一种空间气压感应的互动装置及其方法

1.一种空间气压感应的互动装置，其特征在于，所述互动装置包括：
气压传感器阵列，检测周围环境的气压变化，生成一测量值；
单片机，与所述气压传感器阵列连接，以接收并传输所述气压传感器输出的测量值；
处理器，与所述单片机连接，以接收所述单片机传输的测量值，并对所述测量值进行分析，以生成不同的交互场景，从而实现人与所述互动装置之间的良好互动；
温度传感器，与所述气压传感器阵列连接，以过滤掉由于人体吹气或者自然风造成的周围环境气压变化对所述气压传感器的测量值的干扰。
2.如权利要求1所述的互动装置，其特征在于，所述互动装置还包括：
交互屏幕，所述气压传感器阵列设置于所述交互屏幕上，用以感测周围环境气压变化。
3.如权利要求1所述的互动装置，其特征在于，所述气压传感器阵列中的若干气压传感器均匀分布。
4.如权利要求1所述的互动装置，其特征在于，所述互动装置还包括：
通讯接口，所述单片机通过所述通讯接口与所述处理器连接，所述通讯接口在所述单片机与所述处理器之间传输数据或者指令。
5.如权利要求1所述的互动装置，其特征在于，所述气压传感器阵列采用差分算法生成所述测量值。
6.一种空间气压感应的方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
步骤一，由一单片机设定气压传感器气压变化的阈值Pt以及计算平均值的步长m；
步骤二，所述单片机发送指令读取所述气压传感器的气压初始值P0；
步骤三，将P0赋值给气压平均值Pavg；
步骤四，由所述单片机读取气压传感器的实时气压值Pi；
步骤五，如果Pi-Pavg的绝对值大于Pt，则判断所述气压传感器感测到气压变化；
步骤六，更新Pavg＝(pavg*(m-1)+pi)/m；
步骤七，跳转到步骤四，循环执行，以不断检测所述气压传感器的实时气压值。

一种空间气压感应的互动装置及其方法\n技术领域\n[0001] 本发明涉及感测技术领域，尤其涉及一种空间气压感应的互动装置及其方法。\n背景技术\n[0002] 体感技术，使人们能够直接使用肢体动作与周边的装置或环境互动，而无需使用任何复杂的控制设备。例如体感游戏可以不用任何控制器，使用肢体动作控制游戏里的玩家，让用户更真实地遨游在游戏的海洋中。并且，随着技术的进步，体感技术还可以用在商场的服装店，设置用户可以在网上随意试穿自己喜欢的衣服。\n[0003] 现有的传感技术，主要包括图像传感技术，比如微软的颜色和深度感应镜头kinect；距离传感技术，比如红外接近传感技术、超声波距离传感技术；手势动作感应技术，比如leap motion；声音阵列传感技术等。\n[0004] 气压传感器是一种通用的传感器，主要应用在一些智能设备和气象检测设备中，比如带高气压检测的GPS设备，这种GPS设备通过气压传感器检测环境气压，进一步计算出海拔高度。现如今还没有一种体感设备利用环境气压变化来实现人与设备交互。\n发明内容\n[0005] 本发明针对现有技术的局限性，开创性地提供一种空间气压感应的互动装置及其方法，通过气压传感器阵列感测周围环境的气压变化，来生成不同的交互场景，无需复杂的控制系统即可实现人与装置之间的良好互动。\n[0006] 本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：\n[0007] 提供一种空间气压感应的互动装置，其特征在于，所述互动装置包括：\n[0008] 气压传感器阵列，检测周围环境的气压变化，生成一测量值；\n[0009] 单片机，与所述气压传感器阵列连接，以接收并传输所述气压传感器输出的测量值；\n[0010] 处理器，与所述单片机连接，以接收所述单片机传输的测量值，并对所述测量值进行分析，以生成不同的交互场景，从而实现人与所述互动装置之间的良好互动。\n[0011] 优选的，上述的互动装置还包括：\n[0012] 交互屏幕，所述气压传感器阵列设置于所述交互屏幕上，用以感测周围环境气压变化。\n[0013] 优选的，上述的互动装置，其中，所述气压传感器阵列中的若干气压传感器均匀分布。\n[0014] 优选的，上述的互动装置还包括：\n[0015] 通讯接口，所述单片机通过所述通讯接口与所述处理器连接，所述通讯接口在所述单片机与所述处理器之间传输数据或者指令。\n[0016] 优选的，上述的互动装置还包括：\n[0017] 温度传感器，连接在所述气压传感器阵列与所述单片机之间，通过设置所述温度传感器的过滤值，以过滤掉由于人体吹气或者自然风造成的周围环境气压变化对所述气压传感器的测量值的干扰。