CN101916141A - 一种基于空间定位技术的交互式输入装置和方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种基于空间定位技术的交互式输入装置和方法，该装置包括手持端-A和接收端-B两部分。其中，所述手持端-A主要包括信号产生及发射模块；所述接收端-B主要包括无线信号接收模块、模/数转换器和三维轨迹投影模块。利用该装置，能够将手持端在三维空间移动过程的一系列点的位置信息，通过投影或自适应算法确定为二维平面坐标位置和时间变量信息，并将该信息转化为鼠标操作或字符输入指令，将其输出在显示屏上，从而实现交互式输入。采用该输入装置和方法，能使操作者在任意位置、以任意姿势操作和录入。为用户提供自然条件下的录入体验和流畅操作感受。

Description

一种基于空间定位技术的交互式输入装置和方法
技术领域
本发明涉及计算机等智能设备的输入技术，尤其涉及一种基于空间定位技术的交互式输入装置和方法。
背景技术
现在的计算机、智能手机以及众多嵌入式装置等的智能设备，其输入大部分还是通过鼠标或键盘(或按键)来完成的，也有一些是通过触摸屏来完成的。但这些输入设备存在的问题是：有线、有物理接触或者需要介质依托，因而人们使用这些输入设备时，必须在相对位置固定的设备上才能进行操作。
因此，现有的输入设备受使用环境和条件的限制较大。
本发明提出了一套基于空间定位的输入方法，可以在空间中任意位置实现输入，直接解决了以往计算机、其它智能设备的输入依赖固定位置设备的问题。
发明内容
有鉴于此，本发明的主要目的在于提供一种基于空间定位技术的交互式输入装置和方法，能够在空间中任意位置实现输入，以使计算机等智能设备不再依赖固定位置的输入装置的限制。
为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：
一种基于空间定位技术的交互式输入装置，该装置包括：
手持端和接收端两部分；所述手持端进一步包括信号产生及发射模块，所述接收端进一步包括无线信号接收模块、模/数转换器和三维轨迹投影模块；其中：
信号产生及发射模块，用于通过内部电路激发以产生无线信号，并将该无线信号发射出去；
无线信号接收模块，用于接收所述信号产生及发射模块发射的无线信号，并将该无线信号传送至模/数转换器；
模/数转换器，用于将所述无线信号接收模块传来的模拟信号转换为数字信号形式，并将该数字信号传送至三维轨迹投影模块；
三维轨迹投影模块，用于实时接收所述模/数转换器传送来的数字信号，通过该数字信号获取所述手持端在空中移动时相对自身的三维坐标和时间变量，并通过对该手持端的位置信息和时间变量的分析，将接收到的数字信号转化为一系列连续点的位置信息。
其中，所述信号产生及发射模块，能够产生超声波、红外线、蓝牙、超宽带或Zigbee的不同波段的无线信号。
所述无线信号接收模块，能够接收包括超声波、红外线、蓝牙、超宽带或Zigbee在内的不同波段的无线信号，并利用此无线信号获得信号产生及发生模块的位置信息。
所述三维轨迹投影模块，能够工作在字符输入和鼠标操作两种模式下；
在所述字符输入模式下，能够将所述记录的连续点投影到指定平面或经自适应算法确定的二维平面上形成笔画；
在所述鼠标操作模式下，这些被投影的点的二维平面坐标位置和时间变量被转化为鼠标操作指令。
一种基于空间定位技术的交互式输入方法，该方法包括：
A、操作者在三维空间移动手持端，并通过手持端发射无线信号；
B、接收端通过无线信号接收模块接收所述手持端发射的无线信号，再将该无线信号传送至模/数转换器，经所述模/数转换器将该模拟信号转换为数字信号，然后将数字信号传送至三维轨迹投影模块；
C、三维轨迹投影模块实时接收所述数字信号，利用该数字信号获取所述手持端在空中移动时相对自身的三维坐标和时间变量，将其转化为一系列连续点的位置信息；通过对手持端的位置信息和时间变化的分析，以实现鼠标操作和字符输入功能。
