本實(shí)用新型涉及增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)(AR)技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)場(chǎng)景中的交互設(shè)備。

背景技術(shù)：

增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)（Augmented Reality，簡(jiǎn)稱 AR）, 是一種實(shí)時(shí)地計(jì)算攝像機(jī)影像的位置及角度并加上相應(yīng)虛擬圖像的技術(shù)，這種技術(shù)的目標(biāo)是在屏幕上把虛擬的物體實(shí)時(shí)地疊加在現(xiàn)實(shí)世界中并進(jìn)行互動(dòng)。從用戶的角度來(lái)說(shuō)，現(xiàn)實(shí)世界被事先準(zhǔn)備好的計(jì)算機(jī)模型（虛擬模型）所增強(qiáng)，這種增強(qiáng)可以包括視覺(jué)信息，聲音，味道，觸覺(jué)等。通過(guò)現(xiàn)實(shí)世界觸發(fā)的信號(hào)，增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)能夠使用戶與通過(guò)虛擬模型增強(qiáng)后的世界進(jìn)行交互溝通。

現(xiàn)有技術(shù)中與增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)場(chǎng)景的交互溝通大致分為兩類，一類為通過(guò)觸摸屏觸發(fā)來(lái)實(shí)現(xiàn)交互溝通，常見(jiàn)于通過(guò)移動(dòng)終端上的觸屏控制的應(yīng)用場(chǎng)景，這類交互方式與現(xiàn)實(shí)世界中的正常交互方式差異較大，且由于屏幕尺寸的限制，使用很不方便，尤其對(duì)于一些運(yùn)動(dòng)類的交互場(chǎng)景；另一類為通過(guò)捕捉使用者的肢體動(dòng)作來(lái)觸發(fā)交互，例如通過(guò)攝像頭采集人體肢體運(yùn)動(dòng)特征來(lái)識(shí)別動(dòng)作，或通過(guò)傳感器手套來(lái)捕捉手部關(guān)節(jié)動(dòng)作，這類交互方式較為自然，然而實(shí)現(xiàn)復(fù)雜，硬件成本和維護(hù)費(fèi)用較高。而且，目前消費(fèi)級(jí)慣性傳感器難以追蹤到六個(gè)自由度，這嚴(yán)重限制了增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)場(chǎng)景中的交互操作和應(yīng)用范圍。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型的目的是提供一種增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)握柄，以實(shí)現(xiàn)通過(guò)使用者操作握柄的方式來(lái)感知用戶在三維空間中六個(gè)自由度的動(dòng)作姿態(tài)，并將握柄及其交互操作在增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)場(chǎng)景中進(jìn)行體現(xiàn)。

其涉及的主要技術(shù)方案為： 通過(guò)一種可感知使用者手部動(dòng)作的握柄，使用戶可以通過(guò)握柄將手部的動(dòng)作轉(zhuǎn)換為控制信號(hào)，并發(fā)送給所連接的智能終端進(jìn)行復(fù)雜交互操作。

其進(jìn)一步的技術(shù)方案為，增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)握柄，至少包括握柄主體，握柄主體輪廓特征識(shí)別標(biāo)記和設(shè)置于握柄主體內(nèi)部的電路板，所述握柄主體的形狀為長(zhǎng)柄形，以適于握持并操作；所述握柄主體外表面設(shè)置的功能按鍵，至少包括控制電源開(kāi)關(guān)的電源鍵，控制信號(hào)傳輸功能的通信控制鍵；所述握柄主體內(nèi)設(shè)置的電路板，包括動(dòng)作感應(yīng)元件、數(shù)據(jù)處理元件和數(shù)據(jù)傳輸元件；供電模塊，為所述電路板提供電能。

進(jìn)一步地，增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)握柄還包括功能按鍵控制電路，功能按鍵通過(guò)功能按鍵控制電路與數(shù)據(jù)處理元件電性連接，用于觸發(fā)控制命令。

進(jìn)一步地，所述數(shù)據(jù)處理元件為中央處理器、單片機(jī)和數(shù)字信號(hào)處理器中之一或者包括中央處理器、單片機(jī)和數(shù)字信號(hào)處理器中之一的電路板。用于處理數(shù)據(jù)和產(chǎn)生控制命令。

進(jìn)一步地，增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)握柄還包括動(dòng)作感應(yīng)元件，通過(guò)電路板與數(shù)據(jù)處理元件電性連接。

