本发明涉及人机交互技术领域，更具体地，涉及互动投影系统中交互点的定位方法和装置。
背景技术：
随着计算机科学技术的高速发展，人机交互技术已经从以计算机为中心逐步转移到以人为中心，目前人与计算机的交互方式依旧局限于鼠标与键盘，这种单一的传输方式在很长一段时间内制约了人机交互的进一步发展。而人机互动技术的出现大大改善了这一现状，人机互动由于其自然性以及给用户带来更强的沉浸感和体验感使得其得到了快速发展。此技术可广泛用于各种墙面及地面互动场景。
在互动投影系统中，采集交互点的实际坐标是核心问题，如果采集到的数据不准确将大大影响用户的交互体验。在现有技术中,传统的雷达角分辨率低、距离分辨率低、速度分辨率低、测量范围小、抗干扰能力弱、体积和重量大，使用起来不方便。此外，雷达的安装位置固定使得其不能兼容各种场景，大大制约了人机互动技术的普及与发展。
技术实现要素：
本发明提供一种克服上述问题或者至少部分地解决上述问题的互动投影系统中交互点的定位方法和装置。
根据本发明的一个方面，提供一种互动投影系统中交互点的定位方法，包括：
s1、根据交互点至投影屏幕坐标系原点在x轴和y轴上的距离分别与投影屏幕在x轴和y轴上的长度相除，获得交互点在投影屏幕的比例坐标；
s2、根据所述交互点在投影屏幕的比例坐标与投影屏幕分辨率的乘积，获得交互点在投影屏幕上的直角坐标。
优选地，所述步骤s1之前还包括：
s0、根据测距雷达与投影屏幕坐标系原点在x轴和y轴上的相对位置以及交互点的极坐标，获得交互点至投影屏幕坐标系原点在x轴和y轴上的距离；
其中，极坐标的极点为测距雷达，极径为交互点到测距雷达的直线距离；所述极坐标的极角通过由y轴顺时针旋转至所述测距雷达至交互点形成的线段在投影屏幕上的投影的角度获得。
优选地，所述步骤s0具体包括：
将所述极坐标的极径与极角的正弦值相乘，获得所述极径在x轴上的投影长度；
确定第一位置参数，其中，当所述测距雷达位于投影屏幕坐标系的x轴负方向时，所述第一位置参数为1，当所述测距雷达位于投影屏幕坐标系原点时，所述第位置参数为0，当所述测距雷达位于投影屏幕的x轴正方向时，所述第一位置参数为-1；
当所述极角的正弦值与所述第一位置参数的乘积小于0，获知将所述测距雷达至投影屏幕坐标系原点在x轴上的距离与所述极径在x轴上的投影长度之和的绝对值，作为交互点至投影屏幕坐标系原点在x轴上的距离；
当所述极角的正弦值与所述第一位置参数的乘积不小于0，获知将所述测距雷达至投影屏幕坐标系原点在x轴上的距离与所述极径在x轴上的投影长度之差的绝对值，作为交互点至投影屏幕坐标系原点在x轴上的距离。
优选地，所述步骤s0还包括：
将所述极坐标的极径与极角的余弦值相乘，获得所述极径在y轴上的投影长度；
确定第二位置参数，其中，当所述测距雷达位于投影屏幕坐标系的y轴负方向时，所述第二位置参数为1，当所述测距雷达位于投影屏幕坐标系原点时，所述第位置参数为0，当所述测距雷达位于投影屏幕的y轴正方向时，所述第一位置参数为-1；
当所述极角的余弦值与所述第二位置参数的乘积小于0，获知将所述测距雷达至投影屏幕坐标系原点在y轴上的距离与所述极径在y轴上的投影长度之和的绝对值，作为交互点至投影屏幕坐标系原点在y轴上的距离；
当所述极角的余弦值与所述第二位置参数的乘积不小于0，获知将所述测距雷达至投影屏幕坐标系原点在y轴上的距离与所述极径在y轴上的投影长度之差的绝对值，作为交互点至投影屏幕坐标系原点在y轴上的距离。
