CN103823576B - 一种智能终端的控制信息输入方法及*** - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种智能终端的控制信息输入方法及***，所述方法用于将能够在三维空间活动的控制信息输入端的三维活动信息转化为二维控制信息从而通过二维信息控制智能终端的具体操作，所述方法包含如下步骤：用于采用三轴加速度传感器和三轴角加速度传感器获取控制信息输入终端的感应信息的步骤，且所述的感应信息包含输入终端的初始旋转角度值a0、b0和c0，及任意时刻该终端的旋转角度值a1、b1和c1，且上述各角度值均基于设定的三维坐标系确定；用于将获取的上述两个时刻旋转角度值的差值进行坐标系变换，进而得到该差值在设定的二维平面坐标系的坐标x和y；用于将获取的二维坐标值（x，y）作为控制信息输入给智能终端，从而控制智能终端的行为。

Description

一种智能终端的控制信息输入方法及***

技术领域

本发明涉及人机交互技术领域，具体地说，涉及一种将移动终端设备的位置信息转换为二维平面坐标系的坐标的方法，即本发明提供一种智能终端的控制信息输入方法及***。

背景技术

移动终端设备在迅速发展，尤其是智能手机的快速发展和普及，目前智能手机的数字处理能力在不断提高且大部分都内置了各种各样的传感器以提高用户体验。采用了加速度传感器和角加速度传感器的移动终端设备能够通过检测其传感器的感应信息并利用已有方法计算出设备的位置状态。

本发明利用移动终端设备在三维空间的不同的位置状态实现不同遥控功能，控制其他的智能终端设备，的技术构思还未见有相关文献记载。

发明内容

本发明的目的在于，为克服上述问题，本发明提供一种智能终端的控制信息输入方法及***。

为实现上述目的本发明提供了一种智能终端的控制信息输入方法，所述方法用于将能够在三维空间活动的控制信息输入端的三维活动信息转化为二维控制信息从而通过二维信息控制智能终端的具体操作，所述方法包含如下步骤：

步骤101)用于采用三轴加速度传感器和三轴角加速度传感器获取控制信息输入终端的感应信息的步骤，且所述的感应信息包含输入终端的初始旋转角度值a0、b0和c0，及任意时刻该终端的旋转角度值a1、b1和c1，且上述各角度值均基于设定的三维坐标系确定；

步骤102)用于将获取的上述两个时刻旋转角度值的差值进行坐标系变换，进而得到该差值在设定的二维平面坐标系的坐标x和y；

步骤103)用于将获取的二维坐标值(x，y)作为控制信息输入给智能终端，从而控制智能终端的行为。

上述步骤102)进一步包含：

步骤102-1)对两个时刻旋转角度值的差值进行非周期性变换、映射变换和平移变换，且所述的非周期性变换、映射变换、平移变换能够以任何顺序进行；

步骤102-2)对上步骤输出的结果进行归一化变换；

步骤102-3)将归一化后的信息所得的平面坐标变换到目标平面所在的坐标系中；

其中，目标平面指的是受控的智能终端的显示屏幕所在的二维平面。

上述步骤102-2)所述的归一化变换是指将经步骤102-1)处理后的位置信息的取值区间归一化变换到指定的平面坐标系中指定的取值区间，即将控制信息输入端的信息所在的取值区间和指定的平面坐标系中指定的取值区间进行对数函数处理得到归一化比例，利用归一化比例将当前控制信息输入端的信息转换为指定平面坐标系中的坐标；

其中，所述指定的平面坐标系就是指受控的智能终端的显示屏幕所在的二维平面。

当控制信息输入端绕z、x轴的旋转角度值的取值区间长度分别为Length_x，Length_y，指定的平面坐标系的x、y轴的取值区间长度分别是width，height；经非周期性变换、映射变换、平移变换后所得的二维平面坐标系为Z'O'X'，假定归一化变换前Z'轴的取值z'经归一化变换后为z”，归一化变换前X'轴的取值x'经归一化变换后为x'，上述各参量之间的关系式为：

即z”＝z'^{log(width)log(Length_x)}

即x”＝x'^{log(height)log(Length_y)}。

上述非周期性变换是指取周期函数的最小正周期，将其线性插值到整个实数域区间上成为非周期函数；所述的平移变换是指将坐标系沿着坐标轴正向平移指定数目的单位长度。

基于上述方法本发明还提供了一种智能终端的控制信息输入***，所述***用于将能够控制信息输入终端在三维空间活动的信息输入转化为某智能终端的二维控制信息，所述***包含：

