CN102778946A - 重力感测输入系统及其方法 - Google Patents

重力感测输入系统及其方法 Download PDF

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Abstract

本发明揭示一种重力感测输入系统及其方法，其包含重力感测模块、输入模块、处理模块、输出模块及设定模块。输入模块包含多个输入介面，各输入介面分别对应多个字母，各字母藉由设定模块分别设定一角度范围。当重力感测模块感测一电子装置朝一方向倾斜的重力加速度后，处理模块根据重力加速度计算出电子装置与参考平面的倾角，以判断出此倾角所对应的角度范围。输入模块经由其中一输入介面接收一输入信号，处理模块便根据倾角及输入信号，选取出对应的字母并经由输出模块输出。

Description

重力感测输入系统及其方法
技术领域
本发明是有关于一种重力感测输入系统及其方法，特别是有关于一种对字母设定角度范围，并利用三轴重力感测器的XYZ轴向重力加速度感测技术，计算出各轴与水平面的倾角，再根据倾角及使用者输入的信号判断出所要使用的字母，以达到快速输入字母的重力感测输入系统及其方法。
背景技术
三轴重力感测器(G-sensor)，它能够感知到重力加速度的变化，重力加速度就是当物体在加速过程中作用在物体上的力，比如晃动、跌落、上升、下降等各种移动变化都能被G-sensor转化为电信号，然后通过微处理器的计算分析后，就能够完成程式设计好的功能。例如MP3能根据使用者的甩动方向，前后更换歌曲，放进衣袋的时候也能够计算出使用者的前进步伐。例如IBM系列也内置了G-sensor，在感知发生剧烈加速度时(如开始跌落)，立即保护硬盘，避免硬盘损害。简单的说，G-Sensor可为一种智慧化重力感应系统，应用在硬盘上可以检测当前硬盘的状态，当发生意外跌落时，会产生加速度，硬盘感应到加速度，磁头就会自动归位元，使盘体和磁头分离，防止在读写操作的时候受到意外的冲击，从而有效的保护硬盘。
G-sensor在手机中的应用，可以根据使用者的动作而进行相应的软件应用，比如游戏，使用者挥舞手机，游戏也会有相应的反应，就像家用游戏主机Wii的微电机械系统(MEMS)。
然而，尽管G-sensor已被广泛的运用在各种电子装置中，但目前尚无以G-sensor来达成快速输入字母的电子装置，因此本发明便以此为方向，发展出一种重力感测输入系统，希望藉以此达成字母快速输入的目的。
发明内容
有鉴于上述已知技术的问题，本发明的其中一个目的就在于提供一种重力感测输入系统及其方法，以利用三轴重力感测器达成字母快速输入的之目的。
根据本发明的另一目的，提出一种重力感测输入系统及其方法，适用于一电子装置，其包含一重力感测模块、一输入模块、一处理模块及一输出模块。重力感测模块感测电子装置朝一方向倾斜的一重力加速度。输入模块包含多个输入介面，各输入介面对应多个字母，输入模块经由其中一输入介面接收一输入信号。处理模块连接重力感测模块及输入模块，以根据重力加速度计算出电子装置与一参考平面所呈的一倾角，再根据倾角及输入信号，以选取出接收输入信号的输入介面所对应的其中的一字母。输出模块连接处理模块，以输出处理模块选取出的字母。
其中，本发明所述的重力感测输入系统，还可包含一储存模块，连接处理模块，各多个字母储存于储存模块中。
其中，本发明所述的重力感测输入系统，还可包含一设定模块，连接储存模块，以对各多个字母中的各字母设定一角度范围。
其中，各输入介面所对应多个字母中，其各字母所对应的角度范围不同。。
其中，设定模块更可与处理模块连接，处理模块可判断倾角对应于其中一角度范围，再根据其中一输入介面所接收到的输入信号，选取出对应输入介面及倾角的其中一字母。
其中，电子装置可包含一显示屏幕，参考平面可为与显示屏幕呈平行的平面。
根据本发明的再一目的，提出一种重力感测输入方法，适用于一电子装置，重力感测输入方法包含下列步骤：藉由一重力感测模块感测电子装置朝一方向倾斜的一重力加速度；经由一输入模块中多个输入介面的其中的一接收一输入信号，各输入介面对应多个字母；利用一处理模块根据重力加速度计算出电子装置与一参考平面所呈的一倾角；利用处理模块根据倾角及输入信号，以选取出接收输入信号的输入介面所对应的其中的一字母；以及经由一输出模块输出处理模块选取出的字母。
承上所述，本发明的重力感测输入系统及其方法，可让使用者在经由三轴重力感测器感测重力加速度并经由处理器计算角度后，只需按一次按键便可快速的输入所想要的字母，而不用在按完按键后还得由使用者去挑选要输入的字母，如此一来可节省使用者输入字母的时间，以提升输入字母的速度。
