上的按鍵又能充當(dāng)體感游戲的迷你游戲手柄。此外，遙控片還集成了麥克風(fēng)，從而實(shí)現(xiàn)語(yǔ)音控制，使操作更為簡(jiǎn)捷。
[0131]最后應(yīng)說(shuō)明的是:以上實(shí)施例僅用以說(shuō)明本實(shí)用新型的技術(shù)方案，而非對(duì)其限制；盡管參照前述實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行了詳細(xì)的說(shuō)明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解:其依然可以對(duì)前述各實(shí)施例所記載的技術(shù)方案進(jìn)行修改，或者對(duì)其中部分技術(shù)特征進(jìn)行等同替換；而這些修改或者替換，并不使相應(yīng)技術(shù)方案的本質(zhì)脫離本實(shí)用新型各實(shí)施例技術(shù)方案的精神和范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種基于OTT電視的智能遙控系統(tǒng)，其特征在于，包括遙控片及其OTT盒子； 所述遙控片包括MCU主控器、與MCU主控器分別連接的3軸加速度計(jì)傳感器、3軸陀螺儀傳感器、3軸磁力計(jì)傳感器、藍(lán)牙發(fā)送模塊、電容式觸摸開(kāi)關(guān)、LED指示燈、電池電壓檢測(cè)電路、MIC語(yǔ)音輸入模塊； 所述OTT盒子包括控制芯片、與控制芯片連接的藍(lán)牙接收模塊。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于OTT電視的智能遙控系統(tǒng)，其特征在于，所述遙控片包括MIC語(yǔ)音輸入模塊，所述MIC語(yǔ)音輸入模塊與MCU主控器連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于OTT電視的智能遙控系統(tǒng)，其特征在于，所述遙控片包括電池電壓檢測(cè)電路，所述MCU主控器與電池電壓檢測(cè)電路連接。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于OTT電視的智能遙控系統(tǒng)，其特征在于，所述OTT盒子包括攝像頭，所述攝像頭與控制芯片連接。
【文檔編號(hào)】G06F3/01GK204013938SQ201420428558
【公開(kāi)日】2014年12月10日 申請(qǐng)日期:2014年7月30日 優(yōu)先權(quán)日:2014年7月30日
【發(fā)明者】張欽宇, 林威, 汪翠, 田彬, 劉昆, 張紹君 申請(qǐng)人:哈爾濱工業(yè)大學(xué)深圳研究生院