一种空中鼠标及红外共同定位装置的制作方法

本实用新型涉及电子教学设备，具体涉及一种空中鼠标及红外共同定位装置。

背景技术：

随着电脑技术、网络技术的普及和迅速发展，多媒体教学已经逐步取代了以往的教学模式，而教学笔是专门为多媒体投影机设计的一款新型电子产品，现有市场上提供的教学笔多种多样，不过在功能方面表现单一，往往只具有点读功能或无线遥控功能，即便是点读功能也受限于教材，更换教材后点读笔的作用将大大折扣，而且现有的教学笔在实现遥控的过程中，类似空中鼠标的功能，主要实现鼠标的移动和左右键控制，在教师实际的教学过程中仍然具有局限性。

技术实现要素：

发明目的：针对现有技术的不足，本实用新型提供一种空中鼠标及红外共同定位装置，具有空中鼠标功能，且能够实现绝对定位，彻底解除了传统教学笔操作的不便性。

技术方案：本实用新型所述的空中鼠标及红外共同定位装置，包括红外摄像头、红外电子教鞭和控制器；所述红外电子教鞭包括教鞭本体以及设于教鞭本体内的红外光发射器、陀螺仪和无线模块，所述控制器包括主处理器以及与主处理器分别相连的无线模块、USB接口单元；所述教鞭本体通过红外光发射器发出红外光，所述红外摄像头与所述控制器相连将捕捉到红外光的坐标信息传输至所述控制器，所述陀螺仪将所述教鞭本体运动时的加速度和角速度信息通过所述红外电子教鞭的无线模块传输至所述控制器的无线模块，所述控制器通过所述USB接口单元与所述电脑相连，将处理所得红外光相对于屏幕的绝对坐标位置通过HID鼠标协议传输至电脑实现绝对定位，并将陀螺仪的物理系坐标转换为自然系坐标后通过HID鼠标协议传输至电脑对进行电脑光标相对控制。

如果直接用软件控制屏幕坐标，这种为模拟出来的鼠标，很多软件将无法用模拟鼠标控制，本实用新型所述装置的独特之处是，控制器对红外光的坐标信息进行滤波、梯形矫正、坐标转换，将当前屏幕坐标和新坐标计算出相对位移坐标，通过HID协议发送给真实的HID鼠标装置，再由HID鼠标装置通过HID鼠标协议模式发送给电脑真实的相对鼠标移动信息，从而实现的是绝对定位，同时也是真实鼠标，与所有的软件完全兼容。另外教鞭本体的加速度和角速度信息进行逻辑运算，将陀螺仪的物理坐标体系的值转换为自然系坐标，即水平面为X轴，垂直面为Y轴。处理后信息通过HID鼠标协议传输至电脑，起到相对控制电脑光标之功能。

进一步完善上述技术方案，还包括电子白板，所述教鞭本体通过红外光发射器发出的红外光投射在电子白板上。

进一步地，所述红外摄像头通过I2C或SPI总线接口与所述控制器相连。

基于上述空中鼠标及红外共同定位装置的定位方法，包括如下步骤：

（1）启动红外电子教鞭，移动教鞭本体并发出红外光；

（2）红外摄像头捕获红外光在投影平面的坐标信息，陀螺仪获取教鞭本体在移动过程中的加速度和角速度信息；

（3）红外摄像头将捕获的坐标信息通过I2C或SPI总线接口传输至控制器，陀螺仪将加速度和角速度信息计算成电脑屏幕的坐标位移量并通过无线模块传输至控制器；

（4）控制器将坐标信息通过USB接口单元传输至电脑，电脑对其进行梯形校正后，转换为投影平面的绝对坐标，并将绝对坐标与电脑的光标进行差值，差值通过USB接口单元返回控制器；控制器将陀螺仪传输的坐标位移量传输至电脑，电脑根据坐标位移量进行鼠标位移，实现相对定位。

其中所述步骤（3）中陀螺仪获取教鞭本体X轴、Y轴、Z轴的加速度和角速度信息，将Z轴角速度和X轴加速度进行加权，计算电脑屏幕X轴坐标的位移量，将X轴角速度和Z轴加速的进行加权，计算电脑屏幕Y轴坐标的位移量，计算后的位移量通过无线协议传输指控制器；所述步骤（4）中控制器对所述陀螺仪传输的位移量进行处理并以HID鼠标协议传输至电脑，电脑控制电脑屏幕鼠标位移，实现相对定位。