進(jìn)一步地，所述動(dòng)作感應(yīng)元件為加速度傳感器、陀螺儀和磁傳感器中之一或者組合，或者包括加速度傳感器、陀螺儀和磁傳感器之一或組合的集成電子元件。具體可用于檢測(cè)增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)握柄在三維空間各方向的運(yùn)動(dòng)加速度值，并將運(yùn)動(dòng)感應(yīng)數(shù)據(jù)發(fā)送給數(shù)據(jù)處理元件用于分析動(dòng)作模式，并轉(zhuǎn)換為控制信號(hào)。

進(jìn)一步地，所述數(shù)據(jù)傳輸元件，通過(guò)電路板與數(shù)據(jù)處理元件電性連接，用于與具有相對(duì)應(yīng)數(shù)據(jù)通信功能、預(yù)先安裝有與增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)握柄相對(duì)應(yīng)的預(yù)置應(yīng)用的智能終端進(jìn)行通信。具體可采用藍(lán)牙通信模塊、射頻2.4G通信模塊、WiFi無(wú)線通信模塊中之一或者包括藍(lán)牙通信模塊、射頻2.4G通信模塊、WiFi無(wú)線通信模塊中之一的電路板來(lái)實(shí)現(xiàn)。

進(jìn)一步地，所述握柄主體輪廓特征識(shí)別標(biāo)記為一組覆蓋在握柄主體外表面的可識(shí)別圖案，包括朝向定位標(biāo)記和輪廓特征標(biāo)記，且從不同角度展現(xiàn)的標(biāo)記特征各不相同，用于標(biāo)識(shí)握柄姿態(tài)特征，如握柄各輪廓面的朝向、平移等，以實(shí)現(xiàn)握柄主體在三維空間中六個(gè)自由度的動(dòng)作姿態(tài)追蹤。

進(jìn)一步地，所述可識(shí)別圖案為圖形、圖像、文字和燈光中之一。預(yù)先安裝有與增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)握柄相對(duì)應(yīng)的預(yù)置應(yīng)用的智能終端通過(guò)攝像頭捕獲所述可識(shí)別圖案，根據(jù)可識(shí)別圖案特征分析匹配得到所述握柄主體實(shí)時(shí)的姿態(tài)特征。

進(jìn)一步地，所述數(shù)據(jù)傳輸元件將控制指令、運(yùn)動(dòng)感應(yīng)數(shù)據(jù)和姿態(tài)特征數(shù)據(jù)發(fā)送給所述連接的智能終端。用于為智能終端上運(yùn)行的預(yù)置應(yīng)用提供支持處理增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)場(chǎng)景操作的數(shù)據(jù)。

進(jìn)一步地，所述數(shù)據(jù)傳輸元件中存儲(chǔ)有握柄主體標(biāo)識(shí)ID，用于智能終端識(shí)別所連接增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)握柄的身份認(rèn)證信息和型號(hào)類型信息，以便調(diào)取相應(yīng)的握柄主體模型來(lái)增強(qiáng)目標(biāo)現(xiàn)實(shí)世界場(chǎng)景。

進(jìn)一步地，增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)握柄還包括充電電路，充電接口通過(guò)充電電路與供電模塊的充電電池電性連接。

進(jìn)一步地，增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)握柄還包括回饋提醒元件，回饋提醒元件通過(guò)所述電路板與數(shù)據(jù)處理元件電性連接。所述回饋提醒元件為聲音發(fā)生元件、發(fā)光元件，或振動(dòng)元件，并與所述電路板電性連接。當(dāng)數(shù)據(jù)處理元件將數(shù)據(jù)傳輸元件接收的回饋信號(hào)處理后，分析并轉(zhuǎn)換為回饋提醒元件可識(shí)別的控制命令和數(shù)據(jù)，并發(fā)送給回饋提醒元件，從而控制回饋提醒元件產(chǎn)生聲音、燈光或振動(dòng)的效果。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型具有如下優(yōu)點(diǎn)和積極效果：通過(guò)增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)握柄捕獲使用者的手部肢體動(dòng)作感應(yīng)數(shù)據(jù)，并結(jié)合智能終端捕獲分析的握柄主體輪廓特征識(shí)別標(biāo)記，可以識(shí)別出握柄主體在三維空間上六個(gè)自由度的運(yùn)動(dòng)姿態(tài)特征，以生成相應(yīng)的復(fù)雜操作命令，用于實(shí)時(shí)控制增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)場(chǎng)景中的虛擬物體，如虛擬物體六個(gè)自由度的移動(dòng)，旋轉(zhuǎn)，舞動(dòng)，拋擲等，使其可用于支持虛擬現(xiàn)實(shí)，增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)（VR）等場(chǎng)景的復(fù)雜操作，在提升用戶體驗(yàn)的同時(shí)，擴(kuò)展了增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)的應(yīng)用場(chǎng)景。

