一种基于图像的互动输入控制系统技术方案

本实用新型专利技术公开了一种基于图像的互动输入控制系统，包括图像采样模块、图像处理模块、图像分析模块、信号转换模块。其中，所述互动输入控制系统还可包括图像合成模块。在本实用新型专利技术中，图像采样模块可进行图像采集并将采集的图像输入计算机。图像采样模块可包括一个或多个图像输入设备（例如摄像头或摄像机），用于采集使用者的动态或静态影像。采用本实用新型专利技术可实现实时、互动、灵活的输入。（*该技术在2014年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及基于动态图像的互动输入控制系统，尤指一种使用摄像机或摄像头摄取动态图像的互动输入控制系统。
技术介绍
传统的计算机输入控制装置主要包括键盘、鼠标、操纵杆(含各类方向盘、操控手柄、跳舞毯等)和定位装置(如简单的超声波定位系统、电磁式定位系统等)。但是，除定位装置以外，上述所有的输入控制装置均需要使用者直接接触，因此在一定程度上限制了使用者的操作空间。对于传统的定位装置，使用者在操作时均需要佩戴与之配套的传感器或反光球。例如，光学捕捉设备就是通过提供一定数量的专用反光球给使用者，让他们绑定在身体的关键部位，然后通过若干高速摄像机捕捉并分析使用者的动作，进而输出使用者身体各部位的三维坐标及空间方向。虽然上述光学捕捉设备能提供高精度的数据，但是其费用高昂、调试复杂，因而家庭用户无法接受。另一方面，传统的计算机游戏都是让使用者去扮演或控制一个或多个虚拟角色来进行游戏的，因此使用者与虚拟角色之间在视觉上是隔离的。最后，传统的计算机输入方式均采用一台图像输入设备(例如摄像头或摄像机)，因此其视野范围狭窄。有鉴于此，提供一种基于图像的互动输入控制系统以克服上述缺点实为必要。
技术实现思路
本技术的主要目的在于提供一种基于图像的互动输入控制系统，可实现实时、互动、灵活的输入。为达到上述目的，本技术一种基于图像的互动输入控制系统，包括图像采样模块、图像处理模块、图像分析模块、信号转换模块。在本技术另一个实施例中，所述互动输入控制系统还包括图像合成模块。在本技术中，图像采样模块可进行图像采集并将采集的图像输入计算机。在本技术一个实施例中，图像采样模块为一个或多个图像输入设备(例如摄像头或摄像机)，用于采集使用者的动态或静态影像。所述图像处理模块包括三个控制模块，分别为缩放模块(Resize module)、色彩转换模块(Color space conversion module)和降噪模块(Noise reduction module)。图像处理模块的功能在于将图像采样模块采集的图像数据中的每一帧进行缩放、色彩转换和降噪。其中，缩放模块用于将图像采样模块采集的图像的分辨率进行缩小，以减少系统的运算负荷；色彩转换模块用于对经缩放模块处理后的图像的颜色进行转换，从BGR模式转为GREY模式的功能；而降噪模块则用于对经过色彩转换模块处理后的图像进行降噪处理，以去除图像中不必要的噪点。所述图像分析模块包括四个控制模块，分别为比较模块(Calculate differencemodule)、阈值模块(Threshold module)、历史储存模块(Update history module)和判断模块。所述图像分析模块用于对图像处理模块处理后的图像数据进行分析，并对使用者的动作进行判断。其中，所述比较模块的作用在于通过将图像处理模块处理的当前帧与上一帧图像的逐个象素进行相减，得到反映这两帧图像差别之处的图像。所述阈值模块用于对前述反映两帧图像差别之处的图像进行阈值处理，得到只有黑白的图像；所述历史储存模块用于对所述阈值模块中所产生的黑白图像以“与”操作的方式和前N帧同样经过前述处理的图像进行结合(N为整数，视具体情况确定N的值)。所述判断模块用于对经历史储存模块结合后的图像进行区域判断，即计算出每个区域中白色象素占该区域总面积的百分比。所述信号转换模块的功能在于对所述历史储存模块计算的百分比结果进行转换，借以转化为计算机所能识别的输入信号，安装于计算机的计算机软件利用此已转化的信号实现使用者与计算机之间的互动控制。