專利名稱：控制受控物體進(jìn)行三維運(yùn)動的控制方法及裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及三維控制，尤其涉及一種控制受控物體進(jìn)行三維運(yùn)動的控制方法及裝置。
背景技術(shù)：
桌面鼠標(biāo)是在二維屏幕內(nèi)實(shí)現(xiàn)對對象的控制，由于目前3D圖形在各個領(lǐng)域被廣泛使用，大量游戲、界面等均使用3D圖形，所以需要由原先的二維操作，升級為三維操作。 目前實(shí)現(xiàn)三維操作控制的方法主要有桌面操控和加速度計(jì)+陀螺儀兩種方案。其中，桌面操控的方案是通過桌面鼠標(biāo)等裝置實(shí)現(xiàn)三維操作，這種方式使用鼠標(biāo)滑動實(shí)現(xiàn)平面二維操控，使用滾輪實(shí)現(xiàn)縱深方向的移動，例如中國專利CN1180434A、 200810125641等都是在平面上模擬三維操作。然而，這種三維操作方式不立體、不直觀，特別是在體驗(yàn)類游戲中，更需要直觀立體的控制。其中，加速度計(jì)+陀螺儀的方案可以在空中應(yīng)用，在手持控制端中集成陀螺儀及加速度計(jì)，通過陀螺儀和加速度計(jì)獲得的實(shí)時數(shù)據(jù)，可以得到手持控制端的運(yùn)動信息，將這些信息發(fā)送給受控設(shè)備，就可以完成對受控設(shè)備的三維控制。然而，這種方案很難精確定位，而且方案所使用的加速度計(jì)和陀螺儀價格較高，手持控制端還需要與受控設(shè)備進(jìn)行數(shù)據(jù)的無線傳輸，這樣又增加了成本，另外，這種設(shè)備耗電較大，需要經(jīng)常更換電池。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明實(shí)施例的主要目的在于提供一種控制受控物體進(jìn)行三維運(yùn)動的控制方法及裝置，以實(shí)現(xiàn)對受控物體的三維運(yùn)動的控制。本發(fā)明實(shí)施例的上述目的是通過如下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的一種控制受控物體進(jìn)行三維運(yùn)動的控制裝置，所述裝置包括攝像頭，用于采集靶標(biāo)在移動過程中的連續(xù)圖像；圖像處理單元，用于根據(jù)所述攝像頭采集的靶標(biāo)的連續(xù)圖像計(jì)算所述靶標(biāo)的三維坐標(biāo)以及所述靶標(biāo)的移動偏移量；傳輸單元，用于將所述圖像處理單元計(jì)算獲得的所述靶標(biāo)的移動偏移量發(fā)送到受控物體的控制模塊，以便所述控制模塊控制所述受控物體根據(jù)所述靶標(biāo)的移動偏移量移動。一種計(jì)算機(jī)，所述計(jì)算機(jī)包括前述的控制受控物體進(jìn)行三維運(yùn)動的控制裝置，用于控制該計(jì)算機(jī)中的虛擬空間中的圖形圖標(biāo)例進(jìn)行三維運(yùn)動。一種接收端設(shè)備，所述接收端設(shè)備包括前述的控制受控物體進(jìn)行三維運(yùn)動的控制裝置，用于控制計(jì)算機(jī)中的虛擬空間中的圖形圖標(biāo)例或者物理實(shí)例進(jìn)行三維運(yùn)動。一種控制受控物體進(jìn)行三維運(yùn)動的控制方法，所述方法包括采集靶標(biāo)在移動過程中的連續(xù)圖像；根據(jù)采集到的靶標(biāo)的連續(xù)圖像計(jì)算所述靶標(biāo)的三維坐標(biāo)以及所述靶標(biāo)的移動偏移量； 將獲得的所述靶標(biāo)的移動偏移量發(fā)送到受控物體的控制模塊，以便所述控制模塊控制所述受控物體根據(jù)所述靶標(biāo)的移動偏移量移動。本發(fā)明實(shí)施例的方法和裝置，利用圖像識別原理，使用單個攝像頭和單個無源靶標(biāo)實(shí)現(xiàn)對受控物體的三維運(yùn)動的控制，具有操作簡單、直觀，成本低，節(jié)省電能等優(yōu)點(diǎn)。


