CN112163863B - 一种基于静脉识别的智能交互方法及子母环智能交互设备 - Google Patents

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CN112163863B CN202011384250.1A CN202011384250A CN112163863B CN 112163863 B CN112163863 B CN 112163863B CN 202011384250 A CN202011384250 A CN 202011384250A CN 112163863 B CN112163863 B CN 112163863B
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Abstract

本发明涉及基于静脉识别的智能交互方法及子母环智能交互设备，智能交互方法包括：1）母环与子环之间通过蓝牙通信共同构成空间定位；母环上的静脉识别单元拍摄佩戴位置的静脉图像并进行身份识别；2）实时获取母环和子环的位置信息，判断母环和子环在空间内的的相对位置；3）根据相对位置，实现对空间虚拟屏幕或智能设备的操控。智能交互设备包括子环和母环，子环包括第一陀螺仪单元、第一蓝牙通信模块、第一电池单元、第一控制单元、所述母环包括：第二陀螺仪单元、第二蓝牙通信模块、静脉识别单元、第二控制单元、第二电池单元、环带。本发明提升了指环支付的安全等级，将实时三维投影交互变为可能，解决了以往操控过程没有直观反馈的问题。

Description

一种基于静脉识别的智能交互方法及子母环智能交互设备
技术领域
本发明属于智能穿戴设备控制领域，尤其涉及一种基于静脉识别的智能交互方法及子母环智能交互设备。
背景技术
随着科学技术的进步和时代的发展，智能穿戴设备与我们生活接触越来越多。特别是智能手环的出现，使得智能设备的控制越来越多。
比如中国专利CN206354566U提出一种智能手环，包括手环本体和设置于所述手环本体内的控制器，还包括受控制器控制而指示不同位置的指示模块，所述指示模块设置于所述手环本体内。本实用新型实施例提供的智能手环通过指示模块在控制器的控制器下能够朝向不同位置指示，起到指示的作用，从而提供了一种具有指示功能的智能手环。该专利通过添加位置指示模块，提高了设备的智能程度，但由于缺乏对外交互，使得手环的智能程度大打折扣。
还比如中国专利CN205267221U提出一种有水质检测功能的智能手环，包括表带、可拆卸的主机以及用于安放主机和连接表带的底座，所述主机上设置有用于水质检测的检测探头，在主机内部设置有连接所述水质检测探头并控制其水质检测的控制电路。该专利为手环添加了水质检测功能，扩充了其使用功能，但在实际使用过程中可用性过低，不符合用户的使用习惯。
目前，市场上出现的手环大部分智能程度不够高，除了简单的信息交互外无法实现更加深层次的智能控制。且手环除了设备本身绑定外，不存在其他的身份验证方式，当需要进行金额较高的金融交易时不能提供较为可靠的身份识别结果。
发明内容
本发明所要解决的技术问题提供一种基于静脉识别的智能交互方法及子母环智能交互设备，以解决现有智能手环不能进行身份识别，无法实现高安全级别金融支付，与其他智能设备交互程度较低，控制模式单一科技程度低等问题。
为了解决上述技术问题，本发明提供的技术方案为：
一种基于静脉识别的智能交互方法，所述智能交互方法包括：
1）将母环佩戴于用户手腕上，子环佩戴于用户手指上，母环与子环之间通过蓝牙通信共同构成空间定位；
2）实时获取母环和子环的位置信息，子环将自身的位置信息发送给母环，母环根据自身的位置信息和子环的位置信息实时地判断母环和子环在空间内的相对位置；
3）根据母环和子环的相对位置，实现对空间虚拟屏幕或智能设备的操控。
优选地，步骤2）中采用陀螺仪实时获取母环和子环的位置信息，母环根据自身的位置信息和子环的位置信息实时地判断母环和子环的相对位置和运动状态。
优选地，步骤2）采用陀螺仪实时获取母环和子环的位置信息，当子环在空间内开始移动时，母环根据子环的移动和自身的位置变化对子环的运动状态进行判断，给出子环在空间内的位置改变；所述子环在空间内的位置改变是包括沿虚拟屏幕方向上的改变和垂直虚拟屏幕方向上的改变，当子环与母环以相对较小的速度差沿虚拟屏幕方向移动且两者之间相对距离大于设定阈值时，则判定为虚拟屏幕显示内容移动；当子环移动速度较快且母环移动速度较慢时，代表子环在当前虚拟屏幕范围内进行操作。