用于采集控制信息输入终端的三维信息的采集模块，该模块采用三轴加速度传感器和三轴角加速度传感器获取控制信息输入终端的感应信息的步骤，且所述的感应信息包含输入终端的初始旋转角度值a0、b0和c0，及任意时刻该终端的旋转角度值a1、b1和c1，且上述各角度值均基于设定的三维坐标系确定；

第一处理模块，用于将获取的上述两个时刻旋转角度值的差值进行坐标系变换，进而得到该差值在设定的二维平面坐标系的坐标x和y；

二维控制信息输出模块，用于将获取的二维坐标值(x，y)作为控制信息输入给智能终端，从而控制智能终端的行为。

上述第一处理模块：

预处理子模块，用于对两个时刻旋转角度值的差值进行非周期性变换、映射变换和平移变换，且所述的非周期性变换、映射变换、平移变换能够以任何顺序进行；

归一化处理子模块，用于对预处理子模块的输出结果进行归一化变换；和

坐标转换子模块，用于将归一化后的信息所得的平面坐标变换到目标平面所在的坐标系中；

其中，目标平面指的是智能终端的显示屏幕所在的二维平面。

上述的归一化变换是指将移动终端设备的位置信息的取值区间归一化变换到指定的平面坐标系中指定的取值区间，即将控制信息输入端的信息所在的取值区间和指定的平面坐标系中指定的取值区间进行对数函数处理得到归一化比例，利用归一化比例将当前控制信息输入端的信息转换为指定平面坐标系中的坐标。

当控制信息输入端绕z、x轴的旋转角度值的取值区间长度分别为Length_x，Length_y，指定的平面坐标系的x、y轴的取值区间长度分别是width，height。经非周期性变换、映射变换、平移变换后所得的二维平面坐标系为Z'O'X'，假定归一化变换前Z'轴的取值z'经归一化变换后为z”，归一化变换前X'轴的取值x'经归一化变换后为x”:

即z”＝z'^{log(width)log(Length_x)}

即x”＝x'^{log(height)log(Length_y)}。

上述的非周期性变换是指取周期函数的最小正周期，将其线性插值到整个实数域区间上成为非周期函数；

所述的平移变换是指将坐标系沿着坐标轴正向平移指定数目的单位长度。

本发明一种将移动终端设备的位置信息转换为二维平面坐标系的坐标的方法所述的线性变换是指将移动终端设备的位置信息经非周期性变换、映射变换、平移变换、归一化变换后所得的平面坐标系线性变换到指定的平面坐标系中。

与现有技术相比，本发明的技术优势在于：

通过上述技术方案，在三维空间活动的控制信息输入端的三维活动信息将被转换为智能终端的显示屏幕所在的二维控制信息，从而实现对智能终端的行为的控制。实施本发明，用户通过改变控制信息输入端的设备状态，便可实现对智能终端的控制，操作便捷准确且符合用户的行为习惯，能很好地提高用户体验，增强操作的趣味性。

附图说明

图1是本发明一种将移动终端设备(即，控制信息输入端)的位置信息转换为二维平面坐标系的坐标的方法的程序流程图。

图2是本发明一种将移动终端设备(即，控制信息输入端)的位置信息转换为二维平面坐标系的坐标的方法的移动终端设备的局部空间坐标系及设备绕轴旋转示意图。

图3是本发明一种将移动终端设备(即，控制信息输入端)的位置信息转换为二维平面坐标系的坐标的方法的移动终端设备绕轴旋转角度值的周期性示意图。

图4是本发明一种将移动终端设备(即，控制信息输入端)的位置信息转换为二维平面坐标系的坐标的方法的移动终端设备绕轴旋转角度值的非周期性变换前的示意图。

图5是本发明一种将移动终端设备(即，控制信息输入端)的位置信息转换为二维平面坐标系的坐标的方法的移动终端设备绕轴旋转角度值的非周期性变换后的示意图。

图6是本发明一种将移动终端设备(即，控制信息输入端)的位置信息转换为二维平面坐标系的坐标的方法中将移动终端设备绕轴旋转角度值所在的三维空间坐标系映射变换后的二维平面坐标系Z'O'X'的示意图。

图7是本发明一种将移动终端设备(即，控制信息输入端)的位置信息转换为二维平面坐标系的坐标的方法进行平移变换后的二维平面坐标系Z'O'X'的示意图。

图8是本发明一种将移动终端设备(即，控制信息输入端)的位置信息转换为二维平面坐标系的坐标的方法进行归一化变换后的二维平面坐标系Z'O'X'的示意图。

图9是本发明一种将移动终端设备(即，控制信息输入端)的位置信息转换为二维平面坐标系的坐标的方法中指定的平面坐标系中XOY的示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的内容进行详细阐述。

