CN103838376B - 立体交互方法和立体交互系统 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种立体交互方法及相应的立体交互系统，用于立体交互输入设备与立体显示装置之间的立体交互操作过程，该方法包括：根据接收到的启动指令，控制各个信号发射装置利用不同的信道资源发射位置检测信号；根据接收到启动指令的开始时间点、每个所述信号接收装置分别接收到位置检测信号的终止时间点、每个第二节点相对于所述立体显示装置上特定平面的三维空间位置坐标信息，确定每个第一节点相对于特定平面的三维空间位置坐标信息，并重构立体交互输入设备的三维轮廓、确定其姿态，以用于实现所述立体交互操作过程。本发明可以有效解决对多个节点进行定位追踪时的信道占用问题，避免节点较多时可能导致的信号传输混乱。

Description

立体交互方法和立体交互系统
技术领域
本发明涉及立体交互技术领域，具体而言，涉及一种立体交互方法及其相应的立体交互系统。
背景技术
在立体显示技术中，用户的人机交互已经不再限制于二维空间，为了力求真实感，在三维尺度上的交互必须与视觉效果紧密结合起来。
为了在真实的立体交互输入设备（或其他设备，此处用于举例）与虚拟的立体显示内容之间实现更加真实的交互过程，需要对立体交互输入设备相对于立体显示装置的空间位置、姿态进行获取，并且同时对立体交互输入设备的轮廓进行获取，以实现细节上更加准确的显示处理，但现有技术中的技术方案仍存在很多问题。
比如公告号为CN101029931的专利文献，提供了一种通过超声波定位装置，实现电子书写的技术方案。但在该技术方案中，仅提出了对于信号笔上的单个节点的三维定位，而对于立体交互输入设备的轮廓识别、姿态获取，以及多个节点之间的信道占用、信号笔与立体显示装置之间的立体交互操作等问题，并没有给出相应的解决方案。
再比如公开号为US2002/0084114的专利文献，提供了一种无线3D输入系统。在该专利文献中，虽然其书写笔上分别设置了两个超声波发射器，即能够实现对两个节点的定位，但是仍存在下述问题：1、书写笔的笔头部分必须接触输入平面时，才能够启动超声波传感器；2、由于笔头部分必须接触输入平面，因而仅能够实现该节点的2D（二维）定位；3、虽然能够对书写笔上的两个节点进行定位，但对于书写笔的轮廓识别、姿态获取，以及书写笔与立体显示装置之间的立体交互操作，并没有给出相应的解决方案。
因此，如何通过对多个节点的追踪，以实现对立体交互输入设备或其他操作设备的轮廓、空间位置、姿态等的获取，并且避免多个节点之间的信道占用问题，成为目前亟待解决的技术问题。
发明内容
本发明旨在至少解决现有技术或相关技术中存在的技术问题之一。
为此，本发明的一个目的在于提出了一种立体交互方法。
本发明的另一个目的在于提出了一种立体交互系统。
本发明的又一个目的在于提出了一种立体交互系统。
为实现上述目的，根据本发明的第一方面的实施例，提出了一种立体交互方法，用于立体交互输入设备与立体显示装置之间的立体交互操作过程，所述立体交互输入设备包含多个第一节点，所述立体显示装置包含至少三个第二节点，任意三个所述第二节点不共线且共面，且所述第一节点处设置有信号发射装置、所述第二节点处设置有相应的信号接收装置，或所述第一节点处设置有所述信号接收装置、所述第二节点处设置有所述信号发射装置，则所述立体交互方法包括：根据接收到的启动指令，控制各个所述信号发射装置利用不同的信道资源发射位置检测信号；根据接收到所述启动指令的开始时间点、每个所述信号接收装置分别接收到来自每个所述信号发射装置的所述位置检测信号的终止时间点、每个所述第二节点相对于所述立体显示装置上特定平面的三维空间位置坐标信息，确定每个所述第一节点相对于所述立体显示装置特定平面的三维空间位置坐标信息，根据至少两个所述第一节点相对于所述特定平面的三维空间位置坐标信息来重构所述立体交互输入设备的三维轮廓，以确定所述立体交互输入设备的姿态，并以用于实现所述立体交互操作过程。
在该技术方案中，作为一种较为优选的实施方式，可以在立体交互输入设备上设置信号发射装置、在立体显示装置上设置信号接收装置，以构成“动发射静接收”的系统结构；而作为另一种较为优选的实施方式，可以在立体显示装置上设置信号发射装置、在立体交互输入设备上设置信号接收装置，以构成“静发射动接收”的系统结构。
针对上述任一种系统结构，都存在对于立体交互输入设备上的多个第一节点的定位追踪；而通过在各个的信号发射装置之间采用不同的信道资源，可以对信号接收装置接收到的位置检测信号的来源进行准确识别，从而避免第一节点的数量增加而导致信道资源之间的混淆问题，有助于提升多点定位追踪的成功率和准确性。
而在获得每个第一节点的三维空间位置坐标信息之后，通过比如在多个第一节点之间（如在任意相邻的两个第一节点之间进行操作；或者，可以预先确定各个第一节点之间的关联关系，并根据该预设的关联关系进行操作）进行连线（比如直线，或其他预设形状的连线）等操作方式，即可得到立体交互输入设备的三维轮廓；同时，由于第一节点的三维空间位置坐标信息是基于立体显示装置的特定平面来定义的，就使得立体交互输入设备的三维轮廓与立体显示装置之间被相互关联，从而能够确定其相对于特定平面（即立体显示装置或其立体显示内容）的姿态信息，进而在更加精细的程度上实现立体交互输入设备与立体显示装置的立体显示内容之间的立体交互操作，有助于提升用户的使用体验。
另外，根据本发明上述实施例的立体交互方法，还可以具有如下附加的技术特征：
根据本发明的一个实施例，优选地，还包括：根据所述开始时间点、每个所述信号接收装置分别与任一信号发射装置对应的结束时间点，分别计算每个所述信号接收装置与所述任一信号发射装置对应的信号传输时间；当其中的有效信号传输时间的个数大于三个时，若最小的有效信号传输时间对应的传输距离小于或等于对应于所述立体显示装置的预设多径临界距离，则筛除所述最小的有效信号传输时间。
在该技术方案中，“信号传输时间”即：从位置检测信号被信号发射装置发射开始，直至传输到相应的信号接收装置为止的时间长度。当信号发射装置和信号接收装置之间的距离过近（即小于或等于预设多径临界距离）时，可能导致位置检测信号沿立体显示装置的固体结构实现传输，比如当位置检测信号为超声波时，则由于超声波在固体中的传播速度大于在空气中的传播速度，将导致沿固体传播的位置检测信号提前到达信号接收装置，从而缩短了相应的信号传输时间。
因此，通过对每个信号接收装置对应的有效信号传输时间进行检测，并筛除相应的传输距离小于或等于预设多径临界距离的有效信号传输时间，能够有效避免多径效应可能导致的错误或偏差。
其中，由于立体显示装置的显示屏幕大小有限，且位置检测信号的传输速度一定，使得信号接收装置对应的信号传输时间应当处于某个固定的预设数值范围内，则属于该预设数值范围的信号传输时间即有效信号传输时间，否则为无效数据。通过对信号传输时间的有效性判断，实现了对该信号传输时间的初步筛选，从而有助于提升对立体交互输入设备的三维空间位置坐标信息的检测操作的准确性。
同时，由于多径效应的产生，与立体交互输入设备采用的形状结构、材料类型、第二节点的位置选取等多种情况相关，因而需要基于立体交互输入设备的具体情况进行预先测量，以获得相应的预设多径临界距离。
优选地，若最小的有效信号传输时间对应的传输距离大于所述预设多径临界距离，则筛除最大的有效信号传输时间。
在该技术方案中，通过对最大的有效信号传输时间进行筛除，从而避免由于距离过长时，位置检测信号的强度过低而导致数据读取不准确等问题。
根据本发明的一个实施例，优选地，确定任一所述第一节点相对于所述特定平面的三维空间位置坐标信息具体包括：建立基于所述特定平面的三维空间坐标系，并获取每个所述第二节点相对于所述三维空间坐标系的坐标信息；根据下式建立每个所述第二节点相对于任一所述第一节点的方程，并根据所有建立的方程解得任一所述第一节点相对于所述三维空间坐标系的坐标信息，以作为任一所述第一节点相对于所述特定平面的三维空间位置坐标信息：(xn-x)2+(yn-y)2+(zn-z)2＝[(Tn-T0)·v]2，其中，（xn,yn,zn）为第n个第二节点相对于所述三维空间坐标系的坐标信息，（x,y,z）为代表任一所述第一节点相对于所述三维空间坐标系的坐标信息的待解参数，Tn为对应于第n个第二节点和任一所述第一节点的所述终止时间点，T0为所述开始时间点，v为所述位置检测信号的传播速度。
优选地，还包括：当所述特定平面为所述立体显示装置的矩形显示平面时，所述三维空间坐标系的原点位于所述矩形显示平面的对角线交点处、第一轴沿所述矩形显示平面的第一边长设置、第二轴沿所述矩形显示平面的第二边长设置、第三轴垂直于所述矩形显示平面设置，且所述第一边长和所述第二边长呈垂直关系；所述第二节点设置于所述矩形显示平面上，每个所述第二节点存在至少一个与之对称的其他第二节点，且对称轴为所述三维空间坐标系的至少一个轴。
在该实施例中，通过对三维空间坐标系和第二节点的合理设置，即第二节点之间的对称关系，使得在建立相应的计算公式时，能够有效减小计算量，从而降低了对相应硬件设备的处理需求，有助于提升数据计算的实时性，并降低立体交互操作过程中发生延迟的可能性。
根据本发明的一个实施例，优选地，当各个所述信号发射装置利用不同的频域信道资源发射所述位置检测信号时，所述立体交互方法还包括：在每个所述信号发射装置与其采用的频域信道资源之间进行预关联设置；以及对每个所述信号接收装置接收到的位置检测信号进行频率鉴别和分离处理，以确定该接收到的位置检测信号对应的信号发射装置以及相应的终止时间点。
在该技术方案中，通过对位置检测信号所采用的频域信道资源的合理关联设置和鉴频处理，从而能够对采用不同频域信道资源的位置检测信号进行有效区分和监控，有助于对多个节点的定点跟踪。
根据本发明的一个实施例，优选地，当各个所述信号发射装置利用不同的时域信道资源发射所述位置检测信号时，所述立体交互方法还包括：根据每个所述信号发射装置采用的时域信道资源，确定对应的窗口时间；以及在每个所述窗口时间内，监视相应的信号发射装置所发射的位置检测信号的到达情况，以确定相应的终止时间点。其中，所谓“窗口时间”即一个连续的或多个不连续的时间段，相应的信号发射装置利用该时间段来发射位置检测信号，从而在时域上实现对同一频段的信道资源的分配。
