CN109669554B - 用于触控杆体的手势辨识方法 - Google Patents
用于触控杆体的手势辨识方法 Download PDFInfo
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Abstract
本发明提供一种用于触控杆体的手势辨识方法,用于辨识施加在第一触控杆体及第二触控杆体上的手势,该手势具有不同种类,其特征在于,该第一触控杆体的周向面包覆有第一触控感测器,该第一触控感测器包括多个第一压力感测单元;该第二触控杆体的周向面包覆有第二触控感测器,该第二触控感测器包括多个第二压力感测单元。本发明的用于触控杆体的手势辨识方法能够根据第一压力感测单元及第二压力感测单元感测到的压力总和、压力重心以及压力位置来精确的辨别手势,并根据不同的手势执行不同的操作命令。
Description
技术领域
本发明涉及手势辨识领域,尤其是涉及一种用于触控杆体的手势辨识方法。
背景技术
目前电竞游戏中的赛车以及玩具车均需要设置外部推杆来操作赛车或者玩 具车的运行方向,现有的推杆主要采用机械的移位来判断手势,从而确定操作 指令,操作起来很不灵敏,因此,有必要设计一种新的用于触控杆体的手势辨 识方法去克服上述问题。
发明内容
鉴于现有技术中的问题,本发明的目的在于提供一种用于触控杆体的手势 辨识方法,能够精确的辨别手势,并根据不同的手势执行不同的操作命令。
为了达到上述目的,本发明提出一种用于触控杆体的手势辨识方法,用于 辨识施加在触控杆体的手势,该手势具有不同种类,该触控杆体包含第一触控 杆体及第二触控杆体,其特征在于,该第一触控杆体的周向面包覆有第一触控 感测器,该第一触控感测器包括多个第一压力感测单元;该第二触控杆体的周 向面包覆有第二触控感测器,该第二触控感测器包括多个第二压力感测单元, 当该第一触控杆体或/和该第二触控杆体被施加该手势时,该手势辨识方法根据 以下步骤来判断该手势的种类:
a1)判断所有该第一压力感测单元或所有该第二压力感测单元感测到的压 力总和是否大于第一压力阈值,若是,则说明该手势的种类为第一手势,若否, 进入步骤a2);
a2)获取该第一触控感测器感测到的第一压力的重心及方向,获取该第二 触控感测器感测到的第二压力的重心及方向,根据该第一压力的重心相对该第 一触控杆体的中心对称轴的位置变化情况、该第二压力的重心相对该第二触控 杆体的中心对称轴的位置变化情况、该第一压力的方向以及该第二压力的方向 来判断该手势的种类。
作为可选的方案,该第一触控杆体及该第二触控杆体为连接在一起的整体 结构;或者该第一触控杆体及该第二触控杆体为相互分离的两个独立结构。
作为可选的方案,在步骤a2)中,当该第一压力的重心相对该第一触控杆 体的中心对称轴的位置不变,且该第二压力的重心相对该第二触控杆体的中心 对称轴位置不变时,该手势的种类判断方法如下:
若该第一压力的方向与该第二压力的方向相同且均指向第一方向,则说明 该手势为第二手势;
若该第一压力的方向与该第二压力的方向相同且均指向第二方向,则说明 该手势为第三手势,其中该第二方向与该第一方向不同;
若该第一压力的方向与该第二压力的方向相反,且该第一压力的方向指向 该第一方向,该第二压力的方向指向该第二方向,则说明该手势为第四手势;
若该第一压力的方向与该第二压力的方向相反,且该第一压力的方向指向 该第二方向,该第二压力的方向指向该第一方向,则说明该手势为第五手势。
作为可选的方案,在步骤a2)中,当该第一压力的重心相对该第一触控杆 体的中心对称轴的位置改变,且该第二压力的重心相对该第二触控杆体的中心 对称轴位置改变时,该手势的种类判断方法如下:
若该第一压力的重心相对该第一触控杆体的中心对称轴沿着第三方向运动, 该第二压力的重心相对该第二触控杆体的中心对称轴沿着该第三方向运动,则 说明该手势为第六手势;
