CN103902124B - 基于轨迹识别的三维全息互动***及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于轨迹识别的三维全息互动***及其控制方法，该控制方法包括：S1、实时检测触摸屏的电容变化，从而识别触摸轨迹；S2、对识别得到的触摸轨迹进行解析后，获得相应的控制指令；S3、根据获得的控制指令，控制三维全息投影物体执行相应的动作。本发明可检测使用者的任意触摸轨迹并进行判断解析，从而转换为控制指令，控制三维全息投影物体执行与触摸轨迹相对应的动作，从而使得使用者与全息投影进行互动，可广泛应用于各种全息投影***中。

Description

基于轨迹识别的三维全息互动***及其控制方法

技术领域

本发明涉及全息互动***的控制领域，特别是涉及一种基于轨迹识别的三维全息互动***及其控制方法。

背景技术

随着社会的发展，技术的进步，目前在各类商业产品展销会上，经常会看到各种展销的柜台、展销的广告牌及各种广告展示箱体，生产商希望通过这种方式在参观者的面前展现产品的靓丽形象。目前用于展示产品的全息投影展示设备多为箱式结构，其展示平面是单面、双面、三面或四面，显示方式主要包括影像朝上或者影像朝下的情况。

为了使得参观者更好地了解产品，一般需要让参观者与展示设备进行互动，专利CN101790105A则公开了一种全息互动***及其构建方法，该***通过一个能够执行计算机代码的控制装置，用以接收并处理来自实体模型控制器的一种或多种状态物理量，然后产生相应的图像数据送给图像显示装置，并通过立体显示***，显示与实体模型控制器的物理量的变化相关的虚像，该***为现有展会市场上提供了一种能呈现立体影像并能够具有较高互动性的设备。但是这种设备体现的互动实际上只是相当于实时显示实体模型控制器上的互动变化，并不是真正意义上的与全息投影进行互动。

总的来说，目前技术中提出的对全息投影的互动，一般是基于界面整体的控制，如开机、关机、更换图像等操作，而不能根据投影的内容对展示的三维信息进行操控，目前的全息投影展示，当参观者需要观察同一物体的不同角度的图像时，需要移动到不同角度去观察，而不是通过与***进行互动来实现不同角度的观察，展示形式单一，友好性差，而且由于观察角度的问题，参观者无法观察到投影图像所有角度的情况，从而无法全面的进行观察，无法达到与全息投影***进行互动的目的。

发明内容

为了解决上述的技术问题，本发明的目的是提供基于轨迹识别的三维全息互动***。本发明的另一目的是提供基于轨迹识别的三维全息互动***的控制方法。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种基于轨迹识别的三维全息互动***的控制方法，包括：

S1、实时检测触摸屏的电容变化，从而识别触摸轨迹；

S2、对识别得到的触摸轨迹进行解析后，获得相应的控制指令；

S3、根据获得的控制指令，控制三维全息投影物体执行相应的动作。

进一步，所述步骤S1，包括：

S11、实时检测触摸屏的电容变化，采用聚类方法确定触摸点的位置；

S12、判断触摸屏是单点触摸还是多点触摸，若是单点触摸，则执行步骤S13，反之执行步骤S14；

S13、获取触摸点的位置坐标，然后判断触摸点的位置坐标是否位于三维全息投影物体在触摸屏上的转化区域上，若是，则将实时获得的触摸点的位置坐标作为触摸轨迹并结束，否则直接结束；

S14、实时获取多个触摸点的位置坐标，并根据两个以上不同时刻所获得的多个触摸点的位置坐标，判断是否有固定点，若有，则执行步骤S15，否则执行步骤S16；

S15、计算同一时刻的多个触摸点中除固定点之外的其它触摸点到固定点的距离，并将距离固定点最远的一个触摸点作为相对触摸点，进而计算相邻两个时刻的相对触摸点之间的运动方向及运动幅度，并将其作为触摸轨迹后结束；

S16、获取相邻两个时刻的多个触摸点之间的运动方向作为触摸轨迹。

进一步，所述步骤S11，包括：

S111、实时检测触摸屏的电容变化，获得触摸屏的每个通道的实时电容变化值，同时将小于变化阈值的电容变化值设为零，分别根据获得的触摸屏的X通道和Y通道的电容变化值建立变化值序列；

