CN107688431A - 基于雷达定位的人机交互方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种基于雷达定位的人机交互方法，包括以下步骤：1)实时数据获取，并进行坐标转换过程；2)雷达坐标和投影坐标标定过程，该过程为提前确定若干个标记点，记录该标记点对应的雷达坐标和画面显示坐标；3)雷达有效点筛选过程；4)雷达点坐标映射显示区域坐标过程；5)雷达点聚类分析过程，将聚集程度比较高的雷达点认为是一个有效区域，然后将该有效区域内的雷达点映射后的坐标进行均值化作为一个有效触发坐标。与现有技术相比，本发明在线下大型场景娱乐游戏中会带来一种全新的交互体验等优点。

Description

基于雷达定位的人机交互方法

技术领域

本发明涉及一种人机交互方法，尤其是涉及一种基于雷达定位的人机交互方法。

背景技术

随着计算机科学技术的发展，人机交互的方式越来越多样，从鼠标、键盘到体感、语音识别等，一直朝着自然交互的方向发展。雷达定位的交互方法是一种类似于鼠标的交互方式，可以利用雷达精确定位触点的位置，并且可以产生鼠标消息。在线下大型场景娱乐游戏中会带来一种全新的交互体验。但是如何来实现成为当下需要解决的问题。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种基于雷达定位的人机交互方法。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种基于雷达定位的人机交互方法，包括以下步骤：

1)实时数据获取，并进行坐标转换过程；

2)雷达坐标和投影坐标标定过程，该过程为提前确定若干个标记点，记录该标记点对应的雷达坐标和画面显示坐标；

3)雷达有效点筛选过程；

4)雷达点坐标映射显示区域坐标过程；

5)雷达点聚类分析过程，将聚集程度比较高的雷达点认为是一个有效区域，然后将该有效区域内的雷达点映射后的坐标进行均值化作为一个有效触发坐标。

所述的实时数据获取，并进行坐标转换过程具体为：

实时获取雷达设备返回的原始位置数据，返回的雷达点坐标采用极坐标(r，θ)表示，并将极坐标转换成以笛卡尔尔坐标(x，y)。

所述的原始位置数据通过网络或串口通信的方式获得。

支持多个雷达设备同时处理，每个雷达处理过程均放在一个线程里进行。

所述的雷达坐标和投影坐标标定过程具体为：

将整个投影画面分为H*V个子显示画面，一个雷达对应一个子显示区域，每个子显示画面有M*N个标记点，M*N个标记点均匀分布在子显示画面中；

整个标定过程是按雷达进行逐一标定，将障碍物依次放在该雷达对应的子显示画面的标记点上，通过标定程序依次记录该标记点的雷达坐标，直到所有雷达对应的标记点都完成标定。

所述的雷达有效点筛选过程具体为：

将单个雷达对应子投影画面按标记点个数进行三角形网格化，均分成(M-1)*(N-1)*2个三角形，标定完雷达坐标和投影画面坐标后，三角形各个顶点处对应的雷达坐标Rp和屏幕坐标Sp均为确定的；遍历雷达点进行判断其是否处在任意三角形内，处于三角形内的点为有效雷达点，反之为无效雷达点。

判断一个点P是否在三角形ABC内的具体过程为：首先判断P和C是否在AB一侧，然后判断P和B是否在AC一侧，再判断P和A是否在BC一侧，只有这三个条件同时满足时，断定P在三角形ABC内部。

所述的雷达点坐标映射显示区域坐标过程具体为：

三角形ABC内任意一点P表示为P＝K1*A+K2*B+K3*C，且K1+K2+K3＝1，其中K1＝Square_BCP/Square_ABC，K2＝Square_ACP/Square_ABC，

K3＝Square_ABP/Square_ABC，其中Square_BCP、Square_ACP、Square_ABP和Square_ABC分别表示三角形BCP、三角形ACP、三角形ABP和三角形ABC的面积；

