一种体感指向遥控方法、装置及系统的制作方法

专利名称：一种体感指向遥控方法、装置及系统的制作方法
技术领域：
本发明关于光学跟踪技术，特别是关于将光学跟踪应用于电视机遥控，
数字机顶盒遥控，DVD遥控等的体感指向遥控技术，具体的讲是一种体感指 向遥控方法、装置及系统。
背景技术：
遥控设备具有非常广泛的应用领域。 一般的遥控设备通过按键方式对电 视机、数字机顶盒、游戏机以及DVD机等受控设备进行操作。随着受控设备 功能的增加，遥控设备的按键也随之增加，这导致了遥控设备的复杂度加大， 并增加了遥控设备使用难度。
随着家电数字化和网络化的进程不断加快，越来越多的家用设备能够提 供复杂的图像界面和菜单操作。这使得原有的按键式遥控设备逐渐不能满足 用户的操作需要。
为了满足用户的操作需要，现有技术中采用了体感指向遥控设备以对数 字化和网络化的家电设备进行遥控。其中，该体感指向遥控设备包括在被 控设备上设置红外标志点，在遥控设备上设置摄像头，使遥控设备的摄像头 摄取被控设备上的红外标志点，对摄取的含有红外标志点的图像进行分析， 获取遥控设备的空间指向，从而实现遥控设备对被控设备的遥控操作。
然而现有技术中的这种体感指向遥控设备还存在着红外标志点图像分 析上的缺陷，这样的图像分析上的缺陷往往使得遥控设备的跟踪响应漫，甚 至发生遥控指向不准确的现象。
中国发明专利申请200610086521.9公开了一种信息处理程序，该发明 包括了游戏机中的图像获得装置、方向计算装置和显示控制装置等。该发明 所公开的技术方案被合并于此，以作为本发明的现有技术。

发明内容
本发明提供一种体感指向遥控方法、装置及系统，以在通过光学跟踪方 式进行的体感遥控中，提高跟踪响应的速度和遥控指向的准确性。
本发明的目的之一是提供一种体感指向遥控方法，所述的方法包括以 下步骤对直线排列的光学标志点组发射的不可见光进行摄像，摄取到包含 有光学标志点和杂光光斑的初始图像；对所述的初始图像进行二值化处理， 得到二值化图像；在所述的二值化图像中搜索出由像素值相同且位置相邻的 像素所构成的联通区域，对搜索出的联通区域进行过滤，生成由光学标志点 和与光学标志点相似的杂光光斑构成的联通区域图像；检测所述联通区域图 像的共线性，得到符合共线性的联通区域组图像；对所述联通区域组图像的 长度比进行检测，得到由光学标志点组所形成的识别结果图像；根据所述识 别结果图像的中心位置和方向得到体感指向遥控数据。
本发明的目的之一是提供一种体感指向遥控装置，所述的装置包括 摄像单元，用于对直线排列的光学标志点组发射的不可见光进行摄像，摄取 到包含有光学标志点和杂光光斑的初始图像；二值化图像生成单元，用于对 所述的初始图像进行二值化处理，得到二值化图像；联通区域图像生成单元， 用于在所述的二值化图像中搜索出由像素值相同且位置相邻的像素所构成的 联通区域，对搜索出的联通区域进行过滤，生成由光学标志点和与光学标志 点相似的杂光光斑构成的联通区域图像；联通区域组图像生成单元，用于检 测所述联通区域图像的共线性，得到符合共线性的联通区域组图像；识别结 果图像生成单元，用于对所述联通区域组图像的长度比进行检测，得到由光 学标志点组所形成的识别结果图像；遥控数据输出单元，用于根据所述识别 结果图像的中心位置和方向得到体感指向遥控数据，并且发射该体感指向遥 控数据。
本发明的目的之一是提供一种体感指向遥控系统，所述的系统包括 光学标志点组和体感指向遥控装置；其中，所述的光学标志点组固定安装在被控设备上，并且所述的光学标志点组为直线排列，用于发射不可见光；所 述的体感指向遥控装置包括摄像单元，用于对直线排列的光学标志点组发 射的不可见光迸行摄像，摄取到包含有光学标志点和杂光光斑的初始图像； 二值化图像生成单元，用于对所述的初始图像进行二值化处理，得到二值化 图像；联通区域图像生成单元，用于在所述的二值化图像中搜索出由像素值 相同且位置相邻的像素所构成的联通区域，对搜索出的联通区域进行过滤， 生成由光学标志点和与光学标志点相似的杂光光斑构成的联通区域图像；联 通区域组图像生成单元，用于检测所述联通区域图像的共线性，得到符合共 线性的联通区域组图像；识别结果图像生成单元，用于对所述联通区域组图 像的长度比进行检测，得到由光学标志点组所形成的识别结果图像；遥控数 据输出单元，用于根据所述识别结果图像的中心位置和方向得到体感指向遥
