The invention relates to a three-dimensional large space multi-channel pen type interactive system, which relates to a three-dimensional large space multi-channel pen interactive system. The host and the intelligent electronic pen, ultrasonic signal and acceleration and gyro signal combination pen based recognition method in identification can not be achieved due to occlusion of pen type electronic pen by ultrasonic signal, the acceleration and gyro signal assisted positioning, and implementation of the information extraction of pen gesture. Multi channel pen interaction system and method of three-dimensional space is provided to support the three-dimensional space, the planar pen interaction, gesture and voice interactive operation, high positioning accuracy, the advantages of interactive space, 3D model space book support.
【技术实现步骤摘要】
本专利技术具体涉及一种基于超声波无线定位技术的多通道三维笔式交互系统,可实现智能笔的三维实时定位、姿态获取、笔尖压力等信号提取,可用于人机交互、教育信息化、三维图像及视频交互控制等领域。
技术介绍
近年来,人机交互对信息技术的发展产生了巨大的影响,以人为中心的高效自然的人机交互已经成为人机交互领域的研究热点。人类使用纸笔已经有数千年的历史,使用笔在纸上书写、绘画、各种演算。计算机的普及逐渐替代了纸笔的使用,与纸笔方式比较,计算机的数据处理技术具有占用空间小、处理时间短、有利于信息安全、能实现不失真的复制和便于检索和导航等等优点。近些年,笔式交互的出现既模拟了人们使用纸笔的习惯,同时又充分利用了电子计算的优势,是一种回归自然的灵活的交互方式。笔式交互是一种重要的人机交互方式,通过类似于传统的纸笔隐喻(Metaphor)来提供给人们最大的习惯性。笔作为输入设备因其便于携带、学习周期短、支持直接操作并且易于书画等优势被越来越广泛地应用于电子白板、平板电脑和移动电话等电子设备上,如苹果公司的Applepencil,微软公司的Surface触控笔以及三星note智能手机触控笔等。目前在笔式交互方面,当前主要基于电容触摸屏、电磁定位触控笔以及基于二维平面的超声定位笔等,并呈现丰富的压力感受,让操作者能够模拟纸笔书写过程。随着智能人机交互技术的发展,人机对话中的信息呈现方式越来越趋向三维化,如何用笔同这些三维信息交互成为一个亟待解决的问题。国内外在二维平面上的笔式交互技术和应用研发方面有良好积累,但在三维多通道融合的笔式交互方面有待深入研究,对三维大空间多通道笔式交互 ...
【技术保护点】
一种三维大空间多通道笔式交互系统,其特征在于:包括主机和智能电子笔两部分,其中:(一)主机1包括超声三维定位模块、深度摄像头、主机电路、光电定位摄像头、平板电视屏幕或白板;(1)所述超声三维定位模块为三维大空间多通道笔式交互系统的核心,包括3个不在一条直线上的超声传感器10101构成三维超声定位阵列和2个红外传感器10102,用于接收智能电子笔发射的红外同步信号;(2)所述深度摄像头通过摄取的深度图像,由处理器完成操作者三维姿态和手势的提取;(3)所述主机电路包括微处理器一、超声波三维定位模块、光电定位模块、深度摄像头、音频驱动电路、扬声器、麦克风一、音频放大电路、蓝牙通信模块以及接口模块,其中:微处理器一可以为DSP、ARM、FPGA,完成系统总体控制和交互通道信息的处理;所述超声波三维定位模块电路主要包括3路超声信号处理电路和1路红外信号处理电路;所述光电定位模块采用两个或多个光电定位摄像头,根据各摄像头摄取的有无触摸点的图像,获得触摸点的位置,根据触摸点的个数及变化实现触控操作或手势识别;所述深度摄像模块采用深度摄像头,根据摄取图像的深度信息,提取三维手势;所述音频驱动电路和扬声 ...
【技术特征摘要】
1.一种三维大空间多通道笔式交互系统,其特征在于:包括主机和智能电子笔两部分,其中:(一)主机1包括超声三维定位模块、深度摄像头、主机电路、光电定位摄像头、平板电视屏幕或白板;(1)所述超声三维定位模块为三维大空间多通道笔式交互系统的核心,包括3个不在一条直线上的超声传感器10101构成三维超声定位阵列和2个红外传感器10102,用于接收智能电子笔发射的红外同步信号;(2)所述深度摄像头通过摄取的深度图像,由处理器完成操作者三维姿态和手势的提取;(3)所述主机电路包括微处理器一、超声波三维定位模块、光电定位模块、深度摄像头、音频驱动电路、扬声器、麦克风一、音频放大电路、蓝牙通信模块以及接口模块,其中:微处理器一可以为DSP、ARM、FPGA,完成系统总体控制和交互通道信息的处理;所述超声波三维定位模块电路主要包括3路超声信号处理电路和1路红外信号处理电路;所述光电定位模块采用两个或多个光电定位摄像头,根据各摄像头摄取的有无触摸点的图像,获得触摸点的位置,根据触摸点的个数及变化实现触控操作或手势识别;所述深度摄像模块采用深度摄像头,根据摄取图像的深度信息,提取三维手势;所述音频驱动电路和扬声器构成音频输出电路,完成语音交互的语音输出和扬声器的语音的输出;所述麦克风一和音频放大电路构成主机的音频信号采集与处理电路,完成主机麦克风一的语音交互输入信号的采集;所述蓝牙通信模块负责接收电子笔发送的音频信号、加速度角速度信号、笔尖压力信号以及主机对电子笔的配置信息等;所述接口模块包括USB、UART接口电路,用于实现与PC机以及其他主机的数据传输;(4)主机采用两个或多个光电定位摄像头构成二维平面触控定位和手势识别输入通道,通过各摄像头摄取的有无触摸点的图像的差异,实现裸指及无源触摸物的二维平面定位和手势识别。(二)智能电子笔包括微处理器二、超声波驱动电路、红外驱动电路、电源模块、三轴加速度陀螺仪、压力模块、按键电路、蓝牙通信芯片、语音信号采集电路、麦克风二;其中:超声发射采用脉冲激励方式,微处理器二产生超声波脉冲信号,由超声波驱动电路放大后由PVDF超声波压电薄膜发射;红外发射采用脉冲方式,发送两个红外脉冲,根据红外脉冲间隔对按键功能进行编码,由微处理器二产生红外发射脉冲,有红外驱动电路进行放大后由红外发射管发射出去;电...
【专利技术属性】
技术研发人员:陈建,杨鹏,孙晓颖,燕学智,孙铭会,林琳,温泉,
申请(专利权)人:吉林大学,
类型:发明
国别省市:吉林;22
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