CN102981624A - 三维手势输入方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种三维手势输入方法及装置。该方法包括：检测终端在空间中的运动轨迹的空间坐标；根据所述空间坐标，获取所述终端在空间中的运动轨迹对应的平面图像；根据预先设置的平面图像与字符的对应关系，识别并输入与所述平面图像对应的字符。该装置包括：检测模块，处理模块和输入模块。本发明提供的一种三维手势输入方法及装置，通过检测终端在空间中的运动轨迹的空间坐标从而进行相应的操作，不必像现有技术通过接触才能执行相应操作，能够方便、灵活地处理信息。

Description

三维手势输入方法及装置

技术领域

本发明涉及通信技术，尤其涉及一种三维手势输入方法及装置。

背景技术

基于传统的二维传感器的信息处理装置已经广泛地应用于手机、平板电脑等设备上。这样的信息处理装置通常采用电容阵列或者电阻阵列，需要通过人体或者专用电子笔等与该装置特定区域相接触，并在该区域上通过手写或者点击等操作进行信息处理。

这种信息处理方式，由于该特定区域自身形状及大小的局限，以及操作时人体或者专用电子笔等必须与该区域相接触，因此这种信息处理方法具有局限性，缺乏灵活性，信息处理操作不方便。

发明内容

本发明提供一种三维手势输入方法及装置，以方便、灵活地处理信息。

为实现本发明的目的，一方面，本发明提供了一种三维手势输入方法，包括：

检测终端在空间中的运动轨迹的空间坐标；

根据所述空间坐标，获取所述终端在空间中的运动轨迹对应的平面图像；

根据预先设置的平面图像与字符的对应关系，识别并输入与所述平面图像对应的字符。

另一方面，本发明还提供了一种三维手势输入装置，包括：

检测模块，用于检测终端在空间中的运动轨迹的空间坐标；

处理模块，用于所述空间坐标，获取所述终端在空间中的运动轨迹对应的平面图像；

输入模块，用于根据预先设置的平面图像与字符的对应关系，识别并输入与所述平面图像对应的字符。

本发明的技术方案，通过检测终端在空间中的运动轨迹的空间坐标从而进行相应的操作，不必像现有技术通过接触才能执行相应操作，能够方便、灵活地处理信息。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明的终端的信息处理方法的实施例的流程图；

图2为本发明的终端的信息处理方法的又一实施例的流程图；

图3为本发明的终端的信息处理方法的又一实施例的流程图；

图4为本发明的终端的信息处理方法的又一实施例的流程图；

图5为本发明的终端的信息处理装置的实施例的结构示意图；

图6为本发明的终端的信息处理装置的又一实施例的结构示意图；

图7为本发明的终端的信息处理装置的又一实施例的结构示意图；

图8为本发明的终端的信息处理装置的又一实施例的结构示意图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

图1为本发明的三维手势输入方法的实施例的流程图，如图1所示，本实施例具体可适用于通过如手机、遥控器等便携式终端进行三维手势输入，以软件和/或硬件的形式来实现，本实施例的三维手势输入方法的具体步骤如下：

S11：检测终端在空间中的运动轨迹的空间坐标。

本实施例的三维手势输入方法具体可适用于如手机、遥控器等便携式终端进行三维手势输入，也可以适用于专用于输入的电子笔，通过该终端设备在空间的运动，完成三维手势输入，例如，手机终端可通过在空间的运动进行短信息的编写输入。再如，播放器遥控器可通过在空间的运动输入曲目名称进行曲目搜索。再如，专用于输入的电子笔通过其在空间的运动，可在计算机等设备上各类可以进行字符输入的地方进行字符的输入。终端在空间中的运动通过该终端在空间的运动轨迹反应，终端在空间的运动轨迹可通过检测终端在空间中的运动轨迹上各检测点的空间坐标获得。空间坐标能够反应空间中的一点相对于坐标原点的位置，而坐标原点可以为空间中的一个固定点，例如以地球中心点作为坐标原点，也可以是该终端在空间中的某一相对位置点，例如以终端某一次运动起始位置点作为坐标原点。终端在空间中的运动轨迹，是由该轨迹上的连续的多个位置点组成，因此获得了该运动轨迹上的各点的坐标，就获得了该运动轨迹。