S112、根据以下公式分别计算X通道和Y通道的变化趋势序列：

上式中，j=1,2,3,……j_max，且

其中，i和j均为自然数，j_max表示触摸屏的X通道总数或Y通道总数，C[j]表示变化值序列的第j个元素，CC[j]表示变化趋势序列的第j个元素；

S113、结合以下公式分别计算X通道和Y通道的差值序列：

CCC[j]=CC[j+1]-CC[j]

其中，CCC[j]表示差值序列的第j个元素，当j=j_max时，令CC[j+1]=0；

S114、根据获得的X通道的差值序列和Y通道的差值序列中元素值为-2的元素的序号确定触摸点的位置。

进一步，所述步骤S14中所述根据两个以上不同时刻所获得的多个触摸点的位置坐标，判断是否有固定点，其具体为：

将两个以上不同时刻所获得的多个触摸点的位置坐标分别进行逐一比对，若在不同时刻所获得的两个触摸点的横坐标差值和纵坐标差值均小于预设阈值，则判断该两个触摸点为固定点，并且选择其中任一个触摸点的位置坐标作为固定点的位置坐标。

进一步，所述步骤S15，包括：

S151、计算同一时刻的多个触摸点中除固定点之外的其它触摸点到固定点的距离，并将距离固定点最远的一个触摸点作为相对触摸点；

S152、根据相邻两个时刻的相对触摸点的位置坐标以及固定点的位置坐标，计算出两个相对触摸点相对于固定点的旋转方向和旋转角度，即获得相邻两个时刻的相对触摸点之间的运动方向及运动幅度，并将其作为触摸轨迹后结束。

进一步，所述步骤S16，其具体为：

判断相邻两个时刻的多个触摸点之间是否做相对靠近运动或相对远离运动，若是，则判断触摸轨迹有效，获取其相对运动趋势作为触摸轨迹，否则结束。

本发明解决其技术问题所采用的另一技术方案是：

应用权利要求1中的控制方法的一种基于轨迹识别的三维全息互动***，包括控制机柜、触摸屏、用于提供三维全息立体图像的平面展示源、用于对平面展示源提供的图像进行反射以及幻影成像的全息成像板以及用于执行权利要求1的基于轨迹识别的三维全息互动***的控制方法的控制器；

所述触摸屏由透明电容触控膜和透明玻璃组合形成，所述触摸屏及平面展示源均与控制器连接，所述控制器安装在控制机柜内；

所述控制机柜的上方设有正方体形状的展示室，所述平面展示源水平地设置在展示室的底面，所述全息成像板安装在平面展示源的上侧且与平面展示源的上表面成45度角，所述触摸屏设置在全息成像板的前侧且触摸屏的内侧与全息成像板成45度角，所述触摸屏构成展示室的一侧面。

本发明的有益效果是：本发明的一种基于轨迹识别的三维全息互动***的控制方法，通过实时检测触摸屏的电容变化，然后识别获得触摸轨迹，进而进行解析后获得相应的控制指令，然后控制三维全息投影物体执行相应的动作，本方法可检测使用者的任意触摸轨迹并进行判断解析，从而转换为控制指令，控制三维全息投影物体执行与触摸轨迹相对应的动作，从而使得使用者与全息投影进行互动。

本发明的另一有益效果是：本发明的一种基于轨迹识别的三维全息互动***，包括控制机柜、触摸屏、平面展示源、全息成像板以及控制器，控制机柜的上方设有正方体形状的展示室，平面展示源水平地设置在展示室的底面，全息成像板安装在平面展示源的上侧且与平面展示源的上表面成45度角，所述触摸屏设置在全息成像板的前侧且触摸屏的内侧与全息成像板成45度角，所述触摸屏构成展示室的一侧面，控制器可检测触摸屏上的触摸轨迹从而来控制平面展示源所提供的图像的三维全息投影执行与触摸轨迹相对应的动作，因此使用者可通过在本***的触摸屏上进行各种触摸操作来实现与全息投影的互动，操作简单且***友好性高。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。

