專利名稱：一種3d人機(jī)交互方法及系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及終端設(shè)備的人機(jī)交互技木，尤其涉及ー種3D人機(jī)交互方法及系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
傳統(tǒng)的顯示和輸入設(shè)備，如觸摸屏、鍵盤，其交互模式仍然處于ニ維階段，同時受到實體設(shè)備特定的平面面積的限制。一方面，移動終端作為ー種實體顯示和輸入設(shè)備，追求纖薄小巧，方便攜帯，另ー方面，又希望顯示及觸控的有效面積更大；采用虛擬的顯示和觸摸輸入方式，能夠同時滿足這兩方面的需求。對于移動終端上傳統(tǒng)的ニ維顯示和輸入設(shè)備，顯示的信息量、觸點的準(zhǔn)確度和操作的便捷程度，都與臺式機(jī)相差較大，要具有臺式機(jī)的顯示和輸入能力，采用虛擬的顯示和觸摸輸入方式將能夠克服移動終端本身物理器件的局限性。目前已有ー些3D手勢識別技術(shù)問世，但僅限于實現(xiàn)幅度較大、簡約、易辨識的手 勢的識別，適用于移動終端的3D手勢十分有限。例如，3D虛擬鍵盤的打字、3D虛擬手寫輸入、3D虛擬樂器的弾奏，都比較復(fù)雜，涉及辨識精度要求較高的觸控動作，目前已有的手勢識別技術(shù)尚不能對精細(xì)、復(fù)雜、快速、連續(xù)的手部動作進(jìn)行有效識別。近年來近距離無線通信技術(shù)(NFC, Near Field Communication)和裸眼3D顯示技術(shù)上的快速發(fā)展，使得在終端上大規(guī)模應(yīng)用高精度的3D人機(jī)交互技術(shù)成為了亟待解決的問題。

發(fā)明內(nèi)容
有鑒于此，本發(fā)明的主要目的在于提供ー種3D人機(jī)交互方法及系統(tǒng)，能夠?qū)崿F(xiàn)符合精準(zhǔn)觸控要求的裸眼3D人機(jī)交互。為達(dá)到上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案是這樣實現(xiàn)的本發(fā)明提供ー種3D人機(jī)交互方法，為手部配置不同ID的電子標(biāo)簽，并配置包含3D虛擬人機(jī)界面成像空間的射頻電磁場，包括手部進(jìn)入射頻電磁場后，獲取手部上電子標(biāo)簽的相關(guān)信息；根據(jù)獲取的電子標(biāo)簽的相關(guān)信息，獲得各手指和手掌在3D虛擬人機(jī)界面成像空間的位置信息、運動速度、運動方向和運動軌跡；將所述位置信息與3D虛擬人機(jī)界面成像空間中顯示的控件或熱點進(jìn)行匹配處理；判斷手指或手掌的動作是否符合3D虛擬人機(jī)界面成像空間中控件或熱點的觸控動作定義；符合3D虛擬人機(jī)界面成像空間中控件或熱點的觸控動作定義時，觸發(fā)對3D虛擬人機(jī)界面成像空間中控件或熱點的操作。上述方法中，所述為手部配置不同ID的電子標(biāo)簽為為人體的各個手指和手掌分別配置不同ID的電子標(biāo)簽，并將手指或手掌與電子標(biāo)簽的ID的對應(yīng)關(guān)系保存到終端的存儲ホ吳塊中。
上述方法中，所述電子標(biāo)簽為RFID電子標(biāo)簽中的無源標(biāo)簽或RFID電子標(biāo)簽中的有源標(biāo)簽；所述為手部配置不同ID的電子標(biāo)簽的方式是利用黏貼、涂抹、佩戴、植入方式將電子標(biāo)簽直接配置在各個手指或手掌上，或間接地配置在手指或手掌上。上述方法中，所述配置包含3D虛擬人機(jī)界面成像空間的射頻電磁場為通過調(diào)節(jié)終端中作為RFID讀寫模塊的RF輸出功率或天線工作頻率，調(diào)整射頻電磁場的作用范圍，使射頻電磁場包含所述3D虛擬人機(jī)界面成像空間。上述方法中，所述3D虛擬人機(jī)界面成像空間增大或縮??； 所述射頻電磁場根據(jù)3D虛擬人機(jī)界面成像空間的增大而増大，根據(jù)3D虛擬人機(jī)界面成像空間的減小而減小。上述方法中，所述獲取手部上電子標(biāo)簽的相關(guān)信息為終端內(nèi)的RFID讀寫模塊和電子標(biāo)簽之間通過耦合元件進(jìn)行射頻信號的無接觸耦合，耦合通道內(nèi)，RFID讀寫模塊和電子標(biāo)簽之間進(jìn)行能量傳遞和數(shù)據(jù)交換，數(shù)據(jù)交換后，終端獲取手部上電子標(biāo)簽的相關(guān)信息。上述方法中，所述RFID讀寫模塊和電子標(biāo)簽之間的耦合方式為電感耦合時，所述終端獲取手部上電子標(biāo)簽的相關(guān)信息為將RFID讀寫模塊中的天線與電子標(biāo)簽的天線的距離的變化轉(zhuǎn)化成天線電壓或電流的變化，終端的處理模塊根據(jù)電阻負(fù)載調(diào)制數(shù)據(jù)信息傳遞的原理，對電子標(biāo)簽的天線電壓進(jìn)行調(diào)制，對RFID讀寫模塊的天線電壓進(jìn)行解調(diào)，得到電子標(biāo)簽的相關(guān)信息。上述方法中，所述RFID讀寫模塊和電子標(biāo)簽之間的耦合方式為電磁反向散射耦合時，所述終端獲取手部上電子標(biāo)簽的相關(guān)信息為根據(jù)雷達(dá)定位原理，RFID讀寫模塊的天線發(fā)射出去的射頻信號，碰到電子標(biāo)簽后反射，帶回各手指或手掌的電子標(biāo)簽的相關(guān)信
