CN104765475A - 穿戴式虚拟键盘及其实现方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种穿戴式虚拟键盘及其实现方法，穿戴式虚拟键盘包括指套或指贴以及数据处理输出设备，指套或指贴穿戴于用户手指上，并分别对应手指指纹信息和初始化键盘信息，指套或指贴上设有根据敲击动作，识别敲击的手指指纹信息、感知手指与敲击面的接触面积信息并发送给数据处理输出设备的芯片；数据处理输出设备与指套或指贴连接，接收并解析芯片发送的手指指纹信息和接触面积信息，数据处理输出设备包括数据处理装置和输出显示装置，数据处理装置根据手指指纹信息和接触面积信息，生成手指输入信息并发送给输出显示装置，输出显示装置输出显示手指输入信息。本发明的穿戴式虚拟键盘占用空间小又方便随身携带，双手可以自由移动，准确率高。

Description

穿戴式虚拟键盘及其实现方法

技术领域

本发明涉及一种多媒体设备，具体地说，涉及一种虚拟键盘及其实现方法。

背景技术

目前主流的物理键盘体积大，比较笨重而不方便随身携带，同时双手必须放在键盘上才可以输入，不适合特殊场合使用；现有的虚拟键盘需要额外的设备来提供摄像头或者激光来实现键盘的功能，但是准确率不高。市面上已实现的穿戴式虚拟键盘和扫描式虚拟键盘，有激光虚拟键盘、数据手套、基于视频的手势识别虚拟键盘、基于仿生表面肌电信号虚拟键盘和流体概念键盘LiquidKeyboard。

激光虚拟键盘必须在一个桌面上投影出类似于全尺寸的电脑键盘，占用空间大，同时在输入时双手必须与投影在桌面上的键盘相匹配，双手不能随便移动；且由于投影的键盘没有物理感官感觉，准确率不是很高。数据手套通过检测手指的弯曲度来实现人机交互，实现虚拟键盘时准确率也不高。对于基于视频的手势识别智能设备而言，用户必须将双手放置在视频设备扫描的范围内，占用空间大，同时准确率不高，双手不能随意活动。对基于表面肌电信号识别手势的智能设备而言，用户在敲击输入时，手指上下摆动的浮动不是很大，因此，输入的数据的准确率会比较低，而且，双手必须放在一个平面上，双手不能自由移动。

发明内容

本发明的目的在于提供一种占用空间小又方便随身携带的穿戴式虚拟键盘，在输入时双手可以自由移动，且准确率高，适用多种场合。

本发明的另一目的在于提供一种穿戴式虚拟键盘的实现方法，采用该方法实现的穿戴式虚拟键盘，占用空间小又方便随身携带，在输入时双手可以自由移动，且准确率高。

为了实现上述目的，本发明所采用的技术方案如下：

一种穿戴式虚拟键盘，包括指套或指贴以及数据处理输出设备，所述指套或指贴穿戴于用户手指上，所述指套或指贴分别对应手指指纹信息和初始化键盘信息，所述指套或指贴上设置有芯片，所述芯片根据用户接触性的敲击动作，识别敲击的手指指纹信息、感知手指与敲击面的接触面积信息并发送给所述数据处理输出设备；所述数据处理输出设备与所述指套或指贴连接，用于接收并解析所述芯片发送的手指指纹信息和接触面积信息，所述数据处理输出设备包括数据处理装置和输出显示装置，所述数据处理装置根据手指指纹信息和接触面积信息，生成手指输入信息并发送给所述输出显示装置，所述输出显示装置输出显示所述手指输入信息。

