手指识别及手的动作识别在键盘等输入工具中的运用制造技术

一种能够识别敲击的手指，及可能包括其移动方式的输入设备，通过扫描激光对敲击手的扫描，经数字电路分析位置传感器得到手指位置数据，以识别敲击的手指，并可能识别手的移动方式。其键值的产生可以由键盘或触摸屏产生的键位信号及手指识别信号，单独或联合确定，也可以由手的移动方式信号及手指识别信号单独或联合确定。使用本发明专利技术可以大大地减少键的数量。如果连续识别手指的位置，可以以手指的移动比例对应与光标的移动，可以代替鼠标，可以设定中指作为定位的手指，其移动对应于光标的移动，于是中指左边的手指的敲击可以定义为左击，右边手指的敲击定义为右击。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种用于电子设备的数据输入技术，可以用于替代或完善键盘，也可以实现鼠标的功能。
技术介绍
在传统的输入方式中，通常以下面的过程进行输入人员识别待输入值的对应键的位置，然后用手指敲击或触摸该位置以触发输入信号，产生对应的键值。在这种方式下，如不考虑组合键，键值与键位一一对应，即数量相等，因此传统的输入设备需有大量的键位。所以导致输入设备的体积不可能缩小到满意的尺寸，特别是对于在便携电子设备上的运用。
技术实现思路
本专利技术运用光学定位技术，用光学位置传感器对手指上形成的扫描光斑进行定位，从而确定手指位置并识别手指，以识别信号作为确定键值。先确定以下观念，输入也可以是人机交流的过程，存在着相互作用相互识别，输入者在识别键位时，电子设备也可以同时识别正在执行输入动作的手指及手指的动作，如中指向前，无名指向后，右手的小指在敲击，等等。在这种方式下，单击可确定的键值数目＝键位的数量×可识别的手指数目，或者单击可确定的键值数目＝可识别的手指数目×可识别的手的移动方式，由第一个公式我们可知，在保持可观数量的可选择键值同时，键位数可最小为键值数目的十分之一，在以下的实施例1、例2中，我们可以看到在不降低输入速度、效率的情况下，键的数目大大减少。由第二公式可知，即使不存在键位，也即不存在键盘的情况下，也可实现输入。图2(A)、(B)为适用于本文列举的实施例的光束扫描范围。图3为适用于本专利技术的一种激光发生及扫描装置。图4为实施例1图。图5、6为实施例2图。图7为实施例3图。图8为斜向移动定义图。具体实施例方式以下结合实施例1、例2、例3，说明本专利技术的实施方式。在以下例中，规定操作者的视线在键面或桌面上的投影为Y轴，方向向前。X、Y轴皆位于键盘平面上或桌面上。可以认为在敲击后的短时间内，如1/5秒内手指是静止的，如果此时对手指进行连续扫描，则可得到全部手指的位置数据，因为手指的长度不同，所以一次扫描不能保证得到全部手指的位置数据，需调整方向进行反复扫描。因此对扫描方向作如下规定第一行扫描的纵向角度由敲击手指的位置确定。以后偏离若干角度如2～5度进行扫描，扫描的频率规定在1/5秒内扫描5到10行，显然较多的行数使发生误判的可能性变小，以上的数字都是可调整的。它们决定了识别发生误差的概率。如图2(A)、2(B)在图中21为扫描起始端口，25为扫描起始方向，26为结束方向，27为扫描方向，28为手指的活动区域，完成一行扫描后，调整扫描角度，继续扫描。扫描的范围根据手与扫描镜的距离及手的活动范围确定，应保证需识别的手指都能被扫描。图3为激光发生及扫描装置图20、激光发射器，21、扫描，22、会聚透镜，23、旋转驱动马达，24、反射镜图4为实施例1采用的输入键盘的平面图，图4的键盘中有9个键，它实际上是移动电话键盘的一部分。图中1、键盘，2、激光发射及扫描装置的射出端，3、位置传感器的接受端4、键帽其中，键帽可以构成识别输入动作发生装置。2、3构成识别敲击手指装置。当一手指敲击某一键时，启动了识别程序及扫描设备在随后的一段时间内如五分之一秒或更短，CPU对位置传感器得到的数据进行处理。