[实用新型]虚拟现实智能投影手势互动一体机

说明书

技术领域

本实用新型公开了虚拟现实智能投影手势互动一体机。

背景技术

当代家庭，物质生活很丰富。从刚生下来，到10来岁的孩子，家里都堆满了各种各样的玩具。儿童的教育和娱乐主要来自书籍和普通的玩具。很枯燥，占空间很大。淘汰和更新都比较麻烦。涂鸦是儿童的天性，但会损坏墙壁，浪费纸张。普通的玩具和书籍是死板的，无法帮助孩子开发想象和联想的能力。无法给孩子呈现一个生动地环境，孩子也很难自学。有条件的家庭，孩子都开始玩平板电脑，平板电脑以及上面的游戏教育软件给孩子一个比较现代的娱乐教育。但平板电脑孩子用起来很不方便。需要自己拿手捧着，或者趴在床上看。长时间近距离得看平板电脑的显示器也会损害儿童的视力。儿童用平板电脑等触摸的交互方式时只是虚拟的2维交互，和真实的三维交互非常不同，影响儿童手和大脑的发育。目前没有电子交互系统可以让儿童能用超出2维触摸的方式进行交互基于显示屏的系统(电视，平板电脑，显示屏+触摸框)有安全隐患：儿童近距离接触会击碎屏幕造成人身伤害，显示屏的辐射对健康不利，对视觉造成影响很多家长和幼教老师都在寻找新的教学方式。另外，目前的投影仪大都只是一种简单的投影显示设备。不是一种智能终端，没有操作系统，也没有任何的人机交互方式。开始有智能投影仪出现，就只是先投影机上做出电视的功能。可以直接用投影仪看影视。

实用新型内容

针对上述技术缺陷，本实用新型提出虚拟现实智能投影手势互动一体机，该装置用投影来做显示设备，把一面墙变成一个生动的世界；通过三维手势及物体识别相结合的智能系统，使用者和电脑进行二维，二点五维和三维的互动，通过终端，可以利用现有的应用软件(比如安卓的现有软件)，也可以用为这个系统专门开发的软件，本实用新型的装置解决了上面提到的所有问题，提供全新的，现代化的娱乐，教育的平台。

为解决上述技术问题，本实用新型的技术方案如下：

虚拟现实智能投影手势互动一体机，包括微型计算机、与微型计算机相连接的3D物体和人体动作探测装置、投影设备；所述3D物体和人体动作探测装置用于物体的感测，并进行三维物体和手势的识别，将识别信号输入至微型计算机，投影设备用于显示微型计算机需要显示的内容；所述一体机设置在墙壁上。

进一步的，所述微型计算机在互动内容库中，根据识别信号对互动内容进行选择和执行，通过投影进行显示。

虚拟现实智能投影手势互动实现方法，包括如下步骤：

31)用户做标准动作，3D物体和人体动作探测装置进行三维手势识别，探测手和手指的三维信息；

32)3D物体和人体动作探测装置采集一段时间内的手和手指的运动信息，将其存储为模板；

33)用户做动作，3D物体和人体动作探测装置进行三维手势识别，探测手和手指的三维信息；

34)将步骤33)探测到的手和手指的三维信息和步骤32)中的模板进行比较，通过设定阈值来判断步骤33)中的动作与步骤31)的动作是否规范。

进一步的，当同一个标准动作记录了大量模板，用机器学习方法训练出运动模型，所述运动模型用于判断用户的手势动作是否规范。

进一步的，还包括建立三维渲染引擎和三维物理模拟引擎，从而建立虚拟三维世界，三维渲染引擎把虚拟三维世界转换为影像，利用微型计算机控制，通过投影设备进行显示，所述三维渲染引擎渲染包括手在内的虚拟现实世界中的所有物体；三维物理模拟引擎用来计算驱动虚拟三维世界中的物体的运动，模拟现实中的物体受力和运动；根据三维手势识别系统探测出的手和手指的三维形态，在虚拟三维世界中建立三维的手部模型，通过三维物理模拟引擎计算手和虚拟物体的接触，改变虚拟三维物体的运动，实现手指与虚拟物体之间的互动。

进一步的，还包括识别物体的步骤，选择如下步骤的1种或者多种；

a)预先采集物体多个方向拍摄的二维图像，并在每张图像中都提取图像中的信息，将该信息保存于数据库，每种物体均同样采集多方向的图象，并保存于数据库中；采集用户物体的实时视频，视频是图片流，其中每一张图片用特征获取的方法转化为特征信息；在数据库中搜索最类似与用户物体的信息条，得到在t时刻最匹配的物体x_t，在之前,处理前n帧的时候得出了最匹配物体(x_t-n,x_t-n-1,…,x_t-1)，通过比较x_t和之前最匹配的序列，得到更稳定的匹配结果，物体y；当前图片的特征信息和数据库中物体y的各个不同方向的图片进行比较，找出最匹配的方向，并和前m帧得出的物体方向进行比较，得出更稳定的方向，

通过比较图中物体的大小和数据库中物体的大小得出物体的真实大小。