进一步，所述指套或指贴形状与手指相匹配。

进一步，所述芯片内设有半导体电容传感器。

进一步，所述指套或指贴与所述数据处理输出设备通过无线方式连接。

进一步，所述芯片内设有无线发射器，所述数据处理输出设备内设有无线接收器。

进一步，所述指套或指贴与所述数据处理输出设备采用蓝牙技术连接。

进一步，所述指套或指贴与所述数据处理输出设备通过有线方式连接。

进一步，所述数据处理输出设备设有外接接口。

进一步，所述输出显示装置输出显示的所述手指输入信息为文字信息或语音信息。

一种穿戴式虚拟键盘的实现方法，包括以下步骤：指套或指贴以及数据处理输出设备进行初始化，所述指套或指贴分别对应手指指纹信息和初始化键盘信息，所述指套或指贴和所述数据处理输出设备时钟保持同步；所述指套或指贴穿戴于用户手指上，用户进行接触性的敲击动作；所述指套或指贴上设置的芯片根据用户接触性的敲击动作，识别敲击的手指指纹信息、感知手指与敲击面的接触面积信息，并发送给所述数据处理输出设备；所述数据处理输出设备接收并解析所述芯片发送的手指指纹信息和接触面积信息，所述数据处理输出设备的所述数据处理装置根据手指指纹信息和接触面积信息，生成手指输入信息并发送给所述数据处理输出设备的所述输出显示装置；所述输出显示装置输出显示所述手指输入信息。

与现有技术相比，本发明的穿戴式虚拟键盘的指套或指贴穿戴于用户手指上，与指套或指贴连接的数据处理输出设备可以随意放置，占用空间小，又方便随身携带，在输入时双手可以自由移动，且准确率高，适用多种场合；数据处理输出设备包括数据处理装置和输出显示装置，可独立进行工作，在键盘不工作的时候，数据处理输出设备作为一个独立的触摸设备，可以看视频、玩游戏、看文件，增加了实用性。

附图说明

图1为本发明的指套戴在手指上的示意图；

图2为本发明实施例1的初始化键盘信息的分配表；

图3为本发明的穿戴式虚拟键盘的结构框图；

图4为本发明实施例1的流程示意图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明穿戴式虚拟键盘及其实现方法作进一步说明。

本发明公开了一种穿戴式虚拟键盘，所述穿戴式虚拟键盘包括穿戴于用户手指上的指套或指贴，以及与所述指套或指贴连接的数据处理输出设备，所述指套或指贴形状与手指相匹配。

所述指套或指贴分别对应手指指纹信息和初始化键盘信息，所述指套或指贴上设置有芯片，所述芯片根据用户接触性的敲击动作，识别敲击的手指指纹信息、感知手指与敲击面的接触面积信息并发送给所述数据处理输出设备。

所述数据处理输出设备用于接收并解析所述芯片发送的手指指纹信息和接触面积信息，所述数据处理输出设备包括数据处理装置和输出显示装置，所述数据处理装置根据手指指纹信息和接触面积信息，生成手指输入信息并发送给所述输出显示装置，所述输出显示装置输出显示所述手指输入信息。

所述指套或指贴与所述数据处理输出设备通过无线方式连接，所述指套或指贴与所述数据处理输出设备采用蓝牙技术连接。本发明也可以在所述芯片内设有无线发射器，所述数据处理输出设备内对应所述无线发射器设有无线接收器。或者，所述指套或指贴与所述数据处理输出设备也可以通过有线方式连接。

所述芯片内设有半导体电容传感器，所述半导体电容传感器根据指纹的嵴和峪与半导体电容感应颗粒形成的电容值大小不同，来判断什么位置是嵴什么位置是峪。所述半导体电容传感器的工作过程如下：通过对每个像素点上的电容感应颗粒预先充电到某一参考电压，当手指接触到半导体电容传感器上时，因为嵴是凸起、峪是凹下，根据电容值与距离的关系，会在嵴和峪的地方形成不同的电容值，然后利用放电电流进行放电。因为嵴和峪对应的电容值不同，所以其放电的速度也不同，嵴下的像素(电容量高)放电较慢，而处于峪下的像素(电容量低)放电较快。根据放电率的不同，可以探测到嵴和峪的位置，从而形成指纹图像数据。

所述数据处理输出设备设有外接接口，通过所述外接接口，所述数据处理输出设备能与外界相连并进行信息的交换。所述输出显示装置输出显示的所述手指输入信息为文字信息或语音信息。

