基于双层红外触摸框的棒体三维空间运动捕捉装置及方法与流程

本申请涉及三维空间运动捕捉，尤其涉及一种基于双层红外触摸框的棒体三维空间运动捕捉装置及方法。

背景技术：

1、红外触控屏是由装在触摸屏外框上的红外线发射与接收感测元件构成，在屏幕表面上，形成红外线探测网，任何触摸物体可改变触点上的红外线而实现触摸屏操作。红外线式触控屏的实现原理与表面声波式触控相似，它使用的是红外线发射与接收感测元件。这些元件在屏幕表面形成红外线探测网，触控操作的物体(比如手指)可以改变触点的红外线，进而被转化成触控的坐标位置而实现操作的响应。在红外线式触控屏上，屏幕的四边排布的电路板装置有红外发射管和红外接收管，对应形成横竖交叉的红外线矩阵。

2、虽然红外触控屏能够实现对触控物的触点追踪，但仅局限在二维的平面，只能在触控物接触到屏幕时才能对触控物进行检测，无法对触控物进行三维空间的定位。

3、综上，如何通过红外触控设备实现三维空间中的定位已成为本领域亟待解决的技术问题。

4、上述内容仅用于辅助理解本申请的技术方案，并不代表承认上述内容是现有技术。

技术实现思路

1、本申请的主要目的在于提供一种基于双层红外触摸框的棒体三维空间运动捕捉装置及方法，旨在解决如何通过红外触控设备实现三维空间中的定位的技术问题。

2、为实现上述目的，本申请提出一种基于双层红外触摸框的棒体三维空间运动捕捉装置，所述的装置包括棒体(01)和双层红外触摸框(02)；

3、所述的棒体(01)是由手柄端(011)和圆锥端(012)两部分组成；

4、所述的双层红外触摸框(02)是由两个平行的上层红外触摸框(021)和下层红外触摸框(022)组成，所述上层红外触摸框(021)和所述下层红外触摸框(022)之间有一定间距，由固定支架连接。

5、此外，为实现上述目的，本申请还提出一种基于双层红外触摸框的棒体三维空间运动捕捉方法，应用于如上所述的基于双层红外触摸框的棒体三维空间运动捕捉装置；

6、所述的方法包括：

7、获取所述棒体与所述上层触摸框形成的第一截面，和所述棒体与所述下层触摸框形成的第二截面；

8、据所述第一截面、所述第二截面和所述棒体的长度对所述棒体进行建模，得到所述棒体的三维空间模型和姿态；

9、根据采集期间每一帧内的所述三维空间模型和姿态，得到所述棒体的实时空间运动轨迹。

10、在一实施例中，所述据所述第一截面、所述第二截面和所述棒体的长度对所述棒体进行建模的步骤包括：

11、获取所述第一截面的第一截面面积和第一中心点的第一坐标，和所述第二截面的截面面积和第二中心点的第二坐标；

12、根据所述第一坐标、所述第二坐标、所述第一截面面积所述第二截面面积和所述棒体的长度对所述棒体进行建模。

13、在一实施例中，所述根据所述第一坐标、所述第二坐标、所述第一截面面积所述第二截面面积和所述棒体的长度对所述棒体进行建模的步骤，包括：

14、以所述下层触摸框所在的平面作为x轴和y轴的平面建立三维空间坐标系；

15、根据所述第一坐标和所述第二坐标计算所述棒体的中轴线与x轴之间的第一夹角和与y轴之间的第二夹角；

16、根据所述棒体的形状确定所述棒体的虚拟顶点；

17、根据所述第一坐标、所述第二坐标、所述第一截面面积、所述第二截面面积、所述第一夹角、所述第二夹角和所述棒体的长度计算得到所述棒体的底面中点坐标和所述虚拟顶点的顶点坐标；

18、根据所述底面中点坐标和所述顶点坐标对所述棒体进行建模。

19、在一实施例中，在所述根据所述底面中点坐标和所述顶点坐标对所述棒体进行建模的步骤之前，所述的方法还包括：

20、获取所述棒体在所述第一中心点的棒体截面直径和所述第一截面的第一截面直径；

21、根据所述棒体截面直径、所述第一截面直径、所述第一夹角和所述第二夹角对所述底面中点坐标和所述顶点坐标进行校正，得到校正后的所述底面中点坐标和所述顶点坐标。

22、在一实施例中，在所述根据采集期间每一帧内的所述三维空间模型和姿态，得到所述棒体的实时空间运动轨迹的步骤之后，所述方法还包括：

23、在预设的虚拟三维空间中映射所述棒体；

24、在所述虚拟三维空间中对所述空间运动轨迹进行渲染，得到所述棒体在所述虚拟三维空间中的虚拟运动轨迹；

25、在预设的指令库中匹配所述虚拟运动轨迹对应的目标指令；

26、执行所述目标指令，以通过所述棒体的空间运动轨迹在所述虚拟三维空间中进行指令下达。

27、此外，为实现上述目的，本申请还提出一种基于双层红外触摸框的棒体三维空间运动捕捉系统，所述基于双层红外触摸框的棒体三维空间运动捕捉装置应用于如上所述的基于双层红外触摸框的棒体三维空间运动捕捉装置；

