CN102460350A - 触摸屏及图形用户界面 - Google Patents

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CN102460350A CN2009801598698A CN200980159869A CN102460350A CN 102460350 A CN102460350 A CN 102460350A CN 2009801598698 A CN2009801598698 A CN 2009801598698A CN 200980159869 A CN200980159869 A CN 200980159869A CN 102460350 A CN102460350 A CN 102460350A
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克里斯蒂娜·詹姆斯
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Abstract

本发明提供一种追踪指向设备在一区或区域上的运动的选择输入系统及关联方法。所述指向设备可为触摸板、鼠标、笔或其他任何能提供二维或三维位置的设备。所述区或区域优选用印刷或真实的键盘/小键盘进行辅助。另或，可在一相连显示器上，动态显示指向设备在虚拟键盘/小键盘上的位置表示。所述系统通过探测指向设备的运动参数，如运动长度、方向变化、速度变化及/或键盘/小键盘上的特征部所对应的位置处的运动缺失，识别项目或字符选择。输入系统优选连接到文本消岐系统(如T9
Figure DPA00001480933800011
或SloppytypeTM)，以提高输入系统的准确性和实用性。

Description

触摸屏及图形用户界面
相关申请案的交叉引用
本申请案主张以下早期申请的2009年5月11日申请的美国专利申请第12/463,635号的权益，后者为2004年6月28日申请的题为SELECTIVE INPUTSYSTEM BASED ON TRACKING OF MOTION PARAMETERS OF AN INPUTDEVICE的美国专利申请案第10/881,819号的分案，而后者又为2003年10月1日申请的题为DIRECTIONAL INPUT SYSTEM WITH AUTOMATICCORRECTION的美国专利第7,286,115号的部分连续申请案，而所述美国专利第7,286,115号主张2003年4月9日申请的美国临时专利申请第60/461,735号的优先权，且主张2003年9月19日申请的美国临时专利申请第60/504,552号的优先权。
技术领域
本发明是关于输入设备及用户界面。更具体而言，本发明是关于对输入设备位置及/或运动进行追踪以及基于所述追踪进行项目选择和字符输入。
背景技术
输入设备通常包括例如使用手写笔、手指或鼠标进行指向或选择的构件，从而用户可与一设备交互。通常需要用户与用户界面例如小键盘、触摸板或触摸屏进行交互，从而输入想要的字符。用户通常在界面上的所需位置上操纵指向设备或选择设备，接着点触或设置指向设备，以激活选定区或元件，如真实或映射的小键盘元件或字符。
通常需要用户执行大量的选择指向动作，而这些动作可能难以执行且易出错。
此外，许多设备的用户界面常常很小，例如小型电子设备，如便携手机、个人数字助理(PDAs)或其他常作商务、个人、教育或娱乐用途的设备。操作此类小型设备所需的选择指向功能越来越困难且易出错，因为用户必须在用户界面内很小的区域中进行准确点触。
已有发明描述了一些便于使用手写笔的设备中的信息输入的结构和方法。
例如，的Palm Inc.，Milpitas，CA公司在售的Palm个人数字助理(PDA)中，提供了手写识别系统(如Graffiti)，其中，用户(优选使用手写笔)在输入屏指定输入区内输入速写式的简化图样。输入运动经过分析后得以判定所输入字符，所输入字符继而放入设备的“活动”或光标区中。例如，在日程安排应用程序中，对于对应于时间例如2:30PM的光标位置，用户可输入“与弗雷德见面”。
Shumin Zhai和Per-Ola Kristensson的“手写笔键盘上的速写书写法(Shorthand Writing on Stylus Keyboard)”(2003年4月5日至10日)描述了一种基于电脑的书写法，其中，根据手写笔键盘上的图样，对每个单词都提供并教示一个速写符号。通常通过点触单词的第一个字母并用手写笔划过单词后面的字符，形成手势图样。通过划过键盘的手势的图样识别单词。
Jennifer Mankoff和Gregory D.Abowd的“错误校正技术(Error CorrectionTechniques)”(提交给Interact′99)提供了一份“校正易错输入技术的界面的设计、实施及研究”的考察。
Jennifer Mankoff和Gregory D.Abowd的“Cirrin：笔写输入的单词级单笔划键盘(Cirrin：A Word-Level Unistroke Keyboard for Pen Input)”(Proceedingsof UIST 1998，Technical note，213至214页)描述了一种常在单词间使用非平面运动的平面单词输入的结构及方法。其中描述了一种将字母布置于一中性区域周围的键盘设计。每个单词始于在中心区(即中性区)内开始一手写笔路径。接着需要用户追踪完一个以下路径：所述路径穿过(即通过)所选字母且同时在相继字母之间按需要进入中心(中性)区。
K.Perlin的“快写法：连续手写笔文本输入(Quikwriting：ContinuousStylus-Based Text Entry)”(ACM UIST′98大会上提呈)描述了一种文本输入速写法，其中追踪手写笔在一表面上的x，y位置。所述表面包括9个区域，包括一个中间停驻区。一旦手写笔进入或离开任何一个区域即产生一个标记(token)，且使用标记的序列判定所输入的字符。这种系统通常要求手写笔从中间停驻区开始写每个单词。对于所判定的大多数字符的选择，这种系统还常常要求在两个区域之间移动，而对于那些被定义为“高频”的字符，可使用从中间停驻区到外部区再返回停驻区的移动。
