本發(fā)明與計(jì)算機(jī)裝置控制輸入設(shè)備相關(guān)，尤其與能夠?qū)崿F(xiàn)文本輸入的可穿戴輸入設(shè)備相關(guān)。

背景技術(shù)：

為計(jì)算機(jī)系統(tǒng)提供文本輸入的最常用方式是通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)鍵盤來(lái)實(shí)現(xiàn)的，鍵盤能夠?qū)崿F(xiàn)高速文本輸入，但同時(shí)存在一些缺點(diǎn)。使用鍵盤與重復(fù)性勞損病情的發(fā)展以及手掌、手腕、手部、肩部、頸部和背部疼痛之間存在關(guān)聯(lián)。

鍵盤并非屬于十分便攜的設(shè)備，因此通常不與平板電腦或手機(jī)同時(shí)使用。對(duì)于此類設(shè)備而言，最常見的文本輸入方式是在觸敏屏幕上顯示一個(gè)“虛擬鍵盤”，用戶可通過(guò)在觸屏鍵盤上“鍵入”文本的方式實(shí)現(xiàn)文本輸入。然而，此種輸入方式本身存在一些問(wèn)題——例如，用戶很難找到一個(gè)適于放置平板電腦，易于查看屏幕和鍵入文本的位置。對(duì)于手機(jī)而言，屏幕的尺寸僅能實(shí)現(xiàn)“雙指”鍵入，所以無(wú)法實(shí)現(xiàn)高速鍵入。

用戶對(duì)于運(yùn)動(dòng)跟蹤和手勢(shì)識(shí)別裝置及系統(tǒng)也很熟悉，例如，Xbox(RTM)體感游戲系統(tǒng)。但是，此類系統(tǒng)通常不適用于高速文本輸入。對(duì)于此類系統(tǒng)而言，文本輸入方式與屏幕鍵盤設(shè)備文本輸入的方式相同，但鍵入速度通常較低。

本發(fā)明的目標(biāo)在于減少或消除上述問(wèn)題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于：減少或消除上述技術(shù)問(wèn)題，提供一種智能可穿戴輸入設(shè)備。(翻譯文本增加)

本發(fā)明為計(jì)算機(jī)提供了一個(gè)文本輸入系統(tǒng)，本發(fā)明是通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的：

可測(cè)量用戶至少一只手動(dòng)作的可穿戴傳感器裝置。該傳感器能夠測(cè)量至少一根手指的動(dòng)作以及手部相對(duì)于周圍環(huán)境的動(dòng)作，且該傳感器能夠向控制裝置傳輸與動(dòng)作相關(guān)的數(shù)據(jù)；

能夠接收控制器發(fā)出的顯示信息的顯示屏；以及

能夠在顯示屏上顯示虛擬鍵盤圖像、虛擬手圖像以及根據(jù)傳感器裝置提供的輸入信息實(shí)現(xiàn)虛擬手在顯示屏上移動(dòng)的控制器。在用戶的至少一根手指發(fā)生移動(dòng)且虛擬手的相應(yīng)手指位于虛擬鍵盤上相應(yīng)鍵位的情況下，控制器還可進(jìn)一步識(shí)別按鍵情況并將其作為文本輸入信息輸入計(jì)算機(jī)。

由于本項(xiàng)文本輸入系統(tǒng)能夠通過(guò)手部運(yùn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)向計(jì)算機(jī)高速輸入文本的任務(wù)(與用戶通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)鍵盤輸入文本采用的方式相同)，因此，本系統(tǒng)具備優(yōu)勢(shì)。因?yàn)橛脩艉芸赡軐?duì)于標(biāo)準(zhǔn)鍵盤十分熟悉，所以僅需經(jīng)過(guò)少量學(xué)習(xí)即可使用本裝置。同時(shí)，用戶不必像使用常規(guī)物理鍵盤那樣將手部放在特定位置。由于本裝置為可穿戴裝置，用戶可在雙手處于任何位置(例如：雙手位于座椅扶手上或在用戶躺在床上時(shí)位于身體兩側(cè))的情況下向計(jì)算機(jī)輸入文本。本項(xiàng)功能對(duì)于存在肢體殘疾情況的用戶而言尤其有利，因?yàn)榇祟愑脩艨赡軣o(wú)法將雙手放在能夠?qū)崿F(xiàn)正確使用標(biāo)準(zhǔn)鍵盤的適當(dāng)位置上。

