CN101727177A - 鼠标模拟系统及其应用方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种鼠标模拟系统及其应用方法。该系统包括计算机及与计算机连接的相机。该相机拍摄其视角范围内的用户手掌，将拍摄的画面传送至计算机。该计算机包括存储系统及控制芯片。该存储系统用于储存模拟鼠标运动的参考资料。该控制芯片用于根据所述参考资料计算相机的架设高度，设置判断手掌或手指运动的时间间隔，并设置手掌及手指运动对应于鼠标的操作。该控制芯片，还用于对每一个时间间隔内，相机拍摄的用户手掌在视角范围内运动的图片进行处理、比较，根据图片的区别判断用户手掌或手指的运动，获取该运动对应于鼠标的操作，执行该操作对应的命令。本发明可以取代鼠标，克服当前鼠标的不足之处、省去鼠标的成本。

Description

鼠标模拟系统及其应用方法
技术领域
本发明涉及一种模拟系统及其应用方法，尤其是一种关于鼠标的模拟系统及其应用方法。
背景技术
鼠标是计算机常用的输入设备。用户在桌面上移动鼠标时，计算机显示屏幕上的光标与鼠标同步移动，当光标指到显示屏幕上的某个位置，用户对鼠标上的功能键(左键、右键、滚轮)进行相应操作，计算机便执行该操作对应的命令。例如，当光标指到显示屏幕上的一个文件夹，用户单击鼠标左键，则计算机执行选中该文件夹的指令，若用户双击鼠标左键，则计算机执行开启该文件夹的指令，若用户单击右键，则执行弹出相应窗口的指令，等等。
然而，当前的鼠标存在许多不足之处，有线鼠标常常会因为鼠标线长的限制或材质不良，导致用户操作鼠标时较为费劲。无线鼠标摆脱了线缆的束缚，但容易因为桌面材质造成光标漂移，并且需频繁更换电池。
发明内容
鉴于以上内容，有必要提供一种鼠标模拟系统，可以具备鼠标提供的功能且克服当前鼠标的不足之处。
本发明提供一种鼠标模拟系统，该系统包括计算机及与计算机连接的相机。所述相机对其视角范围内的用户手掌进行拍摄，并将拍摄的图片传送至计算机。所述计算机包括存储系统及控制芯片。所述存储系统用于储存模拟鼠标运动的参考资料，包括鼠标在桌面上的有效移动范围，相机的视角及像素，以及用户对鼠标上的功能键进行相应操作时，计算机执行的该操作对应的命令。所述控制芯片用于根据所述参考资料计算相机的架设高度以提示用户架设相机，设置判断手掌或手指运动的时间间隔，并设置手掌及手指运动对应于鼠标的操作。所述控制芯片，还用于对每一个时间间隔内，相机拍摄的用户手掌在视角范围内运动的图片进行处理、比较，根据图片的区别判断用户手掌或手指的运动，获取该运动对应于鼠标的操作，执行该操作对应的命令。
本发明还提供一种鼠标模拟系统的应用方法，该方法包括以下步骤：(A)利用相机对其视角范围内的用户手掌进行拍摄，并将拍摄的图片传送至计算机，该计算机包括存储系统及控制芯片；(B)利用存储系统储存模拟鼠标运动的参考资料，包括鼠标在桌面上的有效移动范围，相机的视角及像素，以及用户对鼠标上的功能键进行相应操作时，计算机执行的该操作对应的命令；(C)利用控制芯片根据所述参考资料计算相机的架设高度以提示用户架设相机，设置判断手掌或手指运动的时间间隔，并设置手掌及手指运动对应于鼠标的操作；及(D)利用控制芯片对每一个时间间隔内，相机拍摄的用户手掌在视角范围内运动的图片进行处理、比较，根据图片的区别判断用户手掌或手指的运动，获取该运动对应于鼠标的操作，执行该操作对应的命令。
相较于现有技术，本发明提供的鼠标模拟系统及其应用方法，利用相机拍摄用户手掌或手指运动的图片，利用计算机对图片进行处理、比较，得到一定时间间隔内用户手掌或手指运动的移动方向及移动距离，并将用户手掌或手指的运动与鼠标的操作相关联，用户通过手掌或手指运动及可控制计算机显示屏幕上的光标移动或执行相应操作。
