CN103488287B - 一种数据手套输入方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种数据手套输入方法，包括：采用三轴加速度传感器测量获得数据手套的倾斜角，同时采用弯曲传感器采集数据手套各个手指的弯曲情况；根据获得的数据手套的倾斜角，匹配获得数据手套的输入模式；结合输入模式，对采集的数据手套各个手指的弯曲情况进行识别处理，获得输入字符。本方法对数据手套的使用者来说，可通过数据手套直接输入各种字符，方便而快捷。本发明作为一种优良的数据手套输入方法可广泛应用于游戏领域及人机交互领域中。

Description

一种数据手套输入方法

技术领域

本发明涉及一种输入方法，特别是涉及一种数据手套输入方法。

背景技术

数据手套是一种多模式的虚拟现实硬件，可虚拟场景中物体的抓取、移动、旋转等动作，也可以利用它的多模式性，用作一种控制场景漫游的工具。数据手套的出现，为虚拟现实系统提供了一种全新的交互手段，目前，在游戏、模拟教学等人机交互场景中，数据手套得到了广泛的应用，不过在数据手套的应用场景下，当使用者需要输入各种字符时，需要通过键盘或触控屏来输入，而此时，因为使用者佩戴着数据手套，会降低对键盘操作的灵活性，更影响了通过触控屏输入字符的准确性。另一方面，虽然使用者可以取下数据手套进行字符等输入，但是这样也会给使用者带来大大的不便。

发明内容

为了解决上述的技术问题，本发明的目的是提供一种利用数据手套来输入字符的数据手套输入方法。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种数据手套输入方法，包括：

采用三轴加速度传感器测量获得数据手套的倾斜角，同时采用弯曲传感器采集数据手套各个手指的弯曲情况；

根据获得的数据手套的倾斜角，匹配获得数据手套的输入模式；

结合输入模式，对采集的数据手套各个手指的弯曲情况进行识别处理，获得输入字符。

进一步，还包括以下步骤：

建立数据手套的倾斜角与数据手套的输入模式之间的对应关系；

建立数据手套各个手指的弯曲情况与字符之间在不同输入模式下的对应关系。

进一步，所述弯曲情况包括在弯曲触发时刻到弯曲结束时刻内的弯曲总次数，所述建立数据手套各个手指的弯曲情况在不同输入模式下与字符之间的对应关系的步骤，其具体为：

建立数据手套各个手指在弯曲触发时刻到弯曲结束时刻内的弯曲总次数与字符之间在不同输入模式下的对应关系。

进一步，所述弯曲触发时刻的触发条件为发生弯曲的手指的弯曲角度大于弯曲角度阈值，所述弯曲结束时刻的触发条件为发生弯曲的手指在上一个弯曲动作发生后在预设时间阈值内没有再次发生弯曲或者有其它手指发生弯曲。

进一步，所述采用三轴加速度传感器测量获得数据手套的倾斜角，同时采用弯曲传感器采集数据手套各个手指的弯曲情况的步骤，包括：

采用三轴加速度传感器对数据手套进行测量后，计算获得数据手套的倾斜角；

同时采用弯曲传感器实时采集数据手套各个手指的弯曲角度，进而判断获得数据手套各个手指的弯曲触发时刻及弯曲结束时刻，从而统计发生弯曲的手指在弯曲触发时刻到弯曲结束时刻内的弯曲总次数。

进一步，所述输入模式包括大写字母模式、小写字母模式、数字模式及符号模式。

本发明的有益效果是：本发明提供了一种数据手套输入方法，可通过测量数据手套的倾斜角来确定输入模式，并通过对采集到的数据手套各个手指的弯曲情况进行识别处理，进而获得输入字符。本方法对数据手套的使用者来说，可通过数据手套直接输入各种字符，方便而快捷。