最好將控制器作為在計(jì)算機(jī)上運(yùn)行且為計(jì)算機(jī)提供文本輸入的軟件。文本輸入系統(tǒng)適用于臺(tái)式電腦或筆記本電腦以及便攜程度更高的設(shè)備(例如：平板電腦或智能手機(jī))。對(duì)于后者而言，本項(xiàng)發(fā)明的文本輸入系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)用戶無(wú)法通過(guò)使用此類便攜設(shè)備通常配備的觸屏鍵盤來(lái)實(shí)現(xiàn)的高速文本輸入。最好提供兩個(gè)可穿戴傳感器裝置，以便讓用戶能夠使用傳感器測(cè)量每只手的動(dòng)作。相應(yīng)地，屏幕上可顯示兩只虛擬手，且用戶可使用任何一只手上的手指按動(dòng)虛擬鍵盤上的按鍵。在此種情況下，每只虛擬手相對(duì)于真實(shí)手的位置可得到獨(dú)立校準(zhǔn)，使實(shí)體手可分開一定的距離(例如：位于用戶身體的兩側(cè))。同時(shí)，位于虛擬鍵盤上的虛擬手可相對(duì)靠近。

用戶可設(shè)置真實(shí)手運(yùn)動(dòng)的距離與虛擬手運(yùn)動(dòng)距離之間的比率。此項(xiàng)功能使用戶能夠?qū)⒖筛兄奶摂M手“響應(yīng)度”設(shè)置為對(duì)自身而言最為自然的水平。最好每個(gè)傳感器裝置均能夠分別測(cè)量用戶每只手5個(gè)手指的動(dòng)作。通過(guò)兩個(gè)傳感器裝置，用戶能夠使用十根手指按照在標(biāo)準(zhǔn)物理鍵盤上鍵入的方式達(dá)到較高的鍵入速度。

控制器可實(shí)現(xiàn)指針輸入以及向計(jì)算機(jī)中輸入文本。在此種情況下，當(dāng)虛擬手未在虛擬鍵盤上方時(shí)，用戶可使用該虛擬手指示并“點(diǎn)擊”顯示屏上的項(xiàng)目。這樣，本系統(tǒng)可替代鍵盤和鼠標(biāo)輸入，且用戶可在雙手處于自然位置的情況下全面使用計(jì)算機(jī)?？刂破鬟€可識(shí)別除了在虛擬鍵盤上“鍵入”采用的特定手勢(shì)之外的其他手勢(shì)。例如：用戶可在不必將虛擬手移動(dòng)至虛擬鍵盤相應(yīng)按鍵上方的情況下通過(guò)做出上、下、左、右鍵的相應(yīng)手勢(shì)來(lái)實(shí)現(xiàn)此類功能。在虛擬鍵盤上鍵入、使用虛擬手指示和點(diǎn)擊以及通過(guò)手勢(shì)控制實(shí)現(xiàn)常見功能使得用戶能夠快速操作計(jì)算機(jī)(相較于已知的標(biāo)準(zhǔn)輸入設(shè)備)。

用戶可對(duì)顯示屏上虛擬鍵盤的尺寸進(jìn)行調(diào)整。尤其是當(dāng)虛擬手位于虛擬鍵盤邊緣附近之時(shí)，用戶可通過(guò)用兩根手指完成“捏”的動(dòng)作對(duì)鍵盤尺寸進(jìn)行調(diào)整。這樣，用戶可捏取或抓取鍵盤的一個(gè)或多個(gè)邊緣并通過(guò)移動(dòng)鍵盤邊緣的方式調(diào)整鍵盤尺寸。

用戶可對(duì)顯示屏上虛擬手的尺寸進(jìn)行調(diào)整。在某些具體情況下，虛擬手的尺寸可自動(dòng)調(diào)整，以便確保在虛擬鍵盤尺寸得到調(diào)整之時(shí)虛擬手與虛擬鍵盤的尺寸相匹配。

