一种基于KINECT的公共信息终端.pdf

一种基于Kinect的公共信息终端，它涉及人机交互领域。Kinect感应设备和显示屏均与后台专用计算机连接，后台专用计算机内设置有交互系统，所述Kinect感应设备将感应到的图像以及粗略的人体识别信息发送到交互系统；所述后台专用计算机内安装有包含公共信息服务的交互系统，该系统包括人体识别模块、骨骼跟踪模块以及交互界面模块，人体识别模块与骨骼跟踪模块连接，骨骼跟踪模块与交互界面模块连接。Kinect感应设备可以识别6个人，解决了共享问题；Kinect感应设备采用非接触感应，很大程度上解决了卫生问题；Kinect感应设备非接触感应的机制也更不易出现故障，维护成本也相对较低。

1.  一种基于Kinect的公共信息终端，其特征在于它包括Kinect感应设备(a)、显示屏(b)和后台专用计算机(c)，Kinect感应设备(a)和显示屏(b)均与后台专用计算机(c)连接，后台专用计算机(c)内设置有交互系统(d)，所述Kinect感应设备(a)将感应到的图像以及粗略的人体识别信息发送到交互系统(d)；所述后台专用计算机(c)内安装有包含公共信息服务的交互系统(d)，该系统包括人体识别模块(1)、骨骼跟踪模块(2)以及交互界面模块(3)，人体识别模块(1)与骨骼跟踪模块(2)连接，骨骼跟踪模块(2)与交互界面模块(3)连接。

2.  根据权利要求1所述的一种基于Kinect的公共信息终端，其特征在于所述人体识别模块(1)处理Kinect感应设备a得到的粗略人体信息，判断是否有人与终端进行交互；所述骨骼跟踪模块(2)当用户处于交互状态时，识别与跟踪人体姿态；所述交互界面模块(3)接受骨骼跟踪模块(2)的交互信息，实现信息查询、切换等功能，并在显示屏(b)上显示。

3.  根据权利要求1所述的一种基于Kinect的公共信息终端，其特征在于所述人体识别模块(1)分为以下步骤：
步骤(A)，读取Kinect感应设备a提供的带有粗略人体划分的深度图像；
步骤(B)，对人体深度信息进行去噪与统计；
步骤(C)，识别启动交互的人体，并将其传递到骨骼跟踪模块；
Kinect感应设备(a)提供的深度图像，本身已经经过了粗略的人体分割，每个像素都带有玩家索引信息，玩家索引为0表示该像素不是人体，1-6代表不同的人体，该人体分割是较为粗略的，会将人体边缘一些背景像素划分到人体范围中，在所述步骤(A)中，读取Kinect感应设备(a)的深度图像，并根据Kinect感应设备(a)的人体分割，将不同人体的深度图像分离；
在所述步骤(B)中，首先对每个人体深度图像进行形态学腐蚀操作，以去除边缘的错误划分像素，然后，统计每个人体像素的平均位置与平均深度值，以及最小深度值及其所处位置；
在所述步骤(C)中，根据步骤(B)中的统计信息，识别是否有人体处于启动交互状态，用户以惯用手向前伸出的姿态，表示开始与终端进行交互，为识别这一姿态，首先判断人体的最小深度值，与平均深度值之间的差值，如超过一定阈值，判断可能为手前伸姿态，进入下一步；然后判断最小深度值所处位置，如在人体平均位置的右侧偏上，则判断为右手向前伸出，将该人体传给骨骼跟踪模块，并保存交互手为右手；如在人体平均位置的左侧偏上，则判断为左手向前伸出，将该人体传给骨骼跟踪模块，并保存交互手为左手；如在其它位置，则判断不是手部向前伸出姿态，不传递该人体到骨骼跟踪模块。

