CN101901051A - 基于区别的输入对象的数据输入方法及装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供用于在能区别输入对象的设备中促进虚拟输入的方法和装置。本发明描述了自动地配置这种设备的组件设置和特征的各种方法。该设备的组件设置的改变和触发该改变的设备的相应操作特性可以被集合成配置文件，并且由用户选择。该组件设置可以包括有用的辅助特征，例如由LED所提供的额外的照明，以及由激光或LED投射的虚拟输入接口的被照亮的视觉引导。可以根据参照物对象的状态的改变而动态地更改这种辅助特征的特性。

Description

基于区别的输入对象的数据输入方法及装置
相关美国申请的数据
本申请声明收益于序号为No.61/216993、申请日为2009年5月26日，和序号为No.61/217649、申请日为2009年6月3日的美国临时专利申请，上述申请在此以援引的方式全部并入。
技术领域
本发明总体上涉及数据输入领域，特别地，涉及用于用户在虚拟设备中进行输入的方法及装置。
背景技术
公开在Ling Su等人的序号为No.11/361,858的美国专利申请中的敲击手指识别(TFI)技术，能够通过从一组候选的输入对象中区分一个输入对象，使一种新型的数据输入方案成为可能。例如，支持TFI的键盘确定用户输入不仅基于哪个按键被按下，而且也基于用户的哪个手指被用来按下该按键，因为每个按键都能够选择多个符号或功能。当具有虚拟接口时，支持TFI的系统允许用户在工作表面上的无形设备上或甚至是“在空中”，进行触摸打字或执行多触摸输入。
尽管在讨论中经常使用手指作为一个帮助理解的显而易见的例子，但值得注意的是，也可以使用其他类型的输入对象。
发明内容
本发明旨在解决上述现有技术中存在的问题，具体来说，本发明提供一种配置具有输入区域的虚拟输入设备的组件设置的方法，包括：提供输入模块，并且用所述输入模块对所述输入区域执行远程数据采集；提供处理器，并且用所述处理器根据所述数据采集确定由至少一个输入对象对所述输入区域的致动以及从一组输入对象中确定所述输入对象的身份；提供输入辅助模块，并且用所述输入辅助模块提供输入辅助特征；提供配置模块，并且用所述配置模块：确定所述设备的操作特性的改变；以及响应于确定改变的步骤，改变一个或多个所述组件设置；以及提供输出模块，并且用所述输出模块输出分配给所述输入对象的符号或功能。
可选地，所述操作特性包括系统的多个环境操作条件。
可选地，所述设备的操作特性的改变包括对设备的至少一个组件设置的用户发起的配置，所述用户发起的配置包括：(a)启用输入软件应用，(b)用至少一个输入对象在输入区域内做出特定的姿势，和(c)选择包括所述设备的特定操作特性和特定组件设置的组合的配置文件。
可选地，所述系统的特性的改变包括对耦合到系统作为输入模块的旋转视频捕获设备的用户发起的配置，所述用户发起的配置包括：(a)旋转所述视频捕获设备，(b)调整所述视频捕获设备的焦距，(c)调整所述视频捕获设备的视角，和(d)调整所述视频捕获设备的指向。
可选地，设备的所述组件设置包括以下项中的一个或多个：(a)耦合到设备作为输入模块的视频捕获设备的焦距，(b)耦合到设备作为输入模块的视频捕获设备的视角，(c)耦合到设备作为输入模块的视频捕获设备的指向，和(d)耦合到设备的输入模块的激活。
可选地，设备的所述组件设置包括输入辅助模块的至少一个输入辅助特征。
可选地，所述确定设备的操作特性的改变的步骤包括根据所述数据采集确定由至少一个输入对象做出的、用以激活或去激活所述输入辅助特征的姿势。
可选地，所述输入辅助特征包括由设备的光源提供的对输入区域的照明。
可选地，所述确定设备的操作特性的改变的步骤包括确定在操作过程中环境照明条件的改变，并且其中改变一个或多个组件设置的步骤包括激活或去激活系统的所述光源。
可选地，所述输入辅助特征包括从输入辅助模块投射被照亮的视觉引导。
可选地，所述视觉引导包括以下项中的一个：(a)在输入区域内的被照亮的点，用来指示虚拟输入接口的中心，(b)在输入区域内的被照亮的线，用来指示虚拟输入接口的中间行，和(c)在输入区域内的被照亮的轮廓，用来指示虚拟输入接口的边界。
可选地，所述视觉引导包括虚拟键盘接口，并且其中所述虚拟键盘接口被划分为多个部分，进一步地，其中改变一个或多个组件设置的步骤包括响应于至少一个参照物对象的状态的改变而动态地更改虚拟键盘接口的单独的部分的特性。
可选地，其中，所述动态地更改虚拟键盘接口的所述单独部分的特性的步骤包括响应于用户的参照物手掌或指关节的位置的改变而动态地更改键盘部分的位置。
可选地，其中，所述动态地更改虚拟键盘接口的所述单独的部分的特性的步骤包括响应于用户的参照物手掌或指关节的方向的改变而动态地更改键盘部分的方向。
可选地，所述动态地更改虚拟键盘接口的所述单独部分的特性的步骤包括：响应于以下项中的一个或多个的改变：用户的参照物手指的展开；用户的参照物手的尺寸的改变；以及用户的参照物手指的尺寸的改变，而动态地改变以下项中的一个或多个：在键盘部分中的多个按键区域之间的间隔；键盘部分的尺寸。
本发明还提供一种在具有输入区域的虚拟输入设备中提供辅助特征的方法，包括：提供输入模块，并且用所述输入模块对所述输入区域执行远程数据采集；提供处理器，并且用所述处理器根据数据采集确定由输入对象对所述输入区域的致动；提供输入辅助模块，并且用所述输入辅助模块提供输入辅助特征；提供配置模块，并且用所述配置模块响应于参照物状态的改变，更改所述输入辅助特征的一个或多个特性；以及提供输出模块，并且用所述输出模块响应于确定输入区域致动的步骤，输出符号或功能。