O上述方法中，為手部配置的電子標(biāo)簽為無源電子標(biāo)簽時，所述終端獲取手部上電子標(biāo)簽的相關(guān)信息為配置電子標(biāo)簽的手部進(jìn)入到射頻電磁場后，接收終端內(nèi)的RFID讀寫模塊通過天線發(fā)出的射頻信號，將獲得的感應(yīng)電流作為工作電流，發(fā)送存儲在自身芯片中的電子標(biāo)簽的相關(guān)信息給RFID讀寫模塊；RFID讀寫模塊讀取電子標(biāo)簽的相關(guān)信息并進(jìn)行解碼，將解碼后的電子標(biāo)簽的相關(guān)信息送至終端的處理模塊進(jìn)行數(shù)據(jù)處理。上述方法中，為手部配置的電子標(biāo)簽為有源電子標(biāo)簽時，所述終端獲取手部上電子標(biāo)簽的相關(guān)信息為手部進(jìn)入到射頻電磁場后，主動將存儲在自身芯片中的電子標(biāo)簽的相關(guān)信息通過某頻率的信號發(fā)送給RFID讀寫模塊，RFID讀寫模塊讀取電子標(biāo)簽的相關(guān)信息后，對該電子標(biāo)簽的相關(guān)信息進(jìn)行解碼，將解碼后的電子標(biāo)簽的相關(guān)信息發(fā)送給終端的處理模塊進(jìn)行數(shù)據(jù)處理。上述方法中，所述獲得各手指和手掌在3D虛擬人機(jī)界面成像空間的位置信息、運動速度、運動方向和運動軌跡為終端內(nèi)的RFID讀寫模塊獲取到手部的電子標(biāo)簽的相關(guān)信息后，根據(jù)電子標(biāo)簽的相關(guān)信息中的電子標(biāo)簽的ID，以及終端中存儲模塊保存的手指或手掌與電子標(biāo)簽的ID的對應(yīng)關(guān)系，判斷出在射頻電磁場中運動的具體手指或手掌的部位；根據(jù)RFID讀寫模塊與手部上的電子標(biāo)簽之間的射頻信號強(qiáng)度，獲得各手指和手掌在3D虛擬人機(jī)界面成像空間的位置信息；根據(jù)獲得的相鄰兩次位置信息計算手指或手掌的運動速度、運動方向和運動軌跡。上述方法中，所述獲得各手指和手掌在3D虛擬人機(jī)界面成像空間的位置信息、運動速度、運動方向和運動軌跡為終端內(nèi)的RFID讀寫模塊獲取到手部的電子標(biāo)簽的相關(guān)信息后，根據(jù)電子標(biāo)簽的相關(guān)信息中的電子標(biāo)簽的ID，以及終端中存儲模塊保存的手指或手掌與電子標(biāo)簽的ID的對應(yīng)關(guān)系，判斷出在射頻電磁場中運動的具體手指或手掌的部位；利用雷達(dá)定位原理，根據(jù)發(fā)射的射頻信號和回波信號的傳輸時間和角度，測量得到手部的距離信息和角度信息，根據(jù)該距離信息和角度信息，獲得各手指和手掌在3D虛 擬人機(jī)界面成像空間的位置信息，根據(jù)獲得的相鄰兩次位置信息計算手指或手掌的運動速度、運動方向和運動軌跡。上述方法中，該方法還包括處理模塊根據(jù)位置信息、運動速度、運動方向和運動軌跡，生成數(shù)據(jù)文件，并將所述數(shù)據(jù)文件保存在RFID讀寫模塊中或終端的存儲模塊中。上述方法中，所述將所述位置信息與3D虛擬人機(jī)界面成像空間中顯示的控件或熱點進(jìn)行匹配處理為根據(jù)對各手指和手掌在3D虛擬人機(jī)界面成像空間的位置信息，判斷各手指和手掌在3D虛擬人機(jī)界面成像空間的位置，是否落入3D虛擬人機(jī)界面成像空間中顯示的控件或熱點的空間范圍內(nèi)，如果是，則認(rèn)為手指或手掌觸碰到控件或熱點。上述方法中，所述判斷手指或手掌的動作是否符合3D虛擬人機(jī)界面成像空間中控件或熱點的觸控動作定義為處理模塊根據(jù)手指或手掌的位置、運動速度、運動方向和運動軌跡，判斷手指或手掌的動作是否符合3D虛擬人機(jī)界面成像空間中控件或熱點的觸控動作定義。