當(dāng)虛擬手按下虛擬鍵盤上的某個(gè)鍵時(shí)，該系統(tǒng)可提供不同的視頻、音頻或任何其它反饋?zhàn)饔?。在某些具體情況下，可穿戴傳感器裝置可結(jié)合力反饋元件，以便讓用戶在按鍵時(shí)能夠“感受”到按鍵的動(dòng)作。

本發(fā)明之中的文本輸入系統(tǒng)能夠在計(jì)算機(jī)(任意屏幕尺寸)上實(shí)現(xiàn)高速文本輸入，同時(shí)，用戶實(shí)質(zhì)上可將雙手放在任何位置。此外，相較于標(biāo)準(zhǔn)鍵盤，該系統(tǒng)具有高度靈活性。如上文所述，用戶可對(duì)虛擬鍵盤的尺寸進(jìn)行調(diào)整。此外，用戶可將虛擬鍵盤移動(dòng)至顯示屏的不同位置，且用戶可隨意設(shè)置虛擬手和鍵盤的透明度、設(shè)計(jì)風(fēng)格和顏色。用戶甚至可以為了適應(yīng)自身的需求而改變虛擬鍵盤上按鍵的形狀、按鍵之間的間距和按鍵的布置方式，標(biāo)準(zhǔn)物理鍵盤是無(wú)法實(shí)現(xiàn)此種靈活性水平。

附圖說(shuō)明

本發(fā)明將通過(guò)例子并參照附圖的方式說(shuō)明，其中：

圖1是根據(jù)本項(xiàng)發(fā)明提供的文本輸入系統(tǒng)示意圖；

圖2a顯示了在圖1所示的文本輸入系統(tǒng)中進(jìn)行調(diào)整的虛擬鍵盤的尺寸；

圖2b顯示了在圖1所示的文本輸入系統(tǒng)中進(jìn)行調(diào)整的虛擬鍵盤的位置；

圖2c顯示了在圖1所示的文本輸入系統(tǒng)中暫時(shí)隱藏或關(guān)閉的虛擬鍵盤；

圖3顯示了在圖1所示的文本輸入系統(tǒng)中進(jìn)行調(diào)整的虛擬鍵盤按鍵布局情況；

圖4顯示了可在圖1所示的文本輸入系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)常用功能的手勢(shì)示例；

圖5a和5b顯示了可在圖1所示的文本輸入系統(tǒng)中模擬鼠標(biāo)點(diǎn)擊的手勢(shì)示例；

圖6顯示了如何使用圖1所示的系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)文檔向上、向下滾動(dòng)；

圖7和圖8顯示了如何使用圖1所示的系統(tǒng)選取屏幕上的項(xiàng)目。

具體實(shí)施方式

本說(shuō)明書中公開的所有特征，或公開的所有方法或過(guò)程中的步驟，除了互相排斥的特征和/或步驟以外，均可以以任何方式組合。

本說(shuō)明書(包括任何附加權(quán)利要求、摘要和附圖)中公開的任一特征，除非特別敘述，均可被其他等效或具有類似目的的替代特征加以替換。即，除非特別敘述，每個(gè)特征只是一系列等效或類似特征中的一個(gè)例子而已。

首先，對(duì)于圖1而言，根據(jù)本項(xiàng)發(fā)明設(shè)計(jì)的文本輸入系統(tǒng)10所示，文本輸入系統(tǒng)10包含第一個(gè)可穿戴傳感器裝置12a和第二個(gè)可穿戴傳感器裝置12b，將傳感器裝置12a、12b分別戴在用戶的手腕上100a、100b。戴在用戶手腕上的傳感器裝置像手鐲一樣，但傳感器裝置也可以采用其它形式(例如：手套形式的傳感器)。

傳感器裝置12a和12b分別追蹤用戶雙手(100a，100b)的動(dòng)作。尤其是傳感器裝置能夠測(cè)量每只手相對(duì)于周圍環(huán)境的動(dòng)作的整體速度和方向以及每根手指的動(dòng)作。來(lái)自傳感器裝置12a、12b的測(cè)量信息被傳輸至控制器14，該控制器14在本系統(tǒng)之中作為在計(jì)算裝置上運(yùn)行的軟件。