可选地，所述输入辅助特征包括被照亮的虚拟键盘接口，并且进一步地，其中更改一个或多个特性的步骤包括响应于用户的参照物手掌或指关节的位置的改变而动态地更改所述键盘接口的位置。
可选地，所述输入辅助特征包括被照亮的虚拟键盘接口，并且进一步地，其中更改一个或多个特性的步骤包括响应于用户的参照物手掌或指关节的方向的改变而动态地更改所述键盘接口的方向。
可选地，所述输入辅助特征包括被照亮的虚拟键盘接口，并且进一步地，其中改变特性的步骤包括：响应于以下项中的一个或多个的改变：用户的参照物手指的展开；用户的参照物手的尺寸的改变；以及用户的参照物手指的尺寸的改变，而动态地更改以下项中的一个或多个：在键盘接口中的多个按键区域之间的间隔；键盘接口的尺寸。
可选地，所述更改特性的步骤包括以下项中的一个或多个：(a)经过一段时间之后自动禁止至少一个辅助特征；(b)通过在输入区域内检测输入对象做出的特定姿势，启动和/或禁止至少一个辅助特征；(c)当输入对象在输入区域内被检测到时，自动启动至少一个辅助特征；和(d)当输入对象在输入区域不再被检测到时，自动启动至少一个辅助特征一小段时间。
可选地，所述辅助特征包括以下项中的至少一个：(a)设备的光源提供的对输入区域的照明，和(b)用于投射在输入区域中的虚拟输入接口的被照亮的视觉引导。
相应地，本发明还提供一种配置虚拟输入设备的组件设置的装置，包括：存储器单元，用来存储将输入符号或功能与设备的输入区域相关联的信息，其中所述输入符号或功能被单独地分配给一组输入对象中相应的输入对象；输入模块，用来对所述输入区域执行远程数据采集；处理器，用来根据数据采集确定由至少一个输入对象对输入区域的致动，以及从一组输入对象中确定对输入对象的身份；输入辅助模块，用来提供输入辅助特征；配置模块，用来确定设备的操作特性的改变，以及响应于所确定的改变，改变一个或多个组件设置；以及输出模块，用来输出分配给所述输入对象的符号或功能。
可选地，所述操作特性包括系统的环境操作条件。
可选地，所述设备的操作特征的改变包括对设备的至少一个组件设置的用户发起的配置，所述用户发起的配置包括：(a)启用输入软件应用，(b)用至少一个输入对象在输入区域内做出特定的姿势，和(c)选择包含所述设备的特定操作特性和特定组件设置的组合的配置文件。
可选地，所述系统的特性的改变包括对耦合到虚拟输入设备作为输入模块的旋转视频捕获设备的用户发起的配置，所述用户发起的配置包括：(a)旋转所述视频捕获设备，(b)调整所述视频捕获设备的焦距，(c)调整所述视频捕获设备的视角，和(d)调整所述视频捕获设备的指向。
可选地，设备的所述组件设置包括以下项中的一个或多个：(a)耦合到设备作为输入模块的视频捕获设备的焦距，(b)耦合到设备作为输入模块的视频捕获设备的视角，(c)耦合到设备作为输入模块的视频捕获设备的指向，和(d)耦合到设备的输入模块的激活。
可选地，设备的所述组件设置包括输入辅助模块的至少一个输入辅助特征。
可选地，所述配置模块被用来通过根据数据采集确定由至少一个输入对象做出的、用以激活或去激活所述输入辅助特征的姿势来确定操作特性的改变。
可选地，所述输入辅助特征包括设备的光源提供的对输入区域的照明。
可选地，所述配置模块被用来确定操作特性的改变，并且通过确定在操作过程中环境照明条件的改变，以及作为应答，响应激活或去激活系统的所述光源，来改变一个或多个组件设置。
可选地，所述输入辅助特征包括从输入辅助模块投射被照亮的视觉引导。
可选地，所述视觉引导包括以下项中的一种：(a)在输入区域内的被照亮的点，用来指示虚拟输入接口的中心，(b)在输入区域内的被照亮的线，用来指示虚拟输入接口的中间行，和(c)在输入区域内的照明被照亮的轮廓，用来指示虚拟输入接口的边界。
可选地，所述视觉引导包括虚拟键盘接口，并且其中所述虚拟键盘接口被分成多个部分，进一步地，其中配置模块用于通过响应于至少一个参考参照物对象的状态的改变动态地更改虚拟键盘接口的单独部分的特性，来改变一个或多个组件设置。
可选地，所述配置模块用于通过响应于用户的参照物手掌或指关节的位置的改变动态地更改键盘部分的位置，来动态地更改虚拟键盘接口的单独部分的特性。
可选地，所述配置模块用于通过响应于用户的参照物手掌或指关节的方向的改变动态地更改键盘部分的方向，来动态地更改虚拟键盘接口的单独部分的特性。
可选地，所述配置模块用于：通过响应于以下项中的一个或多个：用户的参照物手指的展开；用户的参照物手的尺寸的改变；以及用户的参照物手指的尺寸的改变，动态地更改以下项中的一个或多个：在键盘部分中的多个按键区域之间的间隔；键盘部分的尺寸，来动态地更改虚拟键盘接口的单独部分的特性。
本发明还提供一种在虚拟输入设备中提供辅助特征的装置，包括：存储器单元，用来存储将输入符号或功能与设备的输入区域相关联的信息；输入模块，用来对所述输入区域执行远程数据采集；处理器，用来根据数据采集确定输入对象对所述输入区域的致动；输入辅助模块，用来提供输入辅助特征；配置模块，用来响应于参照物状态的改变，更改输入辅助特征的一个或多个特性；以及输出模块，用来响应于所述输入区域的致动，输出符号或功能。
可选地，所述输入辅助特征包括照明被照亮的虚拟键盘接口，并且进一步地，其中配置模块用于通过响应于用户的参照物手掌或指关节的位置的改变，动态地改变更改所述键盘接口的位置，来改变更改输入辅助特征的一个或多个特性。
可选地，所述输入辅助特征包括被照亮的虚拟键盘接口，并且进一步地，其中配置模块用于通过响应于用户的参照物手掌或指关节的方向的改变动态地更改所述键盘接口的方向，来更改输入辅助特征的一个或多个特性。
