基于RFID运动流形分析的人机交互投影装置及其算法制造方法及图纸

技术编号:14965989 阅读:129 留言:0更新日期:2017-04-02 20:38
本发明专利技术公开了一种基于RFID运动流形分析的人机交互投影装置,包括RFID定向天线、UHF高频阅读器、无线收发器和工业控制计算机,在原有的球幕投影系统侧面5米范围内部署一个RFID定向天线,UHF高频阅读器与RFID定向天线相连,获取RFID标签信号;UHF高频阅读器与工业控制计算机相连,将采集到的位置数据传送到工业控制计算机进行处理,工业控制计算机使用带参数的刚体运动方程拟合RFID标签运动留下的位置点云,分析出其运动模式和轨迹在三维空间中的几何特征,进而为人机交互系统的交互动作提供重要的几何参数。处理好的数据通过无线网络传给球幕投影系统。通过上述方式,本发明专利技术通过提取标签的运动特征来帮助理解标签佩戴者的手势运动意图从而实现人机交互。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及RFID定位领域,特别是涉及一种基于RFID运动流形分析的人机交互算法及其应用。
技术介绍
球幕或者弧幕设备在展示特定内容时具有天然的优势,如使用球幕投影动态地球仪、在波浪形幕布上投影海浪水流等,比在平面上模拟三维效果更佳直观,并易于人们理解和接受。为了在已有球幕、弧幕投影设备上实现人机交互,需要寻找一种无需对现有球幕投影设备硬件特别是球幕部分进行改造,即可实现将球幕转化成触控屏幕的方法,并实现对球幕投影内容的方向和角度的交互控制。现有的技术方案,依赖于带有触控功能的屏幕或者定位传感器获取屏幕表面压力点的位置来实现人与屏幕之间的交互操作。整个系统依赖于带有触控功能的屏幕设备,在曲面屏幕上实现成本更高,在球面等大曲率表面更无法同时实现显示与触控操作。同时,在人机交互过程中,需要人手触摸到屏幕或者施加一定压力,并且对实施触摸控制的物体材质有较为严格的限制。现有技术的缺点是需要依赖于具有触控功能的屏幕设备,无法实现在大曲率曲面或者不规则曲面上的触控交互;需要接触屏幕,才能实现人机交互;无法实时提取交互轨迹在三维空间的几何特征,比如倾斜角度。三维空间中按照特定轨迹运动的物体,都符合一种统一的运动模式。RFID标签在弧幕表面或者空间中沿特定轨迹的连续运动符合物理学中刚体运动的特征。使用带参数的刚体运动方程拟合RFID标签运动留下的位置点云,能够分析出其运动模式和轨迹在三维空间中的几何特征,进而为人机交互系统的交互动作提供重要的几何参数。
技术实现思路
本专利技术主要解决的技术问题是提供一种基于RFID运动流形分析的人机交互投影装置及其算法,通过提取标签的运动特征来帮助理解标签佩戴者的手势运动意图从而实现人机交互;在不改变已有球幕投影屏幕系统显示机构的基础上,使用贴有RFID标签的任意物品控制投影内容的显示方式,如:倾斜角度、旋转方向、旋转速度等;通过识别贴有RFID标签的物体运动来控制投影内容的运动并保证实时性;通过识别贴有RFID标签的物体运动来控制投影内容的运动并保证误差在毫米范围内;无须特定物体接触屏幕即可控制曲面投影内容的方向。为解决上述技术问题,本专利技术采用的一个技术方案是:提供一种基于RFID运动流形分析的人机交互算法,包括:通过定向天线采集从RFID标签反射回来的反射波的相位差,实时估算标签在三维空间中的位置和速度矢量,从而得到由各个采样时间点速度矢量组成的速度矢量集v={v1,v2...vn本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于RFID运动流形分析的人机交互算法,其特征在于,包括:通过定向天线采集从RFID标签反射回来的反射波的相位差,实时估算标签在三维空间中的位置和速度矢量,从而得到由各个采样时间点速度矢量组成的速度矢量集v={v1,v2...vn}和位置矢量集p={pt1,pt2...ptn};通过式(1)将笛卡尔坐标系中的速度和位置矢量映射到线元空间,称之为线元;(l,l‾,λ)=(v,v×p,v·p)---(1)]]>通过(1)可以将速度矢量集映射到线元空间,得到如式(2)所示的速度矢量集合在欧式几何空间中,刚体运动可以表示成式(3)所示:p(t)=α(t)A(t)·p+α(t)       (3)这里,A(t)是旋转矩阵,α(t)是缩放因子;我们将其表示为线元形式,可以得到式(4);速度矢量集合中的数据,拟合刚体运动方程(4),使用PCA即主成分分析方法来提取运动特征,即求满足方程(5)达到最小值的特征根F(c,c‾,γ)=Σi=1N(c·l‾i+c‾·li+γλi)2---(5)]]>其中,c=0,γ=0表示直线,c=0,γ≠0表示螺旋,c≠0,γ=0,表示旋转;直线方向或者旋转、螺旋运动的旋转轴可以用式(6)表示;将特征代回方程(5),能够在原始采样数据对应的线元集中剔除误差点,得到精确点集圆半径可以由点ci到直线向量的平均距离表示R=d(A,ci)‾.]]>...

【技术特征摘要】
1.一种基于RFID运动流形分析的人机交互算法,其特征在于,包括:通过定向
天线采集从RFID标签反射回来的反射波的相位差,...

【专利技术属性】
技术研发人员:顾才东张量陆侃
申请(专利权)人:苏州市职业大学
类型:发明
国别省市:江苏;32

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