本发明涉及人机交互
技术领域：
，尤其涉及无线设备、匹配方法及可读存储介质。
背景技术：
：随着计算机技术的迅速发展及广泛普及化，人机交互技术成为了新的研究领域。而在人机交互技术中，虚拟现实技术渐渐成为重要分支，其是一种可以创建和体验虚拟世界的计算机仿真系统，利用计算机生成一种模拟环境，用户可沉浸于三维动态视景和实体行为系统仿真中，通常操作者佩带数据手套、三维鼠标、3D眼镜、操作笔等交互终端做出人体行为动作，此时计算机可对动作相适应的数据进行处理，并对操作者的输入做出实时响应，达到操作者真实的沉浸在虚拟场景中。在此过程中，操作者佩戴3D眼镜，通过交互笔与交互设备内的虚拟世界进行交互，相机获取操作者的交互姿态，在显示设备中以增强现实的方式将虚拟世界叠加在现实世界中，以此呈现在操作者面前。目前的空间交互设备由于主动发光标记点耗电量大，多数采用有线连接，而有线不仅存在线路连接杂乱，同时操作受线缆束缚，有无拖拽感，不便于远距离空间交互。而现有的无线交互设备存在非常严重的几点不足：1)电脑端的适配器和无线设备是一一配对的，适配器无法适用于同类型其他的无线交互设备，不适用与一个场合有多个同样设备；2)无线设备丢失，相应的适配器就无用了；3)由于基本都采用2.4G方案，易受到干扰失灵；4)更换电池麻烦。技术实现要素：本发明的主要目的在于提供一种无线设备、匹配方法及可读存储介质，旨在解决现有技术中无线设备应用匹配问题。为实现上述目的，本发明提供一种无线设备，所述无线设备包括设备本体和适配座，所述设备本体内设有第一主控单元，所述适配座内设有第二主控单元；所述第一主控单元与第二主控单元无线通信连接；在所述适配座检测到所述设备本体的插入信号后，所述第二主控单元获取所述第一主控单元的第一配对码，所述第二主控单元将自身的第二配对码修改以匹配所述第一主控单元的第一配对码，得到第三配对码；在所述第二主控单元通过第三配对码与第一主控单元通信成功后，所述适配座判定所述设备本体与所述适配座匹配完成。优选地，所述设备本体内还设有运动传感单元，所述第一主控单元与运动传感单元电连接；所述运动传感单元为9轴运动传感器，所述9轴运动传感器包括加速度计、微机电陀螺仪及磁力计，且所述加速度计、微机电陀螺仪及磁力计集成于一颗芯片上。优选地，所述设备本体还设有标记特征点，所述9轴运动传感器结合姿态解算算法得到述设备本体的姿态角度后发送给处理器，所述处理器通过视觉追踪系统追踪所述标记特征点的状态信息，基于所述状态信息及姿态角度，所述处理器计算设备本体的刚体姿态定位。优选地，所述设备本体上还设有操作反馈单元和标记发光单元，所述第一主控单元分别与操作反馈单元和标记发光单元电连接；根据所述设备本体的插入信号确定所述设备本体的状态变换时，所述操作反馈单元反馈所述设备本体的状态。优选地，所述操作反馈单元包括马达和第一三色灯，所述第一主控单元分别与马达和第一三色灯电连接；在所述适配座检测到所述设备本体的插入信号后，所述第一主控单元控制马达震动，且控制第一三色灯指示闪烁蓝灯；在所述适配座判定所述设备本体与所述适配座匹配完成时，所述第一主控单元控制第一三色灯点亮绿灯。优选地，所述适配座内设有充电口，所述设备本体内设有充电电池，所述设备本体插入适配座内后，所述充电电池通过充电口充电。优选地，所述设备本体还设有电源指示单元，所述电源指示单元与第一主控单元电连接；所述电源指示单元为第二三色灯，用以指示所述充电电池的充电状态。本发明还提供一种如上述所述的无线设备的匹配方法，包括以下步骤：在适配座检测到设备本体的插入信号后，所述适配座获取所述设备本体的第一配对码；所述适配座将自身的第二配对码修改以匹配所述设备本体的第一配对码，得到第三配对码；在所述适配座通过第三配对码与所述设备本体通信成功后，所述适配座判定所述无线设备与所述适配座匹配完成。优选地，所述适配座的第二主控单元与终端的处理器电连接；所述适配座判定所述设备本体与所述适配座匹配完成的步骤之后，所述匹配方法还包括：在所述适配座接收到所述设备本体的取出信号后，所述适配座将取出信号发送给处理器；所述处理器通过视觉追踪系统追踪所述设备本体的标记特征点的状态信息，且所述处理器获取所述设备本体的姿态角度；基于所述状态信息及姿态角度，所述处理器计算所述设备本体的刚体姿态定位。