可选地，所述输入辅助特征包括被照亮的虚拟键盘接口，并且进一步地，其中配置模块用于：通过响应于以下项中的一个或多个：用户的参照物手指的展开；用户的参照物手的尺寸的改变；以及用户的参照物手指的尺寸的改变，动态地更改以下项中的一个或多个：在键盘部分中的多个按键区域之间的间隔；键盘部分的尺寸，来动态地更改输入辅助特征的特性。
可选地，所述配置模块用来通过以下项中的一个或多个来更改输入辅助特征的特性：(a)经过一段时间之后自动禁止至少一个辅助特征；(b)通过检测在输入区域内的输入对象做出的特定姿势，启动和/或禁止至少一个辅助特征；(c)当输入对象在输入区域内被检测到时，自动启动至少一个辅助特征；和(d)当输入对象不再在输入区域内被检测到时，自动启动至少一个辅助特征一小段时间。
可选地，所述辅助特征包括以下项中的至少一个：(a)设备的光源提供的对输入区域的照明，和(b)用于投射在输入区域的虚拟输入接口的被照亮的视觉引导。
附图说明
在附图中，类似的参考标记在全部的单独附图中指代相同或者功能类似的元件，所述附图与下面的详细描述一起属于并形成说明书的一部分，它们用来进一步示例各种实施方式并根据本发明来解释各种原理和优点。
图1示出了一个由能区分输入对象的数据输入设备提供的用于键盘和鼠标输入的虚拟接口。
图2示出了一个装配有旋转摄像头的移动设备。
图3示出了一个可以被提供在屏幕上给用户作为在输入过程中引导的仿真键盘。
图4示出了一个图3所示的仿真键盘的简化的描绘。
图5示出了一个虚拟鼠标接口。
图6示出了一个用于确定虚拟输入设备的输入符号或功能的过程。
图7示出了一个具有与计算机实现的虚拟输入设备的一个实施方式的有关的组件的框图。
图8示出了动态地改变其相对于参照物的位置的虚拟键盘的一部分。
具体实施方式
基于区别的输入对象(例如打字时用户的手指)的数据输入，如Ling Su等人的序号为No.11/361,858的美国专利申请中所公开的，发现有许多应用，包括虚拟键盘、虚拟多触摸输入、游戏等等。在此提供使系统和应用能够并入这种数据输入方法的方法及装置。
图7是一个示出了与一个计算机实现的虚拟输入设备700的一个实施方式的部分有关的组件的功能框图，在用户根据图6中所示的过程600进行输入的过程中，所述虚拟输入设备700并入致动对象识别技术来区别输入对象。所述虚拟输入设备700具有处理器模块702、相关联的存储器模块704、输入模块706、输入辅助模块708、输出模块710和配置模块712。这些模块可以被直接或间接(例如通过一个数据总线)地耦合在一起。
处理器模块702响应于通过输入模块706接收的虚拟用户输入，执行存储于存储器模块704中的程序指令，所述程序指令包括与设备700的基础控制软件有关的指令。这种虚拟用户输入在此定义为与设备700相关联的远程输入区域的任何致动，其导致所述设备解释有效的输入。输入区域只是在二维或三维空间内指定给用户输入的预先确定的范围。输入区域的位置典型地相对于某个参照物点或参照物对象(例如工作表面、脸、手、计算设备等等)是固定的。输入区域致动的一些例子包括但不限于：在输入区域上敲击手指来表示一次击键或鼠标点击、在输入区域内滑动手指来表示鼠标光标的移动、手指在输入区域内做特定的姿势(例如，伸出食指和中指做“V”的姿势)来表示特定的命令。这样，不需要触觉传感机制(例如机械按键或触摸敏感表面)的虚拟接口提供于输入区域内用来接受用户输入。一些虚拟接口的例子包括虚拟键盘、虚拟电话键区、虚拟触摸板、虚拟写字板等等。应该理解到，所述虚拟设备通常是无形的，虽然所述设备的图像可以呈现在输入区域内来辅助用户。例如，利用激光器或发光二极管(LED)，图像可以被投射在输入区域上。可选地，一张承载印刷图像的纸张可以被放置在输入区域上。
在设备700的一个优选的配置中，在过程600的步骤608中，输入模块706对输入区域执行远程数据采集，并且将捕获到的数据发送给处理器模块702来处理。这种远程数据采集可以例如利用一个或多个视频捕获设备(例如摄像机)来实现。当在步骤610中从输入区域远程确定用户输入后，在步骤614中，处理器模块702可以将结果发送到输出模块710，来将处理的结果呈现给用户。所述处理的结果会以例如文本、图像、音频、视频的形式，或者以其他反馈或动作的形式呈现给用户，例如设备700与另一个设备进行通信。
在过程600的步骤612中，输入辅助模块708在虚拟输入过程中提供输入辅助特征。这种输入辅助特征的例子包括但不限于：以投射到输入区域上的被照亮的引导(illuminated guides)的形式的用于虚拟接口的视觉辅助(例如由激光或LED产生的)、对输入区域的照明——用来补偿不佳的照明条件(由设备的光源提供的)、输出显示器上的视觉提示和听觉提示(例如为警告用户的各种哔哔声)。
配置模块712促进配置在虚拟输入设备700中组件或模块的各种设置。这种模块可以在软件、硬件或两者的结合中实现。在软件中，配置模块712可以简单地由一组程序指令组成。在硬件中，配置模块712可以实现为专用集成电路(ASIC)。可选地，配置模块712可以是设备700中专用于促进配置设备组件设置目的的通用处理器。例如，配置模块712可以通过执行存储于存储器模块704中的程序指令，执行过程600中的步骤602和604。在步骤602中，配置模块712确定设备700的一个或多个操作特性的改变是否已经发生。在确定发生了所述改变后，在步骤604中，配置模块自动改变设备的一个或多个相应的组件设置。如果在步骤606中过程继续，那么重复过程600来确定额外的输入或功能。否则，操作可以被终止。此处的所述操作特性涉及设备的参数、模式和操作条件中任一项。环境操作条件的改变，例如在用户输入过程中外部照明的改变，构成一个这样的例子。相应地，配置模块712可以自动地改变例如输入辅助模块708的设置用来提供充足的照明。
