本發(fā)明主要涉及ar領(lǐng)域，具體涉及一種基于激光距離傳感器的ar虛擬開關(guān)及方法。

背景技術(shù)：

ar技術(shù)，即增強現(xiàn)實技術(shù)，它是一種將真實世界信息和虛擬世界信息“無縫”集成的新技術(shù)，是把原本在現(xiàn)實世界的一定時間空間范圍內(nèi)很難體驗到的實體信息(視覺信息,聲音,味道,觸覺等),通過電腦等科學(xué)技術(shù)，模擬仿真后再疊加，將虛擬的信息應(yīng)用到真實世界，被人類感官所感知，從而達到超越現(xiàn)實的感官體驗。真實的環(huán)境和虛擬的物體實時地疊加到了同一個畫面或空間同時存在。

在手機等移動終端的gui界面已經(jīng)發(fā)展到一個相當(dāng)高的層次，并在不斷優(yōu)化。而利用ar技術(shù)的虛擬操控相比平面操作，更加具有立體感，也更能發(fā)揮人類的三維視覺，在調(diào)動人類想象能力的同時，在虛擬世界中拓展了其應(yīng)用空間。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

為了拓展虛擬空間層面的操控手段，把人們從實體二維平面世界中解放出來，本發(fā)明提供了一種基于激光距離傳感器的ar虛擬開關(guān)及方法。

本發(fā)明解決的技術(shù)問題所采用的的技術(shù)方案是：

一種基于激光距離傳感器的ar虛擬開關(guān)包括攝像機、帶激光距離傳感器裝置和舵機模塊的追蹤裝置、單片機控制裝置；

所述單片機控制裝置，包括輸出模塊、處理器和輸入模塊；所述輸出模塊包括激光距離傳感器驅(qū)動模塊和舵機驅(qū)動模塊；所述輸入模塊包括激光距離傳感器輸入模塊和攝像機輸入模塊；所述輸入模塊、處理器、輸出模塊依次電連接；

所述追蹤裝置，包括激光距離傳感器裝置和舵機模塊；所述激光傳感器裝置包括發(fā)射模塊和接收模塊；所述接收模塊包括預(yù)處理模塊和距離輸出模塊；所述舵機模塊包括水平舵機和豎直舵機；

所述攝像機與所述單片機控制裝置的輸入模塊中的攝像機輸入模塊相連；

所述單片機控制裝置的輸出模塊中的激光傳感器驅(qū)動模塊與所述追蹤裝置的激光距離傳感器裝置中的發(fā)射模塊相連；所述單片機控制裝置的輸出模塊中的舵機驅(qū)動模塊與所述追蹤裝置的舵機模塊中的水平舵機和豎直舵機相連；

所述追蹤裝置的激光距離傳感器裝置中的距離輸出模塊與所述單片機控制裝置的輸入模塊中的激光距離傳感器輸入模塊相連。

所述的激光距離傳感器包括第一激光距離傳感器、第二激光距離傳感器、第三激光距離傳感器和第四激光距離傳感器，所述的四個激光距離傳感器處于正方形的四個頂點處。

所述基于激光距離傳感器的ar虛擬開關(guān)方法是：

步驟1，在所述單片機控制裝置中設(shè)置ar虛擬開關(guān)的有效位置(x0,y0,z0)和虛擬開關(guān)有效范圍距離r；其三維坐標系為：以第一激光距離傳感器位置作為坐標原點，以第一激光距離傳感器與第二激光距離傳感器位置的連線作為x軸，以垂直于x軸連線的第一激光距離傳感器與第三激光距離傳感器的連線作為y軸，以從第一激光距離傳感器出發(fā)同時垂直于x軸與y軸的方向作為z軸，所述x軸、y軸與z軸符合右手空間坐標系；

步驟2，攝像機拍攝到的圖像經(jīng)過單片機控制裝置處理，得到的接近物體在xy平面的投影位置，單片機計算投影位置上離ar虛擬開關(guān)的有效位置(x0,y0)最近的坐標為對投影位置的坐標進行計算，得到最小的d1時的(x,y)即為(xi,yi)；判斷(xi,yi)所在區(qū)域，若為a區(qū)域則選用第一激光距離傳感器，為b區(qū)域則選用第二激光距離傳感器，為c區(qū)域則選用第三激光距離傳感器，為d區(qū)域則選用第四激光距離傳感器；

步驟3，步驟2中選取的所述激光距離傳感器所對應(yīng)的水平舵機調(diào)整選定激光距離傳感器的水平角度，使所述激光距離傳感器中所述激光距離傳感器在xy平面投影上與(xi,yi)垂直；步驟2中選取的所述激光距離傳感器所對應(yīng)的豎直舵機調(diào)整選定的激光距離傳感器的豎直角度，直至追蹤到該物體；單片機得到所述激光距離傳感器測得的距離l，計算得此時測得位置的坐標(x1,y1,z1)，調(diào)整豎直角度，測得位置坐標為(x2,y2,z2)，使得距離最小的位置即追蹤位置，其坐標記為(x3,y3,z3)；

