理单元；步骤（S14)中，中央处理单元接 收并分析来自摄像模块和传感控制模块的信息，通过选定特征点在初始现实投影空间上的 位置信息以及手持交互设备与初始现实投影空间的初始相对位置信息，建立手持交互设备 与投影空间的初始模型关系及获得初始化投影模块参数信息；在步骤（S15)，投影模块将 初始化的虚拟投影信息投影到现实投影空间。
[0059] 如图4所示，在本发明的一种优选实施例中，步骤（S2)进一步包括：
[0060] (S21)使用摄像模块中的采集装置采集投影的图像，并从已知的虚拟现实投影空 间投影图像中选取特征点，对所采集的投影图像进行处理提取其中已选定的特征点，获得 选定特征点的位置信息；
[0061] (S22)建立虚拟现实投影图像空间的物理坐标系与采集装置成像面上的像素坐标 系的对应转换关系模型，结合选定特征点在虚拟现实投影图像空间上的位置信息，获得采 集装置内外部参数信息，完成采集装置的标定；
[0062] (S23)建立虚拟现实投影图像空间的物理坐标系与投影装置物平面上的像素坐标 系的对应转换关系模型，结合选定特征点在虚拟现实投影图像空间上的位置信息，获得投 影装置内外部参数信息，完成投影装置的标定。
[0063] 在本发明的一种优选实施例中，所述步骤（S22)所述建立的虚拟现实投影图像空 间的物理坐标系与采集装置成像面上的像素坐标系的对应转换关系模型关系为：虚拟现 实投影图像空间的物理坐标系中的坐标与采集装置成像面上的初始外部参数旋转矩阵和 平移矩阵进行运算，可将虚拟现实投影图像空间的物理坐标系转换为采集装置成像面坐标 系；结合理想小孔成像模型，将采集装置成像面坐标系与采集装置的内部参数进行运算，将 采集装置镜头坐标系转换为采集装置成像面的像素坐标系。公知的是，理想小孔成像模型 是用来描述空间中的任意点和其在图像上的成像点之间的对应关系的几何模型。这些几何 模型参数就是采集装置的标定参数。
[0064] 优选地，所述步骤（S22)所述虚拟现实投影图像空间的物理坐标系与采集装置成 像面的像素坐标系的对应转换关系模型为：
[0066] 其中，（X，Y，Z)表示虚拟现实投影图像空间点的物理坐标，X、Y和Z分别为所述虚 拟现实投影图像空间点的物理坐标系的横坐标值、纵坐标值和径向坐标值；为采集装 置成像面上点的像素坐标，i和j>分别为采集装置成像面上点的列像素坐标值和行像素坐 标值;w表示采集装置成像的景深参数，且w = Z ;(^和c y分别表示采集装置成像面上点的 横向偏移量和纵向偏移量；fx和fy分别表示采集装置成像面上点的横向焦距参数和纵向焦 距参数；= r]为采集装置成像面上点的旋转矩阵；P = [Px，Py，Pz]T为采集装置成像 的平移矩阵；所述的采集装置内部参数为：采集装置成像面上点的横向偏移量(^和纵向偏 移量cy，以及采集装置成像面上点的横向焦距参数4和纵向焦距参数f y;所述的采集装置 外部参数为：旋转矩阵= [t厂,已和平移矩阵P= [Px，Py，PJT。
[0067] 在本发明的一种优选实施例中，所述步骤（S23)所述建立的虚拟现实投影图像空 间物理坐标系与投影装置物平面像素坐标系的模型转换关系为：虚拟现实投影图像空间点 的物理坐标系中的坐标与投影装置的外部参数旋转矩阵和平移矩阵进行运算，可将虚拟现 实投影图像空间点的物理坐标系转换为投影装置投影镜头坐标系；结合理想小孔成像模 型，将投影装置投影镜头坐标系与投影装置的内部参数进行运算，将投影装置投影镜头坐 标系转换为投影装置物平面上点的像素坐标系。公知的是，理想小孔成像模型是用来描述 空间中的任意点和其在图像上的成像点之间的对应关系的几何模型。这些几何模型参数就 是采集装置的标定参数。
