[发明专利]一种基于智能手机的六自由度跟踪器

权利要求书

1.一种基于智能手机的六自由度跟踪器，其特征在于，包括：

手机客户端，运行于智能手机上，用于检测用户操作手机的行为，获取手机的空间姿态数据并解析，并用于将用户的操作行为信息和所解析的手机空间姿态信息合成为交互消息并输出；

服务器端，运行于后台服务器上，所述服务器端通信连接所述手机客户端，用于接收所述手机客户端发来的所述交互消息并对所述交互消息进行内容解析，然后将解析的消息内容映射到所述后台服务器上，以实现所述后台服务器对手机的六自由度空间姿态和用户操作手机的行为的可视化跟踪。

2.根据权利要求1所述的基于智能手机的六自由度跟踪器，其特征在于，通过设置在手机中的空间姿态监测设备实时监测手机的空间姿态，所述空间姿态监测设备包括加速度计、陀螺仪和磁力计中的任意一种或多种。

3.根据权利要求2所述的基于智能手机的六自由度跟踪器，其特征在于，所述手机客户端中包括：

数据输入模块，用于输入用户操作手机的行为数据和所述空间姿态监测设备的监测数据；

触屏输入处理模块，连接所述数据输入模块，用于将用户操作手机的行为解释为触屏信息并输出；

空间姿态解算模块，连接所述数据输入模块，用于根据各所述空间姿态监测设备监测到的所述监测数据解算手机在当前时刻的六自由度空间姿态，并生成空间姿态信息并输出；

消息合成模块，分别连接所述触屏输入处理模块和所述空间姿态解算模块，用于将所述触屏信息和所述空间姿态信息通过定义的交互消息格式合成为交互消息并输出。

4.根据权利要求3所述的基于智能手机的六自由度跟踪器，其特征在于，所述服务器端中包括：

交互消息内容解析模块，通信连接所述手机客户端中的所述消息合成模块，用于对所述手机客户端发送的所述交互消息进行内容解析；

交互映射模块，连接所述交互消息内容解析模块，用于将解析后的交互消息内容映射到一所述后台服务器上，所述后台服务器通过一可视化界面实时显示用户对手机的操作过程，并实时显示所述服务器端解析的交互消息内容。

5.根据权利要求3所述的基于智能手机的六自由度跟踪器，其特征在于，所述手机客户端解算手机的六自由度空间姿态的方法包括如下步骤：

步骤S1，获取三轴加速度计当前的加速度计值；

步骤S2，判断当前的所述加速度计值与重力加速度g的差值是否小于一阈值，

若是，则判定手机当前处于准静止状态，并转入步骤S32；

若否，则判定手机当前处于运动状态，并转入步骤S31；

步骤S31，获取当前时刻陀螺仪的监测数据，然后根据当前的陀螺仪监测数据，对所述手机客户端在下一时刻的空间姿态进行解算，得到陀螺仪空间姿态解算结果并保存；

步骤S32，根据当前的所述加速度计值，以及所述磁力计在预设间隔时间段内先后两次监测到的磁力值的变化值，计算得到所述手机客户端在当前时刻绕三维坐标系的3个坐标轴的转角

步骤S4，根据所述步骤S32计算的所述转角计算手机在当前准静止状态下的用于表示手机空间姿态的空间四元数Q′；

步骤S5，通过所述空间四元数Q′校正所述步骤S31计算得到的所述陀螺仪空间姿态解算结果，得到经校正后的空间四元数；

步骤S6，通过经所述步骤S5校正后的空间四元数计算手机在任意时刻的空间姿态角，并根据手机摄像头实时探测的手机姿态在三维空间各轴向上的位移距离，得到手机六自由度的空间姿态。