此處所說明的附圖用來提供對本發(fā)明的進(jìn)一步理解，構(gòu)成本申請的一部分，并不構(gòu)成對本發(fā)明的限定。在附圖中圖1為本發(fā)明實(shí)施例的三維位置控制裝置的組成框圖；圖2為本發(fā)明實(shí)施例的圖像處理器的組成框圖；圖3為本發(fā)明實(shí)施例的三維位置控制裝置的一個實(shí)施方式的使用示意圖；圖4A-圖4D為通過本發(fā)明實(shí)施例的三維位置控制裝置控制三維球體根據(jù)靶標(biāo)移動進(jìn)行相應(yīng)運(yùn)動的示意圖；圖5為本發(fā)明實(shí)施例的三維位置控制裝置的另外一個實(shí)施方式的使用示意圖；圖6為本發(fā)明實(shí)施例的三維位置控制方法的流程圖；圖7為圖6所示方法中步驟602的具體實(shí)現(xiàn)示意圖。
具體實(shí)施例方式為使本發(fā)明實(shí)施例的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，下面結(jié)合實(shí)施例和附圖，對本發(fā)明實(shí)施例做進(jìn)一步詳細(xì)說明。在此，本發(fā)明的示意性實(shí)施例及其說明用于解釋本發(fā)明，但并不作為對本發(fā)明的限定。圖1為本發(fā)明實(shí)施例提供的一種三維位置控制裝置的組成框圖，請參照圖1，該裝置主要包括攝像頭101、圖像處理單元102以及傳輸單元103，其中攝像頭101用于采集靶標(biāo)在移動過程中的連續(xù)圖像。其中，靶標(biāo)是被識別的對象，本實(shí)施例的三維位置控制裝置通過計(jì)算靶標(biāo)在移動過程中的坐標(biāo)，根據(jù)靶標(biāo)的位置變化控制受控物體。本實(shí)施例中的靶標(biāo)可以是無源器件，無需與控制器進(jìn)行通信，通過靶標(biāo)在空間運(yùn)動，例如進(jìn)行上下、左右、前后的運(yùn)動來實(shí)現(xiàn)對受控物體的控制，控制受控物體進(jìn)行相應(yīng)的移動。而靶標(biāo)的形狀可以是球體、正方體或正多面體等，本實(shí)施例并不以此作為限制。另外，靶標(biāo)上還可以貼附反光材料，以方便攝像頭捕捉圖像。在本實(shí)施例中，攝像頭為一個，可以用于追蹤一個靶標(biāo)，以控制一個受控物體；也可以用于追蹤多個靶標(biāo)，以控制多個受控物體。在該攝像頭的四周可以設(shè)置若干顆紅外 LEDdight emitting diode，發(fā)光二極管)，用于照明靶標(biāo)，以便更好的采集該靶標(biāo)的圖像。圖像處理單元102用于根據(jù)所述攝像頭101采集的靶標(biāo)的連續(xù)圖像計(jì)算所述靶標(biāo)的三維坐標(biāo)以及所述靶標(biāo)的移動偏移量。其中，圖像處理單元102對攝像頭101獲取的連續(xù)圖像進(jìn)行處理，提取靶標(biāo)在每一幀圖像中的坐標(biāo)信息，據(jù)此獲得靶標(biāo)的移動偏移量。