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    用于 互动 系统 座标 转换 方法 计算机系统
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    摘要
    申请专利号:

    CN201310019644.0

    申请日:

    2013.01.18

    公开号:

    CN103914133A

    公开日:

    2014.07.09

    当前法律状态:

    授权

    有效性:

    有权

    法律详情: 授权|||实质审查的生效IPC(主分类):G06F 3/01申请日:20130118|||公开
    IPC分类号: G06F3/01; G06F3/0346(2013.01)I 主分类号: G06F3/01
    申请人: 纬创资通股份有限公司
    发明人: 李芷萱; 魏守德; 周家德
    地址: 中国台湾新北市
    优先权: 2012.12.28 TW 101151014
    专利代理机构: 北京市柳沈律师事务所 11105 代理人: 史新宏
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    法律状态
    申请(专利)号:

    CN201310019644.0

    授权公告号:

    ||||||

    法律状态公告日:

    2017.04.26|||2014.08.06|||2014.07.09

    法律状态类型:

    授权|||实质审查的生效|||公开

    摘要

    本发明涉及用于互动系统的座标转换方法及计算机系统。用于一互动系统与一使用者间的座标转换方法,该互动系统包含有一检测???,该座标转换方法包含有藉由该检测???,判断该使用者的一脸部数据以及一指令物件,以对应取得一脸部座标以及一指令物件座标;根据该检测??榈囊蛔?,转换该脸部座标为一转换脸部座标;根据该转换脸部座标以及该检测??榈母米昙涞囊涣?,取得该连线与一光轴射线间的一夹角;根据该夹角以及该指令物件座标,取得一转换指令物件座标;以及根据该转换指令物件座标,判断该指令物件的一深度变化,以建立该互动系统与该使用者间的一互动操作。

    权利要求书

    权利要求书
    1.  一种用于一互动系统与一使用者间的座标转换方法,该互动系统包含有一检测???,该座标转换方法包含有:
    藉由该检测???,判断该使用者的一脸部数据以及一指令物件,以对应取得一脸部座标以及一指令物件座标;
    根据该检测??榈囊蛔?,转换该脸部座标为一转换脸部座标;
    根据该转换脸部座标以及该检测??榈母米昙涞囊涣?,取得该连线与一光轴射线间的一夹角;
    根据该夹角以及该指令物件座标,取得一转换指令物件座标;以及
    根据该转换指令物件座标,判断该指令物件的一深度变化,以建立该互动系统与该使用者间的一互动操作。

    2.  如权利要求1所述的座标转换方法,其中该检测??榘幸欢觳獾ピ蛞蝗觳獾ピ?,且该检测??樵ど栌懈霉庵嵘湎?。

    3.  如权利要求1所述的座标转换方法,其中该指令物件最接近该检测???,且该指令物件为该使用者的一手指或一手掌。

    4.  如权利要求1所述的座标转换方法,其中根据该检测??榈母米?,转换该脸部座标为该转换脸部座标的步骤,还包含有:
    根据该检测??榈囊痪低方咕?,利用一第一矩阵对该脸部座标进行一旋转操作,以形成该转换脸部座标;
    其中,该第一矩阵为f000f0001,]]>且f为该镜头焦距。

    5.  如权利要求1所述的座标转换方法,其中根据该夹角以及该指令物件座标,取得该转换指令物件座标的步骤,还包含有:
    将该检测??榈母米晔游恍拚ㄓ迷?,以建立一修正通用座标系包含有一修正通用X轴、一修正通用Y轴以及一修正通用Z轴,进而判断该夹角与该修正通用X轴、该修正通用Y轴与该修正通用Z轴间的一参考夹角;以及
    根据该参考夹角,取得该转换指令物件座标。

    6.  如权利要求5所述的座标转换方法,其中根据该参考夹角,取得该转 换指令物件座标的步骤,还包含有:
    利用一第二矩阵对该指令物件座标进行一旋转操作,以取得该转换指令物件座标;
    其中,当该夹角与该修正通用X轴的该参考夹角为ω,该第二矩阵为1000cosωsinω0-sinω-cosω;]]>当该夹角与该修正通用Y轴的该参考夹角为该第二矩阵为cosφ0-sinφ010sinφ0cosφ;]]>以及当该夹角与该修正通用Z轴的该参考夹角为κ,该第二矩阵为cosκsinκ0-sinκcosκ0001.]]>

