本發(fā)明屬于具有計算能力的投影設備技術領域，特別是涉及一種微型投影設備，以及投影設備的手勢控制方法。

背景技術：

投影儀又稱投影機，是一種可以將圖像或視頻投射到幕布上的設備，教育、商務、政府、家庭娛樂是支撐投影機行業(yè)的四大主要消費群體。從行業(yè)未來的發(fā)展形式來看，教育仍是行業(yè)未來發(fā)展支柱領域。2010年全國共有幼兒園12.91萬所，小學39.42萬所、普通中學7.90萬所，普通中等院校3047所，高等教育學校1778所，按每個教室配備一臺投影機計算，據相關數據顯示中國僅教育行業(yè)市場容量就達1100萬臺以上。

在辦公、培訓等應用場合中，投影儀必須結合具有視頻輸出功能的電腦共同使用。然而，傳統(tǒng)的電腦和投影儀體積都非常大，不易攜帶，且使用前電腦和投影的安裝連接過程繁瑣。使用電腦和投影儀播放幻燈片時，幻燈片的翻頁功能需要借助鼠標、鍵盤或者其他附加硬件設備實現，而在幻燈片上的標注則必須通過鼠標操作才能實現，導致投影儀和電腦的結合在實際教學、培訓中使用不便。

公開號為cn203851219u的中國專利提出了一種投影儀，其包括位于同一殼體內的光機板、分別與所述光機板電性連接的支持安卓智能操作系統(tǒng)的pcb板和用于將外部220v供電電壓轉換為12v電壓的電源轉換模塊，還包括設置在所述光機板背面用于根據所述光機板的輸出進行視頻播放的光機。但是該設備運行的操作系統(tǒng)為安卓智能操作系統(tǒng)，不能良好的兼容windows操作系統(tǒng)下的應用軟件。同時該設備需要通過有線或無線的方式連接外部的鼠標和鍵盤來進行輸入操作，大大降低了使用的便捷性和實用性。

技術實現要素：

本發(fā)明的第一目的是提供一種微型投影設備，本發(fā)明的第二目的是提供一種投影設備的手勢控制方法，以解決投影設備不具有翻頁批注功能的缺點。

為了實現上述第一目的，本發(fā)明提供一種微型投影設備，其包括：微型投影設備主體和手勢檢測模塊；

所述微型投影設備主體包括投影鍵盤模塊、屏幕投影模塊和處理計算模塊；

所述投影鍵盤模塊在微型投影設備主體周圍的一水平面區(qū)域投影出虛擬鍵盤，投影鍵盤模塊用于實現對處理計算模塊輸入信息；

所述屏幕投影模塊在微型投影設備主體周圍的一豎直平面上投影出屏幕，屏幕投影模塊用于顯示處理計算模塊輸出的圖像；

所述手勢檢測模塊安裝在所述屏幕的邊緣，用于檢測使用者在所述屏幕上操作的操作手勢并將手勢信號傳輸給處理計算模塊。

本發(fā)明如上所述的微型投影設備，進一步，所述手勢檢測模塊包括手勢檢測模塊殼體、第一線陣圖像采集單元、第二線陣圖像采集單元、手勢檢測模塊紅外線發(fā)射器和手勢檢測模塊處理單元；所述第一線陣圖像采集單元、第二線陣圖像采集單元和手勢檢測模塊紅外線發(fā)射器安裝于所述手勢檢測模塊殼體表面的同一直線上并且在使用時與屏幕平行；所述手勢檢測模塊紅外線發(fā)射器所發(fā)射的紅外線平行于所述屏幕；所述第一線陣圖像采集單元、第二線陣圖像采集單元均覆蓋有紅外線帶通濾光片。

本發(fā)明如上所述的微型投影設備，進一步，所述第一線陣圖像采集單元、第二線陣圖像采集單元與手勢檢測模塊處理單元通信連接，向手勢檢測模塊處理單元傳輸所采集的圖像；手勢檢測模塊處理單元處理圖像以生成操作手勢信號并將手勢信號傳輸給處理計算模塊。

本發(fā)明如上所述的微型投影設備，進一步，所述投影鍵盤模塊包括投影單元、攝像單元和投影鍵盤模塊處理單元，所述投影單元在微型投影設備主體周圍的一水平面區(qū)域投影出虛擬鍵盤，所述攝像單元捕捉用戶在虛擬鍵盤上的操作手勢，所述投影鍵盤模塊處理單元將所述攝像頭模塊捕捉的所述操作手勢轉化為輸入信號輸送給所述微型投影設備的處理計算模塊。