其中，靶標(biāo)在每一幀圖像中的X軸坐標(biāo)信息和y軸坐標(biāo)信息可以直接從圖像中提取，而靶標(biāo)在每一幀圖像中的Z軸坐標(biāo)信息，也即靶標(biāo)的深度信息可以根據(jù)靶標(biāo)在每一幀圖像中的成像面積，也即像素點(diǎn)數(shù)并結(jié)合攝像頭的參數(shù)來確定，以下將通過具體的實(shí)施例加以說明。其中，靶標(biāo)的移動偏移量是根據(jù)靶標(biāo)在前后兩幀圖像中的坐標(biāo)之差來確定，這也將在以下的實(shí)施例中加以說明。其中，圖像處理單元102可以為計(jì)算機(jī)的CPU或者嵌入式裝置的MCU或者單獨(dú)的圖像處理芯片，本實(shí)施例并不以此作為限制。在一個實(shí)施例中，請參照圖2，該圖像處理器可以包括

識別模塊201，用于根據(jù)所述靶標(biāo)的物理特征從所述攝像頭采集的靶標(biāo)的每一幀圖像中識別出所述靶標(biāo)；其中，靶標(biāo)的物理特征可以是靶標(biāo)的形狀、亮度、顏色等，本實(shí)施例并不以此作為限制，只要是能從攝像頭拍攝的圖像中識別出靶標(biāo)的方法，都可以包含在本發(fā)明實(shí)施例的范圍內(nèi)。提取模塊202，用于根據(jù)識別模塊201識別出的每一幀圖像中的靶標(biāo)，提取所述靶標(biāo)在所述每一幀圖像中的X軸坐標(biāo)和y軸坐標(biāo)，以及所述靶標(biāo)在所述每一幀圖像中所占的像素點(diǎn)數(shù)；其中，根據(jù)識別模塊201識別出的每一幀圖像中的靶標(biāo)，可以直接提取出靶標(biāo)在每一幀圖像中的X軸坐標(biāo)和y軸坐標(biāo)，以及靶標(biāo)在每一幀圖像中所占的像素點(diǎn)數(shù)，也即靶標(biāo)的成像面積。第一計(jì)算模塊203，用于根據(jù)所述提取模塊202提取出的所述靶標(biāo)在所述每一幀圖像中所占的像素點(diǎn)數(shù)，以及所述攝像頭的物理參數(shù)計(jì)算所述靶標(biāo)在每一幀圖像中的ζ軸坐標(biāo)；其中，攝像頭的物理參數(shù)可以是鏡頭與傳感器的距離、傳感器感應(yīng)區(qū)面積或者傳感器分辨率等，本實(shí)施例并不以此作為限制。其中，由于靶標(biāo)的成像面積，也即靶標(biāo)在每一幀圖像中所占的像素點(diǎn)數(shù)N與靶標(biāo)到攝像頭的距離Z存在一定的數(shù)學(xué)關(guān)系，也即斤二 4，由此可以獲得靶標(biāo)在每一幀圖像中的
Z
ζ軸坐標(biāo)。其中，k為常數(shù)，可根據(jù)上述攝像頭的物理參數(shù)獲得，也可以由實(shí)測獲得，例如先實(shí)際測量出距離z，再結(jié)合N計(jì)算獲得k，在此不再贅述。第二計(jì)算模塊204，用于根據(jù)所述提取模塊202提取出的所述靶標(biāo)在每一幀圖像中的X軸坐標(biāo)和y軸坐標(biāo)，以及所述第一計(jì)算模塊203計(jì)算獲得的所述靶標(biāo)在每一幀圖像中的ζ軸坐標(biāo)，計(jì)算前后兩幀圖像中靶標(biāo)的移動偏移量。其中，靶標(biāo)在不同幀的圖像中的不同坐標(biāo)，代表了該靶標(biāo)的移動情況，因此，根據(jù)前后幀中靶標(biāo)的坐標(biāo)變化可以得到該靶標(biāo)的移動偏移量。傳輸單元103用于將所述圖像處理單元102計(jì)算獲得的所述靶標(biāo)的移動偏移量發(fā)送到受控物體的控制模塊，以便該控制模塊控制受控物體根據(jù)所述靶標(biāo)的移動偏移量進(jìn)行相應(yīng)移動。其中，傳輸單元103可以通過有線或無線的方式將所述靶標(biāo)的移動偏移量傳遞給受控物體的控制模塊，該控制模塊再控制受控物體根據(jù)這些信息進(jìn)行相應(yīng)的移動。其中，控制模塊可以是控制芯片，也可以是控制電路，本實(shí)施例并不以此作為限制。其中，有線的方式包括USB或者直接電連接；無線的方式包括藍(lán)牙、紅外或者微波等，以下將通過不同的實(shí)施方式分別加以說明。其中，受控物體可以是虛擬空間中的圖形圖標(biāo)例，例如由鼠標(biāo)控制的游戲中的人物、物體等；也可以是物理實(shí)例，例如機(jī)器人等，本實(shí)施例并不以此作為限制。