此外，为实现上述目的，本发明还提供一种可读存储介质，所述可读存储介质上存储有无线设备的匹配程序，所述无线设备的匹配程序被处理器执行时实现上述中任一项所述的无线设备的匹配方法的步骤。本发明中，无线设备包括设备本体和适配座，设备本体与适配座无线通信连接，且所述适配座与终端电连接；当设备本体插入适配座内时，适配座将自身的第二配对码修改，以匹配设备本体的第一配对码，并且，在第二主控单元通过修改后得到的第三配对码与第一主控单元通信成功后，完成设备本体和适配座的匹配，从而实现设备本体与适配座一对一通信。本发明通过对设备本体设定配对码，实现设备本体与适配座的匹配，当设备本体为多个时，只需分别插入适配座内后，且设备本体与适配座通信成功后，即可实现与适配座的分别匹配，进而实现设备本体的无线交互功能。附图说明图1为本发明实施例方案涉及的无线设备的匹配终端硬件结构示意图；图2为本发明无线设备的结构示意图；图3为本发明无线设备的方框示意图；图4为本发明无线设备的匹配方法第一实施例的流程示意图；图5为本发明无线设备的匹配方法第二实施例的流程示意图；图6为本发明无线设备中操作交互笔刚体姿态定位示意图。附图标号说明：标号名称标号名称10设备本体20适配座30处理器40标记特征点100第一主控单元101运动传感单元102操作反馈单元103标记发光单元104充电电池105按键反馈单元106电源指示单元107操作指示单元108电池管理单元200第二主控单元201充电口202状态指示单元本发明目的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。具体实施方式应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。如图1所示，图1是本发明实施例方案涉及的硬件运行环境的无线设备的匹配终端结构示意图。本发明实施例无线设备的匹配终端可以是PC，也可以是智能手机、平板电脑、电子书阅读器、MP3(MovingPictureExpertsGroupAudioLayerIII，动态影像专家压缩标准音频层面3)播放器、MP4(MovingPictureExpertsGroupAudioLayerIV，动态影像专家压缩标准音频层面3)播放器、便携计算机等具有显示功能的可移动式终端设备。如图1所示，该无线设备的匹配终端可以包括：处理器1001，例如CPU，网络接口1004，用户接口1003，存储器1005，通信总线1002。其中，通信总线1002用于实现这些组件之间的连接通信。用户接口1003可以包括显示屏(Display)、输入单元比如键盘(Keyboard)，可选用户接口1003还可以包括标准的有线接口、无线接口。网络接口1004可选的可以包括标准的有线接口、无线接口(如WI-FI接口)。存储器1005可以是高速RAM存储器，也可以是稳定的存储器(non-volatilememory)，例如磁盘存储器。存储器1005可选的还可以是独立于前述处理器1001的存储终端。可选地，终端还可以包括摄像头、RF(RadioFrequency，射频)电路，传感器、音频电路、WiFi模块等等。其中，传感器比如光传感器、运动传感器以及其他传感器。本领域技术人员可以理解，图1中示出的终端结构并不构成对终端的限定，可以包括比图示更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者不同的部件布置。如图1所示，作为一种计算机存储介质的存储器1005中可以包括操作系统、网络通信模块、用户接口模块以及无线设备的匹配程序。在图1所示的无线设备的匹配终端中，网络接口1004主要用于连接后台服务器，与后台服务器进行数据通信；用户接口1003主要用于连接客户端(用户端)，与客户端进行数据通信；而处理器1001可以用于调用存储器1005中存储的无线设备的匹配程序，并执行以下操作：在适配座检测到设备本体的插入信号后，所述适配座获取所述设备本体的第一配对码；所述适配座将自身的第二配对码修改以匹配所述设备本体的第一配对码，得到第三配对码；在所述适配座通过第三配对码与所述设备本体通信成功后，所述适配座判定所述无线设备与所述适配座匹配完成。