一种基于射频标签的无线鼠标实现方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及三维交互技术领域，尤其涉及一种基于射频标签的无线鼠标实现方 法。
【背景技术】
[0002] 鼠标自1963年由美国科学家道格拉斯?恩格尔巴特发明以来，在人机交互设备中 得到最广泛的应用。鼠标通过检测其在运行平面内二维运动来工作，它在二维人机交互中 起着重大的作用。然而，随着三维展现技术的发展，在计算机使用过程中，用户需要处理三 维场景，传统的鼠标不能很好的应用于三维场景中。于是三维交互技术应运而生。
[0003] 现有的三维交互技术主要分为三类：基于计算机视觉的方法、基于传感器的方法 和设备独立的方法。基于计算机视觉的方法利用图像处理的相关技术通过摄像头和红外线 捕捉用户动作，比如微软的Kinect可以识别用户的关节运动，LeapMotion可以追踪用户的 手指。然而，基于视觉的方法必须确保用户可以直接被摄像头捕捉，而且难以处理用户重叠 的问题。基于传感器的方法利用大量的传感器对用户行为进行感知，比如数据手套。但此 类方法的造价高昂，难以普及。设备独立的方法利用人体对电磁波或声波传播的影响来判 断用户行为，其准确度有限。
[0004] 射频识别（RadioFrequencyIdentification，RFID)技术在日常生活中得到了越 来越多的应用。由于RFID标签即射频标签部署方便，可以在较低的成本下大量的部署。一 个标签由一个微型芯片和天线组成。阅读器可以在不接触芯片的前提下收集标签的身份识 别号（ID)。RFID设计的初衷是自动识别物体，不过在最近几年，它的潜在应用得到了广泛 的研宄。利用RFID进行人机交互可以克服上述三类方法存在的问题，但是，目前的针对单 个射频标签的技术还存在相位测量不准确、多普勒偏移、精度不足、受人手影响大等问题。
【发明内容】
[0005] 本发明的目的在于通过一种基于射频标签的无线鼠标实现方法，来解决以上背景 技术部分提到的问题。
[0006] 为达此目的，本发明采用以下技术方案：
[0007] 一种基于射频标签的无线鼠标实现方法，其包括：
[0008] A、将标签贴到小球指定位置；
[0009] B、通过天线阵列，采集相位值；
[0010] C、计算小球的初始状态；
[0011] D、对运动中的小球进行追踪；
[0012] E、对小球状态变化进行平滑；
[0013] F、将小球状态变化转换为用户交互行为。
[0014] 特别地，所述步骤A具体包括：
[0015] 按照一定规则，划分球面所在空间区域；
[0016] 将射频标签均匀地贴到球面上或者球体内其他位置，确保标签与球体的相对位置 不发生改变；
[0017] 建立球体坐标系，计算各个标签在球体坐标系下的坐标值。
[0018] 特别地，所述步骤B具体包括：
[0019] 控制天线阵列采集并记录标签的相位值；
[0020] 对于天线未读取到的标签，记录其相位值为空。
[0021] 特别地，所述步骤C具体包括：
[0022] 对小球可能的状态空间进行划分；
[0023] 遍历小球状态空间，假设每个划分的分区状态为目标状态；
[0024] 计算被假设状态球上各标签与各天线间的理论相位值；
[0025] 比较理论相位值与测量相位值，评估各假设状态是目标状态的概率。
[0026] 特别地，所述步骤D具体包括：
[0027] 预测小球的状态变化；
[0028] 得到状态变化后球上各标签与各天线间的距离变化的理论值；
[0029] 根据所述理论值与实际计算的距离变化值的差异大小，对小球的状态估计进行修 正；
[0030] 其中，所述预测小球的状态变化具体包括：得到上一状态小球的状态向量；利用 状态向量，根据状态转移方程，获得小球在当前时刻的状态向量；
[0031] 所述得到状态变化后球上各标签与各天线间的距离变化的理论值；根据所述理论 值与实际计算的距离变化值的差异大小，对小球的状态估计进行修正，具体包括：计算小球 状态转移与观测值之间的权重因子；将权重因子作用在观测值与理论值的偏差上，修正预 测的小球状态向量，得到小球状态估计值。
[0032] 特别地，所述步骤E具体包括：
[0033] 选取当前时间到之前一段时间作为平滑的时间窗口；
[0034] 根据时间窗口内所有的小球状态估计值和测得的球上标签相位值，对小球的状态 转移进行平滑处理。
[0035] 特别地，所述步骤F具体包括：
[0036] 根据小球在各个时刻的状态，估计小球的运动趋势；
[0037] 通过对小球运动趋势的判断，估计用户的交互行为。
[0038] 特别地，所述步骤A中建立球体坐标系，计算各个标签在球体坐标系下的坐标 值，具体包括：
[0039] 确定球体坐标系原点；
[0040] 选定坐标轴，建立右手直角坐标系；
[0041] 记录各标签中心在球体上的坐标值。
[0042] 特别地，所述步骤B中控制天线阵列采集并记录标签的相位值，具体包括：
[0043] 使用阅读器以预设规则调度天线采集标签的相位值；
[0044] 记录相位值与相位值采集时间；
[0045] 计算出球上各个标签与上一时刻相比和每个天线的距离的变化值。
[0046] 特别地，所述步骤C中对小球可能的状态空间进行划分，具体包括：
[0047] 对于小球的旋转状态，选取能够决定小球旋转状态的特征量，计算各个特征量的 取值范围，按照预设粒度进行等分；
[0048] 对于小球的平移状态，选取能够决定小球位置的特征量，计算各个特征量的取值 范围，按照预设粒度进行等分；
[0049] 综合小球的旋转和平移状态量，获得划分后的小球的状态空间。
[0050] 本发明提出的基于射频标签的无线鼠标实现方法能够有效消除射频识别定位中 白噪音与多样性的影响，并通过对小球整体建模，将射频标签相位当作观测量，对小球状态 进行高精度实时追踪，以此来推测用户的交互行为，实现基于射频标签的无线鼠标。
【附图说明】
[0051] 图1为本发明实施例提供的基于射频标签的无线鼠标实现方法流程图；
[0052] 图2为本发明实施例提供的标签与天线距离和相位之间的关系图；
[0053] 图3为本发明实施例提供的旋转角示意图。
【具体实施方式】
[0054] 下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。可以理解的是，此处所描述的具 体实施例仅仅用