CN102929410B - 姿态感知设备输出控制方法及装置、显示控制方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种姿态感知设备的输出控制方法及装置、显示控制方法及系统。所述姿态感知设备的输出控制方法包括：使用惯性器件获取运动的位移变化量以及运动速度；当所述运动速度小于第一阈值，则作改变所述位移变化量之第一处理，使基于位移变化量所形成的运动轨迹的长度缩小，输出经第一处理后的位移变化量；当所述运动速度大于第二阈值，则作改变所述位移变化量之第二处理，以使基于位移变化量所形成的运动轨迹的幅度缩小，输出经第二处理后的位移变化量，所述第二阈值大于第一阈值；否则直接输出获取的位移变化量。本发明能够提升姿态感知设备输出运动轨迹的准确度及平滑度。

Description

姿态感知设备输出控制方法及装置、显示控制方法及系统

技术领域

本发明涉及姿态感知设备及其应用领域，特别涉及一种姿态感知设备的输出控制方法及装置、运动轨迹的显示控制方法及系统。

背景技术

传统计算机鼠标指针的控制过程大多数都依靠光学传感器或激光传感器来实现，这些传感器都基于物理光学原理，均需依附桌面等平台进行操作。但是在很多场合，例如在计算机多媒体教学中，用户想在空中操控鼠标指针或是通过在空中操控鼠标指针来实现多媒体电视播放、网页浏览等应用，使用上述传感器实现控制的鼠标无法满足上述要求，于是空间鼠标应运而生。

空间鼠标是一种输入设备，像传统鼠标一样操作屏幕光标（即鼠标指针），但却不需要依附任何平台，即通过空中晃动就能直接根据其运动姿态实现对鼠标指针的控制。要实现空中运动姿态的感知，一般在姿态感知设备（空间鼠标）中设置惯性器件，利用惯性器件测量技术实现对运动载体姿态的跟踪。上述惯性器件一般包括陀螺仪传感器（以下简称陀螺仪）以及加速度传感器（以下简称加速度仪）。其中，陀螺仪基本原理是运用物体高速旋转时，强大的角动量使旋转轴一直稳定指向一个方向的性质，所制造出来的定向仪器。当运动方向与转轴指向不一致时，会产生相应的偏角，再根据偏角与运动的关系，得到目前运动物体的运动轨迹和位置，从而实现定位的功能。而加速度传感器技术是惯性与力的检测综合体，目前在汽车电子和消费电子领域有较多的应用。加速度传感器通过实时采集运动物体加速度信号，通过二阶积分的方式得到运动的轨迹实现定位。另外，在器件处于相对稳定的状态下，可以通过分析传感器件自身重力加速度，得到目前器件的自身姿态。

公开号为CN102289306的中国专利申请文本于2011年12月21日公开了一种姿态感知设备及其定位、鼠标指针的控制方法和装置，公开了下述技术方案：所述姿态感知设备的定位方法包括：获取陀螺仪的敏感轴的角速度测量值和加速度传感器的敏感轴的倾斜角测量值，所述加速度传感器的敏感轴对应所述陀螺仪的敏感轴；建立观测方程以获取陀螺仪的敏感轴的角速度观测值和加速度传感器的敏感轴的倾斜角观测值；将所述陀螺仪的敏感轴的角速度观测值转换成陀螺仪的敏感轴的旋转角，将所述加速度传感器的敏感轴的倾斜角观测值转换成加速度传感器的敏感轴的偏转角；对所述旋转角和所述偏转角进行融合，得到姿态感知设备的姿态角；通过姿态角的定位得到并输出位移变化量。

但是，由于设备最终显示的模拟路径（即运动轨迹）是由姿态感知设备对实际运动进行识别所形成的定位点决定的，以空间鼠标为例，手持空间鼠标进行操作的速度有快慢之别：对于中速运动的操作，输出的运动轨迹较为准确、平滑；但对于低速运动及高速运动的操作，则存在以下问题：

对于低速运动，往往是用户手持空间鼠标进行运动定位之时，由于运动步长一般较大（这里的较大步长是针对于定位需求而言，和进行中速运动时的步长相比，实际差别不大），难以满足低速运动时鼠标指针对于目标点的准确移动（即定位）；对于高速运动，往往是用户手持空间鼠标进行大幅度运动之时，其目的一般是恢复鼠标的活动，大幅度运动却使得鼠标指针大大偏离原先的定位点。