\n[0018] 优选的，上述的互动装置，其中，所述气压传感器阵列采用差分算法生成所述测量值。\n[0019] 本发明还提供一种空间气压感应的方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：\n[0020] 步骤一，由一单片机设定气压传感器气压变化的阈值Pt以及计算平均值的步长m；\n[0021] 步骤二，所述单片机发送指令读取所述气压传感器的气压初始值P0；\n[0022] 步骤三，将P0赋值给气压平均值Pavg；\n[0023] 步骤四，由所述单片机读取气压传感器的实时气压值Pi；\n[0024] 步骤五，如果Pi-Pavg的绝对值大于Pt，则判断所述气压传感器感测到气压变化；\n[0025] 步骤六，更新Pavg＝(pavg*(m-1)+pi)/m；\n[0026] 步骤七，跳转到步骤四，循环执行，以不断检测所述气压传感器的实时气压值。\n[0027] 上述技术方案具有如下优点或有益效果：本发明提供的一种空间气压感应的互动装置及其方法，通过气压传感器阵列感测周围环境的气压变化并生成测量值，由处理器根据测量值生成不同的交互场景，以实现人与装置之间的良好互动。本装置不需复杂的控制系统，即可让人们身临其境地与互动场景实现良好交互。\n附图说明\n[0028] 通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明及其特征、外形和优点将会变得更加明显。需要注意的是，附图中并未按照比例绘制相关部件，重点在于示出本发明的主旨。\n[0029] 图1是本发明的空间气压感应的互动装置的模块示意图；\n[0030] 图2时本发明的空间气压感应的方法流程图。\n具体实施方式\n[0031] 下面结合附图和具体的实施例对本发明作进一步的说明，但是不作为本发明的限定。\n[0032] 实施例一：\n[0033] 参照图1，本发明的空间气压感应的互动装置，主要包括：气压传感器阵列1(图中由于版图限制，只示出了一部分气压传感器，于实际应用中该气压传感器阵列1中的气压传感器的数量可根据不同的场景需求作调整，本实施例对此不作限制)，本实施例采用通用的气压传感器串联连接组成该气压传感器阵列1，例如博士BMP180传感器、Freescale的MPL3115A2等。选用多个气压传感器组成气压传感器阵列1，可以提高检测环境气压变化的精度，并且这些气压传感器均匀分布，以实现响应速度快、检测精度高的优点。\n[0034] 作为一个优选的实施例，本实施例中气压传感器阵列1设置在一交互屏幕2上，如图1所示，气压传感器阵列1中的若干气压传感器均匀分布在该交互屏幕2的表面，以实现全角度的感应。例如，用户A在左下角往交互屏幕2上吹气，因为整个交互屏幕2的表面均分布有气压传感器，这样吹气的角度甚至力度都不再受限制，任何一个方向甚至任何一种力度的吹气均能够被相应位置的气压传感器检测到，大大提升了检测的精度。\n[0035] 单片机3，与气压传感器阵列1连接，用以接收并传输气压传感器阵列1检测到的环境气压变化的测量值。\n[0036] 处理器5，与单片机3连接，用以根据气压传感器阵列1检测到的环境气压变化的测量值在屏幕上生成不同的交互内容，以实现人与装置之间的良好互动。\n[0037] 电源6，与单片机3和交互屏幕2连接，以提供电源给本实施例的空间气压感应的互动装置。\n[0038] 具体的，如图2所示，上述空间气压感应的互动装置感测气压变化的方法主要包括以下步骤：\n[0039] 步骤一，由单片机3设定气压传感器(以气压传感器阵列1中的一个气压传感器为例进行说明)气压变化的阈值Pt以及计算平均值的步长m；步骤二，单片机3发送指令读取气压传感器的气压初始值P0；步骤三，将P0赋值给气压平均值Pavg；步骤四，由单片机3读取气压传感器的实时气压值Pi；步骤五，如果Pi-Pavg的绝对值大于Pt，则判断该气压传感器感测到气压变化，也即检测到用户的吹气行为；步骤六，更新Pavg＝(pavg*(m-1)+pi)/m；步骤七，跳转到步骤四，循环执行，以不断检测该气压传感器的实时气压值。\n[0040] 作为一个优选的实施例，本实施例的互动装置还包括通讯接口4，连接在单片机3与处理器5之间，因为单片机3的输入输出功能有限，通过增设通讯接口4，可以灵活准确地实现单片机3与处理器5之间的数据交换。\n[0041] 作为一个优选的实施例，本实施例的互动装置的单片机3内部还嵌入设置有滤波功能，以滤除单片机3传输气压传感器阵列1检测到的环境气压变化的测量值时生成的抖动误差。