技术领域
[0001] 本
发明涉及智能
车库技术领域，具体的说，涉及一种基于灯光效果的设备运动同步展示系统。
背景技术
[0002] 随着移动智能设备如智能手机、智能手环、智能
手表等销量不断提高，人们的日常生活也越来越丰富，随时随地可以联入网络获取信息、游戏娱乐，由于大多移动设备内都设置了设备动作检测的器件，比如
加速度计、
陀螺仪等，有了这些器件再通过特殊的
软件算法，使人们在使用移动设备时还可以查看身体状态、运动数据等内容。但现有的
数据处理还很初级，手机摇一摇只能作为一个触发控制来获取信息，设备的瞬时加速度来确认走动，而没有对这些设备动作数据做更复杂的处理，从而为人们提供更多移动设备运动中的操作。
[0003] 同时，现有设备展示信息的主要方式还是屏幕显示，对于复杂的信息能有效地反应细节，但在一些简单内容上，不断打开屏幕查看会很麻烦，比如用户娱乐过程中需持续摇动手机，通过摇动的次数或
频率获得娱乐体验，但摇动时不方便直接查看摇动情况，此时就需要通过其他方式来展示手机的摇动数据；又或者有
氧跑步时，运动者配戴手环跑动，运动者需要手环记录跑步情况，而又不能中断跑步查看手环显示，此时也需要其他方法来反应手环的运动状况。
[0004]
现有技术的缺点：设备运动数据处理方式简单，不能满足用户越来越丰富的生活需求，且运动数据的展现方式单一，有时会不便于查看。
发明内容
[0005] 针对上述
缺陷，本发明提出一种基于灯光效果的设备运动同步展示系统，将运动数据同步转换成灯光的RGB值，可以此反应设备的运动幅度/运动频率/运动
姿态，并用灯光的形式来展现，使用户直观地看到这种简单的数据，而不需要频繁点开屏幕查看。
[0006] 为达到上述目的，本发明采用的具体技术方案如下：
[0007] 一种基于灯光效果的设备运动同步展示系统，包括：
[0008] 三轴运动
数据采集机构，用于获取运动设备的三轴运动数据；
[0009] 数据处理中心，用于提取所述三轴运动数据的x轴姿态参数、y轴姿态参数、z轴姿态参数，并将所述x轴姿态参数、y轴姿态参数、z轴姿态参数转换成RGB值；
[0010] 灯光效果展示机构，用于展示所述RGB值对应的效果灯光；
[0011] 所述三轴运动数据采集机构的数据输出端组连接所述数据处理中心的输入端组，所述数据处理中心的输出端组连接所述灯光效果展示机构的RGB值输入端组。
[0012] 通过上述设计，运动设备在摇动或转动时，其动作会形成精确的数据，即三轴运动数据，该数据会被提取为姿态参数，这里说的姿态可以是偏转的
角度，也可以是摇动的加速度，加速度反应设备瞬间运动的快慢，以此可反应设备的运动频率，而姿态参数经转换得到RGB值，该RGB值就能直接输入
LED灯中形成对应的灯光，当设备运动变化时，对应的姿态参数就会改变，则RGB值也不同，映射出的灯光效果也不一致，因此，灯光会随着运动设备的运动姿态不断变化，或明暗度不断改变，或色彩逐渐变换，始终是与设备的运动情况同步的，则用户就能在操作设备的时候直观看到灯光同步的设备运动。
[0013] 进一步设计，所述三轴运动数据采集机构包括加速度计、
电子罗盘，则所述运动设备的三轴运动数据为对应的加速度计的三轴加速度数据、
电子罗盘的方向数据。
[0014] 此时，数据处理中心提取的所述x轴姿态参数为设备的x轴加速度，所述y轴姿态参数为设备的y轴加速度，所述z轴姿态参数为设备的z轴加速度，各个轴可根据