优选地，步骤2）中所述母环实时比对子环在垂直虚拟屏幕方向上的移动变化，以此实现对手指触控操作的监控，所述垂直虚拟屏幕方向上的移动变化代表用户对虚拟屏幕垂直方向上的点触，用户在进行点触操作时，子环与母环之间纵向投影距离被拉长，且母环未发生明显偏移。
优选地，步骤2）中判断母环和子环的运动状态时进行同方向动态矢量消减，具体步骤是：
2.1）分别检测对应运动方向上母环和子环各自的运动矢量变化；
2.2）判断当前母环和子环可能使用的功能；
2.3）对母环和子环各自的未知变化信息进行简单滤波，消除异常干扰；
2.4）对母环和子环运动方向上的动态矢量进行投影，然后沿矢量方向数值相减；
2.5）进行矢量消减后，子环和母环的相对运动状态都会被确定下来；
当子环和母环未进行同向运动时则认为母环和子环正在进行当前视野内的屏幕交互，此时主要检测手指垂直屏幕方向上的运动状态变化，并对于其他方向上的运动进行遏制；
将运动方向上的动态变化当做期望运动状态，把其他方向上的运动变化当做噪声，进行卡尔曼滤波，滤波的规则为：
Figure 100002_DEST_PATH_IMAGE001
Figure 100002_DEST_PATH_IMAGE002
Figure 100002_DEST_PATH_IMAGE003
Figure 100002_DEST_PATH_IMAGE004
Figure 100002_DEST_PATH_IMAGE005
其中：
Figure 100002_DEST_PATH_IMAGE006
和
Figure 100002_DEST_PATH_IMAGE007
分别为
Figure 100002_DEST_PATH_IMAGE008
时刻与
Figure 100002_DEST_PATH_IMAGE009
时刻的后验状态估计，是滤波结 果之一，即更新后的结果，也叫最优估计；
Figure 100002_DEST_PATH_IMAGE010
表示
Figure 16137DEST_PATH_IMAGE009
时刻的先验状态估计，及根据
Figure 846559DEST_PATH_IMAGE008
时刻的最优估计预测
Figure 119408DEST_PATH_IMAGE009
时刻的状态；
Figure 848330DEST_PATH_IMAGE011
代表系统状态转移矩阵，
Figure 114095DEST_PATH_IMAGE012
代表系统控制矩阵，
Figure 549756DEST_PATH_IMAGE013
代表被控系统；
Figure 508353DEST_PATH_IMAGE014
代表系统过程协方差，表示状态矩阵与实际过程之间的误差；
Figure 396675DEST_PATH_IMAGE015
和
Figure 466131DEST_PATH_IMAGE016
分别为
Figure 756298DEST_PATH_IMAGE008
时刻与
Figure 698846DEST_PATH_IMAGE009
时刻的后验估计协方差，为滤波结 果之一；
Figure 261414DEST_PATH_IMAGE017
为
Figure 868982DEST_PATH_IMAGE009
时刻的先验估计协方差；
Figure 279235DEST_PATH_IMAGE018
代表
Figure 579635DEST_PATH_IMAGE009
时刻状态变量到观测量之间的转换矩阵；
Figure 442549DEST_PATH_IMAGE019
代表
Figure 853807DEST_PATH_IMAGE009
时刻的实际测量值，为滤波输入；
Figure 852987DEST_PATH_IMAGE020
为卡尔曼增益；
Figure 261972DEST_PATH_IMAGE021
代表测量噪声协方差；
Figure 861450DEST_PATH_IMAGE022
为单位矩阵；
Figure 827132DEST_PATH_IMAGE009
代表系统观测过程中的采样时刻，取值为大于零的自然数；
经过卡尔曼滤波后，母环和子环的运动状态变化更加能反应其实际运动状态变化。
优选地，步骤3）中根据运动状态判断用户的意图，实现对空间虚拟屏幕的操控，判断用户意图的具体方法是：
当子环与母环运动状态变化相差较大，且子环运动状态变化大于母环运动状态变化则认为母环和子环在当前视野范围内进行操控，此时主要检测子环在垂直于空间虚拟屏幕方向上的运动，平行于虚拟屏幕方向上的动态变化应当被遏制；
当子环与母环运动状态变化相差较小，但各自运动状态变化较大时，说明用户正在挪动屏幕，此时应当检测平行于虚拟屏幕方向上的母环和子环共同运动状态变化，遏制垂直于虚拟屏幕方向上的运动状态变化。
