[发明专利]一种基于三维超声波定位的低功耗空鼠笔的实现方法

说明书

本发明提供一种基于三维超声波定位的低功耗空鼠笔的实现方法，属于三维人机交互技术领域。触发按键，空鼠笔发射超声波及红外信号；电子白板接收空鼠笔发射的超声波及红外信号，并采用超声波三维高精度无线定位技术获得空鼠笔的位置，一系列的空鼠笔位置形成空鼠笔的运动轨迹；经坐标变换将空鼠笔的运动轨迹转化为平面轨迹，所述电子白板将所述平面轨迹转换为屏幕上的光标轨迹，以依靠所述空鼠笔的运动实现对电子白板屏幕上的光标进行控制；触发不同按键，以不同的红外编码方式发送按键信息，实现空鼠笔的不同按键功能。本发明具有操控范围大、符合人机交互操作习惯、功耗低等优点，适合于书空操控等非精确操控场合。

技术领域

本发明涉及一种空鼠笔的实现方法，具体涉及一种基于三维超声波定位的低功耗空鼠笔的实现方法，可实现空鼠笔空间轨迹到平面轨迹的映射，符合人机交互操作习惯，可应用于三维笔式人机交互技术领域。

背景技术

鼠标是一种计算机的周边输入设备，传统的鼠标可分为机械式鼠标、光电鼠标和激光鼠标。机械式鼠标一般包括滚球、辊柱和光栅信号传感器，当拖动鼠标时，带动滚球转动，滚球又带动辊柱转动，装在辊柱端部的光栅信号传感器产生的光电脉冲信号反映出鼠标器在垂直和水平方向的位移变化，再通过电脑程序的处理和转换来控制屏幕上的光标移动。光电鼠标是通过检测鼠标器的位移，将位移信号转换为电脉冲信号，再通过程序的处理和转换来控制屏幕上的光标移动。但是这三类鼠标都必须放在平面上操作，而且应用平面也有一定的限制，例如，机械式鼠标需要在有一定摩擦力的平面上使用，而光电鼠标不能在透光率小的平面上使用，比如玻璃平面就不行。随着人机交互技术的发展，大屏幕智能终端在生活和工作中日益普及，其应用场景也变得多样化。如在家庭影院、多媒体教育、媒体会议等场合，人们可能需要以躺着、站着或移动等方式对媒体终端交互，在这种场景下，传统的二维鼠标没有桌面的辅助，会使人机交互变得非常不便，人们迫切希望一种能够在三维空间内对媒体终端进行交互的方式来适应这些新型交互场合，空中鼠标应运而生。

空中鼠标采用的技术大致有红外线技术、光电传感技术、加速度传感器和陀螺仪等。采用红外线技术的空中鼠标，使用有效距离只有1.5m，且需要点对点通信，方向性很强；采用光电传感技术的空中鼠标，使用有效距离更广，没有方向限制，但是不能脱离平面而工作；采用加速度传感器和陀螺仪的空中鼠标难以准确定位，而且操作不直观，不适用于电子白板。

目前已有一些关于空中鼠标的介绍。

中国专利“空中鼠标、空中鼠标控制系统及实现控制的方法”(申请号201110299730.2)提供了一种空中鼠标和含有这种鼠标的控制系统，利用红外摄像定位模块实现对空中鼠标的定位，并基于红外或无线发射将状态信息发送至主机；中国专利“简易空中鼠标的实现方法、视频终端及系统”(申请号201110444085.9)提供了一种简易空中鼠标的实现方法、视频终端及系统，通过摄像装置获取空中鼠标相对初始位置的偏转角度和方向，并以此偏转角度和方向及预设的比例参数确定视频终端上的光标位置；中国专利“一种应用于互交式电子白板的空中鼠标”(申请号201610229694.5)公开了一种多媒体教学设备中应用于互交式电子白板的空中鼠标，利用摄像器检测鼠标坐标，利用无线信号接收机接收信号，并与相应的软件结合实现鼠标的功能。但是此类方法需要特定的摄像装置对空中鼠标进行定位，成本较高，且受环境干扰严重，不适用于三维大空间人机交互。