若该第一压力的重心相对该第一触控杆体的中心对称轴沿着第四方向运动, 该第二压力的重心相对该第二触控杆体的中心对称轴沿着该第四方向运动,则 说明该手势为第七手势;
若该第一压力的重心相对该第一触控杆体的中心对称轴沿着该第三方向运 动,该第二压力的重心相对该第二触控杆体的中心对称轴沿着该第四方向运动, 则说明该手势为第八手势;
若该第一压力的重心相对该第一触控杆体的中心对称轴沿着该第四方向运 动,该第二压力的重心相对该第二触控杆体的中心对称轴沿着该第三方向运动, 则说明该手势为第九手势。
作为可选的方案,该第一触控杆体横截面为圆形,步骤a1)中采用以下方 法来计算所有该第一压力感测单元感测到的压力总和:
b1)在该第一触控杆体的周向面定义位置不同的第一基准点以及第二基准点, 该第一基准点与该第二基准点位于该第一触控杆体的同一横截面上;
b2)将与该第一触控杆体的中心对称轴平行且以该第一基准点为原点的直线 定义为第一直线坐标轴,将与该第一触控杆体的中心对称轴垂直、以该第一基 准点为原点、且自该第一基准点沿着该第一触控杆体的周向面至该第二基准点 的曲线定义为第一曲线坐标轴,则所有该第一压力感测单元的位置可分解为在 该第一直线坐标轴上的第一位置以及在该第一曲线坐标轴上的第二位置;
b3)将该第一曲线坐标轴拉伸形成第二直线坐标轴,该第二直线坐标轴垂直 该第一直线坐标轴,该第一曲线坐标轴上的第二位置在该第二直线坐标轴上形 成第三位置;
b4)根据以下公式即可得出所有该第一压力感测单元感测到的压力总和:
其中,∑F为所有该第一压力感测单元感测到的压力总和,x为该第一压力 感测单元的该第一位置,y为该第一压力感测单元的该第三位置,Fxy为具有该 第一位置及该第三位置的该第一压力感测单元感测到的压力;R为该第一触控杆 体的横截面半径。
作为可选的方案,根据以下公式即可得出施加在第一触控杆体上的力矩总 和:
其中,∑M为施加在第一触控杆体上的力矩总和。
作为可选的方案,步骤a2)中采用以下公式来确定该第一压力的重心的实 时位置:
其中,∑x为该第一压力的重心的该第一位置,∑y为该第一压力的重心的该 第三位置,x为该第一压力感测单元的该第一位置,y为该第一压力感测单元的 该第三位置,Fxy为具有该第一位置及该第三位置的该第一压力感测单元感测到 的压力。
作为可选的方案,当该第一触控杆体及该第二触控杆体处于初始状态时, 该第一触控杆体与该第二触控杆体镜像对称或者该第一触控杆体沿着直线运动 后与该第二触控杆体重合,该第一触控杆体与该第二触控杆体的中心对称轴相 互平行。
作为可选的方案,该第一方向为直线方向,该第三方向为旋转方向;该第 一方向垂直该中心对称轴,该第一方向与该第二方向相反;该第三方向为相对 该中心对称轴顺时针旋转的方向,该第三方向与该第四方向相反,即该第四方 向为相对该中心对称轴逆时针旋转的方向。
作为可选的方案,当该手势用于操作推车或者电子游戏中的汽车时,该第 一手势至该第九手势对应不同的操作命令。
作为可选的方案,该第一手势为停车操作命令,该第二手势为向前操作命 令,该第三手势为向后操作命令,该第四手势为向右转操作命令,该第五手势 为向左转操作命令,该第六手势、该第七手势、该第八手势及该第九手势为可 扩展功能的操作命令。
与现有技术相比,本发明的用于触控杆体的手势辨识方法能够根据第一压 力感测单元及第二压力感测单元感测到的压力总和、压力重心以及压力方向来 精确的辨别手势,并根据不同的手势执行不同的操作命令。
以下结合附图和具体实施例对本发明进行详细描述,但不作为对本发明的 限定。
附图说明
图1为本发明的手势辨识方法判断步骤图;
图2为本发明的第一触控杆体及第二触控杆体被第一手势操作时的受力示 意图;