上述问题均使现有技术的空间鼠标所输出的运动轨迹定位不够准确，且轨迹平滑度不如人意。

发明内容

本发明技术方案要解决的问题是如何提升现有技术空间鼠标输出运动轨迹的定位准确度及平滑度。

为解决上述技术问题，本发明技术方案提供一种姿态感知设备的输出控制方法，所述的姿态感知设备包括对运动姿态进行感知的惯性器件，该输出控制方法包括：

使用惯性器件获取运动的位移变化量以及运动速度；

当所述运动速度小于第一阈值，则作改变所述位移变化量之第一处理，以使基于位移变化量所形成的运动轨迹的长度缩小，输出经第一处理后的位移变化量；

当所述运动速度大于第二阈值，则作改变所述位移变化量之第二处理，以使基于位移变化量所形成的运动轨迹的幅度缩小，输出经第二处理后的位移变化量，所述第二阈值大于第一阈值；

否则直接输出获取的位移变化量。

可选的，所述惯性器件包括陀螺仪和加速度仪中的至少一种。

可选的，所述第一处理包括：当所述位移变化量小于约定值时，对所述位移变化量作积分处理，将经积分处理后的位移变化量按预设的第一比例输出；否则对所述位移变化量作微分处理，将经微分处理后的位移变化量按预设的第二比例输出，所述的约定值为一根据设备输出控制所确定的相对值。

可选的，设获取的位移变化量为(Δx,Δy)，其中，横向位移变化量为Δx，纵向位移变化量为Δy，则经所述第一处理后的位移变化量(Δx',Δy')为：

$\mathrm{\&Delta;}{x}^{\&prime;}=\left\{\begin{array}{c}\frac{R_1}{\mathrm{\&Delta;}{x}^2}(\mathrm{\&Delta;x}\&GreaterEqual;T)\\ R_2\&times;\mathrm{\&Delta;}{x}^2(\mathrm{\&Delta;x}<T)\end{array}\right.$

$\mathrm{\&Delta;}{y}^{\&prime;}=\left\{\begin{array}{c}\frac{R_1}{\mathrm{\&Delta;}{y}^2}(\mathrm{\&Delta;y}\&GreaterEqual;T)\\ R_2\&times;\mathrm{\&Delta;}{y}^2(\mathrm{\&Delta;y}<T)\end{array}\right.$

其中，R₁、R₂分别为所述预设的第一比例及第二比例，T为所述的约定值。

可选的，所述的约定值可为1，所述预设的第一比例及第二比例均可为2^N，N为大于1的自然数。

可选的，所述预设的第一比例及第二比例的取值范围为32~256。

可选的，所述的约定值为2^N，N为大于1的自然数；所述预设的第一比例及第二比例均小于1。

可选的，所述的第二处理包括：对所述位移变化量作积分处理，对所述位移变化量按预设偏转量改变后再经微分处理，将所述积分处理后的位移变化量及微分处理后的位移变化量的乘积作为输出的位移变化量。

可选的，设获取的位移变化量为(Δx,Δy)，其中，横向位移变化量为Δx，纵向位移变化量为Δy，则经所述第二处理后的位移变化量(Δx',Δy')为：

$\mathrm{\&Delta;}{x}^{\&prime;}=\frac{\mathrm{\&Delta;}{x}^2}{\mathrm{\&Delta;x}+P}$

$\mathrm{\&Delta;}{y}^{\&prime;}=\frac{\mathrm{\&Delta;}{y}^2}{\mathrm{\&Delta;y}+P}$

其中，P为所述预设偏转量。

可选的，所述预设偏转量的取值范围为1~10。

为解决上述技术问题，本发明技术方案还提供一种运动轨迹的显示控制方法，包括：上述任一种姿态感知设备的输出控制方法；基于所输出的位移变化量在屏幕上显示所述姿态感知设备的运动轨迹。

为解决上述技术问题，本发明技术方案还提供一种姿态感知设备的输出控制装置，所述姿态感知设备包括对运动姿态进行感知的惯性器件，以及：

获取单元，用于从上述惯性器件获取运动的位移变化量以及运动速度；

第一处理单元，用于当所述运动速度小于第一阈值，作改变所述位移变化量以使基于位移变化量所形成的运动轨迹的长度缩小之第一处理，并输出经第一处理后的位移变化量；

第二处理单元，用于当所述运动速度大于第二阈值，作改变所述位移变化量以使基于位移变化量所形成的运动轨迹的幅度缩小之第二处理，并输出经第二处理后的位移变化量，所述第二阈值大于第一阈值；