本發(fā)明如上所述的微型投影設備，進一步，所述攝像單元的攝像頭覆蓋有紅外線帶通濾光片，在所述微型投影設備主體底部安裝有投影鍵盤模塊紅外線發(fā)射器，所述投影鍵盤模塊紅外線發(fā)射器發(fā)射平行于所述虛擬鍵盤的一字型紅外線。

本發(fā)明如上所述的微型投影設備，進一步，所述手勢檢測模塊與所述微型投影設備通過藍牙、紅外、無線局域網或zigbee的方式連接并進行通信。

本發(fā)明的微型投影設備通過投影鍵盤模塊代替?zhèn)鹘y(tǒng)實體鍵盤來減小電腦體積，從而使其攜帶更為方便；通過屏幕投影模塊實現內容的直接顯示來代替外接的投影設備，使其更為適應辦公和培訓等場合的多變性和復雜性；通過手勢檢測模塊檢測人手在投影出來的屏幕上的操作來實現屏幕的翻頁功能和標注功能，使得用戶進行投影內容的講解時，能夠快速、方便地實現對投影內容的操作。

為了實現上述第二目的，本發(fā)明提供一種投影設備的手勢控制方法，包括以下步驟:

步驟1，第一線陣圖像采集單元、第二線陣圖像采集單元獲取使用者手部在屏幕上滑動時形成的線性圖像；

步驟2，手勢檢測模塊處理單元根據線性圖像中成像物長度和連續(xù)性獲得成像物的形狀特征值，根據成像物的位置變化獲得成像物的運動特征值；

步驟3，手勢檢測模塊處理單元根據成像物的形狀特征值和成像物的運動特征值確定用戶的手勢信號，并將手勢信號傳輸給處理計算模塊。

11.本發(fā)明如上所述的投影設備的手勢控制方法，優(yōu)選的，在步驟2中，手勢檢測模塊處理單元根據線性圖像中成像物長度和連續(xù)性獲得成像物的形狀特征值的具體過程為：手勢檢測模塊處理單元預設長度依次變小的第一長度閾值，第二長度閾值，第三長度閾值，第四長度閾值；成像物圖像連續(xù)，以及成像物圖像長度小于所述第一長度閾值且大于所述第二長度閾值，則識別為手掌操作；成像物圖像連續(xù)，以及圖像長度小于所述第三長度閾值且大于所述第四長度閾值，則識別為手指操作；成像物圖像不連續(xù)，則識別為無效手勢操作。

本發(fā)明如上所述的投影設備的手勢控制方法，優(yōu)選的，在步驟3中：手勢檢測模塊處理單元識別出操作手勢為手掌左右劃過屏幕時，采集模塊向微型投影設備的處理計算模塊發(fā)送翻頁手勢信號；手勢檢測模塊處理單元識別出操作手勢為手指左右劃過屏幕或者在屏幕上畫圈時，向微型投影設備的處理計算模塊發(fā)送標注手勢信號；手勢檢測模塊處理單元識別出的操作手勢非翻頁手勢或標注手勢，則判定為無效手勢信號。

本發(fā)明如上所述的投影設備的手勢控制方法，優(yōu)選的，在步驟1中，手勢檢測模塊紅外線發(fā)射器發(fā)射平行于所述屏幕的紅外線；人手在所述屏幕上操作時，反射紅外線至第一線陣圖像采集單元和第二線陣圖像采集單元。

利用本發(fā)明投影設備的手勢控制方法在檢測人手在投影出來的屏幕上的操作時，通過判斷目標圖像的連續(xù)性和長度等形狀特征值來識別操作手勢是否有效，進而有效避免了人手的誤操作或者人手之外其他非操作用物體對操作手勢的誤觸發(fā)。

