基于目標(biāo)追蹤的遙控器及其遙控方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種基于目標(biāo)追蹤的遙控器，智能電視端設(shè)置有接收器以及兩個(gè)非可見光點(diǎn)光源；遙控器包括有圖像采集模塊、圖像處理模塊、光標(biāo)確定模塊、發(fā)送模塊、控制模塊以及電源模塊，圖像采集模塊采集非可見光點(diǎn)光源數(shù)據(jù)，圖像處理模塊對采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行濾波除燥以及二值化，得到二值光點(diǎn)圖像數(shù)據(jù)，光標(biāo)確定模塊計(jì)算出各個(gè)光點(diǎn)的中心坐標(biāo)以及采集到的光點(diǎn)個(gè)數(shù)發(fā)送給控制模塊進(jìn)行處理，進(jìn)行光標(biāo)確定后通過發(fā)送模塊發(fā)送給智能電視端；智能電視端的接收器接收光標(biāo)坐標(biāo)并進(jìn)行處理得到HID鼠標(biāo)數(shù)據(jù)，進(jìn)行控制。本發(fā)明的遙控器，通過智能電視上固定的兩個(gè)非可見光源進(jìn)行直接追蹤目標(biāo)定位，簡單且定位精度高，本發(fā)明同時(shí)公開了對應(yīng)的遙控方法。
【專利說明】基于目標(biāo)追蹤的遙控器及其遙控方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及智能電視的遙控器【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及ー種基于目標(biāo)追蹤的遙控及其遙控方法。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著基于Android操作系統(tǒng)的GoogleTV等智能電視的逐步推出，進(jìn)行節(jié)目選單的傳統(tǒng)遙控器已經(jīng)不能滿足人們的需求。傳統(tǒng)的電視遙控器靠反復(fù)按動采用固定模式的光標(biāo)控制按鈕，提供光標(biāo)控制中的上移、下移、左移、右移等功能。無法實(shí)現(xiàn)光標(biāo)的任意移動，而且在光線較暗的情況下，按鍵不容易分辨，容易按錯(cuò)，操作繁瑣。最關(guān)鍵的是現(xiàn)在的的智能電視是三網(wǎng)融合后智能終端的體現(xiàn)，傳統(tǒng)遙控器在智能電視方面顯得カ不從心。所以為方便對智能電視的操作，將鼠標(biāo)的功能添加到遙控器上實(shí)現(xiàn)在空中揮動該遙控器就能方便的對電視界面選單選項(xiàng)進(jìn)行控制已經(jīng)勢在必行。
[0003]現(xiàn)有的帶有鼠標(biāo)功能的遙控器主在空中定位方面主要是采用陀螺儀傳感器、或重力加速度傳感器來實(shí)現(xiàn)，這種方案算法的開發(fā)難度大，成本開銷比較大，而且對于小目標(biāo)的定位效果很差。因此，有必要提供ー種實(shí)現(xiàn)簡單、定位準(zhǔn)確的基于目標(biāo)追蹤的遙控器來解決現(xiàn)有技術(shù)的缺陷。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的是提供一種采用直接追蹤目標(biāo)的定位方案，實(shí)現(xiàn)簡単，而且定位精度的基于目標(biāo)追蹤的遙控器及其編遙控方法。
[0005]本發(fā)明提供一種基于目標(biāo)追蹤的遙控器，用于對智能電視端進(jìn)行遙控，所述智能電視端設(shè)置有接收器以及兩個(gè)非可見光點(diǎn)光源；所述遙控器包括有圖像采集模塊、圖像處理模塊、光標(biāo)確定模塊、發(fā)送模塊、控制模塊以及電源模塊，所述圖像采集模塊用于采集智能電視端的非可見光點(diǎn)光源數(shù)據(jù)，所述圖像處理模塊對采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行濾波除燥以及ニ值化，得到ニ值光點(diǎn)圖像數(shù)據(jù)，所述光標(biāo)確定模塊計(jì)算出各個(gè)光點(diǎn)的中心坐標(biāo)以及采集到的光點(diǎn)個(gè)數(shù)，最后將光點(diǎn)的中心坐標(biāo)以及光點(diǎn)個(gè)數(shù)信息發(fā)送給控制模塊進(jìn)行處理，控制模塊進(jìn)行光標(biāo)確定并通過發(fā)送模塊發(fā)送給智能電視端，所述電源模塊用于提供電源；
