手標系統(tǒng)及指扣及手指動作檢測方法及手勢檢出方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及手標系統(tǒng)及指扣及手指動作檢測方法及手勢檢出方法，應用領域有電腦、平板電腦等IT設備的輸入裝置和方法，實現(xiàn)了手指空間位置、姿態(tài)檢測，為符合人體工學的3D手勢識別提供支持，并用3D手勢實現(xiàn)了鼠標操作模擬。
【專利說明】手標系統(tǒng)及指扣及手指動作檢測方法及手勢檢出方法

【技術領域】
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[0001]本發(fā)明涉及手標系統(tǒng)及指扣及手指動作檢測方法及手勢檢出方法，應用領域有電腦、平板電腦等IT設備的輸入裝置和方法，但不只限于此。

【背景技術】
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[0002]現(xiàn)有很多成功的IT坐標輸入設備例如鼠標、電容式觸屏(ipad)、電磁式數(shù)位板、圖像手勢識別設備(leap motion)、紅外觸屏、聲表面波觸屏等，電容式觸屏、紅外觸屏，聲表面波觸屏的操作特點是，檢測多個手指的2D坐標，使用體驗好、操作方便快捷、操作精度低，手掌、非功能手指會對操作產(chǎn)生干擾；鼠標與觸屏剛好相反并且只有一個2D坐標點，電磁式數(shù)位板的操作特點是檢測手中筆的3D坐標，只有一個坐標點，但可以高精度書寫；圖像手勢識別設備檢測多個手指3D坐標，但其不符合人體工學的要求，操作時間長了會很累，沒有操作反饋，并且容易受到燈光、飛舞的蒼蠅的干擾，可靠性不高。
[0003]有必要設計一個系統(tǒng)，既能檢測多個手指的3D坐標，又符合人體工學的要求，適合長時間操作，又沒有上面提到的干擾可靠操作。
[0004]另一方面，電磁式的位置檢測裝置，可以做到位置指針的空間位置、姿態(tài)、諧振頻率、Q值、ID號、按鍵、壓力等物理量的精確檢測，這為解決以上問題提供了技術保障。
[0005]而隨著電容觸控屏的流行和支持觸屏操作的win8系統(tǒng)的推出，大大提高的電腦的可操作性，但觸控界面使用觸控平操作，傳統(tǒng)gui界面使用鼠標操作，全操作要使用兩種輸入設備，使用不便。


【發(fā)明內(nèi)容】

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[0006]本發(fā)明的目的在于實現(xiàn)一種新的輸入設備和系統(tǒng)；
[0007]提高IT設備的可操作性、提升用戶體驗；
[0008]節(jié)省系統(tǒng)成本；
[0009]不影響手指尖的碰觸感覺；
[0010]指扣長時間佩戴沒有不適感；
[0011]無功能手指、手掌作為支撐，同時不要影響功能手指；
[0012]去掉手掌、無功能手指、不同功能手指對當前功能手指的干擾；
[0013]區(qū)分不同手指間的功能組合；
[0014]簡化手勢操作；
[0015]簡化手勢判斷算法；
[0016]減小系統(tǒng)功耗；
[0017]支持手寫功能，使手勢控制手寫同時進行；
[0018]支持可識別手勢操作的數(shù)量；
[0019]減少操作的延時，使操作更流暢；
[0020]檢測手指按在手標墊上的壓力；
[0021]檢測手指姿態(tài)；
[0022]檢測手的姿態(tài)；
[0023]支持模擬2D觸屏手勢操作；
[0024]支持模擬鼠標的手勢操作；
[0025]支持模擬按鍵的手勢操作；
[0026]支持模擬操縱桿的操作；
[0027]支持模擬人手在現(xiàn)實中的所有和手相關的動作；
[0028]支持多人多手操作；
