專利名稱：三維遙控裝置及其定位方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及三維遙控裝置，尤其是涉及基于絕對(duì)定位方法的三維遙控裝置及其定位方法。
背景技術(shù)：
隨著遙控技術(shù)的不斷演進(jìn)，空中鼠標(biāo)、體感遙控器等空間遙控裝置被越來(lái)越多地運(yùn)用于計(jì)算機(jī)、游戲機(jī)、電視機(jī)等設(shè)備的操作。這些遙控裝置可捕捉自身在空間中的移動(dòng)，并轉(zhuǎn)換成操控指令發(fā)送給計(jì)算機(jī)、游戲機(jī)、電視機(jī)等設(shè)備。然而，目前的空中鼠標(biāo)和體感遙控器在操控體驗(yàn)方面還存在不足，需要進(jìn)一步加以完善。具體地說(shuō)，現(xiàn)有的空中鼠標(biāo)、體感遙控器等裝置的實(shí)現(xiàn)，均根據(jù)空中鼠標(biāo)、體感遙控器在空間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)量，估算電腦屏幕上光標(biāo)的位移量。電腦上使用的鼠標(biāo)是鼠標(biāo)的兩維平面運(yùn)動(dòng)到光標(biāo)的兩維平面運(yùn)動(dòng)的一種線性映射，所以用戶有真實(shí)感很強(qiáng)的鼠標(biāo)控制體驗(yàn)。而用于電視機(jī)頂盒的體感遙控器、空中鼠標(biāo)等，實(shí)際上是一個(gè)遙控裝置的六維空間運(yùn)動(dòng)到光標(biāo)的兩維平面運(yùn)動(dòng)的一種非線性映射。這種非線性映射很難讓用戶獲得真實(shí)感很強(qiáng)的遙控體驗(yàn)，會(huì)產(chǎn)生諸如光標(biāo)移動(dòng)比遙控裝置移動(dòng)滯后現(xiàn)象，遙控裝置來(lái)回移動(dòng)時(shí)光標(biāo)的移動(dòng)量很不準(zhǔn)確，遙控裝置移出屏幕范圍后返回時(shí)光標(biāo)失控等現(xiàn)象。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種基于絕對(duì)定位的三維遙控裝置及其定位方法，以克服現(xiàn)有遙控裝置的缺陷。本發(fā)明為解決上述技術(shù)問(wèn)題而采用的技術(shù)方案是提出一種三維遙控裝置的定位方法，用于根據(jù)三維遙控裝置的空間移動(dòng)確定一顯示屏上的光標(biāo)位置。這一方法包括以下步驟:首先確定三維遙控裝置相對(duì)于顯示屏的初始絕對(duì)位置和姿態(tài)，接著在三維遙控裝置移動(dòng)時(shí)，實(shí)時(shí)采集三維遙控裝置的三維加速度數(shù)據(jù)和主軸線角速度數(shù)據(jù)，然后根據(jù)初始絕對(duì)位置和姿態(tài)，以及三維加速度數(shù)據(jù)和主軸線角速度數(shù)據(jù)，計(jì)算出三維遙控裝置當(dāng)前絕對(duì)位置及姿態(tài)，并進(jìn)一步計(jì)算三維遙控裝置的主軸延長(zhǎng)線與顯示屏的交點(diǎn)。最后根據(jù)交點(diǎn)更新顯示屏上的光標(biāo)位置。在本發(fā)明的一實(shí)施例中，通過(guò)三維加速度傳感器采集三維加速度數(shù)據(jù)。在本發(fā)明的一實(shí)施例中，通過(guò)三軸陀螺儀采集主軸線角速度數(shù)據(jù)。在本發(fā)明的一實(shí)施例中，計(jì)算交點(diǎn)的步驟可以是在三維遙控裝置中執(zhí)行。在此，方法還包括從三維遙控裝置發(fā)送交點(diǎn)給用于輸出視頻數(shù)據(jù)給顯示屏的控制處理設(shè)備。在本發(fā)明的一實(shí)施例中，計(jì)算交點(diǎn)的步驟可以是在一控制處理設(shè)備中執(zhí)行。