附图说明
图1是本发明鼠标模拟系统较佳实施例的功能模块图。
图2是图1中控制芯片的功能模块图。
图3是本发明鼠标模拟系统应用方法较佳实施例的流程图。
图4是图3中步骤S305的细化流程图。
图5是图3中步骤S308的细化流程图。
图6及图7是图1中相机拍摄得到的用户手掌的两张黑白图片。
具体实施方式
如图1所示，是本发明鼠标模拟系统较佳实施例的功能模块图。该鼠标模拟系统包括计算机10及相机20。相机20通过连接30与计算机10连接。所述连接30可以为线缆，也可以为无线连接。
相机20用于对其有效视角范围40内的用户手掌50进行拍摄，并将拍摄的画面通过连接30传送至计算机10。在本实施例中，用户手掌50在一个水平桌面(图1中未示出)运动。相机20架设于该水平桌面正上方。相机20的有效视角范围40是由相机的可视角度(以下简称视角)及架设高度决定的。相机20的视角指的是其镜头中心点到成像平面对角线两端所形成的夹角。相机20的视角一定时，架设高度越高，有效视角范围40越大。
计算机10包括存储系统11及控制芯片12。
存储系统11用于储存模拟鼠标运动的参考资料，包括：一般鼠标在桌面上的有效移动范围、相机20的相关信息，及用户对鼠标上的功能键(左键、右键、滚轮)进行相应操作时，计算机10执行的该操作对应的命令。
该存储系统11可以为硬盘、光盘或其它存储设备。
所述有效移动范围指的是这样一个区域：当鼠标在该区域内移动时，计算机10显示屏幕上的光标与鼠标同步移动，而当鼠标的移动超出该区域时，光标停留在显示屏幕的边缘。
相机20的相关信息包括相机20的视角及像素。
存储系统11还用于储存相机20拍摄的画面。
控制芯片12用于根据所述参考资料及相机20的相关信息计算相机20的架设高度以提示用户架设相机20，设置判断手掌或手指运动的时间间隔，并设置用户手掌或手指运动对应于鼠标的操作。
控制芯片12还用于对每一个时间间隔内，相机20拍摄的用户手掌在有效视角范围40内运动的连续画面所包括的图片进行处理、比较，根据图片的区别判断用户手掌或手指的运动，获取该运动对应于鼠标的操作，执行该操作对应的命令。
如图2所示，是图1中控制芯片12的功能模块图。该控制芯片12主要包括：信息获取模块121、参数确定模块122、参数调整模块123、设置模块124、画面处理模块125、运动判断模块126及执行模块127。
信息获取模块121用于从存储系统11获取模拟鼠标运动的参考资料，包括一般鼠标在桌面上的有效移动范围、相机20的视角及像素。
参数确定模块122用于根据鼠标的有效移动范围确定相机20的最小视角范围，根据最小视角范围及相机20的视角计算相机20的最低架设高度。例如，假设鼠标的有效移动范围为20cm*20cm(长*宽)的区域，则20的最小视角范围为20cm*20cm区域。相机20架设于最小视角范围的正上方，其视角为60度，最小视角范围的对角线长度＝(202+202)1/2cm，则相机20的最低架设高度h＝1/2*(202+202)1/2cm*cot30o＝24.49cm。
参数调整模块123用于根据根据相机20的像素确定拍摄得到图片的画面比例，根据画面比例调整所述最小视角范围得到有效视角范围40，并根据有效视角范围40调整相机20的最低架设高度得到相机20的有效架设高度。例如，假设相机20为显示绘图阵列(Video GraphicArray，VGA)摄像头，其VGA分辨率为640X480像素，即水平方向分布640像素，垂直方向分布480像素，则相机20拍摄得到的画面比例为：640∶480＝4∶3＝40∶30。则参数调整模块123调整调整上述最小视角范围20cm*20cm，得到有效视角范围40为40cm*30cm，有效视角范围40的对角线长度等于50cm。进而，参数调整模块123根据有效视角范围40及相机20的视角计算相机20的有效架设高度H＝25cm*cot30o＝43.3cm。
