[發明專利]一種基于三維超聲波定位的低功耗空鼠筆的實現方法

有效

• 申請號: 201710139996.8
• 申請日: 2017-03-08
• 公開（公告）號: CN106933385B
• 公開（公告）日: 2019-05-28
• 發明（設計）人: 燕學智;溫艷鑫;孫曉穎;陳建;溫泉;劉國紅;于海洋;王海云
• 申請（專利權）人: 吉林大學
• 主分類號: G06F3/0346
• 分類號: G06F3/0346;G06F3/038
• 代理公司: 吉林長春新紀元專利代理有限責任公司 22100
• 代理人: 魏征驥

本發明提供一種基于三維超聲波定位的低功耗空鼠筆的實現方法，屬于三維人機交互技術領域。觸發按鍵，空鼠筆發射超聲波及紅外信號；電子白板接收空鼠筆發射的超聲波及紅外信號，并采用超聲波三維高精度無線定位技術獲得空鼠筆的位置，一系列的空鼠筆位置形成空鼠筆的運動軌跡；經坐標變換將空鼠筆的運動軌跡轉化為平面軌跡，所述電子白板將所述平面軌跡轉換為屏幕上的光標軌跡，以依靠所述空鼠筆的運動實現對電子白板屏幕上的光標進行控制；觸發不同按鍵，以不同的紅外編碼方式發送按鍵信息，實現空鼠筆的不同按鍵功能。本發明具有操控范圍大、符合人機交互操作習慣、功耗低等優點，適合于書空操控等非精確操控場合。

技術領域

本發明涉及一種空鼠筆的實現方法，具體涉及一種基于三維超聲波定位的低功耗空鼠筆的實現方法，可實現空鼠筆空間軌跡到平面軌跡的映射，符合人機交互操作習慣，可應用于三維筆式人機交互技術領域。

背景技術

鼠標是一種計算機的周邊輸入設備，傳統的鼠標可分為機械式鼠標、光電鼠標和激光鼠標。機械式鼠標一般包括滾球、輥柱和光柵信號傳感器，當拖動鼠標時，帶動滾球轉動，滾球又帶動輥柱轉動，裝在輥柱端部的光柵信號傳感器產生的光電脈沖信號反映出鼠標器在垂直和水平方向的位移變化，再通過電腦程序的處理和轉換來控制屏幕上的光標移動。光電鼠標是通過檢測鼠標器的位移，將位移信號轉換為電脈沖信號，再通過程序的處理和轉換來控制屏幕上的光標移動。但是這三類鼠標都必須放在平面上操作，而且應用平面也有一定的限制，例如，機械式鼠標需要在有一定摩擦力的平面上使用，而光電鼠標不能在透光率小的平面上使用，比如玻璃平面就不行。隨著人機交互技術的發展，大屏幕智能終端在生活和工作中日益普及，其應用場景也變得多樣化。如在家庭影院、多媒體教育、媒體會議等場合，人們可能需要以躺著、站著或移動等方式對媒體終端交互，在這種場景下，傳統的二維鼠標沒有桌面的輔助，會使人機交互變得非常不便，人們迫切希望一種能夠在三維空間內對媒體終端進行交互的方式來適應這些新型交互場合，空中鼠標應運而生。

空中鼠標采用的技術大致有紅外線技術、光電傳感技術、加速度傳感器和陀螺儀等。采用紅外線技術的空中鼠標，使用有效距離只有1.5m，且需要點對點通信，方向性很強；采用光電傳感技術的空中鼠標，使用有效距離更廣，沒有方向限制，但是不能脫離平面而工作；采用加速度傳感器和陀螺儀的空中鼠標難以準確定位，而且操作不直觀，不適用于電子白板。

目前已有一些關于空中鼠標的介紹。

中國專利“空中鼠標、空中鼠標控制系統及實現控制的方法”(申請號201110299730.2)提供了一種空中鼠標和含有這種鼠標的控制系統，利用紅外攝像定位模塊實現對空中鼠標的定位，并基于紅外或無線發射將狀態信息發送至主機；中國專利“簡易空中鼠標的實現方法、視頻終端及系統”(申請號201110444085.9)提供了一種簡易空中鼠標的實現方法、視頻終端及系統，通過攝像裝置獲取空中鼠標相對初始位置的偏轉角度和方向，并以此偏轉角度和方向及預設的比例參數確定視頻終端上的光標位置；中國專利“一種應用于互交式電子白板的空中鼠標”(申請號201610229694.5)公開了一種多媒體教學設備中應用于互交式電子白板的空中鼠標，利用攝像器檢測鼠標坐標，利用無線信號接收機接收信號，并與相應的軟件結合實現鼠標的功能。但是此類方法需要特定的攝像裝置對空中鼠標進行定位，成本較高，且受環境干擾嚴重，不適用于三維大空間人機交互。