所述鼠标操作的实现过程，具体为：接收端获取手持端移动过程中一系列连续点的位置信息，这些连续点被投影到指定平面或经自适应算法确定的二维平面上，将所述被投影的点的二维平面坐标位置和时间变量就被转化为鼠标操作指令，并通过该三维轨迹投影模块的输出，在操作终端的屏幕上显示出来。
所述字符输入的实现过程，具体为：手持端在空中移动时，记录从提笔到到停笔的过程中产生的一系列连续点的位置信息，将这些连续点投影到指定平面或经自适应算法确定的二维平面上就形成笔画，当输入一个字符或文字的所有笔画完成后，通过现有的手写识别软件即可实现文字的识别和输入功能。
本发明所提供的基于空间定位技术的交互式输入装置和方法，打破了传统的输入装置或设备，依赖有线、接触式或依托式的常规输入方式，为下一代的人机交互方式提供了一种新的输入技术。基于空间定位的交互式输入装置和方法，能使操作者在任意位置、以任意姿势操作和录入。把操作者的双手从鼠标、键盘和手写笔等传统二维定位硬件上解放出来，使输入技术脱离了长久以来对固定式硬件的依赖。从而为用户提供了自然条件下的录入体验和流畅操作感受。
附图说明
图1为本发明基于空间定位技术的交互式输入装置工作原理示意图；
图2为利用本发明所述的三维轨迹投影模块完成交互式输入的过程示意图。
具体实施方式
下面结合附图及本发明的实施例对本发明的装置和方法作进一步详细的说明。
图1为本发明基于空间定位技术的交互式输入装置工作原理示意图，如图1所示，该交互式输入装置包括手持端-A和接收端-B两部分。其中，所述手持端-A主要包括信号产生及发射模块10；所述接收端-B主要包括无线信号接收模块11、模/数转换器12和三维轨迹投影模块13。该交互式输入装置中，所述的信号产生及发射模块10、无线信号接收模块11和模/数转换器12属于硬件层；而所述的三维轨迹投影模块13属于软件层。
另外，为了说明该交互式输入装置的工作原理，本实施例中，该交互式输入装置还需要与终端操作系统14配合才能实现鼠标操作，字符输入等内容的输入和显示功能。其中：
所述信号产生及发射模块10，用于通过内部电路激发以产生无线信号，如超声波、红外线、蓝牙、超宽带、zigbee等不同无线信号，并将该无线信号发射出去。
所述无线信号接收模块11，用于接收所述手持端-A的信号产生及发射模块10发射出的无线信号，并利用此无线信号获得信号产生及发生模块11的位置信息。
所述模/数转换器12，用于将所述无线信号接收模块11接收的无线信号的模拟信号转换为数字信号形式，并传送至三维轨迹投影模块13。
所述三维轨迹投影模块13，用于实时接收所述模/数转换器12传送来的数字信号，通过该数字信号获取所述手持端-A在空中移动时相对自身的三维坐标和时间变量，并通过对该手持端-A的位置信息和时间变量的分析，将接收到的所述数字信号转化为一系列连续的点的位置信息。以此，根据该三维轨迹投影模块13设置的工作模式的不同，如字符输入模式或鼠标输入模式，将所述手持端-A在空中移动的提笔到停笔的过程，以及将所述连续的点的位置信息在二维平面坐标位置和时间变量，分别转化为字符(文字)输入或鼠标操作指令的过程，然后，将该三维轨迹投影模块13的输出信号通过所述终端操作系统的配合将该输出信号所携带的信息实时输出在显示屏上，对操作者形成反馈。
图2为利用本发明所述的三维轨迹投影模块完成交互式输入的过程示意图，如图2所示，左侧为用户在三维空间里手握所述手持端-A从坐标A(x0，y0，z0)移动到坐标B(x，y，z)的过程，如轨迹1所示；相应地，在坐标系XY的二维平面上，相当于从坐标位置A(x0，y0)移动到位置B(x，y)，如轨迹2所示。该手持端-A在移动过程中的一系列连续点的位置变化信息，即被投影到指定平面或经自适应算法确定的二维平面上，如轨迹3所示。
当该三维轨迹投影模块13设置为鼠标操作模式时，接收端获取手持端移动过程中一系列连续点的位置信息，这些连续点被投影到指定平面或经自适应算法确定的二维平面上，这些被投影的点的二维平面坐标位置和时间变量就被转化为鼠标操作指令，并通过该三维轨迹投影模块13的输出，在操作终端的屏幕上显示出来，操作系统捕捉鼠标操作指令的变化，如拖曳、单击、双击等实现对操作终端的控制。