由上面关系可求得三角形T1内任意点P映射到三角形T2内的坐标点为P'＝K1*A'+K2*B'+K3*C'，从而求解有效雷达点对应的屏幕坐标。

所述的雷达点聚类分析过程具体为：

51)遍历所有的有效雷达点，计算该雷达点半径r内邻近点个数，临近点个数超过n的加入动态数组Array中，少于n的舍去；

52)将Array内所有有效雷达点按邻近点个数从大到小进行排序，再对降序后的数组进行遍历；

521)将第一个有效雷达点插入动态数组Array1中；

522)将Array中待插入的有效雷达点与Array1中已存在的有效雷达点进行比对，如果Array1中存在与待插入的有效雷达点坐标距离小于r1，则舍弃该待插入的有效雷达点，反之则将该待插入的雷达点插入Array1中；

53)Array1内的有效雷达点均是最终的触点聚类成员，然后将该点与其临近点进行均值化为该触点的最终坐标。

与现有技术相比，本发明可以利用雷达精确定位触点的位置，并且可以产生鼠标消息，在线下大型场景娱乐游戏中会带来一种全新的交互体验。

附图说明

图1为本发明流程图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都应属于本发明保护的范围。

如图1所示，本发明具体实现过程：

101、实时数据获取和坐标转换过程。通过网络或串口通信的方式，实时获取雷达设备返回的原始位置数据，返回的雷达点坐标采用极坐标(r，θ)表示，需要将极坐标转换成以笛卡尔尔坐标(x，y)。支持多个雷达设备同时处理，以下相同，每个雷达处理过程均放在一个线程里进行，从而保证整个系统的实时性。

102、雷达坐标和投影坐标标定过程。该过程是提前确定若干个标记点，记录该标记点对应的雷达坐标和画面显示坐标，由于标记点是均分的，所以标记点的画面显示坐标是已知的，需要对其对应的雷达坐标进行表达。首先将整个投影画面分为H*V个子显示画面，一个雷达对应一个子显示区域，每个子显示画面有M*N个标记点，M*N个标记点均匀分布在子显示画面中。整个标定过程是按雷达进行逐一标定，将障碍物依次放在该雷达对应的子显示画面的标记点上，通过标定程序依次记录该标记点的雷达坐标，直到所有雷达对应的标记点都完成标定。

103、雷达有效点筛选过程。雷达返回的坐标点只有在其对应的子投影区域内才有效，无效的点需要过滤掉，从而降低计算的复杂度。将单个雷达对应子投影画面按标记点个数进行三角形网格化，均分成(M-1)*(N-1)*2个三角形，标定完雷达坐标和投影画面坐标后，三角形各个顶点处对应的雷达坐标Rp和屏幕坐标Sp均是确定的。遍历雷达点进行判断其是否处在任意三角形内，处于三角形内的点为有效雷达点，反之为无效雷达点。判断一个点P是否在三角形ABC内的方法是，首先判断P和C是否在AB一侧，然后判断P和B是否在AC一侧，再判断P和A是否在BC一侧，只有这三个条件同时满足时，可以断定P在三角形ABC内部。

104、雷达点坐标映射显示区域坐标过程。步骤3确定了雷达点所处哪个三角形内，该三角形三个顶点对应的雷达坐标和屏幕坐标又是已知的。该问题转换为已知一个点在一个三角形内的坐标，求解其在另外一个三角形内的坐标。三角形ABC内任意一点P可表示为P＝K1*A+K2*B+K3*C，且K1+K2+K3＝1，其中K1＝Square_BCP/Square_ABC,K2＝Square_ACP/Square_ABC,

K3＝Square_ABP/Square_ABC,由上面关系可求得三角形T1内任意点P映射到三角形T2内的坐标点为P'＝K1*A'+K2*B'+K3*C'。通过此方法可以求解有效雷达点对应的屏幕坐标。

