本申請涉及三維空間運動捕捉，尤其涉及一種基于雙層紅外觸摸框的棒體三維空間運動捕捉裝置及方法。

背景技術：

1、紅外觸控屏是由裝在觸摸屏外框上的紅外線發(fā)射與接收感測元件構成，在屏幕表面上，形成紅外線探測網(wǎng)，任何觸摸物體可改變觸點上的紅外線而實現(xiàn)觸摸屏操作。紅外線式觸控屏的實現(xiàn)原理與表面聲波式觸控相似，它使用的是紅外線發(fā)射與接收感測元件。這些元件在屏幕表面形成紅外線探測網(wǎng)，觸控操作的物體(比如手指)可以改變觸點的紅外線，進而被轉化成觸控的坐標位置而實現(xiàn)操作的響應。在紅外線式觸控屏上，屏幕的四邊排布的電路板裝置有紅外發(fā)射管和紅外接收管，對應形成橫豎交叉的紅外線矩陣。

2、雖然紅外觸控屏能夠實現(xiàn)對觸控物的觸點追蹤，但僅局限在二維的平面，只能在觸控物接觸到屏幕時才能對觸控物進行檢測，無法對觸控物進行三維空間的定位。

3、綜上，如何通過紅外觸控設備實現(xiàn)三維空間中的定位已成為本領域亟待解決的技術問題。

4、上述內容僅用于輔助理解本申請的技術方案，并不代表承認上述內容是現(xiàn)有技術。

技術實現(xiàn)思路

1、本申請的主要目的在于提供一種基于雙層紅外觸摸框的棒體三維空間運動捕捉裝置及方法，旨在解決如何通過紅外觸控設備實現(xiàn)三維空間中的定位的技術問題。

2、為實現(xiàn)上述目的，本申請?zhí)岢鲆环N基于雙層紅外觸摸框的棒體三維空間運動捕捉裝置，所述的裝置包括棒體(01)和雙層紅外觸摸框(02)；

3、所述的棒體(01)是由手柄端(011)和圓錐端(012)兩部分組成；

4、所述的雙層紅外觸摸框(02)是由兩個平行的上層紅外觸摸框(021)和下層紅外觸摸框(022)組成，所述上層紅外觸摸框(021)和所述下層紅外觸摸框(022)之間有一定間距，由固定支架連接。

5、此外，為實現(xiàn)上述目的，本申請還提出一種基于雙層紅外觸摸框的棒體三維空間運動捕捉方法，應用于如上所述的基于雙層紅外觸摸框的棒體三維空間運動捕捉裝置；

6、所述的方法包括：

7、獲取所述棒體與所述上層觸摸框形成的第一截面，和所述棒體與所述下層觸摸框形成的第二截面；

8、據(jù)所述第一截面、所述第二截面和所述棒體的長度對所述棒體進行建模，得到所述棒體的三維空間模型和姿態(tài)；

9、根據(jù)采集期間每一幀內的所述三維空間模型和姿態(tài)，得到所述棒體的實時空間運動軌跡。

10、在一實施例中，所述據(jù)所述第一截面、所述第二截面和所述棒體的長度對所述棒體進行建模的步驟包括：

11、獲取所述第一截面的第一截面面積和第一中心點的第一坐標，和所述第二截面的截面面積和第二中心點的第二坐標；

12、根據(jù)所述第一坐標、所述第二坐標、所述第一截面面積所述第二截面面積和所述棒體的長度對所述棒體進行建模。

13、在一實施例中，所述根據(jù)所述第一坐標、所述第二坐標、所述第一截面面積所述第二截面面積和所述棒體的長度對所述棒體進行建模的步驟，包括：

14、以所述下層觸摸框所在的平面作為x軸和y軸的平面建立三維空間坐標系；

15、根據(jù)所述第一坐標和所述第二坐標計算所述棒體的中軸線與x軸之間的第一夾角和與y軸之間的第二夾角；

16、根據(jù)所述棒體的形狀確定所述棒體的虛擬頂點；

17、根據(jù)所述第一坐標、所述第二坐標、所述第一截面面積、所述第二截面面積、所述第一夾角、所述第二夾角和所述棒體的長度計算得到所述棒體的底面中點坐標和所述虛擬頂點的頂點坐標；

