面向三维立体影像显示系统

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面向三维立体影像显示系统\n技术领域\n[0001] 本发明涉及一种立体显示领域，特别是一种面向三维立体影像显示系统。\n背景技术\n[0002] 电视机作为一种大众化的休闲家电产品和最常见的显示设备早已普及进入千家万户，随着显示技术的发展电视机也历经了黑白电视、彩色电视、液晶电视、三维立体影像电视等多个阶段。特别是，近两年随着各品牌3D电视陆续面市销售，三维立体影像电视终于从概念走向了消费者的生活，三维立体影像电视利用人的双眼观察物体的角度略有差异，可以产生立体视觉的原理，通过各种方式把左右眼所看到的影像分离，从而令用户通过借助立体眼镜或者裸眼体验到立体视觉，而人机界面是是人与计算机之间传递、交换信息的媒介和对话接口，是计算机系统的重要组成部分。用户可以通过各种各样的人机交互设备和方式与计算机进行交互，比如经典的键盘鼠标模式、遥控器模式、触摸控制、手势控制，甚至最新的动作感应人机互动等等。\n[0003] 但目前所有的用户界面都是二维的形式，即所有的操作都是面向显示设备屏幕的。以鼠标为例，鼠标的移动、点击、拖拽等等所有操作都只能对显示设备平面内的目标对象起作用，对于二维显示设备而言，这是自然而然的事情，也能保证良好的人机交互体验，对于基于动作感应人机交互来说，用户是非接触式的方式操作用户界面，可以想象为在空中通过触控一块儿看不见的触摸屏幕与系统进行交互，而用户操作反馈仍然在二维显示设备屏幕上，这种情况下的用户体验就会有所降低，特别是对于三维影像立体显示设备而言，传统的二维用户界面已经无法满足实际需求，如何改善这种用户体验是个亟待解决的问题。\n发明内容\n[0004] 本发明的目的是提供一种面向三维立体影像显示系统，要解决的技术问题是改善人机交互效果，提高三维立体影像的效果。\n[0005] 本发明采用以下技术方案：一种面向三维立体影像显示系统，所述面向三维立体影像显示系统包括以下部件：\n[0006] 立体影像显示单元：用于接收三维用户界面单元传输的三维立体影像及三维用户图形界面；\n[0007] 深度图像感应单元：用于获取并感应三维立体影像显示单元所在环境，包括用户在内的深度图像信息；\n[0008] 深度图像处理单元：用于分析深度图像感应单元获取的可视范围内场景深度信息，并识别由肢体动作识别单元获取的用户对象及全身或部分肢体运动；\n[0009] 肢体动作识别单元：用于跟踪并识别用户动作，并为三维用户界面单元提供用户输入控制接口；\n[0010] 三维用户界面单元：用于向立体影像显示单元发送图形界面，以三维立体影像的形式由显示单元，并接收肢体动作识别单元的用户动作后，对用户的动作在立体影像显示单元上进行反馈；\n[0011] 三维位置指示器单元：用于接收深度图像处理单元可视范围内场景深度信息后标识当前用户在三维用户界面的具体位置，并对用户控制动作做出反馈；\n[0012] 所述深度图像感应单元连接深度图像处理单元，深度图像处理单元连接肢[0013] 体动作识别单元，所述肢体动作识别单元连接三维用户界面单元，三维用户界面单元分别连接立体影像显示单元及三维位置指示器单元。\n[0014] 本发明与现有技术相比，采用面向三维立体影像显示系统的深度图像感应单元和深度图像处理单元，感应立体空间下用户的全部或部分肢体动作，同时利用三维用户界面与系统进行交互，且该三维用户界面与面向三维立体影像显示系统的显示深度空间相一致，并且能够通过三维位置指示器与用户操作进行反馈，用户的有效操作范围也与面向三维立体影像显示系统的显示深度空间保持一致，进而到达完全沉浸的人机交互效果，从而极大的改善用户体验。\n附图说明\n[0015] 图1为本发明的结构框图。\n[0016] 图2为本发明的流程图。\n具体实施方式\n[0017] 下面结合附图和实施例对本发明作进一步详细说明。\n[0018] 如图1所示，本发明的面向三维立体影像显示系统包括以下部件：\n[0019] 立体影像显示单元：用于接收三维用户界面单元传输的三维立体影像及三维用户图形界面；\n[0020] 深度图像感应单元：用于获取并感应三维立体影像显示单元所在环境，包括用户在内的深度图像信息；\n[0021] 深度图像处理单元：用于分析深度图像感应单元获取的可视范围内场景深度信息，并识别由肢体动作识别单元获取的用户对象及全身或部分肢体运动；肢体动作识别单元：用于跟踪并识别用户动作，并为三维用户界面单元提供用户输入控制接口；\n[0022] 三维用户界面单元：用于向立体影像显示单元发送图形界面，以三维立体影像的形式由显示单元，并接收肢体动作识别单元的用户动作后，对用户的动作在立体影像显示单元上进行反馈；\n[0023] 三维位置指示器单元：用于接收深度图像处理单元可视范围内场景深度信息后标识当前用户在三维用户界面的具体位置，并对用户控制动作做出反馈。