图1是本发明的一种基于轨迹识别的三维全息互动***的控制方法的流程示意图；

图2是本发明的实施例一进行轨迹识别的第一示意图；

图3是本发明的实施例一进行轨迹识别的第二示意图；

图4是本发明的实施例一进行轨迹识别的第三示意图；

图5是本发明的实施例一进行轨迹识别的第四示意图；

图6是本发明的实施例一进行轨迹识别的第五示意图；

图7是本发明的实施例一进行轨迹识别的第六示意图；

图8是本发明的一种基于轨迹识别的三维全息互动***的结构示意图；

图9是图8中的一种基于轨迹识别的三维全息互动***的原理示意图。

具体实施方式

参照图1，本发明提供了一种基于轨迹识别的三维全息互动***的控制方法，包括：

S1、实时检测触摸屏的电容变化，从而识别触摸轨迹；

S2、对识别得到的触摸轨迹进行解析后，获得相应的控制指令；

S3、根据获得的控制指令，控制三维全息投影物体执行相应的动作。

进一步作为优选的实施方式，所述步骤S1，包括：

S11、实时检测触摸屏的电容变化，采用聚类方法确定触摸点的位置；

S12、判断触摸屏是单点触摸还是多点触摸，若是单点触摸，则执行步骤S13，反之执行步骤S14；

S13、获取触摸点的位置坐标，然后判断触摸点的位置坐标是否位于三维全息投影物体在触摸屏上的转化区域上，若是，则将实时获得的触摸点的位置坐标作为触摸轨迹并结束，否则直接结束；

S14、实时获取多个触摸点的位置坐标，并根据两个以上不同时刻所获得的多个触摸点的位置坐标，判断是否有固定点，若有，则执行步骤S15，否则执行步骤S16；

S15、计算同一时刻的多个触摸点中除固定点之外的其它触摸点到固定点的距离，并将距离固定点最远的一个触摸点作为相对触摸点，进而计算相邻两个时刻的相对触摸点之间的运动方向及运动幅度，并将其作为触摸轨迹后结束；

S16、获取相邻两个时刻的多个触摸点之间的运动方向作为触摸轨迹。

进一步作为优选的实施方式，所述步骤S11，包括：

S111、实时检测触摸屏的电容变化，获得触摸屏的每个通道的实时电容变化值，同时将小于变化阈值的电容变化值设为零，分别根据获得的触摸屏的X通道和Y通道的电容变化值建立变化值序列；

S112、根据以下公式分别计算X通道和Y通道的变化趋势序列：

上式中，j=1,2,3,……j_max，且

其中，i和j均为自然数，j_max表示触摸屏的X通道总数或Y通道总数，C[j]表示变化值序列的第j个元素，CC[j]表示变化趋势序列的第j个元素；

S113、结合以下公式分别计算X通道和Y通道的差值序列：

CCC[j]=CC[j+1]-CC[j]

其中，CCC[j]表示差值序列的第j个元素，当j=j_max时，令CC[j+1]=0；

S114、根据获得的X通道的差值序列和Y通道的差值序列中元素值为-2的元素的序号确定触摸点的位置。

进一步作为优选的实施方式，所述步骤S14中所述根据两个以上不同时刻所获得的多个触摸点的位置坐标，判断是否有固定点，其具体为：

将两个以上不同时刻所获得的多个触摸点的位置坐标分别进行逐一比对，若在不同时刻所获得的两个触摸点的横坐标差值和纵坐标差值均小于预设阈值，则判断该两个触摸点为固定点，并且选择其中任一个触摸点的位置坐标作为固定点的位置坐标。

进一步作为优选的实施方式，所述步骤S15，包括：

S151、计算同一时刻的多个触摸点中除固定点之外的其它触摸点到固定点的距离，并将距离固定点最远的一个触摸点作为相对触摸点；

S152、根据相邻两个时刻的相对触摸点的位置坐标以及固定点的位置坐标，计算出两个相对触摸点相对于固定点的旋转方向和旋转角度，即获得相邻两个时刻的相对触摸点之间的运动方向及运动幅度，并将其作为触摸轨迹后结束。