控数据，并且发射该体感指向遥控数据。
本发明的有益效果在于，在本发明的体感指向遥控中，提高了跟踪响应 的速度和遥控指向的准确性。使本发明方案能够广泛地应用于电视机，机顶 盒，影碟机等家用设备。通过本发明方案还可以实现包括鼠标操作在内的各 种遥控操作。


图1为本发明系统示意图2为本发明系统光学标志点示意图3为本发明系统的结构框图4为本发明系统图像采集装置的结构框图5为本发明具体实施方式
的工作流程图6为本发明系统图像采集装置实施例的结构框图7为图6中摄像机的连接结构图。
具体实施例方式
下面结合

本发明的具体实施方式
。如图1所示，本发明具体实施方式
的系统由固定安装在被控制设备上或附近的固定部分和由用户手持操 作的手持部分所组成。其中固定部分包括光学标志点组101。
如图3所示，固定部分l包括光学标志点组101，信号接收器3和数
据输出模块5。手持部分2包括图像采集装置6，图像处理装置7，信号发射 器8和按键9。
系统的工作过程如下在系统运行时，固定部分1安装在受控设备附近， 固定部分1上的光学标志点组101发射连续稳定，且具有特定频率的光线。
这里称这个频率以及其周围一个较小的频率范围为感兴趣频率区域。
如图2所示，光学标志点组101由一系列的光学标志点组成，这些标志 点在一起形成某种特殊的几何形状装。如光学标志点101a至101d所组成 的直线。每一个光学标志点都可以是一个独立点光源或线光源。
如图3所示，用户将手持部分上的图像采集装置朝向光学标志点组。图 像采集装置中包含光学过滤系统，可以过滤掉非感兴趣频率区域的光线，也 就是说只有由光学标志点组发射的感兴趣频率区域内的光线才能在光学系统 中成像。此时认为由图像采集装置采集到的图像中除了包含光学标志点组的 图像之外还包含一些其它发光体的图像。采集到的图像由图像处理部分进行 处理，处理的目的主要有两个首先图像处理装置需要从图像中识别出光学
标志点组所形成的图像，之后计算光学标志点组的位置和姿态，并最终根据 光学标志点组图像的位置和姿态来计算用户手部的姿态，从而获得用户操作 的数据。这个数据通过数据发送模块向外发送。最终由固定部分的数据接收 模块进行接收，并传送给受控设备，以实现用户体感控制的功能。
如图4所示，图像釆集装置包括一个带通滤光片和一个摄像机。 上述光学标志点组中光学标志点的位置按照如下方式进行排列所有的
光学标志点都排列在一条直线上，而且每两个相邻的光学标志点之间的长度 相等。在这种情况下，每一个光学标志点都可以但不限于由一个或数个发光
LED组成，LED所发光线可以是红外光线。LED发射光线的中心频率可以是850nm， 940nm等。光学标志点的数量大于等于3个。如图2所示是包含4个 等间距，点状，共线红外标志点的红外标志点组外形。
该红外标志点组的图像由图像釆集装置获取，在这里图像采集装置由一 个带通滤光片和一个摄像机组成。带通滤光片的中心频率对应于光学标志点 发射光线的频率。所以经过带通滤光片的过滤，能够在摄像机上成像的物体 仅仅包含光学标志点和一些发射全光谱图像的发光点。之后由图像处理装置 对摄像机获取的图像进行处理。
图像处理装置包括二值化图像生成单元，用于对所述的初始图像进行 二值化处理，得到二值化图像；联通区域图像生成单元，用于在所述的二值 化图像中搜索出由像素值相同且位置相邻的像素所构成的联通区域，对搜索 出的联通区域进行过滤，生成由光学标志点和与光学标志点相似的杂光光斑 构成的联通区域图像；联通区域组图像生成单元，用于检测所述联通区域图 像的共线性，得到符合共线性的联通区域组图像；识别结果图像生成单元， 用于对所述联通区域组图像的长度比进行检测，得到由光学标志点组所形成 的识别结果图像。如图5所示，处理的过程如下
