CN1570841A - 三维输入设备和方法、相应的软键映射方法和虚拟键盘 - Google Patents

三维输入设备和方法、相应的软键映射方法和虚拟键盘 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种三维输入设备和方法、软键映射方法和使用软键映射方法构造的虚拟键盘。使用虚拟键盘输入信息的三维输入设备包括：传感装置，包括多个与手指相对应的传感器，该传感装置感测点击虚拟键盘的按钮的手指的运动；信号处理单元，用于处理从传感装置输出的信号以检测每个传感器的位置并提取关于手指运动的信息；手位置和手指次序确定单元，用于从由信号处理单元提取的信息中，确定点击按钮和哪个手指被用来点击按钮；键信息存储单元，用于存储关于多条映射到各自按钮的键信息和由点击所述点击按钮的手指次序映射的键值的信息；和键确定单元，用于找到对应于键信息存储单元中的手位置和手指次序确定单元处确定的信息的键值并输出该键值。

Description

三维输入设备和方法、相应的软键映射方法和虚拟键盘
技术领域
本发明涉及一种三维(3D)输入设备和方法、相应的软键映射方法、和使用所述映射方法构造的虚拟键盘，而且更具体地说，涉及一种3D输入设备和方法、相应的软键映射方法、和一种用于更有效地将数据输入到可佩带的或可移动的计算环境中的设备中的虚拟键盘。
背景技术
近来，戴在手上的用于在可佩带或可移动的计算环境中输入三维信息的信息输入设备正在被开发。这种信息输入设备的例子包括点击传感器手套、使用光纤感测手指的运动的手指环、和充气手套。这些数据输入设备是基于像图1中所示的QUERTY(标准的传统键盘)键盘的。在QUERTY键盘中，该键盘是当前标准键盘，一位对应于一个按钮，并且一个字符对应于所述一位。
在所述QUERTY键盘中，输入信息是通过从手指的运动中辨别手的运动来确定的，但这样存在下述问题。首先，要求手和手指的精确运动。也就是说，需要用户来学习在键盘上的精确的手指位置。这是困难的，因为所述QUERTY键盘有许多要显示的键，并且这种采用惯性(inertial)传感器的输入设备是对手和手指的运动敏感的。这样，在使用所述虚拟QUERTY键盘中，点击动作的错误率是低的，但是通过手和手指的运动来选择信息的错误率是高的。
第二，一个键可能多重(duplicably)映射到每个不同的手指，如图2A到2C中所示。例如，根据手位置(hand position)，当键是通过3个手指输入的时，在图2A的例子中，可能使用右边手指输入“h”，在图2B的例子中，可能使用中间手指输入“h”，在图2C的例子中，可能使用左边手指输入“h”。这里，由于存在3种用于输入一个键的可能性，因此输入信息的速度被降低，并且学习键盘的难度被增加。同样，由于可以通过使用不同的手指输入键，而不是使用单一固定的手指，这样存在问题，即由于功能和键组合不是必需的，所以无效率地使用了手指。因此，改进传统的信息输入方案是必须的，该方案将单一字符映射到单一键，并且具有将要被点击来输入信息的相应键。
发明内容
本发明提供一种三维(3D)输入设备和方法、相应的软键映射方法、和使用所述映射方法构造的虚拟键盘，通过所述映射方法多个字符被映射到每一个键上，并且输入信息是通过辨别点击键的手指顺序来确定的。
根据本发明的一个方面，提供了一种用于使用虚拟键盘来输入信息的3D输入设备，该设备包括：传感装置，包括多个与手指相对应的传感器，该传感装置用于感测点击所述虚拟键盘的按钮的手指的运动；信号处理单元，用于处理从所述传感装置输出的信号，以便检测每个传感器的位置并提取关于手指运动的信息；手位置和手指次序确定单元，用于从由所述信号处理单元所提取的信息中，来确定被点击的按钮和哪个手指被用来点击该按钮；键信息存储单元，用于存储关于多条映射到各个按钮的键信息和由点击所述点击按钮的手指次序所映射的键值的信息；以及键确定单元，用于找到与在所述键信息存储单元中的手位置和手指次序确定单元处所确定的信息相对应的键值并输出该键值。