进一步地，处理器1001可以调用存储器1005中存储的无线设备的匹配程序，还执行以下操作：在所述适配座接收到所述设备本体的取出信号后，所述适配座将取出信号发送给处理器；所述处理器通过视觉追踪系统追踪所述设备本体的标记特征点的状态信息，且所述处理器获取所述设备本体的姿态角度；基于所述状态信息及姿态角度，所述处理器计算所述设备本体的刚体姿态定位。参照图2，图2为本发明无线设备第一实施例的结构示意图。在第一实施例中，无线设备包括设备本体10和适配座20，设备本体10内设有第一主控单元100，适配座20内设有第二主控单元200；第一主控单元100与第二主控单元200无线通信连接；在适配座20检测到设备本体10的插入信号后，第二主控单元200获取第一主控单元100的第一配对码，第二主控单元200将自身的第二配对码修改以匹配第一主控单元100的第一配对码，得到第三配对码；在第二主控单元200通过第三配对码与第一主控单元100通信成功后，适配座20判定设备本体10与适配座20匹配完成。在第二主控单元200获取第一主控单元100的第一配对码后，第二主控单元200将自身的第二配对码修改以匹配第一主控单元100的第一配对码，得到第三配对码，此时，第一主控单元100与第二主控单元200之间进行通信校对，在通信成功且校对无误后，说明适配座20与设备本体10匹配成功，具体过程为：第二主控单元200通过第三配对码给第一主控单元100发送数据，若第一主控单元100能够接收到第二主控单元发送的数据，则说明第二主控单元200与第一主控单元100无线通信成功；或者是第一主控单元100通过第一配对码给第二主控单元200发送数据，若第二主控单元200能够接收到第一主控单元100发送的数据，则说明第一主控单元100与第二主控单元200无线通信成功；当二者通信成功后，适配座20判定设备本体10与适配座20匹配成功。本案的设备本体为无线空间交互笔，当然，也可以是其它无线设备。本发明中，无线设备包括设备本体10和适配座20，设备本体10与适配座20无线通信连接，且适配座20与终端电连接；当设备本体10插入适配座20内时，适配座20将自身的第二配对码修改，以匹配设备本体10的第一配对码，并且，在第二主控单元200通过修改后得到的第三配对码与第一主控单元100通信成功后，完成设备本体10和适配座20的匹配，从而实现设备本体10与适配座20一对一通信。本发明通过对设备本体10设定配对码，实现设备本体10与适配座20的匹配，当设备本体10为多个时，只需分别插入适配座20内后，且设备本体10与适配座20通信成功后，即可实现与适配座20的分别匹配，进而实现设备本体10的无线交互功能。进一步地，设备本体10内还设有运动传感单元101，第一主控单元100与运动传感单元101电连接；运动传感单元101为9轴运动传感器，9轴运动传感器包括加速度计、微机电陀螺仪及磁力计，且加速度计、微机电陀螺仪及磁力计集成于一颗芯片上。运动传感单元101的信号发送给第一主控单元100，第一主控单元100将运动传感单元101的信号发送给第二主控单元200，且第二主控单元200将运动传感单元101的信号发送给处理器30，且处理器30通过姿态结算算法得到设备本体10的姿态角度。9轴运动传感器为9轴IMU，IMU是惯性测量装置(InertialMeasurementUnit)的简称，通常包含陀螺仪和加速度计，陀螺仪测量的是角速度，即物体转动的速度，把速度和时间相乘，即可以得到某一时间段内物体转过的角度；加速度计测量的是物体的加速度；9轴IMU由于含有磁力计，这样运动传感器的航向姿态有了校正补偿，因此不会存在6轴IMU航向漂移问题。进一步地，设备本体10还设有标记特征点40，9轴运动传感器结合姿态解算算法得到述设备本体10的姿态角度后发送给处理器30，处理器30通过视觉追踪系统追踪标记特征点40的状态信息，基于状态信息及姿态角度，处理器计算设备本体10的刚体姿态定位。