优选地，所述的步骤3）根据母环和子环的相对位置，实现对空间虚拟屏幕或智能设备的操控的具体步骤为：
3.1）使待控智能设备处于子环与母环所处的直线上，母环沿所处直线方向发出控制信号；
3.2）智能设备收到控制信号作出反馈，与母环和子环建立连接；
3.3）母环收到智能设备的连接反馈，子环开启触感振动，表明已经完成连接；
3.4）通过子环的位置改变实现对于智能设备的远程操控。
本发明还涉及一种基于静脉识别的子母环智能交互设备，其包括具有用于操控点定位的子环和与子环通过无线局域网连接用于身份识别和信息传输的母环；
所述子环包括：
第一陀螺仪单元，用于确定子环自身的位置；
第一蓝牙通信模块，用于与第二蓝牙通信模块进行通信；
第一电池单元，用于为子环供电；
第一控制单元，用于向母环发送位置信息，以及接收母环的控制信号；
所述母环包括：
第二陀螺仪单元，用于确定母环自身的位置；
第二蓝牙通信模块，用于与第一蓝牙通信模块进行通信；
静脉识别单元，用于对腕部静脉进行检测，实现身份识别；
第二控制单元，用于根据静脉识别单元的身份识别结果判断是否启动子母环智能交互设备，以及根据母环和子环的位置信息实时地判断母环和子环的运动状态，根据运动状态判断用户的意图，发出控制信号；
第二电池单元，用于为母环供电；
以及环带，用于承载母环上的各元件。
优选地，所述的子环还包括触感反馈电机，所述触感反馈电机由微型电机和谐振机构构成，微型电机在母环的控制信号作用下进行振动，带动谐振机构引起整个子环的振动，从而提供模拟触感。当子环与待控制的智能设备建立联系时，触感反馈电机启动，用于提醒用户子母环已与待控制设备建立了联系。
优选地，所述的第一电池单元包含第一电池和与第一电池连接的能量接收装置，所述的第二电池单元包括第二电池和与第二电池连接的能量发送装置，所述的母环环带上设有卡槽，所述的能量发送装置为充电柱，所述的能量接收装置为充电线圈，充电柱设置在卡槽中央，该卡槽的形状与子环的充电线圈相匹配。这样设置，母环的第二电池就可以通过无线充电方式给子环的第一电池充电。
采用本发明提供的技术方案，与现有技术相比，具有如下有益效果：
1、本发明的基于静脉识别的子母环智能交互设备在母环上设置了静脉识别单元，用于对腕部静脉进行检测，实现身份识别，提升了指环支付的安全等级；
2、本发明的基于静脉识别的子母环智能交互设备支持与空间虚拟屏幕进行交互，将手指对虚拟屏幕相应位置内的操控转化为实际的控制参量，使触控脱离了显示屏的限制；支持高分辨率立体投影操控，将实时三维投影交互变为可能；
3、本发明的子母环智能交互设备支持远程智能控制，依据两点成线的原理，将手环与智能设备之间的交互距离拉长，使得设备的智能度大范围提升，适用范围更广；
4、本发明涉及的基于静脉识别的子母环智能交互设备子环上还设有触感反馈电机，当子环与待控制的设备建立联系时，触感反馈电机启动，用于提醒用户子母环已与待控制智能设备建立了联系，解决了以往操控过程没有直观反馈的问题。
附图说明
图1为母环和子环的空间结构图；
图2为平面虚拟屏幕控制流程图；
图3为立体空间投影控制流程图；
图4为远程智能控制流程图；
图5为母环和子环信息交互原理框图；
图6为子环各器件的原理框图；
图7为母环各器件的原理框图。
具体实施方式
为进一步了解本发明的内容，结合实施例对本发明作详细描述，以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
实施例1
参照附图1和5所示，本实施例涉及一种基于静脉识别的子母环智能交互设备，其包括子环1和母环2；子母双环之间通过蓝牙通信共同构成空间定位，在空间内形成互为参照的空间点，在任意时刻子母双环中一方的空间坐标都可以在另一方质点为坐标原点所设立的坐标系中被唯一的表达出来。从用户的操作习惯出发，母环和子环中子环主要用于在当前视野范围内的交互操作，当子母双环共同作用时，用户视野域随用户控制进行调整。
所述的子环1佩戴在用户手指上，参照图6，子环1包括：
第一陀螺仪单元，用于确定手指的位置；第一陀螺仪单元可以保证无论手指如何变化，姿态如何改变，其相对于母环在空间内的相对位置都能够唯一的被标定出来；
第一蓝牙通信模块，用于将手指的位置传递给母环；
触感反馈电机，当子环与待控制的设备建立联系时，触感反馈电机启动，用于提醒用户子母环已与待控制设备建立了联系；所述的触感反馈电机通过第一蓝牙通信模块和第二蓝牙通信模块与控制单元实现信息传递，触感反馈电机由微型电机和谐振机构构成，微型电机在接收控制单元的控制信号后开始振动，并带动谐振机构，谐振机构带动整个子环振动；