本实施例中的空间坐标，可以为三维笛卡尔坐标，也可以是圆柱坐标，也可以是球面坐标。

S12：根据该空间坐标，获取该终端在空间中的运动轨迹对应的平面图像。

用户通过终端在空间中书写，该终端的运动轨迹对应的平面图像即为用户要输入的字符，终端的空间运动轨迹形成的图像为立体的，则可根据该终端运动轨迹上各检测点的空间坐标，获取该终端在空间中的运动轨迹对应的平面图像。例如，手机终端当前正在短信息输入界面，则可利用终端在空间中运动轨迹对应的平面图像呈“人”字形，则在短信息输入文本框中输入“人”字。具体的，可以顺序连接终端在空间中的运动轨迹上的各检测点，形成终端运动的立体图像，再投影到平面上，则可获得该终端在空间中的运动轨迹对应的平面图像。

S13：根据预先设置的平面图像与字符的对应关系，识别并输入与该平面图像对应的字符。

根据获取的该终端在空间中的运动轨迹对应的平面图像，根据预先设置的平面图像与字符的对应关系，则可以识别出要输入的字符。具体的，由于用户在通过终端进行手势输入时，运动轨迹大小不定，则在根据平面坐标获得该终端在空间中的运动轨迹对应的平面图像后，该平面图像可能很大，也可能较小，因此先对获得图像进行压缩或者拉伸，使该平面图像的大小在预设的范围内，以便特征码的提取和字符识别。平面图像的压缩，可以采用四点平均值抽样法或者其他压缩算法，平面图像的拉伸可以采用四点平均值填充法或者其他拉伸算法。获得大小合适的平面图像后，还需要提取特征码，以便于平面图像的识别确定输入字符。特征码的提取可以采用空间矩角特征提取方法或者其他的特征码提取方法。

本实施例的技术方案，通过检测终端在空间中的运动轨迹各检测点的空间坐标，获得与该运动轨迹对应的平面图像，从而获得要输入的字符。不必通过手指与输入界面接触或者输入设备与输入界面接触才能输入字符，获得能够方便、灵活地输入字符的效果。

图2为本发明的三维手势输入方法的又一实施例的流程图，如图2所示，本实施例中的空间坐标为三维坐标系中的坐标，本实施例在上述实施例的基础上，S11检测终端在空间中的运动轨迹的空间坐标，具体包括：

S21：检测终端在空间中的运动轨迹上的至少两个检测点在三维坐标系中的每个方向上的加速度和相邻两个该检测点的检测时刻之间的间隔。

本实施例的三维手势输入方法具体可适用于如手机、遥控器等便携式终端进行三维手势输入，也可以适用于专用于输入的电子笔，通过该终端设备在空间的运动，完成三维手势输入，例如，手机终端可通过在空间的运动进行短信息的编写输入。再如，播放器遥控器可通过在空间的运动输入曲目名称进行曲目搜索。再如，专用于输入的电子笔通过其在空间的运动，可在计算机等设备上各类可以进行字符输入的地方进行字符的输入。终端在空间中的运动通过该终端在空间的运动轨迹反应，终端在空间的运动轨迹可通过检测终端在空间中的运动轨迹上各检测点的空间坐标获得。终端在空间中的运动轨迹上的各检测点，为终端在空间中运动采集获取加速度时的位置点或者对应的时刻点，终端获取加速度通常为加速度有变化时则记录该位置点的加速度和当时的时刻值，再记录下一个加速度有变化时的加速度和时刻值，同时，如果终端在预设的周期内虽然运动但是加速度没有变化，则根据该周期采集获取终端的加速度。空间坐标能够反应空间中的一点相对于坐标原点的位置，而坐标原点可以为空间中的一个固定点，例如以地球中心点作为坐标原点，也可以是该终端在空间中的某一相对位置点，例如以终端某一次运动起始位置点作为坐标原点。终端在空间中的运动轨迹，是由该轨迹上的连续的多个位置点组成，因此获得了该运动轨迹上的各点的坐标，就获得了该运动轨迹。

具体的，检测终端在空间中的运动轨迹上的至少两个检测点在三维坐标系中的每个方向上的加速度和该相邻两个检测点的检测时刻之间的间隔，以获取该终端在空间中的运动轨迹上的各个检测点的空间坐标。可以通过三轴加速度传感器检测获取该终端在空间中的运动轨迹上的至少两个检测点在三维笛卡尔坐标系中的三个相互垂直的方向上的加速度，也可以通过陀螺仪检测获取该终端在空间中的运动轨迹上的至少两个检测点在三维笛卡尔坐标系中的三个相互垂直的方向上的加速度。同时，还获取相邻检测点的检测时刻之间的间隔，即相邻检测点的检测时间差，可以通过计时器等获取。

