CN103558948A - 一种应用在虚拟光学键盘人机交互方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种应用在虚拟光学键盘人机交互方法，包括如下步骤：通过激光在媒介上显示虚拟键盘；用户进行键盘输入；采用单个摄像头进行图像采样；自动光学检测技术，完成信息识别；键盘触发响应；用户获取响应信息。实施本发明，在虚拟光学键盘的开发中，提出一种自动检测输入的方法，通过该方法得到更好地输入响应和更小的延迟，具有廉价、实时性和准确性的优点。

Description

一种应用在虚拟光学键盘人机交互方法

技术领域

本发明涉及人机交互技术领域，具体涉及一种应用在虚拟光学键盘人机交互方法。

背景技术

近年来，随着计算机技术的迅猛发展，各种电子产品层出不穷，给我们的生活带来了很大的方便。例如，我们可以用便携式电脑、智能手机等进行通信、娱乐等。纵观历史，每一次信息革命的发生，都是伴随着输入技术的创新。当电脑还是dos系统时，靠打孔纸带输入命令来操作，复杂的输入系统让它不能走入平常老百姓的生活。而键盘、鼠标的产生令输入不再是一件辛苦的事情，大大促进了信息时代的到来。发展到今天电子产品各种各样，如智能手机、智能眼镜和智能手表等产品，以其越来越快的运算速度，更便捷的操作，功能多而便于携带的优点，受到人民的青睐。但其受屏幕小的影响，其输入并不能像使用电脑一样方便，因此受到了限制。高端智能便携式的电子产品面临的输入瓶颈能否解决，决定了电子产品能否持续热销。因此人们把目光投向了虚拟的世界，能不能有一个虚拟的输入设备人机交互方法，携带方便，通用性强，而且不受空间的约束，这是本专利要研究的问题。

随着光电子技术、模式识别技术和计算机视觉技术的发展，光学键盘的研究成为了输入设备的研究热点。光学键盘指的是一种通过光学原理在某种媒介上显示虚拟键盘，并使用相关的自动光学检测技术检测虚拟键盘上的手指动作，然后将手指动作与相关操作结合作为虚拟键盘的输入。其中自动光学检测技术是虚拟光学键盘的核心，它的算法复杂度和准确度，关系到整个光学键盘的性能。自动光学检测技术是由光学与计算机软硬件相结合的技术，但是传统的检测方法多以二维图像为基础，因此需要研究面对三维物体的识别方法。

现有交互方法涉及的自动光学检测技术应用研究多借助光学硬件获取信息和计算机处理图像信息。对于光学硬件获取信息方面，多采用红外线反射技术、摄像机获取技术等。计算机图像处理研究多采用特征提取、匹配滤波、联合变换等识别方法。在三维建模研究方面完成手势目标图像的提取，然后对提取的目标图像在二维空间进行后续处理。

传统的检测方法多以二维图像为基础，由于在二维的图像中丢失了大量的深度信息，所以缺乏对三维物体的本征识别功能。现阶段对光学模式识别的尺度、平移和旋转不变性的研究，其识别过程依赖于极坐标系，处理过程繁杂，在时间成本上消耗高，反应速度慢。因而现有技术无法突破实时性响应的瓶颈。因而考虑更有效的交互方法，支持更准确、更快的输入响应，让用户获得更好地体验。

发明内容

本发明的目的是在虚拟光学键盘的开发中，提出一种人机交互的方法，自动检测用户输入，并获得响应。通过该方法得到更准确的输入识别和更小的时延，改善用户体验。

相应的，本发明实施例提供了一种应用在虚拟光学键盘人机交互方法，包括如下步骤：

通过激光在媒介上显示虚拟键盘；

用户进行键盘输入；

采用单个摄像头进行图像采样；

自动光学检测技术，完成信息识别；

键盘触发响应；

用户获取响应信息。

实施本发明实施例，随着电子设备性能的提升和智能化水平的提高，消费者倾向于使用更加方便、自然、友好的人机交互活动。虚拟光学键盘作为输入终端，是人机交互的重要媒介。本发明的目的是在虚拟光学键盘的开发中，提出一种自动检测输入的方法，通过该方法得到更好地输入响应和更小的延迟，具有廉价、实时性和准确性的优点。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅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它的附图。

图1是本发明实施例中的应用在虚拟光学键盘的人机交互方法流程图；

图2是本发明实施例中的图像预处理阶段流程图。

具体实施方式

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，所描述的实施例仅仅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作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明的目的是在虚拟光学键盘的开发中，提出一种人机交互的方法，自动检测用户输入，并获得响应。通过该方法得到更准确的输入识别和更小的时延，改善用户体验。

本发明提供了一种应用在虚拟光学键盘的人机交互方法。如图1所示，为该虚拟光学键盘的人机交互方法流程图，本文采用的交互方法主要步骤如下：

通过激光在媒介上（如手掌、桌面、墙壁）显示虚拟键盘；

用户进行键盘输入；

采用单个摄像头进行图像采样；

自动光学检测技术，是关键步骤，完成信息识别；

键盘触发响应，如亮度变化等；

用户获取响应信息。

图像预处理、识别手指定位应用了自动光学检测技术，这也是虚拟光学键盘的核心，它的算法复杂度和准确度，关系到整个光学键盘的性能。主要划分为图像预处理、主要特征提取和手指定位识别等领域。

图像预处理阶段如图2所示，首先滤除背景，本发明采用差影法，它是基于背景的像素点不便这一原则来检测前景目标，将目标图像和背景图像相减，消除背景图像。本发明为了提高实时性，采用了一种简单的算法，在连续的视频的图像帧间进行差分计算。如式子（1）所示：

S=|R1-R2|+|B1-B2|+|G1-G2|  (1)

其中，R1，B1，G1和R2，B2，G2分别是当前RGB图像和前一帧RGB图像中各个像素点各个颜色分量。通过设定合适的阈值thread，如果S>thread，认为该区域是变化的，否则，认为未变化的区域，将其滤除。然后将图像转换为灰度图像，然后获得二值的手势图像。将该二值化区域进行水平和竖直方向的投影，根据投影所得的直方图设置阈值，获得手指所在的矩形区域。

随着电子设备性能的提升和智能化水平的提高，消费者倾向于使用更加方便、自然、友好的人机交互活动。虚拟光学键盘作为输入终端，是人机交互的重要媒介。本发明的目的是在虚拟光学键盘的开发中，提出一种自动检测输入的方法，通过该方法得到更好地输入响应和更小的延迟，具有廉价、实时性和准确性的优点本领域普通技术人员可以理解上述实施例的各种方法中的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件来完成，该程序可以存储于一计算机可读存储介质中，存储介质可以包括：只读存储器（ROM，Read OnlyMemory）、随机存取存储器（RAM，Random Access Memory）、磁盘或光盘等。

以上对本发明实施例所提供的一种应用在虚拟光学键盘人机交互方法进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (1)

1.一种应用在虚拟光学键盘人机交互方法，其特征在于，包括如下步骤：

通过激光在媒介上显示虚拟键盘；

用户进行键盘输入；

采用单个摄像头进行图像采样；

自动光学检测技术，完成信息识别；

键盘触发响应；

用户获取响应信息。

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