图像合成模块功能在于对图像信息和虚拟场景进行叠加，并经计算而产生合成的虚拟图像。所述图像合成模块包括配对模块(Match module)、连接模块和叠加模块。其中，当所述图像采样模块仅采用一个图像输入设备进行图像采集时，所述配对模块不予执行；当图像采样模块采用两个图像输入设备进行图像采集时，系统执行本模块。该配对模块的工作原理如下(以二个图像输入设备为例)首先，所述配对模块首先对第一图像输入设备所采集的图像进行抽样，假设抽取图像样本；然后利用此样本在第二图像输入设备所采集的图像中进行查找，并得到与此样本相似的图像样本，并输出该图像样本所在区域的坐标信息。在本技术中，所述连接模块用于连接多个图像输入设备所采集的图像，该模块只有当配对模块被执行后才有效。该模块的工作原理如下(以前述二个图像输入设备为例)首先，连接模块对前述两个图像的亮度进行分析，得到该两个图像亮度的平均值，然后利用此平均值分别设置这两个图像的亮度；接着利用配对模块所得到的图像样本所在区域的坐标信息连接两个图像，其中图像以部分叠加的形式重合于图像之上，两个图像重合的地方为最相似的区域。在本技术中，叠加模块用于将计算机所产生的虚拟图像和图像采样模块所采集的图像进行叠加处理，并且计算机所产生的虚拟图像位于图像采样模块所采集的图像之上。当图像采样模块采用两个以上图像输入设备进行图像采集时，叠加模块则将计算机所产生的虚拟图像和所述连接模块处理后的图像进行叠加处理。通过该计算机系统，进行计算机图像处理的方法是令一摄像头或摄像机对使用者或场景进行持续拍摄，经过由计算机采集，得到使用者或场景的影像，此影像被存储于计算机内存中，假设命名为Img0，影像的色彩可以为彩色或灰度。令一图像处理模块中的缩放模块来降低摄像头或摄像机所采集的影像Img0的分辨率，根据具体情况缩小为原尺寸的1/2或1/4甚至更小，借以减少计算机的运算量，假设另存为Img1；令一色彩转换模块图像处理模块对缩小后的影像Img1进行色彩空间的转换，把图像从BGR彩色模式转为GREY灰度，假设另存为Img2，若计算机采集时已为灰度图像则比步骤可忽略；令一图像处理模块中的降噪模块对Img2进行降噪处理，借以减少由图像来源或环境所产生的不可预知的噪点。令一图像分析模块中的比较模块对经过以上同样处理的当前帧(假设为Img2_current)与前一帧(假设为Img2_pre)相减比较，通过对两个帧图像的象素间的相减运算，借以得到他们的差异之处，假设结果为Img3；令一图像分析模块中的阈值模块对相减后的图像Img3进行阈值(Threshold)处理，产生黑白单色图像Img4。令一图像分析模块中的历史储存模块来储存该黑白图像Img4于一个记录单色的历史库Img_history中，该历史库视具体需要以″与″操作合成之前一定数量的经过同样处理的黑白图像，例如前15帧；令一图像分析模块中的判断模块对图像Img_history进行切割，视具体需要来细分切割的块数，并分别统计每块中白色象素占该区域面积的百分比，当此百分比超过一定数量时，令一信号转换模块输出控制响应信号，例如前进、后退、左移、右移等等。当本系统的采集图像是通过两个摄像头或摄像机进行采集时，令另一个摄像头或摄像机所采集的图像Img0_2进行如上步骤的相同处理，然后令一图像合成模块中的配对模块对图像Img0进行抽样，样本来自图像Img0的接近四个图像边缘中的任意一个矩形区域，假设结果为Img0_sample，该区域的提取位置视合成的图像的需要而决定；利用Img0_sample在Img0_2中查找与Img0_sample相本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于图像的互动输入控制系统，包括图像采样模块、图像处理模块、图像分析模块、信号转换模块。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：钟煜曦，
申请(专利权)人：钟煜曦，
类型：实用新型
国别省市：81[中国|广州]