值得注意的是，输入模块706、输出模块710和输入辅助模块708除一个单个物理元件以外可以作为多个单独的实体被提供给设备700。需要注意到，此处所描述的装置组件在附图中均用传统的符号代表，只显示相关的特殊细节，为的是不以如下细节搞混公开，所述细节对能从这里的描述获益的本领域普通技术人员来说是很容易明白。应该理解到，数据输入设备700可以提供于许多不同的例子中，例如个人计算机、个人数字助理(PDA)、电话、无线电话、遥控器、电子乐器、工程或医疗设备的控制台等，或者任何其他设备(其中通过该设备接收以供处理)。
在本发明的一个示例的形式中，为区别输入对象，运用包含致动对象识别技术的虚拟输入设备700可以用来处理虚拟鼠标输入，如图5所示。输入模块706可以利用一个或多个视频数据捕获设备(例如图5中的摄像头500)来捕获输入对象(例如用户手指502)在摄像头500的视角内的表面上的输入区域504中的动作信息。捕获到的数据随后被设备的处理器模块702处理，来确定相应的鼠标输入。例如，如图5所示，以左手食指作出的滑行动作的形式的输入区域504的致动可以代表相应的鼠标光标的移动，而左手中指作出的同样的动作可以代表用于在菜单中选择项目的“下一项”功能。作为另一个例子，鼠标点击可以在输入的过程中通过在输入区域504中敲击一个或多个特定的手指来实现。敲击左手食指一次可以相当于在传统的鼠标上单击左键，敲击同样的手指两次可以相当于双击同一个键。然而，敲击另一个手指，例如左手的中指，或可能一起敲击食指和中指，可以相当于在传统的鼠标上点击右键，因为在输入过程中输入对象是有区别的。
执行致动对象识别的程序指令的处理器模块702可以通过某些特征区分输入对象。例如，尺寸、形状、边缘、静脉图案、指甲颜色、皮肤肌理和肤色只是其中一些可以被用来识别和区分用户的敲击的手指的特征，正如Ling Su等人的序号为No.11/361,858的美国专利申请中所公开的那样。这份专利申请也描述了为捕获和处理输入对象动作以及确定敲击事件和位置的方法及装置。
在本发明的另一个示例的形式中，为区分输入对象并入致动对象识别技术的虚拟输入设备700可以被用来处理虚拟键盘输入，如图1所示。输入模块706可以利用一个或多个视频数据捕获设备(例如图1中的摄像头100)来捕获输入对象(例如用户手指102)在摄像机100的视角内的表面上的输入区域104中的动作信息。捕获到的数据随后被处理器模块702处理，来确定相应的键盘输入。
图3示出了适合在前述数据输入设备中进行触摸打字输入的虚拟QWERTY键盘接口300。换言之，在输入区域104中可以提供键盘接口300来接受来自用户的触摸打字输入。为使示例清晰，键盘接口300中只显示了字母符号。应该理解到，在可选的操作模式中，键盘接口300可以提供其他符号和功能，例如数字符号。和传统的QWERTY键盘相比，键盘接口的按键区域(例如302)通常更长和更大，因为与同一个手的手指输入的符号或功能相关联的按键可以整合到单个按键上。在击键过程中输入的整合的按键上的特定符号或功能取决于哪一个手指被处理器模块702识别为相应的敲击的手指，所述处理器模块702执行致动对象识别程序指令。这样，例如，如果图4中的用户的左手404的无名指被识别为正在敲击具有符号“Z”、“X”、“C”和“V”的按键区域402(在图3中其相应地示出为302)，随后相应的输入符号被确定为“X”，因为其是在按键区域402中根据在QWERTY键盘上的传统触摸打字方法被分配给左手无名指的符号。按键区域402内被敲击的精确位置无关紧要，因为是输入对象来确定按键区域内的相应的输入符号。
随着移动计算变得无所不在，虚拟输入可以在移动空间找到无数实际应用。因为现今的许多移动设备装配有摄像头，如前所述，这些设备可以用来使虚拟输入成为可能。
对一些具有内置摄像头的移动设备来说，例如那些利用3G网络的移动设备，其摄像头可以旋转。当用户与远程一方进行视频会话时，这使摄像头能对准电话用户。其他电话实际上可以装配两个摄像头，通常对准相反的方向。其中的一个摄像头可以用来拍照片，而另一个可以专门用于视频会话操作。这些移动设备可以很容易地用来基于区别的对象执行虚拟输入。
在前述移动设备上实现的虚拟输入设备可以由图7所描述的组件组成。这些组件的适当的配置对设备的操作、输入的准确性和可用性是至关重要的。作为一个例子，移动设备的旋转摄像头在能够启动输入前可能需要被旋转至对准输入区域。受到设备的操作特征的这一改变影响的组件设置可以包括：摄像头焦距、视角、捕获速度、曝光等等。
尽管通过设备的软件和/或硬件接口，用户可以手动地配置上述组件的很多设置(例如，在特定条件下打开或关闭一个特征)，但他们仍将期望基于普通使用情境的许多组件和特征的自动调整的方便，这样，设备的操作特性中的一些改变将相应地触发其他组件和设置中的改变。所述触发可以由用户在更改设备的一些操作特性(例如激活虚拟输入模块)时手动地发起，或者通过配置模块检测到环境或使用的改变而自动地产生。对其他设置的最终改变可以基于用户的在前的选择、用户行为或两者的结合来确定。例如，用户可以旋转或弹出摄像头到输入位置(对准输入区域)，这样，触发设备的其他特征的自动调整来准备输入会话。可以为输入设置摄像头的焦距范围和视角。将发起支持区别的对象输入的致动对象识别软件，并且将基于现存的照明条件为输入应用设置摄像捕获速度、曝光度和辅助照明。还将基于用户为输入应用的设置自动地打开或关闭视觉和听觉提示。