    7.  如权利要求1所述的座标转换方法,其中根据该转换指令物件座标,判断该指令物件的该深度变化,以建立该互动系统与该使用者间的该互动操作的步骤,还包含有:
    于多个时间点,取得多个转换指令物件座标及其对应的多个物件Z轴座标;以及
    计算该多个物件Z轴座标中两者间的差值为该深度变化,进而建立该互动系统与该使用者间的该互动操作。

    8.  如权利要求1所述的座标转换方法,其中该互动操作预设有多个指令操作来对应不同的该深度变化,以使该使用者通过该指令物件所对应的该深度变化,以控制该互动系统的操作。

    9.  一种计算机系统,耦接有一互动系统,其中该互动系统包含有一检测???,该计算机系统包含有:
    一中央处理器;
    一储存装置,储存有一程序码,该程序码用来指示该一种用于一互动系统与一使用者间的座标转换方法,该座标转换方法包含有:
    藉由该检测???,判断该使用者的一脸部数据以及一指令物件,以对应取得一脸部座标以及一指令物件座标;
    根据该检测??榈囊蛔?,转换该脸部座标为一转换脸部座标;
    根据该转换脸部座标以及该检测??榈母米昙涞囊涣?,取得该连线与一光轴射线间的一夹角;
    根据该夹角以及该指令物件座标,取得一转换指令物件座标;以及
    根据该转换指令物件座标,判断该指令物件的一深度变化,以建立该互动系统与该使用者间的一互动操作。

    10.  如权利要求9所述的计算机系统,其中该检测??榘幸欢觳獾ピ蛞蝗觳獾ピ?,且该检测??樵ど栌懈霉庵嵘湎?。

    11.  如权利要求9所述的计算机系统,其中该指令物件最接近该检测???,且该指令物件为该使用者的一手指或一手掌。

    12.  如权利要求9所述的计算机系统,其中根据该检测??榈母米?,转换该脸部座标为该转换脸部座标的步骤,还包含有:
    根据该检测??榈囊痪低方咕?,利用一第一矩阵对该脸部座标进行一旋转操作,以形成该转换脸部座标;
    其中,该第一矩阵为f000f0001,]]>且f为该镜头焦距。

    13.  如权利要求9所述的计算机系统,其中根据该夹角以及该指令物件座标,取得该转换指令物件座标的步骤,还包含有:
    将该检测??榈母米晔游恍拚ㄓ迷?,以建立一修正通用座标系包含有一修正通用X轴、一修正通用Y轴以及一修正通用Z轴,进而判断该夹角与该修正通用X轴、该修正通用Y轴与该修正通用Z轴间的一参考夹角;以及
    根据该参考夹角,取得该转换指令物件座标。

    14.  如权利要求13所述的计算机系统,其中根据该参考夹角,取得该转换指令物件座标的步骤,还包含有:
    利用一第二矩阵对该指令物件座标进行一旋转操作,以取得该转换脸部座标;
    其中,当该夹角与该修正通用X轴的该参考夹角为ω,该第二矩阵为1000cosωsinω0-sinω-cosω;]]>当该夹角与该修正通用Y轴的该参考夹角为该 第二矩阵为cosφ0-sinφ010sinφ0cosφ;]]>以及当该夹角与该修正通用Z轴的该参考夹角为κ,该第二矩阵为cosκsinκ0-sinκcosκ0001.]]>

    15.  如权利要求9所述的计算机系统,其中根据该转换指令物件座标,判断该指令物件的该深度变化,以建立该互动系统与该使用者间的该互动操作的步骤,还包含有:
    于多个时间点,取得多个转换指令物件座标及其对应的多个物件Z轴座标;以及
    计算该多个物件Z轴座标中两者间的差值为该深度变化,进而建立该互动系统与该使用者间的该互动操作。

    16.  如权利要求9所述的计算机系统,其中该互动操作预设有多个指令操作来对应不同的该深度变化,以使该使用者通过该指令物件所对应的该深度变化,以控制该互动系统的操作。