进一步作为优选的实施方式，所述步骤S16，其具体为：

判断相邻两个时刻的多个触摸点之间是否做相对靠近运动或相对远离运动，若是，则判断触摸轨迹有效，获取其相对运动趋势作为触摸轨迹，否则结束。

本发明还提供了应用权利要求1中的控制方法的一种基于轨迹识别的三维全息互动***，包括控制机柜、触摸屏、用于提供三维全息立体图像的平面展示源、用于对平面展示源提供的图像进行反射以及幻影成像的全息成像板以及用于执行权利要求1的基于轨迹识别的三维全息互动***的控制方法的控制器；

所述触摸屏由透明电容触控膜和透明玻璃组合形成，所述触摸屏及平面展示源均与控制器连接，所述控制器安装在控制机柜内；

所述控制机柜的上方设有正方体形状的展示室，所述平面展示源水平地设置在展示室的底面，所述全息成像板安装在平面展示源的上侧且与平面展示源的上表面成45度角，所述触摸屏设置在全息成像板的前侧且触摸屏的内侧与全息成像板成45度角，所述触摸屏构成展示室的一侧面。

下面结合具体实施方式对本发明做进一步说明。

实施例一

一种基于轨迹识别的三维全息互动***的控制方法，包括：

S1、实时检测触摸屏的电容变化，从而识别触摸轨迹，具体包括：

S11、实时检测触摸屏的电容变化，采用聚类方法确定触摸点的位置，本步骤包括以下子步骤：

S111、实时检测触摸屏的电容变化，获得触摸屏的每个通道的实时电容变化值，同时将小于变化阈值的电容变化值设为零，分别根据获得的触摸屏的X通道和Y通道的电容变化值建立变化值序列；

S112、根据以下公式分别计算X通道和Y通道的变化趋势序列：

上式中，j=1,2,3,……j_max，且

其中，i和j均为自然数，j_max表示触摸屏的X通道总数或Y通道总数，C[j]表示变化值序列的第j个元素，CC[j]表示变化趋势序列的第j个元素；

S113、结合以下公式分别计算X通道和Y通道的差值序列：

CCC[j]=CC[j+1]-CC[j]

其中，CCC[j]表示差值序列的第j个元素，当j=j_max时，令CC[j+1]=0；

S114、根据获得的X通道的差值序列和Y通道的差值序列中元素值为-2的元素的序号确定触摸点的位置；

这里以Y通道为例举一个具体例子，考虑两点触摸的情况，假设Y通道总数j_max为10，每个通道的实时电容变化值依次为{1，2，43，22，3，15，52，59，12，5}，变化阈值为20，则可获得Y通道的变化值序列为C[j]={0，0，43，22，0，0，52，59，0，0}，其中j=1,2,3……，10，将Y通道的变化值序列代入步骤S112的公式中，计算获得Y通道的变化趋势序列为CC[j]={0，0，1，-1，-1，0，1，1，-1，0}，再根据步骤S113的公式进行计算，可获得Y通道的差值序列为CCC[j]={0，1，-2，0，1，1，0，-2，1，0}，因此，元素值为-2的元素的序号为3和8，即触摸点在Y通道的第3通道和第8通道上，差值序列中元素值为-2即代表该处为极大值出现的位置，结合Y通道的变化值序列C[j]可知C[3]=43，C[8]=59，该计算是正确的。同理可以根据X通道的电容变化值计算出横坐标的极大值出现的位置，从而确定触摸点的位置。

S12、判断触摸屏是单点触摸还是多点触摸，若是单点触摸，则执行步骤S13，反之执行步骤S14；

S13、获取触摸点的位置坐标，然后判断触摸点的位置坐标是否位于三维全息投影物体在触摸屏上的转化区域上，若是，则将实时获得的触摸点的位置坐标作为触摸轨迹并结束，否则直接结束；转化区域指将三维全息投影物体转化为在触摸屏上显示时的显示区域；