[0006]智能電視端的接收器用于接收遙控器的發(fā)送模塊發(fā)送過來的光標(biāo)坐標(biāo)并進(jìn)行處理得到HID鼠標(biāo)數(shù)據(jù)，遙控器根據(jù)所述HID鼠標(biāo)數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)對智能電視的控制。
[0007]較佳地，所述非可見光點(diǎn)光源位于同一水平線上。
[0008]較佳地，所述非可見光點(diǎn)光源為紅外發(fā)光二級管。
[0009]較佳地，所述圖像采集模塊設(shè)有紅外濾光片。
[0010]較佳地，所述圖像采集模塊采用CMOS圖像傳感器，分辨率為640 X 480。
[0011]相應(yīng)地，本發(fā)明同時(shí)提供了ー種如上所述的基于目標(biāo)追蹤的遙控器的遙控方法，包括以下步驟:步驟1:點(diǎn)亮兩個(gè)非可見光光源，啟動遙控器電源；步驟2:初始化圖像采集模塊的攝像頭，采集兩個(gè)非可見光光源的數(shù)據(jù)；步驟3:圖像處理模塊對采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行濾波ニ值化，找出各個(gè)光點(diǎn)中心坐標(biāo)；步驟4:根據(jù)兩個(gè)中心坐標(biāo)計(jì)算出攝像頭偏轉(zhuǎn)的角度，再算出準(zhǔn)光標(biāo)坐標(biāo)；步驟5:對準(zhǔn)光標(biāo)坐標(biāo)進(jìn)行旋轉(zhuǎn)變換得到正確的坐標(biāo)；步驟6:將得到的光標(biāo)進(jìn)行濾波，消抖；步驟7:將光標(biāo)通過發(fā)送模塊傳送給智能電視端的接收器，經(jīng)過處理后得到HID鼠標(biāo)數(shù)據(jù)。
[0012]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的基于目標(biāo)追蹤的遙控器，在遙控器上設(shè)置了圖像采集模塊，通過智能電視上固定的兩個(gè)非可見光源進(jìn)行直接追蹤目標(biāo)定位。方案實(shí)現(xiàn)簡單，且能夠達(dá)到更高精度的定位，為用戶提供便利服務(wù)和改善用戶體驗(yàn)。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0013]為了更清楚地說明本發(fā)明實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實(shí)施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其它的附圖。
[0014]圖1是本發(fā)明實(shí)施例的基于目標(biāo)追蹤的遙控器的結(jié)構(gòu)不意圖；
[0015]圖2是本發(fā)明實(shí)施例基于目標(biāo)追蹤的遙控器的遙控方法的流程圖；
[0016]圖3至圖5是本發(fā)明實(shí)施例基于目標(biāo)追蹤的遙控器的遙控方法進(jìn)行坐標(biāo)確定的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0017]下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例。基于本發(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有作出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其它實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。
