一种计算机输入系统技术方案

本发明专利技术公开了一种计算机输入系统，由图像感应装置（图１中２）和图像信息特征提取装置（图１中８）组成。该装置能获取手或指定物（图１中１）在空间的形态信息并提取出空间形态的特征信息来产生计算机操作指令，同时在计算机屏幕上显示出操作者的手（或指定物）的空间形态（或影像）（图１中４），使得操作者只需观看屏幕就能感知到自己的实际的手或指定物（图１中１）在空间的位置和运动，并依此来判断下一步的对计算机以及计算机屏幕上的对象（例如图２所示）所要进行的操作。该装置能实现常见的计算机输入设备（诸如：键盘、鼠标、书写板等）的功能以及许多其它特殊功能。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术是一种计算机输入系统，是一种基于利用计算机操作者的手(或指定物)的空间形态的特征信息的计算机输入系统。本专利技术是一种计算机输入系统，是一种在功能上可以替代传统计算机外设(诸如键盘、鼠标、触摸板、书写板和触摸屏等常用输入设备)的计算机输入系统。本专利技术的输入系统也适用于应用计算机CPU进行信息处理的其它场合的相关设备和装置作为信息输入系统。键盘、鼠标、手写板、触摸板和触摸屏等常见的计算机输入设备大多已成为计算机的标准外设或常用外设，目前人们在应用计算机的同时，也不得不同时接受这些设备各自的不足。总结这些常用的计算机的输入装置的特性，它们有如下一些不足之处。键盘它常需要和鼠标结合使用，通过键盘很难快速将光标移到屏幕上的任意位置，也很难用键盘进行绘图等连续性操作。键盘源于西方，有利于拼音文字字母和数字符号的输入，和有限几个的功能键结合可实现一些复合操作。对于输入汉字等象形文字，从根本上存在较大障碍。现存的多种通过键盘输入汉字的输入法，一方面因多键操作影响输入效率，另一方面需要死记部分输入规则。对于汉字等象形文字的输入，键盘不能直观方便。键盘还要经常保持清洁、维护。鼠标鼠标的移动是线形的不间断的移动。如果要将屏幕上鼠标从一点移动到目标处，需要使用者的手、眼在此期间始终与鼠标保持接触(有时还要左、右键或滚轮同时参与)，不仅占用了使用者较多的时间，同时需要使用者保持对鼠标的注意力，限制了手的运动自由和使用方式。鼠标还要经常保持清洁、维护。触摸板现有触摸板的功能是代替传统的滚动式鼠标、点状或柱状鼠标起作用的，它也有前述传统鼠标的移动低效率、限制使用者手部运动自由、较多耗费使用者注意力的等缺陷。另外，它只采集了使用者手部的极少信息，不能解读使用者手部的多种动作，且阻挡操作者视线。只能单点识别，不能多点识别。手写板不具备键盘在输入规定符号、字母、数字时的快捷和直观性。手写板也只能接受单点信息，一次输入的是平面上的单个点或单线条，而不反映同时触及它上面的不连续的多个位置的信息。所接收或反映的使用者的信息量少，使用者手部的大量信息没有得到利用，人机交流水平受到限制。同时还有文字输入识别率的问题。触摸屏使用者在触摸屏上用手指点时，其手会遮挡触摸屏，阻挡操作者视线。在触摸屏上指点，使用者必须首先抬起上臂，长时间抬动手臂也会导致疲劳。该设备只能摆放在少数公共场所作为辅助服务设备使用，它也只能接受单点信息。有些计算机输入设备厂家已经注意到此类问题，相继出品了以上不同种类输入设备的功能组合的产品，如带手写板的键盘等，但此类诸多产品仍难从根本上改变上述产品各自的缺陷。有关计算机输入系统的公开专利信息CN1291316A号专利技术专利申请公布了一种图像检测操作者输入装置，只是检测某一表面预定图形变化的情况，且只是基于输入装置的移动，只能得到相对位移信息。尤其是它并没有象本专利技术那样，将使用者手(或指定物)的空间形态(或影像)影射到计算机显示屏幕上去，让使用者随时了解自己的手(或指定物)的形态或位置。CN1322982A号专利技术专利(与本专利技术同属一个专利技术专利申请人)公告公布了一种感应器感应手部信息，通过感应信息处理系统提取信息特征，并依此信息特征作为计算机操作的指令，但是该专利未说明使用者的手在三维空间中形态的信息获取和利用。CN1378171A号专利技术专利与CN1322982A号专利技术专利相比，在利用计算机使用者手或指定物在空间的信息方面作了改进和补充。本专利技术与现有的虚拟现实技术(Virtual Reality)的最大的差异在于“临境感(immersive)”方面，而“交互性(interaction)”方面有一定的相似之处。