在此，方法還包括從三維遙控裝置發(fā)送三維遙控裝置的三維加速度數(shù)據(jù)和主軸線角速度數(shù)據(jù)給用于輸出視頻數(shù)據(jù)給顯示屏的控制處理設(shè)備。本發(fā)明另提出一種三維遙控裝置，包括至少一個(gè)按鍵、三維加速度傳感器、三軸陀螺儀、處理器以及無(wú)線通信模塊。當(dāng)至少一個(gè)按鍵被按下時(shí)，指示三維遙控裝置的相對(duì)于所述顯示屏的當(dāng)前絕對(duì)位置和姿態(tài)為初始絕對(duì)位置和姿態(tài)。三維加速度傳感器用以在三維遙控裝置移動(dòng)時(shí)，實(shí)時(shí)采集三維遙控裝置的三維加速度數(shù)據(jù)。三軸陀螺儀用以在三維遙控裝置移動(dòng)時(shí)，實(shí)時(shí)采集主軸線角速度數(shù)據(jù)。處理器根據(jù)初始絕對(duì)位置和姿態(tài)以及三維加速度數(shù)據(jù)和主軸線角速度數(shù)據(jù)，計(jì)算出三維遙控裝置當(dāng)前絕對(duì)位置及姿態(tài)，并進(jìn)一步計(jì)算三維遙控裝置的主軸延長(zhǎng)線與顯示屏的交點(diǎn)。無(wú)線通信模塊用以發(fā)送所述交點(diǎn)。在本發(fā)明的一實(shí)施例中，三維遙控裝置可以是空中鼠標(biāo)、體感游戲操作手柄、會(huì)議演講與教學(xué)演示無(wú)線遙控筆之一。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明所提出的遙控裝置及其定位方法由于是基于遙控裝置相對(duì)于顯示屏的絕對(duì)位置和姿態(tài)來(lái)進(jìn)行定位，可以有效解決目前空中鼠標(biāo)、體感遙控器等遙控產(chǎn)品普遍存在的諸如光標(biāo)移動(dòng)比空中鼠標(biāo)移動(dòng)滯后，鼠標(biāo)移出屏幕范圍后返回時(shí)光標(biāo)失控等問(wèn)題。


為讓本發(fā)明的上述目的、特征和優(yōu)點(diǎn)能更明顯易懂，以下結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施方式
作詳細(xì)說(shuō)明，其中:圖1不出本發(fā)明一實(shí)施例的系統(tǒng)環(huán)境。圖2示出本發(fā)明一實(shí)施例的遙控器結(jié)構(gòu)框圖。圖3示出本發(fā)明一實(shí)施例的控制處理設(shè)備的結(jié)構(gòu)框圖。圖4示出本發(fā)明一實(shí)施例的顯示設(shè)備的結(jié)構(gòu)框圖。圖5示出本發(fā)明一實(shí)施例的遙控裝置的三維坐標(biāo)空間。圖6示出本發(fā)明一實(shí)施例的遙控裝置在顯示設(shè)備上的初始定位示意圖。圖7示出本發(fā)明一實(shí)施例的定位方法流程圖。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明的實(shí)施例提出一種精確測(cè)量?jī)蓚€(gè)物體之間的空間動(dòng)態(tài)位置的方法，來(lái)實(shí)現(xiàn)三維遙控裝置的絕對(duì)定位。圖1示出本發(fā)明一實(shí)施例的系統(tǒng)環(huán)境。參照?qǐng)D1所示，系統(tǒng)100包括三維遙控裝置10、控制處理設(shè)備20和顯示設(shè)備30。遙控裝置10可以向控制處理設(shè)備20發(fā)送無(wú)線數(shù)據(jù)，例如按鍵信號(hào)、加速度信號(hào)、角速度信號(hào)等。控制處理設(shè)備20可以接收無(wú)線數(shù)據(jù)并進(jìn)行處理?？刂铺幚碓O(shè)備20還輸出視頻信號(hào)到顯示設(shè)備30，以在顯示設(shè)備30顯示交互界面。在本發(fā)明的實(shí)施例中，三維遙控裝置10可實(shí)施為空中鼠標(biāo)、體感游戲操作手柄、會(huì)議演講與教學(xué)演示無(wú)線遙控筆等遙控設(shè)備產(chǎn)品?？