坐标系建立的不同进行对应处理，如以场景空间的实际方向轴为三轴坐标(x、y、z)的建立
基础，若加速度计采集的三轴数据为运动设备的相对坐标系，每个轴的数据还要联合方向数据转换成对应的x轴加速度、y轴加速度、z轴加速度；但以运动设备本身的方向轴为三轴坐标(x、y、z)，就不需再对加速度数据转换坐标系处理。加速度数据可作为运动快慢的分析数据，即通过上述设计，可以反应设备的运动频率，在摇一摇游戏、运动呼吸灯等方面有明显的同步效果，如摇得更快，灯光更亮，且来回摇动时，加速度值会产生变化，灯光
亮度也随加速度值的变化由明转暗再由暗转明，灯光亮的情况与摇动的程度同步跟随。
[0015] 进一步设计，所述三轴运动数据采集机构包括陀螺仪、电子罗盘，则所述运动设备的三轴运动数据为对应的陀螺仪的三轴
角速度数据、电子罗盘的方向数据。
[0016] 则此时数据处理中心提取的所述x轴姿态参数为设备的x轴角速度，所述y轴姿态参数为设备的y轴角速度，所述z轴姿态参数为设备的z轴角速度，角速度数据能够反应设备转动过程中的偏转角度，当设备发生转动时，灯光可以直接映射转动角度大小，如转动幅度更大时，角速度也更大，此时灯光更亮，在设备转动过程中，灯光逐渐变亮，而不是直接由很暗变为很亮；亦或通过多个LED灯珠形成的排列来反应转动情况，设备向左转时，左侧的灯珠从右到左逐步变亮，再当设备回转到原位的过程，灯珠由左到右逐步变暗，形成灯光随设备也在同步转动的效果。
[0017] 更进一步地，所述三轴运动数据采集机构包括加速度计、陀螺仪、电子罗盘，则所述运动设备的三轴运动数据包括加速度计的三轴加速度数据、陀螺仪的三轴角速度数据、电子罗盘的方向数据。
[0018] 此时，数据处理中心提取的所述x轴姿态参数包括设备的x轴加速度和x轴角速度，所述y轴姿态参数包括设备的y轴加速度和y轴角速度，所述z轴姿态参数包括设备的z轴加速度和z轴角速度，本设计可以实现前面描述的两种效果，即反应设备运动的频率和转动的状态，还可形成两种效果结合的更复杂的效果，即设备的运动总是既有位移的改变又有角度的改变，此时通过加速度值的变化改变灯
光亮度，又通过角速度值的变化改变灯光阵列亮起的范围和灯珠数量。
[0019] 更进一步设计，所述x轴姿态参数、y轴姿态参数、z轴姿态参数所对应的x轴、y轴、z轴为基于运动设备的三轴所建立的原始坐标轴。
[0020] 上述设计即以设备的相对方向侧作为三轴坐标建立，如设备的左右侧方向为x轴，前后侧方向为y轴，上下侧方向为z轴，当加速度计或陀螺仪采集的数据为设备的相对方向侧数据时，其姿态数据的数据即为检测到的数据，无需转换坐标系计算处理，不转换坐标系的数据处理时间更短，可以更快同步灯光。
[0021] 更进一步设计，所述x轴姿态参数、y轴姿态参数、z轴姿态参数所对应的x轴、y轴、z轴为基于空间场景的三轴所建立的新的坐标轴；
[0022] 由于设备本身的相对方向侧与空间场景会有不同，而采集的数据多为基于设备的相对方向测得的，则所述数据处理中心获取所述三轴运动数据后，还要将三轴运动数据转换为新的坐标轴所对应的x轴姿态参数、y轴姿态参数、z轴姿态参数，转换坐标系后便于人的观察，因为人所在的空间场景展现的效果根据空间场景坐标系的姿态参数来计算更符合实际情况。
[0023] 更进一步设计，所述灯光效果展示机构设置有单色光LED灯；
