一種筆式用戶界面中基于筆尖與筆身軌跡的命令擴展方法
【專利摘要】本發(fā)明提出了六種基于筆尖與筆身軌跡的操作命令。在無需借助其他輔助設備的情況下，利用筆的固有優(yōu)勢實現(xiàn)較為復雜的操作，擴充了筆式用戶界面的命令容量。本發(fā)明在保持筆的便攜優(yōu)勢基礎上，提出基于筆尖與筆身軌跡的命令擴展方法，能夠提高筆的輸入能力，縮短并行輸入的時間。
【專利說明】一種筆式用戶界面中基于筆尖與筆身軌跡的命令擴展方法
[0001]【技術領域】:本發(fā)明涉及筆式用戶界面和三維筆式命令輸入，具體涉及一種筆式用戶界面中基于筆尖與筆身軌跡的命令擴展方法。
[0002]【背景技術】:在筆式交互系統(tǒng)中，用戶使用筆式設備進行文字書寫、圖形繪制和命令操作時，計算機對這些輸入對象進行解析處理，識別之后執(zhí)行用戶所要進行的命令操作。筆式交互充分利用了書寫的自然性和墨水豐富的表達能力，使人們對計算機的使用更加自然、直觀。
[0003]但是，人們在使用電子手寫筆與計算機進行交互時有如下不便因素:(I)傳統(tǒng)的筆式設備僅依賴筆尖的運動軌跡(二維的時間序列位置信息X (t)，y(t))來實現(xiàn)輸入，與鼠標相比輸入帶寬較低；(2)作為一種便攜輸入設備，筆的輸入能力相比鼠標要弱得多，比如它不能同時完成選取與操作兩個任務，且并行操作費時費力。

【發(fā)明內(nèi)容】
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[0004]發(fā)明目的:本發(fā)明提供一種筆式用戶界面中基于筆尖與筆身軌跡的命令擴展方法，其目的在于提高筆的輸入能力，解決以往筆的輸入能力差，并行輸入的時間長得問題。
[0005]技術方案:
[0006]一種筆式用戶界面中基于筆尖與筆身軌跡的命令擴展方法，其特征在于:所述方法包括以下步驟:
[0007](I)用戶在操作筆的同時，利用設置于筆內(nèi)的數(shù)據(jù)采集模塊以IOms為間隔不間斷地采集筆尖劃動過程中的軌跡點坐標，每次取出當前采集點及之前的連續(xù)2個點的坐標值及筆尾投影點的坐標值，并將坐標信息傳輸給筆內(nèi)設置的中央處理模塊；
[0008](2)利用中央處理模塊根據(jù)坐標信息計算采集點之間連線的斜率及筆尾的投影點坐標，識別筆尖軌跡的劃動方向及筆身的旋轉方式；
[0009](3)利用中央處理模塊識別出用戶的筆式動作類別之后，再映射成用戶預設的命令，以實現(xiàn)特定的操作。
[0010]步驟(2)所述的筆尖軌跡的劃動方向及筆身的旋轉方式包括:順時針內(nèi)旋轉、逆時針內(nèi)旋轉、順時針外旋轉、逆時針外旋轉、順時針平行旋轉和逆時針平行旋轉。
[0011]順時針內(nèi)旋轉的方式為:以握筆點為固定軸使筆尖順時針旋轉，筆身向筆尖旋轉軌跡內(nèi)傾斜；逆時針內(nèi)旋轉為:以握筆點為固定軸使筆尖逆時針旋轉，筆身向筆尖旋轉軌跡內(nèi)傾斜；順時針外旋轉為:握筆點隨筆身運動，筆尖順時針旋轉，筆身向筆尖旋轉軌跡外傾斜；逆時針外旋轉為握筆點隨筆身運動，筆尖逆時針旋轉，筆身向筆尖旋轉軌跡外傾斜；順時針平行旋轉:筆身呈同一姿勢運動，筆尖呈順時針旋轉，握筆點與筆尖形成的軌跡平行；逆時針平行旋轉:筆身呈同一姿勢運動，筆尖呈逆時針旋轉，握筆點與筆尖形成的軌跡平行。
[0012]步驟(2)中，中央處理模塊識別筆尖軌跡的劃動方向及筆身的旋轉方式的步驟為:首先判斷筆尖軌跡的劃動方向是順時針還是逆時針，其次判斷筆身的旋轉方式是內(nèi)旋轉還是外旋轉，最后判斷筆身的旋轉方式是否為平行旋轉。[0013]筆尖軌跡的劃動方向通過相鄰采集點之間連線的斜率來判斷，識別方法如下:
