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大屏幕交互在会议、演讲、火车站、博物馆等场合扮演着很重要的角色，在这些不同于以往桌面交互的新交互场景中，用户多需要站在一定距离之外与大屏幕交互，整个交互过程没有支撑平面，并且用户需要经常走动，而鼠标键盘等传统交互设备机动性差，并且无法脱离支撑平面交互，因而不能很好地满足大屏幕交互的需求。针对这一问题，本文将智能手机应用于大屏幕交互，综合利用其惯性传感器与触摸屏输入提出适用于大屏幕的二维及三维交互技术。首先给出智能手机三维交互框架;然后提出基于惯性传感器的空间姿态解算方法以及分别适用于二维与三维交互场景的两类交互技术;最后应用实例及用户评估表明将智能手机用于公共大屏幕等远距离交互中具有合理性与有效性。
本文的主要工作如下:
1.基于智能手机传感器的空间姿态解算算法研究。
将智能手机的状态分为快速运动状态与接近静止状态，在快速运动状态下采用陀螺仪对时间积分计算手机的空间姿态，在接近静止的状态下用加速度计与电子罗盘计算手机的空间姿态，并对当前的空间姿态进行修正与误差消除。
2.手机与大屏幕交互映射方法研究
将通过传感器计算的空间姿态与触摸屏输入操作结合起来，根据不同的用户应用场景，设计相应的交互操作、定义交互原语以及适合于特定应用场景的交互映射方法。用户只需通过旋转手机并结合手机触屏操作，即可与大屏幕进行自然的二维与三维交互。
3.系统设计与实现
在以上研究的基础上，针对桌面鼠标交互以及虚拟三维空间交互两种场景，定义了相应的交互操作以及交互映射方式，开发了一个基于智能手机传感器的大屏幕交互演示系统，实现了二维交互模块与三维交互两个应用模块，帮助用户改善用智能手机与大屏幕交互的体验。