有益效果：与现有技术相比，本实用新型的优点：本实用新型即可以使用空中鼠标实现屏幕鼠标移动，进行相对定位，也可以使用红外进行绝对定位，完成了空中鼠标和电子白板的整合功效；本装置中控制器与电脑通过HID协议传输数据，避免装置连接到电脑时需要额外安装驱动程序。现有的红外定位空中鼠标在控制电脑光标定位及点击时通常为模拟鼠标位信息仅能应用于一般应用，在某些比如DirectX应用领域，应用程序直接读取硬件设备，这种模拟鼠标信息将无法使用；本装置将红外定位信息发送给控制器，控制器通过USB鼠标协议控制电脑端光标移动合适的距离，以实现绝对定位，并且等同于标准鼠标，不会有任何兼容性问题；红外定位实现免屏的电子白板功能。

本实用新型应用在多媒体教学中，使用者在讲演到关键或重要内容时，不需要亲自走到投影屏幕前指示内容，而直接可用红外光指示重点内容，并且能够通过红外电子教鞭直接运行电脑端的DirectX等应用程序，彻底解除传统鼠标和键盘需要在电脑旁边操作的不便性，解决使用者不能离开讲台演说的束缚，使演讲都可以近距离和听众沟通、交流，而不失去对电脑的控制，能适应当前多媒体演讲演示需要，最大限度地提高使用人员的演讲效果，提高用户现代信息化演讲工具使用水平与工作效率。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图；

图2为陀螺仪工作原理图。

具体实施方式

下面通过附图对本实用新型技术方案进行详细说明。

实施例1：如图1所示的空中鼠标及红外共同定位装置，包括红外摄像头、红外电子教鞭、电子白板、电脑、控制器；红外电子教鞭包括教鞭本体以及设于教鞭本体内的红外光发射器、陀螺仪和无线模块，红外光发射器通过开关控制、在教鞭本体的顶点发出红外光，红外电子教鞭发出的红外光照射在电子白板上；电子白板形成红外光的二维坐标投射平面，红外摄像头通过滤光片捕捉窄带的红外光并确定被捕获的红外光在二维坐标投射平面上的坐标信息，该坐标信息通过I2C或SPI总线接口传输至控制器；教鞭本体在空间中运动并通过陀螺仪记录运动过程中的加速度、角速度；控制器包括主处理器、用于与电脑通信的USB接口单元、用于与红外电子教鞭通信的无线模块。陀螺仪将红外电子教鞭在运动过程中的加速度、角速度通过无线模块传输至控制器的无线模块，控制器的主处理器将陀螺仪传输的信息经处理后通过USB接口单元传输至电脑。

上述装置进行红外定位的流程如下：

（1）启动红外电子教鞭，发出红外光；

（2）红外摄像头获取红外电子教鞭在电子白板上的坐标信息；

（3）控制器的主处理器通过I2C或SPI总线按一定频率获取该坐标信息；

（4）控制器的主处理器将获取的坐标信息进行图像转换后通过USB接口发送至电脑；

（5）电脑将获得的坐标信息进行梯形校正，并转换呈投影平面的绝对坐标；

（6）主处理器通过USB标准鼠标协议，发送鼠标和按键的信息；

（7）电脑收到标准的鼠标协议，从而实现硬件级兼容。

上述装置进行空鼠定位的流程如下：

（1）启动红外电子教鞭，移动教鞭本体，陀螺仪实时获取教鞭本体X轴、Y轴、Z轴的加速度和角速度，如图2所示；

（2）将Z轴角速度和X轴加速度进行加权，计算电脑屏幕X轴坐标的位移量，将X轴角速度和Z轴加速的进行加权，计算电脑屏幕Y轴坐标的位移量；

（3）陀螺仪通过红外电子教鞭的无线模块将上述位移量传输至控制器的无线模块；

（4）控制器对接收的位移量进行处理后，以HID鼠标协议传输给电脑；

（5）电脑进行屏幕端鼠标位移，实现相对定位。

如上所述，尽管参照特定的优选实施例已经表示和表述了本实用新型，但其不得解释为对本实用新型自身的限制。在不脱离所附权利要求定义的本实用新型的精神和范围前提下，可对其在形式上和细节上作出各种变化。