一種基于非接觸式交互獲取無形透明界面的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及虛擬手勢操作領(lǐng)域，具體地講，涉及一種基于非接觸式交互獲取無形 透明界面的方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 電視正在變成一個與許多內(nèi)容進(jìn)行交互的樞紐。這些大型的、高分辨率的顯示器 可以被用于瀏覽數(shù)碼照片、選擇音樂、玩游戲、看電影和電視節(jié)目?，F(xiàn)在許多電視與互聯(lián)網(wǎng) 連接，允許訪問在線內(nèi)容和社會媒體，這進(jìn)一步導(dǎo)致了像蘋果電視和谷歌電視這樣的新產(chǎn) 品的發(fā)展，它們增加了從電視屏幕獲取信息的數(shù)量和復(fù)雜性。國內(nèi)的樂視和小米也很火爆， 其中樂視互聯(lián)網(wǎng)電視去年10月份以后超越了海信、長虹等傳統(tǒng)品牌高居第一位，它有語音 交互和基于觸摸操作的智能遙控器。在許多情況下，電視遙控器本身就是一個限制因素， 通常它只提供簡單的固定按鈕來與電視進(jìn)行交互，缺少鼠標(biāo)和手勢交互的靈活性。Nasser H. Dardas和Mohammad Alhaj利用手勢識別技術(shù)來產(chǎn)生控制命令，利用這些控制命令來控 制游戲中物體的運動，在該手勢識別系統(tǒng)中利用詞袋技術(shù)和支持向量機(jī)技術(shù)來實現(xiàn)用戶和 計算機(jī)之間的交互。Werner等人在不違反用戶心理模型的情況下，通過隱式調(diào)整控制顯示 來適應(yīng)當(dāng)前用戶的需要，解決了遠(yuǎn)程交互中指點設(shè)備的精度問題。Joe Weakliam等人提出 了Compass系統(tǒng)，它不需要來自用戶的顯式輸入，而是當(dāng)用戶根據(jù)特征和感興趣的區(qū)域瀏 覽地圖特定空間內(nèi)容時，監(jiān)控用戶的隱式操作。該系統(tǒng)可以分析用戶的隱式行為，并將分析 結(jié)果用于建立用戶模型。Kaori Fujinami等人把增強(qiáng)技術(shù)融入到普適計算中，采用自然或 隱式的方法獲取用戶環(huán)境信息，而用戶不需要學(xué)習(xí)如何獲取信息，填補了用戶和復(fù)雜計算 環(huán)境間的差距。Paul Dietz等人提出了基于多投影儀的隱式交互技術(shù)，他們把投影儀作為 實時輸出設(shè)備，當(dāng)用戶進(jìn)入紅外線區(qū)域時，系統(tǒng)可以隱式地關(guān)注用戶并在顯示區(qū)顯示用戶， 同時用卡通技術(shù)循環(huán)地展示有關(guān)內(nèi)容。Stavros Antifakos等人設(shè)計了一個面向非意外同 步運動的"智能"對象的隱式交互實例，當(dāng)打開門時系統(tǒng)隱式訪問控制。

【發(fā)明內(nèi)容】
：
[0003] 本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種基于非接觸式交互獲取無形透明界面的方 法，弄清透明界面的空間功能分布與用戶行為模型和體驗愉悅感之間的關(guān)系，探明基于透 明界面的透明感知的認(rèn)知機(jī)理和行為特征，為三維用戶界面系統(tǒng)、虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)、動漫游戲 軟件系統(tǒng)，尤其是為交互式智能數(shù)字電視、3D游戲等界面的設(shè)計提供更加智能化、人性化、 自然化的交互范式。
[0004] 本發(fā)明采用如下技術(shù)方案實現(xiàn)發(fā)明目的：
[0005] 一種基于非接觸式交互獲取無形透明界面的方法，其特征是：包括如下步驟：