附圖說明

圖1是本發(fā)明一種實施例的微型投影設備示意圖；

圖2是本發(fā)明一種實施例的投影鍵盤模塊結構圖；

圖3是本發(fā)明一種實施例的手勢檢測模塊結構圖；

圖4是本發(fā)明一種實施例的檢測人手操作示意圖；

圖5是本發(fā)明一種實施例的目標圖像幾何中心坐標計算示意圖；

圖6是線陣圖像采集單元所采集的手掌操作圖像示意圖；

圖7是線陣圖像采集單元所采集的手指操作圖像示意圖；

圖8是線陣圖像采集單元所采集的一種無效手勢操作圖像示意圖；

圖9是線陣圖像采集單元所采集的另一種無效手勢操作圖像示意圖。

附圖中，各標號所代表的部件列表如下：

101、微型投影設備主體，102、投影鍵盤模塊，103、虛擬鍵盤，104、屏幕投影模塊，105、處理計算模塊，106、手勢檢測模塊，107、紅外線，108、屏幕，109、豎直平面，110、投影鍵盤模塊紅外線發(fā)射器，201、投影單元，202、攝像單元，203、投影鍵盤模塊處理單元，301、第一線陣圖像采集單元，302、第二線陣圖像采集單元，303、手勢檢測模塊紅外線發(fā)射器，304、手勢檢測模塊處理單元，305、手勢檢測模塊殼體，501、第一線陣圖像采集單元中心線，502、第二線陣圖像采集單元中心線，503、第一線陣圖像采集單元光心，504、第二線陣圖像采集單元光心。

具體實施方式

在下文中，將參照附圖描述本發(fā)明的微型投影設備和投影設備的手勢控制方法的實施例。

圖1-圖4示出本發(fā)明一種實施例的微型投影設備，其包括：微型投影設備主體101和手勢檢測模塊106；

微型投影設備主體101包括投影鍵盤模塊102、屏幕投影模塊104和處理計算模塊105；

投影鍵盤模塊102在微型投影設備主體周圍的一水平面區(qū)域投影出虛擬鍵盤103，投影鍵盤模塊102用于實現對處理計算模塊105輸入信息；

屏幕投影模塊104在微型投影設備主體周圍的一豎直平面109上投影出屏幕108，屏幕投影模塊104用于顯示處理計算模塊105輸出的圖像；

手勢檢測模塊106安裝在屏幕的邊緣，用于檢測使用者在屏幕上操作的操作手勢并將手勢信號傳輸給處理計算模塊105。上述手勢檢測模塊與微型投影設備通過無線的方式或有線的方式連接并進行通信，無線方式包括藍牙、紅外、無線局域網或zigbee。

在如圖3所示出的實施例中，手勢檢測模塊106包括手勢檢測模塊殼體305、第一線陣圖像采集單元301、第二線陣圖像采集單元302、手勢檢測模塊紅外線發(fā)射器303和手勢檢測模塊處理單元304；第一線陣圖像采集單元301、第二線陣圖像采集單元302和手勢檢測模塊紅外線發(fā)射器303安裝于手勢檢測模塊殼體305表面的同一直線上并且在使用時與屏幕平行；手勢檢測模塊紅外線發(fā)射器303所發(fā)射的紅外線107平行于屏幕；第一線陣圖像采集單元301、第二線陣圖像采集單元302均覆蓋有紅外線帶通濾光片。紅外線帶通濾光片能夠濾除其他波長的光線，從而避免了其他圖像的干擾信息，降低了處理單元的計算量。

第一線陣圖像采集單元301、第二線陣圖像采集單元302與手勢檢測模塊處理單元304通信連接，向手勢檢測模塊處理單元304傳輸所采集的圖像；手勢檢測模塊處理單元304處理圖像以生成操作手勢信號并將手勢信號傳輸給處理計算模塊105。

在如圖2所示出的實施例中，投影鍵盤模塊102包括投影單元201、攝像單元202和投影鍵盤模塊處理單元203，投影單元201在微型投影設備主體101周圍的一水平面區(qū)域投影出虛擬鍵盤103，攝像單元202捕捉用戶在虛擬鍵盤103上的操作手勢，投影鍵盤模塊處理單元203將攝像頭模塊捕捉的操作手勢轉化為輸入信號輸送給微型投影設備的處理計算模塊105。在一種實施例中，投影單元包括激光發(fā)射器和光柵，所述光柵上刻有虛擬鍵盤圖案。

攝像單元202的攝像頭覆蓋有紅外線帶通濾光片，在微型投影設備主體101底部安裝有投影鍵盤模塊紅外線發(fā)射器110，投影鍵盤模塊紅外線發(fā)射器110發(fā)射平行于虛擬鍵盤的一字型紅外線107。例如，投影單元201在水平的桌面上投影出虛擬鍵盤103，上述一字型紅外線107則為平行于桌面的紅外線束，并且紅外線束至少覆蓋虛擬鍵盤的輪廓。