4.  根据权利要求1所述的一种基于Kinect的公共信息终端，其特征在于所述骨骼跟踪模块(2)，分为以下步骤：
步骤(Ⅰ)，提取用户双手的位置；
步骤(Ⅱ)，将交互手的位置与状态在屏幕上显示；
步骤(Ⅲ)，根据双手位置与用户姿态，调用交互界面模块执行相应动作；
在所述步骤(Ⅰ)中，读取Kinect感应设备(a)获得的用户的骨骼数据，得到用户双手的物理位置，如用户的交互手已经持续处于不可见状态达到预设时间阈值，则判断用户退出交互；
在所述步骤(Ⅱ)中，将用户的交互手位置通过线性变换，映射到交互界面上的位置，并在交互界面上显示手势光标；
在所述步骤(Ⅲ)中，由用户的双手位置，可能还包括骨骼数据所确定的用户身体姿势，来判断用户的交互行为；
用户的非交互手位置，用于辅助交互界面操作，当非交互手向身体侧向伸出时，如交互手指向界面上的一个有效按钮，则这一手势表示点击该按钮，使用该双手操作表示点击按钮，可以使点击按钮这一操作更有效，也更准确；
当捕捉到点击动作时，改变手势光标的颜色或形状以提供反馈，并将点击操作发送给交互界面模块，执行相应动作，当捕捉到交互手处于交互界面模块所设定的可触发交互的位置时，或用户身体姿势符合交互界面模块所设定的交互姿势时，也将该信息发送给交互界面模块，并执行相应动作。

5.  根据权利要求1所述的一种基于Kinect的公共信息终端，其特征在于所述交互界面模块(3)使用现有的自然用户界面设计技术，以菜单、按钮、姿势控制等界面元素，将信息终端所提供的信息服务组织起来。