S14、实时获取多个触摸点的位置坐标，并根据两个以上不同时刻所获得的多个触摸点的位置坐标，判断是否有固定点，若有，则执行步骤S15，否则执行步骤S16；

具体地，根据两个以上不同时刻所获得的多个触摸点的位置坐标，判断是否有固定点，其具体为：将两个以上不同时刻所获得的多个触摸点的位置坐标分别进行逐一比对，若在不同时刻所获得的两个触摸点的横坐标差值和纵坐标差值均小于预设阈值，则判断该两个触摸点为固定点，并且选择其中任一个触摸点的位置坐标作为固定点的位置坐标；

S15、计算同一时刻的多个触摸点中除固定点之外的其它触摸点到固定点的距离，并将距离固定点最远的一个触摸点作为相对触摸点，进而计算相邻两个时刻的相对触摸点之间的运动方向及运动幅度，并将其作为触摸轨迹后结束，具体包括：

S151、计算同一时刻的多个触摸点中除固定点之外的其它触摸点到固定点的距离，并将距离固定点最远的一个触摸点作为相对触摸点；

S152、根据相邻两个时刻的相对触摸点的位置坐标以及固定点的位置坐标，计算出两个相对触摸点相对于固定点的旋转方向和旋转角度，即获得相邻两个时刻的相对触摸点之间的运动方向及运动幅度，并将其作为触摸轨迹后结束；

这里考虑两点触摸的情况，采用步骤S11中提到的方法，连续两个时刻将获得8组坐标值，如图2所示，假设第一时刻获得的四个触摸点为A、A1、A2、O，第二时刻获得的四个触摸点为B、B1、B2、O，因为存在相同点O，所以O为步骤S14中提到的固定点，固定点的位置坐标为O点的坐标（x_O，y_O）；参照图3所示，根据A、A1、A2的位置坐标采用下式计算A、A1、A2三点与固定点的距离：

$\left\{\begin{array}{c}\mathrm{OA}=\sqrt{{(x_A-x_O)}^2+{(y_A-y_O)}^2}\\ \mathrm{OA}1=\sqrt{{(x_{A1}-x_O)}^2+{(y_{A1}-y_O)}^2}\\ \mathrm{OA}2=\sqrt{{(x_{A2}-x_O)}^2+{(y_{A2}-y_O)}^2}\end{array}\right.$

根据图3可计算出OA〉OA1并且OA〉OA2，因此A点为第一时刻的相对触摸点，须注意的是，根据步骤S11的方法进行计算，在同一时刻将会获得4个触摸点，其中只有2个是正确的触摸点，通过本方法可以提取出正确的触摸点，这里定义为相对触摸点。同样的，计算后获得点B为第二时刻的相对触摸点，因此根据O、A、B三点的位置坐标，可以组建如图4所示的三角形，因此根据计算下式可获得A、B点相对于固定点O的旋转角度：

$\cos \mathrm{\θ}=\frac{{\mathrm{OB}}^2+{\mathrm{OA}}^2-{\mathrm{AB}}^2}{2\×\mathrm{OB}\×\mathrm{OA}}$

因为O、A、B三点的位置坐标已知，因此也可快速地获得A、B点相对于固定点O的旋转方向，即获得相邻的第一时刻和第二时刻的相对触摸点A、B之间的运动方向及运动幅度，因此将其作为触摸轨迹。

S16、获取相邻两个时刻的多个触摸点之间的运动方向作为触摸轨迹：判断相邻两个时刻的多个触摸点之间是否做相对靠近运动或相对远离运动，若是，则判断触摸轨迹有效，获取其相对运动趋势作为触摸轨迹，否则结束；

当触摸屏的触摸情况为多点触摸且没有固定点时，一般为缩放运动，多个触摸点在一条直线上进行拉伸和靠近动作，同样以两点触摸为例，根据步骤S11的方法获得8组坐标值，判断这8组坐标值是否平均分配在两条直线上，即计算每组坐标值与坐标轴的夹角，如果有4个夹角相同，判定为缩放运动，这里，定义左上角为坐标原点，分别计算两个时刻即两次触摸中检测到的两个触摸点之间的距离，如果两次触摸过程中两个触摸点之间的距离减小，判断为缩小操作，反之如果距离增加，则判断为放大操作。