在该技术方案中，通过对位置检测信号所采用的时域信道资源的合理分配，以及对相应窗口时间的监视，从而能够对采用不同时域信道资源的位置检测信号进行有效区分和监控，有助于对多个节点的定点跟踪。
根据本发明第二方面的实施例，提出了一种立体交互系统，用于立体交互输入设备与立体显示装置之间的立体交互操作过程，所述立体交互系统包括：信号发射单元，包含多个信号发射装置，且所述信号发射装置分别设置于所述立体交互输入设备的多个第一节点处，或设置于所述立体显示装置上的至少三个第二节点处，其中，任意三个所述第二节点不共线且共面；发射控制单元，用于根据接收到的启动指令，控制各个所述信号发射装置利用不同的信道资源发射位置检测信号；信号接收单元，包含多个信号接收装置，且在所述信号发射装置设置于所述第一节点处的情况下，所述信号接收装置分别设置于所述第二节点处，以及在所述信号发射装置设置于所述第二节点处的情况下，所述信号接收装置分别设置于所述第一节点处；时间记录单元，用于记录接收到所述启动指令的开始时间点，以及每个所述信号接收装置分别接收到来自每个所述信号发射装置的所述位置检测信号的终止时间点；处理装置，用于根据所述开始时间点、所述终止时间点和每个所述第二节点相对于所述立体显示装置上特定平面的三维空间位置坐标信息，确定每个所述第一节点相对于所述特定平面的三维空间位置坐标信息，根据至少两个所述第一节点相对于所述特定平面的三维空间位置坐标信息来重构所述立体交互输入设备的三维轮廓，以确定所述立体交互输入设备的姿态，并用于实现所述立体交互操作过程。
在该技术方案中，作为一种较为优选的实施方式，可以在立体交互输入设备上设置信号发射装置、在立体显示装置上设置信号接收装置，以构成“动发射静接收”的系统结构；而作为另一种较为优选的实施方式，可以在立体显示装置上设置信号发射装置、在立体交互输入设备上设置信号接收装置，以构成“静发射动接收”的系统结构。
针对上述任一种系统结构，都存在对于立体交互输入设备上的多个第一节点的定位追踪；而通过在各个的信号发射装置之间采用不同的信道资源，可以对信号接收装置接收到的位置检测信号的来源进行准确识别，从而避免第一节点的数量增加而导致信道资源之间的混淆问题，有助于提升多点定位追踪的成功率和准确性。
而在获得每个第一节点的三维空间位置坐标信息之后，通过比如在多个第一节点之间（如在任意相邻的两个第一节点之间进行操作；或者，可以预先确定各个第一节点之间的关联关系，并根据该预设的关联关系进行操作）进行连线（比如直线，或其他预设形状的连线）等操作方式，即可得到立体交互输入设备的三维轮廓；同时，由于第一节点的三维空间位置坐标信息是基于立体显示装置的特定平面来定义的，就使得立体交互输入设备的三维轮廓与立体显示装置之间被相互关联，从而能够确定其相对于特定平面（即立体显示装置或其立体显示内容）的姿态信息，进而在更加精细的程度上实现立体交互输入设备与立体显示装置的立体显示内容之间的立体交互操作，有助于提升用户的使用体验。
另外，根据本发明上述实施例的立体交互系统，还可以具有如下附加的技术特征：
根据本发明的一个实施例，优选地，所述处理装置位于所述立体显示装置或所述立体交互输入设备中，或位于所述立体显示装置和所述立体交互输入设备外。
作为一种较为优选的实施方式，处理装置可以位于立体显示装置中，表明由立体显示装置对第一节点的三维空间位置坐标信息进行计算和确定。
作为另一种较为优选的实施方式，处理装置可以位于立体交互输入设备中，表明由立体显示装置对第一节点的三维空间位置坐标信息进行计算和确定，则立体显示装置应当将第二节点相对于所述立体显示装置的三维空间位置坐标信息等发送至立体交互输入设备，以用于具体的计算过程；同时，立体交互输入设备应当将确定的第一节点相对于所述立体显示装置的三维空间位置坐标信息返回立体显示装置，以供其在立体交互操作过程中对立体显示内容进行调整控制。
作为又一种较为优选的实施方式，处理装置可以是独立设备（独立于立体显示装置和立体交互输入设备），从而有助于降低对立体交互输入设备和立体显示装置的处理性能的要求。当然，立体显示装置和立体交互输入设备应当分别将第二节点相对于所述立体显示装置的三维空间位置坐标信息、开始时间点、结束时间点等发送至处理装置，以用于具体的计算过程；同时，处理装置应当将确定的第一节点相对于所述立体显示装置的三维空间位置坐标信息返回立体显示装置，以供其在立体交互操作过程中对立体显示内容进行调整控制。
根据本发明的一个实施例，优选地，所述处理装置包括：时间计算单元，用于根据所述开始时间点、每个所述信号接收装置分别与任一信号发射装置对应的结束时间点，分别计算每个所述信号接收装置与所述任一信号发射装置对应的信号传输时间；数据筛选单元，用于在其中的有效信号传输时间的个数大于三个的情况下，若最小的有效信号传输时间对应的传输距离小于或等于对应于所述立体显示装置的预设多径临界距离，则筛除所述最小的有效信号传输时间。
在该技术方案中，“信号传输时间”即：从位置检测信号被信号发射装置发射开始，直至传输到相应的信号接收装置为止的时间长度。当信号发射装置和信号接收装置之间的距离过近（即小于或等于预设多径临界距离）时，可能导致位置检测信号沿立体显示装置的固体结构实现传输，比如当位置检测信号为超声波时，则由于超声波在固体中的传播速度大于在空气中的传播速度，将导致沿固体传播的位置检测信号提前到达信号接收装置，从而缩短了相应的信号传输时间。
因此，通过对每个信号接收装置对应的有效信号传输时间进行检测，并筛除相应的传输距离小于或等于预设多径临界距离的有效信号传输时间，能够有效避免多径效应可能导致的错误或偏差。
其中，由于立体显示装置的显示屏幕大小有限，且位置检测信号的传输速度一定，使得信号接收装置对应的信号传输时间应当处于某个固定的预设数值范围内，则属于该预设数值范围的信号传输时间即有效信号传输时间，否则为无效数据。通过对信号传输时间的有效性判断，实现了对该信号传输时间的初步筛选，从而有助于提升对立体交互输入设备的三维空间位置坐标信息的检测操作的准确性。
同时，由于多径效应的产生，与立体交互输入设备采用的形状结构、材料类型、第二节点的位置选取等多种情况相关，因而需要基于立体交互输入设备的具体情况进行预先测量，以获得相应的预设多径临界距离。
优选地，所述数据筛选单元还用于：若最小的有效信号传输时间对应的传输距离大于所述预设多径临界距离，则筛除最大的有效信号传输时间。
在该技术方案中，通过对最大的有效信号传输时间进行筛除，从而避免由于距离过长时，位置检测信号的强度过低而导致数据读取不准确等问题。
根据本发明的一个实施例，优选地，所述处理装置还包括：坐标建立单元，用于建立基于所述特定平面的三维空间坐标系；信息获取单元，用于获取每个所述第二节点相对于所述三维空间坐标系的坐标信息；坐标计算单元，用于根据下式建立每个所述第二节点相对于任一所述第一节点的方程，并根据所有建立的方程解得任一所述第一节点相对于所述三维空间坐标系的坐标信息，以作为任一所述第一节点相对于所述特定平面的三维空间位置坐标信息：(xn-x)2+(yn-y)2+(zn-z)2＝[(Tn-T0)·v]2，其中，（xn,yn,zn）为第n个第二节点相对于所述三维空间坐标系的坐标信息，（x,y,z）为代表任一所述第一节点相对于所述三维空间坐标系的坐标信息的待解参数，Tn为对应于第n个第二节点和任一所述第一节点的所述终止时间点，T0为所述开始时间点，v为所述位置检测信号的传播速度。
优选地，所述坐标建立单元用于：当所述特定平面为所述立体显示装置的矩形显示平面时，将所述三维空间坐标系的原点设置于所述矩形显示平面的对角线交点处、将第一轴沿所述矩形显示平面的第一边长设置、将第二轴沿所述矩形显示平面的第二边长设置、将第三轴垂直于所述矩形显示平面设置，且所述第一边长和所述第二边长呈垂直关系；其中，所述第二节点设置于所述矩形显示平面上，每个所述第二节点存在至少一个与之对称的其他第二节点，且对称轴为所述三维空间坐标系的至少一个轴。
在该实施例中，通过对三维空间坐标系和第二节点的合理设置，即第二节点之间的对称关系，使得在建立相应的计算公式时，能够有效减小计算量，从而降低了对相应硬件设备的处理需求，有助于提升数据计算的实时性，并降低立体交互操作过程中发生延迟的可能性。
根据本发明的一个实施例，优选地，所述处理装置还包括：预关联设置单元，用于在各个所述信号发射装置利用不同的频域信道资源发射所述位置检测信号的情况下，在每个所述信号发射装置与其采用的频域信道资源之间进行预关联设置；信号鉴频单元，用于对每个所述信号接收装置接收到的位置检测信号进行频率鉴别和分离处理，以确定该接收到的位置检测信号对应的信号发射装置以及相应的终止时间点。
在该技术方案中，通过对位置检测信号所采用的频域信道资源的合理关联设置和鉴频处理，从而能够对采用不同频域信道资源的位置检测信号进行有效区分和监控，有助于对多个节点的定点跟踪。
根据本发明的一个实施例，优选地，所述处理装置还包括：窗口时间确定单元，用于在各个所述信号发射装置利用不同的时域信道资源发射所述位置检测信号的情况下，根据每个所述信号发射装置采用的时域信道资源，确定对应的窗口时间；信号监视单元，用于在每个所述窗口时间内，监视相应的信号发射装置所发射的位置检测信号的到达情况，以确定相应的终止时间点。其中，所谓“窗口时间”即一个连续的或多个不连续的时间段，相应的信号发射装置利用该时间段来发射位置检测信号，从而在时域上实现对同一频段的信道资源的分配。
在该技术方案中，通过对位置检测信号所采用的时域信道资源的合理分配，以及对相应窗口时间的监视，从而能够对采用不同时域信道资源的位置检测信号进行有效区分和监控，有助于对多个节点的定点跟踪。
通过以上技术方案，可以有效解决对多个节点进行定位追踪时的信道占用问题，避免节点较多时可能导致的信号传输混乱。
本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
附图说明