在很多情况下，默认的或可定制的配置文件(profile)可以被用来定义触发事件或条件，以及对其他特征作出的相关联的改变和设置。换言之，所述设备的特定操作特性和特定组件设置的结合可以被集合起来作为配置文件。通过一个软件或硬件的用户接口，用户可以手动地选择配置文件。在输入过程中，根据使用条件或环境条件，所述配置文件也可以通过软件自动选择。
图2所示是一个移动设备例如智能电话200，装配有旋转摄像头202。在如图2所描述的虚拟输入过程中，摄像头202必须对准打字的手204以使它们在摄像头的视野206内。在本发明的一个优选的形式中，摄像头202调整到对准打字的手204可以是自动化的。这可以通过例如检测输入设备200的配置(例如笔记本应用、文本消息传送应用、电子数据表应用的启用等等)来完成。其他的可能性从简单如选择一个指定用于输入的功能/选择(例如按下按钮/按键)到更高级的例如在摄像头的视角内做一个特定的姿势(例如，用右手食指和中指做一个“V”的姿势)。除了将摄像头旋转到位以外，能实现致动对象识别和区分的软件模块可以被自动地发起，其他跟数据输入操作相关的与摄像头相关联的组件设置也可以被自动地设置。如前所述，这些可以包括捕获设置，例如摄像头焦距、视角、曝光和辅助特征例如按所需打开LED灯源提供额外的照明，或在工作平面上投射被照亮的键盘接口，以及如果“图书馆”配置文件正被选择的话，静默听觉提示。相反地，用于数据输入设置的摄像头202的手动配置可以触发设备200通过例如启用一个输入应用(例如文本消息传送)并调整前述跟输入有关联的设置，自动地切换成输入模式。摄像头202的这种手动的配置可以包括任何调整，例如：摄像头焦距、视角、曝光和指向的方向。为使将摄像头切换到输入位置的动作被容易地检测到并被用于触发相应组件设置的调整，可以在摄像头中嵌入一个开关或传感器。
如前所指出的，一些设备可以设置有两个指向相反方向的摄像头，而不是一个单独的旋转摄像头。在这样的例子中，可以类似地应用如图2所示的用于虚拟输入的自动摄像头和设备配置的方法。举例而言，这种输入设备的配置，例如文本消息传送应用的启用或按压特定的按钮，可以自动地切换其中一个摄像头来捕获输入(即数据输入)到操作中，也设置相关联的摄像头参数及配置，例如用于数据输入的摄像头焦距、视角和最佳曝光度。类似地，对被设定用于将输入捕获到操作的摄像头的手动切换可以触发设备例如通过启用一个输入应用(例如文本消息传送)以及配置与前述相似的那些与输入相关联的设置，而自动地配置用于数据输入。用户也可以通过屏幕上的软键或硬件快捷按钮来手动地触发输入功能和相关联的设置。
前述的辅助视觉提示可以通过许多方式来提供。一个详细的或简化的键盘(或仅为按键位置的指示器)可以被显示、投射或绘制在输入区域上。用特定的输入手指做的某个姿势或者激活硬件或屏幕上的按键可以被用来在键盘接口的不同的输入模式之间进行切换。类似地，同样也可以用来激活或去激活输入辅助特征，例如由输入辅助模块708所提供的那些输入辅助特征。这种输入辅助特征的例子包括：以投射在输入区域上的被照亮的引导的形式用于虚拟接口的视觉辅助(例如，通过激光或LED产生)、对输入区域的照明——用来补偿不佳的照明条件(例如，通过设备的光源所提供的)、输出显示器上的视觉提示和听觉提示(例如为警告用户的各种哔哔声)。
由于在一些数据输入环境中照明可能不够充足，在这些情况下例如通过使用LED或由输入辅助模块708提供的其他光源来提供照明可能是有用的。这种光源可以被配置为根据确定输入操作中照明条件不够而自动地激活，由配置模块712来实施。这可以通过监视由用于捕获输入对象信息的视频捕获设备(例如图1中的摄像头100或图2中的202)或一个或多个用于此目的的专用传感器(例如一个光传感器)采集的远程数据来实现。
在虚拟输入过程中，对输入对象例如用户的手指来说，在捕获关于对象的输入信息的视频摄像头的视角内是很重要的，所述对象的输入信息例如手指移动和敲击的位置。视觉辅助或提示可以被提供来帮助用户定位摄像头的视野区域和/或虚拟接口。在本发明的一个优选的形式中，所述视觉引导可以以激光或LED光源产生的投射的形式被提供。以“圆点”的形式在打字表面的激光或LED的投射可以用来指示例如虚拟键盘的中心，所述中心可以设置为在传统QWERTY键盘的“G”和“H”键的当中，或者在电话键区上的按键“5”上。投射的“圆点”或点也可以用来指示用于鼠标输入的虚拟触摸板的中心。在本发明的另一个优选的形式中，视觉引导可以是在所述打字表面上的投射线，其代表例如在QWERTY类型键盘上的中间行的字母按键(即，包含“A”、“S”、“D”等按键的行)。这是当没有击键发生时触摸打字员典型地放置他们的手的位置，这样，所述位置作为QWERTY类型键盘的参考位置。电话键区上的按键“5”类似地可以作为键区上其他按键的参考位置。
对能区分输入对象的虚拟输入设备来说，指示键盘接口的中间行的一个圆点或一条线可以足够来允许有效的触摸打字。从图4可以明白在用于支持输入对象区分的虚拟输入的键盘接口上只有三行用于字母输入的按键。这样，用户的手的打字的手指只需要向前伸出并按下来获得顶部行中的符号或功能，原地按下来获得中间行的符号或功能，或者收回并按下来获得底部行中的符号或功能。获得例如在中间列的“T”、“Y”、“G”等的符号进一步需要食指也轻微地向左或向右伸出。因此，允许手来建立按键的中间行作为初始位置的圆点或线，允许所有的输入符号或功能就像触摸打字一样被输入。然而，在本发明的又一个优选的形式中，视觉引导可以更加详细，例如以QWERTY类型键盘的按键区域的被照亮的轮廓的形式，如图4所示。