输出端，用于输出经第一处理或第二处理后的位移变化量，或者，直接输出未经处理的位移变化量。

为解决上述技术问题，本发明技术方案还提供一种运动轨迹的显示控制系统，包括：上述任一种姿态感知设备的输出控制装置；以及，显示控制装置，用于基于所述输出控制装置输出的位移变化量在屏幕上显示所述姿态感知设备的运动轨迹。

上述技术方案至少具有如下有益效果为：

对于姿态感知设备的低速运动，通过减小输出运动轨迹的长度（时间步长）满足了用户对于手持设备准确移动的需求；

对于姿态感知设备的高速运动，通过减小输出运动轨迹的幅度（包括长度及角度），使用户恢复鼠标活动时不至于偏离原定位点（再次活动的起点），大大减小运动毛刺，提高设备定位的准确度；

从整体上完善了姿态感知设备的运动轨迹的平滑度，特别是对设备的启动（高速运动）及停顿（低速运动）时的轨迹平滑度作了优化。

附图说明

图1为本发明实施例的一种姿态感知设备的输出控制方法的流程图；

图2为本发明实施例的一种运动轨迹的显示控制方法的流程图；

图3为本发明实施例的一种姿态感知设备的输出控制装置的结构示意图；

图4为本发明实施例的一种运动轨迹的显示控制系统的结构示意图；

图5为现有技术空间鼠标与主机通信后在其显示屏上显示的指针运动轨迹与本申请实施例空间鼠标与主机通信后在其显示屏上显示的指针运动轨迹的对比示意图。

具体实施方式

下面结合附图详细介绍本申请的具体实施方式。需要说明的是，本申请可用于众多通用或专用的计算装置环境或配置中。例如：个人计算机、服务器计算机、手持设备或便携式设备、平板型设备、多处理器装置、包括以上任何装置或设备的分布式计算环境等等。

本申请可以在由计算机执行的计算机可执行指令的一般上下文中描述，例如程序模块。一般地，程序模块包括执行特定任务或实现特定抽象数据类型的例程、程序、对象、组件、数据结构等等。也可以在分布式计算环境中实践本申请，在这些分布式计算环境中，由通过通信网络而被连接的远程处理设备来执行任务。在分布式计算环境中，程序模块可以位于包括存储设备在内的本地和远程计算机存储介质中。

如图1所示的一种姿态感知设备的输出控制方法，姿态感知设备包括对运动姿态进行感知的惯性器件。

步骤S1：使用惯性器件获取运动的位移变化量以及运动速度；

所述惯性器件为陀螺仪和加速度仪，也可仅选用二者之一；以陀螺仪和加速度仪共同获取上述参数时，是通过获取陀螺仪的角速度测量值及加速度仪的加速度测量值进行融合所得，具体可见本申请背景技术部分的引用专利文献，此处不再赘述。为提高获取数据的精确程度，以同时选用陀螺仪和加速度仪共同为惯性器件较佳；以其他类似能够获取上述参数（位移变化量以及运动速度）的替代器件也可。

这里，设获取运动的位移变化量为(Δx,Δy)，其中，横向位移变化量为Δx，纵向位移变化量为Δy。

步骤S21：判断获取的运动速度是否小于第一阈值，是则执行步骤S311，否则执行步骤S22；

步骤S22：判断获取的运动速度是否大于第二阈值，是则执行步骤S321和S322，否则执行步骤S4；

步骤S21和S22是先比较运动速度和第一阈值，再比较运动速度和第二阈值，在其他实施例中，也可以先比较运动速度和第二阈值，再比较运动速度和第一阈值。判断步骤S21、S22用于将获取的运动速度按预先设定的三个范围进行划分归类：设第一阈值为S₁，第二阈值为S₂，0~S₁为低速段，S₁~S₂为中速段，S₂以上为高速段（显然，有S₁<S₂），根据运动速度所处范围不同进行不同处理。并且，S₁及S₂可以是角速度的标量也可以是线速度的标量。所述第一阈值和第二阈值可以根据实际应用需求设定，第一阈值和第二阈值均为运动速度的相对衡量值，可用加速度仪的线速度衡量、陀螺仪的角速度衡量，也可用二者速度的融合值衡量；以用加速度仪的线速度衡量为例，第一阈值为100m/s，第二阈值为300m/s。