[0018]參考圖1，本發(fā)明提供一種基于目標(biāo)追蹤的遙控器，用于對智能電視端進(jìn)行遙控，所述智能電視端設(shè)置有接收器以及兩個(gè)非可見光點(diǎn)光源，與一般的遙控器和帶空中定位的遙控器不同的是，本發(fā)明把一個(gè)攝像頭鑲嵌在遙控器上并通過智能電視上固定的兩個(gè)非可見光源進(jìn)行直接追蹤目標(biāo)定位。兩個(gè)非可見光點(diǎn)光源放置在智能電視端，并在同一水平線上，采用的光源是紅外發(fā)光二級管。所述遙控器包括有圖像采集模塊、圖像處理模塊、光標(biāo)確定模塊、發(fā)送模塊、控制模塊以及電源模塊，圖像采集模塊未采用CMOS圖像傳感器的攝像頭，分辨率為640X480，并加上紅外濾光片，使得傳感器只能允許紅外的波長的光進(jìn)來，所述圖像采集模塊用于采集智能電視端的非可見光點(diǎn)光源數(shù)據(jù)，所述圖像處理模塊對采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行濾波除燥以及ニ值化，得到ニ值光點(diǎn)圖像數(shù)據(jù)，所述光標(biāo)確定模塊計(jì)算出各個(gè)光點(diǎn)的中心坐標(biāo)以及采集到的光點(diǎn)個(gè)數(shù)，最后將光點(diǎn)的中心坐標(biāo)以及光點(diǎn)個(gè)數(shù)信息發(fā)送給控制模塊進(jìn)行處理，控制模塊進(jìn)行光標(biāo)確定并通過發(fā)送模塊發(fā)送給智能電視端，在本發(fā)明的實(shí)施例中，所述控制模塊為單片機(jī)。所述電源模塊用于提供電源。
[0019]光標(biāo)確定及發(fā)送模塊主要是負(fù)責(zé)坐標(biāo)點(diǎn)的運(yùn)算補(bǔ)償算法的實(shí)現(xiàn)。與智能電視相連的接收器用于接收發(fā)送模塊送來的光標(biāo)坐標(biāo)。并將光標(biāo)坐標(biāo)傳送給單片機(jī)處理得到HID (Handset Interface Device)鼠標(biāo)數(shù)據(jù)。遙控器根據(jù)所述HID鼠標(biāo)數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)對智能電視的控制。在本發(fā)明的實(shí)施例中，接收器為紅外接收頭，紅外接收頭將接收到的信號發(fā)送給單片機(jī)，單片機(jī)設(shè)置在紅外接收頭與智能電視之間，所述單片機(jī)中含有USB2.0內(nèi)核，支持HID鼠標(biāo)協(xié)議，可以通過修改HID設(shè)備描述符，將收到的坐標(biāo)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)變成HID鼠標(biāo)數(shù)據(jù)。USB設(shè)備通過描述符來反映它們的屬性。對于HID類設(shè)備，比USB設(shè)備多一個(gè)報(bào)告描述符。因?yàn)楝F(xiàn)有的HID鼠標(biāo)都是針對相對坐標(biāo)的,而本發(fā)明實(shí)施例的方案是攝像頭拍到的是絕對坐標(biāo)，是在標(biāo)準(zhǔn)HID鼠標(biāo)的基礎(chǔ)上進(jìn)行HID鼠標(biāo)的報(bào)告描述符的修改,得到絕對坐標(biāo)的HID鼠標(biāo)。并將X坐標(biāo)的數(shù)值范圍改為0-480，將Y坐標(biāo)的數(shù)值范圍改為0-到360。
[0020]參考圖2，相應(yīng)地，本發(fā)明同時(shí)提供了ー種如上所述的基于目標(biāo)追蹤的遙控器的遙控方法，包括以下步驟:
[0021]步驟S001:點(diǎn)亮兩個(gè)非可見光光源，啟動遙控器電源；
[0022]步驟S002:初始化圖像采集模塊的攝像頭，采集兩個(gè)非可見光光源的數(shù)據(jù)；
[0023]步驟S003:圖像處理模塊對采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行濾波ニ值化，找出各個(gè)光點(diǎn)中心坐標(biāo);
[0024]步驟S004:根據(jù)兩個(gè)中心坐標(biāo)計(jì)算出攝像頭偏轉(zhuǎn)的角度，再算出準(zhǔn)光標(biāo)坐標(biāo)；
[0025]步驟S005:對準(zhǔn)光標(biāo)坐標(biāo)進(jìn)行旋轉(zhuǎn)變換得到正確的坐標(biāo)；
[0026]步驟S006:將得到的光標(biāo)進(jìn)行濾波，消抖；
[0027]步驟S007:將光標(biāo)通過發(fā)送模塊傳送給智能電視端的接收器，經(jīng)過處理后得到HID鼠標(biāo)數(shù)據(jù)。
