信息輸入裝置與方法
【專利摘要】本發明公開一種信息輸入裝置與方法。根據本發明的信息輸入裝置，包括：手指位置捕捉單元，其佩戴在用戶的拇指上，用于對拇指的指肚與其余四指的相對運動和相對位置進行捕捉；手勢檢測單元，用于根據手指位置捕捉單元所捕捉的拇指的指肚與其余四指的相對運動和相對位置來檢測用戶的手勢；信息識別單元，用于基于預先確定的映射關系，將手勢檢測單元所檢測到的手勢識別為輸入信息。所述信息識別單元通過線纜或無線信號連接到信息處理裝置，從而將識別的輸入信息發送至所述信息處理裝置，用于處理接收到的輸入信息以在電子設備上輸入相應字符或執行相應命令。根據本發明，用戶能夠以簡單方便的手勢操作而進行復雜而全面的信息輸入。
【專利說明】
信息輸入裝置與方法
技術領域
[0001]本發明涉及電子設備，更具體地涉及電子設備的信息輸入裝置與方法。
【背景技術】
[0002]近年來，隨著電子設備小型化的發展，原來配備在電子設備上的鍵盤漸漸不再成為電子設備的標配，取而代之的是虛擬鍵盤或語音輸入等不占設備空間的非物理設備。
[0003]然而，目前語音輸入技術還處于發展階段，其識別結果距離人們真正所需的效果還存在一定差距，并且，某些場合語音輸入并不方便。此外，目前的虛擬鍵盤技術都是在電子設備的顯示器上顯示鍵盤，由于顯示器也不能太大，因此所顯示的虛擬鍵盤各個按鍵都不大，用戶很容易按錯按鍵。盡管有些虛擬鍵盤并非全字母的QWERT鍵盤，而是用一個鍵表示兩個或更多的輸入候選字符，但這樣的輸入使得用戶操作十分麻煩，而且也同樣會由于空間狹小的問題而出錯。也有在物體表面投射鍵盤的，但是不能隨時隨地使用，比如不便在行走中使用。
[0004]因此，需要一種信息輸入裝置與方法，能夠使得用戶能夠以簡單方便的方式操作，進行復雜而全面的信息輸入。

【發明內容】

[0005]本發明的目的在于提供一種信息輸入裝置與方法，能夠使得用戶能夠以簡單方便的手勢進行操作，進行復雜而全面的信息輸入。
[0006]根據本發明的第一方面，提供一種信息輸入裝置，包括:手指位置捕捉單元，其佩戴在用戶的拇指上，用于對拇指的指肚與其余四指的相對運動和相對位置進行捕捉;手勢檢測單元，用于根據手指位置捕捉單元所捕捉的拇指的指肚與其余四指的相對運動和相對位置來檢測用戶的手勢;信息識別單元，用于基于預先確定的映射關系，將手勢檢測單元所檢測到的手勢識別為輸入信息。
[0007]優選地，在所述的信息輸入裝置中，所述手指位置捕捉單元、所述手勢檢測單元和所述信息識別單元集成在一起，外形為指環狀，套在用戶的拇指上。
[0008]或者，在所述的信息輸入裝置中，所述手指位置捕捉單元、所述手勢檢測單元和所述信息識別單元分別置于不同位置，通過線纜或無線信號進行連接。
[0009]優選地，在所述的信息輸入裝置中，所述手指位置捕捉單元包括以下一個或多個傳感器:光學攝像頭、電磁波雷達、聲學傳感器、激光雷達、超聲波傳感器、表面波雷達、電流
i+o
[0010]優選地，在所述的信息輸入裝置中，拇指的指肚與其余四指的相對運動包括滑動與敲擊中的至少一個。
[0011]當拇指的指肚與其余四指的相對運動為滑動時，所述手勢檢測單元分別將拇指的指肚沿其余四指的每一指的滑動以及在其余四指中任意兩指之間的滑動檢測為相應的手勢，且所述信息識別單元基于預先確定的映射關系，分別將上述手勢識別為相應的輸入信息。
[0012]當拇指的指肚與其余四指的相對運動為敲擊時，所述手勢檢測單元分別將拇指的指肚在其余四指的每一指的各個關節或指節上的敲擊檢測為相應的手勢，且所述信息識別單元基于預先確定的映射關系，分別將上述手勢識別為相應的輸入信息。
[0013]優選地，所述手勢檢測單元根據以下因素中的一個或多個來判斷拇指的指肚與其余四指的相對運動為滑動或敲擊:
[0014](I)拇指的指肚與其余四指中任意一指的相對距離；
[0015](2)手指的抖動；
[0016](3)手指皮膚表面顏色或膨脹變化；
[0017](4)表面波的變化；
[0018](5)聲波或超聲波的變化
[0019](6)手指皮膚表面電流的變化，