具体实施方式

本发明提供了一种数据手套输入方法，包括：

采用三轴加速度传感器测量获得数据手套的倾斜角，同时采用弯曲传感器采集数据手套各个手指的弯曲情况；

根据获得的数据手套的倾斜角，匹配获得数据手套的输入模式；

结合输入模式，对采集的数据手套各个手指的弯曲情况进行识别处理，获得输入字符。

进一步作为优选的实施方式，还包括以下步骤：

建立数据手套的倾斜角与数据手套的输入模式之间的对应关系；

建立数据手套各个手指的弯曲情况与字符之间在不同输入模式下的对应关系。

进一步作为优选的实施方式，所述弯曲情况包括在弯曲触发时刻到弯曲结束时刻内的弯曲总次数，所述建立数据手套各个手指的弯曲情况在不同输入模式下与字符之间的对应关系的步骤，其具体为：

建立数据手套各个手指在弯曲触发时刻到弯曲结束时刻内的弯曲总次数与字符之间在不同输入模式下的对应关系。

进一步作为优选的实施方式，所述弯曲触发时刻的触发条件为发生弯曲的手指的弯曲角度大于弯曲角度阈值，所述弯曲结束时刻的触发条件为发生弯曲的手指在上一个弯曲动作发生后在预设时间阈值内没有再次发生弯曲或者有其它手指发生弯曲。

进一步作为优选的实施方式，所述采用三轴加速度传感器测量获得数据手套的倾斜角，同时采用弯曲传感器采集数据手套各个手指的弯曲情况的步骤，包括：

采用三轴加速度传感器对数据手套进行测量后，计算获得数据手套的倾斜角；

同时采用弯曲传感器实时采集数据手套各个手指的弯曲角度，进而判断获得数据手套各个手指的弯曲触发时刻及弯曲结束时刻，从而统计发生弯曲的手指在弯曲触发时刻到弯曲结束时刻内的弯曲总次数。

进一步作为优选的实施方式，所述输入模式包括大写字母模式、小写字母模式、数字模式及符号模式。

本发明的一具体实施例如下：

S1、建立数据手套的倾斜角与数据手套的输入模式之间的对应关系；输入模式包括大写字母模式、小写字母模式、数字模式及符号模式。本实施例中，使用者左手佩戴左数据手套，右手佩戴右数据手套，两手均佩戴数据手套，因此，是用两个数据手套结合来输入字符的。数据手套的倾斜角是指绕着中指旋转，手掌与水平面的夹角，当佩戴数据手套的使用者的手掌平行水平面，手心朝下、手背朝上时，倾斜角为0度；而手心朝上、手背朝下时则倾斜角为±180度，其中拇指向上旋转时倾斜角为正，向下翻转则倾斜角为负。以下将左数据手套的倾斜角称为左倾斜角，将右数据手套的倾斜角为右倾斜角，当左倾斜角跟右倾斜角的绝对值均大于150°时，输入模式为大写字母模式；当左倾斜角跟右倾斜角的绝对值均小于30°时，输入模式为小写字母模式；当左倾斜角的绝对值大于150°且右倾斜角的绝对值小于30°时，输入模式为数字模式；当左倾斜角的绝对值小于30°且右倾斜角的绝对值大于150°时，输入模式为符号模式。

S2、建立数据手套各个手指的弯曲情况与字符之间在不同输入模式下的对应关系；弯曲情况包括在弯曲触发时刻到弯曲结束时刻内的弯曲总次数，弯曲触发时刻的触发条件为发生弯曲的手指的弯曲角度大于弯曲角度阈值，弯曲结束时刻的触发条件为发生弯曲的手指在上一个弯曲动作发生后在预设时间阈值内没有再次发生弯曲或者有其它手指发生弯曲；本步骤即：建立数据手套各个手指在弯曲触发时刻到弯曲结束时刻内的弯曲总次数与字符之间在不同输入模式下的对应关系。

输入模式为数字模式时：数据手套十个手指刚好对应0~9共十个数字，因此，将0~9按照从左到右或从右到左等方式对数据手套十个手指进行赋值即可，此时，若某个手指在弯曲触发时刻到弯曲结束时刻内的弯曲总次数为n，则对应的字符为n个相应的数字，例如，赋值9的手指的弯曲总次数为3，则对应的字符为999。