参数调整模块123还用于提示用户相机20的有效架设高度及有效视角范围40，以利于用户架设相机20及了解手掌运动的有效范围。
设置模块124设置判断手掌或手指运动的时间间隔，并设置手掌及手指运动对应于鼠标的操作。例如，设置模块124设置每隔1秒判断一次用户手掌或手指是否运动。这里的运动指的是能够触发计算机10显示屏幕上光标移动的动作。
在本实施例中，设置模块124设置用户食指向左水平移动第一距离对应于单击鼠标左键的操作，设置用户食指向左水平移动第一距离后在一定时间内又向右水平移动第二距离对应于双击鼠标左键的操作，设置用户无名指向右水平移动第三距离对应于单击鼠标右键的操作、设置用户中指向上移动第四距离对应于向上滑动鼠标滚轮的操作，设置用户中指向下移动第五距离对应于向下滑动鼠标滚轮的操作，设置用户手掌向上移动对应于向上移动鼠标的操作，设置用户手掌向下移动对应于向下移动鼠标的操作，设置用户手掌向左移动对应于向左移动鼠标的操作，及设置用户手掌向右移动对应于向右移动鼠标的操作。
所述第一至第五个距离可以为具体的数值，也可以为数值区间。在本实施例中，所述第一至第五个距离均为一个数值区间。例如第一距离为2cm～5cm的数值区间，当用户食指向左水平移动的距离落入该数值区间时，则视该移动为单击鼠标左键的操作。
画面处理模块125用于对一个时间间隔内相机20拍摄得到的用户手掌或手指运动的连续画面进行处理，包括将该连续画面所包括的一系列彩色图片转换为黑白图片，并提高各黑白图片的对比度。在本实施例中，为减少运算量，画面处理模块125将彩色图片转换为黑白图片并提高对比度后，每张图片中各像素的灰度值只有0及255两种，0代表黑色，255代表白色。
运动判断模块126将该连续画面所包括的各黑白图片进行比较，根据图片的区别判断用户手掌或手指的运动。在本实施例中，运动判断模块126根据黑白图片中灰度值发生变化的像素确定用户手掌或手指的移动方向及移动距离。例如，图6和图7是两张黑白图片，两张图片的像素均为640X480，手掌的有效移动范围为40cm*30cm，则水平方向/垂直方向1cm分布16个像素。用户手掌所覆盖区域的像素的灰度值为0，其它区域的像素的灰度值为255。假设在图6中，用户手掌离图片左边缘的水平方向分布的灰度值为255的像素有m个，运动判断模块126将图7中的图片与图6中图片比较后得到，在图7中，用户手掌与图片上、下边缘的区域中像素灰度值与图6中用户手掌与图片上、下边缘的区域中像素灰度值相同，但用户手掌离图片左边缘的水平方向灰度值为255的像素分布减少至n个，则运动判断模块126用户手掌向左移动了，其移动距离为d＝(m-n)/16。
执行模块127用于根据用户手掌或手指移动方向及移动距离获取用户手掌或手指运动对应的鼠标操作，并执行该鼠标操作对应的指令。例如，当用户食指向左水平移动所述第一距离时，对应于单击鼠标左键的操作，执行模块127根据计算机显示屏幕上光标的指向执行相应指令，例如选中某个对象(如一个文件)。
图3是本发明鼠标模拟系统应用方法较佳实施例的流程图。
步骤S301，信息获取模块121从存储系统11获取模拟鼠标运动的参考资料，包括一般鼠标在桌面上的有效移动范围、相机20的视角及像素。在本实施例中，鼠标的有效移动范围为20cm*20cm(长*宽)的区域，相机20的视角为60度、像素为640*480。
