桌面型空间立体交互系统及方法技术方案

本发明专利技术公开了一种桌面型空间立体交互系统及方法，交互系统包括：立体交互设备，用于通过红外坐标组件跟踪操作人员的视觉观察点，获取交互操控装置的操作指令并显示与视觉观察点对应的虚拟立体内容；红外坐标组件，用于获取第一空间坐标数据、第二空间坐标数据并传输到立体交互设备；助视装置，用于从立体交互设备中获取虚拟立体内容；交互操控装置，用于输出操作指令到立体交互设备；方法包括桌面空间数据处理方法和空间立体交互方法，实施本发明专利技术提出的一种桌面型空间立体交互系统及方法，大大提高了交互操控装置的精确性，杜绝了交互操控装置操作过程中的信号漂移问题，降低了立体交互设备的处理负担。

【技术实现步骤摘要】
桌面型空间立体交互系统及方法
本专利技术涉及多空间立体交互
，特别涉及一种能够快速处理操控装置空间数据的桌面型空间立体交互系统、空间数据处理及交互方法。
技术介绍
2D视频显示时，连续显示不分左右眼视角的视频图像帧，图象帧之间的时间很短，因此，人眼看到的是场景连续的视频，而立体图像或视频的获取过程则复杂得多，拍摄时需要两台并列的摄像机，专用的立体摄像机包括两个成像镜头，相当于人的两个眼睛，因此得到有视差的两组图像，这两组图像经过专门的设备或软件被合成为一组图像，现在标准的合成各式是左右格式，即左眼像宽度压缩1/2，放在画面的左边，右眼像宽度压缩1/2，放在画面的右边。用专用的立体设备显示时，左右眼像都被移到屏幕的中间，并在宽度上放大一倍，恢复到原始图像的比例，在不借助助视设备例如偏振眼镜、快门式主动眼镜的情况下，人眼看到屏幕上的图像会有重影，因为每次拍摄的图像都会有视角不同的两个，这是左右视角的图像在屏幕上叠加的结果。在实际运用中获取较佳的立体效果不仅需要助视设备，还要获取观看人员的头部空间坐标信息以确定其视觉观察点信息，如果要操控立体图像，还需要操控装置，操控装置对立体图像在空间中进行抓取、拖拽移动及缩放操作，需要精确跟踪操控装置的空间位置信息。现有的交互系统中，通过红外定位单元确定交互操控装置的空间位置，进而与立体交互设备进行交互，但是由于交互操控装置操作复杂，在实际交互过程中会出现交互操控装置信号漂移的问题，导致用户在交互过程中不能及时准确选中立体内容，用户体验差。
技术实现思路
针对现有的空间立体交互系统中的交互操控装置操作复杂，在实际交互过程中会出现交互操控装置信号漂移的问题，导致用户在交互过程中不能准确选中立体内容，用户体验差的问题，提出一种桌面型空间立体交互系统、空间数据处理方法及交互方法，通过、检测其在操作过程中X、Y、Z三维的加速度、角速度及地磁方向的原始数据，大大提高了交互操控装置的精确性，杜绝了交互操控装置操作过程中的信号漂移问题；获得交互操控装置的欧拉角参数和四元数，立体交互设备只需将欧拉角参数和四元数与空间坐标数据进行融合就可以获取精确姿态位置，降低了立体交互设备的处理负担。第一方面，提供一种桌面型空间立体交互系统，用于实现操作人员与立体交互设备进行交互，所述空间交互系统包括：立体交互设备，用于通过红外坐标组件跟踪操作人员的视觉观察点，获取交互操控装置的操作指令并显示与所述视觉观察点对应的虚拟立体内容；红外坐标组件，用于获取第一空间坐标数据、第二空间坐标数据并传输到所述立体交互设备；助视装置，用于从所述立体交互设备中获取虚拟立体内容；交互操控装置，用于输出操作指令到所述立体交互设备。结合第一方面，第一种可能的实现方式中所述红外坐标组件包括设于所述立体交互设备上的红外发射单元、光学捕捉单元、设于所述助视装置上的第一光学识别点以及设于所述交互操控装置上的第二光学识别点。结合第一方面的第一种可能的实现方式，第二种可能的实现方式中所述红外发射单元包括至少1个用于发射红外光的红外发射装置，所述光学捕捉单元包括至少2个用于采集目标图像的红外捕捉相机；所述红外发射装置与红外捕捉相机嵌入安装在所述立体交互设备上。结合第一方面，第三种可能的实现方式中所述九轴运动传感器包括加速度传感器单元、陀螺仪单元及地磁传感器单元。结合第一方面，第四种可能的实现方式中所述第一、二光学识别点为主动式红外发射器件或被动式光学反射点。结合第一方面的第一种可能的实现方式，第五种可能的实现方式中所述第一光学识别点为被动式光学反射点，所述光学反射点的数量至少为2个；所述第二光学识别点为主动式红外发射器件，所述红外发射器件设置在所述交互操控装置的顶端位置。结合第一方面，第六种可能的实现方式中所述交互操控装置设置有可编程功能按键，用于操作所述立体交互设备显示的虚拟立体内容。结合第一方面，第七种可能的实现方式中所述助视装置为偏光式立体眼镜或快门式立体眼镜。结合第一方面，第八种可能的实现方式中所述红外捕捉相机镜头的视角至少为70度。结合第一方面，第九种可能的实现方式中所述立体交互设备的红外坐标组件的捕获距离为0～3m。第二方面，提供一种空间位置数据处理方法、利用第一方面中任一可能的实现方式提供的桌面型空间立体交互系统，所述数据处理方法包括：采集第一、二空间位置图像，结合空间位置算法获取第一、二空间坐标数据；获取所述交互操控装置的空间姿态原始数据，将所述空间姿态原始数据处理成空间姿态欧拉角参数和四元数；根据所述第二空间坐标数据、欧拉角参数及四元数，利用空间数据融合算法确定所述交互操控装置的空间位置姿态。第三方面，提供一种利用第二方面所述的桌面型空间位置数据处理方法的空间立体交互方法，所述交互方法包括：确定佩戴所述助视装置操作人员的视觉观察点并获取所述交互操控装置的功能按键操作指令；根据所述操作指令，显示与所述视觉观察点匹配的虚拟立体内容。实施本专利技术所述的一种空间立体交互系统及方法，通过检测其在操作过程中X、Y、Z三维的加速度、角速度及地磁方向的原始数据，大大提高了交互操控装置的精确性，杜绝了交互操控装置操作过程中的信号漂移问题；立体交互设备只需将欧拉角参数和四元数与空间坐标数据进行融合就可以获取精确姿态位置，降低了立体交互设备的处理负担。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1是本专利技术中一种桌面型空间立体数据处理方法的实施步骤流程示意图；图2是本专利技术中一种桌面型空间立体交互方法的实施步骤流程示意图；图3是本专利技术中一种桌面型空间立体交互系统逻辑连接示意图；图4是本专利技术中一种桌面型空间立体交互系统中的交互操控装置包含的组件的逻辑组成示意图；图5是本专利技术中一种桌面型空间立体交互系统中的交互操控装置包含组件的逻辑组成及信号流向示意图；图6是本专利技术中一种桌面型空间立体交互系统中的助视装置状态自测电路示意图；附图中各数字所指代的部位名称为：30——立体交互设备、31——红外坐标组件、32——交互操控装置、33——助视装置、311——红外发射单元、312——红外捕捉单元、313——第一光学识别单元、314——第二光学识别单元、321——MCU、322——九轴运动传感器、3221——加速度传感器单元、3222——陀螺仪单元、3223——地磁传感器单元、331——状态自测电路、3311——加速度传感器检测电路、3312——角速度检测电路、3313——距离传感器检测电路。具体实施方式下面将结合专利技术中的附图，对本专利技术中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有付出创造性劳动前提下所获得的其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。1、本技术方案中的系统请参考图3，图3是一种桌面型空间立体交互系统逻辑连接示意图，本技术方案旨在提供一种能够高精度追踪交互操控装置32的桌面型空间立体交互系统，解决现有技术中的信号漂移问题；空间交互系统包括立体交互设本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种桌面型空间立体交互系统，其特征在于，用于实现操作人员与立体交互设备进行交互，所述空间交互系统包括：立体交互设备，用于通过红外坐标组件跟踪操作人员的视觉观察点，获取交互操控装置的操作指令并显示与所述视觉观察点对应的虚拟立体内容；红外坐标组件，用于获取第一、二空间坐标数据并传输到所述立体交互设备；助视装置，用于从所述立体交互设备中获取虚拟立体内容；交互操控装置，用于输出操作指令到所述立体交互设备；其中，所述视觉观察点为所述助视装置相对于虚拟立体内容的空间坐标点。所述交互操控装置包括用于获取检测空间姿态原始数据的九轴运动传感器及用于将所述空间姿态原始数据处理成欧拉角参数和四元数的MCU，所述九轴运动传感器与所述MCU连接。