本發(fā)明還提供ー種3D人機(jī)交互系統(tǒng)，包括第一配置模塊，用于為手部配置不同ID的電子標(biāo)簽；第二配置模塊，用于配置包含3D虛擬人機(jī)界面成像空間的射頻電磁場；RFID讀寫模塊，用于手部進(jìn)入射頻電磁場后，獲取手部上電子標(biāo)簽的相關(guān)信息；處理模塊，用于根據(jù)獲取的電子標(biāo)簽的相關(guān)信息，獲得各手指和手掌在3D虛擬人機(jī)界面成像空間的位置信息、運動速度、運動方向和運動軌跡；將所述位置信息與3D虛擬人機(jī)界面成像空間中顯示的控件或熱點進(jìn)行匹配處理；判斷手指或手掌的動作是否符合3D虛擬人機(jī)界面成像空間中控件或熱點的觸控動作定義；符合3D虛擬人機(jī)界面成像空間中控件或熱點的觸控動作定義時，觸發(fā)對3D虛擬人機(jī)界面成像空間中控件或熱點的操作。本發(fā)明提供的3D人機(jī)交互方法及系統(tǒng)，為手部配置不同ID的電子標(biāo)簽，并配置包含3D虛擬人機(jī)界面成像空間的射頻電磁場；手部進(jìn)入射頻電磁場后，獲取手部上電子標(biāo)簽的相關(guān)信息；根據(jù)獲取的電子標(biāo)簽的相關(guān)信息，獲得各手指和手掌在3D虛擬人機(jī)界面成像空間的位置信息、運動速度、運動方向和運動軌跡；將所述位置信息與3D虛擬人機(jī)界面成像空間中顯示的控件或熱點進(jìn)行匹配處理；判斷手指或手掌的動作是否符合3D虛擬人機(jī)界面成像空間中控件或熱點的觸控動作定義；符合3D虛擬人機(jī)界面成像空間中控件或熱點的觸控動作定義時，觸發(fā)對3D虛擬人機(jī)界面成像空間中控件或熱點的操作，如此，將3D空間定位與3D虛擬人機(jī)界面成像結(jié)合起來，能夠?qū)崿F(xiàn)符合精準(zhǔn)觸控要求的裸眼3D人機(jī)交互，使得3D虛擬鍵盤、3D虛擬手寫輸入、3D虛擬樂器等得以實現(xiàn)，解除終端人機(jī)交互的平面束縛，在自由的空間內(nèi)，以最接近自然的方式實現(xiàn)人機(jī)交互。


圖I是本發(fā)明實現(xiàn)3D人機(jī)交互方法的流程示意圖；圖2是本發(fā)明中射頻電磁場與3D虛擬圖像的位置示意圖；圖3是本發(fā)明實現(xiàn)3D人機(jī)交互系統(tǒng)的流程示意圖。
具體實施例方式射頻識別(RFID,Radio Frequency IDentification)定位可以使用目前正在推廣的NFC技術(shù)實現(xiàn)。NFC技術(shù)主要涉及NFC讀寫設(shè)備(包括芯片及天線)、RFID電子標(biāo)簽(包括芯片及天線)和相關(guān)軟件；其中，NFC讀寫設(shè)備通過天線與RFID電子標(biāo)簽進(jìn)行無線通信；RFID電子標(biāo)簽由耦合元件(即天線)和芯片組成，每個RFID電子標(biāo)簽具有唯一的電子編碼(ID)，RFID電子標(biāo)簽附著在物體上，用于標(biāo)識目標(biāo)對象；RFID是ー種非接觸式的自動識別技木，RFID電子標(biāo)簽進(jìn)入到射頻電磁場后，獲得感應(yīng)電流作為工作電源，將標(biāo)簽信息發(fā)送給NFC讀寫設(shè)備，識別工作不需要人工干預(yù)。此外，RFID技術(shù)可以識別高速運動的物體，并可同時對多個RFID電子標(biāo)簽進(jìn)行識別。本發(fā)明的基本思想是為手部配置不同ID的電子標(biāo)簽，并配置包含3D虛擬人機(jī)界面成像空間的射頻電磁場；手部進(jìn)入射頻電磁場后，獲取手部上電子標(biāo)簽的相關(guān)信息；根據(jù)獲取的電子標(biāo)簽的相關(guān)信息，獲得各手指和手掌在3D虛擬人機(jī)界面成像空間的位置信息、運動速度、運動方向和運動軌跡；將所述位置信息與3D虛擬人機(jī)界面成像空間中顯示的控件或熱點進(jìn)行匹配處理；判斷手指或手掌的動作是否符合3D虛擬人機(jī)界面成像空間中控件或熱點的觸控動作定義；符合3D虛擬人機(jī)界面成像空間中控件或熱點的觸控動作定義時，觸發(fā)對3D虛擬人機(jī)界面成像空間中控件或熱點的操作。下面通過附圖及具體實施例對本發(fā)明再做進(jìn)ー步的詳細(xì)說明。本發(fā)明提供ー種3D人機(jī)交互方法，圖I是本發(fā)明實現(xiàn)3D人機(jī)交互方法的流程示意圖，如圖I所示，該方法包括以下步驟步驟101,為手部配置不同ID的電子標(biāo)簽；具體的，為人體的各個手指和手掌分別配置不同ID的電子標(biāo)簽，并將手指或手掌與電子標(biāo)簽的ID的對應(yīng)關(guān)系保存到終端的存儲模塊中；其中，電子標(biāo)簽可以是RFID電子標(biāo)簽，可以是RFID電子標(biāo)簽中的無源標(biāo)簽也可以是RFID電子標(biāo)簽中的有源標(biāo)簽，例如可以使用聲表面波(SAW, Surface Acoustic Wave)無源電子標(biāo)簽等；為手部配置不同ID的電子標(biāo)簽的方式可以是利用黏貼、涂抹、佩戴、植入等方式將電子標(biāo)簽直接配置在各個手指或手掌上，也可以間接地配置在手指或手掌上，如將電子標(biāo)簽配置在手套、指甲套等物品上。