[0029]為了達到上述目的實現(xiàn)本發(fā)明提出以下方案，
[0030]本發(fā)明建立電磁式的位置檢測系統(tǒng)之上，現(xiàn)有的可以做到多個位置指針的空間位置、姿態(tài)、諧振頻率、Q值、ID號、按鍵、壓力等物理量的精確檢測，如果將位置指針固定在手指上稱其為指扣，則可以根據(jù)檢測到的指扣的空間位置和指扣的安裝位置精確計算出手指的位置；由于指扣的感應線圈之間的在距離較近時會產(chǎn)生強耦合，從而改變其自身的諧振頻率和磁場特性，影響檢測效果，所以優(yōu)選方案將指扣小型化，并固定在指甲的中間，這樣使指扣之間至少相隔一個手指，使相鄰手指上的指扣相互干擾降到最低。在人體工學上考慮，這樣可以使無功能手指、手掌作為支撐，同時不影響功能手指功能，固定在指甲上還有對兩方面的人體工學的考慮，其一不影響手指尖的碰觸感覺，其二指扣長時間佩戴沒有不適感，所以就有了技術方案I的發(fā)明為一種手標系統(tǒng)，其特征在于，包括指扣；包括手標墊；所述指扣固定在第一指節(jié)的上表面；技術方案2的發(fā)明為根據(jù)技術方案I所述的手標，其特征在于，所述手標墊跟蹤檢測一個或者多個指扣的空間位置、姿態(tài)。
[0031]技術方案3的發(fā)明為根據(jù)技術方案I所述的手標，其特征在于，所述指扣中線圈的軸線落在相關手指軸線和相關指甲面的法線組成的平面上。這樣使待檢線圈落在了手指的中線上。
[0032]技術方案4的發(fā)明為一種手標系統(tǒng)，其特征在于，包括指扣；所述指扣固定在第一指節(jié)的上表面；包括手標墊；包括電磁筆。由于本發(fā)明的基礎是電磁式的位置檢測系統(tǒng)，增加電磁筆后，電磁筆的檢測和指扣檢測的原理相同，可以共用檢測電路，從而解決了手勢操作和書寫操作不能同時進行的問題。比如書寫時手掌和電容式觸屏的接觸使手勢操作不再有效。
[0033]技術方案5的發(fā)明為一種指扣，其特征在于:包括待檢線圈，包括LC諧振電路；包括固定裝置，使用時將指扣固定在第一指節(jié)的上表面。
[0034]為了固定指扣到第一指節(jié)的上表面，技術方案6的發(fā)明為根據(jù)技術方案5所述的指扣，其特征在于，固定裝置包括粘接劑層。
[0035]為了固定指扣到第一指節(jié)的上表面，另外提出技術方案7的發(fā)明為根據(jù)權利要求5所述的指扣，其特征在于，固定裝置包括多個吸盤結構。
[0036]為了固定指扣到第一指節(jié)的上表面，另外提出技術方案8的發(fā)明為根據(jù)技術方案5所述的指扣，其特征在于，固定裝置包括剛毛結構。剛毛中可以沒有粗毛但必須有細毛。
[0037]為了固定指扣到第一指節(jié)的上表面，另外提出技術方案9的發(fā)明為根據(jù)權利要求5所述的指扣，其特征在于，固定裝置包括指扣底座。
[0038]技術方案10的發(fā)明是根據(jù)技術方案5所述的指扣，其特征在于，包括電池，包括振蕩器。
[0039]技術方案11的發(fā)明為一種手指動作檢測方法，其特征在于包括步驟:指扣z軸位置檢測；根據(jù)指扣z軸位置第一閾值判斷手指是否接觸到手標墊上表面；根據(jù)指扣z軸位置第二閾值判斷手指是否離開到手標墊上表面。根據(jù)此方案可以實現(xiàn)2D手勢操作的碰觸檢測，再加上指扣的2D坐標檢測，可以基本實現(xiàn)電容式多點觸屏的所有操作。并且由于每根指扣可以明確的區(qū)別于其他指扣，要比以上2D手勢識別強大的多。如果增加空間位置、姿態(tài)數(shù)據(jù)參數(shù)能實現(xiàn)的功能將更強大。