其中，當(dāng)受控物體為虛擬空間中的圖形圖標(biāo)例時，本實(shí)施例的傳輸單元103將靶標(biāo)的移動偏移量傳遞給該虛擬空間中的圖形圖標(biāo)例的控制模塊，該控制模塊控制上述圖形圖標(biāo)例根據(jù)所述移動偏移量進(jìn)行相應(yīng)的移動。當(dāng)受控物體為物理實(shí)例時，本實(shí)施例的傳輸單元103將靶標(biāo)的移動偏移量傳遞給該物理實(shí)例的控制模塊，該控制模塊控制該物理實(shí)例即根據(jù)所述移動偏移量進(jìn)行相應(yīng)的移動。通過本實(shí)施例的三維位置控制裝置，操作者只需手持靶標(biāo)，在攝像頭拍攝范圍內(nèi)移動，圖像處理器從攝像頭拍攝圖像中提取靶標(biāo)信息，將靶標(biāo)的移動信息通過傳輸單元傳遞給受控物體的控制模塊，即可實(shí)現(xiàn)對受控物體的三維控制。相比較以往的方案，具有操作簡單、直觀，成本低，節(jié)省電能等優(yōu)點(diǎn)。為使本實(shí)施例的三維位置控制裝置更加清楚易懂，以下結(jié)合不同的實(shí)施例加以說明，相同的部分不再贅述。圖3為本發(fā)明實(shí)施例的控制受控物體進(jìn)行三維運(yùn)動的控制裝置的一個實(shí)施方式的使用示意圖，請參照圖3，在本實(shí)施方式中，攝像頭、圖像處理單元以及傳輸單元設(shè)置于一個接收端301中，其中，攝像頭可以是數(shù)字?jǐn)z像頭；圖像處理單元可以是一個圖像處理芯片；傳輸單元可以是USB控制芯片或者藍(lán)牙傳輸模塊或者紅外傳輸模塊或者微波傳輸模塊，與所述計(jì)算機(jī)302通過USB連接線或?yàn)闊o線方式(藍(lán)牙、紅外或微波)相連，以便將靶標(biāo)的移動偏移量傳遞到計(jì)算機(jī)中控制受控物體的控制模塊上；受控物體為計(jì)算機(jī)中的三維球體。其中，接收端301中除了設(shè)置攝像頭以外，為了識別方便，還可以在攝像頭周圍放置若干顆紅外LED，用于照明靶標(biāo)，以提高信噪比，相應(yīng)的，靶標(biāo)上也可以配合貼附反光材料。在本實(shí)施方式中，要通過靶標(biāo)的移動控制計(jì)算機(jī)中的三維球體進(jìn)行相應(yīng)的運(yùn)動。 其中，接收端301的數(shù)字?jǐn)z像頭以一定的幀率進(jìn)行圖像采集，由于靶標(biāo)的物理特性與周圍其他物體有區(qū)別，接收端301的圖像處理單元根據(jù)該區(qū)別從圖像中識別出靶標(biāo)，并從該幀圖像中提取出靶標(biāo)的中心位置坐標(biāo)(X，y)，以及靶標(biāo)在圖像中所占的像素點(diǎn)數(shù)N，由于N與
靶標(biāo)距攝像頭的距離z，也即靶標(biāo)的ζ軸坐標(biāo)有關(guān)，即W 二 4"(其中k為常數(shù))，由上式可以
ζ