优选地，当投影屏幕为墙面时，所述极坐标的极角为由竖直方向顺时针旋转轴至y轴的角度与由y轴顺时针旋转至所述测距雷达至交互点形成的线段在投影屏幕上的投影的角度之和；其中，所述y轴所在的直线位于所述投影屏幕上，同时垂直于水平线。
根据本发明的另一个方面，还提供一种互动投影系统中交互点的定位装置，包括：
比例坐标模块，用于根据交互点至投影屏幕坐标系原点在x轴和y轴上的距离分别与投影屏幕在x轴和y轴上的长度的商，获得交互点在投影屏幕的比例坐标；
投影坐标模块，用于根据所述交互点在投影屏幕的比例坐标与投影屏幕分辨率的乘积，获得交互点在投影屏幕的坐标。
优选地，所述定位装置还包括：
雷达坐标模块，用于根据测距雷达至投影屏幕坐标系原点在x轴和y轴上的距离以及交互点的极坐标，获得交互点至投影屏幕坐标系原点在x轴和y轴上的距离；
其中，所述极坐标的极径为交互点到雷达的直线距离；所述极坐标的极角与由y轴顺时针旋转至所述测距雷达至交互点形成的线段在投影屏幕上的投影的角度相关。
优选地，所述雷达坐标模块具体包括：
第一投影长度单元，用于将所述极坐标的极径与极角的正弦值相乘，获得所述极径在x轴上的投影长度；
第一位置参数模块，用于确定第一位置参数，其中，当所述测距雷达位于投影屏幕坐标系的x轴负方向时，所述第一位置参数为1，当所述测距雷达位于投影屏幕坐标系原点时，所述第位置参数为0，当所述测距雷达位于投影屏幕的x轴正方向时，所述第一位置参数为-1；
第一距离模块，用于当所述极角的正弦值与所述第一位置参数的乘积小于0，获知将所述测距雷达至投影屏幕坐标系原点在x轴上的距离与所述极径在x轴上的投影长度之和的绝对值，作为交互点至投影屏幕坐标系原点在x轴上的距离；当所述极角的正弦值与所述第一位置参数的乘积不小于0，获知将所述测距雷达至投影屏幕坐标系原点在x轴上的距离与所述极径在x轴上的投影长度之差的绝对值，作为交互点至投影屏幕坐标系原点在x轴上的距离。
优选地，所述雷达坐标模块还包括：
第二投影长度单元，用于将所述极坐标的极径与极角的余弦值相乘，获得所述极径在y轴上的投影长度；
第二位置参数模块，用于确定第二位置参数，其中，当所述测距雷达位于投影屏幕坐标系的y轴负方向时，所述第二位置参数为1，当所述测距雷达位于投影屏幕坐标系原点时，所述第位置参数为0，当所述测距雷达位于投影屏幕的y轴正方向时，所述第一位置参数为-1；
第二距离模块，用于当所述极角的余弦值与所述第二位置参数的乘积小于0，获知将所述测距雷达至投影屏幕坐标系原点在y轴上的距离与所述极径在y轴上的投影长度之和的绝对值，作为交互点至投影屏幕坐标系原点在y轴上的距离；当所述极角的余弦值与所述第二位置参数的乘积不小于0，获知将所述测距雷达至投影屏幕坐标系原点在y轴上的距离与所述极径在y轴上的投影长度之差的绝对值，作为交互点至投影屏幕坐标系原点在y轴上的距离。
根据本发明的另一个方面，还提供一种互动投影系统，包括：
投影仪，用于将显示画面投影至投影屏幕上，以使得生物体接触所述投影屏幕上的显示画面；
测距雷达，设置在所述投影屏幕上，所述测距雷达用于检测所述城物体与所述投影屏幕的交互点的极坐标；
如上所述的定位装置，与所述投影仪和测距雷达连接，所述定位装置用于获得所述交互点在投影屏幕上的直角坐标。
本发明提出的互动投影系统中交互点的定位方法和装置，通过获得交互点在投影屏幕的比例坐标，结合投影屏幕的分辨率，能够使得互动投影系统适应任意大小的投影屏幕，方便使用者根据实际场景及需求，自由调整激测距雷达的安装位置，使得互动系统可以兼容更多的场景。