[0020]以上各因素分別由一個或多個的傳感器進行檢測。
[0021]根據本發明的第二方面，提供一種信息輸入方法，包括:由佩戴在用戶的拇指上的手指位置捕捉單元對拇指的指肚與其余四指的相對運動和相對位置進行捕捉;根據手指位置捕捉單元所捕捉的拇指的指肚與其余四指的相對運動和相對位置來檢測用戶的手勢;基于預先確定的映射關系，將所檢測到的手勢識別為輸入信息。
[0022]根據本發明的第三方面，提供一種電子設備，包括:如本發明第一方面所述的信息輸入裝置;信息處理裝置，用于從所述信息輸入裝置接收輸入的信息，并將接收到的輸入信息處理為在電子設備上輸入相應字符或執行相應命令；顯示裝置，用于根據信息處理裝置的處理結果，顯示相應的字符或相應的命令。
[0023]根據本發明的技術，用戶使用同一只手的手指互相接觸的方式來進行輸入。這樣的輸入方式利用了人的自身姿態感知的能力。用戶通常不需要額外訓練就可以甚至在閉眼的情況下準確的用拇指觸碰其他手指指尖，因此，稍加練習，用這種輸入方法的輸入速度就可以超過觸摸屏和鍵盤輸入方法。
[0024]此外，本發明的技術還特別適合于晃動或者不便將手放于視線中的場合。
[0025]根據本發明的技術，使得用戶能夠以簡單方便的手勢進行操作，進行復雜而全面的信息輸入。
【附圖說明】
[0026]下面參考附圖結合實施例說明本發明。在附圖中:
[0027]圖1是圖示說明用戶佩戴根據本發明的信息輸入裝置的示意圖。
[0028]圖2是圖示說明其余四指上的虛擬鍵位的布置的示意圖。
[0029]圖3是手指位置捕捉單元所捕捉的畫面的一個示例。
[0030]圖4是手指位置捕捉單元所捕捉的畫面的另一個示例。
[0031]圖5是圖示說明從指環到用戶其余四指的距離的一個示例。
[0032]圖6是圖示說明從指環到用戶其余四指的距離的另一個示例。
[0033]圖7是圖示說明從指環到用戶其余四指的距離的又一個示例。
[0034]圖8是根據本發明的信息輸入裝置的示意框圖。
[0035]圖9是根據本發明的信息輸入方法的流程圖。
[0036]圖10是包括根據本發明的信息輸入裝置的電子設備的示意框圖。
【具體實施方式】
[0037]下面將結合附圖來詳細解釋本發明的具體實施例。
[0038]根據本發明，只需要在拇指上佩戴一個裝有傳感器的指環，就可以監測多種手指的動作，主要是拇指和其他四根手指的互動，經系統識別處理后，作為控制指令發送給其他
目.ο
[0039]下面結合附圖和實施例對本發明做進一步的說明，說明都以左手為例，右手同理。
[0040]圖1是圖示說明用戶佩戴根據本發明的信息輸入裝置的示意圖。如圖1所示，信息輸入裝置外形為指環狀，可以套在用戶的拇指上。
[0041]圖1的指環上設有例如光學攝像頭的手指位置捕捉單元，還可以設有其他傳感器以及開關等。指環進行手勢識別所需的電源、數據處理系統、顯示系統、信號傳輸系統可以集成在指環中，也可以布置在腕帶或者手表中，通過線纜或無線信號和指環相連，從而減少指環的體積和重量。指環(及其附屬的腕帶或手表)，可以自身集成其他功能，例如智能手機，也可以通過線纜或無線信號連接到電子設備。
[0042]使用中，指環佩戴在拇指手指的第二個指節上，攝像頭朝向指尖方向，如圖1所示。
[0043]本發明主要監測同一只手拇指和其他四根手指的相互動作，這些動作大多發生在手虛握拳的情況下，這時，食指、中指、無名指、小指形成一個弧形面，設這個面為手坐標系的XY平面，四個手指的指向為X軸，向上為Y軸。放松狀態下的大拇指，呈指向XY平面的姿勢，垂直于XY面的方向為Z軸，指向為大拇指所指方向。
[0044]由于拇指的第一個關節(靠近指尖的第一個關節，后文所述關節和指節順序均從指尖數起)，只能向一個方向轉動，即Y軸上下方向。當拇指伸直時，拇指指尖的指向，和指環的Z軸指向一致，拇指第一個關節的運動，也在攝像頭的視野之內，而且只限于Y軸方向。
[0045]所以，拇指伸直時拇指指尖和其他四指的相對位置關系，和拇指上指環和其他四指的相對位置關系，是完全對應的，拇指指尖彎曲帶來的變化，也在攝像頭的視野之內，可以由攝像頭監測到而做出修正。