图3为本发明的第一触控杆体及第二触控杆体被第二手势操作时的受力示 意图;
图4为本发明的第一触控杆体及第二触控杆体被第三手势操作时的受力示 意图;
图5为本发明的第一触控杆体及第二触控杆体被第四手势操作时的受力示 意图;
图6为本发明的第一触控杆体及第二触控杆体被第五手势操作时的受力示 意图;
图7为本发明的第一触控杆体及第二触控杆体被第六手势操作时的受力示 意图;
图8为本发明的第一触控杆体及第二触控杆体被第七手势操作时的受力示 意图;
图9为本发明的第一触控杆体及第二触控杆体被第八手势操作时的受力示 意图;
图10为本发明的第一触控杆体及第二触控杆体被第九手势操作时的受力示 意图;
图11为本发明的第一触控杆体的结构示意图;
图12为本发明的第一触控杆体的周向面展开前与展开后的对比图;
图13为本发明的第一压力感测单元感测到的压力的分解示意图。
具体实施方式
为使对本发明的目的、构造、特征及其功能有进一步的了解,兹配合实施 例详细说明如下。
本发明提供一种用于触控杆体的手势辨识方法,用于辨识施加在触控杆体 上的手势,手势具有不同种类,该触控杆体包含第一触控杆体及第二触控杆体, 第一触控杆体及第二触控杆体可以为连接在一起的整体结构以增强稳固性,也 可以为相互分离的两个独立结构以增强灵活性,可以使用者的需求进行设计。 当第一触控杆体及第二触控杆体处于初始状态(自然状态)时,第一触控杆体 与第二触控杆体镜像对称或者第一触控杆体沿着直线运动后与第二触控杆体重 合,第一触控杆体与第二触控杆体的中心对称轴相互平行。
其中,第一触控杆体的周向面包覆有第一触控感测器,第一触控感测器包 括多个第一压力感测单元,所有第一压力感测单元矩阵式排列;第二触控杆体 的周向面包覆有第二触控感测器,第二触控感测器包括多个第二压力感测单元, 所有第二压力感测单元矩阵式排列。
在本实施例中,第一压力感测单元与第二压力感测单元均采用压力传感器 以感测手势的压力,在实际应用时,第一压力感测单元与第二压力感测单元还 可以采用按压开关来感测手势的压力,并不以此为限。
当第一触控杆体或/和第二触控杆体被施加手势时,如图1所示,图1为本 发明的手势辨识方法判断步骤图,手势辨识方法根据以下步骤来判断手势的种 类:
a1)判断所有第一压力感测单元或所有第二压力感测单元感测到的压力总 和是否大于第一压力阈值,若是,则说明手势的种类为第一手势(例如为停车 手势),若否,进入步骤a2);
a2)获取该第一触控感测器感测到的第一压力的重心及方向,获取该第二 触控感测器感测到的第二压力的重心及方向,根据该第一压力的重心相对该第 一触控杆体的中心对称轴的位置变化情况、该第二压力的重心相对该第二触控 杆体的中心对称轴的位置变化情况、该第一压力的方向以及该第二压力的方向 来判断该手势的种类。
在步骤a2)中,当第一压力的重心相对第一触控杆体的中心对称轴的位置 不变,且第二压力的重心相对第二触控杆体的中心对称轴位置不变时,手势的 种类判断方法如下:
若第一压力的方向与第二压力的方向相同且均指向第一方向(例如第一直 线方向),则说明手势为第二手势(例如为向前手势);
若第一压力的方向与第二压力的方向相同且均指向第二方向(例如第二直 线方向),则说明手势为第三手势(例如为向后手势),其中第二方向与第一方 向不同,优选的,第二方向与第一方向相反;
若第一压力的方向与第二压力的方向相反,且第一压力的方向指向第一方 向,第二压力的方向指向第二方向,则说明手势为第四手势(例如为向右转手 势);
若第一压力的方向与第二压力的方向相反,且第一压力的方向指向第二方 向,第二压力的方向指向第一方向,则说明手势为第五手势(例如为向左转手 势)。
在步骤a2)中,当第一压力的重心相对第一触控杆体的中心对称轴的位置 改变,且第二压力的重心相对第二触控杆体的中心对称轴位置改变时,手势的 种类判断方法如下:
