一种体感指向遥控系统及方法.pdf

一种体感指向遥控系统及方法，该系统至少包括一光栅图像投影装置和一接收装置，其中该光栅投影装置包括：一信号发生器，用以产生一特定周期信号；一信号发射器，发射特定波长的光；一光栅底片以及一投影镜头，组成一光栅投影系统，将信号发射器发射出的光经过光栅底片和投影镜头发射出去，在空间形成一个光栅投影图像；该接收装置包括：一接收器，接收所述光栅图像投影装置发射出的光栅投影图像；一信号放大器，将接收器接收的光栅投影图像进行放大；两个接收头，接收经信号放大器放大后的光栅投影图像；一信号处理器，将光栅投影图像信息进行处理。本发明可以用于电视机，影碟机等的遥控操作，实现体感人机交互的功能。

1.  一种体感指向遥控系统，其特征在于，该系统至少包括一光栅图像投影装置和一接收装置，其中
该光栅投影装置包括：
一信号发生器，所述的信号发生器用以产生一特定周期信号；
一信号发射器，接收所述信号发生器的信号，以此作为激励信号来使该信号发射器发射特定波长的光；
一光栅底片以及一投影镜头，组成一光栅投影系统，将信号发射器发射出的光经过光栅底片和投影镜头发射出去，在空间形成一个光栅投影图像；
该接收装置包括：
一接收器，接收所述光栅图像投影装置发射出的光栅投影图像；
一信号放大器，将接收器接收的光栅投影图像进行放大；
两个接收头，接收经信号放大器放大后的光栅投影图像；
一信号处理器，所述接收头将检测到的光栅投影图像信息以逻辑信号形式传递给处理器进行处理。

2.  根据权利要求1所述的系统，其特征在于：所述信号发射器发射的光是可见光或红外光。

3.  根据权利要求1所述的系统，其特征在于，上述光栅底片由数条明暗相间的条纹组成，其中亮条纹部分能够使得光线通过，暗条纹部分不能使得光线通过。

4.  根据权利要求1所述的系统，其特征在于，上述光栅投影系统在空间中形成的光栅投影图像具有明暗条纹，整个图像随着信号发射器所发射的信号闪烁。

5.  根据权利要求4所述的系统，其特征在于，上述光栅投影图像扫过接收装置时，上述信号发射器发射的信号被接收器所接收，且接收装置根据光栅投影图像中的明暗条纹变化来进行遥控器位置和角度的检测。

6.  根据权利要求1所述的系统，其特征在于，在上述信号接收器中，以两个接收头为一个探测器组，安装一或两个探测器组辅以不同截止波长的滤光片以检测一或两个维度上的方向和角度变化。

7.  一种体感指向遥控方法，该方法包括步骤：
以一特定周期信号作为激励信号来发射特定波长的光；
将该特定波长的光经过一光栅底片以及一投影镜头组成的光栅投影系统发射出去，在空间形成一个光栅投影图像；
以第一接收头和第二接收头接收所述光栅图像投影装置发射出的光栅投影图像；
根据光栅投影图像扫过第一接收头和第二接收头产生信号的顺序判断光栅投影图像扫过接收器的方向。

8、  根据权利要求7所述的方法，其中，上述光栅投影图像由数条明暗相间的条纹组成。

9、  根据权利要求8所述的方法，其中，上述将放大后的光栅投影图像信息接收后进行处理的步骤包括：
光栅投影图像经过信号放大器放大后，扫过两个接收头时，明暗条纹会顺序扫过第一接收头和第二接收头，当接收头处在亮条纹中的时候可以接收到信号，当接收头处在暗条纹中的时候不可以接收到信号；接收头将检测到的明暗条纹信号传输给处理器并由处理器对信号进行判断处理，两个接收头总是处在如下四个状态的循环中：
状态1：第一接收头可接收信号，第二接收头不可接收信号；
状态2：第一接收头可接收信号，第二接收头可接收信号；
状态3：第一接收头不可接收信号，第二接收头可接收信号；
状态4：第一接收头不可接收信号，第二接收头不可接收信号；
根据上述四个状态的出现顺序判断光栅投影图像扫过接收器的方向。