根据本发明的另一个方面，提供了一种用于使用虚拟键盘来输入信息的3D输入方法，该方法包括：(a)在手指上安装多个传感器，并点击所述虚拟键盘中的一个虚拟按钮；(b)使用传感器感测手指点击的位置和哪个手指被用来点击；以及(c)从键信息存储单元中读取与所述感测到的手指位置和哪个手指被用来点击相对应的键值，并输出所述键值。
根据本发明的另一个方面，提供一种软键映射方法，用于将键映射到虚拟按钮上，其中所述虚拟按钮被包括在虚拟键盘内和由手指来点击所述虚拟按钮，并且手指被安装了多个传感器，所述方法包括：(a)确定传感器的数目；(b)将键值分配到预定的情况中，该预定的情况是从根据传感器的数目和是否由所述对应于传感器的手指执行点击而会发生的全部情况之中选择出来的；(c)将所述被分配的键值映射到虚拟按钮上；和(d)执行步骤(b)和(c)以便使所有的键都被选择。
根据本发明的另一个方面，提供了一种包括多个虚拟按钮的虚拟键盘，其中由手指点击所述虚拟按钮，并且手指被安装了多个传感器，所述虚拟键盘是通过使用一个方法将键值映射到所述虚拟按钮上和根据预定的状况来排列所述虚拟按钮来构造的，所述方法包括：(a)确定传感器的数目；(b)将键值分配到预定的情况中，该预定的情况是从根据传感器的数目和是否由所述对应于传感器的手指执行点击而会发生的全部情况之中选择出来的；(c)将所述被分配的键值映射到虚拟按钮上；和(d)执行步骤(b)和(c)以便使所有的键都被选择。
附图说明
本发明的上述和其它的特征和优点将通过参照附图详细地描述它的示范性实施例变得更加明显，其中：
图1是传统QUERTY键盘的视图；
图2A到图2C显示了在传统的虚拟键盘中不同手指来选择同一个键的情况；
图3是根据本发明的一种3D输入设备的方框图；
图4显示了根据在使用3个手指时，由每个手指执行的点击和由此分配到单一按钮的键值的情况的例子；
图5显示了根据在使用2个手指时，由每个手指执行的点击和由此分配到单一按钮的键值的例子；以及
图6A到6D显示了当使用多个手指时可以映射的按钮的各种键值的例子。
具体实施方式
图3是一种根据本发明的三维(3D)输入设备的方框图。图3中的所述3D输入设备包括传感装置30、信号处理单元32、手位置和手指次序确定单元34、键信息存储单元36、和键确定单元38。所述3D输入设备是基于虚拟键盘的，并且，在这里，一个按钮意味着一个软键按钮。
所述传感装置30包括多个传感器30-1、30-2、和30-3，它们可以被安装或戴在各个手指上。或者，所述传感装置30可以以手套的形式构成，在其上面传感器被安排在手指的适当的部分上。所述传感器30-1、30-2和30-3感测它们各自手指的运动来输出用于输入或选择信息的信号。任何种类的传感器，例如，输出数字信号的传感器，诸如惯性传感器，和输出模拟信号的传感器，诸如电位器、巨大磁阻(GMR)传感器、光学传感器、开/关转换器、和点击传感器，都可以被用作传感器30-1、30-2、和30-3。
所述信号处理单元32接收并处理以有线或无线的方式从所述传感器30-1、30-2和30-3中输出的信号，来识别各个传感器30-1、30-2和30-3的位置，并提取关于手指运动的信息。
所述手位置和手指次序确定单元34基于传感器位置和由信号处理单元32提取的手指运动的信息，来确定手位置和在安装了传感器的手指中的哪个手指被用来点击按钮。
键信息存储单元36存储根据哪个手指被用来点击所述按钮所确定的键值。
