基于三维空间的头戴设备的光标控制方法和装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种基于三维空间的头戴设备的光标控制方法，包括：采集头部动作产生的头动数据；将头动数据转换为四元数数据；将四元数数据与预存的指令数据进行比对；当比对匹配时，发出控制指令。上述方法超越现有鼠标的概念，增加z轴纵向操控，使在3D场景中的操纵感达到完美，具有很好的用户体验性与易用性。本发明专利技术还公开了一种基于三维空间的头戴设备的光标控制装置。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于三维智能
，特别涉及一种基于三维空间的头戴设备的光标控制方法和装置。
技术介绍
众所周知，增强现实技术(Augmented Reality，AR)是随着虚拟现实技术(Virtual Reality，VR)迅速发展和实际应用需要而出现的一种将真实世界信息和虚拟世界信息“无缝”集成的新技术。AR技术最终实现的目标为：借助计算机图形技术和可视化技术、交互技术、显示技术等产生显示环境中不存在的虚拟对象，并通过注册技术将虚拟对象准确地设置在真是环境中，让用户出于一种虚拟世界无缝融合的环境中。目前，在AR/VR领域中需要一个较为稳定的光标控制方式，用于与设备进行交互，目前市场上有一些针对智能设备的头部操控方式，但是都是基于平面即x*y轴操作，并不考虑z轴上的情况，操作准确性较差，且缺乏易用性。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种基于三维空间的头戴设备的光标控制方法和装置，本专利技术通过使设备的光标可以在x*y*z轴上自由选取对象，完成在三维场景下的光标操控，具有操作的准确性与易用性。为实现上述目的，本专利技术的一个方面提供了一种基于三维空间的头戴设备的光标控制方法，该方法包括：采集头部动作产生的头动数据；将头动数 据转换为四元数数据；将四元数数据与预存的指令数据进行比对；当比对匹配时，发出控制指令。在其中一个实施例中，所述头动数据包括头部在空间中的运动轨迹和/或头部姿态。在其中一个实施例中，所述头部动作包括下述中的一种或多种：左转，右转，抬头，低头，向前移动，向后移动。在其中一个实施例中，所述控制指令包括下述中的一种或多种：切换到虚拟场景左部指令，切换到虚拟场景右部指令，切换到虚拟场景上部指令，切换到虚拟场景下部指令，进入下一个虚拟场景指令，进入上一个虚拟场景指令。在其中一个实施例中，所述基于三维空间的头戴设备光标控制方法还包括：根据所述控制指令显示所述虚拟场景部位或所述虚拟场景。在其中一个实施例中，基于三维空间的头戴设备光标控制方法进一步包括：采集与所述头部动作匹配的指环运动数据和/或按键信号。在其中一个实施例中，在所述采集与所述头部动作匹配的指环运动数据和/或按键信号之后包括：将指环运动数据转换为四元数数据；将四元数数据与预存的指令数据进行比对；当比对匹配时，发出控制指令。在其中一个实施例中，所述头动数据和/或指环运动数据包括三维坐标的位移数据。为实现上述目的，本专利技术的另一个方面提供了一种基于三维空间的头戴设备的光标控制装置，该装置包括：头部动作传感器，用于采集头部动作产生的头动数据；数据转换模块，用于将头动数据转换为四元数数据；数据处理模块，用于将四元数数据与预存的指令数据进行比对，当比对匹配时，发出控制指令。在其中一个实施例中，所述头动数据包括头部在空间中的运动轨迹和/或头部姿态。在其中一个实施例中，所述头部动作包括下述中的一种或多种：左转，右转，抬头，低头，向前移动，向后移动。在其中一个实施例中，所述控制指令包括下述中的一种或多种：切换到虚拟场景左部指令，切换到虚拟场景右部指令，切换到虚拟场景上部指令，切换到虚拟场景下部指令，进入下一个虚拟场景指令，进入上一个虚拟场景指令。在其中一个实施例中，所述基于三维空间的头戴设备光标控制装置还包括：显示模块，根据所述控制指令显示所述虚拟场景部位或所述虚拟场景。在其中一个实施例中，还包括指环动作传感器，用于采集与所述头部动作匹配的指环运动数据和/或按键信号。在其中一个实施例中，所述头部动作传感器包括三轴加速度传感器、三轴陀螺仪以及三轴磁力传感器。在其中一个实施例中，所述头动数据和/或指环运动数据包括三维坐标的位移数据。如上所述，本专利技术公开的基于三维空间的头戴设备的光标控制方法和装置，该方法包括：采集头部动作产生的头动数据；将头动数据转换为四元数数据；将四元数数据与预存的指令数据进行比对；当比对匹配时，发出控制 指令。上述方法超越现有鼠标的概念，增加z轴纵向操控，使在3D场景中的操纵感达到完美，具有很好的用户体验性与易用性。附图说明图1是本专利技术中的一种基于三维空间的头戴设备的光标控制方法的步骤流程图；图2是本专利技术中的另一种基于三维空间的头戴设备的光标控制方法的步骤流程图；图3是专利技术中的一种基于三维空间的头戴设备的光标控制装置的结构示意图。