    说明书

    说明书用于互动系统的座标转换方法及计算机系统
    技术领域
    本发明涉及一种用于一互动系统的座标转换方法及计算机系统,特别是涉及一种根据一脸部座标以及一检测??榈囊蛔?,以判断一指令物件的深度变化的座标转换方法及计算机系统。
    背景技术
    在现有技术中,使用者可通过有线/无线传输的控制???,例如一键盘或一鼠标等,控制一电子装置。然而,随着影像处理的进步,电子装置已可通过特定的检测???,检测使用者的一肢体动作,例如使用者的一手臂上下摆动,进而判断使用者所欲进行的一操作指令。
    请参考图1A、1B,图1A、1B为现有的一互动系统10判断使用者操作指令的示意图。如图1A、1B所示,互动系统10包含有一检测???00,而一使用者12大致位于互动系统10的检测???00的正前方,并于图1A、1B中仅简单绘示出使用者12的一头部120与一手部122。此外,互动系统10已预设有多个预设指令,且每一预设指令对应为不同手部122的变化情形,以使检测???00可检测手部122的前后位置的变化情形,进而判断使用者12所欲下达的预设指令。请再参考图2A、2B,图2A、2B分别对应为图1A、1B中检测???00的检测结果的示意图,其中大圆代表头部120的影像,而小圆代表手部122的影像。如图1A~2B所示,由于使用者12大致位于检测???00的正前方,当使用者12将手部122从图1A所示位置向前移动到图1B所示位置时,于检测???00所检测到的检测结果中,头部120所代表大圆的影像CB1、CB2或手部122所代表的影像CS1、CS2并未于XY平面上发生位置偏移,而仅有手部122所代表的影像CS1、CS2产生前后位置变化,即于Z轴方向上产生深度变化。在此情况下,使用者可根据手部122于Z轴方向上的深度变化,正确下达预设指令来控制互动系统10。
    请再参考图3A、3B,图3A、3B为图1A、1B中互动系统10判断使用者操作指令的示意图。相较于图1A、1B所示的实施例,图3A、3B中的使 用者12非位于检测???00的正前方,而是位于检测???00的斜前方。同时,请再参考图4A、4B,图4A、4B分别对应为图3A、3B中检测???00的检测结果的示意图,同样地,大圆亦代表头部120的影像而小圆代表手部122的影像。如图3A~4B所示,由于使用者12并非位于检测???00的正前方,因此当使用者12将手部122从图3A所示位置向前移动到图3B所示位置时,头部120所代表大圆的影像CB3、CB4并未发生位置偏移,但手部122所代表的影像CS3、CS4将同时于XY平面上以及Z轴方向上产生位置变化。在此情况下,手部122产生的深度变化可能无法对应互动系统10所预设的多个预设指令,据以产生错误的预设指令而致无法控制互动系统10。
    因此,提供另一种用于一互动系统的座标转换方法及计算机系统,可适性地判断一指令物件的深度变化,据以产生正确的控制指令,已成为本领域的重要课题。
    发明内容
    因此,本发明的主要目的是提供一互动系统的座标转换方法及计算机系统,同时参考一脸部座标以及一检测??榈囊蛔?,以判断一指令物件的深度变化,据以产生正确的控制指令。
    本发明揭示一种用于一互动系统与一使用者间的座标转换方法,该互动系统包含有一检测???,该座标转换方法包含有藉由该检测???,判断该使用者的一脸部数据以及一指令物件,以对应取得一脸部座标以及一指令物件座标;根据该检测??榈囊蛔?,转换该脸部座标为一转换脸部座标;根据该转换脸部座标以及该检测??榈母米昙涞囊涣?,取得该连线与一光轴射线间的一夹角;根据该夹角以及该指令物件座标,取得一转换指令物件座标;以及根据该转换指令物件座标,判断该指令物件的一深度变化,以建立该互动系统与该使用者间的一互动操作。
    本发明还揭示用于一种计算机系统,耦接有一互动系统,其中该互动系统包含有一检测???,该计算机系统包含有一中央处理器;一储存装置,储存有一程序码,该程序码用来指示该一种用于一互动系统与一使用者间的座标转换方法,该座标转换方法包含有藉由该检测???,判断该使用者的一脸部数据以及一指令物件,以对应取得一脸部座标以及一指令物件座标;根据 该检测??榈囊蛔?,转换该脸部座标为一转换脸部座标;根据该转换脸部座标以及该检测??榈母米昙涞囊涣?,取得该连线与一光轴射线间的一夹角;根据该夹角以及该指令物件座标,取得一转换指令物件座标;以及根据该转换指令物件座标,判断该指令物件的一深度变化,以建立该互动系统与该使用者间的一互动操作。
