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CN101329813B - 三维遥控装置以及三维遥控系统 - Google Patents

三维遥控装置以及三维遥控系统 Download PDF

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Abstract

一种三维遥控装置及使用该装置的三维遥控系统，该装置包括：一光源，一遥控模组，一图像感测模组，一图像处理模组，及一通讯模组。所述遥控模组与所述光源分离，其可由操作者操控其相对所述光源做三维运动，所述光源发射的光入射至所述遥控模组经所述遥控模组反射而形成出射光，该出射光携带所述遥控模组在三维运动过程中的三维位移信息且与所述入射光反向平行，所述图像感测模组与所述光源相对固定设置，用于感测所述出射光以形成图像。所述图像处理模组与所述图像感测模组相连，用于处理所述图像感测模组产生的图像，并产生表征所述遥控模组在三维运动过程中的位移的信号。所述通讯模组与所述图像处理模组相连，用于输出所述位移信号。

Description

三维遥控装置以及三维遥控系统
技术领域
本发明涉及一种遥控装置及采用该种遥控装置的遥控系统。
背景技术
对于大多数与人交互的信息处理系统，比如电脑、游戏机等，其显示界面均包含一个可由操作者控制位置的记号，比如在电脑界面中的光标或者在游戏界面中游戏的参与者可以控制的屏幕上的物件。操作者通过操作遥控装置，如鼠标器，将其在空间中的位移信息输入至信息处理系统，从而实现对信息处理系统的控制。
现有的鼠标器的工作方式，包括机械式及光电式，其通常包括一个可以由操作者控制的鼠标主体以及连接鼠标主体与信息处理系统(如电脑)的通讯线。鼠标主体包括一感测装置，用于感测由操作者操纵的鼠标主体在一个平面上的二维位移，并由通讯线将该二维位移的信息传输至电脑。电脑处理该二维位移信息并执行与之相应的指令，从而实现操作者对电脑的遥控。
然而，凭借现有的鼠标器只能通过二维位移来实现遥控，其为一二维遥控装置。在许多情况下，比如在三维电子游戏中需要操作显示界面上某一物件做三维运动时，该种二维遥控装置在一定程度上会给操作者的操作带来不便。
Elsadek等人在1998年IEEE系统、人与控制论国际会议(1998 IEEE InternationalConference on Systems，Man and Cybernetics)上发表的论文New Technique ForInvestigating Three Dimensional(3D)Mouse中提出了一种三维鼠标器，通过使用微带天线(Microstrip Antenna)借助电磁波在二维媒质中存储物件的三维信息并构建物件的全息图像。然而，这种遥控装置由于使用了微带天线(Microstrip Antenna)技术及光学全息原理，其结构较复杂。
发明内容
有鉴于此，提供一种结构简单的操作者可以通过三维位移来实现遥控的三维遥控装置及采用该种三维遥控装置的三维遥控系统实为必要。
一种三维遥控装置，其包括：一光源，一遥控模组，一图像感测模组，一图像处理模组，及一通讯模组。所述遥控模组与所述光源分离，其可由操作者操控其相对所述光源做三维运动。所述光源发射的光入射至所述遥控模组经所述遥控模组反射而形成出射光，该出射光携带所述遥控模组在三维运动过程中的三维位移信息且与所述入射光反向平行。所述图像感测模组与所述光源相对固定设置，用于感测所述出射光以形成图像。所述图像处理模组与所述图像感测模组相连，用于处理所述图像感测模组产生的图像，并产生表征所述遥控模组在三维运动过程中的位移的信号。所述通讯模组与所述图像处理模组相连，用于输出所述位移信号。
一种三维遥控系统，其包括一光源，一遥控模组，一图像感测模组，一图像处理模组，一通讯模组，及一信息处理系统。所述遥控模组与所述光源分离，其可由操作者操控其相对所述光源做三维运动。所述光源发射的光入射至所述遥控模组经所述遥控模组反射而形成出射光，该出射光携带所述遥控模组在三维运动过程中的三维位移信息且与所述入射光反向平行。所述图像感测模组与所述光源相对固定设置，用于感测所述出射光以形成图像。所述图像处理模组与所述图像感测模组相连，用于处理所述图像感测模组产生的图像，并产生表征所述遥控模组在三维运动过程中的位移的信号。所述通讯模组与所述图像处理模组相连，用于输出所述位移信号。所述信息处理系统接受所述通讯模组输出的位移信号的控制。