此外，該系統(tǒng)10還包括顯示屏16，該顯示屏16是已被計(jì)算裝置用于實(shí)現(xiàn)輸出的顯示屏?？刂破?4可在顯示屏16上顯示各個(gè)項(xiàng)目，此類項(xiàng)目疊加于計(jì)算裝置顯示的其他項(xiàng)目之上。具體而言，控制器14能夠顯示虛擬手18a和虛擬手18b?？刂破?4能夠?qū)?shí)際的用戶雙手100a、100b相對(duì)于周圍環(huán)境的動(dòng)作做出響應(yīng)，使屏幕周圍的虛擬手18a、18b完成相應(yīng)動(dòng)作(如傳感器裝置12a、12b的測(cè)量結(jié)果)。此外，控制器14能夠響應(yīng)用戶雙手100a、100b上相應(yīng)手指的動(dòng)作，并據(jù)此使虛擬手18a、18b的手指完成相應(yīng)動(dòng)作(通過(guò)傳感器裝置12a、12b測(cè)量的手指動(dòng)作)。

控制器14還能夠在顯示屏16上顯示虛擬鍵盤20，用戶可通過(guò)雙手(100a，100b)動(dòng)作控制虛擬手18a、18b的動(dòng)作，并使用10根手指在虛擬鍵盤20上“鍵入”信息。

用戶可在不鍵入信息的情況下使用雙手100a、100b控制位于虛擬鍵盤20之外的虛擬手18a、18b，以便實(shí)現(xiàn)除文本輸入之外的功能。例如：如圖2a所示，用戶可使用拇指和食指完成“捏”的動(dòng)作。虛擬手18a、18b將復(fù)制該動(dòng)作，且控制器14能夠?qū)⒃搫?dòng)作解譯為實(shí)現(xiàn)調(diào)整尺寸的功能。在圖中，用戶通過(guò)“捏”虛擬鍵盤20的邊角并對(duì)其進(jìn)行“伸展”的方式來(lái)調(diào)整虛擬鍵盤20的尺寸。用戶也可通過(guò)本方法實(shí)現(xiàn)其他屏幕窗口或其他元素的尺寸調(diào)整。

在圖2b中，用戶通過(guò)使用虛擬手18b來(lái)移動(dòng)虛擬鍵盤20，用戶可通過(guò)手部100b的動(dòng)作來(lái)移動(dòng)虛擬鍵盤(或(在此申明)任何位于屏幕上的其他可移動(dòng)項(xiàng)目)，以便使虛擬手18b位于待移動(dòng)項(xiàng)目的角落處。然后，用戶可完成“抓取”的手勢(shì)(即緊握拳)?？刂破?4可將本手勢(shì)解譯為實(shí)現(xiàn)移動(dòng)功能。用戶可在松開緊握拳，進(jìn)而將本項(xiàng)目“放下”之前通過(guò)移動(dòng)手部100b將本項(xiàng)目移動(dòng)至新位置。

除了能夠移動(dòng)虛擬鍵盤20和調(diào)整虛擬鍵盤20的尺寸之外，用戶還可在不需要進(jìn)行文本輸入時(shí)，通過(guò)十分便利的方式將虛擬鍵盤最小化或暫時(shí)關(guān)閉。這樣，顯示屏上便可容納更多其他項(xiàng)目。如圖2c所示，用戶可通過(guò)虛擬鍵盤20上面的“關(guān)閉”鍵22實(shí)現(xiàn)上述功能。當(dāng)“關(guān)閉”鍵22被按下時(shí)，鍵盤縮小并僅留下一個(gè)按鍵——“開啟”鍵24。用戶可在需要的情況下通過(guò)按下“開啟”鍵24恢復(fù)全尺寸鍵盤。

如圖3所示，用戶可根據(jù)自身的偏好調(diào)整虛擬鍵盤20上的按鍵布局。常用的簡(jiǎn)單調(diào)整包括調(diào)整按鍵之間的間距或按鍵尺寸，但用戶可在需要的情況下實(shí)現(xiàn)全面靈活性。在圖3中，用戶完全重新布置了虛擬鍵盤20上的按鍵。