    附图说明
    图1A、1B为现有的一互动系统一判断使用者操作指令的示意图。
    图2A、2B分别对应为图1A、1B中检测??榈募觳饨峁氖疽馔?。
    图3A、3B为图1A、1B中互动系统进行另一判断使用者操作指令的示意图。
    图4A、4B分别对应为图3A、3B中检测??榈募觳饨峁氖疽馔?。
    图5为本发明实施例一计算机系统的示意图。
    图6为本发明实施例一座标转换流程的流程图。
    图7为本发明实施例中指令物件座标位于修正通用座标系的示意图。
    附图符号说明
    10、52                          互动系统
    100、520                        检测???
    12                              使用者
    120                             头部
    122                             手部
    50                              计算机系统
    500                             中央处理器
    502                             储存装置
    60                              座标转换流程
    600、602、604、606、608、610、  步骤
    612
    CB1、CB2、CB3、CB4、CS1、       影像
    CS2、CS3、CS4
    CD                              程序码
                         夹角
    具体实施方式
    在说明书及权利要求中使用了某些词汇来指称特定的元件。本领域技术人员应可理解,制造商可能会用不同的名词来称呼同样的元件。本说明书及权利要求并不以名称的差异来作为区别元件的方式,而是以元件在功能上的差异来作为区别的基准。在通篇说明书及权利要求中所提及的「包含」为一开放式的用语,故应解释成「包含但不限定于」。此外,「耦接」一词在此是包含任何直接及间接的电气连接手段。因此,若文中描述一第一装置耦接于一第二装置,则代表该第一装置可直接连接于该第二装置,或通过其他装置或连接手段间接地连接至该第二装置。
    请参考图5,图5为本发明实施例一计算机系统50的示意图。计算机系统50耦接有一互动系统52,且包含有一中央处理器500以及一储存装置502。储存装置502储存有一程序码CD以及多个预设指令来对应多个深度变化,而程序码CD用来指示用于互动系统52与一使用者(图中未示)间的座标转换方法?;ザ低?2包含有一检测???20,且于本实施例中检测???20为一二维检测单元或一三维检测单元,当然亦可同时包含有二维检测单元及三维检测单元,使检测???20可分别撷取一二维检测影像和/或一三维检测影像,其中二维检测单元及三维检测单元皆包含有至少一光学镜头及其对应的一镜头焦距来对应撷取影像,至于计算机系统50与互动系统52间是通过一有线/无线传输方式,以使计算机系统50可适性地操作互动系统52与检测???20,而互动系统52则可对应传回二维检测影像和/或三维检测影像至计算机系统50,但并非是用以限制本发明的范畴。
    较佳地,于本实施例中,检测???20预设有一通用座标系(包含有一通用原点)以及一光轴射线(即一光线若沿光轴射线前进时,将不产生偏折现象),且二维检测影像和/或三维检测影像是于计算机系统50中,藉由中央处理器500参考通用座标系的计算模拟,进而判断二维检测影像和/或三维检测影像中不同位置相对于通用原点的座标值,其中前述的计算模拟可预先编译为程序码CD,以储存于储存装置502中。当然,本领域的技术人员亦可利用互动系统52的一处理单元(图中未示),于互动系统52内计算二维检测影像和/或三维检测影像中不同位置相对于通用原点的座标值后,再 回传座标值至计算机系统50,以为后续相关操作,此亦为本发明的范畴。再者,本实施例并未限制检测???20与互动系统52间的设置方式,只要检测???20能适性地判断是否有使用者接近互动系统52,进而由使用者的一肢体变化来操作互动系统52者,皆为本发明的范畴。
