用于移动虚拟现实头戴显示器的无驻留文本输入方法技术

本发明专利技术公开了一种用于移动虚拟现实头戴显示器的无驻留文本输入方法，包括：定位虚拟现实环境下的文字输入位置，并弹出虚拟键盘；利用头部转动控制虚拟光标移动到目标字符所在区域；根据已输入的字符搜索预存词典里与之最相近的推荐单词，所述推荐单词动态显示在当前输入的字符区域外侧；若存在目标单词，利用头部移动控制虚拟光标进入目标单词所在区域选择单词，否则继续输入字符。通过消除驻留时间，避免使用手或额外的输入设备，文本输入速度高，且错误率低。

【技术实现步骤摘要】
用于移动虚拟现实头戴显示器的无驻留文本输入方法
本专利技术涉及虚拟现实的用户输入命令的
，具体地涉及一种用于移动虚拟现实头戴显示器的无驻留文本输入方法。
技术介绍
移动VR(VirtualReality，虚拟现实)HMDs(head-mounteddisplays，头戴式显示器)允许用户通过智能设备与身临其境的虚拟环境进行交互，其传感器可以获取用户的输入命令。其面临的最大挑战之一是如何在VR系统中避免使用外围设备(如键盘和鼠标)，这种“附件约束”为沉浸式虚拟环境(IVE)中的文本输入带来了额外的困难。针对这个问题，许多研究者提出了基于语音的文本输入技术。Bowman等人对基于语音的几种文本输入技术进行了比较，发现语音技术是IVE中文本输入速度最快的媒介，大约14WPM(WordsperMinute)。基于语音的多模态文本输入系统SIFFER，可以达到23.6WPM的平均输入速率。然而，语音识别技术的一个主要限制是它的性能会受到嘈杂环境的影响。此外，当用户在公共环境中(如公交车上或图书馆里)使用语音技术输入密码或给朋友发消息时，隐私问题等安全隐患会大大提高。另外，基于触摸屏的文本输入技术的研究结果显示，该技术可以实现相对不错的文本输入速度(例如，使用预测算法可以达到17-23WPM)。然而，由于用户在IVE中第一次按下触摸屏之前无法精确定位手的位置，所以键入过程可能需要更多的手部移动来选择目标字符。此外，使用智能手机作为移动VRHMD的显示器进行文本输入时，需要额外的触摸板，并且需要使用手，这在用户的手被占用的情况下是不可能实现的。目前已经研究了几种虚拟环境(virtualenvironments，VE)下的空中打字技术，包括基于可穿戴手套的技术和动作捕捉技术。虽然这些技术能实现移动文本输入，部分技术也可以实现较快的文本输入速度，但是需要昂贵的传感器、相机或配有传感器的手套等设备。除此之外，其中大部分技术都需要大量学习过程，用户的活动位置可能被限制。当前大多数移动VRHMDs使用头部转动进行操作，用户需要移动位于视图中间的光标来选择目标对象。Yu等人提出三种基于头部交互的文本输入技术：驻留，点击和头部动作(headgesture)，新手用户在经过6个模块的训练后，三种技术的文本输入速度分别为10.59WPM、15.58WPM和19.04WPM。其中，只有驻留技术不需要额外的设备，但即使有预测和误差校正算法，其文本输入速度(10.59WPM)也没有那么高。无驻留技术允许用户在程序运行时即时输入文本。Kristensson和Vertanen指出，无驻留眼睛打字在理论上比现有技术快得多，其文本输入理论上最快的速度为46WPM。到目前为止，无驻留打字技术主要分为两大类：基于眼球动作(eyegesture)和基于选择。EyeWrite是第一种基于眼球动作(eyegesture)的打字技术，其内容基于EdgeWrite的手势单笔划字母表。另一个眼睛打字技术EYE-S，用户在九个热区不断移动画出字母，专家用户可以达到6.8WPM。由于用户需要注视热区持续预定义的时间阈值，以确定序列起始点，所以该技术不是完全无驻留。这两种基于手势的技术都出现了低性能问题。研究员们也提出了几种基于选择的无驻留打字技术。EyeK允许用户通过在激活区内外移动指针来选择字符，平均输入速度是6.03WPM。Filteryedping可以过滤用户无意触发的字母，并预测可能的单词。这种技术的平均文本输入速度可以达到14.75WPM。EyeSwipe允许用户浏览单词中的各个字符，使用“反向交叉”技术仔细选择单词的第一个字符，输入中出现转折时所在的字符和最后一个停止输入时字符。10个参与者经过30分钟训练之后文本输入速度可以达到11.7WPM。大多数基于选择的无驻留技术的一个常见缺点是，它们需要额外的肢体运动来打字(如内外移动)。当使用HMDs时，这种肢体运动会增加不适感。对于眼球跟踪的新型VRHMDs，设备成本远远高于标准HMDs。