S22：根据该每个方向上的加速度和该间隔，获得该终端在空间中的运动轨迹的空间坐标。

不失一般性，假定该终端在空间中运动的初始检测点的初始速度为零，根据该初始点的下一个检测点每个方向上的加速度和检测时间差，则可获得该初始点的下一个检测点在每个方向上的位移，从而确定该初始点的下一个检测点的空间坐标。如此，可以确定该终端在空间运动轨迹上每一个检测点的坐标。

本实施例的技术方案，通过检测终端在空间中的运动轨迹上的各个检测点在三维坐标系中的每个方向上的加速度和相邻两个该检测点的检测时刻之间的间隔，即可灵活、简便的获取每个检测点的空间坐标。

图3为本发明的三维手势输入方法的又一实施例的流程图，如图3所示，在图2所示实施例的基础上，S22根据该每个方向上的加速度和该间隔，获得该终端在空间中的运动轨迹的空间坐标，具体包括：

S31：根据第一检测点的每个方向上的加速度、间隔和初速度，获取第一检测点到第二检测点的每个方向上的位移，第一检测点为第二检测点相邻的前一个检测点。

本实施例中，终端在空间中的运动轨迹，由相对于大地静止开始到相对于大地静止结束为一次有效的空间轨迹输入，即一次有效的空间轨迹输入动作的初始检测点的初始速度为零，则根据该初始点的下一个检测点每个方向上的加速度和检测时间差，则可获得该初始点的下一个检测点在每个方向上的位移，从而确定该初始点的下一个检测点的空间坐标。如此，可以确定该终端在空间运动轨迹上每一个检测点的坐标。

以X-Y-Z三维直角坐标系为例，假设初始检测点的坐标为（0,0,0），该初始检测点对应的时刻为t₀＝0，此次输入动作开始时在X、Y、Z方向上的初始速度分别为v_x0＝0、v_y0=0、v_z0＝0，第一检测点对应的时刻为t₁，第一检测点的在X、Y、Z方向上的加速度分别为a_x1，a_y1和a_z1，则可根据以下公式获得该终端从初始检测点移动到第一检测点时在X、Y、Z方向上的位移：S_x1、S_y1、和S_z1。

$\left\{\begin{array}{c}{S}_{x1}=v_{x0}*\mathrm{\Δt}+\frac{1}{2}{a}_{x1}*{\mathrm{\Δt}}^2\\ S_{y1}=v_{x0}*\mathrm{\Δt}+\frac{1}{2}{a}_{y1}*{\mathrm{\Δt}}^2\\ S_{z1}=v_{x0}*\mathrm{\Δt}+\frac{1}{2}{a}_{z1}*{\mathrm{\Δt}}^2\end{array}\right.$

其中，Δt＝t₁-t₀。

第一检测点的在X、Y、Z方向上的速度，即第二检测点在X、Y、Z方向上的初始速度分别为：v_x1=v_x0+a_x1*Δt，v_y1＝v_y0+a_y1*Δt和v_z1=v_z0+a_z1*Δt

则根据上述方法可以获得一次有效的空间输入轨迹上每一个检测点到与该检测点相邻的下一个检测点分别在X、Y、Z方向上的位移。

S32：根据该第一检测点到该第二检测点的每个方向上的位移和该第一检测点的空间坐标，获得该第二检测点的空间坐标。

以X-Y-Z三维直角坐标系为例，假设第一检测点到第二检测点时在X、Y、Z方向上的位移分别是：S_x1、S_y1、和S_z1，该第一检测点的空间坐标为（x₁，y₁，z₁），则可获得该第二检测点的空间坐标为（x₁+S_x1，y₁+S_y1，z₁+S_z1）。

则根据上述方法可以获得一次有效的空间输入轨迹上每一个检测点的空间坐标。

本优选实施例的技术方案，通过检测终端在空间中的运动的加速度即可获得该终端空间轨迹上各检测点的空间坐标，方法灵活、简便。具体的，可通过在终端中设置三轴陀螺仪或者三轴加速度传感器等即能获得终端在空间中的运动的加速度。

图4为本发明的三维手势输入方法的又一实施例的流程图，如图4所示，在图1所示的实施例的基础上，S12根据该空间坐标，获取该终端在空间中的运动轨迹对应的平面图像，具体包括：

S41：根据该空间坐标，确定该空间坐标对应的投影平面。

检测获得终端在空间中的运动轨迹的空间坐标，再根据该空间坐标确定一个或者多个投影平面，以将该终端在空间中的运动轨迹在该投影平面上的投影，并根据该投影确定相应的操作信息。具体的，以三维笛卡尔坐标系为例，可以确定三维笛卡尔坐标系中的X-Y平面或者Y-Z平面或者X-Z平面作为该投影平面。