18、根據(jù)所述底面中點坐標和所述頂點坐標對所述棒體進行建模。

19、在一實施例中，在所述根據(jù)所述底面中點坐標和所述頂點坐標對所述棒體進行建模的步驟之前，所述的方法還包括：

20、獲取所述棒體在所述第一中心點的棒體截面直徑和所述第一截面的第一截面直徑；

21、根據(jù)所述棒體截面直徑、所述第一截面直徑、所述第一夾角和所述第二夾角對所述底面中點坐標和所述頂點坐標進行校正，得到校正后的所述底面中點坐標和所述頂點坐標。

22、在一實施例中，在所述根據(jù)采集期間每一幀內的所述三維空間模型和姿態(tài)，得到所述棒體的實時空間運動軌跡的步驟之后，所述方法還包括：

23、在預設的虛擬三維空間中映射所述棒體；

24、在所述虛擬三維空間中對所述空間運動軌跡進行渲染，得到所述棒體在所述虛擬三維空間中的虛擬運動軌跡；

25、在預設的指令庫中匹配所述虛擬運動軌跡對應的目標指令；

26、執(zhí)行所述目標指令，以通過所述棒體的空間運動軌跡在所述虛擬三維空間中進行指令下達。

27、此外，為實現(xiàn)上述目的，本申請還提出一種基于雙層紅外觸摸框的棒體三維空間運動捕捉系統(tǒng)，所述基于雙層紅外觸摸框的棒體三維空間運動捕捉裝置應用于如上所述的基于雙層紅外觸摸框的棒體三維空間運動捕捉裝置；

28、所述的系統(tǒng)包括：

29、數(shù)據(jù)獲取模塊，用于獲取所述棒體與所述上層觸摸框形成的第一截面，和所述棒體與所述下層觸摸框形成的第二截面；

30、建模模塊，用于據(jù)所述第一截面、所述第二截面和所述棒體的長度對所述棒體進行建模，得到所述棒體的三維空間模型和姿態(tài)；

31、軌跡生成模塊，用于根據(jù)采集期間每一幀內的所述三維空間模型和姿態(tài)，得到所述棒體的實時空間運動軌跡。

32、此外，為實現(xiàn)上述目的，本申請還提出一種基于雙層紅外觸摸框的棒體三維空間運動捕捉設備，所述設備包括：存儲器、處理器及存儲在所述存儲器上并可在所述處理器上運行的計算機程序，所述計算機程序配置為實現(xiàn)如上文所述的基于雙層紅外觸摸框的棒體三維空間運動捕捉方法的步驟。

33、此外，為實現(xiàn)上述目的，本申請還提出一種存儲介質，所述存儲介質為計算機可讀存儲介質，所述存儲介質上存儲有計算機程序，所述計算機程序被處理器執(zhí)行時實現(xiàn)如上文所述的基于雙層紅外觸摸框的棒體三維空間運動捕捉方法的步驟。

34、此外，為實現(xiàn)上述目的，本申請還提供一種計算機程序產(chǎn)品，所述計算機程序產(chǎn)品包括計算機程序，所述計算機程序被處理器執(zhí)行時實現(xiàn)如上文所述的基于雙層紅外觸摸框的棒體三維空間運動捕捉方法的步驟。

35、本申請?zhí)峁┝艘环N基于雙層紅外觸摸框的棒體三維空間運動捕捉的裝置和方法，本申請通過設置雙層的紅外觸摸框來檢測棒體分別與上層觸摸框和下層觸摸框形成的截面，然后通過截面的面積和截面中心點的空間坐標，再綜合預先存儲的棒體的整體各項參數(shù)，可以在三維空間中對棒體進行定位建模，然后通過對棒體的持續(xù)定位，就可以得到棒體在三維空間中的實時空間運動軌跡。