第一电池单元，包括第一电池和充电线圈，充电线圈与第一电池配合，用于对第一电池进行充电，第一电池用于为子环提供电能；
第一控制单元，用于向母环发送位置信息，以及接收母环的控制信号；
所述的母环2佩戴于用户手腕上，参照图7，母环2包括：
第二陀螺仪单元，用于确定母环的位置；
第二蓝牙通信模块，用于接收第一蓝牙通信模块传递给母环的手指位置信息；
静脉识别单元，用于对腕部静脉进行检测，实现身份识别；
第二电池单元，用于为母环提供电能，以及用于对子环进行充电，第二电池单元包括大容量的第二电池和与第二电池连接的充电柱；
所述的母环上设有卡槽，子环在电量不足或空闲状态时置于卡槽上，进而使充电线圈与充电柱4相匹配，实现对子环的无线充电；当子环嵌套在母环的充电柱4上时，可以通过充电线圈对子环进行充电，避免了子环因电量问题导致无法使用。子环在长时间闲置时可以放置在母环的卡槽之中进行充电和存放。子环上所带电池容量较小，不能实现长时间的待机，当放置在卡槽内时可以借助母环的大容量电池进行电量补充。
第二控制单元，用于根据静脉识别单元的身份识别结果判断是否启动子母环智能交互设备，以及根据母环和子环的位置信息实时地判断母环和子环的运动状态，根据运动状态判断用户的意图，发出控制信号；
环带3，用于承载母环上的各元件，所述的静脉识别单元的识别窗口位于环带3靠近手腕内侧的位置。
需要指出的是，母环数量为一个，当子环数量为两个时支持使用双手进行交互操作。
实施例2
参照图2，一种基于静脉识别的智能交互方法，使用实施例1的子母环智能交互设备进行平面空间虚拟屏幕的交互控制，所述智能交互方法包括：
1）将母环佩戴于用户手腕上，子环佩戴于用户手指上，母环与子环之间通过蓝牙通信共同构成空间定位；母环上的静脉识别单元拍摄当前用户佩戴位置的静脉图像并进行身份识别。
2）采用陀螺仪实时获取母环和子环的位置信息，子环将自身的位置信息发送给母环，母环根据自身的位置信息和子环的位置信息实时地判断母环和子环的相对位置和运动状态；
3）根据运动状态判断用户的意图，实现对空间虚拟屏幕的控制。
进行空间虚拟屏幕的控制之前，应该先开启虚拟空间屏幕，并将虚拟空间屏幕与母环连接成功。同时，还需要进行母环与子环的位置初始化，即通过第一陀螺仪单元和第一陀螺仪单元重置初始位置，开始将位置信息变化进行交互，从而计算出其在虚拟空间内的位置变化。
步骤1）中的身份识别适用于母环和子环进行对身份识别要求较高的交互式场合，其具体步骤为：
1. 将母环佩戴在手腕上，根据系统提示进行用户注册；
2. 进行交易时将手环靠近支付设备。
3. 静脉识别单元拍摄当前佩戴位置静脉并进行身份识别；
4. 识别成功则进行交易，否则提示身份验证失败。多次验证失败则锁定设备并报警。
需要说明的是，母环和子环在启用时均需通过静脉识别进行身份认证。
步骤2）采用陀螺仪实时获取母环和子环的位置信息，当子环在空间内开始移动时，母环根据子环的移动和自身的位置变化对子环的运动状态进行判断，给出子环在空间内的位置改变；所述子环在空间内的位置改变是包括沿虚拟屏幕方向上的改变和垂直虚拟屏幕方向上的改变，当子环与母环以相对较小的速度差沿虚拟屏幕方向移动且两者之间相对距离大于设定阈值时，则判定为虚拟屏幕显示内容移动；当子环移动速度较快且母环移动速度较慢时，代表子环在当前虚拟屏幕范围内进行操作。
步骤2）中所述母环实时比对子环在垂直虚拟屏幕方向上的移动变化，以此实现对手指触控操作的监控，所述垂直虚拟屏幕方向上的移动变化代表用户对虚拟屏幕垂直方向上的点触，用户在进行点触操作时，子环与母环之间纵向投影距离被拉长，且母环未发生明显偏移。
对于任意一个时刻t 0 ，设定子环P在空间内以O p 为原点的空间坐标y轴方向上的位移为P y ，母环C在空间内以O c 为原点的空间坐标z轴方向上的位移为c z ，则经过时间t后，其在空间内的位置变化s t 可表示为：
Figure 156785DEST_PATH_IMAGE023
其中，t代表系统采样点时刻，取值范围为自然数。
用户在进行屏幕操控时，手指和手掌都会进行运动，而手腕的运动又会进一步带动手指的运动。因此步骤2）中判断母环和子环的运动状态时进行同方向动态矢量消减，具体步骤是：
2.1）分别检测对应运动方向上母环和子环各自的运动矢量变化；
2.2）判断当前母环和子环可能使用的功能；
2.3）对母环和子环各自的未知变化信息进行简单滤波，消除异常干扰；
2.4）对母环和子环运动方向上的动态矢量进行投影，然后沿矢量方向数值相减；
2.5）进行矢量消减后，子环和母环的相对运动状态都会被确定下来；