附图说明
图1为根据本发明实施例的定位方法的流程示意图；
图2为根据本发明实施例的定位装置的功能框图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
为了克服现有技术的上述缺陷，本发明实施例提供了一种互动投影系统中交互点的定位方法。本发明各个实施例主要说明对互动投影系统中交互点在投影屏幕坐标系的位置进行定位的方法。本发明实施例所涉及的互动交互系统适用于地面或墙面。
在一个实施例中，互动投影系统包括测距雷达以及投影仪，投影仪用于将显示画面投影至地面/墙面(作为显示屏幕)，人体可以接触投影到地面/墙面的画面(接触的地方即为交互点)，并在后续产生一系列互动结果。
测距雷达设置在地面/墙面上，通过360°向周围发送雷达波，实时跟踪人体与墙面/地面的交互点的实际坐标，显然，该实际坐标是一个极坐标。
测距雷达通过激光三角测距技术获得实际坐标，测距雷达发射红外激光信号，该激光信号在照射到目标物体后产生的反光将被雷达接收，通过确定发射信号与接收信号的时间间隔以及发射点、接收点和物体反光点三点行车的三角形参数，即可获得被照射的物体与雷达之间的极坐标。
结合图1，是本发明实施例的一种互动投影系统中交互点的定位方法的流程示意图，该实施例描述了基于本发明的一种确定交互点在投影屏幕坐标系的坐标的方法，该方法包括：
s101、根据交互点至投影屏幕坐标系原点在x轴和y轴上的距离分别与投影屏幕在x轴和y轴上的长度的商，获得交互点在投影屏幕的比例坐标。
需要说明的是，在互动投影系统中，交互点的坐标是通过测距雷达直接获得，但测距雷达获得的交互点的坐标是在测距雷达的坐标系下标注的，为了使得互动投影系统中的测距雷达的安装位置不再苛刻。投影屏幕是一个二维的、具有x轴方向长度和y轴方向长度的平面，本实施例首先计算交互点在投影屏幕的比例坐标，比例坐标显然是一个二维坐标，该二维坐标的x轴坐标为交互点至投影屏幕坐标系原点在x轴上的距离与投影屏幕在x轴上的长度之商，y轴坐标为交互点至投影屏幕坐标系原点在y轴上的距离与投影屏幕在y轴上的长度之商，由此可知，比例坐标是一个相对值。
s102、根据交互点在投影屏幕的比例坐标与投影屏幕分辨率的乘积，获得交互点在投影屏幕的坐标。
具体地，将交互点在投影屏幕的比例坐标用(a,b)表示，其中a表示比例坐标在x轴上的坐标值，b表示比例坐标在y轴上的坐标值，若投影屏幕在x轴和y轴上的分辨率分别为m和n，那么交互点在投影屏幕的坐标即为(a*m,b*n)。通过将比例坐标与投影屏幕的分辨率相结合，即可获得交互点在投影屏幕上准确的坐标。
需要说明的是，本发明实施例通过获得交互点在投影屏幕的比例坐标，结合投影屏幕的分辨率，能够使得互动投影系统适应任意大小的投影屏幕，方便使用者根据实际场景及需求，自由调整激测距雷达的安装位置，使得互动系统可以兼容更多的场景。
在上述实施例的基础上，步骤s1之前还包括：
s0、根据测距雷达与投影屏幕坐标系原点在x轴和y轴的相对位置以及交互点的极坐标，获得交互点至投影屏幕坐标系原点在x轴和y轴上的距离；
其中，极坐标的极点为测距雷达，极径为交互点到测距雷达的直线距离；极坐标的极角通过由y轴顺时针旋转至测距雷达至交互点形成的线段在投影屏幕上的投影的角度获得。
