一種基于射頻標(biāo)簽的無線鼠標(biāo)實(shí)現(xiàn)方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及三維交互技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種基于射頻標(biāo)簽的無線鼠標(biāo)實(shí)現(xiàn)方 法。
【背景技術(shù)】
[0002] 鼠標(biāo)自1963年由美國科學(xué)家道格拉斯?恩格爾巴特發(fā)明以來，在人機(jī)交互設(shè)備中 得到最廣泛的應(yīng)用。鼠標(biāo)通過檢測其在運(yùn)行平面內(nèi)二維運(yùn)動(dòng)來工作，它在二維人機(jī)交互中 起著重大的作用。然而，隨著三維展現(xiàn)技術(shù)的發(fā)展，在計(jì)算機(jī)使用過程中，用戶需要處理三 維場景，傳統(tǒng)的鼠標(biāo)不能很好的應(yīng)用于三維場景中。于是三維交互技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生。
[0003] 現(xiàn)有的三維交互技術(shù)主要分為三類：基于計(jì)算機(jī)視覺的方法、基于傳感器的方法 和設(shè)備獨(dú)立的方法?；谟?jì)算機(jī)視覺的方法利用圖像處理的相關(guān)技術(shù)通過攝像頭和紅外線 捕捉用戶動(dòng)作，比如微軟的Kinect可以識(shí)別用戶的關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)，LeapMotion可以追蹤用戶的 手指。然而，基于視覺的方法必須確保用戶可以直接被攝像頭捕捉，而且難以處理用戶重疊 的問題。基于傳感器的方法利用大量的傳感器對用戶行為進(jìn)行感知，比如數(shù)據(jù)手套。但此 類方法的造價(jià)高昂，難以普及。設(shè)備獨(dú)立的方法利用人體對電磁波或聲波傳播的影響來判 斷用戶行為，其準(zhǔn)確度有限。
[0004] 射頻識(shí)別（RadioFrequencyIdentification，RFID)技術(shù)在日常生活中得到了越 來越多的應(yīng)用。由于RFID標(biāo)簽即射頻標(biāo)簽部署方便，可以在較低的成本下大量的部署。一 個(gè)標(biāo)簽由一個(gè)微型芯片和天線組成。閱讀器可以在不接觸芯片的前提下收集標(biāo)簽的身份識(shí) 別號(hào)（ID)。RFID設(shè)計(jì)的初衷是自動(dòng)識(shí)別物體，不過在最近幾年，它的潛在應(yīng)用得到了廣泛 的研宄。利用RFID進(jìn)行人機(jī)交互可以克服上述三類方法存在的問題，但是，目前的針對單 個(gè)射頻標(biāo)簽的技術(shù)還存在相位測量不準(zhǔn)確、多普勒偏移、精度不足、受人手影響大等問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明的目的在于通過一種基于射頻標(biāo)簽的無線鼠標(biāo)實(shí)現(xiàn)方法，來解決以上背景 技術(shù)部分提到的問題。
[0006] 為達(dá)此目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：
[0007] 一種基于射頻標(biāo)簽的無線鼠標(biāo)實(shí)現(xiàn)方法，其包括：
[0008] A、將標(biāo)簽貼到小球指定位置；
[0009] B、通過天線陣列，采集相位值；
[0010] C、計(jì)算小球的初始狀態(tài)；
[0011] D、對運(yùn)動(dòng)中的小球進(jìn)行追蹤；
[0012] E、對小球狀態(tài)變化進(jìn)行平滑；
[0013] F、將小球狀態(tài)變化轉(zhuǎn)換為用戶交互行為。
[0014] 特別地，所述步驟A具體包括：
[0015] 按照一定規(guī)則，劃分球面所在空間區(qū)域；
[0016] 將射頻標(biāo)簽均勻地貼到球面上或者球體內(nèi)其他位置，確保標(biāo)簽與球體的相對位置 不發(fā)生改變；
[0017] 建立球體坐標(biāo)系，計(jì)算各個(gè)標(biāo)簽在球體坐標(biāo)系下的坐標(biāo)值。
[0018] 特別地，所述步驟B具體包括：
[0019] 控制天線陣列采集并記錄標(biāo)簽的相位值；
[0020] 對于天線未讀取到的標(biāo)簽，記錄其相位值為空。
[0021] 特別地，所述步驟C具體包括：
[0022] 對小球可能的狀態(tài)空間進(jìn)行劃分；
[0023] 遍歷小球狀態(tài)空間，假設(shè)每個(gè)劃分的分區(qū)狀態(tài)為目標(biāo)狀態(tài)；