输入模式为小写字母模式时：将26个英文字母分为10组，依次为“abc”、“def”、“ghi”、“jk”、“lm”、“nop”、“qrs”、“tuv”、“wx”和“yz”，将这10组字母按照从左到右或从右到左等方式分配给数据手套十个手指，此时，同一手指对应两到三个字母，因此，需要结合手指在弯曲触发时刻到弯曲结束时刻内的弯曲总次数来建立各个手指与字符之间的对应关系，例如对对应三个字母的手指来说，在弯曲触发时刻到弯曲结束时刻这段时间内，手指弯曲一次对应第一个字母，手指弯曲两次对应第二个字母，手指弯曲三次对应第三个字母，手指弯曲第四次又返回对应第一个字母，以此类推；以对应“abc”的手指为例，若该手指的弯曲总次数为1，则对应字符为“a”，若该手指的弯曲总次数为2，则对应字符为“b”，若该手指的弯曲总次数为3，则对应字符为“c”，若该手指的弯曲总次数为4，则对应字符又为“a”，以此循环。

输入模式为大写字母模式时：大写字母输入模式与小写字母输入模式只是数据手套的倾斜角不同，即数据手套的手心朝向不同，字符与数据手套各个手指的弯曲情况的对应关系与小写字母输入模式相似，这里不做重复描述。

输入模式为符号模式时：将常用的符号分为10组，依次为“!@`”、“#$%”、“_|\”、“.’?”、“+{}”、“-[]”、“*“””、“/()”、“=:;”和“。”（这里每组符号外面的一对双引号只是为了区分各组符号，并不包括在改组符号中），将这10组符号按照从左到右或从右到左等方式分配给数据手套十个手指，此时，同一手指对应两到三个符号，因此，需要结合手指在弯曲触发时刻到弯曲结束时刻内的弯曲总次数来建立各个手指与字符之间的对应关系。符号模式与小写字母模式及大写字母模式基本相似，除了字符不一样之外，对应关系基本类似，参照前面的描述。另外，空格字符与与数据手套各个手指的弯曲情况的对应关系可以单独设置，可以是两数据手套的大拇指同时弯曲对应空格字符等对应方式。

输入模式除了各种对应字符输入的模式外，还包括指令模式，将常用的几个指令与数据手套各个手指的弯曲情况建立对应关系：左数据手套五指同时弯曲对应“BACKSPACE”指令，右数据手套五指同时弯曲对应“Enter”指令等。指令模式与数据手套的倾斜角无关。

本实施例中，弯曲角度阈值为40°，预设时间阈值为1s，当数据手套的某手指的弯曲角度大于40°时，触发了该弯曲事件的弯曲触发时刻，开始获取弯曲情况，记录该次弯曲为第一次弯曲，并进行判断迭代：若在1s内该手指没有再次发生弯曲或有其它手指发生弯曲，则触发弯曲事件的弯曲结束时刻且获得弯曲总次数为1，若在1s内该手指再次发生弯曲则记录为第二次弯曲，弯曲总次数加1并继续进行判断迭代直到触发弯曲事件的弯曲结束时刻；例如，当对应“abc”的手指弯曲第一次后，在1s内再次弯曲，然后对应“def”的手指弯曲一次，而且1s内没有再次弯曲，也没有其它手指弯曲，则输入字符为“bd”。

S31、采用三轴加速度传感器对数据手套进行测量后，根据下式计算获得数据手套的倾斜角：

上式中，表示数据手套的倾斜角，，及分别代表三轴加速度传感器测量得到的X、Y、Z三个轴上的加速度；本实施例中，三轴加速度传感器有两个，分别设置在左数据手套与右数据手套的手背部分正中央处，测量获得的倾斜角包括左倾斜角与右倾斜角，根据左倾斜角跟右倾斜角的值来确定数据手套的输入模式；X、Y、Z三个轴的方向为：X轴为平行手掌指向手指的方向，Y轴为平行手掌指向手掌小指垂直边外沿的方向，Z轴为垂直手背向里的方向；

S32、同时采用弯曲传感器实时采集数据手套各个手指的弯曲角度，进而判断获得数据手套各个手指的弯曲触发时刻及弯曲结束时刻，从而统计发生弯曲的手指在弯曲触发时刻到弯曲结束时刻内的弯曲总次数。