[0006] (1)初始化，設(shè)置k = 1，L(k，i) = 0, i = 1，2, 3, L (k，i)表不透明界面的長、寬、尚，當(dāng) H「H2|〈T時，即當(dāng)人手基本保持不動時，T是一個非負(fù)經(jīng)驗參數(shù)，p k(x，y，z) =(氏+112)/2， 其中，HJPH2分別表示相鄰兩幀之間通過Kinect設(shè)備接口獲得的手勢重心位置，0 k(x，y，z) =Pk(x, y, z)，Ok(x, y, z)為k時刻透明界面的重心位置；
[0007] (2)k = k+1，計算Pk(x, y, z)，Pk(x, y, z)為當(dāng)前時刻k的手勢重心位置；
[0008] (3)如果人體重心位置發(fā)生移動，則重新定位透明界面的位置和大小，亦即對于經(jīng) 驗常數(shù)0，如果：
[0009] Ck(x, y, z)-Ck_1(x, y, z) | > |3 (1)
[0010] 則轉(zhuǎn)第⑴步，ck表示人體的重心位置；
[0011] ⑷刷新透明界面的重心位置，
[0012] 0,,(〇!，〇2,〇3) = (nOk_! (x, y, z)+Pk(x, y, z))/(n+l) (2)
[0013] 其中，n表示透明界面中參與統(tǒng)計的手勢重心位置的軌跡點的數(shù)目；
[0014] (5)刷新透明界面沿長、寬、高三個方向的長度：
[0015] L(k； 0 =max(L (k_1； i},2*| pk(x, y, z) -〇k (x, y, z)|)
[0016] (2)
[0017]其中，i=1,2, 3;
[0018] (6)判斷當(dāng)前操作是屬于物理界面的2D操作區(qū)的操作還是屬于3D操作區(qū)的操 作；
[0019] (7)如果透明界面結(jié)構(gòu)趨于穩(wěn)定，即
[0020] (I |L(k,i)-L(k_1；i) | |< y)and(| |〇k(x, y, z)-〇k_1(x, y, z) | | < y )
[0021] (4)
[0022] 則輸出透明界面的位置、大小和結(jié)構(gòu)信息，y為事先設(shè)定的常數(shù)，否則，轉(zhuǎn)第步驟 ⑵。
[0023] 作為對本技術(shù)方案的進(jìn)一步限定，所述步驟（7)包括如下步驟：
[0024] (7. 1)如果當(dāng)前第k幀的手勢重心位置與透明界面的重心位置之差超過規(guī)定閾 值，則認(rèn)為當(dāng)前操作為3D操作區(qū)的操作；否則，當(dāng)前操作被認(rèn)定為2D操作區(qū)的操作，亦即：
[0025] 如果
[0026]A< | |Pk (x, y, z) -〇k (x, y, z)| | <L3 ⑶
[0027] 則當(dāng)前手勢操作為2D操作，否則當(dāng)前手勢操作為3D操作，A、1^為常數(shù)；
[0028] (7. 2)刷新2DR和3DR :2DR和3DR分別指顯示器上的二維區(qū)域和三維區(qū)域，
[0029] 分別求 2DR和 3DR 的最大包圍盒，得到（2DR_LB, 2DR_RT)和（3DR_LB, 3DR_RT，2DR_ LB指2DR區(qū)域的左下角位置，2DR_RT指2DR區(qū)域的右上角位置，3DR_LB、3DR_RT分別指3DR 區(qū)域的兩個對角位置即左下角與右上角位置，從而，確定2DR和3DR區(qū)域的位置和大小。
[0030] 作為對本技術(shù)方案的進(jìn)一步限定，所述透明界面指計算機(jī)感知的位于用戶與物理 界面之間的3D交互感應(yīng)區(qū)。
[0031] 作為對本技術(shù)方案的進(jìn)一步限定，所述物理界面指顯示器的顯示屏幕。
[0032] 作為對本技術(shù)方案的進(jìn)一步限定，所述透明界面為水平長方形。
[0033] 作為對本技術(shù)方案的進(jìn)一步限定，所述透明界面為豎直長方形。
[0034] 作為對本技術(shù)方案的進(jìn)一步限定，所述透明界面為半圓柱形。
[0035] 作為對本技術(shù)方案的進(jìn)一步限定，所述物理界面分為2D操作區(qū)和3