步骤S302，参数确定模块122根据鼠标的有效移动范围确定相机的最小视角范围，根据最小视角范围及相机视角计算相机的最低架设高度。据上所述，当鼠标的有效移动范围为20cm*20cm(长*宽)的区域时，相机的最小视角范围为20cm*20cm(长*宽)的区域。当相机20架设于最小视角范围的正上方，且其视角为60度，最小视角范围的对角线长度＝(202+202)1/2cm，则相机20的最低架设高度h＝1/2*(202+202)1/2cm*cot30o＝24.49cm。
步骤S303，参数调整模块123根据根据相机20的像素确定拍摄得到图片的画面比例，根据画面比例调整所述最小视角范围得到有效视角范围40，并根据有效视角范围40调整相机20的最低架设高度得到相机20的有效架设高度。例如，画面比例为：640∶480＝4∶3＝40∶30。则参数调整模块123调整调整上述最小视角范围20cm*20cm，得到有效视角范围40为40cm*30cm，有效视角范围40的对角线长度等于50cm。进而，参数调整模块123根据有效视角范围40及相机20的视角计算相机20的有效架设高度H＝25cm*cot30o＝43.3cm。
步骤S304，参数调整模块123提示用户相机20的有效架设高度及有效视角范围40，以利于用户架设相机20及了解手掌运动的有效范围40。
步骤S305，设置模块124设置判断手掌或手指运动的时间间隔，并设置手掌及手指运动对应于鼠标的操作。在本实施例中，设置模块124设置所述时间间隔为1秒。
步骤S306，相机20对有效视角范围40内的用户手掌进行拍摄，得到一个时间间隔内用户手掌或手指运动的连续画面，并将该连续画面所包括的彩色图片传送至计算机10。例如，若相机20在1秒钟内连续拍摄15张图片，则该15张图片被传送至计算机10。
步骤S307，画面处理模块125将该连续画面所包括的彩色图片转换为黑白图片，并提高各黑白图片的对比度。在本实施例中，为减少运算量，画面处理模块125提高各黑白图片的对比度后，每张黑白图片中各像素的灰度值只有0及255两种，0代表黑色，255代表白色。
步骤S308，运动判断模块126将该连续画面所包括的各黑白图片进行比较，根据图片的区别判断用户手掌或手指运动的移动方向及移动距离。
步骤S309，执行模块127根据用户手掌或手指移动方向及移动距离从存储系统11获取用户手掌或手指运动对应的鼠标操作，并执行该鼠标操作对应的指令。
如图4所示，是图3中步骤S305的细化流程图。
步骤S401，设置模块124设置用户食指向左水平移动第一距离对应于单击鼠标左键的操作。所述第一距离可以为具体的数值，也可以为数值区间，例如2cm～5cm的数值区间，当用户食指向左水平移动的距离落入该数值区间时，则视该移动为单击鼠标左键的操作。
步骤S402，设置模块124设置用户食指向左水平移动第一距离后在一定时间内又向右水平移动第二距离对应于双击鼠标左键的操作。
步骤S403，设置模块124设置用户无名指向右水平移动第三距离对应于单击鼠标右键的操作。
步骤S404，设置模块124设置用户中指向上移动第四距离对应于向上滑动鼠标滚轮的操作。
步骤S405，设置模块124设置用户中指向下移动第五距离对应于向下滑动鼠标滚轮的操作。
步骤S406，设置模块124设置用户手掌向上移动对应于向上移动鼠标的操作，设置用户手掌向下移动对应于向下移动鼠标的操作，设置用户手掌向左移动对应于向左移动鼠标的操作，及设置用户手掌向右移动对应于向右移动鼠标的操作。
所述第二、第三、第四及第五距离与所述第一距离类似，可以为具体的数值，也可以为数值区间。
需要指出的是，图4仅为举例说明设置手掌及手指运动对应于鼠标的操作，用户可以根据需要或习惯灵活设置各个手指移动方向及移动距离对应于鼠标的操作类型。
如图5所示，是图3中步骤S308的细化流程图。
步骤S501，运动判断模块126获取每张黑白图片中各像素的灰度值。综上所述，提高对比度之后，每张黑白图片中像素的灰度值只有两种，0(黑色)或255(白色)。