S42：将该空间坐标在所述投影平面进行投影，以获得平面坐标。

确定投影平面后，将该终端在空间中的运动轨迹投影到该投影平面上。即将三维坐标系中的空间坐标转换为二维坐标系中的平面坐标。例如，三维笛卡尔坐标系中的坐标（a，b，c），在Y-Z平面上的投影的坐标则为（b，c）。将三维空间坐标投影转换为二维平面坐标进行处理，能够降低处理难度。

S43：根据该平面坐标，获取该终端在空间中的运动轨迹对应的平面图像。

获得平面坐标后，可根据记录各检测点的时间，顺序连接各检测点的平面坐标点，即可获取该终端在空间中的运动轨迹对应的平面图像。

具体的，由于平面坐标是连续值，因此需要先对该平面坐标进行抽样离散处理。同时由于用户在通过终端进行手势输入时，运动轨迹大小不定，则在根据平面坐标获得该终端在空间中的运动轨迹对应的平面图像后，该平面图像可能很大，也可能较小，因此先对获得图像进行压缩或者拉伸，使该平面图像的大小在预设的范围内，以便特征码的提取和字符识别。平面图像的压缩，可以采用四点平均值抽样法或者其他压缩算法，平面图像的拉伸可以采用四点平均值填充法或者其他拉伸算法。获得大小合适的平面图像后，还需要提取特征码，以便于平面图像的识别确定输入字符。特征码的提取可以采用空间矩角特征提取方法或者其他的特征码提取方法。

优选的，作为一种可实施方式，S42根据该空间坐标，确定该空间坐标对应的投影平面，可具体包括：

根据该空间坐标，至少确定一个该空间坐标的分量变化最小的方向；确定与该分量变化最小的方向垂直的平面作为该投影平面。

终端在空间中运动，其运动轨迹上的各检测点的坐标为空间立体坐标，为降低处理难度，可将空间立体坐标投影到平面上，从而获得对应的二维平面坐标。要确定该投影平面，可以先根据该空间运动轨迹各检测点的空间立体坐标在各方向上的分量变化最小的方向，沿该方向投影该空间立体坐标获得的二维平面坐标所形成的平面轨迹最能体现该终端操作者的真实的意思表达，最接近该终端操作者的真实输入。因此，确定了空间立体坐标在各方向上的分量变化最小的方向，则可确定与该方向垂直的平面作为投影平面。

以三维笛卡尔坐标系为例，具体可通过以下方式确定投影平面：

假设该终端一次有效地空间轨迹上的检测点共有N个，这些检测点的空间坐标分别为：（x₁，y₁，z₁）、（x₂，y₂，z₂）、……、（x_n，y_n，z_n）。

则可以获得 $P_X=\frac{{\mathrm{ACC}}_X}{\mathrm{ACC}},$ $P_Y=\frac{{\mathrm{ACC}}_Y}{\mathrm{ACC}},$ $P_Z=\frac{{\mathrm{ACC}}_Z}{\mathrm{ACC}};$

其中，ACC_X=|x₁+|x₂|+……+|x_n|，ACC_Y=|y₁|+|y₂|+……+|y_n|，ACC_Z=|z₁|+|z₂|+……+|z_n|，ACC=ACC_X+ACC_Y+ACC_Z。

比较P_X，P_Y和P_Z的大小，其中最小的一个所对应的方向即为该空间运动轨迹各检测点的空间立体坐标在各方向上的分量变化最小的方向，则可以确定与该方向垂直的平面作为投影平面。例如，P_Y最小，则可以确定X-Z平面为投影平面。

本实施例的技术方案，通过检测终端在空间中的运动轨迹的空间坐标，获得与该空间坐标相对应的操作信息，从而进行相应的操作。不必像现有技术通过接触终端设备才能执行相应操作，获得能够方便、灵活地处理信息的效果。同时将三维坐标通过投影转换为二维坐标处理，能够降低处理难度。