本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
图1示出了根据本发明的一个实施例的立体交互系统的示意框图；
图2为图1所示实施例的立体交互系统的结构示意图；
图3示出了根据本发明的一个实施例的对单个节点进行定点追踪的流程示意图；
图4示出了根据本发明的一个实施例的对测量数据进行筛选的流程示意图；
图5A示出了根据本发明的一个实施例的解算节点的空间位置信息的示意图；
图5B示出了根据本发明的另一个实施例的解算节点的空间位置信息的示意图；
图6A为基于图1所示实施例的采用分频方式进行定点追踪的示意图；
图6B为基于图1所示实施例的采用分时方式进行定点追踪的示意图；
图6C为基于图1所示实施例的采用分频和分时方式进行定点追踪的示意图；
图7示出了根据本发明的另一个实施例的立体交互系统的示意框图；
图8为图7所示实施例的立体交互系统的结构示意图；
图9A为基于图7所示实施例的采用分频方式进行定点追踪的示意图；
图9B为基于图7所示实施例的采用分时方式进行定点追踪的示意图；
图9C为基于图7所示实施例的采用分频和分时方式进行定点追踪的示意图。
具体实施方式
为了能够更清楚地理解本发明的上述目的、特征和优点，下面结合附图和具体实施方式对本发明进行进一步的详细描述。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是，本发明还可以采用其他不同于在此描述的其他方式来实施，因此，本发明的保护范围并不限于下面公开的具体实施例的限制。
本发明可以用于立体交互输入设备与立体显示装置之间的立体交互操作过程，通过对立体交互输入设备上的多个节点进行定点追踪，从而准确获知立体交互输入设备的空间位置、姿态、轮廓等三维空间位置坐标信息，以完成立体交互输入设备与立体显示内容之间的准确、细致的立体交互。
在本发明的技术方案中，采用对位置检测信号进行收发的方式，以获取立体交互输入设备上的多个节点相对于所述立体显示装置的三维空间位置坐标信息。具体地，针对位置检测信号的收发过程，存在两种具体的实施方式：
作为一种较为优选的实施方式，可以在立体交互输入设备上设置信号发射装置、在立体显示装置上设置信号接收装置，以构成“动发射静接收”的系统结构。
而作为另一种较为优选的实施方式，可以在立体显示装置上设置信号发射装置、在立体交互输入设备上设置信号接收装置，以构成“静发射动接收”的系统结构。
下面分别针对上述两种实施方式，结合附图进行详细说明：
实施例一：动发射静接收
一、硬件结构
图1示出了根据本发明的一个实施例的立体交互系统的示意框图。
如图1所示，根据本发明的一个实施例的立体交互系统10，用于立体交互输入设备100与立体显示装置200之间的立体交互操作过程，其中：
立体交互输入设备100包括：信号发射单元102，包含分别设置在所述立体交互输入设备100的多个第一节点处的信号发射装置；发射控制单元104，用于根据接收到的启动指令，控制各个所述信号发射装置利用不同的信道资源发射位置检测信号。所谓信道资源是指：对于分频发射来说，是信号对应的不同频域；对于分时发射来说，是信号对应的不同窗口时间；对于分频和分时结合的方式，是每一个频域的独立窗口时间。
立体显示装置200包括：信号接收单元202，包含分别设置在所述立体显示装置200的至少三个第二节点处的信号接收装置，其中，任意三个所述第二节点不共线且共面；时间记录单元204，用于记录所述立体交互输入设备100接收到所述启动指令的开始时间点，以及每个所述信号接收装置分别接收到来自每个所述信号发射装置的所述位置检测信号的终止时间点。
立体交互系统10还包括：处理装置300，用于根据所述开始时间点、所述终止时间点和每个所述第二节点相对于所述立体显示装置200上特定平面的三维空间位置坐标信息，确定每个所述第一节点相对于所述特定平面的三维空间位置坐标信息，根据至少两个所述第一节点相对于所述特定平面的三维空间位置坐标信息来重构所述立体交互输入设备100的三维轮廓，以确定所述立体交互输入设备100的姿态，并用于实现所述立体交互操作过程。
在上述系统结构中，通过在各个的信号发射装置之间采用不同的信道资源，可以对信号接收装置接收到的位置检测信号的来源进行准确识别，从而避免第一节点的数量增加而导致信道资源之间的混淆问题，有助于提升多点定位追踪的成功率和准确性。
而在获得每个第一节点的三维空间位置坐标信息之后，通过比如在多个第一节点之间（如在任意相邻的两个第一节点之间进行操作；或者，可以预先确定各个第一节点之间的关联关系，并根据该预设的关联关系进行操作）进行连线（比如直线，或其他预设形状的连线）等操作方式，即可得到立体交互输入设备100的三维轮廓；同时，由于第一节点的三维空间位置坐标信息是基于立体显示装置200的特定平面来定义的，就使得立体交互输入设备100的三维轮廓与立体显示装置200之间被相互关联，从而能够确定其相对于特定平面（即立体显示装置200或其立体显示内容）的姿态信息，进而在更加精细的程度上实现立体交互输入设备100与立体显示装置200的立体显示内容之间的立体交互操作，有助于提升用户的使用体验。
其中，立体交互输入设备100可以为任意形状、大小的立体结构，比如可以为笔形、棒形等较为简单的结构，也可以为模拟刀具、枪、魔法棒等较为复杂的结构；只要在立体交互输入设备100上设置足够数量的节点，对于任意结构均可以实现准确的轮廓与姿态识别，并进而实现准确、细致的立体交互操作。
优选地，所述信号发射单元102还包括：设置于所述立体交互输入设备100的启动信号发射端；所述信号接收单元202还包括：设置于所述立体显示装置200的启动信号接收端；以及所述时间记录单元204用于：在所述启动信号接收端接收到来自所述启动信号发射端的启动信号的情况下，确定接收到所述启动指令，并记录相应的所述开始时间点。
在该技术方案中，通过启动信号的传输，使得所有的信号接收装置能够同时启动计时，从而实现所有的信号接收装置之间的状态同步，并进而根据各个信号接收装置接收到位置检测信号时所耗费的时间长度，计算各个信号发射装置与各个信号接收装置（即第一节点与第二节点）之间的距离，以实现对第一节点的准确定位追踪。
启动信号的传输速度应当比位置检测信号的传输速度更快，从而避免启动信号的传输时间过长而影响了对位置检测信号的传输时间的检测，以确保对第一节点的准确定位追踪。为了满足上述速度关系，优选地，所述位置检测信号为超声波信号，以及所述启动信号为红外信号、电信号或无线电信号。
当然，通过实现事先获取启动信号的传输速度，则即便启动信号的速度较慢，仍然可以通过在计算过程中，对位置检测信号的传输时间进行补偿，以实现对第一节点的准确定位追踪。
较为具体地，图2为图1所示实施例的立体交互系统的结构示意图。
如图2所示，立体显示装置包括显示平面1、信号处理器3和软件系统等，以实现与立体交互操作棒2（此处以“立体交互操作棒”为例，对本发明的“立体交互输入设备”以及相应的技术方案进行详细说明）的立体交互操作。
其中，立体交互操作棒2上设置有发射系统，而显示平面1上设置有接收系统，且立体显示装置的软件系统构成了处理系统。下面分别就上述各个系统进行详细说明。
（1）发射系统
发射系统包括立体交互操作棒2上的超声波发射器211、212，红外发射器221、222，控制模块230和通信模块240等，其中：
超声波发射器211和212分别设置在立体交互操作棒2上的两个不同节点处，并分别发射超声波信号；当然，对于形状更为复杂或精细要求更高的情况下，也可以选取更多节点，以设置更多超声波发射器（图中未示出），此处并不限定节点和超声波发射器的数量。
红外发射器221和222设置在立体交互操作棒2的任意位置，比如图2所示的两端，以便于红外线的发射和传输。一方面，红外发射器可以设置在立体交互操作棒2的任意位置；另一方面，红外发射器的数量可以为1个或更多，均可以通过红外线的发射来实现对超声波信号的接收进行同步；所以，此处并不对红外发射器的安装位置或数量做限定。
控制模块230用于对超声波发射器211、212和红外发射器221、222的信号发射进行控制；而通信模块240则用于与立体显示装置等进行通信。
（2）接收系统
接收系统包括显示平面1上的超声波接收器111、112、113和114，红外接收器121、122，信号处理器3等，其中：
超声波接收器111、112、113和114等设置在显示平面1上，该显示平面1可以为立体显示装置的屏幕表面。超声波接收器的数量可以为4个，也可以仅为3个或更多，此处并不用于限定；同时，超声波接收器可以设置在显示平面1上的任意位置，只要保证所有的超声波接收器不共线即可。
红外接收器121、122设置在显示平面1上，用于接收红外发射器221、222发出的红外线。
信号处理器3用于将超声波接收器111、112、113和114上的超声波信号进行放大和处理，得到对应的超声波传输时间，并换算为立体交互操作棒2上的超声波发射器相对于显示平面1的空间位置坐标。
（3）处理系统
处理系统包括图2所示的设置有“软件系统”的装置（以下简称为“软件系统”），其通过获取信号处理器3得到的立体交互操作棒2上的超声波发射器相对于显示平面1的空间位置坐标，将其融合至立体显示装置的屏幕坐标系内，以得到立体交互操作棒2的姿态，并处理立体交互过程中的其他操作。
对应于图2中的处理系统，也存在相应的多种实施方式：
实施方式一
若图1所示的处理装置300位于立体交互输入设备100中，即图2中的处理系统可以由立体交互操作棒2中的控制模块230构成。
具体地，由信号处理器3记录每个超声波接收器（对应于立体交互输入设备100上的各个节点）接收到超声波信号的时刻，并发送至控制模块230。
控制模块230统计出各个超声波发射器发射的超声波信号的传输时间，以转换为每个超声波发射器与显示平面1上的各个超声波接收器之间的距离，并计算出立体交互操作棒2上的各个节点的空间位置坐标。然后，控制模块230可以进一步地，基于各个节点的空间位置坐标，将其融合至立体显示装置的屏幕坐标系中，以获得立体交互操作棒2的三维空间位置坐标信息；或者，控制模块230可以将各个节点的空间位置坐标发送至软件系统，以由软件系统将其融合至立体显示装置的屏幕坐标系中。