若第一压力的重心相对第一触控杆体的中心对称轴沿着第三方向(例如顺 时针旋转方向)运动,第二压力的重心相对第二触控杆体的中心对称轴沿着第 三方向运动,则说明手势为第六手势(例如为上锁手势);
若第一压力的重心相对第一触控杆体的中心对称轴沿着第四方向运动(例 如逆时针旋转方向),第二压力的重心相对第二触控杆体的中心对称轴沿着第四 方向运动,则说明手势为第七手势(例如为开锁手势);
若第一压力的重心相对第一触控杆体的中心对称轴沿着第三方向运动,第 二压力的重心相对第二触控杆体的中心对称轴沿着第四方向运动,则说明手势 为第八手势(例如为开抽屉手势);
若第一压力的重心相对第一触控杆体的中心对称轴沿着第四方向运动,第 二压力的重心相对第二触控杆体的中心对称轴沿着第三方向运动,则说明手势 为第九手势(例如为关抽屉手势)。
在本发明中,第一方向为直线方向,第三方向为旋转方向;第一方向垂直 上述中心对称轴,第一方向与第二方向相反;第三方向为相对上述中心对称轴 顺时针旋转的方向,第三方向与第四方向相反,即第四方向为相对中心对称轴 逆时针旋转的方向。
当应用本发明所述的手势辨识方法来操作推车或者电子游戏中的汽车时, 第一手势至第九手势对应不同的操作命令。操作命令可以包括停车、向前、向 后、向右、向左等。若所述推车上还设置可上锁的抽屉,操作命令还可以包括 上锁、开锁、开抽屉及关抽屉。
如图2至图10所示,图2为本发明的第一触控杆体及第二触控杆体被第一 手势操作时的受力示意图;图2中箭头所指的方向为触控杆体受到的压力方向, 图3至图10中的箭头所指的方向为手势的操作方向。在本实施例中,第一手势 为停车操作命令,第二手势为向前操作命令,第三手势为向后操作命令,第四 手势为向右转操作命令,第五手势为向左转操作命令,第六手势为上锁操作命 令,第七手势为开锁操作命令,第八手势为开抽屉操作命令,第九手势为关抽 屉操作命令。但是,不同手势对应的操作命令并不以此为限,于实际应用时, 一个手势对应一个操作命令即可,部分手势也可作为可扩展功能的操作命令,即不设置具体的操作命令,以便于将来扩展功能时使用。
如图11所示,图11为本发明的第一触控杆体的结构示意图,第一触控杆 体的周向面的部分区域B设有第一压力感测单元,于实际应用时,也可以在第 一触控杆体的周向面的全部区域设置第一压力感测单元,只要在操作者对第一 触控杆体施加手势时,操作者的手掌与第一触控杆体的接触面全部覆盖有第一 压力感测单元即可。
如图12和图13所示,图12为本发明的第一触控杆体的周向面展开前与展 开后的对比图,图13为本发明的第一压力感测单元感测到的压力的分解示意图。 在本实施例中,第一触控杆体与第二触控杆体均为圆柱形,故第一触控杆体与 第二触控杆体的横截面均为圆形,此时步骤a2)中可采用以下方法来计算所有 第一压力感测单元感测到的压力总和:
b1)在第一触控杆体的周向面定义位置不同的第一基准点A1以及第二基准 点A2,第一基准点A1与第二基准点A2位于第一触控杆体的同一横截面上,优 选地,第一基准点A1与第二基准点A2关于第一触控杆体的中心对称轴对称;
b2)将与第一触控杆体的中心对称轴平行且以第一基准点A1为原点的直线 定义为第一直线坐标轴L1,将与第一触控杆体的中心对称轴垂直、以第一基准 点A1为原点、且自第一基准点A1沿着第一触控杆体的周向面至第二基准点A2 的曲线定义为第一曲线坐标轴,则所有第一压力感测单元的位置可分解为在第 一直线坐标轴L1上的第一位置以及在第一曲线坐标轴上的第二位置;
b3)将第一曲线坐标轴拉伸形成第二直线坐标轴L3,第二直线坐标轴L3垂 直第一直线坐标轴L1,第一曲线坐标轴上的第二位置在第二直线坐标轴L3上 形成第三位置;
b4)根据以下公式即可得出所有第一压力感测单元感测到的压力总和:
