用于输入中文字符的键盘及其设置方法和输入方法技术

本发明专利技术提供了一种用于输入中文字符的键盘及其设置方法和输入方法。该键盘采用如下方法设置：设置键盘的几何布局，根据几何布局构建该键盘的几何坐标系；基于该几何坐标系，确定该键盘的每个键位的位置坐标；采用搜索算法，根据该位置坐标在键盘上分别设置声母键位和韵母键位，该声母键位和韵母键位对应于拼写所有汉语音节所需的最小代价函数设置。本发明专利技术还公开了采用上述键盘在计算设备上输入中文的方法。本发明专利技术弥补了现有技术中输入键盘的不足之处，针对基于脑‑机接口系统的字符输入系统和基于眼动追踪系统的字符输入系统，提供了一种具有最短移动距离的中文字符拼写输入键盘及其设置和输入方法。

Keyboard for entering Chinese characters and its setting method and input method

The invention provides a keyboard for entering Chinese characters, a setting method and an input method thereof. The keyboard is set up as follows: setting the geometric layout of the keyboard, constructing the geometric coordinate system of the keyboard according to the geometric layout, and determining the position coordinates of each key of the keyboard based on the geometric coordinate system, and using the search algorithm to set the consonant and vowel key positions on the keyboard according to the location coordinates. The mother key and vowel key correspond to the minimum cost function set for spelling all Chinese syllables. The invention also discloses a method for entering Chinese on the computing device by using the keyboard. This invention makes up for the inadequacies of the input keyboard in the existing technology, and provides a Chinese character spelling input keyboard with the shortest moving distance, and the method of setting and input for the character input system based on the brain interface system and the character input system based on the eye tracking system.