弯曲传感器采用由压电材料制成的压电式弯曲传感器，随着弯曲角度的变化，传感器中压电材料电阻值也跟着变化，通过AD转换芯片采集弯曲传感器的电压变化，将采集到的电压变化值代入以下公式可以得到相应的弯曲角度值：

上式中，Y表示弯曲角度，X表示弯曲传感器的弯曲电阻变化率，μ为弯曲传感器的校正系数，A0、B1、B2 、B3、 B4 及B5指弯曲传感器的弯曲特性系数，A0、B1~B5均为常数。

S4、根据获得的数据手套的倾斜角，匹配获得数据手套的输入模式；

S5、结合输入模式，对采集的数据手套各个手指的弯曲情况进行识别处理，获得输入字符。除特殊情况下，数据手套的某些手指需要同时弯曲，一般情况下，数据手套各手指即使都发生了弯曲，也是有先后时间顺序的，此时，重复执行步骤S31~S5，进行识别处理，即可获得数据手套的实时输入字符。

目前，在游戏、模拟教学等人机交互场景中，数据手套的使用者输入字符一般只是输入用户名、密码或档案名称等较短的字符串，使用本方法也不会额外增加很多输入时间，而且无需通过外接键盘或触控屏输入字符，提高输入字符的准确度，反过来也提高了输入速度，而且无需摘下数据手套来输入，方便而快捷。

本实施例中数据手套的倾斜角与数据手套的输入模式之间的对应关系以及数据手套各个手指的弯曲情况与字符之间在不同输入模式下的对应关系只是本方法的最优实施方式，还可以将数据手套的数量变为一个或者建立根据其它条件建立数据手套的倾斜角与数据手套的输入模式之间的对应关系，而数据手套各个手指的弯曲情况与字符之间在不同输入模式下的对应关系更是可以进行各种变化，例如每组字符的变化，每组字符中字符顺序的调整等。

以上是对本发明的较佳实施进行了具体说明，但本发明创造并不限于实施例，熟悉本领域的技术人员在不违背本发明精神的前提下还可做出种种的等同变形或替换，这些等同的变型或替换均包含在本申请权利要求所限定的范围内。

Claims (4)

1.一种数据手套输入方法，其特征在于，包括：

建立数据手套的倾斜角与数据手套的输入模式之间的对应关系；

建立数据手套各个手指在弯曲触发时刻到弯曲结束时刻内的弯曲总次数与字符之间在不同输入模式下的对应关系；

采用三轴加速度传感器测量获得数据手套的倾斜角，同时采用弯曲传感器采集数据手套各个手指的弯曲情况；

根据获得的数据手套的倾斜角，匹配获得数据手套的输入模式；

结合输入模式，对采集的数据手套各个手指的弯曲情况进行识别处理，获得输入字符，弯曲情况包括在弯曲触发时刻到弯曲结束时刻内的弯曲总次数。

2.根据权利要求1所述的一种数据手套输入方法，其特征在于，所述弯曲触发时刻的触发条件为发生弯曲的手指的弯曲角度大于弯曲角度阈值，所述弯曲结束时刻的触发条件为发生弯曲的手指在上一个弯曲动作发生后在预设时间阈值内没有再次发生弯曲或者有其它手指发生弯曲。

3.根据权利要求2所述的一种数据手套输入方法，其特征在于，所述采用三轴加速度传感器测量获得数据手套的倾斜角，同时采用弯曲传感器采集数据手套各个手指的弯曲情况的步骤，包括：

采用三轴加速度传感器对数据手套进行测量后，计算获得数据手套的倾斜角；

同时采用弯曲传感器实时采集数据手套各个手指的弯曲角度，进而判断获得数据手套各个手指的弯曲触发时刻及弯曲结束时刻，从而统计发生弯曲的手指在弯曲触发时刻到弯曲结束时刻内的弯曲总次数。

4.根据权利要求1所述的一种数据手套输入方法，其特征在于，所述输入模式包括大写字母模式、小写字母模式、数字模式及符号模式。