Sl:首先系统对初始图像进行二值化，二值化处理在本行业中具有通行 的处理方式，其中一种方法是比较图像上每一个像素的灰度值，其灰度值 大于某一阈值的像素被标记为1，小于等于这个阈值的像素标记为0。对图像 上每一个像素进行上述处理可以得到原始图像的二值化图像。
S2:二值化处理之后需要搜索二值化图像中的像素值为1的像素构成的 联通区域。联通区域的搜索可以通过行业内通行的4联通搜索方法或8联通 搜索方法实现，其中一种方法是依次访问图像上每一个像素，当像素值为 1时进入一级递归，依次搜索与这个像素相邻的，未搜索过的所有像素。对 这些相邻像素中像素值为1的像素再进行上述搜索。直到某一像素周围再没 有未被搜索且像素值为l的点。结束整个递归过程之后，可以得到图像上的 一个由图像值为1的点组成的联通区域。在联通区域搜索的过程中，对每一个相邻且像素值为1的点的坐标进行累加，并计数。可得到联通区域中包含 点的总数，用累加的坐标除以点的总数，可以得到这个联通区域重心的坐标。 搜索整个联通区域图像可以得到所有的图像上的联通区域。这些联通区域中 一部分是由光学标志点组形成的，称之为感兴趣联通区域。 一部分由于环境 中其它发光体或反射体所形成，称之为噪音联通区域。
S3:接下来需要对联通区域进行过滤。由于光学标志点的性质。每一个 光学标志点在图像上形成的联通区域一般是1个，而且尺寸大小也具有一定 的范围。由于联通区域的面积与其包含的点数有关，所以在这个步骤中通过 控制联通区域包含的总点数来过滤联通区域。具体的方式为比较每一个联 通区域包含的总点数，如果点数大于某一阈值或者小于某一阈值则放弃掉这 个联通区域，反之则保留这个联通区域。经过本步骤之后一些单像素噪音和 阳光等形成的大面积光斑被过滤，使得系统的抗干扰能力有较大提高。这里 认为剩余的联通区域主要由光学标志点组形成，并且包含有一定数量的体积 与光学标志点的图像相似的噪音光斑。
S4:接下来在进入正式识别之前，需要对本次运算的可行性进行评估。 由于系统是实时系统，如果带入计算的点数过多会导致计算速度延缓，所以 需要控制进入下一步计算的联通区域的个数。相对的如果联通区域过少也会 导致计算失败，所以在本步骤中判断剩余联通区域的总数。如果总数大于某 一个阈值，则认为在图像上有过多的噪音，不能继续运算，需要返回并重新 获取下一帧图像。如果联通区域个数少于光学标志点总数，则无法继续计算， 也需要返回重新获取图像。
S5:接下来需要对光学标志点组的图像进行识别。如果此时光学标志点 组中包含N个光学标志点(按照上图N二4)，剩余的联通区域数量为M( M〉N)。 在M个点中任意取N个点，形成一个包含N个联通区域的组。
S6:首先需要判断这一组联通区域的共线性，通过上述选取的N个联通 区域，求得他们的重心。并对组内所有联通区域重心求拟合的直线。直线拟合的方法可以选取本行业内通行的最小二乘直线拟合算法。接下来计算上述
N个联通区域中每一个联通区域的重心到上述拟合直线的距离，并求得所有
的距离之和。将上述距离和与某一阈值进行比较。如果上述距离和小于这个
阈值，则认为N个联通区域的重心基本上在一条直线上。反之则认为这些联 通区域的重心不在一条直线上。由于如上所述光学标志点组中的所有光学标 志点都在一条直线上，如果联通区域的重心不在一条直线上则本组的N个联 通区域必定不是光学标志点组形成的图像，则返回到步骤S5，从M各联通区 域中另外选取N个联通区域组成一个组进行识别。如果联通区域组可以满足 本步骤的共线性要求，则进入下一步进行计算。
此外，也可以通过分别比较每一个联通区域重心到拟合直线的距离与一 个特定阈值的大小关系。如果所有距离都小于该特定阈值就认为符合共线性， 反之则认为不符合。
S7:验证了联通区域组的共线性之后需要计算该组联通区域的长度比。 首先沿着直线的方向计算所有的相邻的两个点之间线段的长度，之后计算相 邻线段长度的比例，并记录。