当S21判断结果为是，即运动速度小于第一阈值S₁，说明上述运动速度处于低速段，则作改变位移变化量(Δx,Δy)之第一处理，以使基于位移变化量所形成的运动轨迹的长度缩小，即缩小上述运动轨迹的时间步长，输出经第一处理后的位移变化量(Δx',Δy')。处于低速段的运动轨迹，因具备较大的时间步长，会产生运动轨迹较为粗糙，定位毛刺较大的问题，适当缩小运动轨迹的时间步长，即使运动轨迹在时间段内的长度减小，即可达到提高低速段运动轨迹准确度及平滑度的效果。

本实施例中，所述第一处理包括：

步骤S311：判断位移变化量(Δx,Δy)是否小于约定值，在本实施例中该确定值取1；这里1为一根据设备输出控制所确定的相对值，可根据具体装置中所设定的值进行更改。

当横向位移变化量Δx<1，则对横向位移变化量执行步骤S312和S314；否则对对横向位移变化量执行步骤S313和S315；纵向位移变化量的处理方式与横向位移变化量的处理方式相同。

步骤S312：当步骤S311的判断结果为是，即位移变化量小于1时，对位移变化量作积分处理；

步骤S314：对积分处理后的位移变化量按预设的第一比例输出。

步骤S313：当步骤S311判断结果为否，即位移变化量小于1时，对位移变化量作微分处理；

步骤S315：对微分处理后的位移变化量按预设的第二比例输出。

具体实施时，经所述第一处理后的位移变化量(Δx',Δy')可通过以下公式得到：

$\mathrm{\&Delta;}{x}^{\&prime;}=\left\{\begin{array}{c}\frac{R_1}{\mathrm{\&Delta;}{x}^2}(\mathrm{\&Delta;x}\&GreaterEqual;T)\\ R_2\&times;\mathrm{\&Delta;}{x}^2(\mathrm{\&Delta;x}<T)\end{array}\right.$

$\mathrm{\&Delta;}{y}^{\&prime;}=\left\{\begin{array}{c}\frac{R_1}{\mathrm{\&Delta;}{y}^2}(\mathrm{\&Delta;y}\&GreaterEqual;T)\\ R_2\&times;\mathrm{\&Delta;}{y}^2(\mathrm{\&Delta;y}<T)\end{array}\right.$

其中，R₁、R₂分别为所述预设的第一比例及第二比例，T为所述的约定值。在此处，对位移变化量进行积分处理特选Δx/Δy的2次幂、微分处理特选Δx/Δy的-2次幂；理论上，多次幂的处理均可适用，但一般实际中，以2次幂/-2次幂即可获取较好的效果，同时相对更易实现。

在约定值T取1的前提下，为方便计算机运算上述预设比例R₁、R₂一般选为2^N（N为大于1的自然数）。预设比例R₁、R₂之间没无特别联系，在具体运用中为了进一步简化计算，预设比例R₁、R₂的取值范围可为32~256，即N的取值范围为5~8。

约定值T也可取为2^N（N为大于1的自然数），此时，预设比例R₁、R₂的取值范围均小于1。举个例子，可选取约定值T为64，此时，R₁的范围可取为R₂的范围可取为

当S22判断结果为是，即运动速度大于第二阈值S₂，则作改变位移变化量之第二处理，以使基于位移变化量所形成的运动轨迹的幅度缩小，输出经第二处理后的位移变化量；由于运动轨迹的幅度包括角度信息及长度信息，运动速度大于第二阈值S₂即得到运动速度处于高速段，高速段的运动轨迹往往具备较大的幅度，为了实现定位准确，需要在输出的运动轨迹中减小上述幅度，因此幅度的缩小包括对运动轨迹角度的缩小及长度的缩小。

本实施例中，所述第二处理包括：

步骤S321：对位移变化量(Δx,Δy)作积分处理得到(Δx,Δy)₁；

步骤S322：对位移变化量(Δx,Δy)按预设偏转量平移得到(Δx,Δy)₂；

步骤S323：对经平移的位移变化量(Δx,Δy)₂作微分处理得到(Δx,Δy)₃；

步骤S324：将经步骤S321积分处理后的位移变化量(Δx,Δy)₁及经步骤S322~S323平移、微分处理后的位移变化量(Δx,Δy)₃作乘积作为输出的位移变化量，即输出经第二处理的位移变化量(Δx',Δy')=(Δx₁Δx₃,Δy₁Δy₃)，其中。Δx₁、Δy₁为(Δx,Δy)₁中的元素，Δx₃、Δy₃为(Δx,Δy)₃中的元素。