需要说明的是，为了获取测距雷达相对投影屏幕坐标系原点的位置，本发明实施例分别获取测距雷达至投影屏幕坐标系原点在x轴和y轴上的距离，而交互点的极坐标体现了交互点距离测距雷达的直线距离以及交互点的偏转角度，通过将上述参量结合，能够获得交互点相对投影屏幕坐标系原点的方位，该方位通过交互点相对投影屏幕坐标系原点在x轴和y轴上的距离来体现。
在上述各实施例的基础上，极坐标的极角为由竖直方向顺时针旋转轴至y轴的角度与由y轴顺时针旋转至测距雷达至交互点形成的线段在投影屏幕上的投影的角度之和。
极坐标的极角的计算公式为：a＝b+c；其中，a表示极坐标的极角，b表示由竖直方向顺时针旋转轴至y轴的角度，c表示由y轴顺时针旋转至测距雷达至交互点形成的线段在投影屏幕上的投影的角度。
需要说明的是，本发明并不限制投影面与水平面或竖直面的关系，只需该投影面是一个平面，而不是一个曲面或凹凸不平的面即可，本发明实施例以投影面为墙面时极坐标的极角进行举例。由于实际配置测距雷达的时候是由人工手动安装，此过程不可避免会产生误差，使得测距雷达的y轴方向并不是垂直向上，会影响采集到的数据的准确性，为了解决这个问题，本发明实施例引入了误差角的概念，用来弥补人工安装带来的误差，误差角为垂直向上正方向(即上文的竖直方向)顺时针转到测距雷达实际的y轴正方向(即上文的y轴)所转过的角度，经实验验证，本发明实施例引入误差角后能够提高交互点的定位精确度，说明该方法对互动投影系统是有效的。
在上述各实施例的基础上，步骤s0之前还包括：
在投影屏幕上选定投影屏幕坐标系的原点、x轴和y轴的方向。
在一个具体实施例中，投影屏幕坐标系的原点为投影区域的顶点，例如为左端点，x轴为水平线，y轴的方向为投影屏幕上垂直于x轴方向的直线，当投影面为竖直墙面时，y轴指向地心，当投影面为地面时，则y轴也是水平线，但方向垂直于x轴方向。
在上述各实施例的基础上，步骤s0具体包括：
将极坐标的极径分别与极角的正弦值和余弦值相乘，获得极径在x轴上的投影长度以及极径在y轴上的投影长度。
具体地，l＝|ρ·sinθ|，d＝|ρ·cosθ|。其中，ρ表示极坐标的极径，θ表示极坐标的极角，l表示极径在x轴上的投影长度，d表示极径在y轴上的投影长度。
交互点至投影屏幕坐标系原点在x轴、y轴上的距离的计算与极角正弦值、余弦值以及测距雷达和投影屏幕坐标系原点的相对位置有关，比如：
确定第一位置参数，其中，当测距雷达位于投影屏幕坐标系的x轴负方向时，第一位置参数为1，当测距雷达位于投影屏幕坐标系原点时，第位置参数为0，当测距雷达位于投影屏幕的x轴正方向时，第一位置参数为-1；
当极角的正弦值与第一位置参数的乘积小于0，获知将测距雷达至投影屏幕坐标系原点在x轴上的距离与极径在x轴上的投影长度之和的绝对值，作为交互点至投影屏幕坐标系原点在x轴上的距离；
当极角的正弦值与第一位置参数的乘积不小于0，获知将测距雷达至投影屏幕坐标系原点在x轴上的距离与极径在x轴上的投影长度之差的绝对值，作为交互点至投影屏幕坐标系原点在x轴上的距离。
确定第二位置参数，其中，当所述测距雷达位于投影屏幕坐标系的y轴负方向时，所述第二位置参数为1，当所述测距雷达位于投影屏幕坐标系原点时，所述第位置参数为0，当所述测距雷达位于投影屏幕的y轴正方向时，所述第一位置参数为-1。
当极角的余弦值与第二位置参数的乘积小于0，获知将测距雷达至投影屏幕坐标系原点在y轴上的距离与极径在y轴上的投影长度之和的绝对值，作为交互点至投影屏幕坐标系原点在y轴上的距离；