当子环和母环未进行同向运动时则认为母环和子环正在进行当前视野内的屏幕交互，此时主要检测手指垂直屏幕方向上的运动状态变化，并对于其他方向上的运动进行遏制；
将运动方向上的动态变化当做期望运动状态，把其他方向上的运动变化当做噪声，进行卡尔曼滤波，滤波的规则为：
Figure 346458DEST_PATH_IMAGE001
Figure 433232DEST_PATH_IMAGE002
Figure 937026DEST_PATH_IMAGE003
Figure 425645DEST_PATH_IMAGE004
Figure 723902DEST_PATH_IMAGE005
其中：
Figure 297972DEST_PATH_IMAGE006
和
Figure 605456DEST_PATH_IMAGE007
分别为
Figure 620686DEST_PATH_IMAGE008
时刻与
Figure 417740DEST_PATH_IMAGE009
时刻的后验状态估计，是滤波结 果之一，即更新后的结果，也叫最优估计；
Figure 213527DEST_PATH_IMAGE010
表示
Figure 324702DEST_PATH_IMAGE009
时刻的的先验状态估计，及根据
Figure 522334DEST_PATH_IMAGE008
时刻的最优估计预测
Figure 427973DEST_PATH_IMAGE009
时刻的状态；
Figure 711056DEST_PATH_IMAGE011
代表系统状态转移矩阵，
Figure 360343DEST_PATH_IMAGE012
代表系统控制矩阵，
Figure 412482DEST_PATH_IMAGE013
代表被控系统；
Figure 489022DEST_PATH_IMAGE014
代表系统过程协方差，表示状态矩阵与实际过程之间的误差；
Figure 259401DEST_PATH_IMAGE015
和
Figure 446800DEST_PATH_IMAGE016
分别为
Figure 556707DEST_PATH_IMAGE008
时刻与
Figure 53416DEST_PATH_IMAGE009
时刻的后验估计协方差，为滤波结 果之一；
Figure 61824DEST_PATH_IMAGE017
为
Figure 302181DEST_PATH_IMAGE009
时刻的先验估计协方差；
Figure 266595DEST_PATH_IMAGE018
代表
Figure 684938DEST_PATH_IMAGE009
时刻状态变量到观测量之间的转换矩阵；
Figure 164330DEST_PATH_IMAGE019
代表
Figure 959110DEST_PATH_IMAGE009
时刻的实际测量值，为滤波输入；
Figure 840347DEST_PATH_IMAGE020
为卡尔曼增益；
Figure 429592DEST_PATH_IMAGE021
代表测量噪声协方差；
Figure 599542DEST_PATH_IMAGE022
为单位矩阵；
Figure 994751DEST_PATH_IMAGE009
代表系统观测过程中的采样时刻，取值为大于零的自然数；
经过卡尔曼滤波后，母环和子环的运动状态变化更加能反应其实际运动状态变化。
步骤3）中判断用户意图的具体方法是：
当子环与母环运动状态变化相差较大，且子环运动状态变化大于母环运动状态变化则认为母环和子环在当前视野范围内进行操控，此时主要检测子环在垂直于空间虚拟屏幕方向上的运动，平行于虚拟屏幕方向上的动态变化应当被遏制；
当子环与母环运动状态变化相差较小，但各自运动状态变化较大时，说明用户正在挪动屏幕，此时应当检测平行于虚拟屏幕方向上的母环和子环共同运动状态变化，遏制垂直于虚拟屏幕方向上的运动状态变化。
实施例3
本实施例用实施例1所述的基于静脉识别的智能交互设备来进行立体空间虚拟屏幕操控，操作流程如图3所示，对于立体空间虚拟投影的控制来说，只是将原来垂直于屏幕方向上的动态变化进行数值化，将平面位置转化为立体位置。控制方法和反馈方案与实施例2平面空间虚拟屏幕的控制流程没有差异，本实施例不再阐述。
实施例4
参照图4，一种基于静脉识别的智能交互方法，其包括如下步骤：
1）将母环佩戴于用户手腕上，子环佩戴于用户手指上，母环与子环之间通过蓝牙通信共同构成空间定位；母环上的静脉识别单元拍摄当前用户佩戴位置的静脉图像并进行身份识别；
2）实时获取母环和子环的位置信息，子环将自身的位置信息发送给母环，母环根据自身的位置信息和子环的位置信息实时地判断母环和子环在空间内的的相对位置；采用陀螺仪实时获取母环和子环的位置信息，母环根据自身的位置信息和子环的位置信息实时地判断母环和子环的相对位置和运动状态。