36、綜上可知，本申請通過設置雙層的紅外觸摸框能夠對用于觸控的棒體實現(xiàn)三維空間中的建模和運動軌跡，并且，不局限于需要觸摸到紅外觸摸屏，僅需要棒體處于紅外觸摸框中即可，大大增加了適用的場景。

技術特征：

1.一種基于雙層紅外觸摸框的棒體三維空間運動捕捉裝置，其特征在于，所述的裝置包括棒體(01)和雙層紅外觸摸框(02)；

2.一種基于雙層紅外觸摸框的棒體三維空間運動捕捉方法，其特征在于，所述的方法應用于如權利要求1所述的基于雙層紅外觸摸框的棒體三維空間運動捕捉裝置，所述的裝置包括棒體和雙層紅外觸摸框，所述紅外觸摸框包括兩個平行的上層紅外觸摸框和下層紅外觸摸框；

3.如權利要求2所述的方法，其特征在于，所述據(jù)所述第一截面、所述第二截面和所述棒體的長度對所述棒體進行建模的步驟包括：

4.如權利要求3所述的方法，其特征在于，所述根據(jù)所述第一坐標、所述第二坐標、所述第一截面面積所述第二截面面積和所述棒體的長度對所述棒體進行建模的步驟，包括：

5.如權利要求4所述的方法，其特征在于，在所述根據(jù)所述底面中點坐標和所述頂點坐標對所述棒體進行建模的步驟之前，所述的方法還包括：

6.如權利要求2所述的方法，其特征在于，在所述根據(jù)采集期間每一幀內的所述三維空間模型和姿態(tài)，得到所述棒體的實時空間運動軌跡的步驟之后，所述方法還包括：

7.一種基于雙層紅外觸摸框的棒體三維空間運動捕捉系統(tǒng)，其特征在于，所述系統(tǒng)應用于如權利要求1所述的基于雙層紅外觸摸框的棒體三維空間運動捕捉裝置，所述的裝置包括棒體和雙層紅外觸摸框，所述紅外觸摸框包括兩個平行的上層紅外觸摸框和下層紅外觸摸框；

8.一種基于雙層紅外觸摸框的棒體三維空間運動捕捉設備，其特征在于，所述設備包括：存儲器、處理器及存儲在所述存儲器上并可在所述處理器上運行的計算機程序，所述計算機程序配置為實現(xiàn)如權利要求2至6中任一項所述的基于雙層紅外觸摸框的棒體三維空間運動捕捉方法的步驟。

9.一種存儲介質，其特征在于，所述存儲介質為計算機可讀存儲介質，所述存儲介質上存儲有計算機程序，所述計算機程序被處理器執(zhí)行時實現(xiàn)如權利要求2至6中任一項所述的基于雙層紅外觸摸框的棒體三維空間運動捕捉方法的步驟。

10.一種計算機程序產(chǎn)品，其特征在于，所述計算機程序產(chǎn)品包括計算機程序，所述計算機程序被處理器執(zhí)行時實現(xiàn)如權利要求2至6中任一項所述的基于雙層紅外觸摸框的棒體三維空間運動捕捉方法的步驟。

技術總結
本申請公開了一種基于雙層紅外觸摸框的棒體三維空間運動捕捉裝置及方法，涉及三維空間運動捕捉技術領域，公開了一種基于雙層紅外觸摸框的棒體三維空間運動捕捉裝置，包括：棒體(01)和雙層紅外觸摸框(02)；所述的棒體(01)是由手柄端(011)和圓錐端(012)兩部分組成；所述的雙層紅外觸摸框(02)是由兩個平行的上層紅外觸摸框(021)和下層紅外觸摸框(022)組成，所述上層紅外觸摸框(021)和所述下層紅外觸摸框(022)之間有一定間距，由固定支架連接。本申請通過設置雙層的紅外觸摸框能夠對用于觸控的棒體實現(xiàn)三維空間中的建模和運動軌跡。

技術研發(fā)人員：鄧華芹,趙東林
受保護的技術使用者：深圳市天時通商用技術有限公司
技術研發(fā)日：
技術公布日：2024/11/4