从S5到S7的过程是一个循环过程，需要对M个搜索到的联通区域中取 得N个的所有可能组合进行计算。所有符合要求的联通区域组以及其长度比 例值需要暂存，以便于下一步处理使用。
S8:在求得所有的符合要求的联通区域组之后。可以进一步识别出光学 标志点组的图像。识别方法如下对所有的符合共线性的联通区域组，检查 他们的长度比，由于包含N个点，所以有N-l个相邻的线段，有N-2个相邻 线段的长度比，如果任意一个长度比与l之差大于某个阈值，则认为这个联 通区域组中的联通区域重心之间间距不相等，并将这组放弃掉。
对每个组进行计算，求得所有比例与1之差的绝对值之和。在所有组中， 上述绝对值之和最小的那个联通区域组认为是由光学标志点组所形成的图 像。该联通区域组中所有联通区域重心的平均值认为是光学标志点组图像的中心位置。该联通区域组中所有联通区域重心所拟合的直线与图像水平方向 的夹角，认为是光学标志点组图像的方向。
上述得到的光学标志点组图像的位置和方向随着用户手中手持部分指 向安装在受控设备附近的固定部分的方向的改变而改变。所以它可以反映出 用户的动作。光学标志点组图像的位置和方向经过数据后处理过程之后经过 手持部分上的信号发射器向外发射，并由安装在固定部分的信号接收器进行 接收并经过数据输出模块转发给受控设备实现体感控制。
在这里，信号发射器和接收器的可以采用但不限于射频数据发送接收 模块，蓝牙数据发送接受模块，红外数据发送接收模块。
上述数据后处理过程可以根据实际使用的情况进行相应调整。如下实例 用于说明数据处理的方法和功能，并不是对数据后处理过程的限制。
实施例1
如果将本体感指向遥控系统用于控制电视机或机顶盒的图形化菜单，实 现类似鼠标的功能。假定上述摄像机图像采集的图像的宽和高分别是Wl和
Hl，用来显示的图像区域宽和高为W2和H2，某一比例缩放因子为s。计算出
来的光学标志点组的图像位置是(xl， yl)，需要控制的屏幕上的鼠标的位置 是(x2， y2)。此时，上述数据处理过程就是通过(xl， yl)求得(x2， y2) 的过程。此处认为所有图像的坐标原点在图像的中心。其形式可以写成 、2 = /(xl)
具体的数据处理方式包含但不限于下属方法 、 沼
x2 = sgn(xl) * xl * xl (2) x2 = sgn(x2) * x2 * x2
13其中函数sgn〇是取符号函数( '1 x》0
sgn(x)=
(3)
1 x <0
由此通过用户手中的手持部分，用户了一控制屏幕上鼠标的位置。用户 还了可以通过点击安装在手持设备上的按键实现鼠标按键的操作。
上述光学标志点组的另一种排列方式是所有光学标志点排列在一条直 线上，但是相邻两个光学标志点之间线段的长度不完全相等，而是具有特定 长度比。在这种情况下，系统的整个处理方式基本不变，只是在S8步骤时不
再根据距离比例与1的差作为标准过滤联通区域组。而且S8中识别光学标志
点组的方法变为寻找所有组中相邻距离比最接近预设长度比的那一组。
上述图像采集装置的另一种形式如图6所示，包含两个带通光片和两个 摄像机以及一个半反半透玻璃。这两个带通滤光片能够通过的光谱范围互不 相同。其中带通滤光片1可通过的光谱范围包含光学标志点发射光线所在频 率范围。而带通滤光片1可通过的光谱范围不包含光学标志点发射光线所在 频率范围。
在系统工作时，光学标志点组以及环境中其它物体发射的光线通过两个 带通滤光片之后分别在两个摄像机上成像。由于两个滤光片都是带通的，所 以在两个摄像机的图像上都只会包含两种物体的图像第一种物体是发射某 一频率范围的光，而且其发射频率范围与对应的带通滤光片的通过频率范围 有交叉区域。第二种物体发射几乎全光谱的光线，如太阳或其它热发光物体。
根据上面叙述的两个带通滤光片的通过范围与光学标志点组发射频率 之间的关系。在摄像机一图像上能够看到光学标志点组的图像，而在摄像机 二图像上不能看到光学标志点组的图像。