M.Garrett、D.Ward、I.Murray、P.Cowans及D.Mackay的“信息高效的输入机制——Dasher——的实施(Implementation of Dasher，an InformationEfficient Input Mechanism)”(苏格兰爱丁堡LINUX 2003大会上提呈)描述了一种使用“语言模型提供用户预估而不限制可写单词范围”的文本输入系统，所述文本输入系统可用于例如“提供无键盘设备上的输入和供残疾人士使用”。这种输入系统呈现在屏幕上移动的字母，且用户将光标导入每个字母的区域中。基于已经呈现的字母和单词，常用字母的区域更大。
其他描述文本输入技术的著作还有：P.Isokoski和R.Raisamo的“设备独立的文本输入：基本原理及举例(Device Independent Text Input：A Rationale andan Example)”(Proceedings of the Working Conference on Advanced Visual  Interfaces AVI2000，第76-83页，Palermo，Italy，2000)；P.Isokoski的“使用屏外目标的眼睛追踪器的文本输入方法(Text Input Methods for Eye TrackersUsing Off-Screen Targets)”(Proceedings of Eve Tracking Research & ApplicationsSymposium 2000，第15-22页，ACM，2000)；P.Isokoski的“单笔划书写时间的模型(Model for Unistroke Writing Time)”(CHI Letters：Human Factors inComputing Systems，CHI 2001，3(1)：357-364，2001)；P.Isokoski和M.Kaki的“两种基于触摸板的数字输入方法的比较(Comparison of Two Touchpad-BasedMethods for Numeric Entry，CHI Letters：Human Factors in Computing Systems)”(CHI 2002，4(1)：25-32，2002)；P.Isokoski和I.Scott MacKenzie的“移动系统上的文本输入：未来的方向(Text Entry on Mobile Systems：Directions for theFuture)”(CHI 2001 Extended Abstracts，第495页，2001)；P.Isokoski和I.S.MacKenzie的“关于移动系统文本输入的CHI2001研讨会的报告(Report on theCHI2001 Workshop on Text Entry on Mobile Systems)”(SIGCHI Bulletin，第14页，September/October 2001)；P.Isokoski和I.S.MacKenzie的“文本输入速率发展的组合模型(Combined Model for Text Entry Rate Development)”(CHI2003Extended Abstracts，第752-753页，2003)；P.Isokoski和R.Raisamo的“个人文本输入方法的架构(Architecture for Personal Text Entry Methods)”(Closing the  Gaps：Software Engineering and Human-Computer Interaction，第1-8.IFIP页，2003)。
尽管这些输入系统提供了输入信息的构件，但这些输入系统需要的速写或手写笔路径通常都较复杂，且一个字符需要的移动容易与其他字符混淆。因此用户即使发现了错误，仍常常需要重新键入一或更多字符。
可有利地提供一种如下的输入系统：所述系统基于所判定的输入设备在一区域上的运动(即个别特征运动，运动总体可组成一个图样)进行选择或字符输入。这种用户输入系统的开发形成了一项重大的技术进步。
也可有利地提供一种如下的输入系统：其中通过探测输入设备的运动参数，如运动长度、方向变化、速度变化及/或(键盘/小键盘上的特征部所对应的位置处的)运动暂停，判定(即区分)项目或字符选择。
同样还可有利地提供一种如下的输入系统：所述系统基于输入设备在一区域上的运动进行选择或字符输入，且所述系统连接到文本消岐系统(如T9或SloppytypeTM)以提高输入系统的准确性和实用性。这种用户输入系统的开发会形成另一项重大的技术进步。
发明内容
本发明提供一种追踪输入设备在一区域上的运动的选择输入系统及关联方法。所述输入设备可为触摸板、鼠标、笔或其他任何能提供如x-y位置及/或基于替代或额外维度的位置的设备。所述区域优选用印刷或真实的键盘/小键盘加以辅助。另或，可在一相连显示器上，动态显示输入设备在虚拟键盘/小键盘上的位置表示。所述系统通过探测输入设备的运动参数，如运动长度、方向变化、速度变化及/或键盘/小键盘上的特征部所对应的位置处的运动缺失，识别项目或字符选择。输入系统优选连接到文本消岐系统(如T9
Figure BPA00001480934000042
或SloppytypeTM)，以提高输入系统的准确性和实用性。
附图说明
图1为一字符输入系统的示意图，其中判定输入设备在输入区域中的离散位置。
图2为一字符输入系统的详细示意图，所述字符输入系统基于输入设备的一个示例性移动和基于时间的(time-based)追踪；