正如圖2a和圖2b所示，用戶可使用虛擬手18a、18b(由用戶實(shí)際雙手100a、100b控制)實(shí)現(xiàn)除文本輸入以外的功能。對(duì)于計(jì)算機(jī)高速控制而言，通過(guò)虛擬鍵盤實(shí)現(xiàn)的文本輸入(如上文所述)與“點(diǎn)擊”輸入和其他手勢(shì)之間的結(jié)合對(duì)于用戶迅速使用常見功能而言十分有用。

圖4顯示了用戶可在不必將虛擬手移動(dòng)至屏幕上任何具體位置的情況下使用箭頭鍵(上、下、左、右)功能需完成的手勢(shì)示例。最左邊顯示了用戶可通過(guò)使左手中指遠(yuǎn)離手掌的方式實(shí)現(xiàn)向上的功能。在下一張圖中，向下的功能顯示為左手中指向手掌方向移動(dòng)。左箭頭功能可通過(guò)伸出左手無(wú)名指來(lái)實(shí)現(xiàn)，且右箭頭功能可通過(guò)伸出左手食指來(lái)實(shí)現(xiàn)。當(dāng)然，此類手勢(shì)僅作為示例，用戶完全可實(shí)現(xiàn)各種手勢(shì)與常用功能之間的映射。

圖5a和圖5b顯示了如何用輸入系統(tǒng)代替標(biāo)準(zhǔn)鼠標(biāo)。用戶可通過(guò)右手100b的動(dòng)作控制虛擬手18b在屏幕周圍的運(yùn)動(dòng)。例如：用戶可通過(guò)配置將使用食指按鍵的動(dòng)作與點(diǎn)擊鼠標(biāo)左鍵相對(duì)應(yīng)以及將使用無(wú)名指按鍵的動(dòng)作與點(diǎn)擊鼠標(biāo)右鍵相對(duì)應(yīng)。

圖6顯示了如何使用輸入系統(tǒng)向上滾動(dòng)和向下滾動(dòng)文檔。在一種滾動(dòng)模式下(如圖最左側(cè)所示)，手部100b伸開食指的手勢(shì)可使文檔在“手部跟蹤”的模式下滾動(dòng)，用戶可通過(guò)手部動(dòng)作實(shí)現(xiàn)頁(yè)面上下滾動(dòng)?；蛘?，如圖中間部分所示，用戶可使用虛擬手18b操作滾動(dòng)條50，該操作方式與通過(guò)鼠標(biāo)指針操作滾動(dòng)條50的方式相同。圖的右側(cè)部分顯示了第三種滾動(dòng)方法。其中，用戶可通過(guò)虛擬手18b實(shí)現(xiàn)滾動(dòng)操作，此種操作方式與用戶通過(guò)實(shí)際手部在觸屏上完成滾動(dòng)操作的方式相同。

在圖7和圖8中，用戶可使用輸入系統(tǒng)10選擇屏幕上的各個(gè)項(xiàng)目。用戶可采用操作常規(guī)鼠標(biāo)的方式使用虛擬手18b勾選項(xiàng)目52、54、56、58、60、62 周圍的選擇框70，以便選擇相應(yīng)項(xiàng)目。在本示例之中，項(xiàng)目64、66、68處于未被選擇的狀態(tài)。用戶將虛擬手18b移動(dòng)至待選區(qū)域的左上角并保持一定的時(shí)間(例如：2秒)。然后，用戶將虛擬手18b拖放至待選區(qū)域的右下角，以便創(chuàng)建選擇框70并選擇其中的項(xiàng)目。

本輸入系統(tǒng)極其靈活，用戶可通過(guò)本系統(tǒng)達(dá)到在標(biāo)準(zhǔn)鍵盤上輸入文本的速度，且不會(huì)受到姿勢(shì)方面的限制。此外，本系統(tǒng)可在用戶無(wú)法使用標(biāo)準(zhǔn)鍵盤的情況下(例如：在手機(jī)上)實(shí)現(xiàn)高速文本輸入。

以上所述的具體實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和有益效果進(jìn)行了進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明，所應(yīng)理解的是，以上所述僅為本發(fā)明的具體實(shí)施例而已，并不用于限制本發(fā)明。本發(fā)明擴(kuò)展到任何在本說(shuō)明書中披露的新特征或任何新的組合，以及披露的任一新的方法或過(guò)程的步驟或任何新的組合。