105、雷达点聚类分析过程。由于雷达点比较密集，活动物进入感应区后可能会感应多个雷达点，临近的活动物也会感应多个雷达点，如何有效区分不同的活动物是关键。根据雷达点的分布分析活动物体的过程就是聚类分析，将聚集程度比较高的雷达点认为是一个有效区域，然后将该有效区域内的雷达点映射后的坐标进行均值化作为一个有效触发坐标。聚类分析过程：首先遍历所有的有效雷达点，计算该雷达点半径r内邻近点个数，临近点个数超过n的加入动态数组Array中，少于n的舍去。然后将Array内所有有效雷达点按邻近点个数从大到小进行排序，再对降序后的数组进行遍历，首先将第一个有效雷达点插入动态数组Array1中，然后将Array中待插入的有效雷达点与Array1中已存在的有效雷达点进行比对，如果Array1中存在与待插入的有效雷达点坐标距离小于r1，则舍弃该待插入的有效雷达点，反之则将该待插入的雷达点插入Array1中。处理完毕后，Array1内的有效雷达点均是最终的触点聚类成员，然后将该点与其临近点进行均值化为该触点的最终坐标。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到各种等效的修改或替换，这些修改或替换都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

Claims (9)

1.一种基于雷达定位的人机交互方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)实时数据获取，并进行坐标转换过程；

2)雷达坐标和投影坐标标定过程，该过程为提前确定若干个标记点，记录该标记点对应的雷达坐标和画面显示坐标；

3)雷达有效点筛选过程；

4)雷达点坐标映射显示区域坐标过程；

5)雷达点聚类分析过程，将聚集程度比较高的雷达点认为是一个有效区域，然后将该有效区域内的雷达点映射后的坐标进行均值化作为一个有效触发坐标。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的实时数据获取，并进行坐标转换过程具体为：

实时获取雷达设备返回的原始位置数据，返回的雷达点坐标采用极坐标(r，θ)表示，并将极坐标转换成以笛卡尔尔坐标(x，y)。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述的原始位置数据通过网络或串口通信的方式获得。

4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，支持多个雷达设备同时处理，每个雷达处理过程均放在一个线程里进行。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的雷达坐标和投影坐标标定过程具体为：

将整个投影画面分为H*V个子显示画面，一个雷达对应一个子显示区域，每个子显示画面有M*N个标记点，M*N个标记点均匀分布在子显示画面中；

整个标定过程是按雷达进行逐一标定，将障碍物依次放在该雷达对应的子显示画面的标记点上，通过标定程序依次记录该标记点的雷达坐标，直到所有雷达对应的标记点都完成标定。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的雷达有效点筛选过程具体为：

将单个雷达对应子投影画面按标记点个数进行三角形网格化，均分成(M-1)*(N-1)*2个三角形，标定完雷达坐标和投影画面坐标后，三角形各个顶点处对应的雷达坐标Rp和屏幕坐标Sp均为确定的；遍历雷达点进行判断其是否处在任意三角形内，处于三角形内的点为有效雷达点，反之为无效雷达点。

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，判断一个点P是否在三角形ABC内的具体过程为：首先判断P和C是否在AB一侧，然后判断P和B是否在AC一侧，再判断P和A是否在BC一侧，只有这三个条件同时满足时，断定P在三角形ABC内部。

8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述的雷达点坐标映射显示区域坐标过程具体为：

三角形ABC内任意一点P表示为P＝K1*A+K2*B+K3*C，且K1+K2+K3＝1，其中K1＝Square_BCP/Square_ABC，K2＝Square_ACP/Square_ABC，

K3＝Square_ABP/Square_ABC，其中Square_BCP、Square_ACP、Square_ABP和Square_ABC分别表示三角形BCP、三角形ACP、三角形ABP和三角形ABC的面积；

由上面关系可求得三角形T1内任意点P映射到三角形T2内的坐标点为P'＝K1*A'+K2*B'+K3*C'，从而求解有效雷达点对应的屏幕坐标。

9.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述的雷达点聚类分析过程具体为：

51)遍历所有的有效雷达点，计算该雷达点半径r内邻近点个数，临近点个数超过n的加入动态数组Array中，少于n的舍去；

52)将Array内所有有效雷达点按邻近点个数从大到小进行排序，再对降序后的数组进行遍历；

521)将第一个有效雷达点插入动态数组Array1中；

522)将Array中待插入的有效雷达点与Array1中已存在的有效雷达点进行比对，如果Array1中存在与待插入的有效雷达点坐标距离小于r1，则舍弃该待插入的有效雷达点，反之则将该待插入的雷达点插入Array1中；

53)Array1内的有效雷达点均是最终的触点聚类成员，然后将该点与其临近点进行均值化为该触点的最终坐标。