此外，如果环境中某一发光体发射接近接近全光谱的光线，则它的图像 会同时出现在摄像机一的图像和摄像机二的图像上。两个摄像机和两个滤光 片的安装方式如图7所示带通滤光片一位于摄像机一之前，带通滤光片二位于摄像机二之前，摄 像机一和摄像机二的中心光路相互垂直，半反半透玻璃位于两摄像机光路交
点处，与两个摄像机的中心光路的夹角都是45度。
在系统运行时，两摄像机同步获取图像，所得的两幅图像所经过的处理
与使用一个摄像机情况基本相同，其差异在于:Sl和S2的处理过程没有变化， 只不过需要同时处理两个摄像机的图像，并获得两组联通区域。
S3处理过程在完成原有过滤之后，需要对两幅图像进行比较，由于上述 双摄像机安装方式，使得两个摄像机在图像上具有对应关系。根据这个对应 关系可以过滤掉环境中的发射接近全光谱物体对系统所造成的影响。
具体的比较方法是对所有摄像机一图像中所获的联通区域进行处理。 假设(X， Y)为摄像机一图像中某个联通区域重心位置，如果在摄像机二的 图像中的(X， Y) —定距离范围内也发现有一个联通区域，则认为摄像机一 图像中的这个联通区域是由上述第二类发射接近全光谱范围的物体所造成 的，是噪音点，予以过滤。如果在摄像机二图像中(X, Y)附近没有发现光 斑，则认为摄像机一图像上的这个联通区域是感兴趣的数据，予以保留进行 下一步操作。
S4以后的所有步骤处理保持不变，并且全部针对经过S3步骤过滤的摄 像机一图像中的联通区域进行处理。 实施例2
假设电视机的尺寸是38英寸，显示画面的分辨率为800X600(像素)。 红外标志点的数量为4个，间距为10cm，安装在手持设备上的摄像机的分 辨率是640X480 (像素)时，算法流程如下
Sl:首先系统对图像进行二值化，二值化处理在本行业中具有通行的处 理方式，其中一种方法是比较图像上每一个像素的灰度值，其灰度值大于 某一阈值(值为150)的像素被标记为1，小于等于这个阈值的像素标记为0。 对图像上每一个像素进行上述处理可以得到原始图像的二值化结果。S2:二值化处理之后需要搜索图像中的像素值为1的像素构成的联通 区域。联通区域的搜索可以通过行业内通行的4联通搜索方法或8联通搜
索方法实现，其中一种方法是依次访问图像上每一个像素，当像素值为1
时进入一级递归，依次搜索与这个像素相邻的，未搜索过的所有像素。对这 些相邻像素中像素值为1的像素再进行上述搜索。直到某一像素周围再没有 未被搜索且像素值为1的点。结束整个递归过程之后，可以得到图像上的一 个由图像值为l的点组成的联通区域。在联通区域搜索的过程中，对每一个 相邻且像素值为l的点的坐标进行累加，并计数。可得到联通区域中包含点 的总数，用累加的坐标除以点的总数，可以得到这个联通区域重心的坐标。 搜索整个图像可以得到所有的图像上的联通区域。这些联通区域中一部分是 由光学标志点组形成的，称之为感兴趣联通区域。 一部分由于环境中其它发 光体或反射体所形成，称之为噪音联通区域。
S3:接下来需要对联通区域进行过滤。由于光学标志点的性质。每一
个光学标志点在图像上形成的联通区域一般是l个，而且尺寸大小也具有一 定的范围。由于联通区域的面积与其包含的点数有关，所以在这个步骤中通
过控 制联通区域包含的总点数来过滤联通区域。具体的方式为比较每一个
联通区域包含的总点数，如果点数大于某一阈值(值为ioo)或者小于某一阈 值(值为2)则放弃掉这个联通区域，反之则保留这个联通区域。经过本步骤
之后一些单像素噪音和阳光等形成的大面积光斑被过滤，使得系统的抗干扰 能力有较大提高。这里认为剩余的联通区域主要由光学标志点组形成，并且 包含有一定数量的体积与光学标志点的图像相似的噪音光斑。
S4:接下来在进入正式识别之前，需要对本次运算的可行性进行评估。
由于系统是实时系统，如果带入计算的点数过多会导致计算速度延缓，所以 需要控制进入下一步计算的联通区域的个数。相对的如果联通区域过少也会 导致计算失败，所以在本步骤中判断剩余联通区域的总数。如果总数大于某