[0040]技術方案12的發(fā)明為根據(jù)技術方案11所述的一種手指動作檢測方法，其特征在于包括步驟:記錄指扣不同姿態(tài)z軸最低值；根據(jù)記錄的指扣不同姿態(tài)z軸最低值計算判斷手指是否接觸到手標墊上表面的第一閾值；根據(jù)記錄的指扣不同姿態(tài)Z軸最低值計算判斷手指是否接觸到手標墊上表面的第二閾值。為了更加準確的檢測碰觸操作，本方案實現(xiàn)的手指外形的自動檢測。
[0041]技術方案13的發(fā)明為根據(jù)技術方案11所述的一種手指動作檢測方法，其特征在于包括步驟:檢測手指接觸手標墊時的相關指扣的姿態(tài)；根據(jù)手指接觸手標墊時的相關指扣不同姿態(tài)認定為不同的操作。此操作檢測方法是手標系統(tǒng)相比電容式觸屏、紅外式觸屏等手勢檢測的改進，加入了手指姿態(tài)作為操作變量，在碰觸操作時直接確定要執(zhí)行的操作加快的操作速度。
[0042]技術方案14的發(fā)明為根據(jù)技術方案11所述的一種手指動作檢測方法，其特征在于包括步驟:記錄指扣的空間軌跡；根據(jù)手指接觸手標墊前的相關指扣不同的空間軌跡認定為不同的操作。此操作檢測方法是手標系統(tǒng)相比電容式觸屏、紅外式觸屏等2D手勢檢測的改進，加入了 3D軌跡作為操作變量，在碰觸操作前就可以確定要執(zhí)行的操作加快了操作速度。
[0043]技術方案15的發(fā)明為技術方案11、12所述的一種手指動作檢測方法的模擬鼠標操作方法，包括動作:檢測帶指扣的第一手指在手標墊上表面平面運動位置數(shù)據(jù)控制移動主光標移動；檢測帶指扣的第二手指移動到手標墊上時的鍵操作觸發(fā)鼠標左鍵按下；檢測帶指扣的第三手指移動到手標墊上時的鍵操作觸發(fā)鼠標右鍵按下。完全按照真實鼠標的操作動作設計的鼠標模擬方法，并且操作速度和真實鼠標相同，可以選擇拇指、食指、中指為功能手指，無名指和小指可以作為支撐。
[0044]技術方案16的發(fā)明為技術方案11所述的一種手指動作檢測方法的手指壓力檢出方法，使用判定手指與手標墊接觸時，指扣與手標墊的z軸距離作為計算手指按壓手標墊的壓力的主要參數(shù)；指扣與手標墊的z軸距離越小壓力越大。
[0045]技術方案17的發(fā)明為一種手勢檢出方法，其特種在于，包括步驟:檢測至少兩個位置指針的空間位置、姿態(tài)；計算位置指針宿主間最短距離；根據(jù)位置指針距離第一閾值與位置指針宿主間最短距離判斷第一位置指針宿主是否接觸到第二位置指針宿主表面；根據(jù)位置指針距離第二閾值與位置指針宿主間最短距離判斷第一位置指針宿主是否離開第二位置指針宿主表面。此方案實現(xiàn)的手指間的接觸檢測，手指與電磁筆之間的接觸檢測。
[0046]技術方案18的發(fā)明為技術方案17所述的一種手勢檢出方法，其特征在于，包括步驟:計算位置指針宿主之間的距離，根據(jù)位置指針宿主間之間的距離進行不同的操控。操控主要包括鍵操作、拖操作等操作或者組合。
[0047]透過上面的技術方案，可以看到可以實現(xiàn)本發(fā)明的目的。
[0048]為了更準確的描述本發(fā)明，對說明書中的名詞解釋如下:
[0049]第一指節(jié)是指，帶有指甲的指節(jié)；第一指節(jié)上表面是指手掌向下時手指的上表面，即帶有指甲那一面。
[0050]電磁式位置指針是指，至少包括一個待檢線圈的使用電磁耦合原理檢測其位置的目標裝置。如果沒有特別說明本發(fā)明中簡稱位置指針。
[0051]指扣是一種電磁式位置指針，固定在第一指節(jié)的上方跟隨手指移動、旋轉成為檢測手指位置、姿態(tài)的目標物。
[0052]電磁筆是電磁式位置指針增加筆形外殼的一種筆，一般情況下有一個可以感測壓力的筆尖，用于人的書寫動作輸入。
[0053]電磁式位置指針的宿主，對于指扣來說手指第一指節(jié)是其宿主，對于電磁筆中的電磁式位置指針來說電磁筆本身是其宿主。