当触摸轨迹点是如图5中所示情况时，计算两个时刻获得的8组坐标值与X轴的夹角，以图中A1点为例，其与X轴的夹角的正切值为计算出8组坐标值所代表的8个触摸点与X轴的夹角，判断是否存在有4个夹角相同，而且具体到每个时刻都存在2个点与X轴的夹角相同，如果存在，即判断用户做缩放操作，先计算第一时刻获得的两个触摸点之间的距离，再计算第二时刻获得的两个触摸点之间的距离。如图中所示，经过计算后判断图中点第一时刻获得的触摸点A1、B1与第二时刻获得的触摸点A2、B2这四个点与X轴的夹角相同，因此判断用户做缩放运动，然后先计算第一时刻获得的触摸点A1、B1之间的距离 $L1=\sqrt{{(x_{A1}-x_{B1})}^2+{(y_{A1}-y_{B1})}^2},$ 再计算第二时刻获得的触摸点A2、B2之间的距离 $L2=\sqrt{{(x_{A2}-x_{B2})}^2+{(y_{A2}-y_{B2})}^2},$ 如果L1>L2，判断为缩小操作，解析成控制指令并执行即对应为控制全息物体成比例缩小，如果L1<L2，判断为放大操作，解析成控制指令并执行即对应为控制全息物体向四周成比例放大。需要注意的是，在缩放操作中，不需要考虑去除伪触摸点的情况，因为触摸点是对称存在的，如图5中所示，因为触摸点C1、D1是与A1、B1对称存在的，触摸点C2、D2是与A2、B2对称存在的，无论A1、B1、A2、B2是真实触摸点还是C1、D1、C2、D2是真实触摸点，计算出来的L1、L2不变，不影响缩小和放大的判断，所以只需计算与X轴方向成固定角度的直线上的4个触摸点的运动趋势即可。

另外，如图6所示，当触摸轨迹点沿X轴方向移动时，第一时刻测量获得两触摸点A1，B1的纵坐标值相等。y_A1=y_B1，第二时刻测量获得两触摸点A2，B2的纵坐标值相等。y_A2=y_B2，并且与上一时刻获得的两个纵坐标值相等获得坐标值都相等，即四触摸点在沿着X方向的一条直线上，y_A1=y_B1=y_A2=y_B2。这时判定用户是控制三维全息投影物体进行缩放动作，通过计算判断是进行放大还是缩小操作，分别计算两个时刻检测到的两点的距离：A1、B1两点的距离为 $L1=\sqrt{{(x_{A1}-x_{B1})}^2+{(y_{A1}-y_{B1})}^2},$ A2、B2两点的距离为 $L2=\sqrt{{(x_{A2}-x_{B2})}^2+{(y_{A2}-y_{B2})}^2},$ 如果L1>L2，判断用户进行缩小操作，解析成控制指令并执行即对应为控制三维全息投影物体成比例缩小，如果L1<L2，判断用户进行放大操作，解析成控制指令并执行即对应为控制三维全息投影物体成比例放大。

同样的，如图7所示，触摸轨迹点沿y轴方向移动时，第一时刻测量获得两触摸点A1，B1的横坐标值相等，x_A1=x_B1。第二时刻测量获得两触摸点A2，B2的纵坐标值相等，x_A2=x_B2。并且与上一时刻获得的两个纵坐标值相等，即四触摸点在沿着x方向的一条直线上，x_A1=x_B1=x_A2=x_B2。这时同样判断用户进行缩放操作，通过计算判断要控制三维全息投影物体进行放大还是缩小工作，同样的，采用距离计算公式分别计算两个时刻检测到的两点的距离，来进行判断。

需要注意的是，图2～图7表示的是不同触摸情况的示意图，实际可拆分为不同更为详细的实施例，这些图中用同样的标识来代表触摸点不会造成误解，因此这些图中有一部分触摸点采用了同样的标识来表示。