当该三维轨迹投影模块13设置为字符操作模式时，即文字输入状态下，手持端-A在空中移动时，从提笔到到停笔的过程中，记录的一系列连续点的位置信息，这些连续点被投影到指定平面或经自适应算法确定的二维平面上就形成笔画，当输入一个字符(或文字)的所有笔画完成后，通过现有的手写识别软件即可实现文字的识别和输入功能。同时，还可将这些信息实时显示在显示屏上，对操作者形成反馈。从而，实现了本发明利用三维空间定位技术完成交互式输入的过程。
以上所述，仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种基于空间定位技术的交互式输入装置，其特征在于，该装置包括：
手持端和接收端两部分；所述手持端进一步包括信号产生及发射模块，所述接收端进一步包括无线信号接收模块、模/数转换器和三维轨迹投影模块；其中：
信号产生及发射模块，用于通过内部电路激发以产生无线信号，并将该无线信号发射出去；
无线信号接收模块，用于接收所述信号产生及发射模块发射的无线信号，并将该无线信号传送至模/数转换器；
模/数转换器，用于将所述无线信号接收模块传来的模拟信号转换为数字信号，并将该数字信号传送至三维轨迹投影模块；
三维轨迹投影模块，用于实时接收所述模/数转换器传送来的数字信号，通过该数字信号获取所述手持端在空中移动时相对自身的三维坐标和时间变量，并通过对该手持端的位置信息和时间变量的分析，将接收到的数字信号记录为一系列连续点的位置信息。
2.根据权利要求1所述的基于空间定位技术的交互式输入装置，其特征在于，所述信号产生及发射模块，能够产生超声波、红外线、蓝牙、超宽带或Zigbee的无线信号。
3.根据权利要求1所述的基于空间定位技术的交互式输入装置，其特征在于，所述无线信号接收模块，能够接收包括超声波、红外线、蓝牙、超宽带或Zigbee在内的不同波段的无线信号，并利用此无线信号获得信号产生及发生模块的位置信息。
4.根据权利要求1所述的基于空间定位技术的交互式输入装置，其特征在于，所述三维轨迹投影模块，能够工作在字符输入和鼠标操作两种模式下；
在所述字符输入模式下，能够将所述记录的连续点投影到指定平面或经自适应算法确定的二维平面上形成笔画；
在所述鼠标操作模式下，这些被投影的点的二维平面坐标位置和时间变量被转化为鼠标操作指令。
5.一种基于空间定位技术的交互式输入方法，其特征在于，该方法包括：
A、操作者在三维空间移动手持端，并通过手持端发射无线信号；
B、接收端通过无线信号接收模块接收所述手持端发射的无线信号，再将该无线信号传送至模/数转换器，经所述模/数转换器将该模拟信号转换为数字信号，然后将数字信号传送至三维轨迹投影模块；
C、三维轨迹投影模块实时接收所述数字信号，利用该数字信号获取所述手持端在空中移动时相对自身的三维坐标和时间变量，将其转化为一系列连续点的位置信息；通过对手持端的位置信息和时间变化的分析，以实现鼠标操作和字符输入功能。
6.如权利要求5所述的基于空间定位技术的交互式输入方法，其特征在于，所述鼠标操作的实现过程，具体为：接收端获取手持端移动过程中一系列连续点的位置信息，这些连续点被投影到指定平面或经自适应算法确定的二维平面上，将所述被投影的点的二维平面坐标位置和时间变量就被转化为鼠标操作指令，并通过该三维轨迹投影模块的输出，在操作终端的屏幕上显示出来。
7.如权利要求5所述的基于空间定位技术的交互式输入方法，其特征在于，所述字符输入的实现过程，具体为：手持端在空中移动时，记录从提笔到到停笔的过程中产生的一系列连续点的位置信息，将这些连续点投影到指定平面或经自适应算法确定的二维平面上就形成笔画，当输入一个字符或文字的所有笔画完成后，通过现有的手写识别软件即可实现文字的识别和输入功能。
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