3）根据母环和子环的相对位置，实现对智能设备的操控。具体为：
3.1）使待控智能设备处于子环与母环所处的直线上，母环沿所处直线方向发出控制信号；
3.2）智能设备收到控制信号作出反馈，与母环和子环建立连接；
3.3）母环收到智能设备的连接反馈，子环开启触感振动，表明已经完成连接；
3.4）通过子环的位置改变实现对于智能设备的远程操控。
子环的位置改变可以是用户设定的，比如以母环为中心，顺（逆）时针方向旋转子环代表模式选择，竖直方向上抬升或下拨手指代表改变温度设定。控制信号由母环发送到待控智能设备。
需要说明的是，用户在进行智能设备远程交互时，应保持母环、子环和被控智能设备处于同一直线上，否则有可能因操控范围问题导致远程控制中断。
智能设备的控制模式（如空调操控方案）可由用户根据习惯自行设定，如果用户未进行设定则启用默认控制规则。控制规则可参考本领域常规设计，不再展开详述。
本实施例与实施例2的主要区别是步骤3）实现了对于智能设备的操控，步骤1和步骤2）可以参照实施例2，不再赘述。
以上结合实施例对本发明进行了详细说明，但所述内容仅为本发明的较佳实施例，不能被认为用于限定本发明的实施范围。凡依本发明申请范围所作的均等变化与改进等，均应仍属于本发明的专利涵盖范围之内。

Claims (7)

1.一种基于静脉识别的智能交互方法，其特征在于：所述智能交互方法包括：
1）将母环佩戴于用户手腕上，子环佩戴于用户手指上，母环与子环之间通过蓝牙通信共同构成空间定位；母环上的静脉识别单元拍摄当前用户佩戴位置的静脉图像并进行身份识别；
2）实时获取母环和子环的位置信息，子环将自身的位置信息发送给母环，母环根据自身的位置信息和子环的位置信息实时地判断母环和子环在空间内的相对位置，当子环在空间内开始移动时，母环根据子环的移动和自身的位置变化对子环的运动状态进行判断，给出子环在空间内的位置改变；所述子环在空间内的位置改变是包括沿虚拟屏幕方向上的改变和垂直虚拟屏幕方向上的改变，当子环与母环以相对较小的速度差沿虚拟屏幕方向移动且两者之间相对距离大于设定阈值时，则判定为虚拟屏幕显示内容移动；当子环移动速度较快且母环移动速度较慢时，代表子环在当前虚拟屏幕范围内进行操作；
所述母环实时比对子环在垂直虚拟屏幕方向上的移动变化，以此实现对手指触控操作的监控，所述垂直虚拟屏幕方向上的移动变化代表用户对虚拟屏幕垂直方向上的点触，用户在进行点触操作时，子环与母环之间纵向投影距离被拉长，且母环未发生明显偏移；
判断母环和子环的运动状态时进行同方向动态矢量消减，具体步骤是：
2.1）分别检测对应运动方向上母环和子环各自的运动矢量变化；
2.2）判断当前母环和子环可能使用的功能；
2.3）对母环和子环各自的未知变化信息进行简单滤波，消除异常干扰；
2.4）对母环和子环运动方向上的动态矢量进行投影，然后沿矢量方向数值相减；
2.5）进行矢量消减后，子环和母环的相对运动状态都会被确定下来；
当子环和母环未进行同向运动时则认为母环和子环正在进行当前视野内的屏幕交互，此时主要检测手指垂直屏幕方向上的运动状态变化，并对于其他方向上的运动进行遏制；
将运动方向上的动态变化当做期望运动状态，把其他方向上的运动变化当做噪声，进行卡尔曼滤波，滤波的规则为：
Figure DEST_PATH_IMAGE001
Figure DEST_PATH_IMAGE002
Figure DEST_PATH_IMAGE003
Figure DEST_PATH_IMAGE004
Figure DEST_PATH_IMAGE005
其中：
Figure DEST_PATH_IMAGE006
和
Figure DEST_PATH_IMAGE007
分别为
Figure DEST_PATH_IMAGE008
时刻与
Figure DEST_PATH_IMAGE009
时刻的后验状态估计，是滤波结果之一，即更新后的结果，也叫最优估计；
Figure DEST_PATH_IMAGE010
表示
Figure 111538DEST_PATH_IMAGE009
时刻的先验状态估计，及根据
Figure 90995DEST_PATH_IMAGE008
时刻的最优估计预测
Figure 667470DEST_PATH_IMAGE009
时刻的状态；
Figure DEST_PATH_IMAGE011
代表系统状态转移矩阵，
Figure DEST_PATH_IMAGE012
代表系统控制矩阵，
Figure DEST_PATH_IMAGE013