附图说明
图1为本发明的重力感测输入系统的方块图；
图2为本发明的重力感测输入系统及其方法的第一实施例的流程块图；
图3为本发明的重力感测输入系统及其方法的第二实施例的流程块图；
图4a为本发明的重力感测输入系统及其方法的第三实施例的第一示意图；
图4b为本发明的重力感测输入系统及其方法的第三实施例的第二示意图；
图4c为本发明的重力感测输入系统及其方法的第三实施例的第三示意图；
图4d为本发明的重力感测输入系统及其方法的第三实施例的第四示意图；
图4e为本发明的重力感测输入系统及其方法的第三实施例的第五示意图；以及
图4f为本发明的重力感测输入系统及其方法的第三实施例的第六示意图。
主要元件符号说明
100：重力感测输入系统
101：重力感测模块
102：输入模块
103：处理模块
104：输出模块
105：设定模块
106：储存模块
200：电子装置
S21-S25、S31-S36：步骤
具体实施方式
请参阅图1，其为本发明的重力感测输入系统的方块图。图中，重力感测输入系统100包含重力感测模块101、输入模块102、处理模块103、输出模块104、设定模块105及储存模块106。处理模块103系连接重力感测模块101、输入模块102、输出模块104、设定模块105及储存模块106，设定模块105还与储存模块106互相连接。此重力感测输入系统100可适用于如手机、个人数字助理(PersonalDigital Assistant，PDA)或平台电脑的电子装置200中。
在操作此重力感测输入系统100之前，已先利用设定模块105对储存模块106中的各个字母设定一角度范围。输入模块102包含多个输入介面，各输入介面分别对应了多个字母，而各输入介面所对应多个字母中的各字母，其所对应的角度范围不同。将电子装置200朝一方向倾斜转动，重力感测模块101便将感测电子装置200的一重力加速度，接着处理模块103便会根据此重力加速度计算出电子装置200与一参考平面所呈的倾角，并且判断出此倾角角度是对应于哪一个角度范围中。然后输入模块102则提供一使用者经由其中一输入介面输入一输入信号，处理模块103便会根据计算出来的倾角以及经由此输入介面接收的输入信号，选取出对应的字母，最后再经由输出模块104将此字母输出显示。
其中，重力感测模块101即为三轴重力感测器(G-sensor)。本系统主要是利用三轴重力感测器感测电子装置200的X、Y、Z三轴的重力加速度，再根据重力加速度计算X、Y、Z三轴与水平面(参考平面)的夹角，以达到快速输入字母。而三轴与水平面的夹角的计算方法，首先需要先定义三轴与水平面的夹角Pitch/Roll/Theta：
Pitch(ρ)：X轴和水平面的夹角；
Roll(φ)：Y轴和水平面的夹角；以及
Theta(θ)：Z轴和水平面的夹角。
Pitch/Roll/Theta角度的计算方法：
Pitch(ρ)＝atan(Ax/sqrt(pow(Ay，2)+pow(Az，2)))；
Roll(φ)＝atan(Ay/sqrt(pow(Ax，2)+pow(Az，2)))；及
Theta(θ)＝atan(sqrt(pow(Ax，2)+pow(Ay，2))/Az)。
其中，atan2、sqrt及pow的定义请参考ANSIC标准函库，Ax、Ay及Az分别为X、Y、Z轴方向的重力加速度，Ax，Ay，Az由G-sensor输出。
请参阅图2，其为本发明的重力感测输入系统及其方法的第一实施例的流程图。其步骤流程为：S21：藉由一重力感测模块感测一电子装置朝一方向倾斜的一重力加速度；S22：经由一输入模块中多个输入介面的其中的一接收一输入信号，各输入介面对应多个字母；S23：利用一处理模块根据重力加速度计算出电子装置与一参考平面所呈的一倾角；S24：利用处理模块根据倾角及输入信号，以选取出接收输入信号的输入介面所对应的其中的一字母；S25：经由一输出模块输出处理模块选取出的字母。其中各字母已先分别设定一角度范围，而各输入介面分别对应了多个字母，各个输入介面对应的多个字母中，其各字母所对应的角度范围不同，因此处理模块是判断倾角对应的角度范围，以此先判断出使用者所想要选取哪些字母，接着再根据使用者选择其中一输入介面所输入的输入信号，从此些字母中选取一个出来，并将此字母输出。
请参阅图3，其为本发明的重力感测输入系统及其方法的第二实施例的流程图。其步骤为：S31：预先对每一个字母绑定一角度范围；S32：三轴重力感测器感测电子装置朝一方向倾斜转动时的重力加速度；S33：处理模块根据重力加速度以计算出电子装置目前与水平面所呈的倾角，并判断倾角的角度是对应哪一个角度范围，以根据对应的角度范围预先判定使用者想要选取哪一些字母；S34：使用者按下电子装置的其中一个按键，各按键分别对应多个字母，而各按键所对应多个字母中的各个字母其所对应的角度范围不同；S35：接着处理模块再根据倾角以及使用者所按下的按键，以取得其中一个字母；S36：将此字母输出。