步骤S502，运动判断模块126将所有黑白照片两两进行比较，得到每两张黑白图片中灰度值发生变化的像素数目。
步骤S503，运动判断模块126选取灰度值发生变化的像素数目最大的两张黑白图片。
步骤S504，运动判断模块126根据该两张黑白图片中灰度值发生变化的像素确定用户手掌或手指的移动方向或/及移动距离。如图6及图7所示，为两张黑白图片示意图。两张黑白图片的像素均为640X480，手掌的有效移动范围为40cm*30cm，则相当于水平方向/垂直方向1cm分布16个像素。用户手掌所覆盖区域的像素的灰度值为0(黑色)，其它区域的像素的灰度值为255(白色)。假设在图6中，用户手掌离图片左边缘的水平方向分布的灰度值为255(白色)的像素有m个，运动判断模块126将图7中的图片与图6中图片比较后得到，在图7中，用户手掌与图片上、下边缘的区域中像素灰度值与图6中用户手掌与图片上、下边缘的区域中像素灰度值相同，但用户手掌离图片左边缘的水平方向灰度值为255(白色)的像素分布减少至n个，则运动判断模块126判断用户手掌向左移动了，其移动距离为d＝(m-n)/16。
最后所应说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照以上较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种鼠标模拟系统，其特征在于，该系统包括计算机及与计算机连接的相机，该相机对其视角范围内的用户手掌进行拍摄，并将拍摄的图片传送至计算机，该计算机包括：
存储系统，用于储存模拟鼠标运动的参考资料，包括鼠标在桌面上的有效移动范围，相机的视角及像素，以及用户对鼠标上的功能键进行相应操作时，计算机执行的该操作对应的命令；及
控制芯片，用于根据所述参考资料计算相机的架设高度以提示用户架设相机，设置判断手掌或手指运动的时间间隔，并设置手掌及手指运动对应于鼠标的操作；
所述控制芯片，还用于对每一个时间间隔内，相机拍摄的用户手掌在视角范围内运动的图片进行处理、比较，根据图片的区别判断用户手掌或手指的运动，获取该运动对应于鼠标的操作，执行该操作对应的命令。
2.如权利要求1所述的鼠标模拟系统，其特征在于，所述控制芯片包括：
信息获取模块，用于从存储系统获取模拟鼠标运动的参考资料，包括鼠标在桌面上的有效移动范围、相机的视角及像素；
参数确定模块，用于根据鼠标的有效移动范围确定相机的最小视角范围，根据最小视角范围及相机的视角计算相机的最低架设高度；
参数调整模块，用于根据根据相机的像素确定拍摄得到图片的画面的比例，根据画面比例调整所述最小视角范围得到相机的有效视角范围，并根据有效视角范围调整最低架设高度，得到相机的有效架设高度；
设置模块，用于设置判断手掌或手指运动的时间间隔，并设置手掌及手指运动对应于鼠标的操作；
画面处理模块，用于将一个时间间隔内，相机拍摄得到的彩色图片转换为黑白图片，并提高各黑白图片的对比度；
运动判断模块，用于将该时间间隔内的各黑白图片进行比较，根据图片的区别判断用户手掌或手指运动的移动方向及移动距离；及
执行模块，根据用户手掌或手指移动方向及移动距离确定用户手掌或手指运动对应的鼠标操作，并执行该鼠标操作对应的指令。
3.如权利要求2所述的鼠标模拟系统，其特征在于，提高对比度后，所述黑白图片中像素的灰度值包括0及255两种。
4.如权利要求2所述的鼠标模拟系统，其特征在于，所述图片的区别是指两张黑白图片中灰度值发生变化的像素。
5.如权利要求2所述的鼠标模拟系统，其特征在于，所述设置手掌及手指运动对应于鼠标的操作包括：
设置用户食指向左水平移动第一距离对应于单击鼠标左键的操作；