[0046]XY軸的工作可以通過一個光學攝像頭(可見光或紅外光)、電磁波雷達、聲學傳感器、激光雷達、電流計、超聲波傳感器或表面波雷達來掃描手指。在本發明的敘述中，以光學攝像頭為例。隨著拇指的移動，攝像頭視野內的手指畫面也會相應移動，通過對畫面中手指的輪廓和關節的褶皺進行識別，可以判斷判斷出各個手指的指節和關節在畫面中的位置，對這些指節和關節進行持續的跟蹤，可以判斷出拇指和其他手指在X軸和Y軸兩個方向的相對位置和相對運動。
[0047]根據本發明的一個實施例，結合相對位置來判斷相對運動是滑動還是敲擊。
[0048]對于實現按鍵功能，準確判定拇指和其他手指的敲擊，是很重要的。通過距離傳感器，可以判斷拇指和其他手指的距離。再通過其他傳感器，可以監測拇指敲擊其他手指發出的聲音和振動，包括通過皮膚傳播的聲波和通過空氣傳播的聲波。下文中將會對此進行詳細描述。
[0049]通過指環上的傳感器監測指環和其他四根手指在XY面以及Z軸的相對位置關系，以及通過指環對監測到的拇指第一關節動作進行的修正，就可以監測到拇指和其他四根手指之間的相互動作，這些動作可以轉化為XY面上兩個方向的移動以及Z軸方向的移動，一共三個自由度。
[0050]這三個自由度方向動作的數據，足夠用來和大多數現有的計算設備進行交互，例如代替鼠標，XY方向對應鼠標指針移動，Z方向對應鼠標點擊。或者代替觸摸屏，XY方向對應手指移動，Z方向用來判斷是懸空移動，還是接觸屏幕移動。
[0051]同時，也可以有更適用于手指動作的操作方式，例如:把食指、中指、無名指、小指當做四段觸控條。通過拇指指肚在這四根手指上的接觸，具體為敲擊和滑動，來輸入指令。
[0052]圖2是圖示說明其余四指上的虛擬鍵位的布置的示意圖。左手食指、中指、無名指、小指各有三個指節兩各個關節，這些位置如圖2中虛線圓圈所示，指環可以識別拇指敲擊這些部位，從而使它們作為鍵盤使用，左手20個位置(如圖2所示)，右手20個位置，形成40個按鍵的鍵盤，可以容納26個英文字母、10個數字和其他功能。某些情況下，不需要太多按鍵數目時，也可以通過軟件切換為只使用各個手指三個指節的位置，形成12個鍵的鍵盤，左右手共24個。
[0053]對應不同功能時，可以采用不同的鍵位。
[0054]顯示設備上可以根據拇指和其他手指的相對位置對應顯示虛擬的鍵盤和代表拇指位置的指針，輔助使用者點擊按鍵。
[0055]大多人都可以閉著眼睛準確的用拇指敲擊自己手指上的不同位置，因此，不同于固定尺寸的物理鍵盤或者觸摸屏上虛擬鍵盤，手大手小的人使用起來一樣方便。
[0056]可以通過識別拇指指肚敲擊這些位置來作為按鍵輸入，也可以識別拇指在這些位置上滑動來作為輸入。例如:播放歌曲或視頻時拇指在食指滑動調節音量，在中指滑動調節時間，在無名指滑動換下一個文件。在瀏覽圖片時，在食指滑動放大縮小圖片，在中指滑動換下一張圖片。在至少兩個指頭之間進行滑動，以實現數值選取或垂直滾動條的滾動。在小指上滑動，以實現水平滾動條的滾動。此外，可以將食指、中指、無名指、小指的三個關節對應為轉輪，由此來實現滾動的輸入。
[0057]下面，通過具體的實施例來介紹怎樣識別這些動作。
[0058]實施例1:
[0059]在指環上設置有一個廣角攝像頭，以及一個距離傳感器。
[0060]廣角攝像頭的視角大到大多數時間里視野內都能看到其他四根手指。
[0061]通過識別手指指節內側的褶皺和手指彎曲，可以識別每根手指的三個指節，將其分為三段指骨兩個關節，共五個位置可以作為按鍵。
[0062]通過攝像頭拍攝到的畫面上拇指指肚和其他四根手指的相對位置，如圖3和圖4所示，可以判斷拇指在XY平面方向的移動。圖3是手指位置捕捉單元所捕捉的畫面的一個示例。圖4是手指位置捕捉單元所捕捉的畫面的另一個示例。
[0063]但是不易判斷拇指和其他手指在Z軸方向的距離，不容易區分出拇指是懸空移動(例如，可以是無意義的手勢)還是接觸其他手指移動(例如，可以是滑動或敲擊的手勢)。