本发明还公开了一种穿戴式虚拟键盘的实现方法，包括以下步骤：

指套或指贴以及数据处理输出设备进行初始化，所述指套或指贴分别对应手指指纹信息和初始化键盘信息，所述指套或指贴和所述数据处理输出设备时钟保持同步。

所述指套或指贴穿戴于用户手指上，用户进行接触性的敲击动作。

所述指套或指贴上设置的芯片根据用户接触性的敲击动作，识别敲击的手指指纹信息、感知手指与敲击面的接触面积信息，并发送给所述数据处理输出设备。

所述数据处理输出设备接收并解析所述芯片发送的手指指纹信息和接触面积信息，所述数据处理输出设备的所述数据处理装置根据手指指纹信息和接触面积信息，生成手指输入信息并发送给所述数据处理输出设备的所述输出显示装置。

所述输出显示装置输出显示所述手指输入信息。

指纹识别是目前比较成熟且价格便宜的生物识别技术，每个手指的指纹都是人体独一无二的特征，并且它们的复杂度足以提供用于鉴别的特征。本发明将十个指套或指贴分别戴在十个手指上，每个指套或指贴对应一个手指。

经过初始化之后，每个指套或指贴对应一个手指的指纹信息，同时将键盘信息对应分配给10个手指，比如左手小指对应QAZ三个字母，左手无名指对应WSX三个字母，这样在敲击输入时通过指纹识别技术判断出哪个手指做敲击动作，同时敲击手指的输入信息被锁定在固定的几个字母范围之内，准确率明显提高。

然后通过指套或指贴与桌面的接触面积来判断是哪个字母，可以设置左手小指敲击Q字母时接触面积最大，敲击A字母时与桌面的接触面积次之，敲击Z字母时接触面积是最小的，同样地，左手无名指敲击W字母时接触面积最大，敲击S字母时与桌面的接触面积次之，敲击X字母时接触面积是最小的。

手指指纹信息数据和敲击手指与敲击面的接触面积信息发送给数据处理输出设备后，数据处理输出设备进行处理并输出显示手指的输入信息。数据处理输出设备在没有输入时可以进行简单的活动，比如看视频，听音乐，看文件，玩游戏等。

本发明将十个带有芯片的指套或指贴戴在手指头上，手指在桌面上或其他平面上做正常的敲击动作，十个指套或指贴通过无线技术或其他方式与数据处理输出设备连接，数据处理输出设备通过传回的数据判断并生成手指输入信息，最后将手指输入信息显示在屏幕上或者将手指输入信息转换为语音信息输出。

本发明还适用于语言交流障碍者，可以通过随身携带的穿戴式键盘来输入信息，并可以将文本信息转化为语音播放，从而与人进行交流互动。

实施例1

请参阅图1和图3，本实施例的穿戴式虚拟键盘包括穿戴于用户十个手指上的指套1，以及与所述指套1连接的数据处理输出设备2。

所述指套1形状与手指相匹配，本发明并不限于此，当然，在其他实施例中，穿戴于用户十个手指上的指套1也可以用贴在手指上的指贴代替，所述指贴形状与手指相匹配。

所述指套1与所述数据处理输出设备2通过无线方式连接，根据双手与所述数据处理输出设备2的使用距离，所述指套1与所述数据处理输出设备2可以采用蓝牙技术连接。蓝牙的传输距离在10米以内，完全满足所述穿戴式虚拟键盘的需要，同时蓝牙的成本低，技术成熟，支持点对点及点对多点通信。本发明并不限于此，当然，在其他实施例中，所述芯片11内可以设有无线发射器，所述数据处理输出设备2内对应所述无线发射器设有无线接收器，以此实现所述指套1与所述数据处理输出设备2的无线连接，或者，所述指套1与所述数据处理输出设备2也可以通过有线方式连接，可以将某一只手的五个手指的所述指套1与所述数据处理输出设备2有线相连，所述数据处理输出设备2可以置于手腕处，另外一只手的五个手指的所述指套1通过无线方式与所述数据处理输出设备2相连。