步驟102，配置包含3D虛擬人機(jī)界面成像空間的射頻電磁場；具體的，如圖2所示，終端10中顯示出的2D圖像20在空間中形成3D虛擬人機(jī)界面成像空間30，通過調(diào)節(jié)終端中作為RFID讀寫模塊的NFC芯片的RF輸出功率或天線工作頻率，來調(diào)整射頻電磁場40的作用范圍，使得射頻電磁場40能夠包含3D虛擬人機(jī)界面成像空間30 ；本發(fā)明中，3D虛擬人機(jī)界面成像空間30與射頻電磁場40的作用范圍重合，使用同一坐標(biāo)系；3D虛擬人機(jī)界面成像空間30可以放大或縮小，射頻電磁場40的作用范圍也可以配合3D虛擬人機(jī)界面成像空間30的増大或減小，可以根據(jù)3D虛擬人機(jī)界面成像空間30的增大而増大，根據(jù)3D虛擬人機(jī)界面成像空間30的減小而減??；3D虛擬人機(jī)界面成像空間30的各像素點在射頻電磁場40中分別對應(yīng)各自唯一的三維坐標(biāo)值；本發(fā)明中，終端為支持3D圖像顯示功能的終端，優(yōu)選的，可以是支持裸眼3D圖像顯示功能的終端，該終端既可以是手持式終端，如支持裸眼3D圖像顯示功能的手機(jī)，也可以是固定式終端，如支持裸眼3D圖像顯示功能的顯示器、電視等。步驟103，手部進(jìn)入射頻電磁場后，終端獲取手部上電子標(biāo)簽的相關(guān)信息；
具體的，所述電子標(biāo)簽的相關(guān)信息包括各手指或手掌對應(yīng)的電子標(biāo)簽的ID、手指或手掌在3D虛擬人機(jī)界面成像空間的坐標(biāo)等；終端內(nèi)的RFID讀寫模塊和電子標(biāo)簽之間通過耦合元件實現(xiàn)射頻信號的無接觸耦合，耦合通道內(nèi)，RFID讀寫模塊和電子標(biāo)簽之間能夠?qū)崿F(xiàn)能量傳遞和數(shù)據(jù)交換；RFID讀寫模塊和電子標(biāo)簽之間的射頻信號耦合方式可以是電感耦合，即通過空間高頻交變磁場實現(xiàn)耦合，將RFID讀寫模塊中的天線與電子標(biāo)簽的天線的距離的變化轉(zhuǎn)化成天線電壓或電流的變化；各手指或手掌的電子標(biāo)簽的ID利用ニ進(jìn)制編碼表示，終端的處理模塊可用電阻負(fù)載調(diào)制數(shù)據(jù)信息傳遞的原理，對電子標(biāo)簽的天線電壓進(jìn)行調(diào)制，對RFID讀寫模塊的天線電壓進(jìn)行解調(diào)，得到電子標(biāo)簽的相關(guān)信息；RFID讀寫模塊與電子標(biāo)簽的距離較短，如幾十厘米到I米時，可以采用NFC芯片作為RFID讀寫模塊，一般可以采用電感耦合方式獲取電子標(biāo)簽的相關(guān)信息；RFID讀寫模塊和電子標(biāo)簽之間的射頻信號耦合方式還可以是電磁反向散射耦合，根據(jù)雷達(dá)定位原理，RFID讀寫模塊的天線發(fā)射出去的射頻信號，碰到電子標(biāo)簽后反射，同時能夠帶回各手指或手掌的電子標(biāo)簽的相關(guān)信息，處理模塊可以根據(jù)發(fā)射的射頻信號和電子標(biāo)簽反射的回波信號的之間的時間差，計算各手指或手掌的距離變化，記錄回波信號的角度變化，可確定各手指或手掌在3D虛擬人機(jī)界面成像空間的位置、運動方向和運動速度；RFID讀寫模塊與電子標(biāo)簽的距離較長，如幾米到幾十米吋，一般可以采用電磁反向散射耦合的方式獲取電子標(biāo)簽的相關(guān)信息；為手部配置的電子標(biāo)簽為無源電子標(biāo)簽時，配置電子標(biāo)簽的手部進(jìn)入到射頻電磁場后，不斷接收終端內(nèi)的RFID讀寫模塊通過天線發(fā)出的射頻信號，將獲得的感應(yīng)電流作為工作電流，發(fā)送存儲在自身芯片中的電子標(biāo)簽的相關(guān)信息給RFID讀寫模塊；RFID讀寫模塊讀取電子標(biāo)簽的相關(guān)信息并進(jìn)行解碼，將解碼后的電子標(biāo)簽的相關(guān)信息送至終端的處理模塊進(jìn)行數(shù)據(jù)處理；有源電子標(biāo)簽本身具有內(nèi)部電源供應(yīng)器，用于供應(yīng)有源電子標(biāo)簽的內(nèi)部驅(qū)動所需電源以產(chǎn)生對外的訊號，為手部配置的電子標(biāo)簽為有源電子標(biāo)簽時，手部進(jìn)入到射頻電磁場后，主動將存儲在自身芯片中的電子標(biāo)簽的相關(guān)信息通過某頻率的信號發(fā)送給RFID讀寫模塊，RFID讀寫模塊讀取電子標(biāo)簽的相關(guān)信息后，對該電子標(biāo)簽的相關(guān)信息進(jìn)行解碼，將解碼后的電子標(biāo)簽的相關(guān)信息發(fā)送給終端的處理模塊進(jìn)行數(shù)據(jù)處理。