[0064]圖3和圖4模擬攝像頭的畫面。由于是廣角鏡頭，畫面會有一些變形。
[0065]通過距離傳感器(例如超聲波、電容感應、雙攝像頭測距、激光測距等其他方式)，監測指環和食指、中指、無名指、小指的距離，從而判斷拇指和其他四根手指的距離，即拇指在Z軸的位移。圖5是圖示說明從指環到用戶其余四指的距離的一個示例。指環檢測到前方物體距離D大于指環到拇指指尖的距離，則判定拇指沒有可能接觸其他手指。反之，圖6是圖示說明從指環到用戶其余四指的距離的另一個示例。指環檢測到前方物體距離小于指環到拇指指尖的距離，則判定拇指有可能和其他手指接觸。圖7是圖示說明從指環到用戶其余四指的距離的又一個示例。但是，在此情況，實際上拇指與其他手指沒有接觸，所以還需要配合攝像頭畫面判斷。
[0066]拇指指肚接觸其他手指的充分必要條件是攝像頭拍攝到的畫面上拇指指肚在其他手指上方并且相連，如圖6所示，同時距離傳感器監測到前邊手指的距離足夠小(這個距離根據拇指指肚在其他手指正上方時測量得出，因人而異)。
[0067]前文提到過，處理系統會根據攝像頭畫面中手指和褶皺來確定四根手指和關節的位置，通過追蹤這些手指和關節在畫面中的移動，也就可以判斷拇指正下方的位置(通常也就是攝像頭的畫面中心)，是那個手指的哪節指骨或者哪個關節。
[0068]同時，由于拇指敲擊時，畫面會出現快速的上下(Y方向抖動)，通過實現的設定，可以由處理系統記住這個抖動的速度范圍、幅度范圍和頻率范圍。從而和通常的移動區別開，可以用于輔助判定拇指的敲擊。
[0069]如圖3和圖4，根據上下兩幀畫面的差異，可以判斷拇指向下移動了。某根手指不在畫面內的時候，處理系統會根據之前的資料來定位保持在畫面中的手指，以保證始終追蹤正確。
[0070]這樣，結合敲擊的判定和對手指關節位置的追蹤，本實施例可以實時監測拇指手指何時敲擊其他哪根手指的哪個部位，以及在某根手指上向哪個方向以哪個速度移動，從而做為指令，控制電子設備的輸入。
[0071]實施例2:
[0072]仍在指環上設置廣角攝像頭，攝像頭的視角大到大多數時間里視野內都能看到其他四根手指。
[0073]通過識別手指指節內側的褶皺和手指彎曲，可以識別每根手指的三個指節，將其分為三段指骨兩個關節，共五個位置可以作為按鍵。
[0074]通過攝像頭拍攝到的畫面上拇指指肚和其他四根手指的相對位置，如圖3和圖4所示，可以判斷拇指在XY平面方向的移動。
[0075]在指環上設置表面波雷達，在拇指接觸其他手指時的雷達回波會和拇指處于懸空狀態時有明顯的變化，通過這種變化就可以判斷拇指是否接觸其他手指，配合判斷XY軸移動方向的攝像頭或雷達，就可以實現類似鍵盤和觸控板的功能。
[0076]實施例3:
[0077]仍在指環上設置廣角攝像頭，攝像頭的視角大到大多數時間里視野內都能看到其他四根手指。
[0078]通過識別手指指節內側的褶皺和手指彎曲，可以識別每根手指的三個指節，將其分為三段指骨兩個關節，共五個位置可以作為按鍵。
[0079]通過攝像頭拍攝到的畫面上拇指指肚和其他四根手指的相對位置，如圖4和圖5所示，可以判斷拇指在XY平面方向的移動。
[0080]在指環上設置聲學傳感器或超聲波傳感器，在拇指敲擊其他手指時，皮膚表面會產生振動波，聲波傳感器根據分析監測到的皮膚表面振動和空氣傳播聲來判定拇指在敲擊其他手指，而不是懸空移動，由于指紋，拇指在其他手指上滑動時也會產生特定的聲音和皮膚振動，聲學傳感器或超聲波傳感器同樣可以通過監測這些振動來判定拇指在滑動而不是懸空移動。
[0081]根據以上的實施例，基本闡述了本發明產生信息輸入的原理。下面將具體結合圖8和圖9來詳細描述根據本發明的信息輸入裝置和信息輸入方法。
[0082]圖8是根據本發明的信息輸入裝置的示意框圖。
[0083]如圖8所示，根據本發明的信息輸入裝置800包括:手指位置捕捉單元801，其佩戴在用戶的拇指上，用于對拇指的指肚與其余四指的相對運動和相對位置進行捕捉;手勢檢測單元802，用于根據手指位置捕捉單元801所捕捉的拇指的指肚與其余四指的相對運動和相對位置來檢測用戶的手勢;信息識別單元803，用于基于預先確定的映射關系，將手勢檢測單元802所檢測到的手勢識別為輸入信息。