[0054]手標墊是指扣檢測裝置，用來檢測指扣的空間位置、姿態(tài)中的指定物理量中的一個或者多個或者全部；還可以根據(jù)需要檢測指扣中其他參數(shù)，包括指扣的諧振頻率、ID號、自旋角等與指扣有關的物理屬性；并將這些物理量直接或者通過轉換后通過數(shù)據(jù)鏈路發(fā)送給信息處理設備。手標墊可以設置一平整上表面用于動作反饋。
[0055]手標由手與指扣的組合部、手標墊組成，不同的手勢，指扣與手標墊檢測表面的相對空間位置，指扣之間的相對空間位置，各指扣的姿態(tài)會有所不同，而本發(fā)明的系統(tǒng)是手勢控制的，手也是系統(tǒng)的一部分。
[0056]3D是指卡迪x、y、z軸的空間，2D是指只有x、y軸的平面。
[0057]空間位置是指卡迪x、y、z軸坐標，空間姿態(tài)是指待檢物體中心軸和x、y、z軸的夾角。
[0058]空間軌跡是指,卡迪X、y、z軸坐標、待檢物體中心軸和X、y、z軸的夾角六個物理量的其一個或者多個或者全部的歷史記錄。
[0059]上下移動指z軸方向移動，前后移動指I軸方向移動，左右移動指X軸方向移動。
[0060]數(shù)據(jù)鏈路是指數(shù)字信息傳輸?shù)奈锢砻浇?，比如電纜、光纜、電磁波、紅外線、聲音、感應場等方式，并包括其通信協(xié)議。
[0061]電池是指，使用自身儲備能量持續(xù)提供電能并使目標電路長時間工作的設備，比如干電池、蓄電池、超級電容、燃料電池等。
[0062]無源是指沒有電池，有源是指有電池。

【專利附圖】

【附圖說明】
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[0063]圖1單待測線圈的無源指扣原理圖
[0064]圖2單待測線圈的有源指扣原理圖
[0065]圖3無底座指扣結構示意圖
[0066]圖4有底座指扣結構不意圖
[0067]圖5指扣安裝到手指上的示意圖
[0068]圖6手標墊原理示意圖
[0069]圖7手指外形校準流程圖
[0070]圖8鍵操作流程圖
[0071]圖9拖操作流程圖
[0072]圖10吸盤結構
[0073]圖11剛毛示意圖
[0074]圖12單個粗毛上的細毛與指甲的接觸示意圖
[0075]圖中標號列表
[0076]L1、L2:待檢線圈
[0077]C1、C6、C7、C9、C10:電容
[0078]Rl:等效電阻
[0079]R8、R9、R10、R11:電阻
[0080]Q3:三極管
[0081]S1、S2:模擬開關
[0082]1:指扣
[0083]12:固定裝置
[0084]121:膠水層
[0085]122:吸盤
[0086]123:剛毛
[0087]124:底座
[0088]1241:底座膠水層
[0089]1242:底座吸盤
[0090]1243:底座剛毛
[0091]12431:剛毛粗毛
[0092]124311:剛毛粗毛上的細毛
[0093]2:指甲
[0094]3:第一指節(jié)
[0095]41:手標墊Y軸天線
[0096]42:手標墊X軸天線

【具體實施方式】
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[0097]下面使用本發(fā)明的實施例說明系統(tǒng)原理、實現(xiàn)方法。
[0098]如圖1所示是無源指扣的原理圖，指扣待檢線圈LI和電容Cl組成的諧振電路組成，其中Rl是包括導線電阻損耗、介質損耗、發(fā)射損耗在內(nèi)的所有損耗的等效電阻，其諧振頻率由L1、C1的值確定；L1為開放型電感，當有變化的磁力線穿過電感LI的線圈時會產(chǎn)生電壓，當有變化的電流流過電感LI時電感LI會發(fā)射電磁信號，當有與L1、C1組成的諧振電路諧振頻率相同的電磁信號激勵時，指扣中L1、Cl組成的諧振電路產(chǎn)生共振，當激勵信號撤銷時繼續(xù)保持衰減震蕩即回波，電感LI發(fā)射電磁信號，當激勵信號頻率遠離指扣的諧振頻率時，則回波幅值非常小，可以忽略。不同指扣有著不同諧振頻率。