[0024] 計(jì)算被假設(shè)狀態(tài)球上各標(biāo)簽與各天線間的理論相位值；
[0025] 比較理論相位值與測量相位值，評估各假設(shè)狀態(tài)是目標(biāo)狀態(tài)的概率。
[0026] 特別地，所述步驟D具體包括：
[0027] 預(yù)測小球的狀態(tài)變化；
[0028] 得到狀態(tài)變化后球上各標(biāo)簽與各天線間的距離變化的理論值；
[0029] 根據(jù)所述理論值與實(shí)際計(jì)算的距離變化值的差異大小，對小球的狀態(tài)估計(jì)進(jìn)行修 正；
[0030] 其中，所述預(yù)測小球的狀態(tài)變化具體包括：得到上一狀態(tài)小球的狀態(tài)向量；利用 狀態(tài)向量，根據(jù)狀態(tài)轉(zhuǎn)移方程，獲得小球在當(dāng)前時(shí)刻的狀態(tài)向量；
[0031] 所述得到狀態(tài)變化后球上各標(biāo)簽與各天線間的距離變化的理論值；根據(jù)所述理論 值與實(shí)際計(jì)算的距離變化值的差異大小，對小球的狀態(tài)估計(jì)進(jìn)行修正，具體包括：計(jì)算小球 狀態(tài)轉(zhuǎn)移與觀測值之間的權(quán)重因子；將權(quán)重因子作用在觀測值與理論值的偏差上，修正預(yù) 測的小球狀態(tài)向量，得到小球狀態(tài)估計(jì)值。
[0032] 特別地，所述步驟E具體包括：
[0033] 選取當(dāng)前時(shí)間到之前一段時(shí)間作為平滑的時(shí)間窗口；
[0034] 根據(jù)時(shí)間窗口內(nèi)所有的小球狀態(tài)估計(jì)值和測得的球上標(biāo)簽相位值，對小球的狀態(tài) 轉(zhuǎn)移進(jìn)行平滑處理。
[0035] 特別地，所述步驟F具體包括：
[0036] 根據(jù)小球在各個(gè)時(shí)刻的狀態(tài)，估計(jì)小球的運(yùn)動(dòng)趨勢；
[0037] 通過對小球運(yùn)動(dòng)趨勢的判斷，估計(jì)用戶的交互行為。
[0038] 特別地，所述步驟A中建立球體坐標(biāo)系，計(jì)算各個(gè)標(biāo)簽在球體坐標(biāo)系下的坐標(biāo) 值，具體包括：
[0039] 確定球體坐標(biāo)系原點(diǎn)；
[0040] 選定坐標(biāo)軸，建立右手直角坐標(biāo)系；
[0041] 記錄各標(biāo)簽中心在球體上的坐標(biāo)值。
[0042] 特別地，所述步驟B中控制天線陣列采集并記錄標(biāo)簽的相位值，具體包括：
[0043] 使用閱讀器以預(yù)設(shè)規(guī)則調(diào)度天線采集標(biāo)簽的相位值；
[0044] 記錄相位值與相位值采集時(shí)間；
[0045] 計(jì)算出球上各個(gè)標(biāo)簽與上一時(shí)刻相比和每個(gè)天線的距離的變化值。
[0046] 特別地，所述步驟C中對小球可能的狀態(tài)空間進(jìn)行劃分，具體包括：
[0047] 對于小球的旋轉(zhuǎn)狀態(tài)，選取能夠決定小球旋轉(zhuǎn)狀態(tài)的特征量，計(jì)算各個(gè)特征量的 取值范圍，按照預(yù)設(shè)粒度進(jìn)行等分；
[0048] 對于小球的平移狀態(tài)，選取能夠決定小球位置的特征量，計(jì)算各個(gè)特征量的取值 范圍，按照預(yù)設(shè)粒度進(jìn)行等分；
[0049] 綜合小球的旋轉(zhuǎn)和平移狀態(tài)量，獲得劃分后的小球的狀態(tài)空間。
[0050] 本發(fā)明提出的基于射頻標(biāo)簽的無線鼠標(biāo)實(shí)現(xiàn)方法能夠有效消除射頻識(shí)別定位中 白噪音與多樣性的影響，并通過對小球整體建模，將射頻標(biāo)簽相位當(dāng)作觀測量，對小球狀態(tài) 進(jìn)行高精度實(shí)時(shí)追蹤，以此來推測用戶的交互行為，實(shí)現(xiàn)基于射頻標(biāo)簽的無線鼠標(biāo)。
【附圖說明】
[0051] 圖1為本發(fā)明實(shí)施例提供的基于射頻標(biāo)簽的無線鼠標(biāo)實(shí)現(xiàn)方法流程圖；
[0052] 圖2為本發(fā)明實(shí)施例提供的標(biāo)簽與天線距離和相位之間的關(guān)系圖；
[0053] 圖3為本發(fā)明實(shí)施例提供的旋轉(zhuǎn)角示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0054] 下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步說明?？梢岳斫獾氖?，此處所描述的具 體實(shí)施例僅僅用