S2、对识别得到的触摸轨迹进行解析后，获得相应的控制指令；这里，触摸轨迹与控制指令的对应关系是事先定义并存储在控制器中的，识别到触摸轨迹后，直接进行解析就可获得相应的控制指令。根据前面的描述可知，当触摸屏的触摸情况为单点触摸时，触摸轨迹为单个触摸点的位置坐标，一般定义对应控制指令为将三维全息投影物体移动到该触摸点的位置；当触摸屏的触摸情况为多点触摸且有固定点时，触摸轨迹为相邻两个时刻的相对触摸点之间的运动方向及运动幅度，即两个相对触摸点相对于固定点的旋转方向和旋转角度，定义对应的控制指令为控制三维全息投影物体按照该旋转方向以及旋转角度进行旋转；当触摸屏的触摸情况为多点触摸且没有固定点时，一般为缩放操作，此时触摸轨迹为多个触摸点之间的相对运动趋势，例如相互靠近或相互远离，定义相互靠近的运动趋势对应的控制指令为控制三维全息投影物体缩小的指令，相反地，相互远离的运动趋势对应的控制指令为控制三维全息投影物体放大的指令。需要注意地是，本实施例只列出了符合使用者操作习惯的主要的几种触摸情况，将其他的触摸操作作为非法操作处理，实际上，若随着社会的进步，使用者操作习惯发生变化，则可重新定义合法的触摸轨迹，本发明不限于保护本文件中所提到的几种触摸轨迹。

S3、根据获得的控制指令，控制三维全息投影物体执行相应的动作。

实施例二

参照图8所示，应用实施例一中的控制方法的一种基于轨迹识别的三维全息互动***，包括控制机柜1、触摸屏2、用于提供三维全息立体图像的平面展示源3、用于对平面展示源提供的图像进行反射以及幻影成像的全息成像板4以及用于执行实施例一的基于轨迹识别的三维全息互动***的控制方法的控制器；

所述触摸屏2由透明电容触控膜和透明玻璃组合形成，所述触摸屏2及平面展示源3均与控制器连接，所述控制器安装在控制机柜1内；

所述控制机柜1的上方设有正方体形状的展示室5，所述平面展示源3水平地设置在展示室5的底面，所述全息成像板4安装在平面展示源3的上侧且与平面展示源3的上表面成45度角，所述触摸屏2设置在全息成像板4的前侧且触摸屏2的内侧与全息成像板4成45度角，所述触摸屏2构成展示室5的一侧面。

参照图9所示，全息成像板4安装在平面展示源3的上侧且与平面展示源3的上表面所成的角度θ为45度，同时全息成像板4与触摸屏2的内侧也成45度角，触摸屏2与平面展示源3垂直。如图中所示，平面展示源3提供的三维全息立体图像上的距离为L1时，其对应到全息成像板4上的距离为因为全息成像板4与平面展示源3及触摸屏2所成的角度都是45度，所以对应到触摸屏上的距离为L3=L1，因此在触摸屏2上进行操作实际相当于在平面展示源3提供的三维全息立体图像上进行操作，而且本结构的三维全息互动***，使用者可以在触摸屏2的任意位置进行操作，相当于可以在平面展示源3提供的三维全息立体图像上的任意位置进行操作。

控制器包括：

第一模块，用于实时检测触摸屏的电容变化，从而识别触摸轨迹；

第二模块，用于对识别得到的触摸轨迹进行解析后，获得相应的控制指令；

第三模块，用于根据获得的控制指令，控制三维全息投影物体执行相应的动作。

关于控制器的各个模块的具体功能，可参照实施例一的描述，这里不进行重复描述。

以上是对本发明的较佳实施进行了具体说明，但本发明创造并不限于所述实施例，熟悉本领域的技术人员在不违背本发明精神的前提下还可做出种种的等同变形或替换，这些等同的变型或替换均包含在本申请权利要求所限定的范围内。

Claims (6)

1.一种基于轨迹识别的三维全息互动***的控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、实时检测触摸屏的电容变化，从而识别触摸轨迹；

S2、对识别得到的触摸轨迹进行解析后，获得相应的控制指令；

S3、根据获得的控制指令，控制三维全息投影物体执行相应的动作；

所述步骤S1，包括：

S11、实时检测触摸屏的电容变化，采用聚类方法确定触摸点的位置；

S12、判断触摸屏是单点触摸还是多点触摸，若是单点触摸，则执行步骤S13，反之执行步骤S14；

S13、获取触摸点的位置坐标，然后判断触摸点的位置坐标是否位于三维全息投影物体在触摸屏上的转化区域上，若是，则将实时获得的触摸点的位置坐标作为触摸轨迹并结束，否则直接结束；