[0014]第一，數(shù)據(jù)采集模塊每隔IOms獲取筆尖劃動軌跡上的一個點坐標，依次取包含當前采集點P3在內(nèi)的三個點P!、P2、P3，連接點P1和P2做直線L1，連接點P1和P3做直線L2 ；
[0015]第二，判斷順時針還是逆時針的關鍵在于求出L1和L2的斜率KpK2,中央處理模塊根據(jù)L1上的兩點P1 (X1, Y1)，P2 (X2, Y2)以及L2上的兩點P1 (X1, Y1)，P3 (X3, Y3)和斜率計算公式來求出兩條直線的斜率K1和K2 ;斜率計算公式如下:
【權利要求】
1.一種筆式用戶界面中基于筆尖與筆身軌跡的命令擴展方法，其特征在于:所述方法包括以下步驟: (1)用戶在操作筆的同時，利用設置于筆內(nèi)的數(shù)據(jù)采集模塊以IOms為間隔不間斷地采集筆尖劃動過程中的軌跡點坐標，每次取出當前采集點及之前的連續(xù)2個點的坐標值及筆尾投影點的坐標值，并將坐標信息傳輸給筆內(nèi)設置的中央處理模塊； (2)利用中央處理模塊根據(jù)坐標信息計算采集點之間連線的斜率及筆尾的投影點坐標，識別筆尖軌跡的劃動方向及筆身的旋轉方式； (3)利用中央處理模塊識別出用戶的筆式動作類別之后，再映射成用戶預設的命令，以實現(xiàn)特定的操作。
2.根據(jù)權利要求1所述的筆式用戶界面中基于筆尖與筆身軌跡的命令擴展方法，其特征在于:步驟⑵所述的筆尖軌跡的劃動方向及筆身的旋轉方式包括:順時針內(nèi)旋轉、逆時針內(nèi)旋轉、順時針外旋轉、逆時針外旋轉、順時針平行旋轉和逆時針平行旋轉。
3.根據(jù)權利要求2所述的筆式用戶界面中基于筆尖與筆身軌跡的命令擴展方法，其特征在于:順時針內(nèi)旋轉的方式為:以握筆點為固定軸使筆尖順時針旋轉，筆身向筆尖旋轉軌跡內(nèi)傾斜；逆時針內(nèi)旋轉為:以握筆點為固定軸使筆尖逆時針旋轉，筆身向筆尖旋轉軌跡內(nèi)傾斜；順時針外旋轉為:握筆點隨筆身運動，筆尖順時針旋轉，筆身向筆尖旋轉軌跡外傾斜；逆時針外旋轉為握筆點隨筆身運動，筆尖逆時針旋轉，筆身向筆尖旋轉軌跡外傾斜；順時針平行旋轉:筆身呈同一姿勢運動，筆尖呈順時針旋轉，握筆點與筆尖形成的軌跡平行；逆時針平行旋轉:筆身呈同一姿勢運動，筆尖呈逆時針旋轉，握筆點與筆尖形成的軌跡平行。
4.根據(jù)權利要求1所述的筆式用戶界面中基于筆尖與筆身軌跡的命令擴展方法，其特征在于:步驟(2)中，中央處理模塊識別筆尖軌跡的劃動方向及筆身的旋轉方式的步驟為:首先判斷筆尖軌跡的劃動方向是順時針還是逆時針，其次判斷筆身的旋轉方式是內(nèi)旋轉還是外旋轉，最后判斷筆身的旋轉方式是否為平行旋轉。
5.根據(jù)權利要求4所述的筆式用戶界面中基于筆尖與筆身軌跡的命令擴展方法，其特征在于:筆尖軌跡的劃動方向通過相鄰采集點之間連線的斜率來判斷，識別方法如下: 第一，數(shù)據(jù)采集模塊每隔IOms獲取筆尖劃動軌跡上的一個點坐標，依次取包含當前采集點P3在內(nèi)的三個點P!、P2、P3，連接點P1和P2做直線L1，連接點P1和P3做直線L2 ； 第二，判斷順時針還是逆時針的關鍵在于求出L1和L2的斜率KpK2,中央處理模塊根據(jù)L1上的兩點P1 (X1, Y1), P2(X2, Y2)以及L2上的兩點P1 (X1, Y1), P3(X3, Y3)和斜率計算公式來求出兩條直線的斜率K1和K2 ;斜率計算公式如下:
【文檔編號】G06F3/0346GK103927024SQ201310319389
【公開日】2014年7月16日 申請日期:2013年7月25日 優(yōu)先權日:2013年7月25日
【發(fā)明者】辛義忠, 崔成龍, 李巖, 袁偉強, 馬燕飛 申請人:沈陽工業(yè)大學