请参阅图4a至4f，其为本发明的重力感测输入系统及其方法的第三实施例的第一示意图、第二示意图、第三示意图、第四示意图、第五示意图及第六示意图。由第一示意图可看出为一台手机，而此手机加载了本发明所述的重力感测输入系统。手机的按键包含了0至9数字键，以及米字和井字键。数字键2对应了字母A、B及C，数字键3对应了字母D、E及F，数字键4对应了字母G、H及I，数字键5对应了字母J、K及L，数字键6对应了字母M、N及O，数字键7对应了字母P、Q、R及S，数字键8对应了字母T、U及V，数字键9对应了字母W、X、Y及Z。上述这些字母已经由重力感测输入系统分别绑定了一个角度范围，其中各个数字键所对应的字母，其所对应的角度范围为不同，意即数字键2对应的字母A、B及C，其三个字母所对应的角度范围会不同，但数字键2的A、B或C可与其他数字键对应字母所绑定的角度范围相同，意即字母A可能与D、G、J、M…等字母所绑定的角度范围相同，以此类推。
在第二示意图中，当使用者开启了手机中的重力感测输入系统，并开始利用手机输入字母。在此使用者想要输入字母A时，使用者可将手机往左侧倾斜转动至一角度，此时重力感测输入系统的三轴重力感测器便会感测手机的三轴的重力加速度，手机里的处理器便会根据此重力加速度计算出三轴与水平面的倾角，并且判断此倾角的角度对应了所设定的其中一角度范围，此角度范围对应的字母有A、D、G、J、M、P、T及W。接着，使用者按下了手机上的数字键2，处理器便会根据使用者所按下的数字键2及倾角所对应的角度范围，去选取出字母A，并经由手机的显示屏幕显示出来。假若使用者按下的是数字键3，则会输出字母D，按下数字键4则会输出字母G，按下数字键5则会输出字母J，按下数字键6则会输出字母M，按下数字键7则会输出字母P，按下数字键8则会输出字母T，按下数字键9则会输出字母W。
在第三示意图中，使用者想要输入字母B时，可在手机无倾斜转动，或是将手机往左侧或右侧轻微倾斜转动一小角度，此时重力感测输入系统的三轴重力感测器便会感测手机的三轴的重力加速度，手机里的处理器便会根据此重力加速度计算出三轴与水平面的倾角，并且判断此倾角的角度对应了所设定的其中一角度范围，此角度范围对应的字母有B、E、H、K、N、Q(往左侧倾斜转动一小角度时)或R(往右侧倾斜转动一小角度时)、U及X(往左侧倾斜转动一小角度时)或Y(往右侧倾斜转动一小角度时)。接着，使用者按下了手机上的数字键2，处理器便会根据使用者所按下的数字键2及倾角所对应的角度范围，去选取出字母B，并经由手机的显示屏幕显示出来。假若使用者按下的是数字键3，则会输出字母E，按下数字键4则会输出字母H，按下数字键5则会输出字母K，按下数字键6则会输出字母N，按下数字键7则会输出字母Q或R，按下数字键8则会输出字母U，按下数字键9则会输出字母X或Y。
在第四示意图中，使用者想要输入字母C时，使用者可将手机往右侧倾斜转动至一角度，此时重力感测输入系统的三轴重力感测器便会感测手机的三轴的重力加速度，手机里的处理器便会根据此重力加速度计算出三轴与水平面的倾角，并且判断此倾角的角度对应了所设定的其中一角度范围，此角度范围对应的字母有C、F、I、L、O、S、V及Z。接着，使用者按下了手机上的数字键2，处理器便会根据使用者所按下的数字键2及倾角所对应的角度范围，去选取出字母C，并经由手机的显示屏幕显示出来。假若使用者按下的是数字键3，则会输出字母F，按下数字键4则会输出字母I，按下数字键5则会输出字母L，按下数字键6则会输出字母O，按下数字键7则会输出字母S，按下数字键8则会输出字母V，按下数字键9则会输出字母Z。
第五示意图及第六示意图，在说明使用者要输入字母时，并不一定得要将手机正向的往左、右两侧倾斜，才能输入所想要的字母。由第五示意图得知，若使用者将手机往左上方倾斜转动并按下数字键3时，系统依然可判别出使用者所想要输入的字母为D。而第六示意图则是若使用者将手机往右下方倾斜转动并按下数字键7时，系统仍然可判断出使用者想要输入的字母为S。由此可得知，此系统可判断出使用者将手机朝任一方向倾斜转动时，三轴与水平面的倾角，再根据此倾角判断所对应的角度范围，再由使用者输入一按键以快速的取得所想要输入的字母。
以上所述仅为举例性，而非为限制性者。任何未脱离本发明的精神与范畴，而对其进行的等效修改或变更，均应包含于权利要求书范围中。