[0099]如圖2所示是有源指扣的原理圖，震蕩電路電磁信號通過L2發(fā)送出去用于手標墊檢測指扣空間位置、姿態(tài)。不同的指扣發(fā)射不同的頻率的電磁信號。
[0100]如圖3所示是無底座指扣的結構圖，待檢線圈LI固定在指扣的中央，外面有一個不透水的軟塑料或者硅膠外殼，外殼流線型的上表面光滑無棱角，外殼上印有區(qū)別不同頻率的指扣的標識；下表面和固定裝置連接，固定裝置可以是較厚的不干膠，也可以是如圖10是吸盤結構，還可以是如圖11、圖12所示的剛毛結構，粗毛直徑介于0.5mm-30um之間，細毛直徑小于30um。指扣和指甲緊密結合，雖然是可拆裝設計，佩戴后可以不用摘下，不影響手指功能，就如同美甲。
[0101]如圖4所示有底座指扣的結構是，固定裝置包括指扣底座，軟性指扣底座固定在指甲上，指扣使用卡扣、銷、固定孔等結構，方便拆裝。指扣底座固定方法可以是膠水(可以是不干膠)粘接、吸盤吸接、剛毛結構固體粘接。此種方案的好處是拆裝前后指扣與手指的相對位置不會改變，不用每次拆裝指扣后要重新校準。如果指扣比較大此方案比較適合，比如帶電池的指扣。
[0102]如圖5是將指扣安裝到手指上的示意圖。指扣優(yōu)選安裝方向主待測線圈的軸線方向和手指的軸線方向一致；另一種優(yōu)選安裝方向主待測線圈的軸線方向和手指的軸線方向垂直；也可以是主待測線圈的軸線方向和手指的軸線方向成45°角。
[0103]為了檢測指扣的空間位置、姿態(tài)、頻率，構建如圖6所示的手標墊，內(nèi)有指扣檢測電路，關于空間位置、姿態(tài)、頻率等參數(shù)的檢測電路、檢測方法，詳細描述見發(fā)明專利“三維信息檢測系統(tǒng)和三維信息輸入裝置(專利號200510112900.6) ”、“三維信息檢測裝置、三維信息檢測傳感器裝置及三維信息指示裝置(專利號02159568.2)”提出的解決方案。從這兩種發(fā)明可以看出，指扣的電路部分還可以使用共用磁芯的兩個帶測線圈，每個線圈都有單獨的諧振電路組成，用來可以檢測指扣的自旋角，還可以是三個待檢線圈共用磁芯；另外指扣可以磁芯可以是近似的方形、圓形、半圓形、十字形、月牙形等等形狀。
[0104]手標墊包括一個平整上表面，用于支撐手掌或者手指，并用于動作反饋。相對同為3D手勢操作的圖像手勢識別設備沒有支撐面，考慮到現(xiàn)實中符合使用習慣手勢操作應該有反饋，比如按鍵動作是否成功會反饋給操作者，2D電容觸屏反饋是是否接觸到屏幕，3D操作同樣需要動作反饋來增加操作的流程程度，本方案是提供了一個平整面，當要求操作速度快的操作時碰觸這個面則為操作有效的反饋。另外一作用是為手掌和手指提供支撐，可以想象長時間的懸空的手勢操作，相關肌肉會很累，即便能撐住也會勞損，為了避免這種事情的發(fā)生，常用的手勢中會加入一些支撐手指，或者使用沒有佩戴指扣的手指作為支撐指，或者使用手掌作為支撐。
[0105]以上所訴的方案可以檢測每個指扣的空間位置、姿態(tài)、自旋角，可以檢測電磁筆的空間位置、姿態(tài)、自旋角壓力、按鍵等參數(shù)，為檢測手勢提供了技術上的保障，優(yōu)選方案如下。