一个阈值(值为io)，则认为在图像上有过多的噪音，不能继续运算，需要返回并重新获取下一帧图像。如果联通区域个数少于光学标志点总数，则无法 继续计算，也需要返回重新获取图像。
S5:接下来需要对光学标志点组的图像进行识别。如果此时光学标志点 组中包含4个光学标志点，剩余的联通区域数量为M (M>4)。在M个点中任 意取4个点，形成一个包含4个联通区域的组。
S6:首先需要判断这一组联通区域的共线性，通过上述选取的4个联 通区域，求得他们的重心。并对组内所有联通区域重心求拟合的直线。直线 拟合的方法可以选取本行业内通行的最小二乘直线拟合算法。接下来计算上 述4个联通区域中每一个联通区域的重心到上述拟合直线的距离，并求得所 有的距离之和。将上述距离和与某一阈值(值为20)进行比较。如果上述距离 和小于这个阈值，则认为4个联通区域的重心基本上在一条直线上。反之则 认为这些联通区域的重心不在一条直线上。由于如上所述光学标志点组中的 所有光学标志点都在一条直线上，如果联通区域的重心不在一条直线上则本 组的4个联通区域必定不是光学标志点组形成的图像，则返回到步骤S5，从 M各联通区域中另外选取4个联通区域组成一个组进行识别。如果联通区域 组可以满足本步骤的共线性要求，则进入下一步进行计算。
此外，也可以通过分别比较每一个联通区域重心到拟合直线的距离与一 个特定阈值(值为5)的大小关系。如果所有距离都小于该特定阈值就认为符 合共线性，反之则认为不符合。
S7:验证了联通区域组的共线性之后需要计算该组联通区域的长度比。 首先沿着直线的方向计算所有的相邻的两个点之间线段的长度，之后计算相 邻线段长度的比例，并记录。
从S5到S7的过程是一个循环过程，需要对M个搜索到的联通区域中 取得4个的所有可能组合进行计算。所有符合要求的联通区域组以及其长度 比例值需要暂存，以便于下一步处理使用。
S8:在求得所有的符合要求的联通区域组之后。可以进一步识别出光学标志点组的图像。识别方法如下对所有的符合共线性的联通区域组，检查 他们的长度比，由于包含4个点，所以有3个相邻的线段，有2个相邻线段 的长度比，如果任意一个长度比与l之差大于某个阈值(值为0.5)，则认为 这个联通区域组中的联通区域重心之间间距不相等，并将这组放弃掉。
对每个组进行计算，求得所有比例与1之差的绝对值之和。在所有组 中，上述绝对值之和最小的那个联通区域组认为是由光学标志点组所形成的 图像。该联通区域组中所有联通区域重心的平均值认为是光学标志点组图像 的中心位置。该联通区域组中所有联通区域重心所拟合的直线与图像水平方 向的夹角，认为是光学标志点组图像的方向。
上述得到的光学标志点组图像的位置和方向随着用户手中手持部分指 向安装在受控设备附近的固定部分的方向的改变而改变。所以它可以反映出 用户的动作。光学标志点组图像的位置和方向经过数据后处理过程之后经过 手持部分上的信号发射器向外发射，并由安装在固定部分的信号接收器进行 接收并经过数据输出模块转发给受控设备实现体感控制。在这里，信号发射 器和接收器的可以采用但不限于射频数据发送接收模块，蓝牙数据发送接 受模块，红外数据发送接收模块。
上述数据后处理过程可以根据实际使用的情况进行相应调整。如下实例 用于说明数据处理的方法和功能，并不是对数据后处理过程的限制。而且计
算出来的光学标志点组的图像位置是(xl， yl)，需要控制的屏幕上的鼠标的 位置是(x2， y2)。
设定比例縮放因子为S=1.5;
x2 = l*800*1.5 640
y2 = l*600*1.5 480
设电视机显示屏为38英寸、红外标志点为4个、间距不等且间距比为B 时，给出指向坐标的具体算法；假设电视机的尺寸是38英寸，显示画面的分辨率为800X600 (像素)。 红外标志点的数量为4个，间距为10cm， 20cm, 10cm，安装在手持设备上的 摄像机的分辨率是640X480 (像素)时，算法流程如下
具体差别在于步骤S8。