键确定单元38通过参考存储在键信息存储单元36中的键值，确定与当前被点击的按钮相对应的键值，并将所述键值输入到目标设备(未示出)。现在对存储在键信息存储单元36中的键值进行描述。根据点击按钮的手指的次序，即，按照次序哪一个手指被用来点击按钮，来确定键值。在使用n个手指的情况中，根据所述n个手指的次序，存在有(2n-1)种情况，所述手指可以被用来点击键，并且键可以被分配到每一种由用户指定的情况中。
图4显示了根据在使用3个手指时，由每个手指执行的点击和由此分配到单一按钮的键值的情况的的例子。特定地，图4(a)显示了在由3个手指中的每一个手指执行点击时的情况，图4(b)显示了将3个字符映射到按钮40的情况，图4(c)显示了将5个字符映射到按钮41的情况，以及图4(d)显示了将6个字符映射到键42的情况。在图4(b)中示出的情况中，当按钮40被仅仅使用第三个手指点击时，所述键值可以被映射为C，当按钮40被仅仅使用第二个手指点击时，所述键值被映射为B，和当按钮40被仅仅使用第一个手指点击时，所述键值被映射为D。随后，所述3个字符可以被映射到所述单一按钮40上。在图4(c)中示出的例子中，除了在图4(b)中示出的情况中的被映射的键值之外，两个或更多的字符可以被通过使用两个手指基本上同时(substantially simultaneously)点击按钮41来进行映射。例如，当通过使用第二和第三个手指基本上同时(substantiallysimultaneously)点击按钮41时，被映射为D，和当通过使用第一和第二个手指基本上同时(substantially simultaneously)点击按钮41时，被映射为E。在图4(d)中示出的情况与图4(c)的情况相同，除了键值F进一步被映射到按钮42上，与在通过使用第一和第三个手指基本上同时(substantially simultaneously)点击按钮42时相对应。尽管在图4中没有示出，第七字符，G，可以被映射到按钮42上，与通过使用全部三个手指基本上同时(substantially simultaneously)点击按钮42相对应。随后，所有的7个字符可以被映射到单一按钮42上。
图5显示了根据在使用2个手指时，由每个手指执行的点击和由此分配到单一按钮的键值的情况的例子。特定地，图5(a)示出了当由2个手指中的每一个执行点击时的情况，图5(b)示出了将两个字符映射到按钮50的情况，以及图5(c)示出了将3个字符映射到按钮51上的情况。在图5(b)中示出的情况中，当仅仅使用第二个手指来点击按钮50时，键值是B，而当仅仅使用第一手指来点击按钮50时，键值是A。随后，该2个字符可以被映射到单一按钮50上。在图5(c)中示出的情况中，除了在图5(b)示出的情况中映射的键值之外，可以通过使用第一和第二手指基本上同时(substantially simultaneously)点击按钮51来将C附加地映射到按钮51上。
图6A到6D示出了按钮的各种键值的例子，该键值当使用多个手指时可以被映射到。图6A示出了一种情况，其中每三个字符以和所述QWERTY键盘上的每三个字符相同的次序被映射到每个按钮上。图6B示出了一种情况，其中每三个英文字符以字母表的顺序被映射到每个按钮上。图6C示出了一种情况，其中韩国元音和辅音，以及其它符号，被映射到九个按钮上。这里，所述韩国元音和辅音仅仅需要6个按钮。剩余的3个按钮可以向如由用户定义的一样被映射。图6D示出了一种情况，其中可以被实现为使用两手的情况。像在图6D中示出的一样，为了便利的缘故，特定字符或频繁使用的字符可以被双重映射到多于一个按钮上。这些键映射可以根据字符、数字或特定字符的使用的频率被执行。
根据本发明，多个字符可以通过辨别点击按钮的手指的次序被映射到一个按钮上。这样，被要求来表示给定数目的字符的按钮的数目可以被减少，使空间的使用更有效，打字速度可以通过增强组合键而被增加，并且最小化依赖于传感器的运动。
