CN103425272A - 一种利用智能手机控制电脑三维虚拟物体运动的方法 - Google Patents

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朱晓林
高诚辉
黄敏纯
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Fuzhou University
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Fuzhou University
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Abstract

本发明涉及一种利用智能手机控制电脑三维虚拟物体运动的方法，其特征在于：提供一客户端和一服务器，所述客户端包括一处理器、一加速度传感器和一方向传感器，所述处理器获取所述加速度传感器或方向传感器的数据并对应转换为位移数据或旋转角度数据，然后通过一通讯模块与所述服务器进行通讯；所述服务器接收所述客户端发送的数据，并根据接收到的位移数据或旋转角度数据对应生成一平移矩阵T或旋转矩阵R，然后根据该平移矩阵T或旋转矩阵R控制电脑三维虚拟物体的平移运动或旋转运动。本发明充分利用智能手机中加速度传感器和方向传感器等硬件资源，充分发挥智能手机强大的计算能力，无需借助其它特殊装置，实现简单，成本较低。

Description

一种利用智能手机控制电脑三维虚拟物体运动的方法
技术领域
本发明涉及移动终端应用技术领域，尤其是一种利用智能手机控制电脑三维虚拟物体运动的方法，可广泛应用于体感游戏、计算机辅助设计、虚拟装配等领域。
背景技术
随着电子信息技术的不断发展，智能手机开始渐渐普及。据研究估算，截止至2012年第三季度，全球智能手机用户总数已经突破了10亿大关。与传统手机不同，智能手机具有以下几个主要特点：
1、具备无线接入互联网的能力，即需要支持GSM网络下的GPRS或者CDMA网络的CDMA1X或3G网络，甚至4G网络；支持蓝牙、Wi-Fi等无线接入功能。
2、具有开放性的操作系统，拥有独立的核心处理器（CPU）和内存，可以安装更多的应用程序，使智能手机的功能可以得到无限扩展。
3、硬件功能强大，一般带有摄像头、GPS接收器以及加速度传感器、方向传感器、接近传感器等多种硬件设备。
现有相关技术，主要针对电脑光标进行控制，实现对电脑光标的移动、鼠标点击等操作，由于只能实现二维运动控制，无法直接对电脑中三维虚拟物体的运动进行控制，或者只能局限于会议系统3D设计平台软件中三维虚拟物体的人机交互，不具有通用性，又或者需借助显示装置、影像获取装置以及处理装置等特殊装置对三维虚拟物体进行操控；还需对手势进行识别和跟踪，计算量大，需借助电脑的强大计算能力来实现。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的是提供一种利用智能手机控制电脑三维虚拟物体运动的方法。
本发明采用以下方案实现：一种利用智能手机控制电脑三维虚拟物体运动的方法，其特征在于：提供一客户端和一服务器，
所述客户端包括一处理器、一加速度传感器和一方向传感器，所述处理器获取所述加速度传感器或方向传感器的数据并对应转换为位移数据或旋转角度数据，然后通过一通讯模块与所述服务器进行通讯；
所述服务器接收所述客户端发送的数据，并根据接收到的位移数据或旋转角度数据对应生成一平移矩阵T或旋转矩阵R，然后根据该平移矩阵T或旋转矩阵R控制电脑三维虚拟物体的平移运动或旋转运动。
在本发明一实施例中，所述通讯模块为蓝牙，所述客户端与服务器通过蓝牙进行通讯。
在本发明一实施例中，所述客户端获取并发送数据的具体步骤为：
S11：初始化变量；
S12：启动传感器事件监听器；
S13：监听传感器值变化事件，当传感器值发生变化时触发事件处理，否则继续监听；
S14：所述事件处理具体为：判断当前事件类型，若是加速度传感器事件，则获取当前系统时间并计算出位移向量，若是方向传感器事件，则获取方向传感器返回的三个角度值并转换为旋转角度；
S15：通过通讯模块将位移向量数据或旋转角度数据发送给服务器并返回步骤S13继续监听。
在本发明一实施例中，所述获取当前系统时间并计算出位移向量具体方法为：获取当前系统时间t1，根据公式t=t1-t0计算出以加速度向量
Figure BDA0000375972210000021
持续运动的时间t，获取加速度向量
Figure BDA0000375972210000022
的值、初速度向量的值，根据公式
Figure BDA0000375972210000024
计算出以加速度向量
Figure BDA0000375972210000025
运动的位移向量
Figure BDA0000375972210000026
并通过通讯模块发送给服务器；再根据公式Vt1=V0+at计算出t1时刻的速度向量
Figure BDA0000375972210000027
用它替换初速度向量
Figure BDA0000375972210000028
获取当前加速度向量
Figure BDA0000375972210000029
用它替换加速度向量
Figure BDA00003759722100000210
获取当前系统时间t'，用它替换初始时间t0。
在本发明一实施例中，所述获取方向传感器返回的三个角度值并转换为旋转角度具体方法为：获取方向传感器返回的三个角度值，分别对应绕x轴旋转的角度α、绕y轴旋转的角度β和绕z轴旋转的角度γ。
本发明中的客户端可以用一智能手机替代，能够充分利用智能手机中加速度传感器和方向传感器等硬件资源，充分发挥智能手机强大的计算能力，无需借助其它特殊装置，实现简单，成本较低；服务器可作为一个独立模块，嵌入到其它计算机软件中，实现对电脑三维虚拟物体运动的实时控制；本发明成果可广泛应用于体感游戏、计算机辅助设计、虚拟装配等领域。
