[发明专利]空中鼠标系统及其操控方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种人机交互领域，特别是涉及一种空中鼠标系统及其操控方法。

背景技术

在传统的人机交互中，一般用鼠标、键盘或遥控器等设备通过有线或无线，将用户交互指令传给媒体终端，进而实现相关控制功能。这些方式简单易于实现，但是随着智能数字媒体终端迅速发展，大屏幕智能终端在生活和工作中日益普及，其应用场景也变得多样化。如在家庭影院、多媒体教育、媒体会议等场合，人们可能需要躺着、站着、移动等方式对媒体终端交互，因此在这种场景下，传统的二维鼠标没有桌面的辅助，使人机交互变得非常不便。在这种情景下人们迫切希望一种能够在三维空间内对媒体终端进行交互的方式来适应这些新型交互场合。

发明内容

本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题，特别创新地提出了一种空中鼠标系统及其操控方法。

为了实现本发明的上述目的，本发明提供了一种空中鼠标系统，包括手持设备及接收显示设备，所述手持设备包括惯性传感器、第一处理器及发送模块，所述第一处理器分别与所述惯性传感器及所述发送模块相连；所述惯性传感器包括加速度计及陀螺仪，所述加速度计用于检测所述手持设备的加速度值，所述陀螺仪用于检测所述手持设备的角速度值；所述第一处理器包括重力分量滤除滤波模块、比较器模块、加权移动平滑滤波模块及动态积分模块；所述加速度计的输出端与所述重力分量滤除滤波模块的输入端相连，所述重力分量滤除滤波模块的输出端与比较器模块的输入端相连，所述陀螺仪的输出端与所述加权移动平滑滤波模块的输入端相连，所述加权移动平滑滤波模块的控制端与所述比较器的输出端相连，所述加权移动平滑滤波模块的输出端与所述动态积分模块的输入端相连，所述动态积分模块的输出端与所述发送模块相连；所述重力分量滤除滤波模块用于滤除加速度值中的重力分量，得到线性加速度；所述比较器模块用于比较所述线性加速度与阀值的大小来控制所述加权移动平滑滤波模块是否进行加权移动平滑滤波，当线性加速度大于阀值时，所述加权移动平滑滤波模块将输入的角速度值进行加权移动平滑滤波，得到平滑角速度，所述动态积分模块用于将所述平滑角速度进行动态积分，得到角度值；所述发送模块用于发送所述角度值；所述接收显示设备包括接收模块、显示模块及第二处理器模块，所述第二处理器模块分别与所述接收模块及所述显示模块相连；所述接收模块用于接收所述手持设备发送模块发送的角度值；所述第二处理器模块包括光标驱动模块，所述光标驱动模块驱动所述显示模块显示交互命令。

本发明可以使用户在三维空间内对大屏幕智能终端进行交互，克服了传统鼠标将用户限制在二维桌面身上的弊端，提高了用户体验。

在本发明的一种优选实施方式中，还包括低通滤波模块，所述低通滤波模块的输入端及输出端串连在所述加速度计的输出端及所述重力分量滤除滤波模块的输入端之间；所述低通滤波模块用于滤除所述加速度值中的高次干扰毛刺。

在本发明的一种优选实施方式中，所述手持设备为智能手机或平板电脑。

本发明采用智能手机或者平板电脑作为硬件数据采集和处理部分，相对于特定开发的硬件系统要更稳定，携带方便，节约硬件成本。

在本发明的一种优选实施方式中，所述接收显示设备为家庭影院、多媒体教育或媒体会议之一的显示装置。

本发明提供了一种空中鼠标系统的操控方法，包括以下步骤：

S1，实时获取所述手持设备内置的所述陀螺仪及所述加速度计的原始数据并记录；

S2，将获取的所述加速度计的原始数据进行重力分量滤除滤波，得到线性加速度；当线性加速度大于阀值时，执行下一步；否则返回步骤S1；

S3，将获取的所述陀螺仪的原始数据进行加权移动平滑滤波，得到平滑角速度；

S4，将所述平滑角速度进行动态积分，得到所述手持设备的转动的角度值；

S5，将所述角度值通过无线网络发送到所述接收显示设备；

S6，所述接收显示设备将角度值作为光标驱动函数的参数；

S7，所述光标驱动函数驱动光标动作，完成交互；循环步骤S1-S7。

在本发明的一种优选实施方式中，在进行重力分量滤除滤波之前，先进行低通滤波，滤除所述加速度计的原始数据中的高次干扰毛刺。

在本发明的一种优选实施方式中，所述重力分量滤除滤波得到线性加速度的方法包括以下步骤：

步骤1，计算G_i＝α×A_i-1+(1-α)×A_i