    更进一步,本实施例利用计算机系统50来控制互动系统52所适用的一座标转换方法,可进一步归纳为一座标转换流程60且被编译为程序码CD,如图6所示。座标转换流程60包含以下步骤:
    步骤600:开始。
    步骤602:藉由检测???20,判断使用者的一脸部数据以及一指令物件,以对应取得一脸部座标以及一指令物件座标。
    步骤604:根据检测???20的一座标,转换脸部座标为一转换脸部座标。
    步骤606:根据转换脸部座标以及检测???20的座标间的一连线,取得连线与一光轴射线间的一夹角。
    步骤608:根据夹角以及指令物件座标,取得一转换指令物件座标。
    步骤610:根据转换指令物件座标,判断指令物件的一深度变化,以建立互动系统52与使用者间的一互动操作。
    步骤612:结束。
    于步骤602中,互动系统52藉由检测???20,判断使用者的脸部数据以及指令物件,以对应取得脸部座标以及指令物件座标。较佳地,检测???20可结合一人脸追踪(Face tracking)技术,首先判断位于检测???20的一检测范围内是否有类似使用者的一脸部影像。若有,则检测???20将对应撷取脸部影像的一二维(或三维)影像,并利用前述通用座标系与其相关计算模拟,通过计算机系统50(或互动系统52的处理单元)对应取得脸部座标。在此同时,于检测???20取得脸部影像的二维(或三维)影像后,检测???20将再判断是否有另一最接近检测???20的指令物件,且其大小是小于脸部影像所对应的二维(或三维)影像。若有,则检测???20判断指令物件为使用者的一手部影像,例如为一手指或一手掌,并运用类似通用座标系与其相关的计算模拟,由计算机系统50(或互动系统52的处理单元)对应取得手部座标(即指令物件座标)。
    值得注意地,由于使用者的脸部数据以及指令物件皆非一单点,因此, 本实施例可适性地于脸部数据以及指令物件所对应的二维(或三维)影像中,挑选单一(或多个)单点的座标来作为脸部座标以及指令物件座标,或者依据不同精确度要求,进一步平均多个单点的座标来作为脸部座标以及指令物件座标者,皆为本发明的范畴。
    于步骤604中,计算机系统50可判断检测???20于通用座标系的座标以及检测??榈木低方咕?,在此情况下,中央处理器500再利用一第一矩阵对脸部座标进行一旋转操作,以转换脸部座标为转换脸部座标,其中第一矩阵为f000f0001,]]>且f为该镜头焦距?;痪浠八?,上述的旋转操作可视为计算机系统50将通用座标系转换为一修正通用座标系,使检测???20恰位于修正通用座标系的一修正通用原点上,并对应取得脸部座标相对于修正通用原点的座标来形成转换脸部座标,其中修正通用座标系包含有一修正通用X轴、一修正通用Y轴以及一修正通用Z轴,且光轴射线重迭于修正通用Z轴上。
    于步骤606中,检测???20亦视为一单点,据此,中央处理器500将连接转换脸部座标以及检测???20所对应的座标,以形成连线,同时参考光轴射线的一射线延伸方向,进而取得连线与光轴射线间的夹角。较佳地,夹角为连线与修正通用X轴、修正通用Y轴或修正通用Z轴间的一夹角,且分别对应为夹角ω、或κ。
    于步骤608中,中央处理器500将根据夹角以及指令物件座标(即手部座标),取得转换指令物件座标。较佳地,经过步骤604与步骤606的操作后,转换脸部座标系位于修正通用座标系的修正通用Z轴上,使指令物件座标系可参考相对于光轴射线的夹角,取得指令物件座标相较于修正通用X轴、修正通用Y轴或修正通用Z轴间的夹角ω、或κ,进而产生一第二矩阵,以对指令物件座标进行另一旋转操作,据以形成转换指令物件座标。