求出Z值，下一幀圖像執(zhí)行同樣的操作求出(X’，y’，Z’)，根據(jù)兩幀的三維坐標(biāo)就可以計(jì)算出靶標(biāo)移動偏移量(dx，dy，dz)，該接收端301的傳輸單元將該移動偏移量傳遞給計(jì)算機(jī)中虛擬的三維球體的控制模塊，該控制模塊即可控制該三維球體就按照此偏移量移動。圖4A為三維球體的位置示意圖，圖4B為當(dāng)用戶手持靶標(biāo)左右移動時，該三維球體左右移動的示意圖；圖4C為當(dāng)用戶手持靶標(biāo)上下移動時，該三維球體上下移動的示意圖； 圖4D為當(dāng)用戶手持靶標(biāo)前后移動時，該三維球體前后移動的示意圖。圖5為本發(fā)明實(shí)施例的控制受控物體進(jìn)行三維運(yùn)動的控制裝置的另外一個實(shí)施方式的使用示意圖，請參照圖5，與圖3所示的實(shí)施方式不同的是，在本實(shí)施方式中，攝像頭設(shè)置于計(jì)算機(jī)的顯示屏幕的邊緣，便于拍攝所述靶標(biāo)的位置，可以是數(shù)字?jǐn)z像頭；圖像處理單元設(shè)置于計(jì)算機(jī)中，可以是該計(jì)算機(jī)的CPU或者嵌入式裝置的MCU或者是單獨(dú)的圖形處理芯片；傳輸單元也設(shè)置于計(jì)算機(jī)中，并與該計(jì)算機(jī)中的三維球體的控制模塊電連接。該實(shí)施方式中，攝像頭、圖像處理單元以及傳輸單元的工作原理與前述實(shí)施例相同，在此不再贅述。根據(jù)本實(shí)施例的三維位置控制裝置，操作者手持靶標(biāo)置于攝像頭攝像范圍之內(nèi)， 靶標(biāo)會在攝像頭中成像。攝像頭將每一幀的圖像傳遞給圖像處理單元后，圖像處理單元利用靶標(biāo)的物理特征(比如形狀、亮度、顏色等)從本幀圖像中識別出靶標(biāo)，并輸出靶標(biāo)中心在圖像中的橫縱坐標(biāo)(x，y)，以及靶標(biāo)在圖像中所占像素點(diǎn)數(shù)N。對于固定物理參數(shù)的攝像頭及固定大小的靶標(biāo)，靶標(biāo)的成像面積(即像素點(diǎn)數(shù)N)與靶標(biāo)到攝像頭的距離(即靶標(biāo)的
Z軸坐標(biāo))Z存在一定的數(shù)學(xué)關(guān)系，A^ = 4 (k為常數(shù))。由此可以通過N反推出Z，也即靶標(biāo)
Z 的深度信息。下一幀時，靶標(biāo)在三維空間發(fā)生了移動，靶標(biāo)的像的中心在圖像中的位置發(fā)生了變化，其橫縱坐標(biāo)變?yōu)?X’，y’)，其像所占的像素?cái)?shù)也會發(fā)生變化(N’)，由N’可以推導(dǎo)出此時靶標(biāo)與攝像頭的距離ζ’。而后，傳輸單元將此兩幀中靶標(biāo)的位置變化量，也即靶標(biāo)的移動偏移量(dx = x-x，，dy = y-y，，dz = z-z')傳遞給計(jì)算機(jī)中三維球體的控制模塊，控制模塊控制受控物體根據(jù)該移動的距離(dX，dy，dz)進(jìn)行相應(yīng)移動。這樣攝像頭連續(xù)拍攝， 圖像處理單元連續(xù)得到圖像信息，圖像處理單元連續(xù)比較前后兩幀或多幀中的靶標(biāo)的坐標(biāo)變化(dx，dy，dz)，就可以對受控物體進(jìn)行持續(xù)的三維控制。本實(shí)施例的控制受控物體進(jìn)行三維運(yùn)動的控制裝置，利用圖像識別原理，通過單個攝像頭和無源靶標(biāo)實(shí)現(xiàn)了對受控物體的三維控制，具有操作簡單、直觀，成本低，節(jié)省電能的優(yōu)點(diǎn)。圖6為本發(fā)明實(shí)施例提供的一種控制受控物體進(jìn)行三維運(yùn)動的控制方法的流程圖，請參照圖6，該方法包括步驟601 采集靶標(biāo)在移動過程中的連續(xù)圖像；步驟602 根據(jù)采集到的靶標(biāo)的連續(xù)圖像計(jì)算所述靶標(biāo)的三維坐標(biāo)以及所述靶標(biāo)的移動偏移量；步驟603 將所述靶標(biāo)的移動偏移量發(fā)送到受控物體的控制模塊，以便所述控制模塊控制所述受控物體根據(jù)所述靶標(biāo)的移動偏移量移動。