图3为一触摸屏的示意图，其中手写笔输入及字符/按键(char/key)显示优选共享一共用界面；
图4为另一设备结构的示意图，所述设备结构包括一或更多个连接到独立显示器的非印输入；
图5为一印刷输入垫和一输出及/或编辑器显示器的示意图；
图6为一含圆形屏上输入区域的选择输入系统的示意图；
图7为一基于输入设备绝对位置追踪的字符输入系统示意图；
图8为用于设备追踪和基于追踪的字符输入的示例性程序的流程图；
图9为包含消岐和相关外部信息的方向输入系统160的方块示意图；
图10为与输入系统相关的基于输入设备绝对位置追踪的优选处理、输入和显示系统的示意图；
图11为基于指向设备运动及/或位置追踪的另一选择输入系统的示意图，其中输入区的功能可基于手写笔及/或设备控制器而改变。
图12为基于指向设备运动及/或位置追踪的另一选择输入系统的示意图，其中输入区的功能及/或外观可改变；以及
图13为基于输入设备通过一区域或体积的运动追踪的另一选择输入系统的透视图。
具体实施方式
图1为用户输入系统10的示意图，其中判定指向设备(即工具16)在输入区域14内的离散位置。设备12通常包括用于指向或选择的构件16，诸如用手写笔、手指、鼠标指向或选择，用户可用所述构件与设备12交互。常需要用户与用户界面区域14(如小键盘、触摸板或触摸屏)交互从而输入想要的字符20。
在图1所示的用户输入系统10中，用户一般在界面区域14上的所需位置24(如24a)上操纵指向或选择设备16，接着通过使指向端或指向器17接触界面区域14内的所需位置24，来点触或设置19指向设备16，从而激活选定区或选定元件，例如真实或映射的小键盘元件或字符20。
如上文所述，常需要用户执行大量选择指向动作19，这些动作可能执行困难易出错。此外，许多设备12的用户界面14常常很小，例如小型电子设备，如便携式手机、个人数字助理(PDAs)或其他常作商务、个人、教育或娱乐用途的设备。操作此类小型设备所需的选择指向功能19越来越困难且易出错，因为用户必须在用户界面内很小的区域中进行准确点触19。
图2为一选择输入系统30的详细示意图32，所述系统基于输入设备16的在例如输入区14(如面积或体积14)内的一个示例性移动路径38和基于时间的追踪34(如34a至34n)。系统30和相关程序98(图8)通过探测路径起点42、方向变化46、速度变化(如运动暂停)48及/或路径终点50(位于对应于输入区14内特征部的位置处或被判定为靠近这些位置)，来识别字符选择。
由图2可见，设备16的路径38可通过一或多种技术指示所选位置34，例如通过路径38的起点42、路径38上所判定的圈44、方向变化46、速度变化(如位置34处的减速或暂停)、离开位置34的加速或路径38的终点50。一或更多个选定位置技术可实施于选择输入系统30内，也可与指向或点触19的使用相整合(图1)，使得用户可直观地轻松操作设备12。
例如，使指向设备16在一字符20上方逗留一定量时间36可以解释为选择所述字符20。使指向设备16朝向和背向一字符20移动例如靠近和远离字符20(即改变方向46)可以解释为选择所述字符20。画圈44一字符可以解释为选择。一字符20上的减速或暂停48运动也可以解释为选择所述字符20。
尽管图2所示的示例性选择输入系统30是基于指向设备16在区域14内的二维移动38和基于时间的追踪34(如34a至34n)，但选择输入系统30的另一系统实施方式可提供三维追踪，例如涉及X轴18a、Y轴18b和Z轴18c，或涉及其他坐标系统92例如92a至92c(图6)。
尽管图2中的方向变化46发生于较小区域内(包括较小曲率半径47)，但方向变化的判定也可使用其他路径几何或特征进行，例如(但不限于)以下：预估半径小于临界几何的曲线方向变化、路径上一尖锐波峰边缘、一曲线或波峰前后的路径方向的对比，例如大于临界角度的方向变化可用于表明选择位置34。
在一些系统实施方式中，多次画圈同一可选区或字符20可以解释为多次选择所述字符。同样，在一可选区或字符20上来回移动可以解释为多次选择所述相同字符20。
选择输入系统30可实施于各种各样的设备12上，例如(但不限于)个人电脑、移动设备、电器、控制器，以及其他基于微处理器的设备如便携数字助理、可以联网的手机或其他常作商务、工业、个人、教育或娱乐所用的设备。
图3为触摸屏设备12a(如个人数字助理(PDA)或平板个人电脑(PC))的示意图60，其中手写笔输入及字符/按键有效地显示为同一个。组合区62通常包括笔划输入区14a，以及显示区64以便显示字符、单词或按键。组合区62优选也可提供消息显示区66。设备也可包括辅助控制器68，用于例如设备功能内或功能之间的浏览。
图4为另一设备结构12b的示意图70，所述设备结构12b包括通过例如处理器73连接到独立显示器76的非印输入14b，例如轨迹板72a、平板电脑72b及/或游戏手柄72k。输入设备14b(如72a至72c)上的可选移动38(如38a至38k)被追踪，且输入设备14b中的路径38被指示于相应的显示路径78中，例如通过一或更多个所判定路径78(即墨迹78)及/或鼠标/十字光标79。所探测到的输入设备14的相关移动路径38通常被指示于字符/按键区域75内，例如关联于可选字符、单词、项目或按键20a至20n。
由图4可见，可选用墨迹78提供了用于硬件配置12的视觉反馈的构件，其中在屏幕上显示字符/按键区域75(图4)。在一些优选实施方式中，所显示墨迹78的外观(例如色彩或厚度)可变化，以此来表示一选择区域已经被记录，且/或表示区域内运动已正确解释为选择的系统信心等级。
可通过例如高亮、灯照、闪光或闪烁选择20，进一步增强墨迹78，以指示一或更多个被解释的选择。在一些优选系统30b中，墨迹78通过音频输出电路77，包括作为替代或补充的音频高亮81a。例如，音频高亮81a可向用户USR提供音频反馈，例如升高、降低或渐变的音效，其中音调或音色优选可指示对追踪34或选择20的系统信心。通常，音频高亮81a优选用于立体(即三维)的系统实施方式30g(图13)。