图5为本发明的三维手势输入装置的实施例的结构示意图，如图5所示，本实施例的三维手势输入装置，包括：检测模块1、处理模块2和输入模块3。

检测模块1，用于检测终端在空间中的运动轨迹的空间坐标；

处理模块2，用于根据该空间坐标，获取该终端在空间中的运动轨迹对应的平面图像；

输入模块3，用于根据预先设置的平面图像与字符的对应关系，识别并输入与该平面图像对应的字符。

本实施例的三维手势输入装置具体用于通过空间运动的方式实现字符的输入。具体可适用于如手机、遥控器等便携式终端，也可以适用于专用于输入的电子笔，通过该终端设备在空间的运动，完成三维手势输入，例如，手机终端可通过在空间的运动进行短信息的编写输入。再如，播放器遥控器可通过在空间的运动输入曲目名称进行曲目搜索。再如，专用于输入的电子笔通过其在空间的运动，可在计算机等设备上各类可以进行字符输入的地方进行字符的输入。终端在空间中的运动通过该终端在空间的运动轨迹反应，终端在空间的运动轨迹可通过检测终端在空间中的运动轨迹上各检测点的空间坐标获得。空间坐标能够反应空间中的一点相对于坐标原点的位置，而坐标原点可以为空间中的一个固定点，例如以地球中心点作为坐标原点，也可以是该终端在空间中的某一相对位置点，例如以终端某一次运动起始位置点作为坐标原点。终端在空间中的运动轨迹，是由该轨迹上的连续的多个位置点组成，因此获得了该运动轨迹上的各点的坐标，就获得了该运动轨迹。

本实施例中的空间坐标，可以为三维笛卡尔坐标，也可以是圆柱坐标，也可以是球面坐标。

用户通过终端在空间中书写，该终端的运动轨迹对应的平面图像即为用户要输入的字符，终端的空间运动轨迹形成的图像为立体的，则可根据该终端运动轨迹上各检测点的空间坐标，获取该终端在空间中的运动轨迹对应的平面图像。例如，手机终端当前正在短信息输入界面，则可利用终端在空间中运动轨迹对应的平面图像呈“人”字形，则在短信息输入文本框中输入“人”字。具体的，可以顺序连接终端在空间中的运动轨迹上的各检测点，形成终端运动的立体图像，再投影到平面上，则可获得该终端在空间中的运动轨迹对应的平面图像。

根据获取的该终端在空间中的运动轨迹对应的平面图像，根据预先设置的平面图像与字符的对应关系，则可以识别出要输入的字符。具体的，由于用户在通过终端进行手势输入时，运动轨迹大小不定，则在根据平面坐标获得该终端在空间中的运动轨迹对应的平面图像后，该平面图像可能很大，也可能较小，因此先对获得图像进行压缩或者拉伸，使该平面图像的大小在预设的范围内，以便特征码的提取和字符识别。平面图像的压缩，可以采用四点平均值抽样法或者其他压缩算法，平面图像的拉伸可以采用四点平均值填充法或者其他拉伸算法。获得大小合适的平面图像后，还需要提取特征码，以便于平面图像的识别确定输入字符。特征码的提取可以采用空间矩角特征提取方法或者其他的特征码提取方法。

本实施例的技术方案，通过检测终端在空间中的运动轨迹的空间坐标，获得与该空间坐标相对应的操作信息，从而进行相应的操作。不必像现有技术通过接触终端设备才能执行相应操作，获得能够方便、灵活地处理信息的效果。

本实施例提供的三维手势输入装置，与图1所示的三维手势输入方法对应，具体可参见该方法实施例中的相关描述。

图6为本发明的三维手势输入装置的又一实施例的结构示意图，如图6所示，在图5所示的实施例的基础上，本实施例中的空间坐标为三维坐标系中的坐标，本实施例的三维手势输入装置，检测模块1包括：第一获取单元11和第二获取单元12。

第一获取单元11，用于检测运动轨迹上的至少两个检测点在三维坐标系中的每个方向上的加速度和相邻两个检测点的检测时刻之间的间隔；

第二获取单元12，用于根据每个方向上的加速度和所述间隔，获得终端在空间中的运动轨迹的空间坐标。

本实施例的三维手势输入装置具体用于通过空间运动的方式实现字符的输入。具体可适用于如手机、遥控器等便携式终端，也可以适用于专用于输入的电子笔，通过该终端设备在空间的运动，完成三维手势输入，例如，手机终端可通过在空间的运动进行短信息的编写输入。再如，播放器遥控器可通过在空间的运动输入曲目名称进行曲目搜索。再如，专用于输入的电子笔通过其在空间的运动，可在计算机等设备上各类可以进行字符输入的地方进行字符的输入。终端在空间中的运动轨迹上的各检测点，为终端在空间中运动采集获取加速度时的位置点或者对应的时刻点，终端获取加速度通常为加速度有变化时则记录该位置点的加速度和当时的时刻值，再记录下一个加速度有变化时的加速度和时刻值，同时，如果终端在预设的周期内虽然运动但是加速度没有变化，则根据该周期采集获取终端的加速度。终端在空间中的运动通过该终端在空间的运动轨迹反应，终端在空间的运动轨迹可通过检测终端在空间中的运动轨迹上各检测点的空间坐标获得。空间坐标能够反应空间中的一点相对于坐标原点的位置，而坐标原点可以为空间中的一个固定点，例如以地球中心点作为坐标原点，也可以是该终端在空间中的某一相对位置点，例如以终端某一次运动起始位置点作为坐标原点。终端在空间中的运动轨迹，是由该轨迹上的连续的多个位置点组成，因此获得了该运动轨迹上的各点的坐标，就获得了该运动轨迹。