扫描设备开始扫描，扫描到第一障碍物时，计数器由0加1，变为1，并记录此时反射点的位置数据，当光斑信号消失时，也即扫描光束扫描到手指间隙时，记录此时的位置数据，由此可以得到第一手指的两个边缘数据，计数器处于待加状态，当再次扫描到障碍物的时候，计数器加1变为2，并且记录位置数据，依前述计数及记录方案，完成一行扫描后，当记数器的数据小于4时，即扫描到低于4个手指时，开始下一行的扫描，计数器置为0，按前述方式扫描记数，直至某一行次扫描完成后，计数器为4才停止扫描，(注意在本方案中，不识别拇指，因为拇指在这种输入方式使用得较少，所以只需计数器为4，如果试图识别拇指，则记数器为5才停止扫描)，由此可以得到4组手指的位置数据，每一组对应于手指的两个边缘位置数据，4个手指依次为食指、中指、无名指、小指，(假定本实施采用右手输入)，然后将预存的键的位置数据与手指位置数据对比，键的X方向的坐标应大于敲击手指的一侧边缘坐标，小于另一侧坐标，因为操作者敲击的手指通常平行于视线，所以可得以上结论，实际操作过程中，如果操作者的手指不是平行于Y轴的有可能手指的边缘位置数据皆大于或皆小于键的位置数据，如果手指倾斜的不过分，则寻找边缘数据最接近于键的位置数据的手指，这种方案通常也不会发生错误。在得到键位的信号及手指的识别信号后，CPU根据键值映射表确定键值。在图4中，键上的数字为单手持机输入值，在单手持机时，输入手指为拇指，识别结果只能得到一只手指且手指的宽度非常大(实际上为拇指长度的倾斜投影)，由此可识别出单手持机，分配键值时按键上数字分配。如果左手持机，右手输入，键值的映射采用以下的方案，用食指、中指、无名指敲击时，分别对应于键之下的三个英文字母中的第一、第二、第三个，“9”键只需分配两个，用小指敲击时，分配其它特殊符号，当然键值映射方案是灵活的。由上述，本方案对操作者的手的姿态有要求，可应视为合理的限制。本方案解决了便携设备的输入的局限。图5为实施例2图，本实施例中，允许其他键的存在，本图只说明其中的部分。图中1、键盘，2、激光发射及扫描装置的射出端，3、位置传感器的接受端4、键在本例中，不允许双手有交叉动作。与实施例1不同的是，本实施例将识别确定十个手指的位置，采用例1识别方式将发生困难。现规定在图5中虚线的左侧为左手的活动区域，右侧为右手的活动区域。规定第一列及第二列键为左手专用键，第三、第四列为右手专用键，图中虚线过扫描端2平行于Y轴当第一、第二列键被敲击时，扫描的区域为从起始方向至虚线的角度。当第三、第四列被敲击时，扫描区域为虚线的角度至结束的角度。起始角度和结束角度为如图2。识别手指的方法接近例1，区别是第一列及第二列键被敲击时，只扫描左手区域，识别左手的四个或五个手指，第三列及第四列键被敲击时，只扫描右手区域，识别右手的四个或五个手指。图5中，键的下面的字符依次对应相应顺序的手指。左手键区依次对应左小指，左无名指，左中指，左食指，右手键区依次对应右食指、中指、右无名指、右小指。在本实施例中，操作方式完全类似于传统键盘的盲打，本实施例不仅减少键的数量，实际上第二列及第三列尚有大量的可分配键值，而且降低了输入过程中出错的概率。图6为采用组合键的字符对应表，与图5相比，第二列键及第三列键皆被略去。“5”、“T”、“G”、“B”对应左手拇指的敲击，“6”、“Y”、“H”、“N”键对应左手拇指的敲击。在此引入组合键的定义，以上的敲击皆为单击，第一行扫描光线只扫描到一只手指，假如两只或以上的手指触碰到键，则第一行扫描光线可扫描到2个或以上的手指，因此可以赋予不同的键值。图7为实施例3图。5、2、8为激光发生器扫描装置；9、3、7为位置传感器；61为底座。其中，5、9可构成识别输入发生装置；2、3可构成识别手指装置，7、8构成识别手的移动方式装置。5只产生平行61即支持底座的光束，即只产生一行扫描光束。5与61放置在桌面上时，因为5距61的距离较低(如1mm)，所以当规定手指敲击桌面时，其它手指被合理地抬高，因此5射出的光束，经手指反射得到的光点被9探测到，触本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电子数据输入装置，用于电子设备的数据输入或光标定位，其特征为，由以下三个组件单独或联合构成，识别输入动作发生的装置，识别敲击手指及确定各手指位置的装置，识别手的移动方式的装置，三组件可以单独或共用一个或几个光束发生及扫描装置和位置传感器。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】

【专利技术属性】
技术研发人员：万发良，
申请(专利权)人：万发良，
类型：发明
国别省市：84[中国|南京]