[0028]具體地，在實(shí)現(xiàn)確定光標(biāo)點(diǎn)坐標(biāo)時(shí)，圖像處理模塊拍攝到的標(biāo)定點(diǎn)的中心坐標(biāo)在每ー場的場消隱期間傳送給單片機(jī)。單片機(jī)將收到的數(shù)據(jù)精心解析，得到兩個(gè)標(biāo)定點(diǎn)的中心坐標(biāo)(X，y)和(X，y)，根絕這兩點(diǎn)坐標(biāo)計(jì)算出攝像頭平面與水平面之間的夾角。此時(shí)要對得到的角度進(jìn)行平滑濾波，目的消除由于手動或者標(biāo)定點(diǎn)的閃動造成的干擾。最后進(jìn)行坐標(biāo)旋轉(zhuǎn)及補(bǔ)償，得到最終的光標(biāo)點(diǎn)坐標(biāo)。
[0029]在進(jìn)行坐標(biāo)校正與補(bǔ)償時(shí)，由于非可見光點(diǎn)光源在同一條直線上，所以可以根據(jù)得到的ニ值圖像中兩個(gè)光點(diǎn)中心坐標(biāo)可求出遙控器上的CMOS傳感器與水平方向的角度a，求出圖像中所有光點(diǎn)中心坐標(biāo)的中心作為準(zhǔn)光標(biāo)坐標(biāo)。當(dāng)手持遙控器處于水平位置移動時(shí)，光點(diǎn)坐標(biāo)的移動也是根據(jù)遙控器的移動方向朝相反的方向移動，但是當(dāng)手持遙控器使得攝像頭與水平方向出現(xiàn)了一定角度后，在移動遙控器時(shí)光標(biāo)移動的方向便出現(xiàn)了偏差。攝像頭和水平之間有個(gè)夾角的時(shí)候，分為攝像頭順時(shí)針偏轉(zhuǎn)和逆時(shí)針偏轉(zhuǎn)兩種情況。
[0030]攝像頭順時(shí)針旋轉(zhuǎn)吋，取景框由原來實(shí)線框旋轉(zhuǎn)變成了虛線框，偏轉(zhuǎn)了 a角度，而一般從取景框里得到的坐標(biāo)是和虛線框里取景框是一致的，真正需要對應(yīng)到智能電視屏幕上的坐標(biāo)確是實(shí)現(xiàn)取景框?qū)?yīng)的坐標(biāo)。需要得到的值是Υ0Χ坐標(biāo)系里的坐標(biāo)值，它是和智能電視屏幕一祥水平放置的，而從攝像頭得到的坐標(biāo)是Y’ 0’ X’坐標(biāo)系里的。因此需要把坐標(biāo)從Y’ 0’ X’逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)到Υ0Χ，有平面坐標(biāo)旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)換矩陣公式可知:
[0031]X = X，cos a+Y’ sin a
[0032]Y = Y，cos a_X’ sin a
[0033]當(dāng)攝像頭逆時(shí)針偏轉(zhuǎn)時(shí)，此時(shí)與順時(shí)針旋轉(zhuǎn)時(shí)的情況類似，此時(shí)a角為負(fù)角度，公式不變。
[0034]參考圖3，當(dāng)坐標(biāo)系旋轉(zhuǎn)為Υ0Χ時(shí)，可以看到X軸下方的虛線框部分的Y坐標(biāo)為負(fù)，而負(fù)的坐標(biāo)并沒有在智能電視屏幕上對應(yīng)，這里都是定義從0開始為起始點(diǎn)。所以需要把X坐標(biāo)軸向下平移，來保證所有虛線框里的點(diǎn)坐標(biāo)都是正的。將X軸向下移動Lsina，可以保證虛線框內(nèi)的所有點(diǎn)都是正的。(L為攝像頭成像分辨率的列)。
[0035]圖3所示為逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)攝像頭時(shí)的情況，Y軸坐標(biāo)需要向左平移W sin a的距離。(w為攝像頭成像分辨率的行)。
[0036]經(jīng)過坐標(biāo)補(bǔ)償以后，可以看到攝像頭拍攝到的標(biāo)志點(diǎn)都在虛線框以內(nèi)，若再用原來攝像頭沒有旋轉(zhuǎn)的映射方法是不行。我們可以采取如下措施，先找到如圖5中所示虛線取景框的中心點(diǎn)坐標(biāo)(x0，yO)，再以這個(gè)中心點(diǎn)為中心點(diǎn)，構(gòu)造ー個(gè)水平放置的480X360的長方形，在將坐標(biāo)原點(diǎn)有原來的0點(diǎn)移動到0’點(diǎn)，最后在與電視屏幕上的坐標(biāo)映射。
