[發明專利]一種基于射頻標簽的無線鼠標實現方法

有效

• 申請號: 201510027752.1
• 申請日: 2015-01-20
• 公開（公告）號: CN104793766B
• 公開（公告）日: 2017-12-19
• 發明（設計）人: 林瓊政;楊磊;劉天賜;劉云浩
• 申請（專利權）人: 無錫華系天下科技有限公司
• 主分類號: G06F3/0354
• 分類號: G06F3/0354;G06K19/07
• 代理公司: 北京品源專利代理有限公司11332
• 代理人: 路凱,胡彬

技術領域

本發明涉及三維交互技術領域，尤其涉及一種基于射頻標簽的無線鼠標實現方法。

背景技術

鼠標自1963年由美國科學家道格拉斯·恩格爾巴特發明以來，在人機交互設備中得到最廣泛的應用。鼠標通過檢測其在運行平面內二維運動來工作，它在二維人機交互中起著重大的作用。然而，隨著三維展現技術的發展，在計算機使用過程中，用戶需要處理三維場景，傳統的鼠標不能很好的應用于三維場景中。于是三維交互技術應運而生。

現有的三維交互技術主要分為三類：基于計算機視覺的方法、基于傳感器的方法和設備獨立的方法。基于計算機視覺的方法利用圖像處理的相關技術通過攝像頭和紅外線捕捉用戶動作，比如微軟的Kinect可以識別用戶的關節運動，LeapMotion可以追蹤用戶的手指。然而，基于視覺的方法必須確保用戶可以直接被攝像頭捕捉，而且難以處理用戶重疊的問題。基于傳感器的方法利用大量的傳感器對用戶行為進行感知，比如數據手套。但此類方法的造價高昂，難以普及。設備獨立的方法利用人體對電磁波或聲波傳播的影響來判斷用戶行為，其準確度有限。

射頻識別(Radio Frequency Identification，RFID)技術在日常生活中得到了越來越多的應用。由于RFID標簽即射頻標簽部署方便，可以在較低的成本下大量的部署。一個標簽由一個微型芯片和天線組成。閱讀器可以在不接觸芯片的前提下收集標簽的身份識別號(ID)。RFID設計的初衷是自動識別物體，不過在最近幾年，它的潛在應用得到了廣泛的研究。利用RFID進行人機交互可以克服上述三類方法存在的問題，但是，目前的針對單個射頻標簽的技術還存在相位測量不準確、多普勒偏移、精度不足、受人手影響大等問題。

發明內容

本發明的目的在于通過一種基于射頻標簽的無線鼠標實現方法，來解決以上背景技術部分提到的問題。

為達此目的，本發明采用以下技術方案：

一種基于射頻標簽的無線鼠標實現方法，其包括：

A、將標簽貼到小球指定位置；

B、通過天線陣列，采集相位值；

C、計算小球的初始狀態；

D、對運動中的小球進行追蹤；

E、對小球狀態變化進行平滑；

F、將小球狀態變化轉換為用戶交互行為。

特別地，所述步驟A具體包括：

按照一定規則，劃分球面所在空間區域；

將射頻標簽均勻地貼到球面上或者球體內其他位置，確保標簽與球體的相對位置不發生改變；

建立球體坐標系，計算各個標簽在球體坐標系下的坐標值。

特別地，所述步驟B具體包括：

控制天線陣列采集并記錄標簽的相位值；

對于天線未讀取到的標簽，記錄其相位值為空。

特別地，所述步驟C具體包括：

對小球可能的狀態空間進行劃分；

遍歷小球狀態空間，假設每個劃分的分區狀態為目標狀態；

計算被假設狀態球上各標簽與各天線間的理論相位值；

比較理論相位值與測量相位值，評估各假設狀態是目標狀態的概率。

特別地，所述步驟D具體包括：

預測小球的狀態變化；

得到狀態變化后球上各標簽與各天線間的距離變化的理論值；

根據所述理論值與實際計算的距離變化值的差異大小，對小球的狀態估計進行修正；

其中，所述預測小球的狀態變化具體包括：得到上一狀態小球的狀態向量；利用狀態向量，根據狀態轉移方程，獲得小球在當前時刻的狀態向量；

所述得到狀態變化后球上各標簽與各天線間的距離變化的理論值；根據所述理論值與實際計算的距離變化值的差異大小，對小球的狀態估計進行修正，具體包括：計算小球狀態轉移與觀測值之間的權重因子；將權重因子作用在觀測值與理論值的偏差上，修正預測的小球狀態向量，得到小球狀態估計值。

特別地，所述步驟E具體包括：

選取當前時間到之前一段時間作為平滑的時間窗口；

根據時間窗口內所有的小球狀態估計值和測得的球上標簽相位值，對小球的狀態轉移進行平滑處理。

特別地，所述步驟F具體包括：

根據小球在各個時刻的狀態，估計小球的運動趨勢；

通過對小球運動趨勢的判斷，估計用戶的交互行為。

特別地，所述步驟A中建立球體坐標系，計算各個標簽在球體坐標系下的坐標值，具體包括：

確定球體坐標系原點；

選定坐標軸，建立右手直角坐標系；