本发明一种将移动终端设备(即，控制信息输入端)的位置信息转换为二维平面坐标系的坐标的方法所述的移动终端设备是三维实体，其所在的局部空间坐标系以其几何中心为坐标原点，将设备以正常状态正面朝上平放在水平面上，z轴垂直于水平面贯穿设备正面、底面且向上为正，x轴贯穿设备的左、右侧且向右为正，y轴贯穿设备的前面和后面。设备的x、y、z轴遵循右手法则。

本发明一种将移动终端设备(即，控制信息输入端)的位置信息转换为二维平面坐标系的坐标的方法所述的移动终端设备绕x、y、z轴的旋转角度值是指移动终端设备绕其局部空间坐标系的x、y、z轴的旋转角度值。设备绕旋转轴旋转的角度值有正负之分，在一个旋转周期内，旋转角度值的正负遵循右手定则：右手握着旋转轴，大拇指指向旋转轴正向，设备逆时针旋转则旋转角度值为正，顺时针旋转则角度值为负。

本发明提供夫人一种将移动终端设备(即，控制信息输入端)的位置信息转换为二维平面坐标系的坐标的方法所述的非周期性变换是指取周期函数的最小正周期，将其线性插值到整个实数域区间上成为非周期函数。设备绕轴旋转的角度值是周期变化的，通过非周期性变换以准确计算出当前旋转角度值相对于初始旋转角度值的差值。

本发明一种将移动终端设备(即，控制信息输入端)的位置信息转换为二维平面坐标系的坐标的方法所述的映射变换是指将三维空间坐标系映射成二维平面坐标系。本发明所述的映射变换所得的二维平面坐标系由设备绕z轴旋转角度所在的z'轴、设备绕x轴旋转角度所在的x'轴组成。根据旋转角度值的正负，本发明取z'轴的正方向为水平向左，x'轴的正方向为竖直向上，假定此二维平面坐标系为Z'O'X'坐标系。

本发明一种将移动终端设备(即，控制信息输入端)的位置信息转换为二维平面坐标系的坐标的方法所述的平移变换是指将Z'O'X'平面坐标系沿着坐标轴正向平移指定数目的单位长度，以将设备绕轴旋转角度值变换为非负数。

本发明一种将移动终端设备(即，控制信息输入端)的位置信息转换为二维平面坐标系的坐标的方法所述的归一化变换是指将移动终端设备的位置信息的取值区间归一化变换到指定的平面坐标系中指定的取值区间，以更符合用户操作***面坐标的信息。假定移动终端设备绕z、x轴的旋转角度值的取值区间长度分别为Length_x，Length_y，指定的平面坐标系的x、y轴的取值区间长度分别是width，height。经非周期性变换、映射变换、平移变换后所得的二维平面坐标系为Z'O'X'，假定归一化变换前Z'轴的取值z'经归一化变换后为z”，归一化变换前X'轴的取值x'经归一化变换后为x”:

即z”＝z'^{log(width)log(Length_x)}

即x”＝x'^{log(height))/log(Length_y)}。

本发明涉及一种将移动终端设备(即，控制信息输入端)的位置信息转换为二维平面坐标系的坐标的方法，为了使本发明的技术方案更加清晰、准确，以下将结合附图与实施例对本发明进行详细说明。

如图1所示，本发明一种将移动终端设备(即，控制信息输入端)的位置信息转换为二维平面坐标系的坐标的方法的具体实现步骤为：

S1、在移动终端设备(即，控制信息输入端)中采用三轴加速度传感器和三轴角加速度传感器，设置传感器的更新频率并启动传感器更新。

S2、检测加速度传感器和角加速度传感器的感应信息，根据这些感应信息，利用已有方法计算出移动终端设备绕x、y、z轴的旋转角度值a1、b1、c1，并计算出当前旋转角度值a1、b1、c1相对于初始旋转角度值a0、b0、c0的差a、b、c，即a＝a1-a0；b＝b1-b0；c＝c1-c0；