[0084]在本發明的一個優選實施例中，所述手指位置捕捉單元801、所述手勢檢測單元802和所述信息識別單元803可以集成在一起，外形為指環狀，套在用戶的拇指上，如圖1中所示。
[0085]此外，所述手指位置捕捉單元801、所述手勢檢測單元802和所述信息識別單元803也可以分別置于不同位置，通過線纜或無線信號進行連接。例如，只有手指位置捕捉單元801置于指環上，套在用戶的拇指上。
[0086]根據本發明，所述手指位置捕捉單元801包括以下一個或多個傳感器:光學攝像頭、電磁波雷達、聲學傳感器、激光雷達、超聲波傳感器、表面波雷達、電流計。根據本發明的優選實施例，手指位置捕捉單元801是一個成像單元，例如用光學攝像頭來實現。但本領域技術人員應該理解，手指位置捕捉單元801也可以由其他傳感器來實現。例如，通過電磁波雷達、聲學傳感器、激光雷達、超聲波傳感器、表面波雷達、電流計中的一個或多個，也可以準確地捕捉拇指的指肚與其余四指的相對運動和相對位置，從而實現信息輸入。
[0087]此外，本發明還可以包括陀螺儀等檢測整個手的移動的傳感器(例如速度傳感器或加速度傳感器)。這樣，在手勢檢測單元802檢測用戶的手勢時，其不僅僅根據手指位置捕捉單元801所捕捉的拇指的指肚與其余四指的相對運動和相對位置，而且還可以根據整個手部的大范圍的移動。例如，用戶的手勢可能是在移動手掌的同時又有手指的細微動作。本發明的手勢檢測單元802也檢測這樣的手部整體運動與手指動作相組合的用戶手勢。
[0088]根據本發明的實施例，拇指的指肚與其余四指的相對運動可以包括滑動與敲擊中的至少一個。
[0089]如在前文中所提到的，拇指的懸空移動可以被認為是無意義的手勢，而拇指如果接觸其他手指移動，則可以是滑動或敲擊的手勢。本領域技術人員應該理解，盡管在本發明的具體實施例中，拇指的懸空移動可以被認為是無意義的手勢，但本發明并不排除拇指的懸空移動在某些情況或某些實施例中有意義，即這樣的情況也包括在本發明的范圍之內。
[0090]當拇指的指肚與其余四指的相對運動為滑動時，所述手勢檢測單元802分別將拇指的指肚沿其余四指的每一指的滑動以及在其余四指中任意兩指之間的滑動檢測為相應的手勢，且所述信息識別單元803基于預先確定的映射關系，分別將上述手勢識別為相應的輸入信息。例如，如前所述，播放歌曲或視頻時，拇指沿著食指滑動來調節音量，沿著中指滑動調節時間，沿著無名指滑動換下一個媒體文件。在瀏覽圖片時，沿食指滑動放大縮小圖片，沿中指滑動換下一張圖片。此外，在至少兩個指頭之間進行滑動，以實現數值或內容的選取(例如，在輸入年份、月份、日期時滾動選取，或者在選擇選項時滾動選取)或垂直滾動條的滾動。在小指上滑動，以實現水平滾動條的滾動。
[0091]盡管在上文中，將滑動描述為在至少兩個指頭之間進行滑動，然而，本領域技術人員應當理解，在一根指頭上的Y方向進行運動也可以被認為是滑動。識別滑動的方式可以是各種各樣的，本發明的實施例中的描述并不影響本發明的范圍。換句話說，將在一根指頭上Y方向進行的運動識別為滑動也包括在本發明的范圍之內。下文將針對在一根指頭上的滑動進行進一步描述。
[0092]當拇指的指肚與其余四指的相對運動為敲擊時，所述手勢檢測單元802分別將拇指的指肚在其余四指的每一指的各個關節或指節上的敲擊檢測為相應的手勢，且所述信息識別單元803基于預先確定的映射關系，分別將上述手勢識別為相應的輸入信息。如圖2所示，可以在單手的四個手指上實現多個鍵位，雙手則實現更多的鍵位，從而實現QWERT全鍵盤的配置。當然，為了用戶能準確輸入，鍵位的排布也可以不那么緊密，從而避免錯誤輸入的發生。
[0093]本領域技術人員應當理解，除了以上兩種情況以外，還可能存在在其余四指的每一指的各個關節或指節上的滑動(如上文所提及的)。例如，可以把食指、中指、無名指、小指的三個關節對應為轉輪；因此，在相應位置上進行Y方向滑動意味著轉動轉輪，由此可以根據顯示設備上的顯示而選擇相應數值或內容。