在选择输入系统30的一些系统实施方式中，例如在图4所示的选择输入系统30b中，优选可提供辅助视觉反馈81b，以便显示及/或放大被判定为距当前追踪位置34最近的可选位置20(如可选区域或字母20)。例如，在包括印刷轨迹板72a或触摸屏72b的系统30中(其中手指为主要指向设备16)及/或在低亮度环境下，可在显示器74中或显示器74上，显示或放大81b当前追踪位置34旁最近的字母20或接近的可选区域。视觉高亮81b为用户USR提供了指向设备16当前所在(即所接触)位置的视觉指示73，以便提高指向设备16的选择准确度，例如当用户USR手指挡住一部分键盘区域时或在视线不好的光照环境下。
图5为设备12c的示意图80a，设备12c包括印刷输入区域14c，如轨迹板及/或带标签的电话小键盘，轨迹板及/或小键盘提供永久性的字符/按键区域。输入区域14c连接到文本输出显示窗182a，以用于单词选项列表的显示及/或文本编辑显示。
图6为一设备12d的示意图，所述设备12d含示例非矩形(如圆形)屏上输入区域14d(对应于选择输入系统30)。屏幕包括屏上键盘14d和文本显示区域62。在另一系统实施方式中，可选字符20可印在游戏手柄设备72k周身。
屏上区域14d可以为多种形状，包括(但不限于)圆形、方形、椭圆及任意边数多边形。视觉表示通常为(但不限于)二维平面图像。
可使用一组罗盘点字母(如“A”、“H”、“N”和“U”)，来增强甚至代替屏上键盘14d。这些罗盘点字母也可位于屏幕上的交互指标/光标中，甚至可位于输入设备14b的周身例如游戏手柄设备72k的周身。
屏上键盘14d中的字母可以布置为任何顺序或方位。在如图6所示的优选布局中，所有字母20的底部都朝向第一环形83a的中心。在另一布局中，所有字母20可为竖直状。在如图6所示的优选布局中，字母按字母顺序排序。在另一布局中，字母可遵照Dvorak排序。在如图6所示的优选布局中，字母起始于12点钟位置。在另一布局中，字母可起始于9点钟位置。另或，字母可具有位于旋转键盘上的移动起始位置，例如在输入设备为一种滚轮的实施方式中如此。在如图6所示的优选布局中，字母顺时针位于第一字符环83a上。在另一布局中，字母可逆时针放置。在如图6所示的优选布局中，子母20依据在语言中的使用频率而各自占据不等量的弧度，从而给予频率更高的字母以更大的目标区域。在一些系统实施方式中，字母20的尺寸确定也可以是动态的，即更可能跟在才刚记录的字母之后的字母20具有更大面积。
同样，可选数字20(即“0”至“9”)可布置为任何顺序或方位。例如，可选数字20可邻近一系列分配到电话小键盘上相应数字按键的字母20。
屏上键盘14d可包括主输入语言的字母、备选输入语言的字母(及/或重音字母)、数字和标点符号。键盘也可包括象形语言的字符组件、读音符号和其他附着于前面字符的“零宽”字符。键盘还可包括声调符号(tone mark)、双向字符、单词或符号指示的功能以及一组字符的符号表示(如“智能标点(SmartPunctuation)”)。
如图6所示的优选主文本输入键盘包括形成外环83a的无重音字母、形成内环83b的数字、以及位于字母“z”和“a”之间的符号或指示符85(称“智能标点”)，后者根据单词上下文直观地判定哪个标点最为恰当。
对于每次游戏手柄移动或按钮触动都可以有听觉反馈81a及/或视觉反馈81b。例如，一旦游戏手柄方向被记录，键盘上将出现实心或渐变色填充的以当前倾斜方向为中心的扇形形状。此外，所述扇形的宽度可以与游戏手柄朝向外围的倾斜成正比变窄。游戏手柄返回其中心/停驻位置后扇形可以暂时保留。扇形提供游戏手柄的倾斜已被记录的视觉暗示，并强调每个动作代表一组可能字母这一概念。
图7为基于指向设备16的(例如相对或绝对的)示例性移动38及基于时间的追踪48的选择输入系统30示意图90。由图6可见，移动参数及/或位置参数完全可以是二维或三维系统92，例如正交轴坐标系统92a、柱面坐标系统92b或球坐标系统92k。
选择输入系统中的SloppyTypeTM。由图3至图7中可见，选择输入系统30的若干实施方式(如系统30a至30d)优选包括增强消岐，例如(但不限于)SloppyTypeTM消岐。
例如，如图3和图6所示，选择输入系统30可包括文本显示区域62，以及单词选项列表区64及/或消息区域66。示例性单词选项列表64通常包括由系统30根据模糊方向输入的字符预测为可能候选项的单词列表。举例而言，最有可能的单词是默认单词。用户可用一个动作接受默认单词，或用一组动作选择备选单词。
图中还显示了用户凑巧选择的确切字符的确切拼写序列66，如66a(图6)。拼写序列优选可显示于例如位于单词选项列表64上方或下方的独立区域66a中。另或，拼写序列可作为条目显示于单词选项列表64中，通常是第一行或最后一行。在图6中，准确拼写序列66a显示于单词选项列表64上方。
也可在例如屏上键盘上及/或以确切拼写序列，对最后输入字母20进行指示或高亮81，例如(但不限于)字体变化、色彩变化、反相显示或备选背景色、下划线、粗体或斜体及边框。视觉边框或高亮81b的一个示例可以是方框或圆圈。
除了当确切拼写序列显示为第一或最后条目时的确切拼写序列，单词选序列表64上的所有单词的排序结合了以下两者：输入条目顺序与各单词中各字母20间最短的计算距离，以及使用频率及/或给定语言内的使用频率。
在选择输入系统30的各种实施方式中，用户可通过字符/单词选择区域64(图3)、单词选项列表或应用文本编辑器182a(图5)，及/或通过一或更多辅助控制器174a至174k(图11)，从单词选项列表中选择特定单词。这种方法优选同样采用其他应用程序使用的滚动方法和选择按钮。系统通常包括用于选择确切拼写序列以及任何预测单词的构件。在一优选实施方式中，系统包括下一个按钮和上一个按钮，用户可通过这两个按钮往前或往后浏览单词选项列表。