请参阅图2，十个所述指套1分别对应用户的十个手指指纹信息，以及分配给每一个所述指套1的初始化键盘信息。每个手指上的所述指套1对应的初始化键盘信息为：左手小指QAZ，左手无名指WSX，左手中指EDC，左手食指RFV，左手大拇指TGB，右手大拇指YHN，右手食指UJM，右手中指IK,，右手无名指OL.，右手小指P;/，手指敲击上排字母时接触面积最大，手指敲击中间排字母时与桌面的接触面积次之，敲击下排字母时接触面积最小。

当然，根据用户打字的习惯不同，打不同行的时候手指接触面积大小排序也会不同，因此，也有可能是“手指敲击初始位置的键盘字母时手指与桌面的接触面积最大，敲击上排字母时接触面积次之，敲击下排字母时接触面积最小”，或者用户自己定义。另外，所述指套1的初始化键盘信息也可以是其他分布形式，不同手指对应的字母也是可以改变的。

每一所述指套1在靠近手指肚的位置上分别设置有芯片11，所述芯片11根据用户接触性的敲击动作，识别敲击的手指指纹信息、感知手指与敲击面的接触面积信息，并将所述手指指纹信息和所述接触面积信息发送给所述数据处理输出设备2。

所述芯片11内设有半导体电容传感器111，所述半导体电容传感器111根据指纹的嵴和峪与半导体电容感应颗粒形成的电容值大小不同，来判断什么位置是嵴什么位置是峪。所述半导体电容传感器111的工作过程如下：通过对每个像素点上的电容感应颗粒预先充电到某一参考电压，当手指接触到半导体电容传感器111上时，因为嵴是凸起、峪是凹下，根据电容值与距离的关系，会在嵴和峪的地方形成不同的电容值，然后利用放电电流进行放电。因为嵴和峪对应的电容值不同，所以其放电的速度也不同，嵴下的像素(电容量高)放电较慢，而处于峪下的像素(电容量低)放电较快。根据放电率的不同，可以探测到嵴和峪的位置，从而形成指纹图像数据。

所述芯片11通过设置其内的所述半导体电容传感器111感知手指与敲击面的接触面积信息，所述手指与敲击面的接触面积可以通过敲击动作时所述指套1与敲击面接触的像素数确定。所述芯片11将所述手指指纹信息和所述接触面积信息发送给所述数据处理输出设备2。

所述数据处理输出设备2用于接收并解析所述芯片11发送的手指指纹信息和接触面积信息。所述数据处理输出设备2包括数据处理装置21和输出显示装置22，所述数据处理装置21根据手指指纹信息和接触面积信息，生成手指输入信息并发送给所述输出显示装置22，所述输出显示装置22输出显示所述手指输入信息。

当用户做接触性的敲击动作，进行敲击输入时，所述数据处理装置21根据所述芯片11发送的手指指纹信息，判断出是哪个手指做敲击键盘动作，把输入范围缩小到一个很小的范围内。然后根据所述芯片11发送的接触面积信息，按照手指敲击上排字母时接触面积最大，敲击中间排字母时与桌面的接触面积次之，敲击下排字母时接触面积最小的原则，判断输入的是哪个字母，从而生成手指输入信息并发送给所述输出显示装置22，所述手指输入信息为文字信息或语音信息。所述输出显示装置22接收所述数据处理装置21发送的所述手指输入信息，并输出显示所述手指输入信息。

所述数据处理输出设备2既可以作为数据、信息处理与显示输出的设备，又可以独立进行工作，在空闲状态或键盘不工作的时候，作为一个独立的智能触摸设备，通过在所述数据处理输出设备2中嵌入简单的操作系统，可以看视频、玩游戏、看文件，进行娱乐学习等功能。同时，所述数据处理输出设备2内设有一个外接接口，通过所述外接接口，所述数据处理输出设备2能与外界相连进行信息的交换，增加了其实用性。