为保存能量，这对移动设备来说是尤其重要的，上述的视觉提示或暗示不需要在整个数据输入操作的持续过程中被显示。例如，视觉引导可以简短地只在输入会话的开始被自动地显示，来帮助用户定位他的输入手指。当输入对象在输入区域内被检测到时，视觉提示也可以自动地显示。然而，当输入对象在输入区域内不再被检测到时，简短地显示视觉引导是有用的。这可以用来警告用户他们的输入手指或手偏移到了输入区域外。此外，所述视觉提示可以例如由用户通过按下按钮、使用一个特定的姿势来手动地激活，或者所述视觉提示也可以例如通过输入设备在确定检测输入会话已经诸如通过文本消息传送应用的启用而发起后自动地激活。用户也可以用其他方式来激活引导的显示，例如，如前面所提到的，在输入区域内用右手食指和中指做“V”的姿势。此外，视觉引导和听觉提示可以根据用户的设置被自动地禁用或转换到一个简化了的形式(例如，在某个时间间隔只投射一个圆点，而不是投射整个键盘接口)。用户可以选择在本次输入会话开始后多长时间，或在输入的手或动作没有被检测到之后多长时间(空闲时间)，设备会触发那些改变。此外，如前所述，用户可以总是通过输入姿势或软件或硬件的快捷键，来再激活特定的视觉提示。
在虚拟输入过程中，例如在QWERTY类型键盘接口上的触摸打字的过程中，随着时间的过去，用户的手会漂移，这是因为其下没有物理按键来限制手的位置。在这种情况下，再一次地、或者简短地或者长期地，显示视觉引导是有用的，来向用户提示在哪里放置他的手。这可以例如，当输入设备的配置模块712从视频摄像头捕获到的对象信息中确定用户手的某部分在摄像头的视野或(输入区域)之外时使用警告特征来自动地执行。
除了有一个固定的位置，在输入区域内的虚拟键盘接口的位置可以动态地调整，以与用户的打字的手成固定的关系。更特别地，手的手掌或指关节的位置可以设置为相对键盘的参照物。这将允许在打字过程中有更大的精确性和舒适度，因为用户的手在虚拟键盘上打字时会漂移。为了更好的人类工程学，QWERTY类型键盘可以进一步分成多个部分，例如左半部分和右半部分，其中每个部分的位置可以动态地调整，以与相应的用户的手的手掌或指关节成固定的关系。这示出在了图8中。为使示例清晰，只有右手801和在字母输入模式下的虚拟QWERTY类型键盘的右半部分802显示在了输入区域803内。应该理解到，所述键盘部分这里涉及包含一个或多个按键或按键区域(即，键盘的最小功能单元)的键盘的一部分。
当虚拟键盘接口的位置相对于某个参照物(例如用户手的手掌或指关节)动态地改变时，任何作为辅助特征的投射在输入区域的键盘接口的本照亮的引导必须也相对于同样的参照物动态地改变其位置。这使得用户能真切(literally)地“看见”虚拟键盘接口，例如图8中的802，以及在打字时它如何相对于参照物手掌或指关节一致地移动。
除了位置，虚拟键盘接口的其他特性可以响应于其参照物对象的状态的改变被更改。例如，旋转用户的手可以引起虚拟键盘接口的方向相应地旋转。虚拟键盘接口的其他可以被参照物对象(例如用户的手)的状态的改变而影响的特性包括：按键区域的尺寸、按键区域的间隔、按键区域的方向、键盘布局(例如QWERTY键盘、电话等)和键盘尺寸。作为另一个例子，当正在打字的手的手指展开的时候，键盘上的按键区域可以被分得更开。在此情况下，手指的指关节可以当作按键区域位置的参照物。此外，当更大的手或手指在输入区域内被检测到时，按键区域可以变得更大。同样地，键盘接口本身也可以变得更大。相反地，当更小的手或手指被检测到时，会提供一个更小的键盘接口，其上有更小的按键区域。
当提供视觉辅助特征(例如键盘接口的激光或LED投射)时，投射的相应特性也会根据接口的参照物对象的状态的改变而改变。例如，旋转用户的手可以引起键盘接口的投射的视觉引导的方向相应地旋转。作为另一个例子，当正在打字的手的手指展开时，投射的键盘接口中的按键区域也会分得更开。此外，手指的指关节可以作为按键区域位置的参照物。此外，当检测到更大的手时，投射的按键区域会变得更大。当两只手都在输入区域的打字位置时，QWERTY类型键盘接口的投射可以被提供用来辅助输入，而当只有用户的一个手在摆姿势打字时，电话键区的按键布局的投射可以被提供。
虽然前述的包括投射的视觉引导的辅助特征的优势从前面的区分多个输入对象的虚拟输入设备的上下文的讨论来看很明显，但是本领域的普通技术人员将认识到同样的优势也适用于不区分多个输入对象的传统的虚拟输入设备。
本发明依据附图以特定的例子和实施方式描述如上，应该理解到，本发明并不意在局限或限制公开在此的那些精确的实施方式。相反，本发明意在覆盖各种结构和修改。应该清楚理解到，此处所教导的基础的发明理念的很多改变和/或修改对本领域的技术人员来说仍然属于本发明的精神和范围之内。所有这些改变和修改意在包括在本发明的范围之内。

Claims (42)

1.一种配置具有输入区域的虚拟输入设备的组件设置的方法，包括：
提供输入模块，并且用所述输入模块对所述输入区域执行远程数据采集；
提供处理器，并且用所述处理器根据所述数据采集确定由至少一个输入对象对所述输入区域的致动以及从一组输入对象中确定所述输入对象的身份；
提供输入辅助模块，并且用所述输入辅助模块提供输入辅助特征；
提供配置模块，并且用所述配置模块：
确定所述设备的操作特性的改变；以及
响应于确定改变的步骤，改变一个或多个所述组件设置；以及
提供输出模块，并且用所述输出模块输出分配给所述输入对象的符号或功能。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述操作特性包括系统的多个环境操作条件。
