[發(fā)明專利]一種立體交互系統(tǒng)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201110343598.0
• 申請(qǐng)日: 2011-11-03
• 公開（公告）號(hào): CN102508562A
• 公開（公告）日: 2012-06-20
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 宋磊;劉寧
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 深圳超多維光電子有限公司
• 主分類號(hào): G06F3/033
• 分類號(hào): G06F3/033;G06F3/041
• 代理公司: 北京安信方達(dá)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11262
• 代理人: 栗若木;顏濤

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及立體交互技術(shù)，尤其涉及一種立體交互系統(tǒng)。

背景技術(shù)

目前的人機(jī)交互式系統(tǒng)的各種解決方案大都是基于2D顯示的基礎(chǔ)之上的，也就是說，用戶操作所帶來的直接顯示效果是以2D來展現(xiàn)的。更進(jìn)一步，采用陰影，近大遠(yuǎn)小等透視效果來近似模擬一種立體的感覺。

隨著3D顯示技術(shù)的發(fā)展，這種基于2D的顯示界面將帶來一系列的不符合常理的操作結(jié)果。因?yàn)?D帶給操作者的直觀顯示效果是，所有的操作界面是凸出，或者，凹進(jìn)屏幕的。目前比較普遍的觸摸屏的手指或者操作筆都只能在屏幕上進(jìn)行二維的操作，對(duì)于真正的3D操作界面，浮在空中或者凹進(jìn)屏幕的界面，這種傳統(tǒng)的方式都會(huì)讓操作者感覺并沒有真正觸摸到實(shí)際的界面。

雖然目前的虛擬現(xiàn)實(shí)(VR)技術(shù)中有利用數(shù)據(jù)手套等去對(duì)在空間中的物體進(jìn)行操作的技術(shù)。但是這種技術(shù)的實(shí)現(xiàn)復(fù)雜，比如需要精度很高的數(shù)據(jù)手套，能夠?qū)φ麄€(gè)虛擬空間建模的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，有時(shí)候還需要特殊的顯示頭盔才能屏蔽實(shí)際環(huán)境對(duì)虛擬環(huán)境的干擾。相應(yīng)地，使用者使用不便，成本也相當(dāng)昂貴。因此在很多設(shè)備特別是移動(dòng)設(shè)備上并不適合使用。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種結(jié)合立體顯示來模擬立體交互時(shí)使用的操作棒。

為了解決上述問題，本發(fā)明提供了一種操作棒，包括外殼，還包括：

以可伸縮的方式與所述外殼連接的可伸縮頭部；

通信單元，用于實(shí)現(xiàn)操作棒與被操作設(shè)備之間的信息交互；及

定位單元，用于實(shí)時(shí)檢測(cè)操作棒在空間中的位置和/或姿態(tài)，并將檢測(cè)到的三維位置信息傳送給通信單元發(fā)送。

較佳地，該操作棒還包括：

伸縮感應(yīng)單元，用于實(shí)時(shí)檢測(cè)操作棒可伸縮頭部的縮進(jìn)長度并將檢測(cè)到的縮進(jìn)長度的信息傳送給通信單元發(fā)送。

較佳地，該操作棒還包括：

力反饋單元，用于根據(jù)所述通信單元接收的力反饋指令，執(zhí)行模擬力反饋的動(dòng)作。

較佳地，

所述定位單元包括作運(yùn)動(dòng)軌跡檢測(cè)的傳感器，和/或作方位角檢測(cè)的傳感器，該運(yùn)動(dòng)軌跡的初始位置設(shè)置為操作棒初始狀態(tài)下在以顯示屏幕所在平面為基準(zhǔn)的參照系中的相對(duì)位置。

較佳地，

所述可伸縮頭部包括操作棒頭和抵頂于該操作棒頭和伸縮感應(yīng)裝置之間的彈性部件；

所述伸縮感應(yīng)單元采用壓力傳感的方式實(shí)現(xiàn)，用于感應(yīng)所述彈性部件的壓力，轉(zhuǎn)化為相應(yīng)的電信號(hào)并傳送給通信單元發(fā)送。

較佳地，

所述力反饋單元采用電子機(jī)械裝置實(shí)現(xiàn)，用于在收到力反饋指令后，模擬一個(gè)真實(shí)的被操作單元被按壓的震動(dòng)。

較佳地，

所述可伸縮頭部遠(yuǎn)離外殼的一端為一尖端。

上述方案所提供的操作棒具備定位單元和可伸縮頭部，可以知道操作棒的空間位置和姿態(tài)，從而可以獲得模擬立體交互時(shí)所需要的各種參數(shù)，并可以在接觸屏幕后發(fā)生縮進(jìn)，使得觸控操作讓用戶感覺到更多的真實(shí)感。

本發(fā)明要解決的又一技術(shù)問題是提供一種可以結(jié)合立體顯示來模擬立體交互的立體交互方法和相應(yīng)的被操作設(shè)備。

為了解決上述問題，本發(fā)明提供了一種立體交互方法，用于在被操作設(shè)備上模擬操作棒對(duì)感應(yīng)屏幕上立體顯示的被操作單元的操作，該立體交互方法包括：

根據(jù)被操作單元的立體圖像的視差確定被操作單元表面相對(duì)于屏幕的深度；

根據(jù)實(shí)時(shí)獲取的操作棒接觸部的三維位置信息確定操作棒接觸部的三維位置，比較操作棒接觸部的三維位置和所顯示的被操作單元表面的三維位置，實(shí)時(shí)判斷操作棒是否與被操作單元發(fā)生虛擬碰觸；

如判斷操作棒碰觸到被操作單元，通過對(duì)被操作單元的立體圖像的視差調(diào)整，模擬被操作單元被按壓時(shí)的深度變化。

較佳地，

所述操作棒接觸部的三維位置和被操作單元表面的三維位置均采用相對(duì)坐標(biāo)來表示，該相對(duì)坐標(biāo)以感應(yīng)屏幕所在平面為參照系來確定。

較佳地，

所述根據(jù)實(shí)時(shí)獲取的操作棒接觸部的三維位置信息確定操作棒接觸部的三維位置，包括：至少在所述操作棒不碰觸所述感應(yīng)屏幕時(shí)，所述操作棒接觸部的三維位置根據(jù)接收的操作棒接觸部的三維坐標(biāo)信息得到，或者，根據(jù)接收的操作棒上另一部位的三維坐標(biāo)信息、操作棒的方位角信息及接觸部到該另一部位的固有距離計(jì)算得到。

較佳地，

所述根據(jù)實(shí)時(shí)獲取的操作棒接觸部的三維位置信息確定操作棒接觸部的三維位置，包括：在所述操作棒碰觸所述感應(yīng)屏幕時(shí)，所述操作棒接觸部的三維位置根據(jù)操作棒頭部的縮進(jìn)長度、操作棒的方位角及操作棒與感應(yīng)屏幕的碰觸位置計(jì)算得到。