请参阅图2、图3和图4，本实施例的穿戴式虚拟键盘的实现方法，包括以下步骤：

首先，将十个指套1以及数据处理输出设备2进行初始化，十个所述指套1分别对应用户的十个手指指纹信息，以及分配给每一个所述指套1的初始化键盘信息，同时，将所述指套1和所述数据处理输出设备2设置时钟同步。

请参阅图2，每个手指上的所述指套1对应的初始化键盘信息为：左手小指QAZ，左手无名指WSX，左手中指EDC，左手食指RFV，左手大拇指TGB，右手大拇指YHN，右手食指UJM，右手中指IK,，右手无名指OL.，右手小指P;/，手指敲击上排字母时接触面积最大，手指敲击中间排字母时与桌面的接触面积次之，敲击下排字母时接触面积最小。

当然，根据用户打字的习惯不同，打不同行的时候手指接触面积大小排序也会不同，因此，也有可能是“手指敲击初始位置的键盘字母时手指与桌面的接触面积最大，敲击上排字母时接触面积次之，敲击下排字母时接触面积最小”，或者用户自己定义。另外，所述指套1的初始化键盘信息也可以是其他分布形式，不同手指对应的字母也是可以改变的。

其次，将十个所述指套1分别穿戴于用户的十个手指上，所述指套1与所述数据处理输出设备2之间的蓝牙无线连接启动。

所述指套1与所述数据处理输出设备2之间的蓝牙无线连接启动后，先判断十个手指上的所述指套1与所述数据处理输出设备2之间无线连接的时钟是否同步，如果时钟同步，用户进行接触性的敲击动作；如果时钟不同步，则校正所述指套1与所述数据处理输出设备2的同步时钟，校正完成后，用户再进行接触性的敲击动作。

然后，所述指套1上设置的芯片11根据用户接触性的敲击动作，识别敲击的手指指纹信息、感知手指与敲击面的接触面积信息，并发送给所述数据处理输出设备2。

所述芯片11内设有半导体电容传感器111，所述半导体电容传感器111根据指纹的嵴和峪与半导体电容感应颗粒形成的电容值大小不同，来判断什么位置是嵴什么位置是峪。所述半导体电容传感器111的工作过程如下：通过对每个像素点上的电容感应颗粒预先充电到某一参考电压，当手指接触到半导体电容传感器111上时，因为嵴是凸起、峪是凹下，根据电容值与距离的关系，会在嵴和峪的地方形成不同的电容值，然后利用放电电流进行放电。因为嵴和峪对应的电容值不同，所以其放电的速度也不同，嵴下的像素(电容量高)放电较慢，而处于峪下的像素(电容量低)放电较快。根据放电率的不同，可以探测到嵴和峪的位置，从而形成指纹图像数据。

所述芯片11通过设置其内的所述半导体电容传感器111感知手指与敲击面的接触面积信息，所述手指与敲击面的接触面积可以通过敲击动作时所述指套1与敲击面接触的像素数确定。所述芯片11将所述手指指纹信息和所述接触面积信息发送给所述数据处理输出设备2。

接着，所述数据处理输出设备2接收并解析所述芯片11发送的手指指纹信息和接触面积信息，所述数据处理输出设备2的数据处理装置21根据手指指纹信息和接触面积信息，生成手指输入信息并发送给所述数据处理输出设备2的输出显示装置22。

当用户做接触性的敲击动作，进行敲击输入时，所述数据处理装置21根据所述芯片11发送的手指指纹信息，判断出是哪个手指做敲击键盘动作，把输入范围缩小到一个很小的范围内。然后根据所述芯片11发送的接触面积信息，按照手指敲击上排字母时接触面积最大，敲击中间排字母时与桌面的接触面积次之，敲击下排字母时接触面积最小的原则，判断输入的是哪个字母，从而生成手指输入信息并发送给所述输出显示装置22，所述手指输入信息为文字信息或语音信息。