实施方式二
若图1所示的处理装置300位于立体显示装置200中，即图2中的处理系统可以由立体显示装置中的信号处理器3构成。
具体地，信号处理器3记录每个超声波接收器（对应于立体交互输入设备100上的各个节点）接收到超声波信号的时刻，以计算出立体交互操作棒2上的各个节点的空间位置坐标。然后，信号处理器3可以进一步地，基于各个节点的空间位置坐标，将其融合至立体显示装置的屏幕坐标系中，以获得立体交互操作棒2的三维空间位置坐标信息；或者，信号处理器3可以将各个节点的空间位置坐标发送至软件系统，以由软件系统将其融合至立体显示装置的屏幕坐标系中。
实施方式三
若图1所示的处理装置300位于所述立体显示装置200和所述立体交互输入设备100外，即图2中的处理系统可以由独立的处理装置（图中未示出）构成。
具体地，信号处理器3记录每个超声波接收器（对应于立体交互输入设备100上的各个节点）接收到超声波信号的时刻，并发送至处理装置。
然后，处理装置计算出立体交互操作棒2上的各个节点的空间位置坐标，并且可以进一步地，基于各个节点的空间位置坐标，将其融合至立体显示装置的屏幕坐标系中，以获得立体交互操作棒2的三维空间位置坐标信息，或者可以将各个节点的空间位置坐标发送至软件系统，以由软件系统将其融合至立体显示装置的屏幕坐标系中。
二、数据处理
1、整体流程
针对上述发射系统、接收系统和处理系统之间的信号传输，图3示出了根据本发明的一个实施例的对单个节点进行定点追踪的流程示意图。
如图3所示，根据本发明的一个实施例的对单个节点进行定点追踪的流程包括：
步骤302，判断红外接收器（如图2所示的红外接收器121、122）是否接收到来自红外发射器（如图2所示的红外发射器221、222）的红外信号，若是，则进入步骤304，否则继续等待。
具体地，安装于被追踪物体（如立体交互操作棒2）上的超声波发射器和红外发射器会周期地同时发射红外信号和超声波信号，信号的持续时间最好为500～1000微秒。由于红外信号的速度与光速一致，可以认为是瞬间到达，因而该信号可以作为到达时间的计时同步信号。
步骤304，启动定时器。具体地，可以由图2所示的信号处理器3来执行定时器的开关控制和数值记录。
步骤306，循环等待各个超声波接收器接收超声波信号，并保存响应的定时器值。
具体地，以接收到红外信号开始，至接收到某个节点发射的超声波信号为止，分别得到各个超声波接收器对应的超声波的到达时间TS1、TS2、TS3和TS4（此处以图2所示的四个超声波接收器的情况为例）。在同等条件下，同一超声波发射器到各个超声波接收器的距离正比于到达时间，即该超声波发射器到达超声波接收器111、112、113和114的距离正比于其到达时间。
步骤308，判断接收是否超时，即判断是否超出预设的时间阈值，若超时，则定时器清零，否则进入步骤310。
步骤310，判断所有的超声波接收器是否全部接收到超声波信号，若接收完毕，则进入步骤312，否则返回步骤306。
步骤312，对得到的到达时间TS1、TS2、TS3和TS4等进行筛选。
步骤314，若无法计算相应的空间位置坐标，则抛弃当前数据，上报上一次的计算结果。
步骤316，若能够计算相应的空间位置坐标，则执行正常的解算操作，以得到每个超声波发射器对应节点的空间位置坐标。
步骤318，定时器清零，并返回步骤302。
2、数据筛选
图4示出了根据本发明的一个实施例的对测量数据进行筛选的流程示意图。
如图4所示，根据本发明的一个实施例的对测量数据进行筛选的流程包括：
步骤402，获取某个超声波发射器对应的测量数据，即所有的超声波接收器分别对应的超声波到达时间（即超声波信号的传输时间长度，换言之，是指从超声波信号被超声波发射器发射开始，直至传输到相应的超声波接收器为止的时间长度），如TS1、TS2、TS3和TS4等。同时，应当初步排除测量数据中的无效数据。
具体地，由于立体显示装置的显示平面1（如图2所示）的面积有限，使得超声波到达时间应当处于固定的预设数值范围内，超出该预设数值范围的测量数据应当判定为无效数据；同时，由于其他异常情况而导致的无读数的测量数据，也应当判定为无效数据。
步骤404，确定剩余的有效数据的个数N。
步骤406A，若有效数据的个数N小于3，则无法解算相应超声波发射器（即对应于该超声波发射器所处位置的节点）的空间位置坐标，应当抛弃本次数据，并返回步骤402，等待对测量数据的下次获取。
步骤406B，若有效数据的个数N大于3，比如对于上述TS1、TS2、TS3和TS4的情形，说明四个超声波接收器均存在相应的有效数据，则进入步骤408。
步骤406C，若有效数据的个数N等于3，则直接进入步骤416。
步骤408，在所有的有效数据中，读取最小有效数据Dmin。
步骤410，判断该Dmin与对应于立体显示装置的多径临界距离Dw之间的数值关系，若Dmin小于或不大于Dw，则进入步骤412，否则进入步骤414。其中，该多径临界距离是指在实测中，超声波发射器和超声波接收器之间的距离小于某一临界数值时，会因为立体显示装置表面的材料传声，导致信号传播比空气直接传播要快，使得测量距离值比真实距离值小。
步骤412，当Dmin小于或不大于Dw时，可能由于固体材料的传声速度大于空气的传声速度，使得超声波信号通过固体直接传播到超声波接收器上而导致信号提前到达，即产生多径效应。因此，为了避免多径效应造成的数据偏差，应当抛弃上述的最小有效数据Dmin。
步骤414，为了避免距离过远时，信号强度过低而导致数据失准，因而可以抛弃最大的有效数据。
步骤416，根据最终剩余的3个测量数据，执行相应节点的空间位置坐标计算。
需要说明的是：在图1所示的立体交互系统10的结构中，为了实现如图4所示的数据筛选操作，尤其是对于多径效应的不良影响的避免，提出了相应的功能模块上的改进，使得立体交互系统10可以存在下述结构特征：
优选地，处理装置300包括：时间计算单元300A，用于根据所述开始时间点、每个所述信号接收装置分别与任一信号发射装置对应的结束时间点，分别计算每个所述信号接收装置与所述任一信号发射装置对应的信号传输时间；数据筛选单元300B，用于在其中的有效信号传输时间的个数大于三个的情况下，若最小的有效信号传输时间对应的传输距离小于或等于对应于所述立体显示装置200的预设多径临界距离，则筛除所述最小的有效信号传输时间。
在该技术方案中，“信号传输时间”即：从位置检测信号被信号发射装置发射开始，直至传输到相应的信号接收装置为止的时间长度。当信号发射装置和信号接收装置之间的距离过近（即小于或等于预设多径临界距离）时，可能导致位置检测信号沿立体显示装置的固体结构实现传输，比如当位置检测信号为超声波时，则由于超声波在固体中的传播速度大于在空气中的传播速度，将导致沿固体传播的位置检测信号提前到达信号接收装置，从而缩短了相应的信号传输时间。
因此，通过对每个信号接收装置对应的有效信号传输时间进行检测，并筛除相应的传输距离小于或等于预设多径临界距离的有效信号传输时间，能够有效避免多径效应可能导致的错误或偏差。
其中，由于立体显示装置200的显示屏幕大小有限，且位置检测信号的传输速度一定，使得信号接收装置对应的信号传输时间应当处于某个固定的预设数值范围内，则属于该预设数值范围的信号传输时间即有效信号传输时间，否则为无效数据。通过对信号传输时间的有效性判断，实现了对该信号传输时间的初步筛选，从而有助于提升对立体交互输入设备100的三维空间位置坐标信息的检测操作的准确性。
同时，由于多径效应的产生，与立体交互输入设备采用的形状结构、材料类型、第二节点的位置选取等多种情况相关，因而需要基于立体交互输入设备的具体情况进行预先测量，以获得相应的预设多径临界距离。
优选地，所述数据筛选单元300B还用于：若最小的有效信号传输时间对应的传输距离大于所述预设多径临界距离，则筛除最大的有效信号传输时间。
在该技术方案中，通过对最大的有效信号传输时间进行筛除，从而避免由于距离过长时，位置检测信号的强度过低而导致数据读取不准确等问题。
3、空间位置坐标计算
（1）一般情形
图5A示出了根据本发明的一个实施例的解算节点的空间位置信息的示意图。
如图5A所示，假定需要对节点A相对于立体显示装置的显示平面（图中为S1、S2、S3三点所在的平面）的空间位置坐标进行计算。
假设节点A的坐标为（x,y,z），在经过如图4所示的数据筛选后，得到超声波到达时间TS1、TS2和TS3，分别对应于显示平面上的超声波接收器S1、S2和S3。
若显示平面的宽度为w（即S1与S2之间的距离），高度为h（即S1与S3之间的距离），x轴与S1S2方向平行，Y轴与S1S3方向平行，Z轴垂直于显示平面而指向用户（图中未示出“用户”），坐标零点为显示平面的中心点。
假定S1、S2和S3的坐标分别为（x1,y1,z1）、（x2,y2,z2）和（x3,y3,z3），则对于一般情形下，仅能够得到z1=z2=z3=0。同时，节点A与S1、S2、S3之间的距离分别为D1、D2、D3，其数值可以通过超声波在空气中的传播速度以及到达时间TS1、TS2、TS3计算得到，并存在如下关系：
( x 1 - x ) 2 + ( y 1 - y ) 2 + z 2 = D 1 2 ( x 2 - x ) 2 + ( y 2 - y ) 2 + z 2 = D 2 2 ( x 3 - x ) 2 + ( y 3 - y ) 2 + z 2 = D 3 2
基于上述方程组，即可得到A（x,y,z）的空间位置坐标的具体数值。
（2）特殊情形
图5B示出了根据本发明的另一个实施例的解算节点的空间位置信息的示意图。
如图5B所示，通过对显示平面上的S1、S2和S3三个节点的位置进行特殊排布，有助于简化算法、方便计算，降低运算负荷。
具体地，可以将S1、S2和S3分别设置在显示平面的各个顶点位置，并将坐标系的原点O设置在显示平面的对角线交点处，从而假定S1、S2和S3的坐标分别为（x1,y1,z1）、（x2,y2,z2）和（x3,y3,z3），则y1=y2=-y3=-h/2，x1=x3=-x2=-w/2，z1=z2=z3=0。同时，节点A与S1、S2、S3之间的距离分别为D1、D2、D3，其数值可以通过超声波在空气中的传播速度以及到达时间TS1、TS2、TS3计算得到，并存在如下关系：