在上述實施例微型投影設備使用時，中當進行復雜的信息輸入時，用戶通過敲擊投影單元201投影出的虛擬鍵盤103進行操作，用戶手指敲擊所述虛擬鍵盤103時反射紅外線107至攝像單元202，所述攝像單元202采集用戶手指紅外線圖像，投影鍵盤模塊處理單元203將所述攝像頭模塊捕捉的操作手勢圖像轉化為手勢信號輸送給微型投影設備的處理計算模塊105。

當進行投影內容講解時，人手在屏幕108上進行操作，反射紅外線107至所述第一線陣圖像采集單元301和第二線陣圖像采集單元302，手勢檢測模塊處理單元304根據第一線陣圖像采集單元301和第二線陣圖像采集單元302所獲得紅外線圖像中的手部圖像獲取手勢信息，并將手勢信息對應操作通過有線或無線的方式發(fā)送至微型投影設備的處理計算模塊105。

一種投影設備的手勢控制方法，該方法在以下結構的微型投影設備上實現，微型投影設備包括：微型投影設備主體和手勢檢測模塊；

微型投影設備主體包括投影鍵盤模塊、屏幕投影模塊和處理計算模塊；投影鍵盤模塊在微型投影設備主體周圍的一水平面區(qū)域投影出虛擬鍵盤，投影鍵盤模塊用于實現對處理計算模塊輸入信息；屏幕投影模塊在微型投影設備主體周圍的一豎直平面上投影出屏幕，屏幕投影模塊用于顯示處理計算模塊輸出的圖像；手勢檢測模塊安裝在屏幕的邊緣，用于檢測使用者在屏幕上操作的操作手勢并將手勢信號傳輸給處理計算模塊。

基于上述投影設備的手勢控制方法包括以下步驟：

步驟1，第一線陣圖像采集單元301、第二線陣圖像采集單元302獲取使用者手部在屏幕上滑動時形成的線性圖像；在步驟1中，手勢檢測模塊紅外線發(fā)射器303發(fā)射平行于屏幕的紅外線107；人手在屏幕上操作時，反射紅外線107至第一線陣圖像采集單元301和第二線陣圖像采集單元302。

步驟2，手勢檢測模塊處理單元304根據線性圖像中成像物長度和連續(xù)性獲得成像物的形狀特征值，根據成像物的位置變化獲得成像物的運動特征值；在步驟2中，手勢檢測模塊處理單元304根據線性圖像中成像物長度和連續(xù)性獲得成像物的形狀特征值的具體過程為：手勢檢測模塊處理單元304預設長度依次變小的第一長度閾值，第二長度閾值，第三長度閾值，第四長度閾值；成像物圖像連續(xù)，以及成像物圖像長度小于第一長度閾值且大于第二長度閾值，則識別為手掌操作；成像物圖像連續(xù)，以及圖像長度小于所述第三長度閾值且大于所述第四長度閾值，則識別為手指操作；成像物圖像不連續(xù)，則識別為無效手勢操作。在一種具體實施例中，第一長度閾值為110mm，第二長度閾值為30mm；第三長度閾值為20mm，第四長度閾值為5mm。

步驟3，手勢檢測模塊處理單元304根據成像物的形狀特征值和成像物的運動特征值確定用戶的手勢信號，并將手勢信號傳輸給處理計算模塊105。在步驟3中：手勢檢測模塊處理單元304識別出操作手勢為手掌左右劃過屏幕時，采集模塊向微型投影設備的處理計算模塊105發(fā)送翻頁手勢信號；手勢檢測模塊處理單元304識別出操作手勢為手指左右劃過屏幕或者在屏幕上畫圈時，向微型投影設備的處理計算模塊105發(fā)送標注手勢信號；手勢檢測模塊處理單元304識別出的操作手勢非翻頁手勢或標注手勢，則判定為無效手勢信號。

在本發(fā)明如上所述的實施例中，利用線陣圖像采集單元進行圖像采集，能夠大大減少處理單元的計算量，加快手勢識別的速度，給使用者更加流暢的使用體驗。利用成像物長度和連續(xù)性獲得成像物的形狀特征值實現了對成像物的智能篩選和智能識別，智能篩選是指手勢檢測模塊處理單元能夠排除靠近屏幕的物體不是人的手部的情況，智能識別是指手勢檢測模塊處理單元能夠根據預設的長度閾值識別進行操作的人的手部具體是手指還是手掌，進而根據手指和手掌的不同定義不同的手勢信號。