其中,∑F为所有第一压力感测单元感测到的压力总和,x为第一压力感测 单元的第一位置,y为第一压力感测单元的第三位置,Fxy为具有第一位置及第 三位置的第一压力感测单元感测到的压力;R为任意一个触控杆体的横截面半径。
在本发明中,计算所有第二压力感测单元感测到的压力总和与计算所有第 一压力感测单元感测到的压力总和方法类似,故不再赘述。
在本发明中,还可以根据以下公式得出所有第一压力感测单元感测到的力 矩总和:
其中,∑M为所有第一压力感测单元感测到的力矩总和。
同理,第二压力感测单元感测到的力矩总和的计算方式与第一压力感测单 元感测到的力矩总和的计算方式类似,在此不再赘述。
当施加在第一触控杆体与第二触控杆体上的手势种类为第四手势(或第五 手势)时,若第一压力感测单元感测到的力矩总和与第二压力感测单元的感测 到的力矩总和的矢量差的绝对值较大,则第四手势向右转的力度较大(或第五 手势向左转的力度较大)。
此外,步骤a2)中采用以下公式来确定第一压力的重心的实时位置:
其中,∑x为第一压力的重心的第一位置,∑y为第一压力的重心的第三位置。
当第一压力的重心在一预定的时间范围内改变位置时,可根据第一压力的 重心的位置变化情况来判断第一压力的重心是朝向第三方向移动还是朝向第四 方向移动。同理,第二压力的重心的位置计算方式与第一压力的重心类似,故 不再赘述。
综上所述,本发明的用于触控杆体的手势辨识方法能够根据第一压力感测 单元及第二压力感测单元感测到的压力总和、压力重心以及压力方向来精确的 辨别手势,并根据不同的手势执行不同的操作命令。
藉由以上较佳具体实施例的详述,是希望能更加清楚描述本发明的特征与 精神,而并非以上述所揭露的较佳具体实施例来对本发明的保护范围加以限制。 相反地,其目的是希望能涵盖各种改变及具相等性的安排于本发明所欲申请的 权利要求的保护范围内。因此,本发明的权利要求的保护范围应该根据上述的 说明作最宽广的解释,以致使其涵盖所有可能的改变以及具相等性的安排。
Claims (9)
1.一种用于触控杆体的手势辨识方法,用于辨识施加在触控杆体的手势,该手势具有不同种类,该触控杆体包含第一触控杆体及第二触控杆体,其特征在于,该第一触控杆体的周向面包覆有第一触控感测器,该第一触控感测器包括多个第一压力感测单元;该第二触控杆体的周向面包覆有第二触控感测器,该第二触控感测器包括多个第二压力感测单元,当该第一触控杆体或/和该第二触控杆体被施加该手势时,该手势辨识方法根据以下步骤来判断该手势的种类:
a1) 判断所有该第一压力感测单元或所有该第二压力感测单元感测到的压力总和是否大于第一压力阈值,若是,则说明该手势的种类为第一手势,若否,进入步骤a2);
a2)获取该第一触控感测器感测到的第一压力的重心及方向,获取该第二触控感测器感测到的第二压力的重心及方向,根据该第一压力的重心相对该第一触控杆体的中心对称轴的位置变化情况、该第二压力的重心相对该第二触控杆体的中心对称轴的位置变化情况、该第一压力的方向以及该第二压力的方向来判断该手势的种类;
该第一触控杆体横截面为圆形,步骤a1)中采用以下方法来计算所有该第一压力感测单元感测到的压力总和:
b1)在该第一触控杆体的周向面定义位置不同的第一基准点以及第二基准点,该第一基准点与该第二基准点位于该第一触控杆体的同一横截面上;
b2)将与该第一触控杆体的中心对称轴平行且以该第一基准点为原点的直线定义为第一直线坐标轴,将与该第一触控杆体的中心对称轴垂直、以该第一基准点为原点、且自该第一基准点沿着该第一触控杆体的周向面至该第二基准点的曲线定义为第一曲线坐标轴,则所有该第一压力感测单元的位置可分解为在该第一直线坐标轴上的第一位置以及在该第一曲线坐标轴上的第二位置;