Claims (10)

1.一种重力感测输入系统，适用于一电子装置，包含：
一重力感测模块，感测该电子装置朝一方向倾斜的一重力加速度；
一输入模块，包含多个输入介面，各该输入介面对应多个字母，该输入模块经由其中一该输入介面接收一输入信号；
一处理模块，连接该重力感测模块及该输入模块，以根据该重力加速度计算出该电子装置与一参考平面所呈的一倾角，再根据该倾角及该输入信号，以选取出接收该输入信号的该输入介面所对应的其中的一该字母；以及
一输出模块，连接该处理模块，以输出该处理模块选取出的该字母。
2.如权利要求1所述的重力感测输入系统，其特征在于，还包含一储存模块，连接该处理模块，各该多个字母储存于该储存模块中。
3.如权利要求2所述的重力感测输入系统，其特征在于，还包含一设定模块，连接该储存模块，以对各该多个字母中的各该字母设定一角度范围。
4.如权利要求3所述的重力感测输入系统，其特征在于，各该输入介面所对应该多个字母中，其各该字母所对应的该角度范围为不同。
5.如权利要求4所述的重力感测输入系统，其特征在于，该设定模块还与该处理模块连接，该处理模块判断该倾角对应于其中一该角度范围，再根据其中一该输入介面所接收到的该输入信号，选取出对应该输入介面及该倾角的其中一该字母。
6.一种重力感测输入方法，适用于一电子装置，该重力感测输入方法包含下列步骤：
藉由一重力感测模块感测该电子装置朝一方向倾斜的一重力加速度；
经由一输入模块中多个输入介面的其中的一接收一输入信号，各该输入介面对应多个字母；
利用一处理模块根据该重力加速度计算出该电子装置与一参考平面所呈的一倾角；
利用该处理模块根据该倾角及该输入信号，以选取出接收该输入信号的该输入介面所对应的其中的一该字母；以及
经由一输出模块输出该处理模块选取出的该字母。
7.如权利要求6所述的重力感测输入方法，其特征在于，还提供一储存模块以储存各该多个字母。
8.如权利要求7所述的重力感测输入方法，其特征在于，还藉由一设定模块以对各该多个字母中的各该字母设定一角度范围。
9.如权利要求8所述的重力感测输入方法，其特征在于，各该输入介面所对应该多个字母中，其各该字母所对应的该角度范围不同。
10.如权利要求10所述的重力感测输入方法，其特征在于，利用该处理模块判断该倾角对应于其中一该角度范围，再藉由该处理模块根据其中一该输入介面所接收到的该输入信号，选取出对应该输入介面及该倾角的其中一该字母。
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