具体实施时，经所述第二处理后的位移变化量(Δx',Δy')可通过以下公式得到：

$\mathrm{\&Delta;}{x}^{\&prime;}=\frac{\mathrm{\&Delta;}{x}^2}{\mathrm{\&Delta;x}+P}$

$\mathrm{\&Delta;}{y}^{\&prime;}=\frac{\mathrm{\&Delta;}{y}^2}{\mathrm{\&Delta;y}+P}$

其中，P为所述预设偏转量，预设偏转量的取值范围为1~10。

且可从上述公式中得到，

(Δx,Δy)₁=(Δx²,Δy²)

(Δx,Δy)₂=(Δx+P，Δy+P）

${(\mathrm{\&Delta;x},\mathrm{\&Delta;y})}_3=(\frac{1}{\mathrm{\&Delta;x}+P},\frac{1}{\mathrm{\&Delta;y}+P}).$

所述预设偏转量的取值范围为1~10。

步骤S4：输出位移变化量，其中：

当步骤S21判断结果为否且S22的判断结果也为否，则直接输出获取的位移变化量(Δx,Δy)；当运动速度的范围处于S₁~S₂，即中速段，因处于中速段的运动轨迹具备比较高的准确度及平滑度，不需对运动轨迹的参数作改变即可直接输出。

当步骤21的判断结果为是且步骤S311的判断结果为是时，步骤S4输出的为步骤S314的位移变化量的处理结果。

当步骤21的判断结果为是且步骤S311的判断结果为否时，步骤S4输出的为步骤S315的位移变化量的处理结果。

当步骤21的判断结果为否且S22的判断结果为是，步骤S4输出的为步骤S324的位移变化量的处理结果。

如图2所示的一种运动轨迹的显示控制方法，可以应用于包括姿态感知设备及其输出显示装置的系统中，包括：

图1所示的姿态感知设备的输出控制方法；

步骤S5：基于S4输出的位移变化量在显示装置的屏幕上显示姿态感知设备的运动轨迹。

在步骤S5中，具体地，由于设备的运动轨迹是一段从开始位置到结束位置所经过的线路，以空间鼠标为例，手持鼠标在屏幕上所显示的指针轨迹是人体的手部从开始位置到结束位置所经过的路线组成动作的空间特征，轨迹由方向、形态、幅度表示；其中，轨迹的幅度对于人体来说是以长度与角度来表示的。由于空间鼠标与显示装置之间的是通过无线通讯进行上述空间特征数据的信息传递，在屏幕上所形成的指针轨迹（即空间鼠标运动轨迹的反映）是由一系列即时传输的定位点构成的。如图2所示的运动轨迹的显示控制方法即是建立在姿态感知设备的输出控制方法的基础上形成的，举一个例子：

以指针轨迹中，以上一时刻定位点（上一时刻定位点及其之前的定位点构成了既定的运动轨迹）与下一时刻定位点为例，即用上述运动轨迹的显示控制方法显示下一时刻定位点：当感应设备获取了下一时刻手持设备（空间鼠标）的运动速度，首先判断该时刻的运动速度是否小于第一阈值：

当判断结果为是，则表明运动速度处于低速段，此时，需要对指针轨迹下一时刻之后的运动轨迹作缩小运动轨迹长度的处理（手持设备因人体运动具有连贯性，当此刻判断运动速度处于低速段，则此后会持续处于低速段），对该时刻的定位点来说：则对其已获取的位移变化量作横向位移变化量及纵向位移变化量缩小输出，但定位点的已知角度则不变输出；换句话说，实际上定位点的位移变化量（实质为向量）包括了此时运动轨迹变化的长度信息及角度信息；通过输出控制，改变了此时位移变化量的长度信息；显示装置接收到该点位移变化量信息后，按上述信息将该定位点显示在屏幕上；

当判断结果为否，则进一步判断该时刻的运动速度是否大于第一阈值：

当判断结果为是，则表明运动速度处于高速段，此时，需要对指针轨迹下一时刻之后的运动轨迹作缩小运动轨迹幅度的处理，幅度处理包括对运动轨迹长度及角度的处理；通过输出控制，改变此时位移变化量的长度信息及角度信息；显示装置接收到该点位移变化量信息后，按上述信息将该定位点显示在屏幕上；

当判断结果也为否，则表明运动速度处于中速段，不需要对下一时刻定位点的位移变化量作输出控制，则显示装置直接接收到该点位移变化量信息，按上述信息将该定位点显示在屏幕上。