\n[0024] 所述深度图像感应单元连接深度图像处理单元，深度图像处理单元连接肢体动作识别单元，所述肢体动作识别单元连接三维用户界面单元，三维用户界面单元分别连接立体影像显示单元及三维位置指示器单元。\n[0025] 本发明三维用户界面单元以微软的Windows操作系统为参考，三维用户界面单元是图形化的，可以包括窗口、图标、文件夹、桌面等界面元素，在面向三维立体影像显示系统环境下所有的界面元素都具有深度属性，即界面对象离开物理显示屏幕的距离，可以理解为三维空间中的一个立体桌面。用户可以通过手势动作旋转、缩放这个立体桌面，所有的窗口都竖直悬浮在这样一个立体空间中，且任意两个打开窗口之间的深度差保持在设定的阈值范围以上，用户能通过手势动作抓取、移动、拖拽感兴趣的窗口并将其作为焦点窗口等，该立体桌面的空间范围与用户手势动作有效范围保持一致，例如如当用户单手伸至有效作用范围的相对用户自身远端右上角时，三维位置指示器也应该移动至该立体桌面远端右上角，类似的，当用户单手缩至有效作用范围的相对用户自身近端左下角时，三维位置指示器也应该移动至该立体桌面近端左下角。\n[0026] 本发明的三维位置指示器单元可以是三维用户图形界面中的一个三维立体小手形态，并能根据用户不同的手势动作做出相应的形态变化，比如用户在做推送动作时小手为五指张开形态，用户在做拖拽动作时小手为握拳抓取状态等，用户在单手动作是显示一个小手指示器，用户再做双手动作时，显示为两个小手指示器等。三维位置指示器在三维用户图形界面中的实际位置由用户手部相对位移决定，且指示器的移动方向和速度与用户手部动作的方向和速度保持一致。\n[0027] 本发明的在深度图像感应单元的作用下，该系统可以获得用户的肢体动作信息，以手势动作为例，手势动作有效范围是指一个在物理显示设备屏幕与用户实际位置之间的一个特定区域，只有当用户手部进入该区域后，系统才会对用户手势动作进行识别，当用户手部位于该有效区域之外，则用户的手势动作会被系统忽略，用户的手势动作有效范围应用三维用户界面的空间位置范围保持一致，这样用户在三维立体影响显示设备前的操作就可以达到完全沉浸的人机交互效果。\n[0028] 如图2所示，本发明的面向三维立体影像显示系统采用以下步骤实现：一、立体影像显示单元在实体空间中投射虚拟的三维用户图形界面；二、深度图像感应单元在立体影像显示单元投射出虚拟的三维用户图形界面后，获取用户所在环境深度图像信息，并将深度图像信息发送到深度图像处理单元；三、深度图像处理单元接收到深度图像信息后开始识别用户对象并跟踪用户手部动作，将用户手部动作信息反馈给肢体动作识别单元；四、肢体动作识别单元判断用户动作手势是否在有效作用区域内，是则进入下一步操作，否则返回上一步；五、肢体动作识别单元识别用户手势动作并判断该动作命令；六、肢体动作识别单元将识别后的命令发送至三维用户界面单元；七、三维用户界面单元将信息发送至三维位置指示器单元，更新三维位置指示器位置和状态；八、三维用户界面单元对用户动作控制命令作出相应反馈并显示在三维用户界面单元上。\n[0029] 本发明的肢体动作识别单元可以识别用户的双手操作，其步骤如下：一、用户单手进入手势动作有效区域；二、三维位置指示器单元更新立体小手位置和形态；三、用户在有效区域移动，并当三维指示器位于某窗口范围内时做推送动作；四、肢体动作识别单元识别出有效手势动作为点击命令，三维用户界面单元将该窗口设置为当前焦点窗口，并将其放置当前所有窗口的前面；五、用户将另一只手伸入有效作用区域；六、三维位置指示器单元更新为两个的立体小手形态，位置与双手位置保持一致；七、用户双手在当前焦点窗口范围内做相对远离动作；八、肢体动作识别单元识别出该有效手势动作为放大窗口命令，三维用户界面将该窗口放大至双手相对远离距离比例一致。\n[0030] 本发明的立体影像显示单元采用康佳集团股份有限公司生产的型号为LC42MS96PD立体影像显示器；深度图像感应单元采用PrimeSense公司生产的图像传感器；\n深度图像处理单元采用康佳集团股份有限公司生产的型号为KK-Depther的图像处理单元；\n肢体动作识别单元采用康佳集团股份有限公司生产的型号为KK-Montion的肢体动作识别器；三维用户界面单元采用康佳集团股份有限公司生产的型号为KK-3DUI的三维用户界面单元；三维位置指示器单元采用康佳集团股份有限公司生产的型号为KK-3DCur的三维位置指示器；动作有效区域是0.8米至3.5米之间。