所述追蹤裝置實時追蹤；

步驟4，單片機計算若d3≤r，則觸發(fā)ar虛擬開關(guān)，ar虛擬開關(guān)狀態(tài)為開；若d3＞r，ar虛擬開關(guān)狀態(tài)為關(guān)，繼續(xù)執(zhí)行步驟2。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明提供了一種虛擬操控實現(xiàn)形式和方法，把人們從實體二維平面世界中解放出來，拓展了虛擬空間層面的操控手段；操控虛擬開關(guān)的方式簡單，虛擬開關(guān)的實現(xiàn)方便；對數(shù)據(jù)處理的要求不高，具有一定的容錯率。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2為追蹤裝置中的激光距離傳感器位置示意圖。

圖3為ar虛擬開關(guān)實現(xiàn)方法示意圖。

圖4為投影位置示意圖。

圖5為ar虛擬開關(guān)實現(xiàn)方法流程圖。

其中，第一激光距離傳感器1、第二激光距離傳感器2、第三激光距離傳感器3、第四激光距離傳感器4、ar虛擬開關(guān)5、接近物體6、攝像機7。

具體實施方式

如圖1所示，本發(fā)明的基于激光距離傳感器的ar虛擬開關(guān)包括攝像機、帶激光距離傳感器裝置和舵機模塊的追蹤裝置、單片機控制裝置；

所述單片機控制裝置，包括輸出模塊、處理器和輸入模塊；所述輸出模塊包括激光距離傳感器驅(qū)動模塊和舵機驅(qū)動模塊；所述輸入模塊包括激光距離傳感器輸入模塊和攝像機輸入模塊；所述輸入模塊、處理器、輸出模塊依次電連接；

所述追蹤裝置，包括激光距離傳感器裝置和舵機模塊；所述激光傳感器裝置包括發(fā)射模塊和接收模塊；所述接收模塊包括預(yù)處理模塊和距離輸出模塊；所述舵機模塊包括水平舵機和豎直舵機；

所述攝像機與所述單片機控制裝置的輸入模塊中的攝像機輸入模塊相連；

所述單片機控制裝置的輸出模塊中的激光傳感器驅(qū)動模塊與所述追蹤裝置的激光距離傳感器裝置中的發(fā)射模塊相連；所述單片機控制裝置的輸出模塊中的舵機驅(qū)動模塊與所述追蹤裝置的舵機模塊中的水平舵機和豎直舵機相連；

所述追蹤裝置的激光距離傳感器裝置中的距離輸出模塊與所述單片機控制裝置的輸入模塊中的激光距離傳感器輸入模塊相連。

所述的激光距離傳感器包括第一激光距離傳感器、第二激光距離傳感器、第三激光距離傳感器和第四激光距離傳感器，如圖2所示，四個激光距離傳感器正好置于在整個裝置內(nèi)部正方形的四個直角上；水平舵機通過水平舵機控制塊控制激光距離傳感器繞內(nèi)部正方形的直角頂點水平轉(zhuǎn)動，豎直舵機通過豎直舵機控制塊控制激光距離傳感器繞豎直舵機控制塊旋轉(zhuǎn)。

如圖3-5所示，本發(fā)明的基于激光距離傳感器的ar虛擬開關(guān)方法的具體步驟為：

步驟1，在所述單片機控制裝置中設(shè)置ar虛擬開關(guān)的有效位置(x0,y0,z0)和虛擬開關(guān)有效范圍距離r；其三維坐標系為：以第一激光距離傳感器1位置作為坐標原點，以第一激光距離傳感器1與第二激光距離傳感器2位置的連線作為x軸，以垂直于x軸連線的第一激光距離傳感器1與第三激光距離傳感器3的連線作為y軸，以從第一激光距離傳感器1出發(fā)同時垂直于x軸與y軸的方向作為z軸，所述x軸、y軸與z軸符合右手空間坐標系；

步驟2，攝像機7拍攝到的圖像經(jīng)過單片機控制裝置處理，得到的接近物體6在xy平面的投影位置，單片機計算投影位置上離ar虛擬開關(guān)5的有效位置(x0,y0)最近的坐標為(xi,yi)對投影位置的坐標進行計算，得到最小的d1時的(x,y)即為(xi,yi)；判斷(xi,yi)所在區(qū)域，若為a區(qū)域則選用第一激光距離傳感器，為b區(qū)域則選用第二激光距離傳感器，為c區(qū)域則選用第三激光距離傳感器，為d區(qū)域則選用第四激光距離傳感器；

步驟3，步驟2中選取的所述激光距離傳感器所對應(yīng)的水平舵機調(diào)整選定激光距離傳感器的水平角度，使所述激光距離傳感器中所述激光距離傳感器在xy平面投影上與(xi,yi)垂直；步驟2中選取的所述激光距離傳感器所對應(yīng)的豎直舵機調(diào)整選定的激光距離傳感器的豎直角度，直至追蹤到該物體；單片機得到所述激光距離傳感器測得的距離l，計算得此時測得位置的坐標(x1,y1,z1)，調(diào)整豎直角度，測得位置坐標為(x2,y2,z2)，使得距離最小的位置即追蹤位置，其坐標記為(x3,y3,z3)；

所述追蹤裝置實時追蹤；

步驟4，單片機計算若d3≤r，則觸發(fā)ar虛擬開關(guān)，ar虛擬開關(guān)狀態(tài)為開；若d3＞r，ar虛擬開關(guān)狀態(tài)為關(guān)，繼續(xù)執(zhí)行步驟2。