代表被控系统；
Figure DEST_PATH_IMAGE014
代表系统过程协方差，表示状态矩阵与实际过程之间的误差；
Figure DEST_PATH_IMAGE015
和
Figure DEST_PATH_IMAGE016
分别为
Figure 436581DEST_PATH_IMAGE008
时刻与
Figure 313270DEST_PATH_IMAGE009
时刻的后验估计协方差，为滤波结果之一；
Figure DEST_PATH_IMAGE017
为
Figure 932470DEST_PATH_IMAGE009
时刻的先验估计协方差；
Figure DEST_PATH_IMAGE018
代表
Figure 589716DEST_PATH_IMAGE009
时刻状态变量到观测量之间的转换矩阵；
Figure DEST_PATH_IMAGE019
代表
Figure 850934DEST_PATH_IMAGE009
时刻的实际测量值，为滤波输入；
Figure DEST_PATH_IMAGE020
为卡尔曼增益；
Figure DEST_PATH_IMAGE021
代表测量噪声协方差；
Figure DEST_PATH_IMAGE022
为单位矩阵；
Figure 769080DEST_PATH_IMAGE009
代表系统观测过程中的采样时刻，取值为大于零的自然数；
经过卡尔曼滤波后，母环和子环的运动状态变化更加能反应其实际运动状态变化；
3）根据母环和子环的相对位置，实现对空间虚拟屏幕或智能设备的操控。
2.根据权利要求1所述的基于静脉识别的智能交互方法，其特征在于：步骤2）中采用陀螺仪实时获取母环和子环的位置信息，母环根据自身的位置信息和子环的位置信息实时地判断母环和子环的相对位置和运动状态。
3.根据权利要求2所述的基于静脉识别的智能交互方法，其特征在于：步骤3）中根据母环和子环的相对位置，实现对空间虚拟屏幕或智能设备的操控的具体方法是：
当子环与母环运动状态变化相差较大，且子环运动状态变化大于母环运动状态变化则认为母环和子环在当前视野范围内进行操控，此时主要检测子环在垂直于空间虚拟屏幕方向上的运动，平行于虚拟屏幕方向上的动态变化应当被遏制；
当子环与母环运动状态变化相差较小，但各自运动状态变化较大时，说明用户正在挪动屏幕，此时应当检测平行于虚拟屏幕方向上的母环和子环共同运动状态变化，遏制垂直于虚拟屏幕方向上的运动状态变化。
4.根据权利要求3所述的基于静脉识别的智能交互方法，其特征在于：所述的步骤3）根据母环和子环的相对位置，实现对空间虚拟屏幕或智能设备的操控的具体步骤为：
3.1）使待控智能设备处于子环与母环所处的直线上，母环沿所处直线方向发出控制信号；
3.2）智能设备收到控制信号作出反馈，与母环和子环建立连接；
3.3）母环收到智能设备的连接反馈，子环开启触感振动，表明已经完成连接；
3.4）通过子环的位置改变实现对于智能设备的远程操控。
5.一种基于静脉识别的子母环智能交互设备，其特征在于其包括具有用于操控点定位的子环和与子环通过无线局域网连接用于身份识别和信息传输的母环；
所述子环包括：
第一陀螺仪单元，用于确定子环自身的位置；
第一蓝牙通信模块，用于与第二蓝牙通信模块进行通信；
第一电池单元，用于为子环供电；
第一控制单元，用于向母环发送位置信息，以及接收母环的控制信号；
所述母环包括：
第二陀螺仪单元，用于确定母环自身的位置；
第二蓝牙通信模块，用于与第一蓝牙通信模块进行通信；
静脉识别单元，用于对腕部静脉进行检测，实现身份识别；
第二控制单元，用于根据静脉识别单元的身份识别结果判断是否启动子母环智能交互设备，以及根据母环和子环的位置信息实时地判断母环和子环的运动状态，根据运动状态判断用户的意图，发出控制信号；
第二电池单元，用于为母环供电；
以及环带，用于承载母环上的各元件；
当子环在空间内开始移动时，母环根据子环的移动和自身的位置变化对子环的运动状态进行判断，给出子环在空间内的位置改变；所述子环在空间内的位置改变是包括沿虚拟屏幕方向上的改变和垂直虚拟屏幕方向上的改变，当子环与母环以相对较小的速度差沿虚拟屏幕方向移动且两者之间相对距离大于设定阈值时，则判定为虚拟屏幕显示内容移动；当子环移动速度较快且母环移动速度较慢时，代表子环在当前虚拟屏幕范围内进行操作；
所述母环实时比对子环在垂直虚拟屏幕方向上的移动变化，以此实现对手指触控操作的监控，所述垂直虚拟屏幕方向上的移动变化代表用户对虚拟屏幕垂直方向上的点触，用户在进行点触操作时，子环与母环之间纵向投影距离被拉长，且母环未发生明显偏移；