例如，FEVO0的价格是599美元，是GearVR(76美元)的7倍。此外，一些研究表明，基于头部的打字速度与注视打字一样快，但错误率更低。最近的一篇论文论述了一种基于头部的驻留型文本输入技术，确保用户在6次训练之后可以达到平均10.59WPM的文本输入速度。但是，该技术中，用户对推荐区的单词自动校正技术的使用率只有5.31％。通过消除停顿时间和改进布局，在选择字母和推荐拼写校正字符时都可以提高用户打字速率。许多研究也提出了圆形键盘布局，它需要较小的屏幕区域，更有利于界面交互。但是研究发现，现有的一些圆形键盘技术的文本输入速度很低，尤其是对于新手用户。如T-Cube提出了一种基于笔的文字输入，对于专家来说效率更快。另一个基于手写笔的技术，CIRRIN和其增强版提出环形布局的手势输入，虽然优化了圆周的字母顺序，但对用户来说实现快速了解布局可能并不容易。另外，TUP是一种用于触控转盘的文本输入方法，该方法将字母映射到圆上。用户将手指放在字母上进行选择，在预测算法的帮助下，新手用户的文本输入速度可以达到6-7WPM。pEYEs使用圆形布局，第一层分成6个扇形区，每个扇形区包含5个字母，这些字母根据使用频率分组；第二层分成5个扇形区。用户首先在包含所需字符的扇形区内停留400ms，选中目标扇形区之后，用户需要在包含所需字母的区域再停留400ms进行字符选择。这种技术可以达到7.9WPM的文本输入速度。Topal等人开发了一种使用圆形键盘的快速凝视方法，字母放置在键盘布局的不同区域。为了选择一个字母，用户需要在目标字符上停留固定时间。为了选择由算法预测的单词，用户需要继续停留特定的时间。如果消除驻留时间，圆形布局的性能很可能会提高。针对上述问题，对于不需要任何专用手持设备的HMDS的有效文本输入方法仍然没有得到充分研究，需要提出一种更高效的文本输入方法。既要摆脱“附件约束”的限制，又要考虑在公众场所使用的安全性问题，同时还要保证文本输入速度。
技术实现思路
针对上述存在的缺陷和不足，本专利技术的目的是提出了一种用于移动虚拟现实头戴显示器的无驻留文本输入方法。通过消除驻留时间，避免使用手或额外的输入设备，文本输入速度高，且错误率低。本专利技术的技术方案是：一种用于移动虚拟现实头戴显示器的无驻留文本输入方法，包括以下步骤：S01：定位虚拟现实环境下的文字输入位置，并弹出虚拟键盘；S02：利用头部转动控制虚拟光标移动到目标字符所在区域；S03：根据已输入的字符搜索预存词典里与之最相近的推荐单词，所述推荐单词动态显示在当前输入的字符区域外侧；S04：若存在目标单词，利用头部移动控制虚拟光标进入目标单词所在区域选择单词，否则继续输入字符。优选的技术方案中，所述虚拟键盘为圆形键盘，所述圆形键盘有两个同心圆，外圈为字符区，内圈为重置区，用于重置选择并搜索下一个字符。优选的技术方案中，所述字符区为1字符/扇形区，扇形区的英文字母按字母表顺序排列，字母排序的初始位置在外圈的上部。优选的技术方案中，所述推荐单词伴随空格，选择完推荐单词后，尾部自动添加空格。优选的技术方案中，当字符或者单词被选中时，所在区域的颜色进行变化。优选的技术方案中，当字符或者本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于移动虚拟现实头戴显示器的无驻留文本输入方法，其特征在于，包括以下步骤：S01：定位虚拟现实环境下的文字输入位置，并弹出虚拟键盘；S02：利用头部转动控制虚拟光标移动到目标字符所在区域；S03：根据已输入的字符搜索预存词典里与之最相近的推荐单词，所述推荐单词动态显示在当前输入的字符区域外侧；S04：若存在目标单词，利用头部移动控制虚拟光标进入目标单词所在区域选择单词，否则继续输入字符。

【技术特征摘要】
1.一种用于移动虚拟现实头戴显示器的无驻留文本输入方法，其特征在于，包括以下步骤：S01：定位虚拟现实环境下的文字输入位置，并弹出虚拟键盘；S02：利用头部转动控制虚拟光标移动到目标字符所在区域；S03：根据已输入的字符搜索预存词典里与之最相近的推荐单词，所述推荐单词动态显示在当前输入的字符区域外侧；S04：若存在目标单词，利用头部移动控制虚拟光标进入目标单词所在区域选择单词，否则继续输入字符。2.根据权利要求1所述的用于移动虚拟现实头戴显示器的无驻留文本输入方法，其特征在于，所述虚拟键盘为圆形键盘，所述圆形键盘有两个同心圆，外圈为字符区，内圈为重置区，用于重置选择并搜索下一...

【专利技术属性】
技术研发人员：梁海宁，徐温格，岳勇，
申请(专利权)人：西交利物浦大学，
类型：发明
国别省市：江苏,32