[0094]此外，滑動還可以是在四指形成的平面上順時針或逆時針方向畫圈，從而表達某種特定的輸入信息。
[0095]所述手勢檢測單元802可以根據以下因素中的一個或多個來判斷拇指的指肚與其余四指的相對運動為滑動或敲擊:
[0096](I)拇指的指肚與其余四指中任意一指的相對距離；
[0097](2)手指的抖動；
[0098](3)手指皮膚表面顏色或膨脹變化；
[0099](4)表面波的變化；
[0100](5)聲波或超聲波的變化；
[0101](6)手指皮膚表面電流的變化，
[0102]以上各因素分別由一個或多個的傳感器進行檢測。
[0103]對于是否接觸，可以通過距離傳感器來判斷拇指的指肚與其余四指中任意一指的相對距離。在判斷形成接觸了之后，則可以進一步確定相對運動是滑動還是敲擊。
[0104]此外，也可以不用判斷接觸，而直接判斷是否形成敲擊或滑動。
[0105]判斷是否形成敲擊或滑動的方法可以包括:當發生敲擊或滑動時，手指會發生抖動，可以通過手指位置捕捉單元801，例如攝像頭或其他傳感器來捕捉這樣的抖動。
[0106]此外，如實施例2和3中所述，可以使用表面波雷達和聲波或超聲波傳感器來檢測手指上的表面波的變化或聲波或超聲波的變化，從而判斷是否存在敲擊或滑動。
[0107]除了以上實施例中提到過的檢測方法，還可以通過手指圖像的顏色或膨脹變化(例如通過攝像頭來檢測)、手指皮膚表面電流的變化(例如通過通用或特殊的電流計來檢測)來判斷是否存在敲擊或滑動。
[0108]這些檢測判斷方法可以使用一個或多個傳感器來實現。這些傳感器可以都集成在指環上，即與手指位置捕捉單元801集成在一起，或本身就是手指位置捕捉單元801所屬的傳感器。
[0109]圖9是根據本發明的信息輸入方法的流程圖。如圖9所示，根據本發明的信息輸入方法900開始于步驟901，在此步驟，由佩戴在用戶的拇指上的手指位置捕捉單元對拇指的指肚與其余四指的相對運動和相對位置進行捕捉。
[0110]接著在步驟903，根據手指位置捕捉單元所捕捉的拇指的指肚與其余四指的相對運動和相對位置來檢測用戶的手勢。
[0111]在步驟905，基于預先確定的映射關系，將所檢測到的手勢識別為輸入信息。隨后方法900結束。
[0112]如前文所述，根據本發明的信息輸入裝置可以是電子設備(例如計算設備)的一部分。圖10是包括根據本發明的信息輸入裝置的電子設備的示意框圖。
[0113]如圖10所示，根據本發明的電子設備1000包括:如圖8所示的信息輸入裝置800；信息處理裝置1010，用于從所述信息輸入裝置800接收輸入的信息，并將接收到的輸入信息處理為在電子設備1000上輸入相應字符或執行相應命令；顯示裝置1020，用于根據信息處理裝置1010的處理結果，顯示相應的字符或相應的命令。
[0114]信息輸入裝置800、信息處理裝置1010、顯示裝置1020之間的連接可以通過線纜或無線信號。例如，信息輸入裝置800可以設置為指環，套在用戶的拇指上；而信息處理裝置1010可以設置在腕帶上或者智能手機(即電子設備1000)上，與信息輸入裝置800通過導線或者通過無線信號進行連接；顯示裝置1020也可以設置在腕帶或腕表或者智能手機上，與信息處理裝置1010可以集成在一起，也可以通過導線或通過無線信號進行連接。
[0115]根據本發明，一方面，用戶可以在顯示裝置1020上查看自己通過信息輸入裝置800所輸入的信息是否準確；另一方面，用戶可以在顯示裝置1020的指導下進行輸入，從而完成更加精確、復雜和全面的輸入。
[0116]以下總結本發明的幾個重要特點:
[0117]1、將手指位置捕捉單元(形成為指環)佩戴在用戶拇指上。這樣做的目的是使得各種傳感器距離手指更近，從而更加準確地檢測手指之間的相對位置與相對運動。特別是，將光學攝像頭佩戴在用戶拇指上，從而形成了一個獨特的視角，可以更好地利用其余四指所形成的平面來進行輸入。而且，形成為指環的方式十分簡便，并沒有給用戶增加額外的負擔。