设置用户食指向左水平移动第一距离后在一定时间内又向右水平移动第二距离对应于双击鼠标左键的操作；
设置用户无名指水平移动第三距离对应于单击鼠标右键的操作；
设置用户中指向上移动第四距离对应于向上滑动鼠标滚轮的操作；
设置用户中指向下移动第五距离对应于向下滑动鼠标滚轮的操作；
设置用户手掌向上移动对应于向上移动鼠标的操作；
设置用户手掌向下移动对应于向下移动鼠标的操作；
设置用户手掌向左移动对应于向左移动鼠标的操作；及
设置用户手掌向右移动对应于向右移动鼠标的操作。
6.如权利要求5所述的鼠标模拟系统，其特征在于，所述第一距离、第二距离、第三距离、第四距离及第五距离为一个具体数值或一个数值范围。
7.一种鼠标模拟系统的应用方法，其特征在于，该方法包括：
利用相机对其视角范围内的用户手掌进行拍摄，并将拍摄的图片传送至计算机，该计算机包括存储系统及控制芯片；
利用存储系统储存模拟鼠标运动的参考资料，包括鼠标在桌面上的有效移动范围，相机的视角及像素，以及用户对鼠标上的功能键进行相应操作时，计算机执行的该操作对应的命令；
利用控制芯片根据所述参考资料计算相机的架设高度以提示用户架设相机，设置判断手掌或手指运动的时间间隔，并设置手掌及手指运动对应于鼠标的操作；及
利用控制芯片对每一个时间间隔内，相机拍摄的用户手掌在视角范围内运动的图片进行处理、比较，根据图片的区别判断用户手掌或手指的运动，获取该运动对应于鼠标的操作，执行该操作对应的命令。
8.如权利要求7所述的鼠标模拟系统的应用方法，其特征在于，所述利用控制芯片的步骤包括：
从存储系统获取模拟鼠标运动的参考资料，包括鼠标在桌面上的有效移动范围、相机的视角及像素；
根据鼠标的有效移动范围确定相机的最小视角范围，根据最小视角范围及相机的视角计算相机的最低架设高度；
根据根据相机的像素确定拍摄得到图片的画面比例，根据画面比例调整所述最小视角范围得到有效视角范围，并根据有效视角范围调整相机的最低架设高度，得到相机的有效架设高度；
设置判断手掌或手指运动的时间间隔，并设置手掌及手指运动对应于鼠标的操作；
将一个时间间隔内，相机拍摄得到的彩色图片转换为黑白图片，并提高各黑白图片的对比度；
将该时间间隔内的各黑白图片进行比较，根据图片的区别判断用户手掌或手指运动的移动方向及移动距离；及
根据用户手掌或手指移动方向及移动距离确定用户手掌或手指运动对应的鼠标操作，并执行该鼠标操作对应的指令。
9.如权利要求8所述的鼠标模拟系统，其特征在于，所述设置手掌及手指运动对应于鼠标的操作的步骤包括：
设置用户食指向左水平移动第一距离对应于单击鼠标左键的操作；
设置用户食指向左水平移动第一距离后在一定时间内又向右水平移动第二距离对应于双击鼠标左键的操作；
设置用户无名指水平移动第三距离对应于单击鼠标右键的操作；
设置用户中指向上移动第四距离对应于向上滑动鼠标滚轮的操作；
设置用户中指向下移动第五距离对应于向下滑动鼠标滚轮的操作；
设置用户手掌向上移动对应于向上移动鼠标的操作；
设置用户手掌向下移动对应于向下移动鼠标的操作；
设置用户手掌向左移动对应于向左移动鼠标的操作；及
设置用户手掌向右移动对应于向右移动鼠标的操作。
10.如权利要求8所述的鼠标模拟系统，其特征在于，所述将该时间间隔内的各黑白图片进行比较，根据图片的区别判断用户手掌或手指运动的移动方向及移动距离的步骤包括：
获取每张黑白图片中各像素的灰度值；
将所有黑白照片两两进行比较，得到每两张黑白图片中灰度值发生变化的像素数目；
选取灰度值发生变化的像素数目最大的两张黑白图片；及
根据该两张黑白图片中灰度值发生变化的像素确定用户手掌或手指的移动方向及移动距离。
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