一种基于Kinect的公共信息终端
技术领域：
    本发明涉及人机交互领域，具体涉及一种基于Kinect的公共信息终端。
背景技术：
在城市信息化建设的过程中，公共信息终端扮演着重要的角色，人们随时随地查询特定种类信息的需求，促成了公共信息终端的产生与发展。但是目前的公共信息终端还存在操作不便、容易损坏、共享性不好等问题。如能设计一种新的公共信息终端，有效解决此类问题，将对信息化建设起到重要作用。
最初的公共信息终端，采用特定配置的计算机来实现。这种公共信息终端直接使用计算机界面，与用户存在隔阂，不熟悉计算机操作的人使用上存在困难；并且查询不同的信息需要不同的软件，由于计算机软件的复杂性，软件故障率较高，时常会出现软件故障，需要专业人员介入维护。
随着触摸屏技术的发展与普及，出现了基于触摸屏的公共信息终端，并广泛应用。触摸屏公共信息终端与计算机终端相比，操作相对方便，并且由于软件的嵌入化、专业化，软件故障率也有所降低。但其不足之处是硬件故障率较高，触摸屏在过多或不适当的触摸，以及环境干扰下，容易出现灵敏度与准确度下降，或者划伤导致的硬件故障，从而仍然需要专业人员介入维护，维护成本较高。
并且，以上两种传统的公共信息终端都存在两个共同问题：一是共享性差，不便多人使用。二是此类接触式公共设备由不确定的人反复接触，卫生成为用户所担忧的问题之一，并且制约了这种设备在某些对卫生要求高的场合的应用。
发明内容：
本发明的目的是提供一种基于Kinect的公共信息终端，它解决基于触摸屏的公共信息终端共享性差、维护成本高、卫生条件差的问题。
为了解决背景技术所存在的问题，本发明是采用以下技术方案：它包括Kinect感应设备a、显示屏b和后台专用计算机c，Kinect感应设备a和显示屏b均与后台专用计算机c连接，后台专用计算机c内设置有交互系统d。
所述Kinect感应设备a将感应到的图像以及粗略的人体识别信息发送到交互系统d。
所述后台专用计算机c内安装有包含公共信息服务的交互系统d，该系统包括人体识别模块1、骨骼跟踪模块2以及交互界面模块3，人体识别模块1与骨骼跟踪模块2连接，骨骼跟踪模块2与交互界面模块3连接。
所述人体识别模块1处理Kinect感应设备a得到的粗略人体信息，判断是否有人与终端进行交互；所述骨骼跟踪模块2当用户处于交互状态时，识别与跟踪人体姿态；所述交互界面模块3接受骨骼跟踪模块2的交互信息，实现信息查询、切换等功能，并在显示屏b上显示。
本发明具有以下有益效果：Kinect感应设备可以识别6个人，解决了共享问题；Kinect感应设备采用非接触感应，很大程度上解决了卫生问题；Kinect感应设备非接触感应的机制也更不易出现故障，只要注意不要受强烈震动以及日常保洁即可，维护成本也相对较低。
附图说明：
图1为本发明的结构框图，
图2为本发明的流程图。
具体实施方式：
参照图1，本具体实施方式采用以下技术方案：它包括Kinect感应设备a、显示屏b和后台专用计算机c，Kinect感应设备a和显示屏b均与后台专用计算机c连接，后台专用计算机c内设置有交互系统d。
所述Kinect感应设备a将感应到的图像以及粗略的人体识别信息发送到交互系统d。
所述后台专用计算机c内安装有包含公共信息服务的交互系统d，该系统包括人体识别模块1、骨骼跟踪模块2以及交互界面模块3，人体识别模块1与骨骼跟踪模块2连接，骨骼跟踪模块2与交互界面模块3连接。
所述人体识别模块1处理Kinect感应设备a得到的粗略人体信息，判断是否有人与终端进行交互；所述骨骼跟踪模块2当用户处于交互状态时，识别与跟踪人体姿态；所述交互界面模块3接受骨骼跟踪模块2的交互信息，实现信息查询、切换等功能，并在显示屏b上显示。
参照图2，所述人体识别模块1分为以下步骤：
步骤A，读取Kinect感应设备a提供的带有粗略人体划分的深度图像；
步骤B，对人体深度信息进行去噪与统计；
步骤C，识别启动交互的人体，并将其传递到骨骼跟踪模块。
Kinect感应设备a提供的深度图像，本身已经经过了粗略的人体分割，每个像素都带有玩家索引信息。玩家索引为0表示该像素不是人体，1-6代表不同的人体。该人体分割是较为粗略的，会将人体边缘一些背景像素划分到人体范围中。在所述步骤A中，读取Kinect感应设备a的深度图像，并根据Kinect感应设备a的人体分割，将不同人体的深度图像分离。
在所述步骤B中，首先对每个人体深度图像进行形态学腐蚀操作，以去除边缘的错误划分像素。然后，统计每个人体像素的平均位置与平均深度值，以及最小深度值及其所处位置。
在所述步骤C中，根据步骤B中的统计信息，识别是否有人体处于启动交互状态。用户以惯用手向前伸出的姿态，表示开始与终端进行交互。为识别这一姿态，首先判断人体的最小深度值，与平均深度值之间的差值，如超过一定阈值，判断可能为手前伸姿态，进入下一步；然后判断最小深度值所处位置，如在人体平均位置的右侧偏上，则判断为右手向前伸出，将该人体传给骨骼跟踪模块，并保存交互手为右手；如在人体平均位置的左侧偏上，则判断为左手向前伸出，将该人体传给骨骼跟踪模块，并保存交互手为左手；如在其它位置，则判断不是手部向前伸出姿态，不传递该人体到骨骼跟踪模块。
所述骨骼跟踪模块2，分为以下步骤：
步骤Ⅰ，提取用户双手的位置；
步骤Ⅱ，将交互手的位置与状态在屏幕上显示；
步骤Ⅲ，根据双手位置与用户姿态，调用交互界面模块执行相应动作。
在所述步骤Ⅰ中，读取Kinect感应设备a获得的用户的骨骼数据，得到用户双手的物理位置。如用户的交互手已经持续处于不可见状态达到预设时间阈值，则判断用户退出交互。
在所述步骤Ⅱ中，将用户的交互手位置通过线性变换，映射到交互界面上的位置，并在交互界面上显示手势光标。
在所述步骤Ⅲ中，由用户的双手位置，可能还包括骨骼数据所确定的用户身体姿势，来判断用户的交互行为。
用户的非交互手位置，用于辅助交互界面操作。当非交互手向身体侧向伸出时，如交互手指向界面上的一个有效按钮，则这一手势表示点击该按钮。使用该双手操作表示点击按钮，可以使点击按钮这一操作更有效，也更准确。
当捕捉到点击动作时，改变手势光标的颜色或形状以提供反馈，并将点击操作发送给交互界面模块，执行相应动作。当捕捉到交互手处于交互界面模块所设定的可触发交互的位置时，或用户身体姿势符合交互界面模块所设定的交互姿势时，也将该信息发送给交互界面模块，并执行相应动作。
所述交互界面模块3使用现有的自然用户界面（NUI）设计技术，以菜单、按钮、姿势控制等界面元素，将信息终端所提供的信息服务组织起来。该模块的结构随应用领域不同而有不同，需要注意的是界面元素应该足够大，使用户的手方便准确操作。
本具体实施方式具有以下有益效果：Kinect感应设备可以识别6个人，解决了共享问题；Kinect感应设备采用非接触感应，很大程度上解决了卫生问题；Kinect感应设备非接触感应的机制也更不易出现故障，只要注意不要受强烈震动以及日常保洁即可，维护成本也相对较低。