[0068] 优选地，所述步骤（S23)所述建立的虚拟现实投影图像空间的物理坐标系与投影 装置物平面上的像素坐标系的对应转换关系模型为：
[0070]其中，（X，Y，Z)表示虚拟现实投影图像空间点的物理坐标，X、Y和Z分别为所述虚 拟现实投影图像空间点的物理坐标系的横坐标值、纵坐标值和径向坐标值；(u，v)表示投 影装置物平面上点的像素坐标；s表示尺度比例系数；c x'和cy'分别表示投影装置物平面 上点的像素坐标系上点的横向偏移量和纵向偏移量；f x'和fy'分别表示投影装置物平面 上点的横向焦距参数和纵向焦距参数；厂',「']为投影装置物平面上点的旋转矩阵； P' =[匕'^/^/^为投影装置物平面上点的平移矩阵：所述的投影装置内部参数为：投 影装置物平面上点的像素坐标系上点的横向偏移量cx'和纵向偏移量cy'，以及投影装置物 平面上点的横向焦距参数f x'和纵向焦距参数fy' ；所述的投影装置外部参数为：旋转矩阵 i?'=[厂'，厂'，心]和平移矩阵 p，= [px，，py，，pz，]T。
[0071] 在本发明的一种优选实施例中，所述步骤（S5)进一步包括：（S51)根据采集装置 实时采集的包括手持交互设备作用点的虚拟现实投影图像位置信息，确定采集装置和投影 装置的实时外部参数信息，获得手持交互设备作用点在采集装置成像面的像素坐标系中的 坐标，通过步骤（S22)中得到的虚拟现实投影图像空间的物理坐标系与采集装置成像面上 的像素坐标系的对应转换关系模型关系计算出手持交互设备作用点在虚拟现实投影图像 空间的物理坐标系中的坐标；（S52)根据步骤（S23)中得到的虚拟现实投影图像空间物理 坐标系与投影装置物平面像素坐标系的模型转换关系，由步骤（S51)中得到的手持交互设 备作用点在虚拟现实投影图像空间的物理坐标系中的坐标以及采集装置和投影装置的实 时外部参数信息，计算出手持交互设备作用点在投影装置物平面上的像素坐标；（S53)根 据手持交互设备作用点在投影装置物平面上的像素坐标，标定手持交互设备作用点在投影 装置物平面上对投影画面的实时作用点。
[0072] 在本发明的一种优选实施例中，所述步骤（S6)进一步包括：（S61)系统模拟触控 屏幕的操作控制，根据（S53)步骤中确定的手持交互设备作用点在投影装置物平面上对投 影画面的实时作用点，确定实时作用点在系统输入装置中的位置信息，系统中的应用程序 在接收到与相应位置信息相对应的控制信息后完成相应位置的输入控制；（S62)中央处理 单元根据对传感控制模块的数据信息的分析结果，得到手持交互设备在虚拟图像上的虚拟 位置运动信息，控制投影装置根据手持交互设备在虚拟图像上的虚拟位置信息投影相应的 虚拟图像。
[0073] 其中，所述现实投影空间图像数据信息为现实投影空间的三维数据信息，包括现 实投影空间的位置、颜色以及其他可以确定现实投影空间相对位置、凹凸和纹理状况，颜色 亮度状况的信息。手持交互设备的位置信息包括：手持交互设备相对于现实投影空间的角 度姿势以及手持交互设备与现实投影空间的相对位置距离等。
[0074] 本发明提供了一种手持交互设备装置及其投影交互方法，将投影模块、摄像模块、 传感控制模块以及中央处理单元相结合，可以根据虚拟现实投影空间图像实时地运动，改 变其角度姿势以及与投影空间的相对位置关系，进而可随时随地进行虚拟现实交互，具有 强大的功能性