在一些系统实施方式中，在例如一或更多输入环83例如83a、83b(图6)上提供有“退出孔”87，用于允许移到单词列表64或移到系统菜单。同样，在一些系统实施方式中，在例如一或更多输入环83例如83a、83b上、又或在屏上键盘14c上，提供有默认/接受字符89，用于接受当前默认单词并继续进行另一个单词的输入。
另或，选择输入系统30可包括选择模式切换按钮，例如通过一或更多按钮71(图4)或辅助控制器174如174a至174k(图11)。当按下选择模式切换按钮71、174时，系统进入选择模式，且可使用方向输入构件往前或往后滚动单词选序列表。
此外，使用特定构件选择预测单词可以替代确切拼写序列，就像所选单词的字母真的被用户直接输入一样，且产生新的预测单词列表。
如果用户没有尝试选择一个不同的单词，就会添加最可能的单词。如果用户确切输入，默认单词就是确切拼写序列的复制。另或，单词可为上文所述的所选单词。此外，如果使用精确的方法或模式(下文有述)明确地选择序列中至少一个字母，那么确切拼写序列可变为默认单词。
预测列表中可包括不大于当前条目序列中记录的输入设备动作数目的单词。另或，可提供另一构件用于补充延长所选单词。例如，按下按钮或方向输入后，以所选单词开头的更长的单词可出现于弹出列表上，类似于PC Windows系统上的层叠菜单。
一旦输入单词，所述单词通常显示于消息区域66a中。
另或，选择输入系统30可实施为输入法编辑器(IME)。在此情况下，系统输入的文本将进入当前正在从系统活动接受输入的程序中。其他应用程序可连接到系统，或系统可包含在其他应用程序中作为应用程序的一部分。这些应用程序包括(但不限于)即时消息、电子邮件、聊天程序、网页浏览、视频游戏内的通信、向视频游戏提供文本，以及文字处理。
要用选择输入系统30的一些实施方式，例如(但不限于)图7所示的系统30，输入文本消息，用户需将输入设备14指向想要字母的大致方向，接着继续粗略指向想要单词中每个字母的方向。一旦粗略选择了所有的字母，优选使用按钮从潜在匹配列表中选出具体单词。所选单词进入消息区域66a，后者可以是适当的文本应用程序如邮件或即时消息。
在一些三维系统30中，追踪相对于z轴18c的真实运动38。在另一些实施例中，如由图4可见，通过来自轨迹板72a、平板电脑72b或游戏手柄72k的压敏输入，优选使用压敏输入信息判定相对于三个维度92(图7)例如相对于z轴18c的运动和位置。
选择输入系统30及关联方法98不限于对单词要求单笔划输入(即一笔连续手势)。系统可拼接任何单区至多区序列，并等待用户选择最佳单词选项。例如，在字母数字输入区域75内，要输入单词“hello”，用户可拖曳手写笔16从“h”到“e”、然后点触两次“l”再点击“o”。
选择输入系统30的一些优选实施方式还包括辅助输入166(图10)，例如印刷或真实键盘或小键盘166。另或，可在相连显示器144(图10)上，动态地显示指向设备16在虚拟键盘或小键盘166上的位置表示34。
图8为实施于电脑如设备12或处理器73(图4)及142(图9、图10)上、用于设备追踪和基于追踪的字符输入118的示例性程序98的流程图。系统30和关联程序98通过探测方向变化、速度变化及/或键盘或小键盘上的特征部所对应的位置处的暂停，识别字符选择。
追踪指向设备16在输入区14上的运动，使得在后续时间36处判定102设备16的当前位置34，从而定义设备路径38。一旦判定位置34和相关时间36，便将位置34及相关时间36与路径数据38相比较104。决定步骤106处，程序判定当前位置34及相关时间36是否达到可选位置或字符20的临界值，例如指向设备16是否有方向变化、速度变化，或是否在区域14内特征部20所对应(例如键盘或小键盘元件20所对应)的位置处停顿。如果临界值决定为否定108，则程序返回60且继续追踪100运动。
尽管示例性程序98描述了单个位置34及相关时间36与路径的比较，但也可分析一或更多点，例如当前位置34和最后3至5个位置34，来判定用户是否执行了可辨认的选择运动。
如果临界决定为肯定112，则程序决定114所选位置34是否充分指示所选项目或字符20，例如所识别位置34是否位于所选项目或字符20的边界内或足够接近其边界。如果可选项目或字符20被指示116，则输入118所选项目20，且程序返回110并继续追踪100运动。如果可选项目或字符20没有120被充分指示，或如果系统30判定130备选选择130可能是一个有根据或更有根据的选项，程序98的一些实施方式对选择34、36消岐122(若可能124)，且返回追踪100运动。如果消岐122尝试不成功126，则系统30、98可使用指向设备16或通过辅助输入166(图10)，通过例如忽略所述位置、输入空白字符、或提示用户纠正或重输入想要的选择20，从而返回追踪100运动。
消岐程序122可包括判定最近的可选字符或项目20、判定一组选择20(如单词)、或判定一或更多个可能选择20，从而用户可从所判定的可能选择20中选择，或者可输入纠正后的选择20。另或，消岐程序122可包括选择区域内多个字符20的位置或临近位置，而非集中于选择单个字符20。
在输入系统38及关联程序98的一些实施方式中，消岐功能122包括文本消岐系统122(如T9
Figure BPA00001480934000121
或SloppytypeTM消岐系统122)，用以提高输入系统30的正确性和实用性。
关于消岐系统和方法122的详情可参见题为“简化键盘消岐电脑(REDUCED KEYBOARD DISAMBIGUATING COMPUTER)”的美国专利第5,818,437号、申请于2003年10月1日题为“具有自动校正的方向输入系统(DIRECTIONAL INPUT SYSTEM WITH AUTOMATIC CORRECTION)”的美国申请第10/677,890号、申请于2000年5月26日题为“具有自动校正的键盘系统(KEYB OARD SYSTEM WITH AUTOMATIC CORRECTION)”的美国申请第09/580,319号；以及申请于2003年4月9日题为“方向模糊类型(DIRECTIONAL SLOPPYTYPE)”的美国临时申请第60/461,735号。上述各文以引用的方式并入本文。