具体的，检测终端在空间中的运动轨迹上的至少两个检测点在三维坐标系中的每个方向上的加速度和该相邻两个检测点的检测时刻之间的间隔，以获取该终端在空间中的运动轨迹上的各个检测点的空间坐标。可以通过三轴加速度传感器检测获取该终端在空间中的运动轨迹上的至少两个检测点在三维笛卡尔坐标系中的三个相互垂直的方向上的加速度，也可以通过陀螺仪检测获取该终端在空间中的运动轨迹上的至少两个检测点在三维笛卡尔坐标系中的三个相互垂直的方向上的加速度。同时，还获取相邻检测点的检测时刻之间的间隔，即相邻检测点的检测时间差，可以通过计时器等获取。

不失一般性，假定该终端在空间中运动的初始检测点的初始速度为零，根据该初始点的下一个检测点每个方向上的加速度和检测时间差，则可获得该初始点的下一个检测点在每个方向上的位移，从而确定该初始点的下一个检测点的空间坐标。如此，可以确定该终端在空间运动轨迹上每一个检测点的坐标。

本实施例的技术方案，通过检测终端在空间中的运动轨迹上的各个检测点在三维坐标系中的每个方向上的加速度和相邻两个该检测点的检测时刻之间的间隔，即可灵活、简便的获取每个检测点的空间坐标。

本实施例提供的三维手势输入装置，与图2所示的三维手势输入方法对应，具体可参见该方法实施例中的相关描述。

图7为本发明的三维手势输入装置的又一实施例的结构示意图，如图7所示，在图6所示的实施例的基础上，本实施例的三维手势输入装置，第二获取单元12包括：第一获取子模块121和第二获取子模块122。

第一获取子模块121，用于根据第一检测点的每个方向上的加速度、间隔和初速度，获取第一检测点到第二检测点的每个方向上的位移，第一检测点为第二检测点相邻的前一个检测点；

第二获取子模块122，用于根据第一检测点到第二检测点的每个方向上的位移和第一检测点的空间坐标，获得第二检测点的空间坐标。

本实施例中，终端在空间中的运动轨迹，由相对于大地静止开始到相对于大地静止结束为一次有效的空间轨迹输入，即一次有效的空间轨迹输入动作的初始检测点的初始速度为零，则根据该初始点的下一个检测点每个方向上的加速度和检测时间差，则可获得该初始点的下一个检测点在每个方向上的位移，从而确定该初始点的下一个检测点的空间坐标。如此，可以确定该终端在空间运动轨迹上每一个检测点的坐标。

以X-Y-Z三维直角坐标系为例，假设初始检测点的坐标为（0,0,0），该初始检测点对应的时刻为t₀＝0，此次输入动作开始时在X、Y、Z方向上的初始速度分别为v_x0＝0、v_y0=0、v_z0＝0，第一检测点对应的时刻为t₁，第一检测点的在X、Y、Z方向上的加速度分别为a_x1，a_y1和a_z1，则可根据以下公式获得该终端从初始检测点移动到第一检测点时在X、Y、Z方向上的位移：S_x1、S_y1、和S_z1。

$\left\{\begin{array}{c}{S}_{x1}=v_{x0}*\mathrm{\Δt}+\frac{1}{2}{a}_{x1}*{\mathrm{\Δt}}^2\\ S_{y1}=v_{x0}*\mathrm{\Δt}+\frac{1}{2}{a}_{y1}*{\mathrm{\Δt}}^2\\ S_{z1}=v_{x0}*\mathrm{\Δt}+\frac{1}{2}{a}_{z1}*{\mathrm{\Δt}}^2\end{array}\right.$

其中，Δt＝t₁-t₀。

第一检测点的在X、Y、Z方向上的速度，即第二检测点在X、Y、Z方向上的初始速度分别为：v_x1＝v_x0+a_x1*Δt，v_y1＝v_y0+a_y1*Δt和v_z1=v_z0+a_z1*Δt