在一個實(shí)施方式中，步驟602可以通過圖7所示的方法實(shí)現(xiàn)，包括步驟701 根據(jù)所述靶標(biāo)的物理特征從所述攝像頭采集的靶標(biāo)的每一幀圖像中識別出所述靶標(biāo)；步驟702 提取所述靶標(biāo)在所述每一幀圖像中的χ軸坐標(biāo)和y軸坐標(biāo)，以及所述靶標(biāo)在所述每一幀圖像中所占的像素點(diǎn)數(shù)；步驟703 根據(jù)所述靶標(biāo)在所述每一幀圖像中所占的像素點(diǎn)數(shù)，以及所述攝像頭的物理參數(shù)，計(jì)算所述靶標(biāo)在每一幀圖像中的ζ軸坐標(biāo)；步驟704 根據(jù)所述靶標(biāo)在每一幀圖像的χ軸坐標(biāo)、y軸坐標(biāo)以及ζ軸坐標(biāo)，計(jì)算前后兩幀圖像中靶標(biāo)的三維坐標(biāo)的移動偏移量。在一個實(shí)施方式中，步驟603可以通過USB、藍(lán)牙、紅外或者微波的方式將所述靶標(biāo)的移動偏移量發(fā)送到所述受控物體的控制模塊，但本實(shí)施例并不以此作為限制。
本實(shí)施例的方法的各步驟分別用于實(shí)現(xiàn)前述控制受控物體進(jìn)行三維運(yùn)動的控制裝置的各組成部分的功能，由于在前述控制受控物體進(jìn)行三維運(yùn)動的控制裝置的實(shí)施例中，已經(jīng)對各組成部分及其功能進(jìn)行了詳細(xì)說明，在此不再贅述。 通過本實(shí)施例的控制受控物體進(jìn)行三維運(yùn)動的控制方法，操作者只需手持靶標(biāo)， 在攝像頭拍攝范圍內(nèi)移動，圖像處理單元從攝像頭拍攝圖像中提取靶標(biāo)信息并計(jì)算獲得靶標(biāo)的移動偏移量，傳輸單元將靶標(biāo)的移動偏移量發(fā)送到受控物體的控制模塊，通過該控制模塊控制受控物體根據(jù)所述移動偏移量進(jìn)行相應(yīng)的移動，即可實(shí)現(xiàn)對受控物體的三維控制。相比較以往的方案，具有操作簡單、直觀，成本低，節(jié)省電能等優(yōu)點(diǎn)。結(jié)合本文中所公開的實(shí)施例描述的方法或算法的步驟可以直接用硬件、處理器執(zhí)行的軟件模塊，或者二者的結(jié)合來實(shí)施。軟件模塊可以置于隨機(jī)存儲器(RAM)、內(nèi)存、只讀存儲器(ROM)、電可編程ROM、電可擦除可編程ROM、寄存器、硬盤、可移動磁盤、CD-ROM、或技術(shù)領(lǐng)域內(nèi)所公知的任意其它形式的存儲介質(zhì)中。以上所述的具體實(shí)施例，對本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和有益效果進(jìn)行了進(jìn)一步詳細(xì)說明，所應(yīng)理解的是，以上所述僅為本發(fā)明的具體實(shí)施例而已，并不用于限定本發(fā)明的保護(hù)范圍，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所做的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種控制受控物體進(jìn)行三維運(yùn)動的控制裝置，其特征在于，所述裝置包括攝像頭，用于采集靶標(biāo)在移動過程中的連續(xù)圖像；圖像處理單元，用于根據(jù)所述攝像頭采集的靶標(biāo)的連續(xù)圖像計(jì)算所述靶標(biāo)的三維坐標(biāo)以及所述靶標(biāo)的移動偏移量；傳輸單元，用于將所述圖像處理單元計(jì)算獲得的所述靶標(biāo)的移動偏移量發(fā)送到受控物體的控制模塊，以便所述控制模塊控制所述受控物體根據(jù)所述靶標(biāo)的移動偏移量移動。