图9为根据本发明一个优选实施例包含消岐功能的示例性选择输入系统30的方块示意图140。图9中所示的选择输入系统30包括模拟输入设备14，例如游戏手柄72k(图4)，优选还包括一或更多按钮71(图4)、外部信息模块152(通常储存一组语言对象如单词及/或短语)、显示设备144(具有文本显示区域)、及处理器142。处理器142将其他部件连接在一起，处理器142还包括对象搜索引擎144、用于计算距离值的运动及位置计算模块147、用于单词评估及排序的单词及短语(语言对象)模块148、以及选择部件150。系统30还可包括可选用的屏上键盘表示75(图4)，所述键盘表示通过显示设备144可见。
如上所述，一些优选系统实施方式30包括文本消岐功能，以便对设备的想要选择20消岐，或为用户提供用于一或更多可选字符20的、被判定为可能可能选择的选择选项20，或提供选择序列可能潜在表示的单词或短语选项148。
举例而言，在标准QWERTY键盘166(图10)上，字母“R”、“T”、“F”和“G”的可选按钮20相对较近。对于靠近字母“R”、“T”、“F”和“G”邻接区的指向设备16的判定位置24、34，如位置24m(图1)，文本消岐模块72可在例如显示器144内判定可能选项“R”、“T”、“F”和“G”，从而用户可轻松选择在字符序列适当位置包括想要选择20的列出单词。
图10为与输入系统30d相关的基于指向设备16绝对位置追踪的优选处理142、输入146和显示162的示意图160。
辅助输入166通常包括印刷或真实键盘或小键盘166。另或，可在相连显示器144上，动态地显示指向设备16在虚拟键盘或小键盘166上的位置表示24、34。由图10可见，可用显示器144显示168一或更多个被判定的所选字符20，如误拼单词“Gitaffe”，其中指向设备16的示例性判定位置34对于第三个字母170为“t”。在一些系统实施方式30中，向用户显示判定字符20，使得用户可编辑一或更多选择20。例如，由图10可见，用户可将第三个字母由“t”改为“r”从而产生校正单词组合“giraffe”164，此操作的完成可通过从单词列表中选择备选单词，或通过一或更多个字母或字符的光标选择170，或输入想要的字母或字符164，后者通常是通过指向设备16的重新输入或通过第二输入166。
输入设备14、72充当选择输入设备，提供足够精确(优选10度或更精确)的方向输入的可能性。光标79(图4)的默认位置(若显示)优选位于可视显示器144内的活动区内，例如在于屏上区75的中心处。有可能使用游戏手柄设备在两个维度上浏览屏上“QWERTY”或“ABC”键盘，键盘或为标准方形形式或为圆形布局。还有可能在多个同心的字符环中浏览。
尽管上文将模拟游戏手柄72k描述为图10所示选择系统160中的选择设备14，但也可使用任何能够提供足够精确的方向输入可能性的输入设备14。例如：全向摇臂开关(rocker switch)、拇指杆(rocker switch，如IBMTrackPointTM)、触摸板、触摸屏、触摸屏及手写笔组合、轨迹球(trackball)、眼追踪设备、固定盘滑动开关(trapped-disk sliding switch)、方向盘、Apple iPodTM导向盘、Sony的Jog-dial和数据手套(如老版Nintendo游戏手套)，也可作为备选。
图10所示的输入系统30提供一种精确选择单词字母的方法。这种方法适合于输入不常用的名字或任何不属于当前活动的标准语言的单词。这种方法也可用于，通过在最后输入字母的相邻字符之间逐步操作，来改变最后输入字符。要在最后输入字母的相邻字符之间逐步操作，可使用辅助输入166，如向前按钮及/或向后按钮。一旦输入字符170被改变164，则单词选项列表刷新从而反映预测单词的变化。另或，系统可切换到精确模式，且可用方向输入构件绕字母画圈。例如，在游戏手柄配置72k(图6)中，要切换到精确模式，系统可选择使用游戏手柄相对中心的倾斜度数。一旦倾斜超过预设极限，系统30即切换到精确模式。另或，系统30可使用游戏手柄在周边停留的时间间隔。一旦时间间隔达到预设极限，系统即切换到精确模式，并通过视觉暗示或音效通知用户。系统也可包括用于切换到精确模式的按钮。
例如，由图10可见，用户可通过从单词列表选择备选单词、或通过一或更多个字母或字符的光标选择170，或输入想要的字母或字符164(后者通常是通过指向设备16的重新输入或通过第二输入166)，将第三字母由“t”变为“r”从而产生校正单词组合“giraffe”164。
储存在信息模块152(图9)中的语言对象通常包括(但不限于)：单词、短语、缩写、俚语、表情符号、用户ID、URL及/或非英语(如中文或日语)字符。尽管优选实施方式中使用了单词，但也可使用其他任何语言对象。同样，尽管优选实施方式中使用词语“字母”或“字符”，同样也可使用其他出自非英语语言的子字(sub-word)构件，如笔划、偏旁部首、jamos、kana、以及标点符号和数字。
通常根据语言模型排序预测或备选单词的列表，所述语言模型可包括以下一或多个：单词在正式或对话书写文本中的出现频率；紧跟前一单词或前若干单词出现某一单词的频率；前后句子的适当或常见语法；当前单词条目的应用上下文；以及用户在应用程序内近期使用或重复使用单词的情况。
一或多种技术可实施于消岐程序122(图8)中。在一些情况下，即使明确指示并选择了一或更多字符，消岐程序122仍可拒绝单词例如误拼单词内的字符，并提供拼写校正的备选单词选项，或可自动替换单词例如常见的误拼单词或换序字母。例如在QWERTY键盘中，当用户USR明确输入“S”的情况下，消岐程序可建议“A”或“D”作为一或更多个相邻可选字符20的选项(这可被判定为合逻辑)。因此，即使用户USR精确输入或指示了可选位置20，消岐程序122仍可通过例如向用户呈现显示提示如“这个备选选项是你想输入的吗？”，来提供一或更多个所判定的可选用选项。