则根据上述方法可以获得一次有效的空间输入轨迹上每一个检测点到与该检测点相邻的下一个检测点分别在X、Y、Z方向上的位移。

假设该第一检测点的空间坐标为（x₁，y₁，z₁），则可获得该第二检测点的空间坐标为（x₁+S_x1，y₁+S_y1，z₁+S_z1）。

则根据上述方法可以获得一次有效的空间输入轨迹上每一个检测点的空间坐标。

本优选实施例的技术方案，通过检测终端在空间中的运动的加速度即可获得该终端空间轨迹上各检测点的空间坐标，方法灵活、简便。具体的，可通过在终端中设置三轴陀螺仪或者三轴加速度传感器等即能获得终端在空间中的运动的加速度。

本实施例提供的三维手势输入装置，与图2所示的三维手势输入方法对应，具体可参见该方法实施例中的相关描述。

本实施例提供的三维手势输入装置，与图3所示的三维手势输入方法对应，具体可参见该方法实施例中的相关描述。

图8为本发明的三维手势输入装置的又一实施例的结构示意图，如图8所示，在图5所示的实施例的基础上，本实施例的三维手势输入装置，处理模块2包括：

第一处理单元21，用于根据该空间坐标，确定该空间坐标对应的投影平面；

第二处理单元22，用于将该空间坐标在所述投影平面进行投影，以获得平面坐标；

第三处理单元23，用于根据该平面坐标，获取该终端在空间中的运动轨迹对应的平面图像。

检测获得终端在空间中的运动轨迹的空间坐标，再根据该空间坐标确定一个或者多个投影平面，以将该终端在空间中的运动轨迹在该投影平面上的投影，并根据该投影确定相应的操作信息。具体的，以三维笛卡尔坐标系为例，可以确定三维笛卡尔坐标系中的X-Y平面或者Y-Z平面或者X-Z平面作为该投影平面。

确定投影平面后，将该终端在空间中的运动轨迹投影到该投影平面上。即将三维坐标系中的空间坐标转换为二维坐标系中的平面坐标。例如，三维笛卡尔坐标系中的坐标（a，b，c），在Y-Z平面上的投影的坐标则为（b，c）。将三维空间坐标投影转换为二维平面坐标进行处理，能够降低处理难度。

获得平面坐标后，可根据记录各检测点的时间，顺序连接各检测点的平面坐标点，即可获取该终端在空间中的运动轨迹对应的平面图像。

具体的，由于平面坐标是连续值，因此需要先对该平面坐标进行抽样离散处理。同时由于用户在通过终端进行手势输入时，运动轨迹大小不定，则在根据平面坐标获得该终端在空间中的运动轨迹对应的平面图像后，该平面图像可能很大，也可能较小，因此先对获得图像进行压缩或者拉伸，使该平面图像的大小在预设的范围内，以便特征码的提取和字符识别。平面图像的压缩，可以采用四点平均值抽样法或者其他压缩算法，平面图像的拉伸可以采用四点平均值填充法或者其他拉伸算法。获得大小合适的平面图像后，还需要提取特征码，以便于平面图像的识别确定输入字符。特征码的提取可以采用空间矩角特征提取方法或者其他的特征码提取方法。

优选地，第一处理单元21具体用于：根据该空间坐标，至少确定一个该空间坐标的分量变化最小的方向；确定与该分量变化最小的方向垂直的平面作为该投影平面。

终端在空间中运动，其运动轨迹上的各检测点的坐标为空间立体坐标，为降低处理难度，可将空间立体坐标投影到平面上，从而获得对应的二维平面坐标。要确定该投影平面，可以先根据该空间运动轨迹各检测点的空间立体坐标在各方向上的分量变化最小的方向，沿该方向投影该空间立体坐标获得的二维平面坐标所形成的平面轨迹最能体现该终端操作者的真实的意思表达，最接近该终端操作者的真实输入。因此，确定了空间立体坐标在各方向上的分量变化最小的方向，则可确定与该方向垂直的平面作为投影平面。

以三维笛卡尔坐标系为例，具体可通过以下方式确定投影平面：

假设该终端一次有效地空间轨迹上的检测点共有N个，这些检测点的空间坐标分别为：（x₁，y₁，z₁）、（x₂，y₂，z₂）、……、（x_n，y_n，z_n）。

则可以获得 $P_X=\frac{{\mathrm{ACC}}_X}{\mathrm{ACC}},$ $P_Y=\frac{{\mathrm{ACC}}_Y}{\mathrm{ACC}},$ $P_Z=\frac{{\mathrm{ACC}}_Z}{\mathrm{ACC}};$

其中，ACC_X=|x₁|+|x₂|+……+|x_n|，ACC_Y=|y₁|+|y₂|+……+|y_n|，ACC_Z=|z₁|+|z₂|+……+|z_n|，ACC=ACC_X+ACC_Y+ACC_Z。