【技术实现步骤摘要】
用于输入中文字符的键盘及其设置方法和输入方法
本专利技术涉及计算机虚拟键盘
，更具体地涉及一种用于输入中文字符的键盘及其设置方法和一种计算设备中文输入方法。
技术介绍
键盘是人机交互的重要媒介。为提高键盘的输入效率和用户体验，在近一百多年间人们对键盘的布局进行了不断地改进。传统QWERT键盘为双手输入英文字符而设计，其键位分布对于英语字母频率和双手习惯进行了优化。为满足残疾人的沟通需求，一般有基于脑-机接口系统的字符输入系统和基于眼动追踪系统的字符输入系统两种交互方式。其中在基于脑-机接口系统的字符输入系统中，有稳态视觉诱发电位和想象运动两种范式。与双手输入相比，基于脑-机接口系统的字符输入系统和基于眼动追踪系统的字符输入系统，其输入方式的信息输入源由双手的10个并行输入变为单目标串行输入。在输入中文时，由于中文是音形结合的文字，若采用传统QWERT键盘，则需要多次输入拼音字母才可拼出汉字，且键位间的移动距离大。因此，需要考虑中文语言特点和移动距离这两方面，对基于脑-机接口系统和基于眼动追踪系统字符输入的键盘进行优化，以提高输入汉字的信息传输速率，提升人机交互的效率和易用性，方便残疾人使用。
技术实现思路
鉴于上述问题提出了本专利技术，以便提供一种至少部分地解决上述问题的用于输入中文字符的键盘及其设置和使用方法。根据本专利技术一个方面，提供了一种用于输入中文字符的键盘的设置方法，其中，包括如下步骤：S100、设置键盘的几何布局，根据所述几何布局构建所述键盘的几何坐标系；S200、基于所述几何坐标系，确定所述键盘的每个键位的位置坐标；S300、采用搜索算法，根据所述位置坐标在所述键盘上分别设置声母键位和韵母键位，所述声母键位和韵母键位对应于拼写所有汉语音节所需的最小代价函数设置，所述最小代价函数为所述汉语音节中的声母键位和韵母键位的最小加权距离的和。上述的设置方法，其中，所述步骤S300中，采用贪婪算法设置所述声母键位和所述韵母键位，具体包括如下步骤：S301、按照语料库汉字频率表计算汉语音节的出现频率；S302、按照所述汉语音节的出现频率从大到小的顺序，将所述汉语音节的声母和韵母分别设置在所述键盘的键位上，以获得所述声母键位和韵母键位；其中，将所述汉语音节的声母和韵母优先设置在距离所述几何布局的中心最近的键位上；并且每设置一个汉语音节的声母和韵母时，根据键位的位置坐标将该声母和该韵母设置在路径最短的键位上，所述最小加权距离根据所述键位之间的路径距离和所述汉语音节的出现频率确定。上述的设置方法，其中，所述将所述汉语音节的声母和韵母设置在所述键盘的键位上包括：将不同的声母设置在不同的键位上并且将不同的韵母设置在不同的键位上。上述的设置方法，其中，其中所述最小代价函数根据如下步骤计算：S3001、计算每一汉字音节的声母键位中心到韵母键位中心的欧式距离；S3002、将所述欧式距离乘以所述汉字音节的出现频率，以得到每一汉字音节的声母键位中心到韵母键位中心的最小加权距离；S3003、将所有汉字音节的最小加权距离求和，以得到所述最小代价函数。上述的设置方法，其中，所述步骤S301具体包括：S3011、根据现代汉语语料库汉字频率表得到每个汉字及其出现频率；S3012、采用从字到拼音的映射得到每个汉字对应的拼音音节；S3013、针对每个拼音音节，根据其对应的汉字的出现频率统计该拼音音节的出现频率。上述的设置方法，其中，所述步骤S100包括：S101、将所述键盘的外轮廓设置为正六边形或圆形，并将所述键盘的键位设置为均匀分布在所述外轮廓内的正六边形或圆形结构；S102、将所述正六边形或圆形的中心作为所述几何坐标的原点来构建所述几何坐标系。上述的设置方法，其中，所述步骤S300之前，所述设置方法还包括：将开始/暂停功能键设置在所述键盘的中心键位上，所述开始/暂停功能键用于控制字符输入的开始和结束；将删除功能键设置在所述键盘的内圈键位的右下角；将符号功能键和切换功能键设置在所述键盘的外圈键位的右下角；其中，所述键盘的其余键位用于设置所述声母键位和韵母键位。上述的设置方法，其中，所述符号功能键还设置有二级键盘，所述二级键盘中设置有中文符号、英文符号和表情符号。根据本专利技术另一方面，还提供了一种由上述的设置方法设置的用于输入中文字符的键盘。根据本专利技术另一方面，还提供了一种在计算设备上输入中文的方法，采用上述的设置方法设置的用于输入中文字符的键盘进行中文输入。本专利技术弥补了现有技术中输入键盘的不足之处，针对基于脑-机接口系统的字符输入系统和基于眼动追踪系统的字符输入系统，提供了一种具有最短移动距离的中文字符拼写输入键盘及其设置和使用方法。本专利技术的中文字符拼写输入的键盘及其设置和使用方法，可为脑-机接口系统或眼动追踪系统的中文字符拼写范式提供一种移动距离短、拼写次数少的中文拼写方案。该方案结合了汉语语言特性，对键位的布局进行了优化，较大地提升了中文字符拼写的效率和易用性。本专利技术根据人眼移动的最小范围和几何拼接结构，选择了键盘轮廓和键盘格单元；根据汉语拼写特性，设置了双拼拼写范式；根据最短移动距离原则，并结合汉字字频特性，通过贪婪算法得到中文字符键位的优化分布。该中文输入法可在零音节重码的情况下实现最短的移动距离，和较小的选字翻页率。对于拼写中文的移动距离，本专利技术与现有技术的全拼键盘相比能将其减小近80％，与市场上双拼键盘方案相比能减小50％左右。本专利技术能极大减小移动距离、提高汉字输入速度，为残疾人的脑-机交互和人机交互提供了一种更便携、高效的汉字输入途径。上述说明仅是本专利技术技术方案的概述，为了能够更清楚了解本专利技术的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本专利技术的上述和其它目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举本专利技术的具体实施方式。附图说明通过结合附图对本专利技术实施例进行更详细的描述，本专利技术的上述以及其它目的、特征和优势将变得更加明显。附图用来提供对本专利技术实施例的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本专利技术实施例一起用于解释本专利技术，并不构成对本专利技术的限制。在附图中，相同的参考标号通常代表相同部件或步骤。图1为本专利技术一实施例的计算加权距离时的键盘坐标示意图；图2为本专利技术一实施例的键盘设置方法流程图；图3本专利技术一实施例的贪婪算法流程示意图；图4A-4D为本专利技术一实施例的贪婪算法确定声母和韵母的四种情况示意图；图5为本专利技术一实施例的获得音节出现频率的流程示意图；图6为本专利技术一实施例的键盘布局示意图；图7为本专利技术一实施例的符号键的二级键盘布局示意图；图8为本专利技术一实施例的选字页示意图；图9为本专利技术一实施例的在计算设备上输入中文的方法流程示意图；图10为本专利技术一实施例的中断流程示意图；图11为本专利技术的键盘与其他键盘的性能比较图。具体实施方式为了使得本专利技术的目的、技术方案和优点更为明显，下面将参照附图详细描述根据本专利技术的示例实施例。显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术的一部分实施例，而不是本专利技术的全部实施例，应理解，本专利技术不受这里描述的示例实施例的限制。基于本专利技术中描述的实施例，本领域技术人员在没有付出创造性劳动的情况下所得到的所有其它实施例都应落入本专利技术的保护范围之内。为了解决上文所述的问题，本专利技术实施例提供一种中文字符拼写输入键盘的设置方本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于输入中文字符的键盘的设置方法，其特征在于，包括如下步骤：：S100、设置键盘的几何布局，根据所述几何布局构建所述键盘的几何坐标系；S200、基于所述几何坐标系，确定所述键盘的每个键位的位置坐标；S300、采用搜索算法，根据所述位置坐标在所述键盘上分别设置声母键位和韵母键位，所述声母键位和韵母键位对应于拼写所有汉语音节所需的最小代价函数设置，所述最小代价函数为所述汉语音节中的声母键位和韵母键位的最小加权距离之和。