如图3所示的一种姿态感知设备的输出控制装置（对应于上述输出控制方法）在本实施例为一种空间鼠标，包括对运动姿态进行感知的惯性器件101（陀螺仪和加速度仪）；

获取单元102，用于从惯性器件101获取运动的位移变化量以及运动速度；

判断单元103，包括第一判断模块131及第二判断模块132，第一判断模块131用于判断获取的运动速度是否小于第一阈值，第二判断模块132用于判断获取的运动速度是否大于第一阈值；

第一处理单元104，用于当第一判断模块131输出为是时，作改变位移变化量以使基于位移变化量所形成的运动轨迹的长度缩小之第一处理，并输出经第一处理后的位移变化量；

第一处理单元104进一步包括：

判断单元144，用于判断位移变化量是否小于约定值，

第一积分单元141，用于当判断单元144输出为是时，对所述位移变化量作积分处理；

第一微分单元142，用于当判断单元144输出为否时，对所述位移变化量作微分处理；所述的约定值为一根据设备输出控制所确定的相对值；

第一比例单元143，用于将经第一积分单元141处理的位移变化量按预设的第一比例输出；

第二比例单元145，用于将经第一微分单元142处理的位移变化量按预设的第二比例输出。

第一比例单元143或第二比例单元145输出的即为经第一处理后（第一处理单元104输出）的位移变化量。

第二处理单元105，用于当第二判断模块132输出为是时，作改变位移变化量以使基于位移变化量所形成的运动轨迹的幅度缩小之第二处理，并输出经第二处理后的位移变化量；

第二处理单元105，进一步包括：

第二积分单元151，用于对获取单元102输出的位移变化量作积分处理；

位移调整单元152，用于按预设偏转量对获取单元102输出的位移变化量作改变；

第二微分单元153，用于对位移调整单元152输出的位移变化量作微分处理；

乘法器154，用于将第二积分单元151输出的位移变化量及第二微分单元153输出的位移变化量作乘积处理并输出。

乘法器154输出的即为经第二处理后（第二处理单元105输出）的位移变化量。

输出端106，用于输出经过第一处理单元104或第二处理单元105的位移变化量，或者，当第一判断模块131及第二判断模块132的输出均为否时，直接输出未经过第一处理单元104及第二处理单元105处理的位移变化量。

输出端106输出的即为本实施例空间鼠标最终输出的位移变化量。

本发明技术方案还提供了一种运动轨迹的显示控制系统（对应于上述运动轨迹的显示控制方法），可应用于计算机系统上，包括：姿态感知设备的输出控制装置和显示控制装置。如图4所示，本实施例中，姿态感知设备的输出控制装置设置在空间鼠标中，显示控制装置设置在主机中，空间鼠标与主机进行通信，主机202的显示控制装置基于空间鼠标201的输出控制装置（具体结构可以参考图3）输出的位移变化量在主机显示屏上显示鼠标指针的运动轨迹。

本实施例空间鼠标与主机通信后在其显示屏上显示的指针运动轨迹如图5（b）所示，图5（a）为现有技术空间鼠标在显示屏上显示的指针运动轨迹。图中，从Start点到End点是鼠标指针走过的一段轨迹，在Start点，由于鼠标存在如屏保、换鼠标设备（如从光电鼠标转换为空间鼠标）等情况，Start点开始为一停滞点，需要用户高速移动空间鼠标来恢复鼠标操作，即A段为高速段，此时，通过上述方案中高速段的输出控制，缩小了运动轨迹的幅度，不同于图5（a）因高速移动鼠标所造成的巨大毛刺，图5（b）因对高速段的输出运动轨迹作了幅度上的缩小，使路径偏差大大减小，毛刺显著降低，在高速段提高了运动轨迹的平滑度。从Start点到End点之间的轨迹B为一中速端，因运动轨迹相对符合需求，不需作处理即可直接输出（图5(a)及（b）在B段上一致）；End点为一最后定位点，由于用户手持空间鼠标，在接近该点时操作速度显著放慢，C段即为一低速段，从图5（a）的C段可知，用户由于空间鼠标的积累偏差，在C点放慢速度后定位会有一定偏差，通过上述方案中低速段的输出控制，缩小了运动轨迹的长度，则可显著减小这个偏差，又进一步提高了运动轨迹的平滑度。