请参阅图6，本实施例中，标记特征点40设置在交互笔的笔尖，操作交互笔刚体姿态定位原理：1)多目立体视觉测出标记点在全局坐标系下的位置；2)笔只有一个标记特征点，视觉只能测量出笔刚体前端部分的位置，即X/Y/Z3个方向的平动自由度，至于笔的具体指向，依靠运动传感器解算的姿态角度得出；3)考虑到结构空间限制和成本因素，在操作笔中加入9轴IMU运动传感器(集成Mems陀螺仪、3轴加速度计、3轴磁力计)作为方向传感器，结合姿态解算算法可以得到操作笔的姿态角度。进一步地，设备本体10上还设有操作反馈单元102和标记发光单元103，第一主控单元100分别与操作反馈单元102和标记发光单元103电连接，根据设备本体10的插入信号确定设备本体10的状态变换时，操作反馈单元102反馈设备本体10的状态。操作反馈单元102采用震动马达反馈震动，采用另一第一三色灯指示信号匹配，插入适配座20时，蓝灯闪烁，通信匹配后亮绿色，此时取出就已经自动配对无线通信；标记发光单元103通过第一主控单元100、第二主控单元200与处理器30无线通信连接，处理器30与终端的视觉跟踪系统电连接，以供视觉跟踪系统通过标记发光单元103跟踪设备本体10的位置。进一步地，操作反馈单元102包括马达和第一三色灯，第一主控单元100分别与马达和第一三色灯电连接；设备本体10插入适配座20内后，第一主控单元100控制马达震动，且控制第一三色灯指示闪烁蓝灯；设备本体10与适配座20匹配完成后，第一主控单元100控制第一三色灯点亮绿灯；设备本体10与适配座20匹配不成功时，第一主控单元100控制第一三色灯点亮红灯。操作反馈单元102采用震动马达反馈震动，采用另一第一三色灯指示信号匹配，插入适配座20时，蓝灯闪烁，通信匹配后亮绿色，此时取出就已经自动配对无线通信。进一步地，适配座20内设有充电口201，设备本体10内设有充电电池104，设备本体10插入适配座20内后，充电电池104通过充电口201充电。进一步地，设备本体10还设有电源指示单元106，电源指示单元106与第一主控单元100电连接；电源指示单元106为第二三色灯，用以指示所述充电电池的充电状态。设备本体10的电源指示单元106，当电流低时红灯闪烁，充电时呈黄色，充电完成亮绿色。并且，设备本体10内还设有按键反馈单元105，为了减少按键操作对运动传感单元101的影响，按键可以采用光感应按键，这样不会有机械按键的振动。设备本体10内还设有操作指示单元107，无线通信单元，采用蓝牙一对一通信方案。设备本体10还设有电池管理单元108，用于管理充电电池104的充电。适配座20通过USB连接终端，它可以和设备本体10笔直接无线通信，也可以将设备本体10的数据透传给处理中心，同时适配座20引出USB充电口201给设备本体10充电。适配座20的状态指示单元202是三色信号灯，在操作匹配时会同设备本体10呈现一样的显示状态。适配座20还设有状态指示单元202，用于指示适配座20的工作状态。为了实现上述目的，本发明还提供一种如上述所述的无线设备的匹配方法，请参阅图4，图4为本发明一种无线设备的匹配方法第一实施例的流程示意图。在第一实施例中，无线设备的匹配方法包括以下步骤：S10，在适配座检测到设备本体的插入信号后，所述适配座获取所述设备本体的第一配对码；S20，所述适配座将自身的第二配对码修改以匹配所述设备本体的第一配对码，得到第三配对码；S30，在所述适配座通过第三配对码与所述设备本体通信成功后，所述适配座判定所述设备本体与所述适配座匹配完成。本实施例中，在适配座检测到设备本体的插入信号后，所述适配座获取所述设备本体的第一配对码；所述适配座将自身的第二配对码修改以匹配所述设备本体的第一配对码，得到第三配对码；在所述适配座通过第三配对码与设备本体通信成功后，所述适配座判定所述设备本体与所述适配座匹配完成。每一支笔出厂时根据硬件序列号自动生成了唯一配对码；当要使用某支无线交互空间笔时，首先笔插入适配座，适配座检测到笔插入后会通过有线方式自动获取笔的配对码，此时适配座的MCU会修改自身的配对码以匹配笔；在适配座更改配对码后，会进行无线通信校对，通信成功并校对无误后状态指示绿色，说明可以取出笔直接进行无线交互。在进行操作之前，整个硬件的视觉追踪系统会追踪笔的标记点状态，如果发现笔一直不亮，系统会弹出提示当前所持的设备本体未在交互空间内，或者设备本体本身不匹配。