【技术特征摘要】
1.一种用于输入中文字符的键盘的设置方法，其特征在于，包括如下步骤：：S100、设置键盘的几何布局，根据所述几何布局构建所述键盘的几何坐标系；S200、基于所述几何坐标系，确定所述键盘的每个键位的位置坐标；S300、采用搜索算法，根据所述位置坐标在所述键盘上分别设置声母键位和韵母键位，所述声母键位和韵母键位对应于拼写所有汉语音节所需的最小代价函数设置，所述最小代价函数为所述汉语音节中的声母键位和韵母键位的最小加权距离之和。2.根据权利要求1所述的设置方法，其特征在于，所述步骤S300中，采用贪婪算法设置所述声母键位和所述韵母键位，具体包括如下步骤：S301、按照语料库汉字频率表计算汉语音节的出现频率；S302、按照所述汉语音节的出现频率从大到小的顺序，将所述汉语音节的声母和韵母分别设置在所述键盘的键位上，以获得所述声母键位和韵母键位；其中，将所述汉语音节的声母和韵母优先设置在距离所述几何布局的中心最近的键位上；并且每设置一个汉语音节的声母和韵母时，根据键位的位置坐标将该声母和该韵母设置在路径最短的键位上，所述最小加权距离根据所述键位之间的路径距离和所述汉语音节的出现频率确定。3.根据权利要求2所述的设置方法，其特征在于，将所述汉语音节的声母和韵母设置在所述键盘的键位上包括：将不同的声母设置在不同的键位上并且将不同的韵母设置在不同的键位上。4.根据权利要求2所述的设置方法，其特征在于，其中所述最小代价函数根据如下步骤计算：S3001、计算每一汉字音节的声母键位中心到韵母键位中心的欧式距离；S3002、将所述欧式距离乘以所述汉字音节的出现频率，以得到每一汉字...

【专利技术属性】
技术研发人员：高小榕，刘冰川，颜欣怡，杨晨，徐书茗，
申请(专利权)人：清华大学，
类型：发明
国别省市：北京,11