步驟104，根據(jù)獲取的電子標(biāo)簽的相關(guān)信息，獲得各手指和手掌在3D虛擬人機(jī)界面成像空間的位置信息、運動速度、運動方向和運動軌跡；具體的，終端內(nèi)的RFID讀寫模塊獲取到手部的電子標(biāo)簽的相關(guān)信息后，首先，根據(jù)電子標(biāo)簽的相關(guān)信息中的電子標(biāo)簽的ID，以及終端中存儲模塊保存的手指或手掌與電子標(biāo)簽的ID的對應(yīng)關(guān)系，判斷出在射頻電磁場中運動的具體手指或手掌的部位；由于多個(例如10個或更多)電子標(biāo)簽工作在同一頻率，多個電子標(biāo)簽處于同一個射頻電磁場的作用范圍內(nèi)時，需要采取多址訪問控制機(jī)制來防止信息傳輸過程中產(chǎn)生沖突，導(dǎo)致的電子標(biāo)簽的相關(guān)信息的讀取失?。徊扇《嘀吩L問控制機(jī)制時，可以采用時分多址訪問(TDMA，TimeDivision Multiple Access)方式、頻分多址訪問(FDMA, Frequency Division MultipleAccess)方式和碼分多址訪問(CDMA, Code Division Multiple Access)方式的防沖突算法;然后，RFID讀寫模塊和電子標(biāo)簽之間的射頻信號耦合方式是電感耦合時，可以利用電子標(biāo)簽對物體的唯一標(biāo)識特性，根據(jù)RFID讀寫模塊與手部上的電子標(biāo)簽之間的射頻信號強(qiáng)度，獲得各手指和手掌在3D虛擬人機(jī)界面成像空間的位置信息；根據(jù)獲得的相鄰兩 次位置信息計算手指或手掌的運動速度、運動方向和運動軌跡；或，RFID讀寫模塊和電子標(biāo)簽之間的射頻信號耦合方式是電磁反向散射耦合，利用雷達(dá)定位原理，根據(jù)發(fā)射的射頻信號和回波信號的傳輸時間和角度，測量得到手部的距離信息和角度信息，根據(jù)該距離信息和角度信息，獲得各手指和手掌在3D虛擬人機(jī)界面成像空間的位置信息，根據(jù)獲得的相鄰兩次位置信息計算手指或手掌的運動速度、運動方向和運動軌跡；其中，距離信息可以通過測量RFID讀寫模塊的射頻信號和電子標(biāo)簽的回波信號之間的時間差，將時間差除以2，再乘以光速，得到電子標(biāo)簽與RFID讀寫模塊之間的距離；角度信指的是電子標(biāo)簽相對RFID讀寫模塊的天線的角度，主要測量仰角和方位角，這里，RFID讀寫模塊發(fā)射的射頻信號的波束類似于探照燈的光柱，形狀較窄，并具有很強(qiáng)的方向性，可以通過RFID讀寫模塊不停的改變天線方向，以實現(xiàn)大空域的探測覆蓋，射頻信號的波束照到某個方向上時，如果有電子標(biāo)簽反饋的回波信號，RFID讀寫模塊即可記錄下角度信息，如果沒有回?fù)苄盘?，則換方向繼續(xù)探測；或，可以在RFID讀寫模塊應(yīng)用智能波束掃描天線陣，RFID讀寫模塊可以按照一定的處理順序，智能地打開和關(guān)閉不同的天線，能夠感知不同天線覆蓋區(qū)域的電子標(biāo)簽，增大系統(tǒng)覆蓋范圍，同時記錄各手指或手掌上電子標(biāo)簽的坐標(biāo)；終端的處理模塊根據(jù)RFID讀寫模塊在設(shè)置的時間間隔內(nèi)針對同一電子標(biāo)簽的ID對應(yīng)手指或手掌，獲取的連續(xù)的位置信息，計算手指或手掌的運動速度、運動方向、運動軌跡等；然后，處理模塊根據(jù)位置信息、運動速度、運動方向和運動軌跡等信息，生成數(shù)據(jù)文件，并將該數(shù)據(jù)文件保存在RFID讀寫模塊中，例如，終端內(nèi)置的NFC芯片作為RFID讀寫設(shè)備時，則可以將數(shù)據(jù)文件保存在該NFC芯片中，也可以將該數(shù)據(jù)文件保存到終端的存儲模塊中。步驟105，將各手指和手掌在3D虛擬人機(jī)界面成像空間的位置信息與3D虛擬人機(jī)界面成像空間中顯示的控件或熱點進(jìn)行匹配處理；具體的，根據(jù)對各手指和手掌在3D虛擬人機(jī)界面成像空間的位置信息，判斷各手指和手掌在3D虛擬人機(jī)界面成像空間的位置，是否落入3D虛擬人機(jī)界面成像空間中顯示的控件或熱點的空間范圍內(nèi)，如果是，則認(rèn)為手指或手掌觸碰到控件或熱點，然后執(zhí)行步驟106，如果否，則認(rèn)為手指或手掌沒有觸碰到控件或熱點，結(jié)束流程；需要說明的是，手部佩戴配置有電子標(biāo)簽的手套時，或?qū)㈦娮訕?biāo)簽設(shè)計成涂抹形式吋，還能夠精確計算出手部的輪廓，手部與控件的相對位置和形態(tài)，例如握的手勢等，根據(jù)手部與空間的相對位置和形態(tài)，判斷各手指和手掌在3D虛擬人機(jī)界面成像空間的位置，是否落入3D虛擬人機(jī)界面成像空間中顯示的控件或熱點的空間范圍內(nèi)。