x 2 + y 2 + z 2 + x 1 2 + y 1 2 + z 1 2 - 2 x 1 x - 2 y 1 y - 2 z 1 z = D 1 2 x 2 + y 2 + z 2 + x 2 2 + y 2 2 + z 2 2 - 2 x 2 x - 2 y 2 y - 2 z 2 z = D 2 2 x 2 + y 2 + z 2 + x 3 2 + y 3 2 + z 3 2 - - 2 x 3 x - 2 y 3 y - 2 z 3 z = D 3 2
对上述方程组进行简化，可得：
x 2 + y 2 + z 2 + x 1 2 + y 1 2 + z 1 2 - 2 x 1 x - 2 y 1 y - 2 z 1 z = D 1 2 - 2 wx = D 2 2 - D 1 2 - 2 hy = D 3 2 - D 1 2
基于上述方程组，即可得到A（x,y,z）的空间位置坐标的具体数值。
如图3中步骤314所述，若出现偶然的测量误差或电路噪声等问题影响了数据准确性，导致方程无解的情况，由于超声波信号的采样周期很短，几帧的数据损坏不会造成太大影响，工程上的处理方法可以将上一次运算的数据传送为结果，抛弃该帧数据。
因此，对于本申请所需要实现的多个节点的定位追踪，其中的每个节点均可以通过上述方式进行空间位置坐标的计算，从而得到多个节点对应的空间位置坐标，再通过将各个节点的空间位置坐标转换至立体显示装置的屏幕坐标系中，从而得到立体交互输入设备的三维空间位置坐标信息，实现对立体交互输入设备的位置、姿态、轮廓等的确定和追踪。
需要说明的是：在图1所示的立体交互系统10的结构中，为了实现如图5A和图5B所示的空间位置坐标计算操作，提出了相应的功能模块上的改进，使得立体交互系统10可以存在下述结构特征：
优选地，处理装置300还包括：坐标建立单元300C，用于建立基于所述特定平面的三维空间坐标系；信息获取单元300D，用于获取每个所述第二节点相对于所述三维空间坐标系的坐标信息；坐标计算单元300E，用于根据下式建立每个所述第二节点相对于任一所述第一节点的方程，并根据所有建立的方程解得任一所述第一节点相对于所述三维空间坐标系的坐标信息，以作为任一所述第一节点相对于所述特定平面的三维空间位置坐标信息：
(xn-x)2+(yn-y)2+(zn-z)2＝[(Tn-T0)·v]2，
其中，（xn,yn,zn）为第n个第二节点相对于所述三维空间坐标系的坐标信息，（x,y,z）为代表任一所述第一节点相对于所述三维空间坐标系的坐标信息的待解参数，Tn为对应于第n个第二节点和任一所述第一节点的所述终止时间点，T0为所述开始时间点，v为所述位置检测信号的传播速度。
优选地，所述坐标建立单元300C用于：当所述特定平面为所述立体显示装置200的矩形显示平面时，将所述三维空间坐标系的原点设置于所述矩形显示平面的对角线交点处、将第一轴沿所述矩形显示平面的第一边长设置、将第二轴沿所述矩形显示平面的第二边长设置、将第三轴垂直于所述矩形显示平面设置，且所述第一边长和所述第二边长呈垂直关系；其中，所述第二节点设置于所述矩形显示平面上，每个所述第二节点存在至少一个与之对称的其他第二节点，且对称轴为所述三维空间坐标系的至少一个轴。
在该实施例中，通过对三维空间坐标系和第二节点的合理设置，即第二节点之间的对称关系，使得在建立相应的计算公式时，能够有效减小计算量，从而降低了对相应硬件设备的处理需求，有助于提升数据计算的实时性，并降低立体交互操作过程中发生延迟的可能性。
4、信道划分
姿态追踪和轮廓识别的本质可以认为是对被测物体的几何节点的定位追踪问题。只要得到被追踪物体的节点坐标，即可对被追踪物体的姿态以及轮廓进行定位追踪。
但是，由于每个节点都需要执行信号传输，则为了有效识别各个节点及其对应的传输信号，实现同时追踪多个节点，就必须解决信号的信道占用问题。
下面结合图6A至图6C，分别列举其中三种具体的实施方式，以解决多个节点的信道占用问题。
（1）分频复用
图6A为基于图1所示实施例的采用分频方式进行定点追踪的示意图。
如图6A所示，假定被追踪物体为包含三个节点的立体交互输入设备，在该立体交互输入设备与立体显示装置进行立体交互操作时，由立体显示装置完成对立体交互输入设备的定点追踪。
1）立体交互输入设备
由于立体交互输入设备上存在多个节点，每个节点均需要发射相应的位置检测信号（具体比如为超声波信号），因而可以使得各个节点之间采用不同的频域资源，以实现各个节点之间的有效区分。
具体地，可以在每个节点采用的传输频率之间设置一定间隔，比如三个节点分别采用40Khz、60Khz和80Khz。
2）立体显示装置
立体显示装置上的至少三个节点上，设置用于接收位置检测信号的接收器（比如超声波接收器），且每个接收器都应当覆盖立体交互输入设备上的多个节点所采用的所有频段。
对应于如图2所示的信号处理器3，在图6A所示的系统结构中，其具体可以包括：
鉴频模块601，用于对各个接收器接收到的位置检测信号进行鉴别和分离，并将其与立体交互输入设备上的各个节点之间进行关联。
信号处理模块602，用于将鉴频模块601输出的位置检测信号转化为到达时间（即位置检测信号的传输时间长度），并分别计算立体交互输入设备上的每个节点对应的空间位置坐标，以上传给软件系统。
（2）分时复用
图6B为基于图1所示实施例的采用分时方式进行定点追踪的示意图。
如图6B所示，假定被追踪物体为包含三个节点的立体交互输入设备，在该立体交互输入设备与立体显示装置进行立体交互操作时，由立体显示装置完成对立体交互输入设备的定点追踪。
1）立体交互输入设备
由于立体交互输入设备上存在多个节点，每个节点均需要发射相应的位置检测信号（具体比如为超声波信号），因而可以使得各个节点之间采用不同的时域资源，以实现各个节点之间的有效区分。
具体地，每个节点对位置检测信号的发射频率一致，并以毫秒级的短时间隔的方式进行发送。其中，该“短时间隔”应当大于接收器的波形衰减以及回波结束的时间以保证每个点的信号的准确性，即后一个节点在发射信号时，应当确保其采用的信道不被占用（占用信道的信号可以包括其他节点发送的位置检测信号，以及回波、噪声等干扰信号）。
因此，每个节点都有一个独占的窗口时间，确保不会受到其他节点的信号的干扰。一般来说，“短时间隔”的数值可以设置为3～5毫秒，但方案不限于此。图6B中所示的“T0”即首个节点执行信号发射的时间点，“a”即上述的“短时间隔”。
2）立体显示装置
立体显示装置上的至少三个节点上，设置用于接收位置检测信号的接收器（比如超声波接收器）。
其中，立体显示装置上设置有信号处理器603（相当于图2所示的信号处理器3），用于监视立体交互输入设备上的每个节点独占的窗口时间的开始时间点，以及监视每个节点所发射的信号的到达情况，并记录下每个节点的到达时间，以分别计算每个节点的空间位置坐标，并上传给软件系统。
（3）分频复用+分时复用
图6C为基于图1所示实施例的采用分频和分时方式进行定点追踪的示意图。
如图6C所示，对于结构较为复杂或细节要求较高的被追踪物体，设置的节点数量较多，则为了提高检测效率和立体交互操作的同步性，可以采取分频复用与分时复用相结合的定点追踪方式。
1）立体交互输入设备
类似于图6A和图6B分别示出的分频复用和分时复用的情形，比如对于图6C所示的包含8个节点的被追踪物体，可以将8个节点划分至多个频率或频段（即分频复用），并且相同频率或频段的多个节点之间以短时间隔的方式连续发射（即分时复用），使得在任意两个节点之间，至少存在频率/频段或发射时间点上的区分，从而实现对各个节点的有效区别和识别。采用分频复用和分时复用相结合的方式，所获得的信道数量为分频复用的信道数量与分时复用的信道数量的乘积，大幅增加了信道数量。这大大提高了多节点追踪时的响应速率和追踪的准确性。在一个较佳的实施中，减少分时复用的信道数量并同时增加分频复用的信道数量，可以明显提高多节点追踪时的响应速率。另外，增加分时复用的信道数量并同时减少分频复用的信道数量，可以明显降低立体交互系统的制造成本。
具体地，比如节点1-3分配至40Khz、节点4-6分配至60Khz、节点7-8分配至80Khz，且节点1、4和7在T0时间点发射信号，节点2、5和8在T0+a时间点发射信号，节点3和6在T0+2a时间点发射信号。
2）立体显示装置
立体显示装置上的至少三个节点上，设置用于接收位置检测信号的接收器（比如超声波接收器），且每个接收器都应当覆盖立体交互输入设备上的多个节点所采用的所有频段。
对应于如图2所示的信号处理器3，在图6C所示的系统结构中，其具体可以包括：
鉴频模块604，用于对各个接收器接收到的位置检测信号进行鉴别和分离，并将其与立体交互输入设备上的各个节点之间进行关联。
信号处理模块602，一方面监视立体交互输入设备上的每个节点独占的窗口时间的开始时间点，以及监视每个节点所发射的信号的到达情况，并记录下每个节点的到达时间；另一方面，还将鉴频模块601输出的位置检测信号转化为到达时间（即位置检测信号的传输时间长度）。最后，基于到达时间来分别计算立体交互输入设备上的每个节点对应的空间位置坐标，以上传给软件系统。
需要说明的是：在图1所示的立体交互系统10的结构中，为了实现如图6A至图6C所示的信道划分操作，提出了相应的功能模块上的改进，使得立体交互系统10可以存在下述结构特征：
优选地，所述处理装置300还包括：预关联设置单元300F，用于在各个所述信号发射装置利用不同的频域信道资源发射所述位置检测信号的情况下，在每个所述信号发射装置与其采用的频域信道资源之间进行预关联设置；信号鉴频单元300G，用于对每个所述信号接收装置接收到的位置检测信号进行频率鉴别和分离处理，以确定该接收到的位置检测信号对应的信号发射装置以及相应的终止时间点。
在该技术方案中，通过对位置检测信号所采用的频域信道资源的合理关联设置和鉴频处理，从而能够对采用不同频域信道资源的位置检测信号进行有效区分和监控，有助于对多个节点的定点跟踪。