附圖說(shuō)明

圖1為本實(shí)用新型實(shí)施例一提供的一種增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)握柄的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2為本實(shí)用新型實(shí)施例一提供的一種增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)握柄的側(cè)面結(jié)構(gòu)示意圖。

圖3為本實(shí)用新型實(shí)施例一提供的一種增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)握柄的又一側(cè)面結(jié)構(gòu)示意圖。

圖4為本實(shí)用新型實(shí)施例一提供的一種增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)握柄的橫截面結(jié)構(gòu)示意圖。

圖5為本實(shí)用新型實(shí)施例一提供的一種增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)握柄的底部結(jié)構(gòu)示意圖。

圖6為本實(shí)用新型實(shí)施例一提供的一種增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)握柄在增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)場(chǎng)景中的使用示意圖。

圖7為本實(shí)用新型實(shí)施例一提供的另一種增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)握柄在增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)場(chǎng)景中的使用示意圖。

圖8為本實(shí)用新型實(shí)施例一提供的輪廓特征識(shí)別標(biāo)記在計(jì)算朝向時(shí)的姿態(tài)偏移角度示意圖。

圖9為本實(shí)用新型實(shí)施例三提供的使用條形碼作為輪廓特征識(shí)別標(biāo)記的結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合說(shuō)明書附圖對(duì)本實(shí)用新型實(shí)施例的實(shí)現(xiàn)過(guò)程進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。需要注意的是，自始至終相同或類似的標(biāo)號(hào)表示相同或類似的元件或具有相同或類似功能的元件。下面通過(guò)參考附圖描述的實(shí)施例是示例性的，僅用于解釋本實(shí)用新型，而不能理解為對(duì)本實(shí)用新型的限制。本實(shí)用新型可以由權(quán)利要求限定和覆蓋的多種不同方式實(shí)施。

實(shí)施例一

圖1、圖2和圖3分別為本實(shí)用新型實(shí)施例一提供的增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)握柄的整體和側(cè)面結(jié)構(gòu)示意圖，圖4為本實(shí)用新型實(shí)施例一提供的增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)握柄的橫截面結(jié)構(gòu)示意圖， 圖5為本實(shí)用新型實(shí)施例一提供的增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)握柄的底部結(jié)構(gòu)示意圖。本實(shí)用新型提供一種增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)握柄，包括握柄主體1，輪廓特征識(shí)別標(biāo)記2，設(shè)置在握柄主體外表面的電源鍵3，通信控制鍵4，以及充電接口5。握柄主體1內(nèi)設(shè)置有電路板6，在上面設(shè)置有功能按鍵控制電路7，動(dòng)作感應(yīng)元件8，數(shù)據(jù)處理元件9，數(shù)據(jù)傳輸元件10，充電電路11，供電模塊12和回饋提醒元件13。各電子元件和電路與電路板6電性連接。

本實(shí)施例中供電模塊12是充電電池，為電路板6上電性連接的各電子元件提供電能，通過(guò)充電接口5及其連接的充電電路11為供電模塊12進(jìn)行充電。

優(yōu)選的，電源鍵3通過(guò)功能按鍵控制電路7產(chǎn)生電路開(kāi)關(guān)閉合控制命令控制供電模塊12是否為電路板上連接的各電子元件進(jìn)行供電。

優(yōu)選的，通信控制鍵4通過(guò)功能按鍵控制電路7與數(shù)據(jù)處理元件9連接，對(duì)數(shù)據(jù)傳輸元件10產(chǎn)生通信控制命令，例如藍(lán)牙設(shè)備配對(duì)連接指令，WiFi連接設(shè)置指令等，以實(shí)現(xiàn)與具有相對(duì)應(yīng)無(wú)線通信功能、預(yù)先安裝有與增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)握柄相對(duì)應(yīng)的預(yù)置應(yīng)用的智能終端通信連接。