基于第一实施例，提出本发明无线设备的匹配方法的第二实施例，请参阅图5，第二主控单元与终端的处理器电连接；步骤S30之后，所述无线设备的匹配方法还包括：S40，在所述适配座接收到所述设备本体的取出信号后，所述适配座将取出信号发送给处理器；S50，所述处理器通过视觉追踪系统追踪所述设备本体的标记特征点的状态信息，且所述处理器获取所述设备本体的姿态角度；S60，基于所述状态信息及姿态角度，所述处理器计算设备本体的刚体姿态定位。本实施例中，在所述适配座接收到所述设备本体的取出信号后，所述适配座将取出信号发送给处理器；所述处理器通过视觉追踪系统追踪所述设备本体的标记特征点的状态信息，且所述处理器获取所述设备本体的姿态角度；基于所述状态信息及姿态角度，所述处理器计算设备本体的刚体姿态定位。操作设备本体的刚体姿态定位原理：1)多目立体视觉测出标记点在全局坐标系下的位置；2)设备本体只有一个标记特征点，视觉只能测量出笔刚体前端部分的位置，即X/Y/Z3个方向的平动自由度，至于设备本体的具体指向，依靠运动传感器解算的姿态角度得出；3)考虑到结构空间限制和成本因素，在操作设备本体中加入9轴IMU运动传感器，其中，9轴IMU运动传感器集成Mems陀螺仪、3轴加速度计、3轴磁力计作为方向传感器，结合姿态解算算法可以得到操作设备本体的姿态角度。本发明实现的具体效果为：1、采用9轴运动传感器结合笔端标记点定位跟踪，运动漂移小、定位灵敏，同时减少了标记点主动发光的耗电；2、空间交互设备采用无线相对于有线方案具有便携和省缺杂乱线路的优势，没有线缆的束缚，无拖拽感，用户操作更便捷；3、可以实现较远地方的操作，特别适合空间交互操作，满足用户的极致追求体验；4、由于携带方便，也会导致无线设备很容易丢失，新换的连带电脑端的适配器一起更换，让所有的笔插入配对座自动匹配通用，这样即实现了任何新的笔无线设备即插即用自动匹配功能。此方法解决了无线设备丢失后所有配件需要全部更换问题，同时也可以让一个工作空间之类的所有笔可以换用；5、通过插入匹配座匹配后，笔和匹配座采用专门的蓝牙一对一通信，进而防止其他无线产品干扰；6、设计的匹配座在笔插入后自动给笔的电池充电，解决了无线设备电池更换或充电问题。此外，本发明实施例还提出一种可读存储介质，所述可读存储介质上存储有无线设备的匹配程序，所述无线设备的匹配程序被处理器执行时实现如上所述的无线设备的步骤。本发明可读存储介质的具体实施例与上述无线设备的各个实施例基本相同，在此不做赘述。需要说明的是，在本文中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者终端不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者终端所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括该要素的过程、方法、物品或者终端中还存在另外的相同要素。上述本发明实施例序号仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。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上述实施例方法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，但很多情况下前者是更佳的实施方式。基于这样的理解，本发明的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，该计算机软件产品存储在如上所述的一个存储介质(如ROM/RAM、磁碟、光盘)中，包括若干指令用以使得一台终端设备(可以是手机，计算机，服务器，空调器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述的方法。以上仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的
技术领域：
，均同理包括在本发明的专利保护范围内。当前第1页1 2 3