本发明虽然已以较佳实施例公开如上，但其并不是用来限定本发明，任何本领域技术人员在不脱离本发明的精神和范围内，都可以利用上述揭示的方法和技术内容对本发明技术方案做出可能的变动和修改，因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化及修饰，均属于本发明技术方案的保护范围。

Claims (16)

1.一种姿态感知设备的输出控制方法，所述的姿态感知设备包括对运动姿态进行感知的惯性器件，其特征在于，包括：

使用惯性器件获取运动的位移变化量以及运动速度；

当所述运动速度小于第一阈值，则作改变所述位移变化量之第一处理，以使基于位移变化量所形成的运动轨迹的长度缩小，输出经第一处理后的位移变化量，所述第一处理包括缩小所述运动轨迹的时间步长；

当所述运动速度大于第二阈值，则作改变所述位移变化量之第二处理，以使基于位移变化量所形成的运动轨迹的幅度缩小，输出经第二处理后的位移变化量，所述第二阈值大于第一阈值，所述运动轨迹的幅度包括角度信息及长度信息，所述第二处理包括对所述运动轨迹角度的缩小及长度的缩小；

否则直接输出获取的位移变化量；

其中，所述第一处理包括：当所述位移变化量小于约定值时，对所述位移变化量作积分处理，将经积分处理后的位移变化量按预设的第一比例输出；否则对所述位移变化量作微分处理，将经微分处理后的位移变化量按预设的第二比例输出，所述的约定值为一根据设备输出控制所确定的相对值；

设获取的位移变化量为(Δx,Δy)，其中，横向位移变化量为Δx，纵向位移变化量为Δy，则经所述第一处理后的位移变化量(Δx',Δy')为：

${\mathrm{\&Delta;x}}^{\&prime;}=\{\begin{array}{c}\frac{R_1}{{\mathrm{\&Delta;x}}^2}(\mathrm{\&Delta;}x\&GreaterEqual;T)\\ R_2\&times;{\mathrm{\&Delta;x}}^2\left(\mathrm{\&Delta;}x<T\right)\end{array}$

${\mathrm{\&Delta;y}}^{\&prime;}=\{\begin{array}{c}\frac{R_1}{{\mathrm{\&Delta;y}}^2}(\mathrm{\&Delta;}y\&GreaterEqual;T)\\ R_2\&times;{\mathrm{\&Delta;y}}^2\left(\mathrm{\&Delta;}y<T\right)\end{array}$

其中，R₁、R₂分别为所述预设的第一比例及第二比例，T为所述的约定值。

2.如权利要求1所述的姿态感知设备的输出控制方法，其特征在于，所述惯性器件包括陀螺仪和加速度仪中的至少一种。

3.如权利要求1所述的姿态感知设备的输出控制方法，其特征在于，所述的约定值为1，所述预设的第一比例及第二比例均为2^N，N为大于1的自然数。

4.如权利要求3所述的姿态感知设备的输出控制方法，其特征在于，所述预设的第一比例及第二比例的取值范围为32～256。

5.如权利要求1所述的姿态感知设备的输出控制方法，其特征在于，所述的约定值为2^N，N为大于1的自然数；所述预设的第一比例及第二比例均小于1。

6.如权利要求1所述的姿态感知设备的输出控制方法，其特征在于，所述的第二处理包括：对所述位移变化量作积分处理，对所述位移变化量按预设偏转量改变后再经微分处理，将所述积分处理后的位移变化量及微分处理后的位移变化量的乘积作为输出的位移变化量；

设获取的位移变化量为(Δx,Δy)，其中，横向位移变化量为Δx，纵向位移变化量为Δy，则经所述第二处理后的位移变化量(Δx',Δy')为：

${\mathrm{\&Delta;x}}^{\&prime;}=\frac{{\mathrm{\&Delta;x}}^2}{\mathrm{\&Delta;}x+P}$

${\mathrm{\&Delta;y}}^{\&prime;}=\frac{{\mathrm{\&Delta;y}}^2}{\mathrm{\&Delta;}y+P}$

其中，P为所述预设偏转量。

7.如权利要求6所述的姿态感知设备的输出控制方法，其特征在于，所述预设偏转量的取值范围为1～10。

8.一种运动轨迹的显示控制方法，其特征在于，包括：

权利要求1～7任一项所述的姿态感知设备的输出控制方法；

基于所输出的位移变化量在屏幕上显示所述姿态感知设备的运动轨迹。

9.一种姿态感知设备的输出控制装置，所述姿态感知设备包括对运动姿态进行感知的惯性器件，其特征在于，还包括：

获取单元，用于从上述惯性器件获取运动的位移变化量以及运动速度；

第一处理单元，用于当所述运动速度小于第一阈值，作改变所述位移变化量以使基于位移变化量所形成的运动轨迹的长度缩小之第一处理，并输出经第一处理后的位移变化量，所述第一处理包括缩小所述运动轨迹的时间步长；