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述圖像處理單元包括 識別模塊，用于根據(jù)所述靶標(biāo)的物理特征從所述攝像頭采集的靶標(biāo)的每一幀圖像中識別出所述靶標(biāo)；提取模塊，用于根據(jù)識別模塊識別出的每一幀圖像中的靶標(biāo)，提取所述靶標(biāo)在所述每一幀圖像中的χ軸坐標(biāo)和y軸坐標(biāo)，以及所述靶標(biāo)在所述每一幀圖像中所占的像素點(diǎn)數(shù)；第一計(jì)算模塊，用于根據(jù)所述提取模塊提取出的所述靶標(biāo)在所述每一幀圖像中所占的像素點(diǎn)數(shù)，以及所述攝像頭的物理參數(shù)，計(jì)算所述靶標(biāo)在每一幀圖像中的ζ軸坐標(biāo)；第二計(jì)算模塊，用于根據(jù)所述提取模塊提取的所述靶標(biāo)在每一幀圖像中的χ軸坐標(biāo)和 y軸坐標(biāo)，以及所述第一計(jì)算模塊計(jì)算出的所述靶標(biāo)在每一幀圖像中的ζ軸坐標(biāo)，計(jì)算前后兩幀圖像中靶標(biāo)的三維坐標(biāo)的移動偏移量。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述裝置還包括多個紅外發(fā)光二極管LED，設(shè)置于所述攝像頭周圍，用于照明所述靶標(biāo)；其中，所述靶標(biāo)上貼附有反光材料。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述圖像處理單元為計(jì)算機(jī)的中央處理器CPU，或者嵌入式裝置中的微控制單元MCU，或者所述圖像處理單元為圖像處理芯片。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述靶標(biāo)為球體、正方體或正多面體的無源器件。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述受控物體為虛擬空間中的圖形圖標(biāo)例，或者物理實(shí)例。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于所述攝像頭、所述圖像處理單元以及所述傳輸單元設(shè)置于一個接收端設(shè)備中，所述傳輸單元通過所述有線或無線的方式將所述靶標(biāo)的移動偏移量發(fā)送到所述受控物體的控制模塊，其中，所述有線的方式包括USB或者直接電連接，所述無線的方式包括藍(lán)牙、紅外或微波；或者所述攝像頭、所述圖像處理單元以及所述傳輸單元都設(shè)置于計(jì)算機(jī)中，所述傳輸單元直接將所述靶標(biāo)的移動偏移量發(fā)送到所述受控物體的控制模塊，其中，所述攝像頭設(shè)置于所述計(jì)算機(jī)的顯示屏幕的邊緣，便于拍攝所述靶標(biāo)的位置，所述傳輸單元與所述受控物體的控制模塊電連接。
8.一種計(jì)算機(jī)，其特征在于，所述計(jì)算機(jī)包括權(quán)利要求1-7任一項(xiàng)所述的控制受控物體進(jìn)行三維運(yùn)動的控制裝置，用于控制該計(jì)算機(jī)中的虛擬空間中的圖形圖標(biāo)例進(jìn)行三維運(yùn)動。