[0106]考察手勢操作中的“按”，其與目標的位置有關，比如鍵盤操作，鼠標的按鍵操作，觸屏的點擊操作，位置不同觸發(fā)的操作不同，檢測操作中起到作用的參數(shù)包括位置和觸發(fā)動作，鍵盤按鍵的觸發(fā)是按下，觸屏的觸發(fā)是手指接觸觸屏；考察手勢操作中的“拖”，比如鼠標的拖拉，平板中的放大縮小操作，檢測操作中起到作用的參數(shù)包括觸發(fā)動作和相對位置或者位置的歷史記錄，鼠標的觸發(fā)動作是按鍵按下、按下時的位置為參考點當前相對位置為操作參數(shù)，平板的放大操作的觸發(fā)動作是兩個手指同時接觸觸屏、兩個觸點之間的距離為操作參數(shù)?？梢钥闯鋈绻M鍵盤、鼠標、2D手勢識別觸發(fā)操作識別是不可少的。由于指扣固定在指甲上并且不同人的指頭的外形尺寸不盡相同，相同的人每次安裝的位置也不盡相同，所以要精確的識別手指與手標墊的接觸、手指與手指之間的接觸、手指與電磁筆之間的接觸，首先要確定手指的外形尺寸和指扣的在每個手指上的安裝位置，具體做法是設置校準程序，流程如圖7所示，安裝指扣后，所有功能手指應該始終接觸手標墊并在不同角度上傾斜，手標墊的檢測程序會記錄不同角度上，每個指扣的z軸距離，這樣我們記錄下了每個功能手指以相應指扣為原點的極坐標外形數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)也可以在使用過程中搜集，因為這些手指的外形數(shù)據(jù)是距離的最小值，在某個方向上的歷史記錄中的最小值便是手指外形數(shù)據(jù)，當手指與手標墊接觸，手指與手指接觸，手指與電磁筆接觸時需要這些數(shù)據(jù)判斷出接觸事件。
[0107]手指與手標墊的接觸事件，接觸事件分為兩部分，一部分是接觸，一部分是離開，根據(jù)指扣的角度、z軸數(shù)值和手指外形數(shù)據(jù)計算出手指與手標墊的距離，簡單算法取指扣的z軸數(shù)值減去一個指定值作為手指與手標墊的距離，精確算法公式為:手指與手標墊的距離=指扣Z軸數(shù)值-當前角度手指外形數(shù)據(jù)；然后確定第一閾值當手指與手標墊的距離小于第一閾值是認為手指與手標墊接觸了，還需要確定第二閾值當手指與手標墊的距離大于第二閾值時認為手不再接觸手標墊了。第一閾值和第二閾值可以默認指定，也可以使用控制面板設定或者調節(jié)，當?shù)谝婚撝档闹档扔诹銐毫妥畲髩毫r手指的高度差時，接觸檢測最準確。值得注意的是第一閾值要小于等于第二閾值。另外手指與手標墊的距離小于第一閾值的部分，可以作為壓力相關的參數(shù)通過線性校準作為壓力值。
[0108]同理可以檢測手指與手指之間的接觸事件，其主要的不同在于，由于手指近似圓柱體，手指與手指的距離計算不同于手指與手標墊的計算，應該使用手指外形數(shù)據(jù)、相關手指的空間位置、空間姿態(tài)，求手指外形之間的最短距離為手指間的距離，兩個已知空間位置、姿態(tài)、外形的近似圓柱體是否接觸的計算是教課書中的幾何問題不在累述。
[0109]如果將其中一個手指換成電磁筆，同理可以檢測手指與電磁筆的接觸操作，并且電磁筆的外形是固定的事先測定，可以得到更精確的結果。
[0110]有了這些接觸事件檢測、每個功能手指的空間位置、姿態(tài)，并記錄手指的空間軌跡、姿態(tài)，來看一下能識別那些手勢操作，
[0111]鍵操作，將由接觸觸發(fā)命令，由空間位置選擇命令的操作定義為鍵操作，歸于此類的設備有鍵盤、鼠標按鍵、觸屏的點擊等，本發(fā)明可以根據(jù)手指與手標墊的接觸檢測、指扣的空間位置檢測實現(xiàn)，也可以根據(jù)手指與手指的接觸檢測、指扣的的空間位置檢測實現(xiàn)，更近一步可以增加指扣的不同姿態(tài)擴展相同位置上的不同鍵操作，流程如圖8 ;還應該注意到手指與手指的接觸觸發(fā)可以在脫離手標墊的3D空間完成，自由度非常大，并且可以根據(jù)接觸時的相關指扣間的距離判斷出兩個手指接觸的位置，比如大拇指接觸食指第一指節(jié)、第二指節(jié)可以區(qū)分出來，從而可以完成不同的手勢操作。如果使用多個指扣，并使用位置、角度區(qū)分鍵操作，模擬鍵盤操作是可行的。