[0024] 则所述数据处理中心得到x轴姿态参数、y轴姿态参数、z轴姿态参数后，将所述x轴姿态参数、y轴姿态参数、z轴姿态参数分别取模，再对取模后的三个值归一化计算，得到归一色值，该归一色值即为对应RGB值。
[0025] 单色光的处理较简单，只需将姿态参数按比例加权(即归一化计算)得到一个综合值(归一色值)，就能得到RGB值，设备姿态变化时，归一色值也会随之不断变化，对应的灯光亮度不断同步变化，形成设备运动的同步灯光展示。
[0026] 更进一步设计，所述灯光效果展示机构设置有彩色光LED灯；
[0027] 则所述数据处理中心得到x轴姿态参数、y轴姿态参数、z轴姿态参数后，将所述x轴姿态参数、y轴姿态参数、z轴姿态参数分别取模，再分别对取模后的值进行色值转换，分别得到对应红色的红值a、对应绿色的绿值b、对应蓝色的蓝值c，则所述红值a、绿值b、蓝值c为对应的RGB值。
[0028] 灯光为彩色光时，姿态参数为三个值，而光色也有三种，则将三个姿态参数与三种色值一一对应时，随着运动姿态的改变，灯光的色彩也会随之变化，而三个姿态参数与三种色值的对应关系可根据爱好进行设定，喜爱红光的可将红值a与前后侧所对应的坐标轴进行对应，喜欢蓝光的则将蓝值c与前后侧所对应的坐标轴进行对应。
[0029] 更进一步设计，所述灯光效果展示机构设置有阵列排布的LED灯组，该LED灯组设置有亮度控制矩阵，所述亮度控制矩阵的每个元素与LED灯组的灯珠一一对应；
[0030] 所述数据处理中心提取三轴运动数据的x轴角速度、y轴角速度、z轴角速度，并将所述x轴角速度、y轴角速度、z轴角速度转换为RGB矩阵，所述RGB矩阵即为所述LED灯组的亮度控制矩阵。
[0031] 当需要具体展现设备的转动情况时，采用上述设计，可以实现灯光与设备同步转动的灯效，若LED灯组为平面阵列排布，则将三轴的角速度数据转为二维的RGB矩阵，从而映射到平面的横轴与纵轴来体现；若LED灯组为立体阵列排布时，可直接将三轴角速度的数据与LED灯组的三轴灯珠数量分别对应，形成阵列灯光，设备在转动时每个转动方向的情况由对应的灯珠数量变化来体现，比如设备横向转动更多时，LED灯组
水平方向亮起更多灯珠，总体形成灯光随设备同步转动的效果。
[0032] 更进一步设计，所述灯光效果展示机构设置有阵列排布的LED灯组，该LED灯组设置有灯光控制矩阵，所述灯光控制矩阵的每个元素与LED灯组的灯珠一一对应；
[0033] 所述数据处理中心提取三轴运动数据的x轴加速度、x轴角速度、y轴加速度、y轴角速度、z轴加速度、z轴角速度，并建立灯光RGB矩阵，所述灯光RGB矩阵即为所述LED灯组的灯光控制矩阵；
[0034] 所述灯光RGB矩阵的元素分布情况由所述x轴角速度、y轴角速度、z角速度计算得到，所述灯光RGB矩阵的每个元素值大小由所述x轴加速度、y轴加速度、z轴加速度归一计算获得，元素分布情况是指亮起的灯珠数量及其分布区域，元素值是指每个灯珠的亮度和/或色彩。
[0035] 通过上述设计，3个角速度数据来控制灯珠的亮起情况，而灯珠的具体亮度情况由3个加速度来控制，比如LED灯组只展现单色光，且每个亮起的灯珠都一致，则只需将角速度对应到阵列上的灯珠分布，再将加速度取模归一，即得到LED灯组上哪些灯珠会亮起，同时亮度大小也确定，两部分变化都与设备的运动同步，因此当设备快速摇动时，LED灯组会随设备方向变化而改变灯光亮起区域，同时亮度随摇动频率出现持续的明暗变化；类似的，LED灯组发出一致的彩色光仅需改变RGB值与加速度的对应关系，就能实现更复杂的灯光效果；