\n[0042] 作为一个优选的实施例，本实施例的互动装置还包括温度传感器(图中未示出)，与气压传感器阵列1连接，以过滤掉由于人体吹气或者自然风造成的周围环境气压变化对气压传感器阵列1的测量值的干扰。例如，将该气压感应互动装置放置于室内以供用户体验，用户B往该气压感应互动装置的交互屏幕2上吹气以期待体验相应的交互场景，此时用户C快速经过交互屏幕2带动周围的气流变化从而被气压传感器阵列1检测到。因为用户B吹气不仅导致周围气压变化而且带有温度变化，而用户C经过只带来气压变化，这时温度传感器就可以根据事先设定的过滤值(这一过滤值为过滤掉不带温度变化或者温度变化非常轻微，而留下带有显著温度变化的测量值的阈值范围)，将用户C带来的气压变化数值过滤掉，而留下用户B吹气导致的气压变化值，也即在这一场景中过滤掉了由于环境中自然风等因素造成的对气压传感器阵列1的干扰。当然，通过调整温度传感器的过滤值，可以实现过滤掉人的吹气而保留周围环境中自然风带来的气压变化值(例如将该气压感应互动装置放置于室外，使其根据室外风力变化自动变换交互场景)。\n[0043] 实施例二：\n[0044] 当利用本发明的空间气压感应的互动装置进行交互时，其工作原理为(为方便阐述，本实施例仍采用上述实施例一中的互动装置进行叙述)：\n[0045] 以人体吹气为例，当用户D对着交互屏幕2吹气时，引起局部范围内的气流变化，并进一步产生局部气压的变动，通过气压传感器阵列1检测到此处气压的突然变化(也即单片机3检测到气压传感器阵列1中的若干个气压传感器的气压变化)，从而捕捉到用户D的吹气动作。因为气压传感器阵列1在感知用户D吹气动作的同时会受到很多随机的干扰，比如大气压本身是一个不固定的值，气压绝对值每天都会发生很大的变化；比如周围环境中自然风或者其他用户的干扰，也会引起测量值的变化；因此本实施例中对气压传感器阵列1的测量值做了针对性的处理，使之能够准确地检测出用户D的吹气行为。\n[0046] 当气压传感器阵列1捕捉到用户D的吹气动作后，采用差分算法，取气压传感器的相对的值，过滤掉大气压本身随机性造成的误差，生成一测量值，并将该测量值发送给单片机3。单片机3接收到测量值后进将该测量值通过通讯接口4传送给处理器5。处理器5接收到测量值后进行分析处理，看是否有用户朝着气压传感器阵列1吹气。若有，则在交互屏幕2上生成不同的交互内容，以实现人与装置之间的良好互动。\n[0047] 本实施例的空间气压感应的互动装置可以作为单独的体感设备，成为电脑、手机等智能设备的外设。当连接到电脑后手机上时，电脑或手机的屏幕可以充当气压感应互动装置的交互屏幕，与用户实现良好互动。\n[0048] 或者，可以把该互动装置的传感器阵列均匀地分布在投影的墙面上，如一个体感设备体验室中，与投影空间内的所有人互动。投影技术是通过投影机把数字内容投影到平面空间，通过传感器技术，可以感知人体的行为和动作，与数字内容实现互动，赋予数字内容更多的变化。例如，投影的内容为一片大草原，草原上星星点点长着蒲公英，当人走进蒲公英，对着蒲公英吹气时，通过气压传感器检测气压变化，投影系统感知到人的吹气行为，则投影的蒲公英就会被吹散，蒲公英的种子在空中飘散，让人犹如在草原上一般感受到周围真实的环境。由于气压传感器阵列覆盖了整个投影范围，所以在投影内容中的多个蒲公英可以同时被吹散，进一步接近真实的环境，使得虚拟世界和真实世界进一步融合，达到完美的互动体验。\n[0049] 综上所述，本发明公开了一种空间气压感应的互动装置及其方法，通过气压传感器阵列感测周围环境的气压变化并生成测量值，由处理器根据测量值在屏幕上生成不同的交互内容，以实现人与装置之间的良好互动。本装置不需复杂的控制系统，即可让人们身临其境地与互动场景实现良好交互。\n[0050] 本领域技术人员应该理解，本领域技术人员在结合现有技术以及上述实施例可以实现各种变化例，这样的变化例并不影响本发明的实质内容，在此不予赘述。\n[0051] 以上对本发明的较佳实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，其中未尽详细描述的设备和结构应该理解为用本领域中的普通方式予以实施；任何熟悉本领域的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围情况下，都可利用上述揭示的方法和技术内容对本发明技术方案做出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例，这并不影响本发明的实质内容。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均仍属于本发明技术方案保护的范围内。