为使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下将通过具体实施例和相关附图，对本发明作进一步详细说明。
附图说明
图1是本发明的系统结构框图。
图2是本发明客户端的流程图。
图3是本发明服务器的流程图。
图4是本发明的客户端的具体步骤流程图。
具体实施方式
如图1、图2、图3所示，本发明提供一种利用智能手机控制电脑三维虚拟物体运动的方法，提供一客户端和一服务器，
所述客户端包括一处理器、一加速度传感器和一方向传感器，所述处理器获取所述加速度传感器或方向传感器的数据并对应转换为位移数据或旋转角度数据，然后通过一通讯模块与所述服务器进行通讯；
所述服务器接收所述客户端发送的数据，并根据接收到的位移数据或旋转角度数据对应生成一平移矩阵T或旋转矩阵R，然后根据该平移矩阵T或旋转矩阵R控制电脑三维虚拟物体的平移运动或旋转运动。
优选的，所述通讯模块为蓝牙，所述客户端与服务器通过蓝牙进行通讯，所述客户端可以用一智能手机替代。
如图4所示，所述客户端获取并发送数据的具体步骤为：
S11：初始化变量；
S12：启动传感器事件监听器；
S13：监听传感器值变化事件，当传感器值发生变化时触发事件处理，否则继续监听；
S14：所述事件处理具体为：判断当前事件类型，若是加速度传感器事件，则获取当前系统时间并计算出位移向量，若是方向传感器事件，则获取方向传感器返回的三个角度值并转换为旋转角度；
S15：通过通讯模块将位移向量数据或旋转角度数据发送给服务器并返回步骤S13继续监听。
优选的，所述获取当前系统时间并计算出位移向量具体方法为：获取当前系统时间t1，根据公式t=t1-t0计算出以加速度向量
Figure BDA0000375972210000031
持续运动的时间t，获取加速度向量
Figure BDA0000375972210000032
的值、初速度向量
Figure BDA0000375972210000033
的值，根据公式
Figure BDA0000375972210000034
计算出以加速度向量
Figure BDA0000375972210000035
运动的位移向量
Figure BDA0000375972210000036
并通过通讯模块发送给服务器；再根据公式Vt1=V0+at计算出t1时刻的速度向量
Figure BDA0000375972210000037
用它替换初速度向量获取当前加速度向量
Figure BDA0000375972210000041
用它替换加速度向量获取当前系统时间t'，用它替换初始时间t0。
特别的，所述获取方向传感器返回的三个角度值并转换为旋转角度具体方法为：获取方向传感器返回的三个角度值，分别对应绕x轴旋转的角度α、绕y轴旋转的角度β和绕z轴旋转的角度γ。
上列较佳实施例，对本发明的目的、技术方案和优点进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种利用智能手机控制电脑三维虚拟物体运动的方法，其特征在于：提供一客户端和一服务器，
所述客户端包括一处理器、一加速度传感器和一方向传感器，所述处理器获取所述加速度传感器或方向传感器的数据并对应转换为位移数据或旋转角度数据，然后通过一通讯模块与所述服务器进行通讯；
所述服务器接收所述客户端发送的数据，并根据接收到的位移数据或旋转角度数据对应生成一平移矩阵T或旋转矩阵R，然后根据该平移矩阵T或旋转矩阵R控制电脑三维虚拟物体的平移运动或旋转运动。
2.根据权利要求1所述的一种利用智能手机控制电脑三维虚拟物体运动的方法，其特征在于：所述通讯模块为蓝牙，所述客户端与服务器通过蓝牙进行通讯。
3.根据权利要求1所述的一种利用智能手机控制电脑三维虚拟物体运动的方法，其特征在于：所述客户端获取并发送数据的具体步骤为：
S11：初始化变量；
S12：启动传感器事件监听器；
S13：监听传感器值变化事件，当传感器值发生变化时触发事件处理，否则继续监听；
S14：所述事件处理具体为：判断当前事件类型，若是加速度传感器事件，则获取当前系统时间并计算出位移向量，若是方向传感器事件，则获取方向传感器返回的三个角度值并转换为旋转角度；
S15：通过通讯模块将位移向量数据或旋转角度数据发送给服务器并返回步骤S13继续监听。
4.根据权利要求3所述的一种利用智能手机控制电脑三维虚拟物体运动的方法，其特征在于：所述获取当前系统时间并计算出位移向量具体方法为：获取当前系统时间t1，根据公式t=t1-t0计算出以加速度向量
Figure FDA0000375972200000011
持续运动的时间t，获取加速度向量
Figure FDA0000375972200000012
的值、初速度向量
Figure FDA0000375972200000013
的值，根据公式
Figure FDA0000375972200000014
计算出以加速度向量运动的位移向量
Figure FDA0000375972200000016
并通过通讯模块发送给服务器；再根据公式Vt1=V0+at计算出t1时刻的速度向量
Figure FDA0000375972200000017
用它替换初速度向量
Figure FDA0000375972200000018
获取当前加速度向量
Figure FDA0000375972200000019
用它替换加速度向量
Figure FDA00003759722000000110
获取当前系统时间t'，用它替换初始时间t0。
5.根据权利要求3所述的一种利用智能手机控制电脑三维虚拟物体运动的方法，其特征在于：所述获取方向传感器返回的三个角度值并转换为旋转角度具体方法为：获取方向传感器返回的三个角度值，分别对应绕x轴旋转的角度α、绕y轴旋转的角度β和绕z轴旋转的角度γ。
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