优选地，所述处理装置300还包括：窗口时间确定单元300H，用于在各个所述信号发射装置利用不同的时域信道资源发射所述位置检测信号的情况下，根据每个所述信号发射装置采用的时域信道资源，确定对应的窗口时间；信号监视单元300I，用于在每个所述窗口时间内，监视相应的信号发射装置所发射的位置检测信号的到达情况，以确定相应的终止时间点。
在该技术方案中，通过对位置检测信号所采用的时域信道资源的合理分配，以及对相应窗口时间的监视，从而能够对采用不同时域信道资源的位置检测信号进行有效区分和监控，有助于对多个节点的定点跟踪。
其中，对于采用分频复用+分时复用的情况下，显然可以同时通过如预关联设置单元300F、信号鉴频单元300G、窗口时间确定单元300H和信号监视单元300I等，同时在频域和时域上实现对位置检测信号的检测，从而实现对多个定点的跟踪和监视处理。
实施例二：静发射动接收
一、硬件结构
图7示出了根据本发明的另一个实施例的立体交互系统的示意框图。
如图7所示，根据本发明的另一个实施例的立体交互系统70，用于立体交互输入设备800与立体显示装置700之间的立体交互操作过程，其中：
立体显示装置700包括：信号发射单元702，包含分别设置在所述立体显示装置700的至少三个第二节点处的信号发射装置，其中，任意三个所述第二节点不共线且共面；发射控制单元704，用于根据接收到的启动指令，控制各个所述信号发射装置利用不同的信道资源发射位置检测信号。所谓信道资源是指：对于分频发射来说，是信号对应的不同频域；对于分时发射来说，是信号对应的不同窗口时间；对于分频和分时结合的方式，是每一个频域的独立窗口时间。
立体交互输入设备800包括：信号接收单元802，包含分别设置在所述立体交互输入设备802的多个第一节点处的信号接收装置；时间记录单元804，用于记录所述立体显示装置700接收到所述启动指令的开始时间点，以及每个所述信号接收装置分别接收到来自每个所述信号发射装置的所述位置检测信号的终止时间点。
立体交互系统70还包括：处理装置900，用于根据所述开始时间点、所述终止时间点和每个所述第二节点相对于所述立体显示装置700上特定平面（如屏幕所处的平面）的三维空间位置坐标信息，确定每个所述第一节点相对于所述特定平面的三维空间位置坐标信息，根据至少两个所述第一节点相对于所述特定平面的三维空间位置坐标信息来重构所述立体交互输入设备的三维轮廓，以确定所述立体交互输入设备的姿态，并用于实现所述立体交互操作过程。
在该技术方案中，作为一种较为优选的实施方式，可以在立体显示装置700上设置信号发射装置、在立体交互输入设备800上设置信号接收装置，以构成“静发射动接收”的系统结构。
针对上述系统结构，存在对于立体交互输入设备800上的多个第一节点的定位追踪；而通过在各个的信号发射装置之间采用不同的信道资源，可以对信号接收装置接收到的位置检测信号的来源进行准确识别，从而避免第一节点的数量增加而导致信道资源之间的混淆问题，有助于提升多点定位追踪的成功率和准确性。
而在获得每个第一节点的三维空间位置坐标信息之后，通过比如在多个第一节点之间（如在任意相邻的两个第一节点之间进行操作；或者，可以预先确定各个第一节点之间的关联关系，并根据该预设的关联关系进行操作）进行连线（比如直线，或其他预设形状的连线）等操作方式，即可得到立体交互输入设备800的三维轮廓；同时，由于第一节点的三维空间位置坐标信息是基于立体显示装置700的特定平面来定义的，就使得立体交互输入设备800的三维轮廓与立体显示装置700之间被相互关联，从而能够确定其相对于特定平面（即立体显示装置700或其立体显示内容）的姿态信息，进而在更加精细的程度上实现立体交互输入设备800与立体显示装置700的立体显示内容之间的立体交互操作，有助于提升用户的使用体验。
根据本发明的一个实施例，优选地，所述信号发射单元702还包括：设置于所述立体显示装置700的启动信号发射端；所述信号接收单元802还包括：设置于所述立体交互输入设备800的启动信号接收端；以及所述时间记录单元804用于：在所述启动信号接收端接收到来自所述启动信号发射端的启动信号的情况下，确定接收到所述启动指令，并记录相应的所述开始时间点。
在该技术方案中，通过启动信号的传输，使得所有的信号接收装置能够同时启动计时，从而实现所有的信号接收装置之间的状态同步，并进而根据各个信号接收装置接收到位置检测信号时所耗费的时间长度，计算各个信号发射装置与各个信号接收装置（即第一节点与第二节点）之间的距离，以实现对第一节点的准确定位追踪。
启动信号的传输速度应当比位置检测信号的传输速度更快，从而避免启动信号的传输时间过长而影响了对位置检测信号的传输时间的检测，以确保对第一节点的准确定位追踪。为了满足上述速度关系，优选地，所述位置检测信号为超声波信号，以及所述启动信号为红外信号、电信号或无线电信号。
当然，通过实现事先获取启动信号的传输速度，则即便启动信号的速度较慢，仍然可以通过在计算过程中，对位置检测信号的传输时间进行补偿，以实现对第一节点的准确定位追踪。
较为具体地，图8为图7所示实施例的立体交互系统的结构示意图。
如图8所示，立体显示装置包括显示平面7、信号处理器9和软件系统等，以实现与立体交互操作棒8的立体交互操作。
其中，显示平面7上设置有发射系统，立体交互操作棒8上设置有接收系统，且立体显示装置的软件系统等构成了处理系统。下面分别就上述各个系统进行详细说明。
（1）发射系统
发射系统包括显示平面7上的超声波发射器711、712、713和714，红外发射器721、722，控制模块9和通信模块90等，其中：
超声波发射器711、712、713和714分别设置在显示平面7上的不共线的4个节点处，并分别发射超声波信号；当然，也可以选取3个或更多节点，以设置更多超声波发射器（图中未示出），此处并不限定节点和超声波发射器的数量。
红外发射器721和722设置在显示平面7的任意位置，以便于红外线的发射和传输。一方面，图8所示的红外发射器721和722的设置位置仅用于举例说明，实际上可以设置在显示平面7的任意位置；另一方面，红外发射器的数量可以为1个或更多，均可以通过红外线的发射来实现对超声波信号的接收进行同步；所以，此处并不对红外发射器的安装位置或数量做限定。
控制模块9用于对超声波发射器711、712、713、714和红外发射器721、722的信号发射进行控制；而通信模块90则用于与立体交互操作棒8等进行通信。
（2）接收系统
接收系统可以包括立体交互操作棒8上的超声波接收器811、812，红外接收器821、822，信号处理模块830、通信模块840等，其中：
超声波接收器811、812等设置在立体交互操作棒8上，其数量可以根据立体交互操作棒8的形状结构和细节需求来设置，此处并不用于限定。
红外接收器821、822设置在立体交互操作棒8上，用于接收红外发射器721、722发出的红外线。
通信模块840用于与立体显示装置等进行通信。
（3）处理系统
结合图7所示的立体交互系统70，其中的处理装置900可以位于所述立体显示装置700或所述立体交互输入设备800中，还可以位于所述立体显示装置700和所述立体交互输入设备800外。
因此，对应于图8中的处理系统，也存在相应的多种实施方式：
实施方式一
若图7所示的处理装置900位于立体交互输入设备800中，即图8中的处理系统可以由立体交互操作棒8中的信号处理模块830构成。
具体地，由信号处理模块830记录每个超声波接收器（对应于立体交互输入设备800上的各个节点）接收到超声波信号的时刻，统计出各个超声波发射器发射的超声波信号的传输时间，以转换为每个超声波接收器与显示平面7上的各个超声波发射器之间的距离。
信号处理模块830根据每个超声波接收器与各个超声波发射器之间的距离，计算出立体交互操作棒8上的各个节点的空间位置坐标。然后，信号处理模块830可以进一步地，基于各个节点的空间位置坐标，将其融合至立体显示装置的屏幕坐标系中，以获得立体交互操作棒8的三维空间位置坐标信息；或者，信号处理模块830可以将各个节点的空间位置坐标，通过通信模块840发送至软件系统，以由软件系统将其融合至立体显示装置的屏幕坐标系中。
实施方式二
若图7所示的处理装置900位于立体显示装置700中，即图8中的处理系统可以由立体显示装置中的控制模块9构成。
具体地，信号处理模块830记录每个超声波接收器（对应于立体交互输入设备800上的各个节点）接收到超声波信号的时刻，并通过通信模块840和通信模块90的交互，发送至控制模块9。
控制模块9计算出立体交互操作棒8上的各个节点的空间位置坐标。然后，控制模块9可以进一步地，基于各个节点的空间位置坐标，将其融合至立体显示装置的屏幕坐标系中，以获得立体交互操作棒8的三维空间位置坐标信息；或者，信号处理模块830可以将各个节点的空间位置坐标发送至软件系统，以由软件系统将其融合至立体显示装置的屏幕坐标系中。
实施方式三
若图7所示的处理装置900位于所述立体显示装置700和所述立体交互输入设备800外，即图8中的处理系统可以由独立的处理装置（图中未示出）构成。
具体地，信号处理模块830记录每个超声波接收器（对应于立体交互输入设备800上的各个节点）接收到超声波信号的时刻，并通过通信模块840发送至处理装置。
然后，处理装置计算出立体交互操作棒8上的各个节点的空间位置坐标，并且可以进一步地，基于各个节点的空间位置坐标，将其融合至立体显示装置的屏幕坐标系中，以获得立体交互操作棒8的三维空间位置坐标信息，或者可以将各个节点的空间位置坐标发送至软件系统，以由软件系统将其融合至立体显示装置的屏幕坐标系中。
此外，类似于实施例一中的状况，如图7所示的立体交互系统70中，还可以存在下述结构特征：
根据本发明的一个实施例，优选地，所述处理装置900包括：时间计算单元902，用于根据所述开始时间点、每个所述信号接收装置分别与任一信号发射装置对应的结束时间点，分别计算每个所述信号接收装置与所述任一信号发射装置对应的信号传输时间；数据筛选单元904，用于在其中的有效信号传输时间的个数大于三个的情况下，若最小的有效信号传输时间对应的传输距离小于或等于对应于所述立体显示装置的预设多径临界距离，则筛除所述最小的有效信号传输时间。