同样，消岐程序122可判定没有在输入区14内明确指示所选位置20的某位置处的选择运动。
尽管消岐程序122完全适合于提供拼写检查，但程序122也可提供其他消岐功能。例如，输入完整单词或短语后，即紧随一条在每个点34上都返回数个字符候选项20的路径38，单个所选位置20可使用多种机制消岐，且这些机制通常使用上下文(例如当前输入或显示语言)、相邻字符或单词、前文用过的单词或短语及/或已知的单词或短语。
备选系统实施例。图11为基于指向设备16绝对位置追踪的另一选择输入系统30的示意图171，其中输入区14的可选字符20的功能组176(如176a、176b)可例如基于手写笔输入172及/或设备控制器174a至174k而改变。例如，可选字符20可轻松地功能变为备选字符20，且也可与不同的显示字符相关联。例如，手写笔输入172及/或设备控制器174a至174k可采用shift、option或control键，使用这些键可将可选字符替换为备选字符。
在备选系统实施方式30e中，用户不必明确选择输入方法(即一组176可选字符)。例如，仅通过使用所提供的界面，例如通过屏幕输入或按下一或更多按键，系统便可自动切换或调整到备选输入组176。
在选择输入系统30的另一实施方式中(其中选择了字符或位置)，系统30优选通过例如指向设备16在可选项目20上或可选项目20附近的动作(例如圈44)继而在相同区域中进行点触19，来提供用于一或更多可选项目、字符及/或位置的连续或重复输入的构件。同样，可使用辅助输入例如(但不限于)手写笔输入172及/或设备控制器174a至174k，用于一或更多可选项目、字符及/或位置的连续或重复输入。
在选择输入系统30的另一实施方式中，整个键盘布局可轻易改变以便于适合所需功能或基于用户的喜好。例如，QWERTY键盘组176的设计可变为DVORAK键盘组176，或电话本界面组176可变为电话小键盘界面组176。同样，可将输入屏区域14的部分或全部与速写或字符识别类型输入(如Graffiti
Figure BPA00001480934000161
)相结合使用。
图12为基于指向设备16绝对位置追踪的另一选择输入系统30f的示意图180，其中输入区14的功能及/或外观可改变。例如，设备12完全适合于提供多个不同的功能182a至182j，通过这些功能，选择输入系统30e追踪指向设备16的运动参数，例如(但不限于)文本输入182a、拼写检查182b、备选键盘182c、日程界面182d、待办事项列表182e或其他图形界面182f、182j。
由待办事项列表界面182e中可见，用户可基于追踪路径38轻松地输入一组任务184的所需优先级别186，使得轻松重新安排任务184重新安排。由图形区域界面182f中可见，用户可基于地图190上所追踪到的旅行线路186，轻松地输入想要的旅行路线188。同样，图形区域界面112j可显示游戏界面192，通过游戏界面192，对指向设备16的运动及/或位置的追踪可判定游戏动作决策及/或成绩194(如成功194a及/或累计得分194b)。
图13为基于输入设备通过面积或体积14的运动38追踪的另一选择输入系统30g的透视图200。选择输入系统30f及关联方法98易于适合于提供基于真实设备12的运动的输入系统，以便探测各种坐标系统92(如92a至92c)中的二维或三维运动。
在图13所示的示例性系统30f中，用户USR可控地移动输入设备12，包括(但不限于)手写笔、PDA、手机、激光指向器、光笔、裸手(bare hand)HD、手套204或手指12。例如，在游戏系统中可使用手套进行运动追踪。同样，尽管图13中所示的示例性系统30f显示了裸手HD或带手套204的可能追踪，但也可以追踪人体其他部位，例如(但不限于)脚部、头部或其他肢体。同样，尽管图13中所示的示例性系统30f显示了手套204的可能追踪，但也可追踪其他穿戴类配件、工具或衣物204作为追踪运动的指向设备12，例如(但不限于)环、镯、帽子、玩具或棍。例如，可追踪游戏剑或游戏棍12的指向端的运动，后者可另行显示于投影屏幕202(如在游戏场景中)上。
探测到相对运动和路径38及/或后续位置34后，高级设备12可轻松地应用于各种各样的场合，例如(但不限于)设备自身12或其他设备202的书写、游戏输入及/或控制。
在另一些选择输入系统30g中，高级输入设备包括加速计及/或探测域，用于探测相对运动和路径38及/或后续位置34。在另一些选择输入系统30g中，激光指示器12发出的相关投射屏202而照射，例如以提供二维输入。在又一选择输入系统30g中，光笔发出的光被视频屏幕202的扫描线探测到，例如以提供另一二维输入。在又一选择输入系统30g中，使用例如(但不限于)相机、雷达或激光雷达追踪用户(例如用户的手或手指)的运动，从而使用户USR无需握持住设备。
在图13所示的示例性系统30g中，用户USR可潦草地书写注记，书写运动被探测到、作为输入计算、根据需要进行消岐、并储存于设备12上。在类似实施方式中，用户可在高级电话上潦草地输入电话号码或快速拨号条目、接收声反馈，例如所需号码的消息(例如“您输入的号码为555-555-1234”)、并进行自动拨号。在另一实施方式中，用户USR可潦草地输入想要的有线频道(cable channel)，而所述有线频道被探测到、作为输入计算、根据需要进行消岐、并发送到外部设备或控制器202。
在选择输入系统30g中，在面积或体积14内追踪输入设备12的运动，然而用户USR偏好得到高级设备12的相对于特定的面积或体积14的当前“位置”的视觉反馈，从而提供多个不同的功能182a至182j(图12)，例如(但不限于)文本输入182a、拼写检查182b、备选键盘182c、日程界面182d、待办事项列表182e或其他图形界面182f、182j。
