logitech三维鼠标及其在三维场景漫游中的应用

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1、第卷第期计算机工程年月乙户西·文章编号一一刁一刁文献标识码中工程应用技术与实现图分类号三维鼠标及其在三维场景漫游中的应用磨荣开,王宏伟,任敏,贺汉根《国防科技大学机,电工程与自动化学院长沙》摘要着重介绍,了如何运用维鼠标作为雄场景漫游时的视点控制传感器并提出了一种基于多线程的漫游框架关键词维鼠标场景漫游维场景,,浦,,一一,一。【交叉,”,只维空间中的对象一般都具有空间自由度信息对它们从而形成一个有效区’接收器有在的操作一般要求跟踪控制装置具有自由度的信息输出,传这个”有效区”内移动,其位、方向及按健状态等信息才统,的维平面上的跟踪设备显然不能满足要求近年来随可

2、被跟踪到着虚拟现实技术、人机交互技术以及其它计算机技术的发港收器接收器在其前端有个也呈三角形配呈的麦,这类能够输克风见图,个黑点即是麦克风依靠这个麦克风,展出自由度信息的跟踪设备也有了很大的发目前已有多种商用,””展设备投入使用如的接收器在有效区内以每秒次的频率采样由发射器发出、、的超声波信号,并通过与控制单元的连线把采集到的信号送和,、的和。至控制单元然后方向及按健等由控制单元将其转换成位置维鼠标的系统原理状态等信息维鼠标是一种超声波式的维空间位传感。器它可以通过串口向主机兼容机或高端工作站传输维空间的位呈信息和方向信息,即、、坐标值和偏航角、倾抖角、滚转角”

3、维鼠标有两种操作模式维模式和维模式。本文主要讨论它在维模式下的应用系统组成维鼠标在硬件上由发封器、接收器和控制单元。部分组成如图图接收器的麦克风所示图接收器的按键,如图图维鼠标系统构成图接收器上有个按健个顶按健和个暂停按健发射器维鼠标发射器由个呈三角形配里,,,“作者简介后荣开一男研究生研究方向计算机图形的超声波扬声器组成每个扬声器均以圆锥形向空间,,,,学和虚拟现实王宏伟博士后任敏研究生贺汉根博导发出的超声波这个超声波圆锥在发射器前方相互一一收稿日期一一个顶按健可以兼容微软健鼠标的功能而暂停健可以于自己的上层应用允许你在控制单元暂停向主机发送鼠标状态数据的情况

4、下移作者根据所在实验室研究项目的要求,开发了一套,,动接收器当然也可以在用户特定的应用中为该健赋予其维鼠标函数库考虑到可移植性问题定义了口口,他功能特定于维鼠标应用的串通信接函数并在,和控制单元控制单元是维鼠标的系统核两个操作系统上具体实现这样就使维鼠标函数,,心发射器和接收器均与其相连它通过璐串口向主机库做到了与串口通信细节无关当以后需要移植到其它系统,,只需口。下传输维鼠标的各种信息字节流如鼠标的状态数据包时替换底层的串通信细节即可面是这套的、、、括位置方向及按健状态等信息硬件检测结果硬件框架图版本信息等三维鼠标函数库·维鼠标的维坐标系维鼠标采用右手规则的笛

5、卡尔坐标系来决定,发射器和接收器的空间关系也即接收器相对于发射器的位串口通信接口函数置和方向,如图其中,轴穿过左、右扬声器或麦克风的中心,轴穿过顶扬声器或麦克风的中心,并垂直于轴下的串下的串口通信口通信图维鼠标框架图为了方便上层应用,用语言定义了更高层的数据结构,以隐藏控制单元发出的数据包格式细节吧几毛,,,,坐标值一,,一倾抖角,偏航角,滚转角””服接收器是否出了有效区“。否在,,边缘”接收器是区左健是否按下图维鼠标的坐标系中健是否按下基于图中的两个坐标系,维鼠标的位呈则定义为接右健是否按“暂停健是否按下收器坐标系的原点在发射器坐标系中的坐标值而个方向,即倾抖

6、角角则是接收器绕发射器坐标系坐标轴的旋转角,、,其中倾抖角偏航角和滚转角的单位都是角度是接收器绕轴的旋转角偏航角是接收器绕轴的旋转,多线程的漫游框架角滚转角是接收器绕轴的旋转角上述个方向角的定使用维鼠标作为维场景漫游的视点跟踪传感义均遵循右手规则,器时需要用户的应用必须不断地从串口采集维鼠标的状维鼠标在场景漫游中的应用态数据,以跟踪观察者对视点位里和视线方向的改变通常维场景的漫游就是观察者在维空间中不断改变视点的这有两种方法,、、位置并进行俯视仰视环视等多种方式的观察由计算在应用程序中创建定时器,并在定时器的响应函数,机图形学理论可知对于一个构造在世界坐标系中的

7、维场口,获取控中阻塞串制单元所传过来的最新一帧数据由于控制单,、,景漫游的本质就是通过改变观察空间来达到从不同位置元是以固定的频率向主机传检状态数据因此为定时器选择适当的角度观察场景的目的在观察空间的其它参数如前后界定时周期是关健,否则很容易造成数据丢失另外,由于应用程序,、、,需要不断地响应定时器函数因此维场景的绘制速度必然会受到面离视点的距离视角纵横比等不变的情况下可以用。影响、的变换矩阵进行视点变换来改变观察空间位置和方向,采用多线程的应用程序框架可以创建一个辅助线程来专门因此用维鼠标作为场景漫游的视点跟踪传感器,负责与维鼠标有关的操作诸如程序启动之初维鼠

8、标的硬件自,,时其漫游过