10、  根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所述的方向有两个：从第一接收头到第二接收头或从第二接收头到第一接收头，同时根据状态周期变换的次数得到光栅投影图像扫过接收器的方向和角度。

一种体感指向遥控系统及方法
技术领域
本发明涉及光学跟踪技术，尤其是涉及一种通过投影和感应光栅图像，获取用户动作信息的体感指向遥控系统以及体感指向遥控方法。
背景技术
一直以来，人们通过显示设备获取和传递大量的信息，显示设备已经成为我们生活中包括工作，学习，娱乐等不可或缺的重要设备。随着互联网快速发展，信息传递和发布逐步从单向往双向发展，与海量信息的交互和娱乐交互成为基于显示设备的不可缺少的交互需求。
从计算机的鼠标到电视机，投影仪的遥控器，随着交互需求的发展，这些传统的交互方式在被人们广泛接受的同时也显露出其弊端，无论有线或无线鼠标都必须在放在一个平面上使用，传统遥控器只有通过预先设定的按键功能来进行交互，从出现到现在它们都没有随着技术的发展而得到重要进步，所以人们一直在探索开发能够更符合人们的使用习惯又能够满足复杂交互功能的交互系统。
发明内容
本发明的目的是提供一种体感指向遥控系统及方法，通过简单的装置实时获取用户的某种动作，以实现遥控的功能。其中用户的特定动作是指用户用手握住遥控器的同时，平移和旋转遥控器的动作。
为了实现上述目的，本发明提供一种体感指向遥控系统，该系统至少包括一光栅图像投影装置和一接收装置，其中该光栅投影装置包括：
一信号发生器，所述的信号发生器用以产生一特定周期信号；
一信号发射器，接收所述信号发生器的信号，以此作为激励信号来使该信号发射器发射特定波长的光；
一光栅底片以及一投影镜头，组成一光栅投影系统，将信号发射器发射出的光经过光栅底片和投影镜头发射出去，在空间形成一个光栅投影图像；
该接收装置包括：
一接收器，接收所述光栅图像投影装置发射出的光栅投影图像；
一信号放大器，将接收器接收的光栅投影图像进行放大；
两个接收头，接收经信号放大器放大后的光栅投影图像；
一信号处理器，所述接收头将检测到的光栅投影图像信息以逻辑信号形式传递给处理器进行处理。
为了实现上述目的，本发明还提供一种体感指向遥控方法，该方法包括步骤：
以一特定周期信号作为激励信号来发射特定波长的光；
将该特定波长的光经过一光栅底片以及一投影镜头组成的光栅投影系统发射出去，在空间形成一个光栅投影图像；
以第一接收头和第二接收头接收所述光栅图像投影装置发射出的光栅投影图像；
根据光栅投影图像扫过第一接收头和第二接收头产生信号的顺序判断光栅投影图像扫过接收器的方向。
由此本发明的有益效果是：本发明包括光栅图像投影器和接收器组成，光栅图像投影器安装在用户的手持设备上，它可以在空间中投影出一个具有空间方位信息的投影图像，当用户转动遥控器的时候，投影图像扫过接收器，接收器可以检测到投影图像中光强明暗变化的信号，最后由接收器中的处理器进行处理，判断出用户手部的动作，最终输出用户动作信息，本发明可以用于电视机，影碟机等的遥控操作，实现体感人机交互的功能。
附图说明
图1是本发明的一种体感指向遥控方法的流程图；
图2为本发明的一种体感指向遥控方法中光栅投影图像扫过两个接收头的四种状态示意图；
图3为本发明的一种体感指向遥控系统的系统框图；
图4是本发明中光栅图像投影装置器件安装示意图；
图5是本发明中接收器器件安装示意图；
图6是本发明一使用状态实施例的示意图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清晰易懂，下面结合附图，对本发明做进一步详细说明。在此，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，但并不作为对本发明的限定。
本发明的核心内容是，使用光栅投影装置，将一个带有信号的光栅投影图像投影到空间中，通过接收器上一对接收头接收该信号。根据光栅图像扫过接收器时两个接收头接收到信号的状态，判断光栅图像扫过接收器的方向和位置。从而推算出用户转动遥控器的情况。最终将用户动作数据输出给其他设备，以实现用户体感指向遥控的功能。