刂铺幚碓O(shè)備20可實(shí)施為計(jì)算機(jī)主機(jī)、游戲主機(jī)、電視機(jī)的控制部分等設(shè)備。在本發(fā)明的實(shí)施例中，控制處理設(shè)備20和顯示設(shè)備30可以是整合在一起設(shè)備，例如電視機(jī)，也可以是分離的設(shè)備，例如游戲主機(jī)和用于顯示游戲畫(huà)面的顯示設(shè)備(如計(jì)算機(jī)顯示器或電視機(jī))。圖2示出本發(fā)明一實(shí)施例的遙控器結(jié)構(gòu)框圖。如圖2所示，在本發(fā)明的一實(shí)施例，遙控裝置10包括鍵盤11、三軸陀螺儀12、三軸加速度傳感器13、無(wú)線通信模塊14和處理器
15。鍵盤11可包含一個(gè)或多個(gè)按鍵，這些按鍵電連接到處理器15。處理器15可采集按鍵被按下時(shí)的按鍵值，通過(guò)無(wú)線通信模塊14無(wú)線發(fā)送到控制處理設(shè)備20。在此，無(wú)線通信模塊14可以基于紅外、藍(lán)牙等已有的無(wú)線協(xié)議。三軸陀螺儀12和三軸加速度傳感器13也連接到處理器15。處理器15可以采集陀螺儀12、加速度傳感器13的數(shù)據(jù)，根據(jù)絕對(duì)定位的算法，計(jì)算出遙控裝置的位置或移動(dòng)量，再通過(guò)無(wú)線通信模塊14傳輸給控制處理設(shè)備20。絕對(duì)定位的算法將在后文描述。圖3示出本發(fā)明一實(shí)施例的控制處理設(shè)備的結(jié)構(gòu)框圖。如圖3所示，控制處理設(shè)備20包括無(wú)線通信模塊21、微處理器22和視頻輸出接口 23。在此，無(wú)線通信模塊21可以基于紅外、藍(lán)牙等已有的無(wú)線協(xié)議，可以與遙控裝置10內(nèi)的無(wú)線通信模塊14進(jìn)行通信。微處理器22可通過(guò)無(wú)線通信模塊21接收來(lái)自遙控裝置10的按鍵信號(hào)、遙控裝置位置或移動(dòng)數(shù)據(jù)，響應(yīng)按鍵事件，并將圖像傳輸?shù)斤@示設(shè)備30。圖4示出本發(fā)明一實(shí)施例的顯示設(shè)備的結(jié)構(gòu)框圖。如圖4所示，顯示設(shè)備30可包括視頻輸入接口 31和顯示屏32。視頻輸入接口 31可通過(guò)視頻數(shù)據(jù)線連接到控制處理設(shè)備20的視頻輸出接口 23。顯示屏32通過(guò)視頻輸入接口 31獲得視頻信號(hào)后，顯示視頻。在本發(fā)明的實(shí)施例中，采用絕對(duì)定位方法來(lái)控制光標(biāo)移動(dòng)，概要地說(shuō)，根據(jù)遙控裝置在空間的絕對(duì)位置與姿態(tài)，計(jì)算出遙控裝置的主軸線與顯示屏的交點(diǎn)，該交點(diǎn)即為光標(biāo)位置。在此，主軸線是遙控裝置指向顯示屏的軸線。下面描述具體的計(jì)算過(guò)程。圖5示出遙控裝置10的三維空間坐標(biāo)，假設(shè)遙控裝置在時(shí)刻t位于P點(diǎn)，則其三
維空間坐標(biāo)為
權(quán)利要求
1.一種三維遙控裝置的定位方法，用于根據(jù)三維遙控裝置的空間移動(dòng)確定一顯示屏上的光標(biāo)位置，所述方法包括以下步驟: a.確定所述三維遙控裝置相對(duì)于所述顯示屏的初始絕對(duì)位置和姿態(tài)； b.在所述三維遙控裝置移動(dòng)時(shí)，實(shí)時(shí)采集三維遙控裝置的三維加速度數(shù)據(jù)和主軸線角速度數(shù)據(jù)； c.根據(jù)所述初始絕對(duì)位置和姿態(tài)，以及所述三維加速度數(shù)據(jù)和主軸線角速度數(shù)據(jù)，計(jì)算出所述三維遙控裝置當(dāng)前位置及姿態(tài)，并進(jìn)一步計(jì)算所述三維遙控裝置的主軸延長(zhǎng)線與所述顯示屏的交點(diǎn)；以及 d.根據(jù)所述交點(diǎn)更新所述顯示屏上的光標(biāo)位置。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，通過(guò)三維加速度傳感器采集所述三維加速度數(shù)據(jù)。