[0118]2、利用四指的指節和關節，可以形成不同的鍵位，從而滿足全鍵盤、多字符、高準確率輸入的需要。對于QWERT的需求，可以用雙手來實現全鍵盤;對于減少錯誤輸入率的需求，可以通過減小四指鍵位布置的緊密度來實現。
[0119]3、利用光學攝像頭、表面波雷達、聲波雷達等手段來檢測手指上的抖動，從而判斷手指間的敲擊或滑動的手勢。
[0120]4、利用各種傳感器的檢測信號，將拇指的指肚與其余四指之間的相對運動和相對位置相結合，識別出各種不同手勢，從而最終轉換為不同的輸入信息。
[0121]5、除了上面所述的檢測拇指的指肚與其余四指之間的相對運動和相對位置的傳感器外，本發明還可以包括陀螺儀等檢測整個手的移動的傳感器(例如速度傳感器或加速度傳感器)。這樣，在檢測用戶的手勢時，不僅僅根據拇指的指肚與其余四指的相對運動和相對位置，而且還可以根據整個手部的大范圍的移動。例如，用戶的手勢可能是在移動手掌的同時又有手指的細微動作。本領域技術人員應當理解，檢測這樣的手部整體運動與手指動作相組合的用戶手勢也在本發明的范圍之內。
[0122]根據本發明的技術，用戶使用同一只手的手指互相接觸的方式來進行輸入。這樣的輸入方式利用了人的自身姿態感知的能力。用戶通常不需要額外訓練就可以甚至在閉眼的情況下準確的用拇指觸碰其他手指指尖，因此，稍加練習，用這種輸入方法的輸入速度就可以超過觸摸屏和鍵盤輸入方法。
[0123]此外，本發明的技術還特別適合于晃動或者不便將手放于視線中的場合。
[0124]根據本發明的技術，使得用戶能夠以簡單方便的手勢進行操作，進行復雜而全面的信息輸入。
[0125]除了以上的描述，還可以參考如下的補充注釋。
[0126]補充注釋1:本發明要求保護一種手指位置檢測裝置，所述裝置為適于佩戴在大拇指上使用的指環狀，所述裝置包括處理器、存儲器、傳感器以及發送器，所述存儲器用于存儲處理器可執行指令，所述處理器執行所述指令時用于根據所述傳感器檢測到的手指位置信號生成待發送信號，并通過所述發送器將所述待發送信號輸出。
[0127]補充注釋2:根據補充注釋I所述的手指位置檢測裝置，其中，所述處理器用于根據所述傳感器檢測到的手指位置信號確定拇指與至少一根其他手指的位置關系，并根據所述位置關系生成所述待發送信號。
[0128]補充注釋3:根據補充注釋I或2所述的裝置，其中，所述傳感器包括用于監測拇指與至少一根其他手指的相對位置的傳感器。
[0129]補充注釋4:根據補充注釋3所述的裝置，其中，所述用于監測拇指與至少一個其他手指的相對位置的傳感器包括光學攝像頭、電磁波雷達、聲學傳感器、激光雷達、聲吶、表面波雷達中的至少一種。
[0130]補充注釋5:根據補充注釋3所述的裝置，其中，所述傳感器還包括用于監測拇指敲擊所述至少一根其他手指的傳感器。
[0131]補充注釋6:根據補充注釋5所述的裝置，其中，所述用于監測拇指敲擊所述至少一根其他手指的傳感器包括聲學傳感器。
[0132]補充注釋7:根據補充注釋3所述的裝置，其中，所述傳感器還包括用于監測拇指懸空還是接觸其他手指的傳感器。
[0133]補充注釋8:根據補充注釋5所述的裝置，其中，所述用于監測拇指懸空還是接觸其他手指的傳感器包括表面波雷達或聲波傳感器。
[0134]補充注釋9:根據補充注釋2所述的方法，其中，所述存儲器還用于存儲所述位置關系與虛擬按鍵的映射關系;所述處理器用于根據所述位置關系以及所述位置關系與虛擬按鍵的映射關系確定所述位置關系對應的虛擬按鍵，并根據所述位置關系對應的虛擬按鍵生成所述待發送信號。
[0135]補充注釋10:本發明還要求保護一種信息輸入方法，通過適于佩戴在大拇指上使用的指環狀手指位置檢測裝置識別拇指與至少一根其他手指的位置關系，并根據所述位置關系確定輸入的信息。
[0136]補充注釋11:根據補充注釋10所述的方法，其中，還包括
[0137]設置所述位置關系與虛擬按鍵的映射關系；
[0138]存儲所述映射關系；
