[发明专利]指向位置侦测装置、方法及计算机可读取纪录媒体

说明书

技术领域

本发明有关于一种指向位置侦测装置，尤指一种透过分析使用者手腕以及手肘或肩膀间的向量以取得显示屏上投射点的指向侦测装置、方法及计算机可读取纪录媒体。

背景技术 

随着影像处理技术日益精进，人与计算机之间的互动方式变得更为多样化，取代过往单调的讯息输入与输出。影像控制技术多方应用于计算机游戏、内容展示、以及广告促销等，令使用者得到新颖的操作体验，其产业发展性相当可观。然而，目前多数影像操控方式仍需要透过某些输入设备，如发出有向性光源的鼠标、或是纪录移动轨迹的感应手套等，而无法直接以肢体动作与计算机机械互动，使用上并不便利。

为解决上述问题，本发明的申请人曾于中国台湾专利申请案第101108113号专利提出一种指向性影像操控装置的技术，该指向性影像操控装置包含有一用以取得使用者影像的影像撷取单元，以及一用以分析使用者影像而生成使用者手指及使用者手腕、手肘及手臂的指向性处理单元，其藉由手指及选自由手腕、手肘及手臂所组成的群组所生成的影像数据间联机所产生的虚拟指定向量，藉此取得虚拟指定向量于显示设备上的交会点。藉此，先前技术并不需透过其它输入设备，仅凭分析使用者的手部影像，即可侦测出使用者所指向的目标位置。

然而，若使用者进行操作时伸出多根手指，且分别指向不同方向时，先前技术便无法正确判别使用者意图指向的位置，且若摄影机与使用者之间的距离较远，使用者手指的影像可能因与影像中其它手部位置重叠而使手指的轮廓难以辨识，导致产生的投影线并不能正确反映使用者所欲指示的方向。

发明内容

本发明目的在于解决先前技术中撷取使用者手指影像时，由于数根手指指向不同方向、或手指影像与手部重叠难以辨别使用者所欲指示的方向的问题。

为解决上述问题，本发明提供一种指向位置侦测装置，其包含有一摄像单元以及连结于该摄像单元的处理单元。该摄像单元拍摄取得使用者于世界坐标系中的骨架数据。该处理单元包含有一影像分析模块，以及一指向位置分析模块。该影像分析模块经由该摄像单元取得该骨架数据，并用以撷取该骨架数据的手部影像以分别取得该骨架数据的手部末端区域及手肘或肩膀区域。该指向位置分析模块经由该影像分析模块取得该手部末端区域及该手肘或肩膀区域并演算出手部末端位置及手肘或肩膀位置，由该手部末端位置及该手肘或该肩膀位置取得一指向向量，计算该指向向量延伸投射至目标平面的交点，该交点即为手部指向的指向位置。

进一步地，该摄像单元为为主动式深度摄影机及双眼摄影机中的至少一种。

进一步地，该手部末端位置为使用者手腕及手掌中的至少一种。

本发明另一目的，在于提供一种指向位置侦测方法，包含有下列步骤：a) 经由摄像单元取得使用者于世界坐标系中的骨架数据并持续追踪；b) 撷取使用者的手部影像以分别取得该使用者的手部末端位置，以及手肘位置或肩膀位置；c)计算取得该手部末端位置至该手肘或肩膀位置间的指向向量；d)计算该指向向量延伸投射至目标平面的交点决定该指向位置。

进一步地，于步骤b中该手部末端位置藉由以下方式取得：滤出该手部末端附近位置的有效深度；平均该有效深度以取得该手部末端位置并持续追踪。

进一步地，于步骤b中该手肘位置藉由以下方式取得：滤出连接该手部末端的手肘附近位置的有效深度；平均该有效深度以取得该手肘位置。

进一步地，于步骤b中该肩膀位置藉由以下方式取得：滤出连接该手部末端的肩膀附近位置的有效深度；平均该有效深度以取得该肩膀位置。

进一步地，于步骤d后包含有一步骤d1：d1)   判断该指向位置是否投射至显示屏上，若是，将该指向位置回传使一目标对象移动至该指向位置。

进一步地，于步骤a之前包含有步骤a0至a1：a0)持续判断是否有一个以上人员进入，若是，操作下一步骤；a1)持续判断是否有人员在操控区块范围内，若是，则操作步骤a。

进一步地，于步骤d中，该指向位置由下列步骤取得：依据该手肘位置于该显示屏所在平面上的投影建立一虚拟基准坐标并取得该手肘位置与该显示屏所在平面间的垂直距离；藉由该指向向量计算取得该指向向量分别投影于yz平面及xz平面上时与Z轴间的二夹角；由该垂直距离与该二夹角取得一相对于该虚拟基准坐标的暂存坐标；将该暂存坐标与基准坐标相加，取得该手部指向该显示屏所在平面于世界坐标上的指向位置。