S8:在求得所有的符合要求的联通区域组之后。可以进一步识别出光学 标志点组的图像。识别方法如下对所有的符合共线性的联通区域组，检查 他们的长度比，由于包含4个点，所以有3个相邻的线段，比较中间那条线 段长度与周围两条线段长度的比值，如果任意一个长度比与2之差大于某个 阈值(值为0.5)，则认为这个联通区域组中的联通区域重心之间间距的比例 不是预定的数值(1: 2: 1)，并将这组放弃掉。
以上具体实施方式
仅用于说明发明，而非用于限定发明。
权利要求
1. 一种体感指向遥控方法，其特征是，所述的方法包括以下步骤对直线排列的光学标志点组发射的不可见光进行摄像，摄取到包含有光学标志点和杂光光斑的初始图像；对所述的初始图像进行二值化处理，得到二值化图像；在所述的二值化图像中搜索出由像素值相同且位置相邻的像素所构成的联通区域，对搜索出的联通区域进行过滤，生成由光学标志点和与光学标志点相似的杂光光斑构成的联通区域图像；检测所述联通区域图像的共线性，得到符合共线性的联通区域组图像；对所述联通区域组图像的长度比进行检测，得到由光学标志点组所形成的识别结果图像；根据所述识别结果图像的中心位置和方向得到体感指向遥控数据。
2. 根据权利要求1所述的方法，其特征是，所述的直线排列的光学标志 点组包括直线排列的、间距相等的三个或三个以上的光学标志点。
3. 根据权利要求1所述的方法，其特征是，所述的直线排列的光学标志 点组包括直线排列的、间距不相等的三个或三个以上的光学标志点。
4. 根据权利要求1所述的方法，其特征是，所述的对搜索出的联通区域 进行过滤包括对构成所述联通区域的像素的坐标值和像素总数进行计算，得 到所述联通区域重心的坐标值；将所述的像素总数与一阈值范围进行比较，像 素总数超出阈值范围的联通区域被滤掉，像素总数在阈值范围内的联通区域被 保留。
5. 根据权利要求4所述的方法，其特征是，根据像素总数对联通区域进 行过滤后，获取剩余联通区域的和，并将剩余联通区域的和与一阈值范围进行 比较，超出阈值范围的联通区域被滤掉，在阈值范围内的联通区域被保留。
6. 根据权利要求4所述的方法，其特征是，根据所述识别结果图像中所 有联通区域重心的坐标值得到该识别结果图像的中心位置；根据所述识别结果图像中所有联通区域重心所拟合的直线与该识别结果 图像水平方向的夹角，得到该识别结果图像的方向。
7. 根据权利要求1所述的方法，其特征是，所述的对所述联通区域组图 像的长度比进行检测包括沿着符合共线性的联通区域组的直线的方向计算所有的相邻的两个联通 区域之间线段的长度，并且计算相邻的两个联通区域之间线段长度的比例，并 将计算出的长度的比例进行存储。
8. 根据权利要求1所述的方法，其特征是，上述得到的光学标志点组图 像的位置和方向随着用户手中遥控设备指向所述光学标志点组的方向的改变 而改变。
9. 一种体感指向遥控装置，其特征是，所述的装置包括摄像单元，用于对直线排列的光学标志点组发射的不可见光进行摄像，摄 取到包含有光学标志点和杂光光斑的初始图像；二值化图像生成单元，用于对所述的初始图像进行二值化处理，得到二值化图像；联通区域图像生成单元，用于在所述的二值化图像中搜索出由像素值相同且位置相邻的像素所构成的联通区域，对搜索出的联通区域进行过滤，生成由 光学标志点和与光学标志点相似的杂光光斑构成的联通区域图像；联通区域组图像生成单元，用于检测所述联通区域图像的共线性，得到符 合共线性的联通区域组图像；识别结果图像生成单元，用于对所述联通区域组图像的长度比进行检测， 得到由光学标志点组所形成的识别结果图像；遥控数据输出单元，用于根据所述识别结果图像的中心位置和方向得到体 感指向遥控数据，并且发射该体感指向遥控数据。