[0139]其中，所述根據所述位置關系確定輸入的信息包括:根據所述位置關系以及所述映射關系確定所述位置關系對應的虛擬按鍵。
[0140]補充注釋12:根據補充注釋11所述的方法，其中，所述設置所述位置關系與虛擬按鍵的映射關系包括:把食指、中指、無名指、小指對應為四段觸控條。食指、中指、無名指、小指各有三個指節兩個關節，將它們對應為五個鍵位。食指、中指、無名指、小指的三個關節對應為轉輪。
[0141]補充注釋13:根據補充注釋11所述的方法，其中，所述通過適于佩戴在大拇指上使用的指環狀手指位置檢測裝置識別拇指與至少一根其他手指的位置關系包括:檢測手指位置信號;根據所述手指位置信號確定拇指與至少一根其他手指的位置關系。
[0142]補充注釋14:根據補充注釋13所述的方法，其中，所述檢測手指位置信號包括:通過光學攝像頭采集手指圖像，識別并追蹤圖像中手指和關節的位置，從而判斷拇指和其他手指的位置關系。
[0143]上面已經描述了本發明的各種實施例和實施情形。但是，本發明的精神和范圍不限于此。本領域技術人員將能夠根據本發明的教導而做出更多的應用，而這些應用都在本發明的范圍之內。
【主權項】
1.一種信息輸入裝置，包括: 手指位置捕捉單元，其佩戴在用戶的拇指上，用于對拇指的指肚與其余四指的相對運動和相對位置進行捕捉； 手勢檢測單元，用于根據手指位置捕捉單元所捕捉的拇指的指肚與其余四指的相對運動和相對位置來檢測用戶的手勢； 信息識別單元，用于基于預先確定的映射關系，將手勢檢測單元所檢測到的手勢識別為輸入信息。2.如權利要求1所述的信息輸入裝置，其中，所述手指位置捕捉單元、所述手勢檢測單元和所述信息識別單元集成在一起，外形為指環狀，套在用戶的拇指上。3.如權利要求1所述的信息輸入裝置，其中，所述手指位置捕捉單元、所述手勢檢測單元和所述信息識別單元分別置于不同位置，通過線纜或無線信號進行連接。4.如權利要求1所述的信息輸入裝置，其中，所述手指位置捕捉單元包括以下一個或多個傳感器:光學攝像頭、電磁波雷達、聲學傳感器、激光雷達、超聲波傳感器、表面波雷達、電流計O5.如權利要求1所述的信息輸入裝置，其中，拇指的指肚與其余四指的相對運動包括滑動與敲擊中的至少一個。6.如權利要求5所述的信息輸入裝置，其中，當拇指的指肚與其余四指的相對運動為滑動時，所述手勢檢測單元分別將拇指的指肚沿其余四指的每一指的滑動以及在其余四指中任意兩指之間的滑動檢測為相應的手勢，且所述信息識別單元基于預先確定的映射關系，分別將上述手勢識別為相應的輸入信息。7.如權利要求5所述的信息輸入裝置，其中，當拇指的指肚與其余四指的相對運動為敲擊時，所述手勢檢測單元分別將拇指的指肚在其余四指的每一指的各個關節或指節上的敲擊檢測為相應的手勢，且所述信息識別單元基于預先確定的映射關系，分別將上述手勢識別為相應的輸入信息。8.如權利要求5所述的信息輸入裝置，其中，所述手勢檢測單元根據以下因素中的一個或多個來判斷拇指的指肚與其余四指的相對運動為滑動或敲擊: (1)拇指的指肚與其余四指中任意一指的相對距離； (2)手指的抖動； (3)手指皮膚表面顏色或膨脹變化； (4)表面波的變化； (5)聲波或超聲波的變化； (6)手指皮膚表面電流的變化， 以上各因素分別由一個或多個的傳感器進行檢測。9.一種信息輸入方法，包括: 由佩戴在用戶的拇指上的手指位置捕捉單元對拇指的指肚與其余四指的相對運動和相對位置進行捕捉； 根據手指位置捕捉單元所捕捉的拇指的指肚與其余四指的相對運動和相對位置來檢測用戶的手勢； 基于預先確定的映射關系，將所檢測到的手勢識別為輸入信息。10.—種電子設備，包括: 根據權利要求1所述的信息輸入裝置； 信息處理裝置，用于從所述信息輸入裝置接收輸入的信息，并將接收到的輸入信息處理為在電子設備上輸入相應字符或執行相應命令； 顯示裝置，用于根據信息處理裝置的處理結果，顯示相應的字符或相應的命令。
【文檔編號】G06F3/01GK105824431SQ201610407561
【公開日】2016年8月3日
【申請日】2016年6月12日
【發明人】齊向前
【申請人】齊向前