[0112]拖操作，將由接觸選擇狀態(tài)，由空間位置的變化或者距離變化控制連續(xù)量變化的操作定義為拖操作，流程如圖9所示，歸于此類的設備有鼠標的拖拉、觸屏的拖拉、觸屏雙指拖拉，本發(fā)明可以根據(jù)手指與手標墊的接觸作為選擇狀態(tài)控制、指扣的空間位置變化控制拖拉方向實現(xiàn)拖操作；更進一步通過空間的手指與手指的接觸作為狀態(tài)選擇，指扣的空間位置為控制量，可以實現(xiàn)3D空間的拖拉，比如用拇指和食指捏著并提起物體；還可以通過空間的手指與手指的接觸作為狀態(tài)選擇，指扣間的空間距離為控制量，實現(xiàn)兩個手指間的搓。在上述拖操作中如果使用角度的變化控制連續(xù)量的變化，則形成更廣義的拖操作。
[0113]方向控制，比如控制交通工具的運行方向，控制槍械的瞄準，只要一個手指的方向既可以控制，如果有多個可以用多個指定的指扣控制。手指的方向還可以模擬控制游戲桿。
[0114]靜態(tài)姿勢，直接使用指扣的空間位置、姿態(tài)判斷，相比使用視覺識別實現(xiàn)不會有遮蔽干擾。
[0115]軌跡識別，可以記錄3D軌跡，并帶有姿態(tài)數(shù)據(jù)，比2D軌跡有更多的信息。
[0116]動態(tài)姿勢，可以記錄3D相關數(shù)據(jù)，并帶有姿態(tài)數(shù)據(jù)，比2D數(shù)據(jù)有更多的信息。
[0117]通過以上基本手勢的組合可以完成更多的復雜手勢識別，不再累述。
[0118]本發(fā)明一個具體實施例，是鼠標動作的手標模擬方法，流程如描述后c語言流程代碼，其目標是在鼠標模擬狀態(tài)下，使用和真實鼠標基本相同的動作在手標上完成鼠標輸入，
[0119]無操作姿勢，拇指、無名指、小指與手標墊接觸，無名指、小指是支撐指無功能，拇指上安裝指扣，食指、中指自然抬起，食指、中指上安裝指扣，
[0120]光標控制，姆指、無名指、小指冋時移動，由姆指上的指扣位直控制光標移動，當姆指不再接觸手標墊時，指針不移動；
[0121]左鍵按下，食指基本豎直落下并接觸手標墊，手標墊記錄食指指扣3D軌跡，當檢測的接觸時，使用食指在空中的軌跡判斷是否豎直落下；
[0122]右鍵按下，中指基本豎直落下并接觸手標墊，手標墊記錄中指指扣3D軌跡，當檢測到接觸時，使用中指在空中的軌跡判斷是否豎直落下；
[0123]中鍵按下，食指和中指并攏在豎直向下移動到手標墊上，手標墊記錄中指指扣3D軌跡，當檢測到接觸時，使用中指在空中的軌跡判斷是否豎直落下，并檢測食指是否接觸中指，接觸了是中鍵，沒有接觸則是左右鍵同時按下；
[0124]前后滾輪前滾，中指在空中向前移動接觸到手標墊后繼續(xù)向前移動，觸發(fā)鼠標前后滾輪鍵向前滾，手標墊記錄中指指扣3D軌跡，當檢測到接觸時，使用中指在空中的軌跡判斷是否斜前方落下，是則觸發(fā)滾輪的拖操作；
[0125]如后滾輪后滾，中指在空中向后移動接觸到手標塾后繼續(xù)向后移動，觸發(fā)鼠標ill后滾輪鍵向后滾，手標墊記錄中指指扣3D軌跡，當檢測到接觸時，使用中指在空中的軌跡判斷是否斜后方落下，是則觸發(fā)滾輪的拖操作；
[0126]左右滾輪同理可以使用中指控制并不與上面的其他操作沖突。
[0127]鼠標操作的c語言流程代碼:
[0128]開始:
初始化光標狀態(tài)；
初始化狀態(tài)變量、數(shù)據(jù)緩沖區(qū)；
While⑴{
采樣所有指扣的空間位置、姿態(tài)數(shù)據(jù)；
If (大姆指接觸手標塾){
大拇指數(shù)據(jù)賦值給當前數(shù)據(jù)；
根據(jù)當前數(shù)據(jù)和上一次數(shù)據(jù)的X、y位置移動光標；
將當前數(shù)據(jù)賦值給上一次數(shù)據(jù)；
}//大拇指接觸手標墊ifend
If (食指和中指并攏,λ乂
If (中鍵按下狀態(tài)){
If (中指抬起){
觸發(fā)中鍵抬起操作；