3.根据权利要求1所述的方法，其中，所述设备的操作特性的改变包括对设备的至少一个组件设置的用户发起的配置，所述用户发起的配置包括：(a)启用输入软件应用，(b)用至少一个输入对象在输入区域内做出特定的姿势，和(c)选择包括所述设备的特定操作特性和特定组件设置的组合的配置文件。
4.根据权利要求1所述的方法，其中，所述系统的特性的改变包括对耦合到系统作为输入模块的旋转视频捕获设备的用户发起的配置，所述用户发起的配置包括：(a)旋转所述视频捕获设备，(b)调整所述视频捕获设备的焦距，(c)调整所述视频捕获设备的视角，和(d)调整所述视频捕获设备的指向。
5.根据权利要求1所述的方法，其中，设备的所述组件设置包括以下项中的一个或多个：(a)耦合到设备作为输入模块的视频捕获设备的焦距，(b)耦合到设备作为输入模块的视频捕获设备的视角，(c)耦合到设备作为输入模块的视频捕获设备的指向，和(d)耦合到设备的输入模块的激活。
6.根据权利要求1所述的方法，其中，设备的所述组件设置包括输入辅助模块的至少一个输入辅助特征。
7.根据权利要求6所述的方法，其中，所述确定设备的操作特性的改变的步骤包括根据所述数据采集确定由至少一个输入对象做出的、用以激活或去激活所述输入辅助特征的姿势。
8.根据权利要求6所述的方法，其中，所述输入辅助特征包括由设备的光源提供的对输入区域的照明。
9.根据权利要求8所述的方法，其中，所述确定设备的操作特性的改变的步骤包括确定在操作过程中环境照明条件的改变，并且其中改变一个或多个组件设置的步骤包括激活或去激活系统的所述光源。
10.根据权利要求1所述的方法，其中，所述输入辅助特征包括从输入辅助模块投射被照亮的视觉引导。
11.根据权利要求10所述的方法，其中，所述视觉引导包括以下项中的一个：(a)在输入区域内的被照亮的点，用来指示虚拟输入接口的中心，(b)在输入区域内的被照亮的线，用来指示虚拟输入接口的中间行，和(c)在输入区域内的被照亮的轮廓，用来指示虚拟输入接口的边界。
12.根据权利要求10所述的方法，其中，所述视觉引导包括虚拟键盘接口，并且其中所述虚拟键盘接口被划分为多个部分，进一步地，其中改变一个或多个组件设置的步骤包括响应于至少一个参照物对象的状态的改变而动态地更改虚拟键盘接口的单独的部分的特性。
13.根据权利要求12所述的方法，其中，所述动态地更改虚拟键盘接口的所述单独部分的特性的步骤包括响应于用户的参照物手掌或指关节的位置的改变而动态地更改键盘部分的位置。
14.根据权利要求12所述的方法，其中，所述动态地更改虚拟键盘接口的所述单独的部分的特性的步骤包括响应于用户的参照物手掌或指关节的方向的改变而动态地更改键盘部分的方向。
15.根据权利要求12所述的方法，其中，所述动态地更改虚拟键盘接口的所述单独部分的特性的步骤包括：
响应于以下项中的一个或多个的改变：
用户的参照物手指的展开；
用户的参照物手的尺寸的改变；以及
用户的参照物手指的尺寸的改变，而
动态地改变以下项中的一个或多个：
在键盘部分中的多个按键区域之间的间隔；
键盘部分的尺寸。
16.一种在具有输入区域的虚拟输入设备中提供辅助特征的方法，包括：
提供输入模块，并且用所述输入模块对所述输入区域执行远程数据采集；
提供处理器，并且用所述处理器根据数据采集确定由输入对象对所述输入区域的致动；
提供输入辅助模块，并且用所述输入辅助模块提供输入辅助特征；
提供配置模块，并且用所述配置模块响应于参照物状态的改变，更改所述输入辅助特征的一个或多个特性；以及
提供输出模块，并且用所述输出模块响应于确定输入区域致动的步骤，输出符号或功能。
17.根据权利要求16所述的方法，其中，所述输入辅助特征包括被照亮的虚拟键盘接口，并且进一步地，其中更改一个或多个特性的步骤包括响应于用户的参照物手掌或指关节的位置的改变而动态地更改所述键盘接口的位置。
18.根据权利要求16所述的方法，其中，所述输入辅助特征包括被照亮的虚拟键盘接口，并且进一步地，其中更改一个或多个特性的步骤包括响应于用户的参照物手掌或指关节的方向的改变而动态地更改所述键盘接口的方向。
19.根据权利要求16所述的方法，其中，所述输入辅助特征包括被照亮的虚拟键盘接口，并且进一步地，其中改变特性的步骤包括：
响应于以下项中的一个或多个的改变：
用户的参照物手指的展开；
用户的参照物手的尺寸的改变；以及
用户的参照物手指的尺寸的改变，而
动态地更改以下项中的一个或多个：
在键盘接口中的多个按键区域之间的间隔；
键盘接口的尺寸。
20.根据权利要求16所述的方法，其中，所述更改特性的步骤包括以下项中的一个或多个：(a)经过一段时间之后自动禁止至少一个辅助特征；(b)通过在输入区域内检测输入对象做出的特定姿势，启动和/或禁止至少一个辅助特征；(c)当输入对象在输入区域内被检测到时，自动启动至少一个辅助特征；和(d)当输入对象在输入区域不再被检测到时，自动启动至少一个辅助特征一小段时间。
21.根据权利要求20所述的方法，其中，所述辅助特征包括以下项中的至少一个：(a)设备的光源提供的对输入区域的照明，和(b)用于投射在输入区域中的虚拟输入接口的被照亮的视觉引导。
22.一种配置虚拟输入设备的组件设置的装置，包括：
存储器单元，用来存储将输入符号或功能与设备的输入区域相关联的信息，其中所述输入符号或功能被单独地分配给一组输入对象中相应的输入对象；
输入模块，用来对所述输入区域执行远程数据采集；
处理器，用来根据数据采集确定由至少一个输入对象对输入区域的致动，以及从一组输入对象中确定对输入对象的身份；
输入辅助模块，用来提供输入辅助特征；
配置模块，用来确定设备的操作特性的改变，以及响应于所确定的改变，改变一个或多个组件设置；以及