“临境感”和“交互性”是虚拟现实技术的两种基本特征。“临境感”是指操作者全身心地沉浸于计算机所生成的三维虚拟环境，并产生身临其境的感觉。“交互性”是指操作者利用视觉、听觉、触觉、嗅觉和味觉等感官功能及对话、头部运动、眼动、行走、转身、拾取和放置等人类自然技能对虚拟环境中的实体进行考察和操作。本专利技术利用了手或指定物在计算机屏幕上的映射影像，具有一定意义上的“交互性”，但不具备也尚没有利用到上述虚拟现实技术中的“临境感”。本专利技术也没有使用虚拟现实技术中的常用设备，诸如头盔显示器、三维球、数据手套、数据衣、跟踪器等设备。本专利技术的实施将会使用计算机图形技术、多媒体技术等技术中的现有成熟的技术。(本节内容可以从一般的“虚拟环境技术”、“虚拟现实技术”等相关的书籍中获得，例如《虚拟环境技术》李锦涛等编著，中国铁道出版社，1996.北京；《虚拟现实技术》俞志和等编著，大连理工大学出版社，1996.大连)专利技术专利CN1262750A——“以手套手指用于虚拟全面打字的多个压力传感器”，公开了一种用于信息处理系统的手动控制信息输入装置。该专利技术包括至少一个设备安装在用户的一个手指上，其传感子系统进行操作以区别在该设备的不同位置所检测到的刺激和相应信号，手指的内收和外展的位置也通过传感器检测到的信号分析得到。该专利技术依赖于安装了传感器的手套得到手指位置的信息，手套的一个特定的手指上的一个特定的敏感位置对应一个数字字母键盘的唯一一个按键，手指接触按键的角度和手指间的相互位置关系通过传感器列阵等其它传感器检测得到，并且与各虚拟键对应。该专利技术的必要条件是有一副具备检测手指位置信息的传感器列阵的手套，类似与虚拟现实技术中的数据手套，不过该专利技术所用的手套还必须作用于硬的表面起而作用。本专利技术的手(或指定物)的位置等空间形态信息是通过图像感应装置得到的，操作时可以是徒手的，不需要带传感器的手套装置。本专利技术在手(或手指)的位置(还包括位置变化)的信息的检测上同上述专利技术专利CN1262750A的根本区别在于本专利技术不需任何带传感器的手套，徒手操作(或由操作者指定一个起到手的同样作用的其它物体来操作)。另外，本专利技术检测整个手的空间形态信息，而不只是上述专利技术专利CN1262750A的仅仅围绕手指的位置的有关信息。本专利技术也不象上述专利技术专利CN1262750A那样一定要直接接触硬的表面。本专利技术公布了基于手(或指定物)的空间形态的特征信息的计算机输入系统。本专利技术与专利技术人的另外两项专利CN1378171A号专利技术专利及CN1322982A号专利技术专利相关，本专利技术涉及手(或指定物)的空间形态的信息特征的提取方法和实现途径，公开了更详细的信息特征的多种获取方法。本专利技术的设计思想本专利技术通过采集计算机操作者的手及计算机操作者所指定的物体(指定物)的空间形态，通过信息特征提取装置提取出手或指定物的空间形态特征信息，将这些特征信息发送给计算机系统，并处理形成计算机操作指令。计算机将操作者的手或指定物的空间形态(或影像)在计算机显示屏上表现出来，使得操作者能感知到自己的实际的手或指定物在空间的位置和运动，同时计算机分析信息特征提取装置提供的操作者手或指定物的特征信息而形成对计算机或对计算机屏幕上的对象进行操作的指令，并执行这些操作指令(例如图2所示)。操作者自己的实际的手或指定物的其它物理、化学信息(如压力、温度、红外、气味、电、磁、指纹等)，可作为辅助特征信息。本专利技术的计算机输入系统所涉及的“手或指定物”、“手或指定物的空间形态”、“手或指定物空间形态的信息特征”等概念阐述如本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种计算机输入系统，由图像感应装置和图像信息特征提取装置组成，其特征在于：图像感应装置获取手（或指定物）在空间的形态信息，图像信息特征提取装置提取出手（或指定物）的空间形态的特征信息并传入计算机主机，在计算机显示器屏幕上显示出操作者的手 （或指定物）的空间形态（或其影像），同时计算机依据所传入的特征信息产生计算机操作指令。

【技术特征摘要】
...

【专利技术属性】
技术研发人员：许旻，
申请(专利权)人：许旻，
类型：发明
国别省市：11[中国|北京]