第一種實施例的投影設備的手勢控制方法過程如下：

參閱圖1-6，當用戶手部在屏幕108操作時，第一線陣圖像采集單元301和第二線陣圖像采集單元302采集的圖像為圖6中的手掌操作圖像，手掌操作圖像的左右兩圖像中，任意一幅圖像中的目標圖像連續(xù)，圖像長度小于第一長度閾值且大于第二長度閾值，手勢檢測模塊處理單元304通過手掌操作圖像的左右兩圖像中目標圖像的位置計算出手掌在屏幕108上的位置；

計算手掌在屏幕108上的位置的方法如圖5所示，圖中示出了：第一線陣圖像采集單元301、第二線陣圖像采集單元302、第一線陣圖像采集單元中心線501、第二線陣圖像采集單元中心線502、第一線陣圖像采集單元光心503、第二線陣圖像采集單元光心504，x為人手幾何中心點到第一線陣圖像采集單元中心線的水平距離，y為人手幾何中心點到第一線陣圖像采集單元本體的豎直距離，xr為第一紅外線圖像中目標圖像的幾何中心點到第一線陣圖像采集單元中心的距離，xl為第二紅外線圖像中目標圖像的幾何中心點到第二線陣圖像采集單元中心的距離，f為第一線陣圖像采集單元和第二線陣圖像采集單元的焦距，則人手的幾何中心實際坐標的計算方法為：

進而，

從而得到手掌位置的坐標為(x,y)；

通過跟蹤手掌的位置變化獲得手掌的運動特征值，當手勢檢測模塊處理單元302通過運動特征值識別出手掌在屏幕上左右滑動則識別為翻頁手勢，并向微型投影設備的處理計算模塊105發(fā)送翻頁指令。上述跟蹤手掌位置變化獲得手掌的運動特征值按照以下一種優(yōu)選方式實現，在預定間隔時間內檢測手掌位置坐標x變化(設定x為水平方向)，在該時間段內手掌位置坐標x向左變化大于預定值m時(例如m為30cm至50cm)，手掌的運動特征值向左，此時識別為向左翻頁手勢；在該時間段內手掌位置坐標x向右變化大于預定值m時(例如m為30cm至50cm)，手掌的運動特征值向右，此時識別為向右翻頁手勢。

第二種實施例的投影設備的手勢控制方法過程如下：

本實施例與第一種實施例基本相同，區(qū)別在于：當用戶手指在屏幕108操作時，第一線陣圖像采集單元301和第二線陣圖像采集單元302采集的圖像為圖7中的手指操作圖像，手指操作圖像的左右兩圖像中，任意一幅圖像中的目標圖像連續(xù)，圖像長度小于第三長度閾值且大于第四長度閾值，手勢檢測模塊處理單元304通過手指操作圖像的左右兩圖像中目標圖像的位置計算出手指在屏幕108上的位置，并通過手指的位置變化獲得手指的運動特征值，當手勢檢測模塊處理單元302通過運動特征值識別出手指在屏幕上水平劃動或者在屏幕上畫圈則識別為標注手勢，并向微型投影設備的處理計算模塊105發(fā)送標注指令。

第三種實施例的投影設備的手勢控制方法過程如下：

本實施例與第一種實施例基本相同，區(qū)別在于：當用戶的多個手指在屏幕108操作時，第一線陣圖像采集單元301和第二線陣圖像采集單元302采集的圖像為圖8中的無效手勢操作圖像，無效手勢操作圖像的左右兩圖像中，任意一幅圖像中的目標圖像不連續(xù)，手勢檢測模塊處理單元識別為無效手勢。

第四種實施例的投影設備的手勢控制方法過程如下：

本實施例與第一種實施例基本相同，區(qū)別在于：當有一大型物體無意中劃過屏幕108，述第一線陣圖像采集單元301和第二線陣圖像采集單元302采集的圖像為圖9中的無效手勢操作圖像，無效手勢操作圖像的左右兩圖像中，任意一幅圖像中的目標圖像連續(xù)，但長度大于第一長度閾值，手勢檢測模塊處理單元識別為無效手勢。

上述披露的各技術特征并不限于已披露的與其它特征的組合，本領域技術人員還可根據發(fā)明之目的進行各技術特征之間的其它組合，以實現本發(fā)明之目的為準。