在所述按钮被使用2或3个手指点击时，作为本发明的一个实施例，描述了一种用于根据点击按钮的手指的次序来辨别键值的方法。根据被用来点击按钮的手指的数目或按钮的点击频率，映射到每个按钮上的字符的数目或字符排列的次序可以被改变。
尽管参照其示范性的实施例已经详细地示出和描述了本发明，但那些本领域的普通技术人员应当理解，各种在形式上和细节上的改变可以在不脱离本发明的精神和范围内作出，如同所附权利要求中定义的一样。

Claims (8)

1.一种用于使用虚拟键盘来输入信息的3D输入设备，包括：
传感装置，包括多个与手指相对应的传感器，该传感装置用于感测点击所述虚拟键盘的按钮的手指的运动；
信号处理单元，用于处理从所述传感装置输出的信号，以便检测每个传感器的位置并提取关于手指运动的信息；
手位置和手指次序确定单元，用于从由所述信号处理单元所提取的信息中，来确定被点击的按钮和哪个手指被用来点击该按钮；
键信息存储单元，用于存储关于多条映射到各个按钮的键信息和由点击所述点击按钮的手指次序所映射的键值的信息；以及
键确定单元，用于找到与在所述键信息存储单元中的手位置和手指次序确定单元处所确定的信息相对应的键值并输出该键值。
2.根据权利要求1所述的设备，其中所述键信息存储单元，当键值被分配到每一个预定的情况以及将所述被分配的键值映射到虚拟的按钮上时，存储将要选择的每一个键映射到所述虚拟键盘的虚拟按钮上的结果，其中所述预定的情况是从根据传感器的数目和是否由与所述传感器相对应的手指执行点击而会发生的所有情况中选择出来的。
3.根据权利要求2所述的设备，其中所述虚拟键盘包括所述虚拟按钮，并且考虑了包括使用频率的可能状况来排列所述虚拟按钮。
4.一种用于使用虚拟键盘输入信息的3D输入方法，包括：
(a)在手指上安装多个传感器，并点击所述虚拟键盘中的一个虚拟按钮；
(b)使用传感器感测手指点击的位置和哪个手指被用来点击；以及
(c)从键信息存储单元中读取与所述感测到的手指位置和哪个手指被用来点击相对应的键值，并输出所述键值。
5.根据权利要求4所述的方法，其中在步骤(c)中存储在所述键信息存储单元中的键值通过以下步骤被存储：
(c1)将键值分配到预定的情况中，该预定的情况是从根据传感器的数目和是否由所述与传感器相对应的手指执行点击而会发生的全部情况中选择出来的；
(c2)将所述被分配的键值映射到虚拟按钮上；和
(c3)重复步骤(c1)和(c2)使所有的键都被选择。
6.根据权利要求4所述的方法，其中考虑了包括使用频率的可能的情况而排列所述虚拟键盘的配置，其中所述虚拟键盘包括多个由步骤(c3)所映射的虚拟按钮。
7.一种软键映射方法，用于将键映射到虚拟按钮上，其中所述虚拟按钮被包括在虚拟键盘内和由手指来点击所述虚拟按钮，并且手指被安装了多个传感器，所述方法包括：
(a)确定传感器的数目；
(b)将键值分配到预定的情况中，该预定的情况是从根据传感器的数目和是否由所述对应于传感器的手指执行点击而会发生的全部情况之中选择出来的；
(c)将所述被分配的键值映射到虚拟按钮上；和
(d)执行步骤(b)和(c)以便使所有的键都被选择。
8.一种包括多个虚拟按钮的虚拟键盘，其中由手指点击所述虚拟按钮，并且手指被安装了多个传感器，以及所述虚拟键盘是通过使用一个方法将键值映射到所述虚拟按钮上和根据预定的状况来排列所述虚拟按钮来构造的，所述方法包括：
(a)确定传感器的数目；
(b)将键值分配到预定的情况中，该预定的情况是从根据传感器的数目和是否由所述对应于传感器的手指执行点击而会发生的全部情况之中选择出来的；
(c)将所述被分配的键值映射到虚拟按钮上；和
(d)执行步骤(b)和(c)以便使所有的键都被选择。
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