所述遥控模组在三维空间中的不同位置上均能使入射的来自所述光源的光经其反射后沿与入射方向反向平行的方向出射，使得由操作者操纵的所述遥控模组的三维位移可以被所述图像感测模组感测，被所述图像处理模组识别，并进而被所述通讯模组传送至所述信息处理系统并控制该系统。这样，操作者可以通过三维位移来遥控信息处理系统，相比现有的二维遥控方式，更为方便、直接。同时，所述三维遥控装置通过简单的反射手段实现三维信息的感测，不涉及复杂的微带天线技术及光学全息原理，因而其结构相对简单。
附图说明
图1是本发明实施例提供的三维遥控系统的功能模块图。
图2是本发明实施例提供的遥控模组的示意图。
图3是本发明另一实施例提供的遥控模组的示意图。
图4是本发明又一实施例提供的遥控模组的示意图。
图5是本发明实施例提供的图像感测模组的示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明提供的三维遥控装置及三维遥控系统作进一步详细说明。
请参阅图1，本发明实施例提供的三维遥控系统，其包括一三维遥控装置100，及一信息处理系统108；所述信息处理系统108与所述三维遥控装置100相连并接受其控制。该三维遥控装置100包括一光源102，一遥控模组103，一图像感测模组104，一图像处理模组106，以及一通讯模组110。
所述光源102固定，即不随操作者操作所述遥控模组103时的三维动作而运动，且可发射某一波长范围内的光。该光源可为一红外光源，如红外发光二极管。
参见图2，所述遥控模组103与所述光源102分离，其包括一等腰直角棱镜202及一手柄装置204。所述等腰直角棱镜202固定于所述手柄装置204中，并且可以将入射光束201经两次全反射后沿与入射方向呈180度的方向，也即与入射方向反向平行的方向射出而成为出射光束203。操作者可以通过移动该手柄装置204移动等腰直角棱镜202做三维运动。
所述等腰直角棱镜202，可以由如图3所示的平面镜组212、如图4所示猫眼回射器(Cat’sEye Retroreflector)222或其他能使入射的光经反射沿与入射方向呈180度的方向出射的光学元件替换，同样可以达到本发明的技术效果。
参见图5，所述图像感测模组104与所述光源102相对固定，其包括一镜头模组301，一滤光片303及一图像感测器305。所述镜头模组301用于汇聚射入图像感测模组104的光并在所述图像感测器305上成像。所述滤光片303位于所述镜头模组301与所述图像感测器305之间且只允许与所述光源102发光波段相同的光通过。优选地，如果光源102为红外光源，则该滤光片303为红外导通滤光片(Infrared Pass Filter)，只允许红外光通过。该滤光片303的设置可使所述图像感测模组104只接收来自光源102的光，而不会被环境中其他波长的光如可见光干扰。
所述图像处理模组106与所述图像感测模组104相连，其包括一数字信号处理器(DigitalSignal Processor)。当操作者操作所述遥控模组103在空间中做三维位移时，由于所述遥控模组103在三维空间中的不同位置上均能使入射的光经反射沿与入射方向呈180度的方向，也即与入射方向反向平行的方向出射，所述图像感测模组104所能感测到的图像则会随所述遥控模组103的位置改变而改变，并且这些随所述遥控模组103的位置改变而改变的图像携带着所述遥控模组103在三维运动过程中的三维位移信息。在这个过程中，所述数字信号处理器以一定频率接收并处理所述图像感测模组104发出的图像，从中分析出遥控模组103所做三维位移的信息。
所述通讯模组110与所述图像处理模组106相连，其接收来自图像处理模组106的三维位移信息，并将该位移信息传输至所述信息处理系统108并控制该信息处理系统108。所述信息处理系统108可以为电脑、游戏机等装置，其与通讯模组110相连。
本发明实施例中，所述遥控模组103在三维空间中的不同位置上均能使入射的来自光源102的光经反射沿与入射方向呈180度的方向，也即与入射方向反向平行的方向出射，使得由操作者操纵的遥控模组103的三维位移可以被图像感测模组104感测，被图像处理模组106识别，并进而被通讯模组110传送至信息处理系统108并控制该信息处理系统108。这样，操作者可以通过三维位移来遥控信息处理系统108，相比现有的二维遥控方式，更为方便、直接。同时，所述三维遥控装置100通过简单的反射手段实现三维信息的感测，不涉及复杂的微带天线技术及光学全息原理，因而其结构相对简单。
可以理解的是，对在本领域的普通技术人员来说，可以根据本发明的技术方案和技术构思做出其它各种相应的改变和变形，而所有这些改变和变形都应属在本发明权利要求的保护范围。