步驟106，判斷手指或手掌的動作是否符合3D虛擬人機(jī)界面成像空間中控件或熱點的觸控動作定義；具體的，一般情況下，如果手指或手掌的輪廓占據(jù)的空間位置與控件或熱點的空間范圍有重疊，則表示手指或手掌已經(jīng)觸碰到控件或熱點，處理模塊根據(jù)手指或手掌的位置、運動速度、運動方向和運動軌跡，判斷手指或手掌的動作是否符合3D虛擬人機(jī)界面成像空間中控件或熱點的觸控動作定義，如果符合，則認(rèn)為手指或手掌的動作有效，執(zhí) 行步驟107，觸發(fā)對3D虛擬人機(jī)界面成像空間中控件或熱點的操作；如果不符合，則認(rèn)為手指或手掌的動作無效，則忽視該手指或手掌的動作，結(jié)束流程；這里，判斷手指或手掌的動作是否符合3D虛擬人機(jī)界面成像空間中控件或熱點的觸控動作定義，指的是判斷手指或手掌的位置、運動速度、運動方向和運動軌跡是否符合3D虛擬人機(jī)界面成像空間中控件或熱點的觸控動作定義，例如，觸控動作可以為按壓、撥動、推拉、提起、放下、放大、縮小、抓握、旋轉(zhuǎn)
坐寸ο步驟107，符合3D虛擬人機(jī)界面成像空間中控件或熱點的觸控動作定義時，觸發(fā)對3D虛擬人機(jī)界面成像空間中控件或熱點的操作；具體的，根據(jù)手指或手掌位置、運動速度、運動方向和運動軌跡區(qū)分手指或手掌的動作種類，例如，手指或手掌的運動速度可以反映動作的力度，根據(jù)カ度確定操作的程度和方式等；例如，弾奏3D虛擬鋼琴時，如果手指的位置與虛擬琴鍵的空間范圍重合，表示手指接觸到琴鍵；手指的運動方向向下時，表示是按壓琴鍵，需要發(fā)出聲音；手指的運動速度越快，表明按壓琴鍵カ度越大，發(fā)出的聲音就越大。為實現(xiàn)上述方法，本發(fā)明還提供ー種3D人機(jī)交互系統(tǒng)，圖3是本發(fā)明實現(xiàn)3D人機(jī)交互系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖，如圖3所示，該系統(tǒng)包括第一配置模塊31，用于為手部配置不同ID的電子標(biāo)簽；第二配置模塊32，用于配置包含3D虛擬人機(jī)界面成像空間的射頻電磁場；RFID讀寫模塊33，用于手部進(jìn)入射頻電磁場后，獲取手部上電子標(biāo)簽的相關(guān)信息；處理模塊34，用于根據(jù)獲取的電子標(biāo)簽的相關(guān)信息，獲得各手指和手掌在3D虛擬人機(jī)界面成像空間的位置信息、運動速度、運動方向和運動軌跡；將所述位置信息與3D虛擬人機(jī)界面成像空間中顯示的控件或熱點進(jìn)行匹配處理；判斷手指或手掌的動作是否符合3D虛擬人機(jī)界面成像空間中控件或熱點的觸控動作定義；符合3D虛擬人機(jī)界面成像空間中控件或熱點的觸控動作定義時，觸發(fā)對3D虛擬人機(jī)界面成像空間中控件或熱點的操作。以上所述，僅為本發(fā)明的較佳實施例而已，并非用于限定本發(fā)明的保護(hù)范圍，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種3D人機(jī)交互方法，其特征在于，為手部配置不同ID的電子標(biāo)簽，并配置包含3D虛擬人機(jī)界面成像空間的射頻電磁場，該方法還包括 手部進(jìn)入射頻電磁場后，獲取手部上電子標(biāo)簽的相關(guān)信息； 根據(jù)獲取的電子標(biāo)簽的相關(guān)信息，獲得各手指和手掌在3D虛擬人機(jī)界面成像空間的位置信息、運動速度、運動方向和運動軌跡； 將所述位置信息與3D虛擬人機(jī)界面成像空間中顯示的控件或熱點進(jìn)行匹配處理；判斷手指或手掌的動作是否符合3D虛擬人機(jī)界面成像空間中控件或熱點的觸控動作定義；符合3D虛擬人機(jī)界面成像空間中控件或熱點的觸控動作定義時，觸發(fā)對3D虛擬人機(jī)界面成像空間中控件或熱點的操作。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其特征在于，所述為手部配置不同ID的電子標(biāo)簽為 為人體的各個手指和手掌分別配置不同ID的電子標(biāo)簽，并將手指或手掌與電子標(biāo)簽的ID的對應(yīng)關(guān)系保存到終端的存儲模塊中。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于， 所述電子標(biāo)簽為RFID電子標(biāo)簽中的無源標(biāo)簽或RFID電子標(biāo)簽中的有源標(biāo)簽； 所述為手部配置不同ID的電子標(biāo)簽的方式是利用黏貼、涂抹、佩戴、植入方式將電子標(biāo)簽直接配置在各個手指或手掌上，或間接地配置在手指或手掌上。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其特征在于，所述配置包含3D虛擬人機(jī)界面成像空間的射頻電磁場為 通過調(diào)節(jié)終端中作為RFID讀寫模塊的RF輸出功率或天線工作頻率，調(diào)整射頻電磁場的作用范圍，使射頻電磁場包含所述3D虛擬人機(jī)界面成像空間。