在该技术方案中，“信号传输时间”即：从位置检测信号被信号发射装置发射开始，直至传输到相应的信号接收装置为止的时间长度。当信号发射装置和信号接收装置之间的距离过近（即小于或等于预设多径临界距离）时，可能导致位置检测信号沿立体显示装置的固体结构实现传输，比如当位置检测信号为超声波时，则由于超声波在固体中的传播速度大于在空气中的传播速度，将导致沿固体传播的位置检测信号提前到达信号接收装置，从而缩短了相应的信号传输时间。
因此，通过对每个信号接收装置对应的有效信号传输时间进行检测，并筛除相应的传输距离小于或等于预设多径临界距离的有效信号传输时间，能够有效避免多径效应可能导致的错误或偏差。
其中，由于立体显示装置700的显示屏幕大小有限，且位置检测信号的传输速度一定，使得信号接收装置对应的信号传输时间应当处于某个固定的预设数值范围内，则属于该预设数值范围的信号传输时间即有效信号传输时间，否则为无效数据。通过对信号传输时间的有效性判断，实现了对该信号传输时间的初步筛选，从而有助于提升对立体交互输入设备800的三维空间位置坐标信息的检测操作的准确性。
同时，由于多径效应的产生，与立体交互输入设备采用的形状结构、材料类型、第二节点的位置选取等多种情况相关，因而需要基于立体交互输入设备的具体情况进行预先测量，以获得相应的预设多径临界距离。
优选地，所述数据筛选单元904还用于：若最小的有效信号传输时间对应的传输距离大于所述预设多径临界距离，则筛除最大的有效信号传输时间。
在该技术方案中，通过对最大的有效信号传输时间进行筛除，从而避免由于距离过长时，位置检测信号的强度过低而导致数据读取不准确等问题。
二、数据处理
与实施例一相类似地，在实施例二的技术方案中，同样可以通过对每个节点的空间位置坐标进行解算，从而基于所有节点的空间位置坐标，计算出立体交互输入设备相对于立体显示装置的三维空间位置坐标信息。
并且，对于单个节点的空间位置坐标，同样可以采用类似于图3所示的方式进行获取。具体地，比如：
优选地，处理装置900还包括：坐标建立单元906，用于建立基于所述特定平面的三维空间坐标系；信息获取单元908，用于获取每个所述第二节点相对于所述三维空间坐标系的坐标信息；坐标计算单元910，用于根据下式建立每个所述第二节点相对于任一所述第一节点的方程，并根据所有建立的方程解得任一所述第一节点相对于所述三维空间坐标系的坐标信息，以作为任一所述第一节点相对于所述特定平面的三维空间位置坐标信息：
(xn-x)2+(yn-y)2+(zn-z)2＝[(Tn-T0)·v]2，
其中，（xn,yn,zn）为第n个第二节点相对于所述三维空间坐标系的坐标信息，（x,y,z）为代表任一所述第一节点相对于所述三维空间坐标系的坐标信息的待解参数，Tn为对应于第n个第二节点和任一所述第一节点的所述终止时间点，T0为所述开始时间点，v为所述位置检测信号的传播速度。
优选地，所述坐标建立单元906用于：当所述特定平面为所述立体显示装置700的矩形显示平面时，将所述三维空间坐标系的原点设置于所述矩形显示平面的对角线交点处、将第一轴沿所述矩形显示平面的第一边长设置、将第二轴沿所述矩形显示平面的第二边长设置、将第三轴垂直于所述矩形显示平面设置，且所述第一边长和所述第二边长呈垂直关系；其中，所述第二节点设置于所述矩形显示平面上，每个所述第二节点存在至少一个与之对称的其他第二节点，且对称轴为所述三维空间坐标系的至少一个轴。
在该实施例中，通过对三维空间坐标系和第二节点的合理设置，即第二节点之间的对称关系，使得在建立相应的计算公式时，能够有效减小计算量，从而降低了对相应硬件设备的处理需求，有助于提升数据计算的实时性，并降低立体交互操作过程中发生延迟的可能性。
此外，在实施例二中，对于多个节点的同时定点追踪过程，为了解决信道占用问题，同样可以通过如分频复用和/或分时复用的方式来实现。下面结合图9A至图9C，对三种具体的技术方案进行详细说明。
（1）分频复用
图9A为基于图7所示实施例的采用分频方式进行定点追踪的示意图。
如图9A所示，假定被追踪物体为包含n个节点的立体交互输入设备，在该立体交互输入设备与立体显示装置进行立体交互操作时，由立体显示装置完成对立体交互输入设备的定点追踪。
1）立体显示装置
立体显示装置上存在至少三个节点（图9A所示为4个节点），每个节点均需要发射相应的位置检测信号（具体比如为超声波信号），因而可以使得各个节点之间采用不同的频域资源，以实现各个节点之间的有效区分。
具体地，可以在每个节点采用的传输频率之间设置一定间隔，比如四个节点分别采用40Khz、50Khz、60Khz和70Khz。
2）立体交互输入设备
立体交互输入设备上的所有节点上，设置用于接收位置检测信号的接收器（比如超声波接收器），且每个接收器都应当覆盖立体显示装置上的多个节点所采用的所有频段。
作为一种具体的实施方式，可以由立体显示装置上的控制模块901控制各个节点对位置检测信号的发射，即负责各个节点之间的信号发射时序；立体交互输入设备8上的信号处理器902，负责对接收到的位置检测信号进行鉴频和分离，并计算每个节点对应的空间位置坐标；立体交互输入设备8上的通信模块903将各节点对应的空间位置坐标发送至立体显示装置上的通信模块904；控制模块901还获取通信模块904接收到的空间位置坐标，并上传至软件系统。
（2）分时复用
图9B为基于图7所示实施例的采用分时方式进行定点追踪的示意图。
如图9B所示，假定被追踪物体为包含n个节点的立体交互输入设备，在该立体交互输入设备与立体显示装置进行立体交互操作时，由立体显示装置完成对立体交互输入设备的定点追踪。
1）立体显示装置
立体显示装置上存在至少三个节点（图9A所示为4个节点），每个节点均需要发射相应的位置检测信号（具体比如为超声波信号），因而可以使得各个节点之间采用不同的时域资源，以实现各个节点之间的有效区分。
具体地，每个节点对位置检测信号的发射频率一致，并以毫秒级的短时间隔的方式进行发送。其中，该“短时间隔”应当大于接收器的波形衰减以及回波结束的时间以保证每个点的信号的准确性，即后一个节点在发射信号时，应当确保其采用的信道不被占用（占用信道的信号可以包括其他节点发送的位置检测信号，以及回波、噪声等干扰信号）。
因此，每个节点都有一个独占的窗口时间，确保不会受到其他节点的信号的干扰。一般来说，“短时间隔”的数值可以设置为3～5毫秒，但方案不限于此。图6B中所示的“T0”即首个节点执行信号发射的时间点，“a”即上述的“短时间隔”。
2）立体交互输入设备
立体交互输入设备上的所有节点上，设置用于接收位置检测信号的接收器（比如超声波接收器）。
作为一种具体的实施方式，可以由立体显示装置上的控制模块901控制各个节点对位置检测信号的发射，即负责各个节点之间的信号发射时序；立体交互输入设备8上的信号处理器902，负责监视立体交互输入设备上的每个节点独占的窗口时间的开始时间点，以及监视每个节点所发射的信号的到达情况，并记录下每个节点的到达时间，以分别计算每个节点的空间位置坐标；立体交互输入设备8上的通信模块903将各节点对应的空间位置坐标发送至立体显示装置上的通信模块904；控制模块901还获取通信模块904接收到的空间位置坐标，并上传至软件系统。
（3）分频复用+分时复用
图9C为基于图7所示实施例的采用分频和分时方式进行定点追踪的示意图。
如图9C所示，可以采取分频复用与分时复用相结合的定点追踪方式。
1）立体显示装置
类似于图9A和图9B分别示出的分频复用和分时复用的情形，比如对于图9C所示的显示平面7上包含4个节点，可以将4个节点划分至多个频率或频段（即分频复用），并且相同频率或频段的多个节点之间以短时间隔的方式连续发射（即分时复用），使得在任意两个节点之间，至少存在频率/频段或发射时间点上的区分，从而实现对各个节点的有效区别和识别。
具体地，比如位于左上方和右上方的节点（比如即为节点1和节点2）分配至40Khz、左下方和右下方（比如即为节点3和节点4）的节点分配至80Khz，且节点1和3在T0时间点发射信号，节点2和4在T0+a时间点发射信号。
2）立体交互输入设备
立体交互输入设备上的所有节点上，设置用于接收位置检测信号的接收器（比如超声波接收器）。
作为一种具体的实施方式，可以采用下述结构：
立体显示装置上的控制模块901控制各个节点对位置检测信号的发射，即负责各个节点之间的信号发射时序。
立体交互输入设备8上的信号处理器902，一方面监视立体交互输入设备上的每个节点独占的窗口时间的开始时间点，以及监视每个节点所发射的信号的到达情况，并记录下每个节点的到达时间；另一方面，还将鉴频模块601输出的位置检测信号转化为到达时间（即位置检测信号的传输时间长度）。最后，基于到达时间来分别计算立体交互输入设备上的每个节点对应的空间位置坐标。
立体交互输入设备8上的通信模块903将各节点对应的空间位置坐标发送至立体显示装置上的通信模块904；控制模块901还获取通信模块904接收到的空间位置坐标，并上传至软件系统。
需要说明的是：在图7所示的立体交互系统70的结构中，为了实现如图9A至图9C所示的信道划分操作，提出了相应的功能模块上的改进，使得立体交互系统70可以存在下述结构特征：
优选地，所述处理装置900还包括：预关联设置单元912，用于在各个所述信号发射装置利用不同的频域信道资源发射所述位置检测信号的情况下，在每个所述信号发射装置与其采用的频域信道资源之间进行预关联设置；信号鉴频单元914，用于对每个所述信号接收装置接收到的位置检测信号进行频率鉴别和分离处理，以确定该接收到的位置检测信号对应的信号发射装置以及相应的终止时间点。
在该技术方案中，通过对位置检测信号所采用的频域信道资源的合理关联设置和鉴频处理，从而能够对采用不同频域信道资源的位置检测信号进行有效区分和监控，有助于对多个节点的定点跟踪。