判断母环和子环的运动状态时进行同方向动态矢量消减，具体步骤是：
2.1）分别检测对应运动方向上母环和子环各自的运动矢量变化；
2.2）判断当前母环和子环可能使用的功能；
2.3）对母环和子环各自的未知变化信息进行简单滤波，消除异常干扰；
2.4）对母环和子环运动方向上的动态矢量进行投影，然后沿矢量方向数值相减；
2.5）进行矢量消减后，子环和母环的相对运动状态都会被确定下来；
当子环和母环未进行同向运动时则认为母环和子环正在进行当前视野内的屏幕交互，此时主要检测手指垂直屏幕方向上的运动状态变化，并对于其他方向上的运动进行遏制；
将运动方向上的动态变化当做期望运动状态，把其他方向上的运动变化当做噪声，进行卡尔曼滤波，滤波的规则为：
Figure 762444DEST_PATH_IMAGE001
Figure 579090DEST_PATH_IMAGE002
Figure 378419DEST_PATH_IMAGE003
Figure 964121DEST_PATH_IMAGE004
Figure 456282DEST_PATH_IMAGE005
其中：
Figure 697908DEST_PATH_IMAGE006
和
Figure 35348DEST_PATH_IMAGE007
分别为
Figure 741136DEST_PATH_IMAGE008
时刻与
Figure 138619DEST_PATH_IMAGE009
时刻的后验状态估计，是滤波结果之一，即更新后的结果，也叫最优估计；
Figure 929858DEST_PATH_IMAGE010
表示
Figure 8672DEST_PATH_IMAGE009
时刻的先验状态估计，及根据
Figure 631283DEST_PATH_IMAGE008
时刻的最优估计预测
Figure 465247DEST_PATH_IMAGE009
时刻的状态；
Figure 478202DEST_PATH_IMAGE011
代表系统状态转移矩阵，
Figure 423025DEST_PATH_IMAGE012
代表系统控制矩阵，
Figure 775509DEST_PATH_IMAGE013
代表被控系统；
Figure 780374DEST_PATH_IMAGE014
代表系统过程协方差，表示状态矩阵与实际过程之间的误差；
Figure 280625DEST_PATH_IMAGE015
和
Figure 763559DEST_PATH_IMAGE016
分别为
Figure 970550DEST_PATH_IMAGE008
时刻与
Figure 83999DEST_PATH_IMAGE009
时刻的后验估计协方差，为滤波结果之一；
Figure 399443DEST_PATH_IMAGE017
为
Figure 686068DEST_PATH_IMAGE009
时刻的先验估计协方差；
Figure 809881DEST_PATH_IMAGE018
代表
Figure 156549DEST_PATH_IMAGE009
时刻状态变量到观测量之间的转换矩阵；
Figure 569076DEST_PATH_IMAGE019
代表
Figure 331496DEST_PATH_IMAGE009
时刻的实际测量值，为滤波输入；
Figure 903291DEST_PATH_IMAGE020
为卡尔曼增益；
Figure 155281DEST_PATH_IMAGE021
代表测量噪声协方差；
Figure 789525DEST_PATH_IMAGE022
为单位矩阵；
Figure 690657DEST_PATH_IMAGE009
代表系统观测过程中的采样时刻，取值为大于零的自然数；
经过卡尔曼滤波后，母环和子环的运动状态变化更加能反应其实际运动状态变化。
6.根据权利要求5所述的基于静脉识别的子母环智能交互设备，其特征在于：所述的子环还包括触感反馈电机，所述触感反馈电机由微型电机和谐振机构构成，微型电机在母环的控制信号作用下进行振动，带动谐振机构引起整个子环的振动，从而提供模拟触感。
7.根据权利要求6所述的基于静脉识别的子母环智能交互设备，其特征在于：所述的第一电池单元包含第一电池和与第一电池连接的能量接收装置，所述的第二电池单元包括第二电池和与第二电池连接的能量发送装置，所述的母环环带上设有卡槽，所述的能量发送装置为充电柱，所述的能量接收装置为充电线圈，充电柱设置在卡槽中央，该卡槽的形状与子环的充电线圈相匹配。
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