優(yōu)選的，動(dòng)作感應(yīng)元件8在增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)握柄啟動(dòng)后，通過(guò)結(jié)合加速度傳感器、陀螺儀和磁傳感器中的一種或多種組合來(lái)捕獲增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)握柄在三維空間各方向上的運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)，并將感知的運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)發(fā)送給數(shù)據(jù)處理元件9進(jìn)行分析。本領(lǐng)域技術(shù)人員理解，通過(guò)匹配運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)特征與預(yù)設(shè)的模式，可以分析得出當(dāng)前增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)握柄的動(dòng)作姿態(tài)，例如但不限于三維空間上的移動(dòng)，旋轉(zhuǎn)，舞動(dòng)，拋擲等，并可根據(jù)需要轉(zhuǎn)換為相對(duì)應(yīng)的控制指令和數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)處理元件9通過(guò)數(shù)據(jù)傳輸元件10將控制指令和數(shù)據(jù)傳送給所連接的智能終端，以支持復(fù)雜的交互操作，例如但不限于控制智能終端應(yīng)用中虛擬物體的空間動(dòng)作操作，或復(fù)雜設(shè)計(jì)中的交互操作。

優(yōu)選的，如圖6所示，智能終端17通過(guò)攝像頭16捕獲到現(xiàn)實(shí)世界14中當(dāng)前視野區(qū)域15中的握柄主體1后，智能終端17上預(yù)裝的應(yīng)用通過(guò)識(shí)別握柄主體1上的輪廓特征識(shí)別標(biāo)記2，分析其圖案特征和偏移角度，可獲得握柄主體當(dāng)前姿態(tài)信息，用于結(jié)合運(yùn)動(dòng)感知數(shù)據(jù)追蹤握柄主體在三維空間中六個(gè)自由度的動(dòng)作姿態(tài)。同時(shí)根據(jù)握柄主體ID信息使用相應(yīng)類型的握柄主體模型數(shù)據(jù)，結(jié)合識(shí)別的輪廓特征識(shí)別標(biāo)記，算出握柄主體當(dāng)前姿態(tài)的輪廓模型，生成并在顯示屏18上呈現(xiàn)增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)場(chǎng)景19，并根據(jù)握柄主體當(dāng)前輪廓模型使用相應(yīng)的增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)握柄在增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)場(chǎng)景中的映射成像20來(lái)展現(xiàn)增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)握柄的影像。如圖6，圖7中所示，映射成像可以是刀柄，花枝或其它與當(dāng)前增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)場(chǎng)景相應(yīng)的虛擬物體模型。其中，如圖8所示，輪廓特征識(shí)別標(biāo)記姿態(tài)偏移角度可通過(guò)但不限于與基線圖案的夾角21比較計(jì)算獲得。

優(yōu)選的，在智能終端接收?qǐng)?zhí)行增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)握柄發(fā)送的控制指令后，通過(guò)數(shù)據(jù)傳輸元件10返回控制命令對(duì)應(yīng)的執(zhí)行結(jié)果數(shù)據(jù)，并將執(zhí)行結(jié)果數(shù)據(jù)發(fā)送給數(shù)據(jù)處理元件9進(jìn)行分析。本領(lǐng)域技術(shù)人員理解，通過(guò)匹配結(jié)果數(shù)據(jù)特征與預(yù)設(shè)的模式，可以根據(jù)需要轉(zhuǎn)換為相對(duì)應(yīng)的回饋提醒元件控制指令。數(shù)據(jù)處理元件9將轉(zhuǎn)換得到的控制指令發(fā)送給回饋提醒元件13?；仞佁嵝言?3根據(jù)指令，產(chǎn)生相應(yīng)聲音、燈光或振動(dòng)效果。

實(shí)施例二

在實(shí)施例一的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步，本領(lǐng)域技術(shù)人員理解，可通過(guò)在增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)握柄的供電模塊12 中采用非充電電池來(lái)替換充電電池、充電接口5及其連接的充電電路11的設(shè)計(jì)，來(lái)降低成本和復(fù)雜度。

實(shí)施例三

在實(shí)施例一的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步，如圖9所示，使用條形碼作為輪廓特征識(shí)別標(biāo)記，本領(lǐng)域技術(shù)人員理解，可通過(guò)設(shè)計(jì)和識(shí)別部分條形碼內(nèi)容，根據(jù)攝像頭視野區(qū)域內(nèi)捕捉到的條形碼內(nèi)容來(lái)分析判斷當(dāng)前增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)握柄的姿態(tài)。