[0037]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的基于目標(biāo)追蹤的遙控器，在遙控器上設(shè)置了圖像采集模塊，通過智能電視上固定的兩個(gè)非可見光源進(jìn)行直接追蹤目標(biāo)定位。方案實(shí)現(xiàn)簡單，且能夠達(dá)到更高精度的定位，為用戶提供便利服務(wù)和改善用戶體驗(yàn)。
[0038]以上對本發(fā)明實(shí)施例所提供的基于目標(biāo)追蹤的遙控器，進(jìn)行了詳細(xì)介紹，本發(fā)明中應(yīng)用了具體個(gè)例對本發(fā)明的原理及實(shí)施方式進(jìn)行了闡述，以上實(shí)施例的說明只是用于幫助理解本發(fā)明的方法及其核心思想；同時(shí)，對于本領(lǐng)域的一般技術(shù)人員，依據(jù)本發(fā)明的思想，在【具體實(shí)施方式】及應(yīng)用范圍上均會有改變之處，綜上所述，本說明書內(nèi)容不應(yīng)理解為對本發(fā)明的限制。
【權(quán)利要求】
1.一種基于目標(biāo)追蹤的遙控器，用于對智能電視端進(jìn)行遙控，其特征在于，所述智能電視端設(shè)置有接收器以及兩個(gè)非可見光點(diǎn)光源；所述遙控器包括有圖像采集模塊、圖像處理模塊、光標(biāo)確定模塊、發(fā)送模塊、控制模塊以及電源模塊，所述圖像采集模塊用于采集智能電視端的非可見光點(diǎn)光源數(shù)據(jù)，所述圖像處理模塊對采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行濾波除燥以及ニ值化，得到ニ值光點(diǎn)圖像數(shù)據(jù)，所述光標(biāo)確定模塊計(jì)算出各個(gè)光點(diǎn)的中心坐標(biāo)以及采集到的光點(diǎn)個(gè)數(shù)，最后將光點(diǎn)的中心坐標(biāo)以及光點(diǎn)個(gè)數(shù)信息發(fā)送給控制模塊進(jìn)行處理，控制模塊進(jìn)行光標(biāo)確定并通過發(fā)送模塊發(fā)送給智能電視端，所述電源模塊用于提供電源； 智能電視端的接收器用于接收遙控器的發(fā)送模塊發(fā)送過來的光標(biāo)坐標(biāo)并進(jìn)行處理得到HID鼠標(biāo)數(shù)據(jù)，遙控器根據(jù)所述HID鼠標(biāo)數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)對智能電視的控制。
2.如權(quán)利要求1所述的基于目標(biāo)追蹤的遙控器，其特征在于，所述非可見光點(diǎn)光源位于同一水平線上。
3.如權(quán)利要求2所述的基于目標(biāo)追蹤的遙控器，其特征在于，所述非可見光點(diǎn)光源為紅外發(fā)光二級管。
4.如權(quán)利要求3所述的基于目標(biāo)追蹤的遙控器，其特征在于，所述圖像采集模塊設(shè)有紅外濾光片。
5.如權(quán)利要求1所述的基于目標(biāo)追蹤的遙控器，其特征在于，所述圖像采集模塊采用CMOS圖像傳感器，分辨率為640X480。
6.一種如權(quán)利要求1所述的基于目標(biāo)追蹤的遙控器的遙控方法，其特征在于，包括以下步驟: 步驟1:點(diǎn)亮兩個(gè)非可見光光源，啟動遙控器電源； 步驟2:初始化圖像采集模塊的攝像頭，采集兩個(gè)非可見光光源的數(shù)據(jù)； 步驟3:圖像處理模塊對采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行濾波ニ值化，找出各個(gè)光點(diǎn)中心坐標(biāo)； 步驟4:根據(jù)兩個(gè)中心坐標(biāo)計(jì)算出攝像頭偏轉(zhuǎn)的角度，再算出準(zhǔn)光標(biāo)坐標(biāo)； 步驟5:對準(zhǔn)光標(biāo)坐標(biāo)進(jìn)行旋轉(zhuǎn)變換得到正確的坐標(biāo)； 步驟6:將得到的光標(biāo)進(jìn)行濾波，消抖； 步驟7:將光標(biāo)通過發(fā)送模塊傳送給智能電視端的接收器，經(jīng)過處理后得到HID鼠標(biāo)數(shù)據(jù)。
【文檔編號】G08C17/00GK103456149SQ201310373136
【公開日】2013年12月18日 申請日期:2013年8月15日 優(yōu)先權(quán)日:2013年8月15日
【發(fā)明者】楊艾琳, 李明, 羅笑南, 劉海亮, 蘇航 申請人:中山大學(xué)深圳研究院