    请再参考图7,图7为本发明实施例中指令物件座标(X,Y,Z)位于修正通用座标系的示意图。如图7所示,当指令物件座标与修正通用X轴的夹角为ω时,第二矩阵为1000cosωsinω0-sinω-cosω;]]>当指令物件座标与修正通 用Y轴的夹角为时,第二矩阵为cosφ0-sinφ010sinφ0cosφ;]]>当指令物件座标与修正通用Z轴的夹角为κ时,第二矩阵为cosκsinκ0-sinκcosκ0001.]]>据此,指令物件座标(X,Y,Z)可对应依序进行相较于修正通用X轴、修正通用Y轴或修正通用Z轴间的旋转操作,即将指令物件座标(X,Y,Z)分别先后乘以乘法矩阵1000cosωsinω0-sinω-cosω,]]>cosφ0-sinφ010sinφ0cosφ]]>cosκsinκ0-sinκcosκ0001,]]>据以获得转换指令物件座标,并使转换指令物件座标位于修正通用Z轴上。值得注意地,进行对应于夹角ω、或κ的多个矩阵乘法的操作并未限制一定的先后乘法顺序,即只要满足矩阵乘法的交换法则而可任意先后进行矩阵乘法操作,且当夹角ω、或κ中的一个为零时,则中央处理器500可省略该夹角所对应的旋转操作。举例来说,当夹角为零时,代表检测???20与使用者的高度相同,故所对应的旋转操作的矩阵乘法cosφ0-sinφ010sinφ0cosφ]]>可忽略而不计算。在此情况下,经过步骤608后,转换指令物件座标系恰好位于修正通用Z轴上,使中央处理器500可轻易取得转换指令物件座标所对应的一Z轴座标(即相对于检测???20的一深度值)。
    最后,于步骤610中,中央处理器500记录多个时间点的转换指令物件座标所对应的多个深度值,例如于一第一时间点取得一第一转换指令物件深度值,经过一预设时间后,再于一第二时间点取得一第二转换指令物件深度值。在此情况下,中央处理器500计算第一转换指令物件深度值与第二转换指令物件深度值间的一深度变化,并根据储存装置502中多个预设指令所对应的多个深度变化,对应取得使用者所欲进行的预设指令,进而产生正确的预设指令回传至互动系统52,并精准地控制互动系统52的操作。较佳地,本实施例亦可由中央处理器500回传多个深度变化至互动系统52,并经由 互动系统52中另一储存单元(已预设有多个深度变化及其对应的多个预设指令)以及处理单元,共同判断使用者欲进行的预设指令者,亦为本发明的范畴。
    简单来说,本实施例取得多个指令物件相对于检测???20的多个Z轴座标距离,使中央处理器500(或互动系统52的处理单元)可正确判断多个Z轴座标距离,以对应输出使用者欲进行的预设指令。相较于现有技术中,当使用者非位于检测???20的正前方,指令物件座标可能于XY平面上产生有位置偏移,而致使其于Z轴上的深度变化有所偏差,本实施例已适性参考修正通用座标系及其与光轴间的夹角ω、或κ,据以修正指令物件实际上产生的深度变化。值得注意地,本实施例并未限制预设指令仅根据指令物件于Z轴上的深度变化,以对应控制互动系统52的操作,即本领域的技术人员亦可适性地加入指令物件于X轴、Y轴或XY平面上的座标变化情形,对应加入更多的预设指令者,亦为本发明的范畴。
    当然,本领域的技术人员可任意调整预设时间的绝对数值,或者适性地通过计算机系统50的一使用者界面,以修改储存装置502中所预设的多个预设指令及其所对应的多个深度变化。除此之外,本实施例的检测???20还可另包含有一光学透镜来产生较大光线的偏折效应,并搭配二维检测单元和/或三维检测单元的相关操作,以使检测???20可取得较大的一检测范围。至于本实施例中所使用的互动系统52,亦可搭配有一触控操作以及一切换???机制,使本领域的技术人员可根据实际需求,适性地切换互动系统52以及使用者间的操作模式,即使用者可同时通过肢体变化操作或触控操作来取得与互动系统52间的互动者,皆为本发明的范畴。
    综上所述,本发明实施例提供一种互动系统的座标转换方法及计算机系统,同时参考使用者的一脸部座标以及一检测??樽?,以判断一指令物件的深度变化,进而产生正确的控制指令来控制互动系统的操作。相较于现有技术,本实施例已修正指令物件(或使用者)非位于检测??檎胺蕉赡芊⑸鶽轴座标的误判情形,同时可搭配指令物件于X轴、Y轴或XY平面上的座标变化情形,进而增加互动系统的适用范围。
    以上所述仅为本发明的较佳实施例,凡依本发明的权利要求所做的均等变化与修饰,皆应属本发明的涵盖范围?!  ∧谌堇醋宰ɡ鴚ww.www.4mum.com.cn转载请标明出处

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