[0036] 更复杂的情况为亮起的LED灯珠亮度不一致，此时可能引入渐变计算，即将需要亮起的灯珠组合视为一个个同心环，使最中心环区域的灯珠RGB值与加速度归一后的值一致，然后从中心到边缘的各个环区域逐渐按比例减小RGB值，使灯光形成中心最亮，由内到外逐渐弱化亮度的灯光效果，但由于加速度归一后的值随设备运动在变化，则整体灯光亮起区域的亮度也在不断变化，形成复杂的灯光效果，灯光在随设备运动变化，但灯光从内到外更加柔和，给人的感官更舒适。
[0037] 更进一步设计，所述三轴运动数据采集机构、数据处理中心、灯光效果展示机构均设置于运动设备上。
[0038] 根据上述设计，手机或手环可以在本体上发出同步运动的灯光效果，在外出或简单运动时可以方便查看实际运动状况，而不用点开屏幕查看数据。
[0039] 更进一步设计，系统设置有运动设备和灯光展示设备，所述数据处理中心包括第一处理器和第二处理器；
[0040] 其中，所述三轴运动数据采集机构和第一处理器设置于运动设备上，所述灯光效果展示机构和第二处理器设置在灯光展示设备上。
[0041] 上述设计将运动设备和灯光展示设备分离，可以应用在游戏系统中，游戏的操作设备作为运动设备，游戏主机或显示器作为灯光展示设备，如游戏
手柄和显示器的灯光，游戏过程中游戏手柄的转动或摇动都能通过灯光来直观展示，为游戏者营造一种游戏气氛；又如手机和智能灯光设备，手机在摇一摇时，智能灯光设备展现手机摇一摇的频率，形成灯光和摇一摇同步亮起，且亮度随摇动频率改变的灯光效果，以此丰富手机摇一摇功能的应用，使现有的摇一摇不再限于单一的智能
开关应用，为使用者提供更多乐趣。
[0042] 进一步地，所述运动设备和灯光展示设备均设置有无线传输机构，所述第一处理器与第二处理器经无线传输机构通信。
[0043] 更进一步设计，所述三轴运动数据采集机构的采集频率不小于25Hz。
[0044] 要达到视觉上灯光与设备运动同步的效果，三轴运动数据采集机构的采集频率有一定影响，由于人眼的反应时间最快为24ms，一般为40ms，采集频率不小于25Hz可以保证灯光变化不太快时肉眼无法分辨灯光相对设备动作延时，从而达到视觉上的同步，如3D游戏中可以明显分辨场景变化的视觉延迟为30fps，对应为每
帧间隔约33ms，该情况下数据采集频率适当提高即可满足视觉上同步的要求。
[0045] 本发明的有益效果：将运动数据同步转换成灯光的RGB值，可以此反应设备的运动幅度/运动频率/运动姿态，并用灯光的形式来展现，使用户直观地看到这种简单的数据，而不需要频繁点开屏幕查看，灯光会随着运动设备的运动姿态不断变化，或明暗度不断改变，或色彩逐渐变换，始终是与设备的运动情况同步的，则用户就能在操作设备的时候直观看到灯光同步的设备运动。
附图说明
[0048] 图3是实施例二的系统示意图；
[0049] 图4是实施例二的工作流程图；
[0050] 图5是实施例三的系统示意图；
[0051] 图6是实施例三的工作流程图；
[0052] 图7是实施例四的系统示意图；
[0053] 图8是实施例四的工作流程图。
具体实施方式
[0054] 下面结合附图及具体实施例对本发明作进一步详细说明：
[0055] 一种基于灯光效果的设备运动同步展示系统，包括：