3.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，通過(guò)三軸陀螺儀采集所述主軸線角速度位置數(shù)據(jù)。
4.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述步驟c是在三維遙控裝置中執(zhí)行。
5.如權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于，還包括從所述三維遙控裝置發(fā)送所述交點(diǎn)給用于輸出視頻數(shù)據(jù)給所述顯示屏的控制處理設(shè)備。
6.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述步驟c是在一控制處理設(shè)備中執(zhí)行。
7.如權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于，還包括從所述三維遙控裝置發(fā)送所述三維遙控裝置的三維加速度數(shù)據(jù)和主軸線角速度數(shù)據(jù)給用于輸出視頻數(shù)據(jù)給所述顯示屏的控制處理設(shè)備。
8.一種三維遙控裝置，包括: 至少一個(gè)按鍵，當(dāng)所述至少一個(gè)按鍵被按下時(shí)，指示所述三維遙控裝置的相對(duì)于所述顯示屏的當(dāng)前絕對(duì)位置和姿態(tài)為初始絕對(duì)位置和姿態(tài)； 三維加速度傳感器，用以在所述三維遙控裝置移動(dòng)時(shí)，實(shí)時(shí)采集三維遙控裝置的三維加速度數(shù)據(jù)； 三軸陀螺儀，用以在所述三維遙控裝置移動(dòng)時(shí)，實(shí)時(shí)采集主軸線角速度數(shù)據(jù)； 處理器，根據(jù)所述初始絕對(duì)位置和姿態(tài)，以及所述三維加速度數(shù)據(jù)和主軸線角速度數(shù)據(jù)，計(jì)算出所述三維遙控裝置當(dāng)前絕對(duì)位置及姿態(tài)，并進(jìn)一步計(jì)算所述三維遙控裝置的主軸延長(zhǎng)線與所述顯示屏的交點(diǎn)；以及 無(wú)線通信模塊，用以發(fā)送所述交點(diǎn) 。
9.如權(quán)利要求8所述的三維遙控裝置，其特征在于，所述三維遙控裝置是空中鼠標(biāo)、體感游戲操作手柄、會(huì)議演講與教學(xué)演示無(wú)線遙控筆之一。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種三維遙控裝置及其定位方法，用于根據(jù)三維遙控裝置的空間移動(dòng)確定一顯示屏上的光標(biāo)位置。這一定位方法包括以下步驟首先確定三維遙控裝置相對(duì)于顯示屏的初始絕對(duì)位置和姿態(tài)，接著在三維遙控裝置移動(dòng)時(shí)，實(shí)時(shí)采集三維遙控裝置的三維加速度數(shù)據(jù)和主軸線角速度數(shù)據(jù)，然后根據(jù)初始絕對(duì)位置和姿態(tài)，以及三維加速度數(shù)據(jù)和主軸線角速度數(shù)據(jù)，計(jì)算出三維遙控裝置當(dāng)前絕對(duì)位置及姿態(tài)，并進(jìn)一步計(jì)算三維遙控裝置的主軸延長(zhǎng)線與顯示屏的交點(diǎn)。最后根據(jù)交點(diǎn)更新顯示屏上的光標(biāo)位置。
文檔編號(hào)G06F3/0346GK103218059SQ20121001773
公開(kāi)日2013年7月24日 申請(qǐng)日期2012年1月19日 優(yōu)先權(quán)日2012年1月19日
發(fā)明者彭召旺 申請(qǐng)人:上海廣電電子科技有限公司