中鍵設置成抬起狀態(tài)；


}


}
Elsei //中鍵抬起狀態(tài)
[0129]

【權利要求】
1.一種手標系統(tǒng)，其特征在于， 包括指扣；包括手標墊；所述指扣固定在第一指節(jié)的上表面。
2.根據(jù)權利要求1所述的手標，其特征在于， 所述手標墊跟蹤檢測一個或者多個指扣的空間位置、姿態(tài)。
3.根據(jù)權利要求1所述的手標，其特征在于， 所述指扣中線圈的軸線落在相關手指軸線和相關指甲面的法線組成的平面上。
4.一種手標系統(tǒng)，其特征在于， 包括指扣；所述指扣固定在第一指節(jié)的上表面；包括手標墊；包括電磁筆。
5.—種指扣，其特征在于: 包括待檢線圈，包括LC諧振電路；包括固定裝置，使用時將指扣固定在第一指節(jié)的上表面。
6.根據(jù)權利要求5所述的指扣，其特征在于，固定裝置包括粘接劑層。
7.根據(jù)權利要求 5所述的指扣，其特征在于，固定裝置包括多個吸盤結構。
8.根據(jù)權利要求5所述的指扣，其特征在于，固定裝置包括剛毛結構。
9.根據(jù)權利要求5所述的指扣，其特征在于，固定裝置包括指扣底座。
10.根據(jù)權利要求5所述的指扣，其特征在于，包括電池，包括振蕩器。
11.一種手指動作檢測方法，其特征在于包括步驟: 指扣z軸位置檢測； 根據(jù)指扣z軸位置第一閾值判斷手指是否接觸到手標墊上表面； 根據(jù)指扣z軸位置第二閾值判斷手指是否離開到手標墊上表面。
12.根據(jù)權利要求11所述的一種手指動作檢測方法，其特征在于包括步驟: 記錄指扣不同姿態(tài)z軸最低值； 根據(jù)記錄的指扣不同姿態(tài)z軸最低值計算判斷手指是否接觸到手標墊上表面的第一閾值； 根據(jù)記錄的指扣不同姿態(tài)z軸最低值計算判斷手指是否接觸到手標墊上表面的第二閾值。
13.根據(jù)權利要求11所述的一種手指動作檢測方法，其特征在于包括步驟: 檢測手指接觸手標墊時的相關指扣的姿態(tài)； 根據(jù)手指接觸手標墊時的相關指扣不同姿態(tài)認定為不同的操作。
14.根據(jù)權利要求11所述的一種手指動作檢測方法，其特征在于包括步驟: 記錄指扣的空間軌跡； 根據(jù)手指接觸手標墊前的相關指扣不同的空間軌跡認定為不同的操作。
15.根據(jù)權利要求11、12所述的一種手指動作檢測方法的模擬鼠標操作方法，其特征在于，包括步驟: 檢測帶指扣的第一手指在手標墊上表面平面運動位置數(shù)據(jù)控制移動主光標移動； 檢測帶指扣的第二手指移動到手標墊上時的鍵操作觸發(fā)鼠標左鍵按下； 檢測帶指扣的第三手指移動到手標墊上時的鍵操作觸發(fā)鼠標右鍵按下。
16.根據(jù)權利要求11所述的一種手指動作檢測方法的手指壓力檢出方法，其特征在于，使用判定手指與手標墊接觸時，指扣與手標墊的Z軸距離作為計算手指按壓手標墊的壓力的主要參數(shù)； 指扣與手標墊的Z軸距離越小壓力越大。
17.一種手勢檢出方法，其特種在于，包括步驟: 檢測至少兩個位置指針的空間位置、姿態(tài)； 計算位置指針宿主間最短距離； 根據(jù)位置指針距離第一閾值與位置指針宿主間最短距離判斷第一位置指針宿主是否接觸到第二位置指針宿主表面； 根據(jù)位置指針距離第二閾值與位置指針宿主間最短距離判斷第一位置指針宿主是否離開第二位置指針宿主表面。
18.根據(jù)權利要求17所述的一種手勢檢出方法，其特征在于，包括步驟: 計算位置指針宿主 之間的距離，根據(jù)位置指針宿主間之間的距離進行不同的操控。
【文檔編號】G06F3/0354GK104076951SQ201310095812
【公開日】2014年10月1日 申請日期:2013年3月25日 優(yōu)先權日:2013年3月25日
【發(fā)明者】崔偉 申請人:崔偉