[0056] 三轴运动数据采集机构，用于获取运动设备的三轴运动数据；
[0057] 数据处理中心，用于提取所述三轴运动数据的x轴姿态参数、y轴姿态参数、z轴姿态参数，并将所述x轴姿态参数、y轴姿态参数、z轴姿态参数转换成RGB值；
[0058] 灯光效果展示机构，用于展示所述RGB值对应的效果灯光。
[0059] 实施例一：
[0060] 如图1所示，所述三轴运动数据采集机构包括加速度计、电子罗盘，则所述运动设备的三轴运动数据为对应的加速度计的三轴加速度数据、电子罗盘的方向数据；
[0061] 所述灯光效果展示机构设置有单色光LED灯；
[0062] 所述三轴运动数据采集机构、数据处理中心、灯光效果展示机构均设置于运动设备上。
[0063] 所述三轴运动数据采集机构的数据输出端组连接所述数据处理中心的输入端组，所述数据处理中心的输出端组连接所述灯光效果展示机构的RGB值输入端组。
[0064] 如图2所示，本实施例的工作原理为：
[0065] 步骤一：数据处理中心实时获取设备上加速度计的三轴加速度数据、电子罗盘的方向数据；
[0066] 步骤二：以空间场景为坐标系，结合方向数据，数据处理中心将三轴加速度数据转换为x轴加速度、y轴加速度、z轴加速度；
[0067] 步骤三：数据处理中心将所述x轴加速度、y轴加速度、z轴加速度取模后加权归一为RGB值；
[0068] 步骤四：数据处理中心将所述RGB值发送至单色LED灯的控制单元，该控制单元令单色LED灯根据RGB值同步发出效果灯光。
[0069] 本实施例的三轴运动数据采集机构的采集频率优选为25Hz。
[0070] 实施例二：
[0071] 如图3所示，所述三轴运动数据采集机构包括陀螺仪、电子罗盘，则所述运动设备的三轴运动数据为对应的陀螺仪的三轴角速度数据、电子罗盘的方向数据；
[0072] 所述灯光效果展示机构设置有彩色光LED灯；
[0073] 所述三轴运动数据采集机构、数据处理中心、灯光效果展示机构均设置于运动设备上。
[0074] 所述三轴运动数据采集机构的数据输出端组连接所述数据处理中心的输入端组，所述数据处理中心的输出端组连接所述灯光效果展示机构的RGB值输入端组。
[0075] 如图4所示，本实施例的工作原理为：
[0076] 步骤一：数据处理中心实时获取设备上加速度计的三轴加速度数据、电子罗盘的方向数据；
[0077] 步骤二：以空间场景为坐标系，结合方向数据，数据处理中心将三轴加速度数据转换为x轴加速度、y轴加速度、z轴加速度；
[0078] 步骤三：数据处理中心将所述x轴加速度、y轴加速度、z轴加速度分别取模，再分别对取模后的值进行色值转换，分别得到对应红色的红值a、对应绿色的绿值b、对应蓝色的蓝值c，则红值a、绿值b、蓝值c即为对应的RGB值；
[0079] 步骤四：数据处理中心将所述RGB值发送至彩色LED灯的控制单元，该控制单元令彩色LED灯根据RGB值同步发出效果灯光。
[0080] 本实施例的三轴运动数据采集机构的采集频率优选为40Hz。
[0081] 实施例三：
[0082] 如图5所示，所述三轴运动数据采集机构包括陀螺仪、电子罗盘，则所述运动设备的三轴运动数据为对应的陀螺仪的三轴角速度数据、电子罗盘的方向数据；
[0083] 设置有运动设备和灯光展示设备，所述数据处理中心包括第一处理器和第二处理器；
[0084] 其中，所述三轴运动数据采集机构和第一处理器设置于运动设备上，所述灯光效果展示机构和第二处理器设置在灯光展示设备上；