9.一種接收端設(shè)備，其特征在于，所述接收端設(shè)備包括權(quán)利要求1-7任一項(xiàng)所述的控制受控物體進(jìn)行三維運(yùn)動的控制裝置，用于控制計(jì)算機(jī)中的虛擬空間中的圖形圖標(biāo)例或者物理實(shí)例進(jìn)行三維運(yùn)動。
10.一種控制受控物體進(jìn)行三維運(yùn)動的控制方法，其特征在于，所述方法包括 采集靶標(biāo)在移動過程中的連續(xù)圖像；根據(jù)采集到的靶標(biāo)的連續(xù)圖像計(jì)算所述靶標(biāo)的三維坐標(biāo)以及所述靶標(biāo)的移動偏移量；將獲得的所述靶標(biāo)的移動偏移量發(fā)送到受控物體的控制模塊，以便所述控制模塊控制所述受控物體根據(jù)所述靶標(biāo)的移動偏移量移動。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，其特征在于，根據(jù)采集到的靶標(biāo)的連續(xù)圖像計(jì)算所述靶標(biāo)的三維坐標(biāo)以及所述靶標(biāo)的移動偏移量，包括根據(jù)所述靶標(biāo)的物理特征從所述攝像頭采集的靶標(biāo)的每一幀圖像中識別出所述靶標(biāo)；提取所述靶標(biāo)在所述每一幀圖像中的X軸坐標(biāo)和y軸坐標(biāo)，以及所述靶標(biāo)在所述每一幀圖像中所占的像素點(diǎn)數(shù)；根據(jù)所述靶標(biāo)在所述每一幀圖像中所占的像素點(diǎn)數(shù)，以及所述攝像頭的物理參數(shù)，計(jì)算所述靶標(biāo)在每一幀圖像中的ζ軸坐標(biāo)；根據(jù)所述靶標(biāo)在每一幀圖像中的χ軸坐標(biāo)、y軸坐標(biāo)以及ζ軸坐標(biāo)，計(jì)算前后兩幀圖像中靶標(biāo)的三維坐標(biāo)的移動偏移量。
12.根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，其特征在于，將獲得的所述靶標(biāo)的移動偏移量發(fā)送到受控物體的控制模塊，包括通過有線或無線的方式將所述靶標(biāo)的移動偏移量發(fā)送到所述受控物體的控制模塊，其中，有線的方式包括USB或者直接電連接；無線的方式包括藍(lán)牙、紅外或者微波。
全文摘要
本發(fā)明實(shí)施例提供一種三維位置控制方法及裝置，所述裝置包括攝像頭，用于采集靶標(biāo)在移動過程中的連續(xù)圖像；圖像處理單元，用于根據(jù)所述攝像頭采集的靶標(biāo)的連續(xù)圖像計(jì)算所述靶標(biāo)的三維坐標(biāo)以及所述靶標(biāo)的移動偏移量；傳輸單元，用于將所述靶標(biāo)的移動偏移量發(fā)送到受控物體的控制模塊，以便所述控制模塊控制所述受控物體根據(jù)所述移動偏移量移動。本發(fā)明實(shí)施例的方法和裝置，利用圖像識別原理，使用單個攝像頭和單個無源靶標(biāo)實(shí)現(xiàn)對受控物體的三維運(yùn)動的控制，具有操作簡單、直觀，成本低，節(jié)省電能等優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號G06F3/01GK102270033SQ201010153658
公開日2011年12月7日 申請日期2010年4月20日 優(yōu)先權(quán)日2010年4月20日
發(fā)明者安偉建, 李剛, 李明玉, 洪鈞, 白巖, 祝春華, 路海明, 鄧宇, 韓近躍, 馬輝 申請人:北京佳視互動科技股份有限公司