【技术特征摘要】
1.一种桌面型空间立体交互系统，其特征在于，用于实现操作人员与立体交互设备进行交互，所述空间交互系统包括：立体交互设备，用于通过红外坐标组件跟踪操作人员的视觉观察点，获取交互操控装置的操作指令并显示与所述视觉观察点对应的虚拟立体内容；红外坐标组件，用于获取第一、二空间坐标数据并传输到所述立体交互设备；助视装置，用于从所述立体交互设备中获取虚拟立体内容；交互操控装置，用于输出操作指令到所述立体交互设备；其中，所述视觉观察点为所述助视装置相对于虚拟立体内容的空间坐标点。所述交互操控装置包括用于获取检测空间姿态原始数据的九轴运动传感器及用于将所述空间姿态原始数据处理成欧拉角参数和四元数的MCU，所述九轴运动传感器与所述MCU连接。2.根据权利要求1所述的一种桌面型空间立体交互系统，其特征在于，所述红外坐标组件包括设于所述立体交互设备上的红外发射单元、光学捕捉单元、设于所述助视装置上的第一光学识别点以及设于所述交互操控装置上的第二光学识别点。3.根据权利要求2所述的一种桌面型空间立体交互系统，其特征在于，所述红外发射单元包括至少1个用于发射红外光的红外发射装置，所述光学捕捉单元包括至少2个用于采集目标图像的红外捕捉相机；所述红外发射装置与红外捕捉相机嵌入安装在所述立体交互设备上。4.根据权利要求1所述的一种桌面型空间立体交互系统，其特征在于，所述九轴运动传感器包括加速度传感器单元、陀螺仪单元及地磁传感器单元。5.根据权利要求2所述的一种桌面型空间立体交互系统，其特征在于，所述第一、二光学识别点为主动式红外发射器件或被动式光学反射点。6.根据权利要求2所述的一种桌面型空间立体交互系统，其特征在于，所述第一...

【专利技术属性】
技术研发人员：阮仕叠，郑执权，林忠球，黄汉忠，
申请(专利权)人：深圳未来立体教育科技有限公司，
类型：发明
国别省市：广东,44