比较P_X，P_Y和P_Z的大小，其中最小的一个所对应的方向即为该空间运动轨迹各检测点的空间立体坐标在各方向上的分量变化最小的方向，则可以确定与该方向垂直的平面作为投影平面。例如，P_Y最小，则可以确定X-Z平面为投影平面。

本实施例的技术方案，通过检测终端在空间中的运动轨迹的空间坐标，获得与该空间坐标相对应的操作信息，从而进行相应的操作。不必像现有技术通过接触终端设备才能执行相应操作，获得能够方便、灵活地处理信息的效果。同时将三维坐标通过投影转换为二维坐标处理，能够降低处理难度。

本实施例提供的三维手势输入装置，与图4所示的三维手势输入方法对应，具体可参见该方法实施例中的相关描述。

本领域普通技术人员可以理解：实现上述各方法实施例的全部或部分步骤可以通过程序指令相关的硬件来完成。前述的程序可以存储于一计算机可读取存储介质中。该程序在执行时，执行包括上述各方法实施例的步骤；而前述的存储介质包括：ROM、RAM、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (10)

1.一种三维手势输入方法，其特征在于，包括：

检测终端在空间中的运动轨迹的空间坐标；

根据所述空间坐标，获取所述终端在空间中的运动轨迹对应的平面图像；

根据预先设置的平面图像与字符的对应关系，识别并输入与所述平面图像对应的字符。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述空间坐标为三维坐标系中的坐标；所述检测终端在空间中的运动轨迹的空间坐标，具体包括：

检测所述运动轨迹上的至少两个检测点在所述三维坐标系中的每个方向上的加速度和相邻两个所述检测点的检测时刻之间的间隔；

根据所述每个方向上的加速度和所述间隔，获得所述终端在空间中的运动轨迹的空间坐标。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述根据所述每个方向上的加速度和所述间隔，获得所述终端在空间中的运动轨迹的空间坐标，具体包括：

根据第一所述检测点的每个方向上的加速度、所述间隔和初速度，获取第一所述检测点到第二所述检测点的每个方向上的位移，第一所述检测点为第二所述检测点相邻的前一个检测点；

根据所述第一所述检测点到第二所述检测点的每个方向上的位移和第一所述检测点的空间坐标，获得第二所述检测点的空间坐标。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述空间坐标，获取所述终端在空间中的运动轨迹对应的平面图像，具体包括：

根据所述空间坐标，确定所述空间坐标对应的投影平面；

将所述空间坐标在所述投影平面进行投影，以获得平面坐标；

根据所述平面坐标，获取所述终端在空间中的运动轨迹对应的平面图像。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述根据所述空间坐标，确定所述空间坐标对应的投影平面，具体包括：

根据所述空间坐标，至少确定一个所述空间坐标的分量变化最小的方向；

确定与所述分量变化最小的方向垂直的平面作为所述投影平面。

6.一种三维手势输入装置，其特征在于，包括：

检测模块，用于检测终端在空间中的运动轨迹的空间坐标；

处理模块，用于根据所述空间坐标，获取所述终端在空间中的运动轨迹对应的平面图像；

输入模块，用于根据预先设置的平面图像与字符的对应关系，识别并输入与所述平面图像对应的字符。

7.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述空间坐标为三维坐标系中的坐标；所述检测模块包括：

第一获取单元，用于检测所述运动轨迹上的至少两个检测点在所述三维坐标系中的每个方向上的加速度和相邻两个所述检测点的检测时刻之间的间隔；

第二获取单元，用于根据所述每个方向上的加速度和所述间隔，获得所述终端在空间中的运动轨迹的空间坐标。

8.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，所述第二获取单元包括：

第一获取子模块，用于根据第一所述检测点的每个方向上的加速度、所述间隔和初速度，获取第一所述检测点到第二所述检测点的每个方向上的位移，第一所述检测点为第二所述检测点相邻的前一个检测点；

第二获取子模块，用于根据所述第一所述检测点到第二所述检测点的每个方向上的位移和第一所述检测点的空间坐标，获得第二所述检测点的空间坐标。

9.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述处理模块包括：

第一处理单元，用于根据所述空间坐标，确定所述空间坐标对应的投影平面；

第二处理单元，用于将所述空间坐标在所述投影平面进行投影，以获得平面坐标；

第三处理单元，用于所述平面坐标，获取所述终端在空间中的运动轨迹对应的平面图像。

10.根据权利要求9所述的装置，其特征在于，所述第一处理单元具体用于：

根据所述空间坐标，至少确定一个所述空间坐标的分量变化最小的方向；

确定与所述分量变化最小的方向垂直的平面作为所述投影平面。

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