[0085] 所述灯光效果展示机构设置有三维阵列排布的LED灯组，该LED灯组设置有亮度控制矩阵，所述亮度控制矩阵的每个元素与LED灯组的灯珠一一对应；
[0086] 所述三轴运动数据采集机构的数据输出端组连接所述第一处理器的输入端组，所述运动设备和灯光展示设备均设置有无线传输机构，所述第一处理器与第二处理器经无线传输机构通信，所述第二处理器的输出端组连接所述灯光效果展示机构的RGB值输入端组。
[0087] 如图6所示，本实施例的工作原理为：
[0088] 步骤一：数据处理中心实时获取设备上陀螺仪的三轴角速度数据、电子罗盘的方向数据；
[0089] 步骤二：以设备的三轴为坐标系，数据处理中心将三轴角速度数据记为x轴角速度、y轴角速度、z轴角速度；
[0090] 步骤三：数据处理中心将所述x轴角速度、y轴角速度、z轴角速度联立为三维RGB矩阵，每一维上的值对应该方向上亮起的灯珠数；
[0091] 步骤四：数据处理中心将所述三维RGB矩阵发送至LED灯组的控制单元，该控制单元令LED灯组根据三维RGB矩阵同步发出效果灯光。
[0092] 本实施例的三轴运动数据采集机构的采集频率优选为50Hz。
[0093] 实施例四：
[0094] 如图7所示，所述三轴运动数据采集机构包括加速度计、陀螺仪、电子罗盘，则所述运动设备的三轴运动数据包括加速度计的三轴加速度数据、陀螺仪的三轴角速度数据、电子罗盘的方向数据；
[0095] 设置有运动设备和灯光展示设备，所述数据处理中心包括第一处理器和第二处理器；
[0096] 其中，所述三轴运动数据采集机构和第一处理器设置于运动设备上，所述灯光效果展示机构和第二处理器设置在灯光展示设备上；
[0097] 所述灯光效果展示机构设置有平面阵列排布的LED灯组，该LED灯组设置有亮度控制矩阵，所述亮度控制矩阵的每个元素与LED灯组的灯珠一一对应；
[0098] 所述三轴运动数据采集机构的数据输出端组连接所述第一处理器的输入端组，所述运动设备和灯光展示设备均设置有无线传输机构，所述第一处理器与第二处理器经无线传输机构通信，所述第二处理器的输出端组连接所述灯光效果展示机构的RGB值输入端组。
[0099] 如图8所示，本实施例的工作原理为：
[0100] 步骤一：数据处理中心实时获取设备上加速度计的三轴加速度数据、陀螺仪的三轴角速度数据、电子罗盘的方向数据；
[0101] 步骤二：以空间场景为坐标系，结合方向数据，数据处理中心将三轴加速度数据转换为x轴加速度、y轴加速度、z轴加速度，将三轴角速度数据转换为x轴角速度、y轴角速度、z轴角速度；
[0102] 步骤三：数据处理中心将所述x轴角速度、y轴角速度、z轴角速度转化为二维RGB矩阵，每一维上的值对应该方向上亮起的灯珠数；
[0103] 步骤四：数据处理中心将所述x轴加速度、y轴加速度、z轴加速度取模后加权归一为归一色值，该归一色值为二维RGB矩阵中心点的元素值，与中心点相邻的元素按所述归一色值的90％计，其外的元素依次折算90％，从而形成二维RGB矩阵最中心的元素值最大，其四个方向上越往外，元素值越小的灯光控制矩阵；
[0104] 步骤五：数据处理中心将所述灯光控制矩阵发送至LED灯组的控制单元，该控制单元令LED灯组同步发出效果灯光。
[0105] 本实施例的三轴运动数据采集机构的采集频率优选为50Hz。