输出模块，用来输出分配给所述输入对象的符号或功能。
23.根据权利要求22所述的装置，其中，所述操作特性包括系统的环境操作条件。
24.根据权利要求22所述的装置，其中，所述设备的操作特征的改变包括对设备的至少一个组件设置的用户发起的配置，所述用户发起的配置包括：(a)启用输入软件应用，(b)用至少一个输入对象在输入区域内做出特定的姿势，和(c)选择包含所述设备的特定操作特性和特定组件设置的组合的配置文件。
25.根据权利要求22所述的装置，其中，所述系统的特性的改变包括对耦合到虚拟输入设备作为输入模块的旋转视频捕获设备的用户发起的配置，所述用户发起的配置包括：(a)旋转所述视频捕获设备，(b)调整所述视频捕获设备的焦距，(c)调整所述视频捕获设备的视角，和(d)调整所述视频捕获设备的指向。
26.根据权利要求22所述的装置，其中，设备的所述组件设置包括以下项中的一个或多个：(a)耦合到设备作为输入模块的视频捕获设备的焦距，(b)耦合到设备作为输入模块的视频捕获设备的视角，(c)耦合到设备作为输入模块的视频捕获设备的指向，和(d)耦合到设备的输入模块的激活。
27.根据权利要求22所述的装置，其中，设备的所述组件设置包括输入辅助模块的至少一个输入辅助特征。
28.根据权利要求27所述的装置，其中，所述配置模块被用来通过根据数据采集确定由至少一个输入对象做出的、用以激活或去激活所述输入辅助特征的姿势来确定操作特性的改变。
29.根据权利要求27所述的装置，其中，所述输入辅助特征包括设备的光源提供的对输入区域的照明。
30.根据权利要求29所述的装置，其中，所述配置模块被用来确定操作特性的改变，并且通过确定在操作过程中环境照明条件的改变，以及作为应答，响应激活或去激活系统的所述光源，来改变一个或多个组件设置。
31.根据权利要求22所述的装置，其中，所述输入辅助特征包括从输入辅助模块投射被照亮的视觉引导。
32.根据权利要求31所述的装置，其中，所述视觉引导包括以下项中的一种：(a)在输入区域内的被照亮的点，用来指示虚拟输入接口的中心，(b)在输入区域内的被照亮的线，用来指示虚拟输入接口的中间行，和(c)在输入区域内的照明被照亮的轮廓，用来指示虚拟输入接口的边界。
33.根据权利要求31所述的装置，其中，所述视觉引导包括虚拟键盘接口，并且其中所述虚拟键盘接口被分成多个部分，进一步地，其中配置模块用于通过响应于至少一个参考参照物对象的状态的改变动态地更改虚拟键盘接口的单独部分的特性，来改变一个或多个组件设置。
34.根据权利要求33所述的装置，其中，所述配置模块用于通过响应于用户的参照物手掌或指关节的位置的改变动态地更改键盘部分的位置，来动态地更改虚拟键盘接口的单独部分的特性。
35.根据权利要求33所述的装置，其中，所述配置模块用于通过响应于用户的参照物手掌或指关节的方向的改变动态地更改键盘部分的方向，来动态地更改虚拟键盘接口的单独部分的特性。
36.根据权利要求33所述的装置，其中，所述配置模块用于：
通过响应于以下项中的一个或多个：
用户的参照物手指的展开；
用户的参照物手的尺寸的改变；以及
用户的参照物手指的尺寸的改变，
动态地更改以下项中的一个或多个，：
在键盘部分中的多个按键区域之间的间隔；
键盘部分的尺寸，
来动态地更改虚拟键盘接口的单独部分的特性。
37.一种在虚拟输入设备中提供辅助特征的装置，包括：
存储器单元，用来存储将输入符号或功能与设备的输入区域相关联的信息；
输入模块，用来对所述输入区域执行远程数据采集；
处理器，用来根据数据采集确定输入对象对所述输入区域的致动；
输入辅助模块，用来提供输入辅助特征；
配置模块，用来响应于参照物状态的改变，更改输入辅助特征的一个或多个特性；以及
输出模块，用来响应于所述输入区域的致动，输出符号或功能。
38.根据权利要求37所述的装置，其中，所述输入辅助特征包括照明被照亮的虚拟键盘接口，并且进一步地，其中配置模块用于通过响应于用户的参照物手掌或指关节的位置的改变，动态地改变更改所述键盘接口的位置，来改变更改输入辅助特征的一个或多个特性。
39.根据权利要求37所述的装置，其中，所述输入辅助特征包括被照亮的虚拟键盘接口，并且进一步地，其中配置模块用于通过响应于用户的参照物手掌或指关节的方向的改变动态地更改所述键盘接口的方向，来更改输入辅助特征的一个或多个特性。
40.根据权利要求37所述的装置，其中，所述输入辅助特征包括被照亮的虚拟键盘接口，并且进一步地，其中配置模块用于：
通过响应于以下项中的一个或多个：
用户的参照物手指的展开；
用户的参照物手的尺寸的改变；以及
用户的参照物手指的尺寸的改变，
动态地更改以下项中的一个或多个，：
在键盘部分中的多个按键区域之间的间隔；
键盘部分的尺寸，
来动态地更改输入辅助特征的特性。
41.根据权利要求37所述的装置，其中，所述配置模块用来通过以下项中的一个或多个来更改输入辅助特征的特性：(a)经过一段时间之后自动禁止至少一个辅助特征；(b)通过检测在输入区域内的输入对象做出的特定姿势，启动和/或禁止至少一个辅助特征；(c)当输入对象在输入区域内被检测到时，自动启动至少一个辅助特征；和(d)当输入对象不再在输入区域内被检测到时，自动启动至少一个辅助特征一小段时间。
42.根据权利要求41所述的装置，其中，所述辅助特征包括以下项中的至少一个：(a)设备的光源提供的对输入区域的照明，和(b)用于投射在输入区域的虚拟输入接口的被照亮的视觉引导。
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