当极角的余弦值与第二位置参数的乘积不小于0，获知将测距雷达至投影屏幕坐标系原点在y轴上的距离与极径在y轴上的投影长度之差的绝对值，作为交互点至投影屏幕坐标系原点在y轴上的距离。
根据本发明的另一个方面，还提供一种互动投影系统中交互点的定位装置，如图2所示，该采集装置用于在前述各实施例中对互动投影系统中交互点在投影屏幕坐标系的位置进行定位。因此，在前序各实施例中的商品推荐方法中的描述和定义，可以用于本发明实施例中各执行模块的理解。
如图所示，定位装置包括：
比例坐标模块201，用于根据交互点至投影屏幕坐标系原点在x轴和y轴上的距离分别与投影屏幕在x轴和y轴上的长度的商，获得交互点在投影屏幕的比例坐标。
需要说明的是，比例坐标模块201计算交互点在投影屏幕的比例坐标，比例坐标显然是一个二维坐标，该二维坐标的x轴坐标为交互点至投影屏幕坐标系原点在x轴上的距离与投影屏幕在x轴上的长度之商，y轴坐标为交互点至投影屏幕坐标系原点在y轴上的距离与投影屏幕在y轴上的长度之商，由此可知，比例坐标是一个相对值。
投影坐标模块202，用于根据交互点在投影屏幕的比例坐标与投影屏幕分辨率的乘积，获得交互点在投影屏幕的直角坐标。
具体地，投影坐标模块202将交互点在投影屏幕的比例坐标用(a,b)表示，其中a表示比例坐标在x轴上的坐标值，b表示比例坐标在y轴上的坐标值，若投影屏幕在x轴和y轴上的分辨率分别为m和n，那么交互点在投影屏幕的坐标即为(a*m,b*n)。通过将比例坐标与投影屏幕的分辨率相结合，即可获得交互点在投影屏幕上准确的坐标。
需要说明的是，本发明实施例的定位装置通过获得交互点在投影屏幕的比例坐标，结合投影屏幕的分辨率，能够使得互动投影系统适应任意大小的投影屏幕，方便使用者根据实际场景及需求，自由调整激测距雷达的安装位置，使得互动系统可以兼容更多的场景。
在上述实施例的基础上，定位装置还包括：
雷达坐标模块，用于根据测距雷达至投影屏幕坐标系原点的相对位置以及交互点的极坐标，获得交互点至投影屏幕坐标系原点在x轴和y轴上的距离；
其中，极坐标的极径为交互点到雷达的直线距离；极坐标的极角通过由y轴顺时针旋转至测距雷达至交互点形成的线段在投影屏幕上的投影的角度获得。
需要说明的是，为了获取测距雷达相对投影屏幕坐标系原点的位置，本发明实施例的雷达坐标模块分别获取测距雷达至投影屏幕坐标系原点在x轴和y轴上的距离，而交互点的极坐标体现了交互点距离测距雷达的直线距离以及交互点的偏转角度，通过将上述参量结合，能够获得交互点相对投影屏幕坐标系原点的方位，该方位通过交互点相对投影屏幕坐标系原点在x轴和y轴上的距离来体现。
在上述各实施例的基础上，极坐标的极角为由竖直方向顺时针旋转轴至y轴的角度与由y轴顺时针旋转至测距雷达至交互点形成的线段在投影屏幕上的投影的角度之和。
极坐标的极角的计算公式为：a＝b+c；其中，a表示极坐标的极角，b表示由竖直方向顺时针旋转轴至y轴的角度，c表示由y轴顺时针旋转至测距雷达至交互点形成的线段在投影屏幕上的投影的角度。
需要说明的是，本发明实施例的定位装置并不限制投影面与水平面或竖直面的关系，只需该投影面是一个平面，而不是一个曲面或凹凸不平的面即可，本发明实施例以投影面为墙面时极坐标的极角进行举例。由于实际配置测距雷达的时候是由人工手动安装，此过程不可避免会产生误差，使得测距雷达的y轴方向并不是垂直向上，会影响采集到的数据的准确性，为了解决这个问题，本发明实施例引入了误差角的概念，用来弥补人工安装带来的误差，误差角为垂直向上正方向顺时针转到测距雷达实际的y轴正方向所转过的角度，经实验验证，本发明实施例引入误差角后能够提高互动点的定位精确度，说明该方法对互动投影系统是有效的。