Claims (10)

1.一种三维遥控装置，其特征在于，该三维遥控装置包括：一光源，一遥控模组，一图像感测模组，一图像处理模组，及一通讯模组，所述遥控模组与所述光源分离，其可由操作者操控其相对所述光源做三维运动，所述光源发射的光入射至所述遥控模组经所述遥控模组反射而形成出射光，该出射光携带所述遥控模组在三维运动过程中的三维位移信息且与所述入射光反向平行，所述图像感测模组与所述光源相对固定设置，用于感测所述出射光以形成图像，所述图像处理模组与所述图像感测模组相连，用于处理所述图像感测模组产生的图像，并产生表征所述遥控模组在三维运动过程中的位移的信号，所述通讯模组与所述图像处理模组相连，用于输出所述位移信号。
2.如权利要求1所述的三维遥控装置，其特征在于，所述遥控模组包括等腰直角棱镜、平面镜组或猫眼回射器。
3.如权利要求1或2所述的三维遥控装置，其特征在于，所述遥控模组包括一手柄装置，供操作者操控所述遥控模组。
4.如权利要求1或2所述的三维遥控装置，其特征在于，所述图像感测模组包括镜头模组、图像感测器以及位于所述镜头模组和图像感测器之间的滤光片。
5.如权利要求4所述的三维遥控装置，其特征在于，所述光源为红外光源，所述滤光片为红外导通滤光片。
6.一种三维遥控系统，其特征在于，该三维遥控系统包括一光源，一遥控模组，一图像感测模组，一图像处理模组，一通讯模组，及一信息处理系统，所述遥控模组与所述光源分离，其可由操作者操控其相对所述光源做三维运动，所述光源发射的光入射至所述遥控模组经所述遥控模组反射而形成出射光，该出射光携带所述遥控模组在三维运动过程中的三维位移信息且与所述入射光反向平行，所述图像感测模组与所述光源相对固定设置，用于感测所述出射光以形成图像，所述图像处理模组与所述图像感测模组相连，用于处理所述图像感测模组产生的图像，并产生表征所述遥控模组在三维运动过程中的位移的信号，所述通讯模组与所述图像处理模组相连，用于输出所述位移信号，所述信息处理系统接受所述通讯模组输出的位移信号的控制。
7.如权利要求6所述的三维遥控系统，其特征在于，所述遥控模组包括等腰直角棱镜、平面镜组或猫眼回射器。
8.如权利要求6或7所述的三维遥控装置，其特征在于，所述遥控模组包括一手柄装置，供操作者操控所述遥控模组。
9.如权利要求6或7所述的三维遥控装置，其特征在于，所述图像感测模组包括镜头模组、图像感测器以及位于所述镜头模组和图像感测器之间的滤光片。
10.如权利要求9所述的三维遥控装置，其特征在于，所述光源为红外光源，所述滤光片为红外导通滤光片。
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