S14、实时获取多个触摸点的位置坐标，并根据两个以上不同时刻所获得的多个触摸点的位置坐标，判断是否有固定点，若有，则执行步骤S15，否则执行步骤S16；

S15、计算同一时刻的多个触摸点中除固定点之外的其它触摸点到固定点的距离，并将距离固定点最远的一个触摸点作为相对触摸点，进而计算相邻两个时刻的相对触摸点之间的运动方向及运动幅度，并将其作为触摸轨迹后结束；

S16、获取相邻两个时刻的多个触摸点之间的运动方向作为触摸轨迹。

2.根据权利要求1所述的基于轨迹识别的三维全息互动***的控制方法，其特征在于，所述步骤S11，包括：

S111、实时检测触摸屏的电容变化，获得触摸屏的每个通道的实时电容变化值，同时将小于变化阈值的电容变化值设为零，分别根据获得的触摸屏的X通道和Y通道的电容变化值建立变化值序列；

S112、根据以下公式分别计算X通道和Y通道的变化趋势序列：

上式中，j＝1,2,3,……j_max，且

其中，i和j均为自然数，j_max表示触摸屏的X通道总数或Y通道总数，C[j]表示变化值序列的第j个元素，CC[j]表示变化趋势序列的第j个元素；

S113、结合以下公式分别计算X通道和Y通道的差值序列：

CCC[j]＝CC[j+1]-CC[j]

其中，CCC[j]表示差值序列的第j个元素，当j＝j_max时，令CC[j+1]＝0；

S114、根据获得的X通道的差值序列和Y通道的差值序列中元素值为-2的元素的序号确定触摸点的位置。

3.根据权利要求1所述的基于轨迹识别的三维全息互动***的控制方法，其特征在于，所述步骤S14中所述根据两个以上不同时刻所获得的多个触摸点的位置坐标，判断是否有固定点，其具体为：

将两个以上不同时刻所获得的多个触摸点的位置坐标分别进行逐一比对，若在不同时刻所获得的两个触摸点的横坐标差值和纵坐标差值均小于预设阈值，则判断该两个触摸点为固定点，并且选择其中任一个触摸点的位置坐标作为固定点的位置坐标。

4.根据权利要求1所述的基于轨迹识别的三维全息互动***的控制方法，其特征在于，所述步骤S15，包括：

S151、计算同一时刻的多个触摸点中除固定点之外的其它触摸点到固定点的距离，并将距离固定点最远的一个触摸点作为相对触摸点；

S152、根据相邻两个时刻的相对触摸点的位置坐标以及固定点的位置坐标，计算出两个相对触摸点相对于固定点的旋转方向和旋转角度，即获得相邻两个时刻的相对触摸点之间的运动方向及运动幅度，并将其作为触摸轨迹后结束。

5.根据权利要求1所述的基于轨迹识别的三维全息互动***的控制方法，其特征在于，所述步骤S16，其具体为：

判断相邻两个时刻的多个触摸点之间是否做相对靠近运动或相对远离运动，若是，则判断触摸轨迹有效，获取其相对运动趋势作为触摸轨迹，否则结束。

6.应用权利要求1中的控制方法的一种基于轨迹识别的三维全息互动***，其特征在于，包括控制机柜、触摸屏、用于提供三维全息立体图像的平面展示源、用于对平面展示源提供的图像进行反射以及幻影成像的全息成像板以及用于执行权利要求1的基于轨迹识别的三维全息互动***的控制方法的控制器；

所述触摸屏由透明电容触控膜和透明玻璃组合形成，所述触摸屏及平面展示源均与控制器连接，所述控制器安装在控制机柜内；

所述控制机柜的上方设有正方体形状的展示室，所述平面展示源水平地设置在展示室的底面，所述全息成像板安装在平面展示源的上侧且与平面展示源的上表面成45度角，所述触摸屏设置在全息成像板的前侧且触摸屏的内侧与全息成像板成45度角，所述触摸屏构成展示室的一侧面。