S3、对a、b、c进行坐标系变换，得到二维平面坐标系的坐标x，y；所述的坐标系变换，包括以下步骤：

t1、首先进行非周期性变换、映射变换和平移变换，所述的非周期性变换、映射变换、平移变换可以以任何顺序进行；

t2、对t1所得的结果进行归一化变换；归一化变换将传感器的感应信息区间变换到目标平面所在的坐标系区间，以更符合用户操作***面坐标的信息。

t3、线性变换；将t2所得的平面坐标变换到目标平面所在的坐标系中。

如图2所示，本发明一种将移动终端设备(即，控制信息输入端)的位置信息转换为二维平面坐标系的坐标的方法的移动终端设备的局部空间坐标系是以移动终端设备的几何中心为坐标原点，将设备以正常状态正面朝上平放在水平面上，z轴垂直于水平面贯穿设备正面、底面且向上为正，x轴贯穿设备的左、右侧且向右为正，y轴贯穿设备的前面和后面，设备的x、y、z轴遵循右手法则。设备绕x、y、z轴的旋转角度值是指移动终端设备绕其局部空间坐标系的x、y、z轴的旋转角度值。设备绕旋转轴旋转的角度值有正负之分，在一个旋转周期内，旋转角度值的正负遵循右手定则：右手握着旋转轴，大拇指指向旋转轴正向，设备逆时针旋转则旋转角度值为正，顺时针旋转则角度值为负。

如图3所示，本发明一种将移动终端设备(即，控制信息输入端)的位置信息转换为二维平面坐标系的坐标的方法的移动终端设备绕轴旋转的角度值是周期性变化的。设备从静止状态开始沿逆时针方向绕轴旋转，所得的旋转角度为正且在0°到180°之间变化，当旋转角度超过180°且继续逆时针旋转时，所得的旋转角度为负且在-180°到0°之间变化。若某一时刻设备绕轴旋转角度值为170°，旋转方向为逆时针方向，下一时刻设备的旋转角度值为-170°，从数值上计算前后两次检测中设备的旋转角度变化是340°，而实际上设备只旋转了20°，从170°旋转到180°，即-180°，再从-180°旋转到-170°。通过如图4所示的本发明一种将移动终端设备的位置信息转换为二维平面坐标系的坐标的方法的移动终端设备绕轴旋转角度值的非周期性变换可以得到设备实际绕轴旋转角度值。

如图5所示，本发明一种将移动终端设备(即，控制信息输入端)的位置信息转换为二维平面坐标系的坐标的方法中将移动终端设备绕轴旋转角度值所在的三维空间坐标系映射变换到二维平面坐标系Z'O'X'。考虑到用户的操作***面坐标系Z'O'X'。

如图7所示，本发明一种将移动终端设备(即，控制信息输入端)的位置信息转换为二维平面坐标系的坐标的方法中将图6的二维平面坐标系Z'O'X'进行平移变换。平移变换是指沿着z'轴正向、x'轴正向平移指定的单位长度使得本发明在二维平面坐标系Z'O'X'中的取值为非负数。

如图8所示，本发明一种将移动终端设备(即，控制信息输入端)的位置信息转换为二维平面坐标系的坐标的方法中将图7的二维平面坐标系Z'O'X'进行归一化变换。归一化变换后，本发明在二维平面坐标系Z'O'X'中的z'轴的取值区间为[0,width]，x'轴的取值区间为[0,height]，其中width是指定的平面坐标系的x轴的取值区间长度，height是指定的平面坐标系的y轴的取值区间长度。

如图9所示，本发明一种将移动终端设备(即，控制信息输入端)的位置信息转换为二维平面坐标系的坐标的方法指定的二维平面坐标系XOY。本发明所述的指定的二维平面坐标系包括智能电视屏幕、计算机屏幕等所在的二维平面坐标系。

综上所述，本发明将移动终端设备的位置信息转换为指定的二维平面坐标系的坐标，将移动终端设备作为一种鼠标输入设备，增加了操作的娱乐性和趣味性，增强了用户体验。

最后所应说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制。尽管参照实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，都不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (8)

1.一种智能终端的控制信息输入方法，所述方法用于将能够在三维空间活动的控制信息输入端的三维活动信息转化为二维控制信息从而通过二维信息控制智能终端的具体操作，所述方法包含如下步骤：

步骤101)用于采用三轴加速度传感器和三轴角加速度传感器获取控制信息输入终端的感应信息，且所述的感应信息包含输入终端的初始旋转角度值a0、b0和c0，及任意时刻该终端的旋转角度值a1、b1和c1，且上述各角度值均基于设定的三维坐标系确定；