下面结合附图对本发明做进一步说明。
首先请参照图1，是本发明的一种体感指向遥控方法的流程图。本发明的体感指向遥控方法包括以下步骤：
首先产生一特定周期信号，然后以这一特定周期信号作为激励信号，来发射特定波长的光(步骤101)，该特定波长的光可以是可见光，也可以是红外光等不可见光；
由一光栅底片以及一投影镜头组成一光栅投影系统，将该特定波长的光经过该光栅投影系统发射出去，在空间形成一个光栅投影图像(步骤102)；其中的光栅是由明暗条纹组成，形成具有明暗条纹的光栅投影图像；
接收装置具有第一、第二两个接收头，以第一接收头和第二接收头接收上述光栅图像投影装置发射出的光栅投影图像(步骤103)；再一较佳实施例中，可将光栅投影图像先经过一放大器放大，然后再传送接收头接收；
根据光栅投影图像扫过第一接收头和第二接收头产生信号的顺序判断光栅投影图像扫过接收器的方向(步骤104)；由于安装两接收头的宽度小于经过等比例放大后的明暗条纹宽度，所以在光栅图像扫过接收器的整个过程中，两个接收头总是处在如下四个状态的循环中，如图2所示：
状态1：第一接收头可接收信号，第二接收头不可接收信号；
状态2：第一接收头可接收信号，第二接收头可接收信号；
状态3：第一接收头不可接收信号，第二接收头可接收信号；
状态4：第一接收头不可接收信号，第二接收头不可接收信号；
根据两个接收头前后两个时刻的状态可以判断出光栅图像扫过接收器的方向。在这里方向只有两个：从第一接收头到第二接收头或从第二接收头到第一接收头。同时根据状态周期变换的次数，可以计算扫过的角度。从而得到在一个维度上用户动作的数据。接收器的数据比较，周期计数，信号识别都在接收器上的处理器完成。最后输出用户在某一维度上运动的数据。
再请参阅图3和图4，是本发明的一种体感指向遥控系统的系统框图和光栅图像投影装置器件安装示意图，该体感指向遥控系统主要有两个部分组成：光栅图像投影装置1和接收装置2。其中光栅图像投影装置1用来生成带有信号的，由明暗条纹组成的光栅投影图像11。接收装置2用来接收光栅图像投影装置1所发射的信号，并判断用户的动作。
光栅图像投影装置1安装在用户手持的遥控器上，主要包括：信号发生器3，信号发射器4，光栅5和镜头6四个组成部分。其中信号发生器生成某一特定周期信号，并以此信号作为激励来驱动信号发射器4。信号发射器4是一个发光器件，向外发射特定波长的光。其所发射的光可以是红外光或其他不可见光，也可以是可见光。信号发射器4发射的光经过光栅5和镜头6的作用，形成光栅投影图像11。信号发射器4，光栅5和镜头6实际上形成一个微型投影系统。信号发射器4是这个系统的光源，光栅5是投影系统的底片，镜头6是投影系统的投影镜头。他们所形成的光栅投影图像11具有明暗相间的条纹，并且整个图像按照信号发生器3所产生的周期信号闪烁。
在本发明的一较佳实施例中，可以安装两组光栅图像投影装置以检测两个维度上的方向和角度变化。在安装两组光栅图像投影装置时，应在每组前分别安装不同截止波长的滤光片以保证接收器中的探测器组分别检测与其相对应的投影装置所投射的黑白条纹。接收器上安装的探测器组中的两个接收头之间的位置关系如图4所示。
接收装置2的探测器组安装图如图5所示。安装一或两个探测器组来检测一或两个维度上的方向和角度变化。每个探测器组中两个接收头之间的安装距离根据系统整体使用情况来确定。其遵照的原则是：两个接收头之间的距离小于经过信号放大器7等比例放大后的光栅图像明暗条纹的宽度。
本发明的体感指向遥控系统可以与其他电子装置连接后使用，如图6所示，是本发明体感指向遥控系统与电视机相连接，用于电视机的遥控。还可以将本发明体感指向遥控系统的信号可以输出给计算机，影碟机等设备进一步使用，以实现用户体感指向遥控的功能。
以上所述的具体描述，对发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。