b3)将该第一曲线坐标轴拉伸形成第二直线坐标轴,该第二直线坐标轴垂直该第一直线坐标轴,该第一曲线坐标轴上的第二位置在该第二直线坐标轴上形成第三位置;
b4)根据以下公式即可得出所有该第一压力感测单元感测到的压力总和:
其中,为所有该第一压力感测单元感测到的压力总和,x为该第一压力感测单元的该第一位置,y为该第一压力感测单元的该第三位置,为具有该第一位置及该第三位置的该第一压力感测单元感测到的压力;R为该第一触控杆体的横截面半径;
于步骤a2)中采用以下公式来确定该第一压力的重心的实时位置:
2.如权利要求1所述的用于触控杆体的手势辨识方法,其特征在于,该第一触控杆体及该第二触控杆体为连接在一起的整体结构;或者该第一触控杆体及该第二触控杆体为相互分离的两个独立结构。
3.如权利要求1所述的用于触控杆体的手势辨识方法,其特征在于,在步骤a2)中,当该第一压力的重心相对该第一触控杆体的中心对称轴的位置不变,且该第二压力的重心相对该第二触控杆体的中心对称轴位置不变时,该手势的种类判断方法如下:
若该第一压力的方向与该第二压力的方向相同且均指向第一方向,则说明该手势为第二手势;
若该第一压力的方向与该第二压力的方向相同且均指向第二方向,则说明该手势为第三手势,其中该第二方向与该第一方向不同;
若该第一压力的方向与该第二压力的方向相反,且该第一压力的方向指向该第一方向,该第二压力的方向指向该第二方向,则说明该手势为第四手势;
若该第一压力的方向与该第二压力的方向相反,且该第一压力的方向指向该第二方向,该第二压力的方向指向该第一方向,则说明该手势为第五手势。
4.如权利要求3所述的用于触控杆体的手势辨识方法,其特征在于,在步骤a2)中,当该第一压力的重心相对该第一触控杆体的中心对称轴的位置改变,且该第二压力的重心相对该第二触控杆体的中心对称轴位置改变时,该手势的种类判断方法如下:
若该第一压力的重心相对该第一触控杆体的中心对称轴沿着第三方向运动,该第二压力的重心相对该第二触控杆体的中心对称轴沿着该第三方向运动,则说明该手势为第六手势;
若该第一压力的重心相对该第一触控杆体的中心对称轴沿着第四方向运动,该第二压力的重心相对该第二触控杆体的中心对称轴沿着该第四方向运动,则说明该手势为第七手势;
若该第一压力的重心相对该第一触控杆体的中心对称轴沿着该第三方向运动,该第二压力的重心相对该第二触控杆体的中心对称轴沿着该第四方向运动,则说明该手势为第八手势;
若该第一压力的重心相对该第一触控杆体的中心对称轴沿着该第四方向运动,该第二压力的重心相对该第二触控杆体的中心对称轴沿着该第三方向运动,则说明该手势为第九手势。
6.如权利要求4所述的用于触控杆体的手势辨识方法,其特征在于,当该第一触控杆体及该第二触控杆体处于初始状态时,该第一触控杆体与该第二触控杆体镜像对称或者该第一触控杆体沿着直线运动后与该第二触控杆体重合,该第一触控杆体与该第二触控杆体的中心对称轴相互平行。
7.如权利要求6所述的用于触控杆体的手势辨识方法,其特征在于,该第一方向为直线方向,该第三方向为旋转方向;该第一方向垂直该中心对称轴,该第一方向与该第二方向相反;该第三方向为相对该中心对称轴顺时针旋转的方向,该第三方向与该第四方向相反,即该第四方向为相对该中心对称轴逆时针旋转的方向。
8.如权利要求4所述的用于触控杆体的手势辨识方法,其特征在于,当该手势用于操作推车或者电子游戏中的汽车时,该第一手势至该第九手势对应不同的操作命令。
9.如权利要求8所述的用于触控杆体的手势辨识方法,其特征在于,该第一手势为停车操作命令,该第二手势为向前操作命令,该第三手势为向后操作命令,该第四手势为向右转操作命令,该第五手势为向左转操作命令,该第六手势、该第七手势、该第八手势及该第九手势为可扩展功能的操作命令。
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