优选地，所述处理装置900还包括：窗口时间确定单元916，用于在各个所述信号发射装置利用不同的时域信道资源发射所述位置检测信号的情况下，根据每个所述信号发射装置采用的时域信道资源，确定对应的窗口时间；信号监视单元918，用于在每个所述窗口时间内，监视相应的信号发射装置所发射的位置检测信号的到达情况，以确定相应的终止时间点。
在该技术方案中，通过对位置检测信号所采用的时域信道资源的合理分配，以及对相应窗口时间的监视，从而能够对采用不同时域信道资源的位置检测信号进行有效区分和监控，有助于对多个节点的定点跟踪。
其中，对于采用分频复用+分时复用的情况下，显然可以同时通过如预关联设置单元912、信号鉴频单元914、窗口时间确定单元916和信号监视单元918等，同时在频域和时域上实现对位置检测信号的检测，从而实现对多个定点的跟踪和监视处理。
以上结合附图详细说明了本发明的技术方案，本发明提出了一种立体交互方法及其相应的立体交互系统，可以有效解决对多个节点进行定位追踪时的信道占用问题，避免节点较多时可能导致的信号传输混乱。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。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 (13)

1.一种立体交互方法，用于立体交互输入设备与立体显示装置之间的立体交互操作过程，其特征在于，所述立体交互输入设备包含多个第一节点，所述立体显示装置包含至少三个第二节点，任意三个所述第二节点不共线且共面，且所述多个第一节点处设置有信号发射装置、所述至少三个第二节点处设置有相应的信号接收装置，或所述多个第一节点处设置有信号接收装置、所述至少三个第二节点处设置有信号发射装置，则所述立体交互方法包括：
根据接收到的启动指令，控制各个所述信号发射装置利用不同的信道资源发射位置检测信号；
根据接收到所述启动指令的开始时间点、每个所述信号接收装置分别接收到来自每个所述信号发射装置的所述位置检测信号的终止时间点、每个所述第二节点相对于所述立体显示装置上特定平面的三维空间位置坐标信息，确定每个所述第一节点相对于所述特定平面的三维空间位置坐标信息，根据至少两个所述第一节点相对于所述特定平面的三维空间位置坐标信息来重构所述立体交互输入设备的三维轮廓，以确定所述立体交互输入设备的姿态，并用于实现所述立体交互操作过程；
根据所述开始时间点、每个所述信号接收装置分别与任一信号发射装置对应的终止时间点，分别计算每个所述信号接收装置与所述任一信号发射装置对应的信号传输时间；
当所述信号传输时间位于预设的数值范围内时，判定该信号传输时间为有效信号传输时间；当其中的有效信号传输时间的个数大于三个时，若最小的有效信号传输时间对应的传输距离小于或等于对应于所述立体显示装置的预设多径临界距离，则筛除所述最小的有效信号传输时间。
2.根据权利要求1所述的立体交互方法，其特征在于，还包括：
若最小的有效信号传输时间对应的传输距离大于所述预设多径临界距离，则筛除最大的有效信号传输时间。
3.根据权利要求1所述的立体交互方法，其特征在于，所述信号发射装置利用不同的频域资源发射位置检测信号，所述确定任一所述第一节点相对于所述特定平面的三维空间位置坐标信息具体包括：
建立基于所述特定平面的三维空间坐标系，并获取每个所述第二节点相对于所述三维空间坐标系的坐标信息；
根据下式建立每个所述第二节点相对于任一所述第一节点的方程，并根据所有建立的方程解得任一所述第一节点相对于所述三维空间坐标系的坐标信息，以作为任一所述第一节点相对于所述特定平面的三维空间位置坐标信息：
(xn-x)2+(yn-y)2+(zn-z)2＝[(Tn-T0)·v]2，
其中，(xn,yn,zn)为第n个第二节点相对于所述三维空间坐标系的坐标信息，(x,y,z)为代表任一所述第一节点相对于所述三维空间坐标系的坐标信息的待解参数，Tn为对应于第n个第二节点和任一所述第一节点的所述终止时间点，T0为所述开始时间点，v为所述位置检测信号的传播速度。
4.根据权利要求3所述的立体交互方法，其特征在于，还包括：
当所述特定平面为所述立体显示装置的矩形显示平面时，所述三维空间坐标系的原点位于所述矩形显示平面的对角线交点处、第一轴沿所述矩形显示平面的第一边长设置、第二轴沿所述矩形显示平面的第二边长设置、第三轴垂直于所述矩形显示平面设置，且所述第一边长和所述第二边长呈垂直关系；
所述第二节点设置于所述矩形显示平面上，每个所述第二节点存在至少一个与之对称的其他第二节点，且对称轴为所述三维空间坐标系的至少一个轴。
5.根据权利要求1所述的立体交互方法，其特征在于，当各个所述信号发射装置利用不同的频域信道资源发射所述位置检测信号时，所述立体交互方法还包括：
在每个所述信号发射装置与其采用的频域信道资源之间进行预关联设置；以及
对每个所述信号接收装置接收到的位置检测信号进行频率鉴别和分离处理，以确定该接收到的位置检测信号对应的信号发射装置以及相应的终止时间点。
6.根据权利要求1所述的立体交互方法，其特征在于，当各个所述信号发射装置利用不同的时域信道资源发射所述位置检测信号时，所述立体交互方法还包括：
根据每个所述信号发射装置采用的时域信道资源，确定对应的窗口时间；以及
在每个所述窗口时间内，监视相应的信号发射装置所发射的位置检测信号的到达情况，以确定相应的终止时间点。
7.一种立体交互系统，用于立体交互输入设备与立体显示装置之间的立体交互操作过程，其特征在于，所述立体交互系统包括：
信号发射单元，包含多个信号发射装置，且所述信号发射装置分别设置于所述立体交互输入设备的多个第一节点处，或设置于所述立体显示装置上的至少三个第二节点处，其中，任意三个所述第二节点不共线且共面；
发射控制单元，用于根据接收到的启动指令，控制各个所述信号发射装置利用不同的信道资源发射位置检测信号；
信号接收单元，包含多个信号接收装置，且在所述多个信号发射装置设置于所述多个第一节点处的情况下，所述多个信号接收装置分别设置于所述至少三个第二节点处，以及在所述多个信号发射装置设置于所述至少三个第二节点处的情况下，所述多个信号接收装置分别设置于所述多个第一节点处；
时间记录单元，用于记录接收到所述启动指令的开始时间点，以及每个所述信号接收装置分别接收到来自每个所述信号发射装置的所述位置检测信号的终止时间点；
处理装置，用于根据所述开始时间点、所述终止时间点和每个所述第二节点相对于所述立体显示装置上特定平面的三维空间位置坐标信息，确定每个所述第一节点相对于所述特定平面的三维空间位置坐标信息，根据至少两个所述第一节点相对于所述特定平面的三维空间位置坐标信息来重构所述立体交互输入设备的三维轮廓，以确定所述立体交互输入设备的姿态，并用于实现所述立体交互操作过程；
其中，所述处理装置包括：
时间计算单元，用于根据所述开始时间点、每个所述信号接收装置分别与任一信号发射装置对应的终止时间点，分别计算每个所述信号接收装置与所述任一信号发射装置对应的信号传输时间；
数据筛选单元，用于在其中的有效信号传输时间的个数大于三个的情况下，若最小的有效信号传输时间对应的传输距离小于或等于对应于所述立体显示装置的预设多径临界距离，则筛除所述最小的有效信号传输时间，其中，当所述信号传输时间位于预设的数值范围内时，判定该信号传输时间为有效信号传输时间。
8.根据权利要求7所述的立体交互系统，其特征在于，所述处理装置位于所述立体显示装置或所述立体交互输入设备中，或位于所述立体显示装置和所述立体交互输入设备外。
9.根据权利要求8所述的立体交互系统，其特征在于，所述数据筛选单元还用于：
若最小的有效信号传输时间对应的传输距离大于所述预设多径临界距离，则筛除最大的有效信号传输时间。
10.根据权利要求7或8所述的立体交互系统，其特征在于，所述信号发射装置利用不同的频域资源发射位置检测信号，所述处理装置还包括：
坐标建立单元，用于建立基于所述特定平面的三维空间坐标系；
信息获取单元，用于获取每个所述第二节点相对于所述三维空间坐标系的坐标信息；
坐标计算单元，用于根据下式建立每个所述第二节点相对于任一所述第一节点的方程，并根据所有建立的方程解得任一所述第一节点相对于所述三维空间坐标系的坐标信息，以作为任一所述第一节点相对于所述特定平面的三维空间位置坐标信息：
(xn-x)2+(yn-y)2+(zn-z)2＝[(Tn-T0)·v]2，
其中，(xn,yn,zn)为第n个第二节点相对于所述三维空间坐标系的坐标信息，(x,y,z)为代表任一所述第一节点相对于所述三维空间坐标系的坐标信息的待解参数，Tn为对应于第n个第二节点和任一所述第一节点的所述终止时间点，T0为所述开始时间点，v为所述位置检测信号的传播速度。
11.根据权利要求10所述的立体交互系统，其特征在于，所述坐标建立单元用于：
当所述特定平面为所述立体显示装置的矩形显示平面时，将所述三维空间坐标系的原点设置于所述矩形显示平面的对角线交点处、将第一轴沿所述矩形显示平面的第一边长设置、将第二轴沿所述矩形显示平面的第二边长设置、将第三轴垂直于所述矩形显示平面设置，且所述第一边长和所述第二边长呈垂直关系；
其中，所述第二节点设置于所述矩形显示平面上，每个所述第二节点存在至少一个与之对称的其他第二节点，且对称轴为所述三维空间坐标系的至少一个轴。
12.根据权利要求7或8所述的立体交互系统，其特征在于，所述处理装置还包括：
预关联设置单元，用于在各个所述信号发射装置利用不同的频域信道资源发射所述位置检测信号的情况下，在每个所述信号发射装置与其采用的频域信道资源之间进行预关联设置；
信号鉴频单元，用于对每个所述信号接收装置接收到的位置检测信号进行频率鉴别和分离处理，以确定该接收到的位置检测信号对应的信号发射装置以及相应的终止时间点。
13.根据权利要求7或8所述的立体交互系统，其特征在于，所述处理装置还包括：
窗口时间确定单元，用于在各个所述信号发射装置利用不同的时域信道资源发射所述位置检测信号的情况下，根据每个所述信号发射装置采用的时域信道资源，确定对应的窗口时间；
信号监视单元，用于在每个所述窗口时间内，监视相应的信号发射装置所发射的位置检测信号的到达情况，以确定相应的终止时间点。
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