步骤102)用于将获取的上述两个时刻旋转角度值的差值进行坐标系变换，进而得到该差值在设定的二维平面坐标系的坐标x和y；

其中，所述步骤102)进一步包含：

步骤102-1)对两个时刻旋转角度值的差值进行非周期性变换、映射变换和平移变换，且所述的非周期性变换、映射变换、平移变换能够以任何顺序进行；

步骤102-2)对上步骤输出的结果进行归一化变换；

步骤102-3)将归一化后的信息所得的平面坐标变换到目标平面所在的坐标系中；

其中，目标平面指的是受控的智能终端的显示屏幕所在的二维平面

步骤103)用于将获取的二维坐标值(x，y)作为控制信息输入给智能终端，从而控制智能终端的行为。

2.根据权利要求1所述的智能终端的控制信息输入方法，其特征在于，步骤102-2)所述的归一化变换是指将经步骤102-1)处理后的位置信息的取值区间归一化变换到指定的平面坐标系中指定的取值区间，即将控制信息输入端的信息所在的取值区间和指定的平面坐标系中指定的取值区间进行对数函数处理得到归一化比例，利用归一化比例将当前控制信息输入端的信息转换为指定平面坐标系中的坐标；

其中，所述指定的平面坐标系就是指受控的智能终端的显示屏幕所在的二维平面。

3.根据权利要求2所述的智能终端的控制信息输入方法，其特征在于，当控制信息输入端绕z、x轴的旋转角度值的取值区间长度分别为Length_x，Length_y，指定的平面坐标系的x、y轴的取值区间长度分别是width，height；经非周期性变换、映射变换、平移变换后所得的二维平面坐标系为Z'O'X'，假定归一化变换前Z'轴的取值z'经归一化变换后为z”，归一化变换前X'轴的取值x'经归一化变换后为x”，上述各参量之间的关系式为：

即z”＝z'^{log(width)/log(Length_x)}

即x”＝x'^{log(height)/log(Length_y)}。

4.根据权利要求1所述的智能终端的控制信息输入方法，其特征在于，所述的非周期性变换是指取周期函数的最小正周期，将其线性插值到整个实数域区间上成为非周期函数；

所述的平移变换是指将坐标系沿着坐标轴正向平移指定数目的单位长度。

5.一种智能终端的控制信息输入***，所述***用于将能够控制信息输入终端在三维空间活动的信息输入转化为某智能终端的二维控制信息，所述***包含：

用于采集控制信息输入终端的三维信息的采集模块，该模块采用三轴加速度传感器和三轴角加速度传感器获取控制信息输入终端的感应信息，且所述的感应信息包含输入终端的初始旋转角度值a0、b0和c0，及任意时刻该终端的旋转角度值a1、b1和c1，且上述各角度值均基于设定的三维坐标系确定；

第一处理模块，用于将获取的上述两个时刻旋转角度值的差值进行坐标系变换，进而得到该差值在设定的二维平面坐标系的坐标x和y；

其中，所述第一处理模块：

预处理子模块，用于对两个时刻旋转角度值的差值进行非周期性变换、映射变换和平移变换，且所述的非周期性变换、映射变换、平移变换能够以任何顺序进行；

归一化处理子模块，用于对预处理子模块的输出结果进行归一化变换；和

坐标转换子模块，用于将归一化后的信息所得的平面坐标变换到目标平面所在的坐标系中；

其中，目标平面指的是智能终端的显示屏幕所在的二维平面；

二维控制信息输出模块，用于将获取的二维坐标值(x，y)作为控制信息输入给智能终端，从而控制智能终端的行为。

6.根据权利要求5所述的智能终端的控制信息输入***，其特征在于，所述的归一化变换是指将移动终端设备的位置信息的取值区间归一化变换到指定的平面坐标系中指定的取值区间，即将控制信息输入端的信息所在的取值区间和指定的平面坐标系中指定的取值区间进行对数函数处理得到归一化比例，利用归一化比例将当前控制信息输入端的信息转换为指定平面坐标系中的坐标。

7.根据权利要求6所述的智能终端的控制信息输入***，其特征在于，当控制信息输入端绕z、x轴的旋转角度值的取值区间长度分别为Length_x，Length_y，指定的平面坐标系的x、y轴的取值区间长度分别是width，height；经非周期性变换、映射变换、平移变换后所得的二维平面坐标系为Z'O'X'，假定归一化变换前Z'轴的取值z'经归一化变换后为z”，归一化变换前X'轴的取值x'经归一化变换后为x”:

即z”＝z'^{log(width)/log(Length_x)}

即x”＝x'^{log(height)/log(Length_y)}。

8.根据权利要求5所述的智能终端的控制信息输入***，其特征在于，所述的非周期性变换是指取周期函数的最小正周期，将其线性插值到整个实数域区间上成为非周期函数；

所述的平移变换是指将坐标系沿着坐标轴正向平移指定数目的单位长度。