28、所述的系统包括：

29、数据获取模块，用于获取所述棒体与所述上层触摸框形成的第一截面，和所述棒体与所述下层触摸框形成的第二截面；

30、建模模块，用于据所述第一截面、所述第二截面和所述棒体的长度对所述棒体进行建模，得到所述棒体的三维空间模型和姿态；

31、轨迹生成模块，用于根据采集期间每一帧内的所述三维空间模型和姿态，得到所述棒体的实时空间运动轨迹。

32、此外，为实现上述目的，本申请还提出一种基于双层红外触摸框的棒体三维空间运动捕捉设备，所述设备包括：存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述计算机程序配置为实现如上文所述的基于双层红外触摸框的棒体三维空间运动捕捉方法的步骤。

33、此外，为实现上述目的，本申请还提出一种存储介质，所述存储介质为计算机可读存储介质，所述存储介质上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如上文所述的基于双层红外触摸框的棒体三维空间运动捕捉方法的步骤。

34、此外，为实现上述目的，本申请还提供一种计算机程序产品，所述计算机程序产品包括计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如上文所述的基于双层红外触摸框的棒体三维空间运动捕捉方法的步骤。

35、本申请提供了一种基于双层红外触摸框的棒体三维空间运动捕捉的装置和方法，本申请通过设置双层的红外触摸框来检测棒体分别与上层触摸框和下层触摸框形成的截面，然后通过截面的面积和截面中心点的空间坐标，再综合预先存储的棒体的整体各项参数，可以在三维空间中对棒体进行定位建模，然后通过对棒体的持续定位，就可以得到棒体在三维空间中的实时空间运动轨迹。

36、综上可知，本申请通过设置双层的红外触摸框能够对用于触控的棒体实现三维空间中的建模和运动轨迹，并且，不局限于需要触摸到红外触摸屏，仅需要棒体处于红外触摸框中即可，大大增加了适用的场景。

技术特征：

1.一种基于双层红外触摸框的棒体三维空间运动捕捉装置，其特征在于，所述的装置包括棒体(01)和双层红外触摸框(02)；

2.一种基于双层红外触摸框的棒体三维空间运动捕捉方法，其特征在于，所述的方法应用于如权利要求1所述的基于双层红外触摸框的棒体三维空间运动捕捉装置，所述的装置包括棒体和双层红外触摸框，所述红外触摸框包括两个平行的上层红外触摸框和下层红外触摸框；

3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述据所述第一截面、所述第二截面和所述棒体的长度对所述棒体进行建模的步骤包括：

4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，所述根据所述第一坐标、所述第二坐标、所述第一截面面积所述第二截面面积和所述棒体的长度对所述棒体进行建模的步骤，包括：

5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，在所述根据所述底面中点坐标和所述顶点坐标对所述棒体进行建模的步骤之前，所述的方法还包括：

6.如权利要求2所述的方法，其特征在于，在所述根据采集期间每一帧内的所述三维空间模型和姿态，得到所述棒体的实时空间运动轨迹的步骤之后，所述方法还包括：

7.一种基于双层红外触摸框的棒体三维空间运动捕捉系统，其特征在于，所述系统应用于如权利要求1所述的基于双层红外触摸框的棒体三维空间运动捕捉装置，所述的装置包括棒体和双层红外触摸框，所述红外触摸框包括两个平行的上层红外触摸框和下层红外触摸框；

8.一种基于双层红外触摸框的棒体三维空间运动捕捉设备，其特征在于，所述设备包括：存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述计算机程序配置为实现如权利要求2至6中任一项所述的基于双层红外触摸框的棒体三维空间运动捕捉方法的步骤。

9.一种存储介质，其特征在于，所述存储介质为计算机可读存储介质，所述存储介质上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求2至6中任一项所述的基于双层红外触摸框的棒体三维空间运动捕捉方法的步骤。

10.一种计算机程序产品，其特征在于，所述计算机程序产品包括计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求2至6中任一项所述的基于双层红外触摸框的棒体三维空间运动捕捉方法的步骤。

技术总结本申请公开了一种基于双层红外触摸框的棒体三维空间运动捕捉装置及方法，涉及三维空间运动捕捉技术领域，公开了一种基于双层红外触摸框的棒体三维空间运动捕捉装置，包括：棒体(01)和双层红外触摸框(02)；所述的棒体(01)是由手柄端(011)和圆锥端(012)两部分组成；所述的双层红外触摸框(02)是由两个平行的上层红外触摸框(021)和下层红外触摸框(022)组成，所述上层红外触摸框(021)和所述下层红外触摸框(022)之间有一定间距，由固定支架连接。本申请通过设置双层的红外触摸框能够对用于触控的棒体实现三维空间中的建模和运动轨迹。技术研发人员：邓华芹,赵东林受保护的技术使用者：深圳市天时通商用技术有限公司技术研发日：技术公布日：2024/11/4