10. —种体感指向遥控系统，其特征是，所述的系统包括光学标志点组 和体感指向遥控装置；其中，所述的光学标志点组固定安装在被控设备上，并且所述的光学标志点组为直线排列，用于发射不可见光；所述的体感指向遥控装置包括摄像单元，用于对直线排列的光学标志点组发射的不可见光进行摄像，摄取到包含有光学标志点和杂光光斑的初始图像；二值化图像生成单元，用于对所述的初始图像进行二值化处理，得到二值 化图像；联通区域图像生成单元，用于在所述的二值化图像中搜索出由像素值相同 且位置相邻的像素所构成的联通区域，对搜索出的联通区域进行过滤，生成由 光学标志点和与光学标志点相似的杂光光斑构成的联通区域图像；联通区域组图像生成单元，用于检测所述联通区域图像的共线性，得到符 合共线性的联通区域组图像；识别结果图像生成单元，用于对所述联通区域组图像的长度比进行检测， 得到由光学标志点组所形成的识别结果图像；遥控数据输出单元，用于根据所述识别结果图像的中心位置和方向得到体 感指向遥控数据，并且发射该体感指向遥控数据。
11. 根据权利要求IO所述的系统，其特征是，所述的直线排列的光学标 志点组包括直线排列的、间距相等的三个或三个以上的光学标志点。
12. 根据权利要求10所述的系统，其特征是，所述的直线排列的光学标 志点组包括直线排列的、间距不相等的三个或三个以上的光学标志点。
13. 根据权利要求IO所述的系统，其特征是，所述的对搜索出的联通区域进行过滤包括对构成所述联通区域的像素的坐标值和像素总数进行计算，得到所述联通区域重心的坐标值；将所述的像素总数与一阈值范围进行比较， 像素总数超出阈值范围的联通区域被滤掉，像素总数在阈值范围内的联通区域 被保留。
14. 根据权利要求13所述的系统，其特征是，根据像素总数对联通区域进行过滤后，获取剩余联通区域的和，并将剩余联通区域的和与一阈值范围进 行比较，超出阈值范围的联通区域被滤掉，在阈值范围内的联通区域被保留。
15. 根据权利要求13所述的系统，其特征是，根据所述识别结果图像中 所有联通区域重心的坐标值得到该识别结果图像的中心位置；根据所述识别结果图像中所有联通区域重心所拟合的直线与该识别结果 图像水平方向的夹角，得到该识别结果图像的方向。
16. 根据权利要求10所述的系统，其特征是，所述的对所述联通区域组 图像的长度比进行检测包括沿着符合共线性的联通区域组的直线的方向计算所有的相邻的两个联通 区域之间线段的长度，并且计算相邻的两个联通区域之间线段长度的比例，并 将计算出的长度的比例进行存储。
17. 根据权利要求10所述的系统，其特征是，上述得到的光学标志点组 图像的位置和方向随着用户手中体感指向遥控装置指向所述光学标志点组的 方向的改变而改变。
18. 根据权利要求10所述的系统，其特征是，所述的摄像单元包括两 个摄像头、两个带通滤光片以及一个半反半透玻璃；其中，一个带通滤光片用于通过光学标志点发射的不可见光所在的光谱的频率 范围；另一个带通滤光片用于通过可见光所在的光谱的频率范围。
19. 根据权利要求18所述的系统，其特征是， 一个带通滤光片位于一个 摄像头之前，另一个带通滤光片二位于另一个摄像头之前，两个摄像头的中心 光路相互垂直，所述的半反半透玻璃位于两摄像头光路交点处，与两个摄像头 的中心光路的夹角都是45度。
全文摘要
本发明提供一种体感指向遥控方法、装置及系统，所述的方法包括对直线排列的光学标志点组发射的不可见光进行摄像，摄取到包含有光学标志点和杂光光斑的初始图像；对初始图像进行二值化处理，得到二值化图像；在二值化图像中搜索出由像素值相同且位置相邻的像素所构成的联通区域，对搜索出的联通区域进行过滤，生成由光学标志点和与光学标志点相似的杂光光斑构成的联通区域图像；检测联通区域图像的共线性，得到符合共线性的联通区域组图像；对联通区域组图像的长度比进行检测，得到由光学标志点组所形成的识别结果图像；根据识别结果图像的中心位置和方向得到体感指向遥控数据。以提高跟踪响应的速度和遥控指向的准确性。
文档编号G06K9/00GK101546374SQ20081010290
公开日2009年9月30日 申请日期2008年3月28日 优先权日2008年3月28日
发明者艳 孟, 晖 李, 雷锦超, 魏舜仪 申请人:北京威亚视讯科技有限公司