具体实施方式为使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚明了，下面结合具体实施方式并参照附图，对本专利技术进一步详细说明。应该理解，这些描述只是示例性的，而并非要限制本专利技术的范围。此外，在以下说明中，省略了对公知结构和技术的描述，以避免不必要地混淆本专利技术的概念。图1是本专利技术中的基于三维空间的头戴设备的光标控制方法的步骤流程图。步骤102，采集头部动作产生的头动数据。本实施例中，头部动作九轴传感器对头动数据进行采集包括：头部动作九轴传感器的内置采集模块对与头戴设备匹配的指环的运动轨迹以及指环的按键信号进行采集。其中，头部动作九轴传感器由三轴加速度传感器、三轴陀螺仪以及三轴磁力传感器组成；且其中，三轴加速度传感器对三维空间的三维坐标的位移数据进行采集。优选的，所述头动数据包括头部在空间中的运动轨迹和/或头部姿态。步骤104，将头动数据转换为四元数数据。本实施例中，头部动作九轴传感器对头动数据进行采集包括：将采集到的数据转换为四元数，并对四元数进行分析处理获取运动参数。例如，一个矢量R相对于参考系坐标通过轴n旋转了θ度。cosα，cosβ,cosγ为n和三个坐标轴的方向余弦,q为四元数。R’＝qRq’；q＝λ+p1i+p2i+p3i；q可以确定载体坐标系到导航坐标系的转换矩阵为：通过每个传感器得到的导航坐标系的四元数数据可以得到人体姿态。步骤106，将四元数数据与预存的指令数据进行比对。本实施例中，预存的指令数据为预存数据库中的多个指令数据。步骤108，当比对匹配时，发出控制指令。作为本专利技术一个优选的实施方式，如图2所示，在采集头部动作产生的头动数据之前，或者在采集头部动作产生的头动数据之后，或者在采集头部动作产生的头动数据的同时还包括：采集与所述头部动作匹配的指环运动数据和/或按键信号。其中，采集与所述头部动作匹配的指环运动数据和/或按键信号之后包括步骤：a，将指环运动数据转换为四元数数据；b，将四元数数据与预存的指令数据进行比对；c，当比对匹配时，发出控制指令。在步骤a中，将指环运动数据转换为四元数数据的转换方法与步骤104相同。在上述实施例中，所述头动数据和/或指环运动数据包括三维坐标的位移数据。在上述实施例中，作为一个优选的方案，所述头部动作包括下述中的一种或多种：左转、右转、抬头、低头、向前移动、向后移动。由头部动作产生对应的左转、右转、抬头、低头、向前移动、向后移动的头动数据，头动数据转换成四元数后，与预存指令数据进行比对，比对成功发出控制指令，控制指令包括下述中的一种或多种：切换到虚拟场景左部指令，切换到虚拟场景右部指令，切换到虚拟场景上部指令，切换到虚拟场景下部指令，进入下一个虚拟场景指令，进入上一个虚拟场景指令。在3D智能显示领域，虚拟场景不同于电脑屏幕所展示的画面，而是能够上下左右前后360度展示的画面，与人眼所见真实环境没有区别，此处，切换到虚拟场景左部指令相当于切换到人左侧的视野本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于三维空间的头戴设备光标控制方法，包括：采集头部动作产生的头动数据；将头动数据转换为四元数数据；将四元数数据与预存的指令数据进行比对；当比对匹配时，发出控制指令。

【技术特征摘要】
1.一种基于三维空间的头戴设备光标控制方法，包括：采集头部动作产生的头动数据；将头动数据转换为四元数数据；将四元数数据与预存的指令数据进行比对；当比对匹配时，发出控制指令。2.根据权利要求1所述的基于三维空间的头戴设备光标控制方法，所述头动数据包括头部在空间中的运动轨迹和/或头部姿态。3.根据权利要求1或2所述的基于三维空间的头戴设备光标控制方法，所述头部动作包括下述中的一种或多种：左转，右转，抬头，低头，向前移动，向后移动。4.根据权利要求3所述的基于三维空间的头戴设备光标控制方法，所述控制指令包括下述中的一种或多种：切换到虚拟场景左部指令，切换到虚拟场景右部指令，切换到虚拟场景上部指令，切换到虚拟场景下部指令，进入下一个虚拟场景指令，进入上一个虚拟场景指令。5.根据权利要求4所述的基于三维空间的头戴设备光标控制方法，还包括：根据所述控制指令显示所述虚拟场景部位或所述虚拟场景。6.根据权利要求1所述的基于三维空间的头戴设备光标控制方法，进一步包括：采集与所述头部动作匹配的指环运动数据和/或按键信号。7.根据权利要求1所述的基于三维空间的头戴设备光标控制方法，在所述采集与所述头部动作匹配的指环运动数据和/或按键信号之后包括：将指环运动数据转换为四元数数据；将四元数数据与预存的指令数据进行比对；当比对匹配时，发出控制指令。8.根据权利要求1-7中任一项所述的基于三维空间的头戴设备光标控制方法，其中，所述头动数据和/或指环运动数据包括三维坐标的位移数据。9.一种基于三维空间...

【专利技术属性】
技术研发人员：王飞，
申请(专利权)人：北京行云时空科技有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11