5.根據(jù)權(quán)利要求I或4所述的方法，其特征在于， 所述3D虛擬人機(jī)界面成像空間增大或縮??； 所述射頻電磁場根據(jù)3D虛擬人機(jī)界面成像空間的增大而增大，根據(jù)3D虛擬人機(jī)界面成像空間的減小而減小。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其特征在于，所述獲取手部上電子標(biāo)簽的相關(guān)信息為 終端內(nèi)的RFID讀寫模塊和電子標(biāo)簽之間通過耦合元件進(jìn)行射頻信號的無接觸耦合，耦合通道內(nèi)，RFID讀寫模塊和電子標(biāo)簽之間進(jìn)行能量傳遞和數(shù)據(jù)交換，數(shù)據(jù)交換后，終端獲取手部上電子標(biāo)簽的相關(guān)信息。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于，所述RFID讀寫模塊和電子標(biāo)簽之間的耦合方式為電感耦合時，所述終端獲取手部上電子標(biāo)簽的相關(guān)信息為 將RFID讀寫模塊中的天線與電子標(biāo)簽的天線的距離的變化轉(zhuǎn)化成天線電壓或電流的變化，終端的處理模塊根據(jù)電阻負(fù)載調(diào)制數(shù)據(jù)信息傳遞的原理，對電子標(biāo)簽的天線電壓進(jìn)行調(diào)制，對RFID讀寫模塊的天線電壓進(jìn)行解調(diào)，得到電子標(biāo)簽的相關(guān)信息。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于，所述RFID讀寫模塊和電子標(biāo)簽之間的耦合方式為電磁反向散射耦合時，所述終端獲取手部上電子標(biāo)簽的相關(guān)信息為根據(jù)雷達(dá)定位原理，RFID讀寫模塊的天線發(fā)射出去的射頻信號，碰到電子標(biāo)簽后反射，帶回各手指或手掌的電子標(biāo)簽的相關(guān)信息。
9.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，為手部配置的電子標(biāo)簽為無源電子標(biāo)簽時，所述終端獲取手部上電子標(biāo)簽的相關(guān)信息為配置電子標(biāo)簽的手部進(jìn)入到射頻電磁場后，接收終端內(nèi)的RFID讀寫模塊通過天線發(fā)出的射頻信號，將獲得的感應(yīng)電流作為工作電流，發(fā)送存儲在自身芯片中的電子標(biāo)簽的相關(guān)信息給RFID讀寫模塊；RFID讀寫模塊讀取電子標(biāo)簽的相關(guān)信息并進(jìn)行解碼，將解碼后的電子標(biāo)簽的相關(guān)信息送至終端的處理模塊進(jìn)行數(shù)據(jù)處理。
10.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，為手部配置的電子標(biāo)簽為有源電子標(biāo)簽時，所述終端獲取手部上電子標(biāo)簽的相關(guān)信息為 手部進(jìn)入到射頻電磁場后，主動將存儲在自身芯片中的電子標(biāo)簽的相關(guān)信息通過某頻率的信號發(fā)送給RFID讀寫模塊，RFID讀寫模塊讀取電子標(biāo)簽的相關(guān)信息后，對該電子標(biāo)簽的相關(guān)信息進(jìn)行解碼，將解碼后的電子標(biāo)簽的相關(guān)信息發(fā)送給終端的處理模塊進(jìn)行數(shù)據(jù)處理。
11.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于，所述獲得各手指和手掌在3D虛擬人機(jī)界面成像空間的位置信息、運動速度、運動方向和運動軌跡為 終端內(nèi)的RFID讀寫模塊獲取到手部的電子標(biāo)簽的相關(guān)信息后，根據(jù)電子標(biāo)簽的相關(guān)信息中的電子標(biāo)簽的ID，以及終端中存儲模塊保存的手指或手掌與電子標(biāo)簽的ID的對應(yīng)關(guān)系，判斷出在射頻電磁場中運動的具體手指或手掌的部位； 根據(jù)RFID讀寫模塊與手部上的電子標(biāo)簽之間的射頻信號強(qiáng)度，獲得各手指和手掌在3D虛擬人機(jī)界面成像空間的位置信息；根據(jù)獲得的相鄰兩次位置信息計算手指或手掌的運動速度、運動方向和運動軌跡。