最后，所述输出显示装置22接收所述数据处理装置21发送的所述手指输入信息，并通过文字形式或语音形式输出显示所述手指输入信息。

由于十个所述指套1和所述数据处理输出设备2的各时钟保持同步，所述数据处理输出设备2可以同时接收所述指套1发送的手指指纹信息和接触面积信息，而不会互相干扰。

本发明通过手指指纹信息确定哪个手指做按键操作，再通过接触面积信息判断具体的输入内容，准确率高；指套或指贴穿戴于用户手指上，与指套或指贴连接的数据处理输出设备可以在许可的范围内按用户习惯随意放置，占用空间小，又方便随身携带，在输入时双手可以自由移动，适用多种场合；数据处理输出设备包括数据处理装置和输出显示装置，可独立进行工作，在键盘不工作的时候，数据处理输出设备作为一个独立的触摸设备，可以看视频、玩游戏、看文件，增加了实用性。

上述说明是针对本发明较佳可行实施例的详细说明，但实施例并非用以限定本发明的专利申请范围，凡本发明所揭示的技术精神下所完成的同等变化或修饰变更，均应属于本发明所涵盖专利范围。

Claims (10)

1.一种穿戴式虚拟键盘，包括指套或指贴以及数据处理输出设备，其特征在于：

所述指套或指贴穿戴于用户手指上，所述指套或指贴分别对应手指指纹信息和初始化键盘信息，所述指套或指贴上设置有芯片，所述芯片根据用户接触性的敲击动作，识别敲击的手指指纹信息、感知手指与敲击面的接触面积信息并发送给所述数据处理输出设备；

所述数据处理输出设备与所述指套或指贴连接，用于接收并解析所述芯片发送的手指指纹信息和接触面积信息，

所述数据处理输出设备包括数据处理装置和输出显示装置，所述数据处理装置根据手指指纹信息和接触面积信息，生成手指输入信息并发送给所述输出显示装置，所述输出显示装置输出显示所述手指输入信息。

2.如权利要求1所述的穿戴式虚拟键盘，其特征在于：所述指套或指贴形状与手指相匹配。

3.如权利要求1所述的穿戴式虚拟键盘，其特征在于：所述芯片内设有半导体电容传感器。

4.如权利要求1所述的穿戴式虚拟键盘，其特征在于：所述指套或指贴与所述数据处理输出设备通过无线方式连接。

5.如权利要求4所述的穿戴式虚拟键盘，其特征在于：所述芯片内设有无线发射器，所述数据处理输出设备内设有无线接收器。

6.如权利要求4所述的穿戴式虚拟键盘，其特征在于：所述指套或指贴与所述数据处理输出设备采用蓝牙技术连接。

7.如权利要求1所述的穿戴式虚拟键盘，其特征在于：所述指套或指贴与所述数据处理输出设备通过有线方式连接。

8.如权利要求1所述的穿戴式虚拟键盘，其特征在于：所述数据处理输出设备设有外接接口。

9.如权利要求1所述的穿戴式虚拟键盘，其特征在于：所述输出显示装置输出显示的所述手指输入信息为文字信息或语音信息。

10.一种穿戴式虚拟键盘的实现方法，其特征在于，包括以下步骤：

指套或指贴以及数据处理输出设备进行初始化，所述指套或指贴分别对应手指指纹信息和初始化键盘信息，所述指套或指贴和所述数据处理输出设备时钟保持同步；

所述指套或指贴穿戴于用户手指上，用户进行接触性的敲击动作；

所述指套或指贴上设置的芯片根据用户接触性的敲击动作，识别敲击的手指指纹信息、感知手指与敲击面的接触面积信息，并发送给所述数据处理输出设备；

所述数据处理输出设备接收并解析所述芯片发送的手指指纹信息和接触面积信息，所述数据处理输出设备的所述数据处理装置根据手指指纹信息和接触面积信息，生成手指输入信息并发送给所述数据处理输出设备的所述输出显示装置；

所述输出显示装置输出显示所述手指输入信息。