在选择输入系统30g的一些优选实施方式中，显示器202独立于输入设备12，例如TV屏幕202，用于例如游戏或频道切换设备应用或用于头顶(heads-up)显示器202。
系统优点。选择输入系统30及关联方法98可提供优于已有的字符输入系统的明显优点，从而使用户甚至能够在很小的界面区域14中直观地快速输入一或更多选择20。与用户必须反复精确点击或点触选择20的系统相反，选择输入系统30及关联方法98允许指向设备16有更广用途，即设备16可用于各种平面或非平面移动中的一或更多可选项目或字符20的输入。
尽管选择输入系统30及关联方法98可与备选的用户输入方法(例如基于手写笔的速写或手写识别系统)结合使用，但选择输入系统30及关联方法98提供了一种可用在诸多输入环境下的直观输入系统。举例而言，选择输入方法48可类似地实施于平面键盘、小键盘或电话界面上。
尽管本说明书对选择输入系统及使用方法结合个人电脑、移动设备、电器、控制器及其他基于微处理器的设备如便携数字助理或可以联网的手机，进行描述时但也可以根据需要，将各装置和技术应用于各种电子设备和系统或其任意组合。
同样，尽管本说明书对选择输入系统及使用方法进行描述时列举了二维输入设备和系统间的交互，但也可以根据需要，将各字符输入系统和使用方法轻松应用于其他维度系统中的选择，例如一维滑动控制、三维定位或选择、或其任何组合。
因此，尽管本说明书参照特定优选实施方式描述了本发明，本发明相关领域中的一般技术人员应知，在不脱离本发明及其权利要求书的精神和范围的前提下，可对本发明作各种变化和改进。

Claims (24)

1.一种用于便携式设备的选择输入系统，该系统包括：
触摸屏，当用户通过在所述触摸屏输入区域上移动一或更多个手指来执行一或更多指向动作时，所述触摸屏追踪对应于所述用户与所述触摸屏的交互的X-Y运动；
运动及位置计算模块，所述运动及位置计算模块与所述触摸屏通讯，用于从所述触摸屏接收对应于所述用户指向动作的信息，并基于所述信息识别所有的输入数据及设备功能及控制命令，所述运动及位置计算模块判定表现为所述用户一或更多个手指的特定X-Y运动的指向动作，所述X-Y运动包括运动长度、方向变化、速度变化、运动缺失、路径起点及终点、指向、点触、画圈及基于时间的(time-based)运动及/或一或更多位置处相对于所述输入区域同时或相继发生的运动的序列；以及
处理器，所述处理器从所述运动及位置计算模块处接收所述输入数据及设备功能及控制命令，并根据所述输入数据及设备功能及控制命令操作所述便携式设备。
2.如权利要求1所述的系统，其中方向变化临界值包括以下任何一个：任何预估半径小于临界几何的曲线、曲线前后的设备路径方向的对比、设备路径上的尖锐波峰边缘和波峰前后的路径方向对比。
3.如权利要求1所述的系统，其中所述运动限于一或更多个用户手指在区域的平面表面上的运动
4.如权利要求1所述的系统，其中所述输入区域包括以下任何物品中的区域：便携式数字助理、便携式电话、移动电话、便携式电脑及便携式游戏手柄设备。
5.如权利要求1所述的系统，所述系统进一步包括：
消岐构件，用以对至少一个所判定的对应于备选选择的位置进行消岐。
6.如权利要求5所述的系统，其中所述消岐构件包括：
备选选择显示器；以及
用户在所述所判定位置和所述备选选择之间进行的可选选项。
7.如权利要求1所述的系统，所述系统进一步包括：
向用户提供反馈的构件。
8.如权利要求7所述的系统，其中所述反馈包括视觉反馈和音频反馈中的任一种。
9.如权利要求8所述的系统，其中所述视觉反馈包括以下任一种：对应于所判定之设备路径的墨迹、字体变化、色彩变化、反相显示色彩、备选背景色、下划线、加粗文本、斜体文本及文本边框。
10.如权利要求8所述的系统，其中所述音频反馈包括以下任一种：显示对追踪和选择中任一者的系统信心的音效、显示选择和输入中任一者的声音、及声信号。
11.如权利要求1所述的系统，所述系统进一步包括：
用于判定所述用户的一或更多个手指的当前位置与所述触摸屏内诸可选位置间距离的逻辑；
用于判定距所述用户的一或更多个手指的当前位置最近的可选位置的逻辑；以及
对应于所判定的所述最近可选位置的高亮。
12.如权利要求11所述的系统，其中所述高亮包括所判定的所述最近可选位置的显示或放大中的任一种。
13.如权利要求1所述的系统，所述系统进一步包括：
用以根据至少一个后续位置和存储信息间的上下文比较，对所述后续位置进行消岐的构件。
14.如权利要求13所述的系统，其中所述存储信息包括语言、字符和单词中的任一种。
15.如权利要求13所述的系统，其中所述消岐构件包括：
对一或更多选定位置的拼写检查功能；以及
供用户使用所述拼写检查功能的结果的选项。
16.如权利要求1所述的系统，所述系统进一步包括：
对不能清楚指示所述触摸屏内选定位置的至少一个后续位置进行的消岐。
17.如权利要求16所述的系统，其中所述消岐包括：
至少一个可选位置的显示，其中所述可选位置可对应于不能清楚指示所述触摸屏内选定位置的所述后续位置；以及
供用户使用所述至少一个可选位置的可选选项。
18.如权利要求1所述的系统，其中所述选定位置对应于字符、菜单选择和功能中的任一种。
19.如权利要求1所述的系统，所述系统进一步包括：
多个界面，所述多个界面包括位于所述触摸屏内的多个选定位置；以及
用于在所述界面之间切换的构件。
20.如权利要求19所述的系统，其中用于在所述界面之间切换的所述构件包括由用户指向动作做的选择。
21.如权利要求19所述的系统，其中用于在所述界面之间切换的所述构件包括辅助控制器。
22.如权利要求1所述的系统，所述系统进一步包括：
用于预测默认选择的逻辑；以及
用于接受所述预测默认选择的构件。
23.如权利要求22所述的系统，其中所述预测默认选择包括单词。
24.如权利要求22所述的系统，其中所述接受构件包括用户指向动作，所述用户指向动作包括以下任一种：方向输入、按钮选择、菜单选择、列表选择和功能性输入。
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