12.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于，所述獲得各手指和手掌在3D虛擬人機(jī)界面成像空間的位置信息、運動速度、運動方向和運動軌跡為 終端內(nèi)的RFID讀寫模塊獲取到手部的電子標(biāo)簽的相關(guān)信息后，根據(jù)電子標(biāo)簽的相關(guān)信息中的電子標(biāo)簽的ID，以及終端中存儲模塊保存的手指或手掌與電子標(biāo)簽的ID的對應(yīng)關(guān)系，判斷出在射頻電磁場中運動的具體手指或手掌的部位； 利用雷達(dá)定位原理，根據(jù)發(fā)射的射頻信號和回波信號的傳輸時間和角度，測量得到手部的距離信息和角度信息，根據(jù)該距離信息和角度信息，獲得各手指和手掌在3D虛擬人機(jī)界面成像空間的位置信息，根據(jù)獲得的相鄰兩次位置信息計算手指或手掌的運動速度、運動方向和運動軌跡。
13.根據(jù)權(quán)利要求11或12所述的方法，其特征在于，該方法還包括 處理模塊根據(jù)位置信息、運動速度、運動方向和運動軌跡，生成數(shù)據(jù)文件，并將所述數(shù)據(jù)文件保存在RFID讀寫模塊中或終端的存儲模塊中。
14.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其特征在于，所述將所述位置信息與3D虛擬人機(jī)界面成像空間中顯示的控件或熱點進(jìn)行匹配處理為 根據(jù)對各手指和手掌在3D虛擬人機(jī)界面成像空間的位置信息，判斷各手指和手掌在3D虛擬人機(jī)界面成像空間的位置，是否落入3D虛擬人機(jī)界面成像空間中顯示的控件或熱點的空間范圍內(nèi)，如果是，則認(rèn)為手指或手掌觸碰到控件或熱點。
15.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其特征在于，所述判斷手指或手掌的動作是否符合3D虛擬人機(jī)界面成像空間中控件或熱點的觸控動作定義為 處理模塊根據(jù)手指或手掌的位置、運動速度、運動方向和運動軌跡，判斷手指或手掌的動作是否符合3D虛擬人機(jī)界面成像空間中控件或熱點的觸控動作定義。
16.—種3D人機(jī)交互系統(tǒng),其特征在于,該系統(tǒng)包括 第一配置模塊，用于為手部配置不同ID的電子標(biāo)簽； 第二配置模塊，用于配置包含3D虛擬人機(jī)界面成像空間的射頻電磁場； RFID讀寫模塊，用于手部進(jìn)入射頻電磁場后，獲取手部上電子標(biāo)簽的相關(guān)信息； 處理模塊，用于根據(jù)獲取的電子標(biāo)簽的相關(guān)信息，獲得各手指和手掌在3D虛擬人機(jī)界面成像空間的位置信息、運動速度、運動方向和運動軌跡；將所述位置信息與3D虛擬人機(jī)界面成像空間中顯示的控件或熱點進(jìn)行匹配處理；判斷手指或手掌的動作是否符合3D虛擬人機(jī)界面成像空間中控件或熱點的觸控動作定義；符合3D虛擬人機(jī)界面成像空間中控件或熱點的觸控動作定義時，觸發(fā)對3D虛擬人機(jī)界面成像空間中控件或熱點的操作。
全文摘要
本發(fā)明公開一種3D人機(jī)交互方法，包括為手部配置不同ID的電子標(biāo)簽，配置包含3D虛擬人機(jī)界面成像空間的射頻電磁場；手部進(jìn)入射頻電磁場后，獲取手部上電子標(biāo)簽的相關(guān)信息；根據(jù)獲取的電子標(biāo)簽的相關(guān)信息，獲得各手指和手掌在3D虛擬人機(jī)界面成像空間的位置信息、運動速度、運動方向和運動軌跡；將所述位置信息與3D虛擬人機(jī)界面成像空間中顯示的控件或熱點進(jìn)行匹配處理；判斷手指或手掌的動作是否符合3D虛擬人機(jī)界面成像空間中控件或熱點的觸控動作定義；觸發(fā)對3D虛擬人機(jī)界面成像空間中控件或熱點的操作；本發(fā)明還提供一種3D人機(jī)交互系統(tǒng)。根據(jù)本發(fā)明的技術(shù)方案，能夠?qū)崿F(xiàn)符合精準(zhǔn)觸控要求的裸眼3D人機(jī)交互。
文檔編號G06K17/00GK102819315SQ20121025598
公開日2012年12月12日 申請日期2012年7月23日 優(yōu)先權(quán)日2012年7月23日
發(fā)明者楊祥陵 申請人:中興通訊股份有限公司