在上述实施例的基础上，雷达坐标模块具体包括：
第一投影长度单元，用于将极坐标的极径与极角的正弦值相乘，获得极径在x轴上的投影长度；
第一位置参数模块，用于确定第一位置参数，其中，当所述测距雷达位于投影屏幕坐标系的x轴负方向时，所述第一位置参数为1，当所述测距雷达位于投影屏幕坐标系原点时，所述第位置参数为0，当所述测距雷达位于投影屏幕的x轴正方向时，所述第一位置参数为-1；
第一距离模块，用于当极角的正弦值与第一位置参数的乘积小于0，获知将测距雷达至投影屏幕坐标系原点在x轴上的距离与极径在x轴上的投影长度之和的绝对值，作为交互点至投影屏幕坐标系原点在x轴上的距离；当极角的正弦值与第一位置参数的乘积不小于0，获知将测距雷达至投影屏幕坐标系原点在x轴上的距离与极径在x轴上的投影长度之差的绝对值，作为交互点至投影屏幕坐标系原点在x轴上的距离。
在上述实施例的基础上，雷达坐标模块还包括：
第二投影长度单元，用于将极坐标的极径与极角的余弦值相乘，获得极径在y轴上的投影长度；
第二位置参数模块，用于确定第二位置参数，其中，当所述测距雷达位于投影屏幕坐标系的y轴负方向时，所述第二位置参数为1，当所述测距雷达位于投影屏幕坐标系原点时，所述第位置参数为0，当所述测距雷达位于投影屏幕的y轴正方向时，所述第一位置参数为-1；
第二距离模块，用于当极角的余弦值与第二位置参数的乘积小于0，获知将测距雷达至投影屏幕坐标系原点在y轴上的距离与极径在y轴上的投影长度之和的绝对值，作为交互点至投影屏幕坐标系原点在y轴上的距离；当极角的余弦值与第二位置参数的乘积不小于0，获知将测距雷达至投影屏幕坐标系原点在y轴上的距离与极径在y轴上的投影长度之差的绝对值，作为交互点至投影屏幕坐标系原点在y轴上的距离。
根据本发明的另一个方面，还提供一种互动投影系统，包括：
投影仪，用于将显示画面投影至投影屏幕上，以使得生物体接触所述投影屏幕上的显示画面；
测距雷达，设置在所述投影屏幕上，所述测距雷达用于检测所述城物体与所述投影屏幕的交互点的极坐标；
如上述各实施例所述的定位装置，与所述投影仪和测距雷达连接，所述定位装置用于获得所述交互点在投影屏幕上的直角坐标。
以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，其中作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性的劳动的情况下，即可以理解并实施。
通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到各实施方式可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现，当然也可以通过硬件。基于这样的理解，上述技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品可以存储在计算机可读存储介质中，如rom/ram、磁碟、光盘等，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行各个实施例或者实施例的某些部分的方法。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。