一种增强现实交互方法和动作感应触摸笔技术

本发明专利技术涉及一种增强现实交互方法和动作感应触摸笔，所述动作感应触摸笔包括笔身，笔头和设置于笔身内部的电路板；其中，所述笔身外表面设置有功能按键，在所述电路板上设有功能按键控制电路、动作感应元件、数据处理单元和信号传输元件，一供电模块为所述电路板提供电能。本发明专利技术通过动作感应触摸笔，使用户可以通过触控和手部空间动作来发出控制命令，触摸笔通过触控智能终端触摸屏与增强现实场景进行平面交互，还通过捕捉手部的空间动作感应信号并转换为控制信号，发送给所连接的智能终端进行复杂交互操作，如三维空间上的移动，旋转，抖动，抛掷等，使其可用于支持虚拟现实，增强现实等场景的复杂操作，扩展了传统触摸笔的功能和应用场景。

【技术实现步骤摘要】
一种增强现实交互方法和动作感应触摸笔
本专利技术涉及增强现实(AR)领域，特别是涉及一种增强现实交互方法和动作感应触摸笔。
技术介绍
增强现实技术(AugmentedReality，简称AR),是一种实时地计算摄像机影像的位置及角度并加上相应虚拟图像的技术，这种技术的目标是在屏幕上把虚拟的物体实时地叠加在现实世界中并进行互动。从用户的角度来说，现实世界被事先准备好的计算机模型(虚拟模型)所增强，这种增强可以包括视觉信息，声音，味道，触觉等。通过现实世界触发的信号，增强现实系统能够使用户与通过虚拟模型增强后的世界进行交互沟通。触摸笔是利用导体材料制作的具有导电特性、用来触控屏幕完成人机对话操作用的笔。在对触控屏幕进行操作时，触摸笔对触摸屏的触控相比人体直接触控具有更高的触控灵敏度和触控精确度。现有技术中的触摸笔仅能用作触摸设备使用，除了根据笔头在触摸屏上的触点位置信息进行交互操作外，无法根据使用者的手部动作姿态与增强现实(AR)场景中的虚拟物体进行进一步的复杂交互操作，限制了触摸笔的应用范围，也给用户带来很大不便。
技术实现思路
为了克服上述现有技术的不足，本专利技术提供了一种增强现实交互方法和动作感应触摸笔，以实现触摸笔具备感应使用者手部动作姿态，来支持与增强现实中(AR)的虚拟物体进行复杂交互操作的目的。其涉及的主要技术方案为：通过一种可感知使用者手部动作的触摸笔，使用户可以通过触控和手部空间动作来发出控制命令，触摸笔通过触控智能终端触摸屏与增强现实场景进行平面交互，还通过捕捉手部的空间动作感应信号并转换为控制信号，发送给所连接的智能终端进行复杂交互操作。其进一步的技术方案为，一种动作感应触摸笔，包括笔身，连接于所述笔身一端的笔头；所述笔身外表面设置的功能按键；所述笔身内设置的电路板，包括动作感应元件、数据处理单元和信号传输元件；供电模块，为所述电路板提供电能。进一步地，动作感应触摸笔还包括功能按键控制电路，功能按键通过功能按键控制电路与数据处理单元电性连接，用于触发控制命令。进一步地，所述数据处理单元为中央处理器、单片机和数字信号处理器中之一或者包括中央处理器、单片机和数字信号处理器中之一的电路板。用于处理数据和产生控制命令。进一步地，动作感应触摸笔还包括动作感应元件，通过电路板与数据处理单元电性连接。进一步地，所述动作感应元件为加速度传感器、陀螺仪和磁传感器中之一或者组合，或者包括加速度传感器、陀螺仪和磁传感器之一或组合的集成电子元件。具体可用于检测动作感应触摸笔在三维空间各方向的加速度值，并将感知数据发送给数据处理单元用于分析动作模式，并转换为控制信号。进一步地，所述信号传输元件，通过电路板与数据处理单元电性连接，用于与具有相对应信号通信功能、预先安装有与动作感应触摸笔相对应的预置应用的智能终端进行通信。具体可采用蓝牙通信模块、射频2.4G通信模块、WiFi无线通信模块、红外通信模块、USB通信模块中之一或者包括蓝牙通信模块、射频2.4G通信模块、WiFi无线通信模块、红外通信模块、USB通信模块中之一的电路板来实现。进一步地，所述智能终端至少包括一个摄像头，一个显示设备，一个数据处理单元，一个信号传输元件，用于运行增强现实应用，并与动作感应触摸笔建立通信连接。进一步地，动作感应触摸笔还包括充电电路，充电接口通过充电电路与供电模块的充电电池电性连接。进一步地，动作感应触摸笔还包括回馈提醒元件，回馈提醒元件通过所述电路板与数据处理单元电性连接。所述回馈提醒元件为声音发生元件、发光元件，或振动元件，并与所述电路板电性连接。当数据处理单元将信号传输元件接收的回馈信号处理后，分析并转换为回馈提醒元件可识别的控制命令和数据，并发送给回馈提醒元件，从而控制回馈提醒元件产生声音、灯光或振动的效果。与现有技术相比，本专利技术具有如下优点和积极效果：通过动作感应触摸笔捕获使用者的手部肢体动作感知数据，根据感知数据和不同的动作模式产生复杂操作命令，如三维空间上的移动，旋转，抖动，抛掷等，并将其发送给相对应的智能终端，使其可用于支持虚拟现实，增强现实(VR)等场景的复杂操作，扩展了传统触摸笔的功能和应用场景。附图说明图1为本专利技术实施例一提供的一种动作感应触摸笔的结构示意图。图2为本专利技术实施例一提供的一种动作感应触摸笔的横截面结构示意图。图3为本专利技术实施例一提供的一种动作感应触摸笔的底部结构示意图。图4为本专利技术实施例一提供的一种增强现实交互方法流程示意图。图5为本专利技术实施例三提供的一种动作感应触摸笔的结构示意图。图6为本专利技术实施例三提供的一种动作感应触摸笔的横截面结构示意图。具体实施方式下面结合说明书附图对本专利技术实施例的实现过程进行详细说明。需要注意的是，自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本专利技术，而不能理解为对本专利技术的限制。本专利技术可以由权利要求限定和覆盖的多种不同方式实施。实施例一图1和图2分别为本专利技术实施例一提供的动作感应触摸笔的整体和横截面结构示意图，图3为本专利技术实施例一提供的动作感应触摸笔的底部结构示意图。本专利技术提供一种动作感应触摸笔，包括笔身1，连接于所述笔身一端的笔头2，设置在笔身外表面的电源键3，通信控制键4，以及充电接口5。笔身1内设置有电路板6，在上面设置有功能按键控制电路7，动作感应元件8，数据处理单元9，信号传输元件10，充电电路11，供电模块12和回馈提醒元件13。各电子元件和电路与电路板6电性连接。本实施例中供电模块12是充电电池，为电路板6上电性连接的各电子元件提供电能，通过充电接口5及其连接的充电电路11为供电模块12进行充电。优选的，电源键3通过功能按键控制电路7与数据处理单元9连接，产生电路开关闭合控制命令控制供电模块12是否为电路板上连接的各电子元件进行供电。优选的，通信控制键4通过功能按键控制电路7与数据处理单元9连接，对信号传输元件10产生无线通信控制命令，例如蓝牙设备配对连接指令，WiFi连接设置指令，红外配对校准指令等，以实现与具有相对应无线通信功能、预先安装有与动作感应触摸笔相对应的预置应用的智能终端通信连接。优选的，动作感应元件8在动作感应触摸笔启动后，通过结合加速度传感器、陀螺仪和磁传感器中的一种或多种组合来捕获触摸笔在三维空间各方向上的运动数据，并将感知的运动数据发送给数据处理单元9进行分析。本领域技术人员理解，通过匹配运动数据特征与预设的模式，可以分析得出当前动作感应触摸笔的动作姿态，例如但不限于三维空间上的移动，旋转，抖动，抛掷等，并可根据需要转换为相对应的控制指令和数据。数据处理单元9通过信号传输元件10将控制指令和数据传送给所连接的智能终端，以支持复杂的交互操作，例如但不限于控制智能终端应用中虚拟物体的空间动作操作，或复杂设计中的交互操作。优选的，在智能终端接收执行动作感应触摸笔发送的控制指令后，通过信号传输元件10返回控制命令对应的执行结果数据，并将执行结果数据发送给数据处理单元9进行分析。本领域技术人员理解，通过匹配结果数据特征与预设的模式，可以根据需要转换为相对应的回馈提醒元件控制指令。数据处理单元9将转换得到的控制指令发送给回馈提醒元件13。回馈提醒元件13根据指令，本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种增强现实交互方法，其特征在于包括以下步骤：1) 具有动作感应功能的触摸笔通过触控显示增强现实场景的触摸屏选定目标虚拟物体，增强现实应用激活针对该目标虚拟物体的控制模块；2) 动作感应触摸笔在三维立体空间进行空间操作，通过内置的动作感应元件获取动作感应触摸笔在空间各向运动的加速度数据；3) 数据处理单元根据运动加速度数据进行动作模式识别，转换成相应控制指令，并将控制指令发送给运行增强现实应用的智能终端；4) 运行在智能终端上的增强现实应用接收控制指令后，通过激活的控制模块根据指令信息操作目标虚拟物体，并将操作结果通过通信模块反馈给动作感应触摸笔；5) 动作感应触摸笔接收反馈信息后，转换成回馈提醒元件控制指令，控制回馈提醒元件产生相应的回馈动作。