第二处理单元，用于当所述运动速度大于第二阈值，作改变所述位移变化量以使基于位移变化量所形成的运动轨迹的幅度缩小之第二处理，并输出经第二处理后的位移变化量，所述第二阈值大于第一阈值，所述运动轨迹的幅度包括角度信息及长度信息，所述第二处理包括对所述运动轨迹角度的缩小及长度的缩小；

输出端，用于输出经第一处理或第二处理后的位移变化量，或者，直接输出未经处理的位移变化量；

其中，所述第一处理单元包括：

第一积分单元，用于当所述位移变化量小于约定值时，对所述位移变化量作积分处理；

第一微分单元，用于当所述位移变化量不小于约定值时，对所述位移变化量作微分处理；所述的约定值为一根据设备输出控制所确定的相对值；

比例单元，用于将经所述积分处理的位移变化量按预设的第一比例输出，将经所述微分处理的位移变化量按预设的第二比例输出；

设获取的位移变化量为(Δx,Δy)，其中，横向位移变化量为Δx，纵向位移变化量为Δy，则经所述第一处理后的位移变化量(Δx',Δy')为：

${\mathrm{\&Delta;x}}^{\&prime;}=\{\begin{array}{c}\frac{R_1}{{\mathrm{\&Delta;x}}^2}(\mathrm{\&Delta;}x\&GreaterEqual;T)\\ R_2\&times;{\mathrm{\&Delta;x}}^2\left(\mathrm{\&Delta;}x<T\right)\end{array}$

${\mathrm{\&Delta;y}}^{\&prime;}=\{\begin{array}{c}\frac{R_1}{{\mathrm{\&Delta;y}}^2}(\mathrm{\&Delta;}y\&GreaterEqual;T)\\ R_2\&times;{\mathrm{\&Delta;y}}^2\left(\mathrm{\&Delta;}y<T\right)\end{array}$

其中，R₁、R₂分别为所述预设的第一比例及第二比例，T为所述的约定值。

10.如权利要求9所述的姿态感知设备的输出控制装置，其特征在于，所述惯性器件包括陀螺仪和加速度仪中的至少一种。

11.如权利要求9所述的姿态感知设备的输出控制装置，其特征在于，所述的约定值为1，所述预设的第一比例及第二比例均为2^N，N为大于1的自然数。

12.如权利要求11所述的姿态感知设备的输出控制装置，其特征在于，所述预设的第一比例及第二比例的取值范围为32～256。

13.如权利要求9所述的姿态感知设备的输出控制装置，其特征在于，所述的约定值为2^N，N为大于1的自然数；所述预设的第一比例及第二比例均小于1。

14.如权利要求9所述的姿态感知设备的输出控制装置，其特征在于，所述的第二处理单元包括：

第二积分单元，用于对所述位移变化量作积分处理；

位移调整单元，用于按预设偏转量对所述位移变化量作改变；

第二微分单元，用于对改变后的位移变化量作微分处理；

乘法器，用于将上述积分处理后的位移变化量及微分处理后的位移变化量作乘积处理并输出；

设获取的位移变化量为(Δx,Δy)，其中，横向位移变化量为Δx，纵向位移变化量为Δy，则经所述第二处理后的位移变化量(Δx',Δy')为：

${\mathrm{\&Delta;x}}^{\&prime;}=\frac{{\mathrm{\&Delta;x}}^2}{\mathrm{\&Delta;}x+P}$

${\mathrm{\&Delta;y}}^{\&prime;}=\frac{{\mathrm{\&Delta;y}}^2}{\mathrm{\&Delta;}y+P}$

其中，P为所述预设偏转量。

15.如权利要求14所述的姿态感知设备的输出控制装置，其特征在于，所述预设偏转量的取值范围为1～10。

16.一种运动轨迹的显示控制系统，其特征在于，包括：

权利要求9～15任一项所述的姿态感知设备的输出控制装置；以及，

显示控制装置，用于基于所述输出控制装置输出的位移变化量在屏幕上显示所述姿态感知设备的运动轨迹。