【技术特征摘要】
1.一种增强现实交互方法，其特征在于包括以下步骤：1)具有动作感应功能的触摸笔通过触控显示增强现实场景的触摸屏选定目标虚拟物体，增强现实应用激活针对该目标虚拟物体的控制模块；2)动作感应触摸笔在三维立体空间进行空间操作，通过内置的动作感应元件获取动作感应触摸笔在空间各向运动的加速度数据；3)数据处理单元根据运动加速度数据进行动作模式识别，转换成相应控制指令，并将控制指令发送给运行增强现实应用的智能终端；4)运行在智能终端上的增强现实应用接收控制指令后，通过激活的控制模块根据指令信息操作目标虚拟物体，并将操作结果通过通信模块反馈给动作感应触摸笔；5)动作感应触摸笔接收反馈信息后，转换成回馈提醒元件控制指令，控制回馈提醒元件产生相应的回馈动作。2.根据权利要求1所述的增强现实交互方法，其特征在于，所述智能终端至少包括一个摄像头，一个显示设备，一个数据处理单元，一个信号传输元件，用于运行增强现实应用，并与动作感应触摸笔建立通信连接。3.一种增强现实交互的动作感应触摸笔，其特征在于，至少包括笔身，笔头和设置于笔身内部的电路板；其中，所述笔身外表面设置有功能按键，在所述电路板上设有功能按键控制电路、动作感应元件、数据处理单元和信号传输元件，与电路板电性连接；一供电模块为所述电路板提供电能；所述数据处理单元，用于接收所述功能按键按压时产生的控制信号和所述动作感应元件产生的动作感应信号，并将所述控制信号或感应信号通过所述信号传输元件发送出去。4.根据权利要求3所述的动作感应触摸笔...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨博，杨贤华，
申请(专利权)人：杨博，杨贤华，
类型：发明
国别省市：北京,11