CN205563463U - 基于手势操作的投影演示装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种基于手势操作的投影演示装置，指尖组件与手掌组件可穿戴于使用者手上，指尖组件至少设置在一根手指上，成为引导指，指尖组件至少包括指尖运动姿势传感器，功能键模块可以包括指尖功能键或手掌功能键，指尖组件、功能键模块通过连接电路与电源、数据处理模块与通信模块电气连接。本实用新型通过指尖组件设置的运动姿势传感器，可以检测出手指的运动方向和运动速度，从而计算出手指的运动轨迹参数，结合功能键模块，通过应用软件可以实现多种媒体在投影演示时所需的不同的演示功能，本实用新型的演示方法基于符合使用者习惯的手势进行识别，从而对应产生演示动作，如点击、拖动、放大/缩小或标注等，使用自然方便，用户体验优。

Description

基于手势操作的投影演示装置

技术领域

本实用新型涉及投影演示技术领域，尤其是一种基于手势操作的投影演示装置。

背景技术

投影演示在当前的工作和生活中已经非常普遍，无论是单位、学校甚至家庭，都会采用投影的方式来工作交流、教学演示以及娱乐应用。但是，目前绝大部分的投影演示仍旧采用传统的激光笔，通过激光亮点指示讲解内容的方位，以及通过按键实现简单的翻页功能；有少数的激光笔也具备计算机的鼠标功能，但是使用时并不能对用户体验带来实质性的改善。目前也有一些研究提出采用摄像机进行图像捕捉及激光亮点辅助定位等方案来扩展投影演示过程中的交互功能，但实际由于硬件成本的增加和软件算法的复杂，导致这些理论技术并没有得到广泛的认可与推广，而且无法实现自然随意的用户体验。

实用新型内容

本实用新型针对上述演示技术的局限性，提供了一种结构合理、操作简便却功能丰富的基于手势操作的投影演示装置，该装置具备可穿戴式设备的特点，让使用者在实际操作时得到自然方便的用户体验。

本实用新型采用的技术方案如下：

一种基于手势操作的投影演示装置，指尖组件与手掌组件可穿戴于使用者手上，指尖组件至少设置在一根手指上，成为引导指，指尖组件至少包括指尖运动姿势传感器，功能键模块可以包括指尖功能键或手掌功能键，指尖组件、功能键模块通过连接电路与电源、数据处理模块与通信模块电气连接。

作为上述技术方案的进一步改进：

所述指尖组件包含指尖运动姿势传感器与指尖功能键，指尖运动姿势传感器可设置在指尖位置，至少一个指尖功能键设置在指侧或指内。

所述手掌组件包括电源、数据处理模块与通信模块，手掌功能键设置在手心或者手背位置。

所述指尖组件通过指套或夹具穿戴在手指上，所述手掌组件通过可调节的绑带穿戴在手掌上。

所述指尖功能键与手掌功能键可以采用薄膜按键、压力式传感器或者电容感应开关。

本实用新型的有益效果如下：

本实用新型通过指尖组件设置的运动姿势传感器，可以检测出手指的运动方向和运动速度，从而计算出手指的运动轨迹参数，通过数据处理模块或应用软件对传感器进行数据采集与分析处理，结合功能键模块的各个功能键，在计算机等智能设备上对应的应用软件可以实现多种媒体在投影演示时所需的不同的演示功能，本实用新型的演示方法基于符合使用者习惯的手势进行识别，从而对应产生演示动作，如点击、拖动、放大/缩小或标注等。本实用新型的演示方法使用自然方便，用户体验优。

本实用新型可以让使用者在投影演示过程中快速精确的按照自己设定的演示方式结合投影内容准确表达出演示的意图，在很大程度上强化了演示效果。例如针对文档类型媒体的演示，需要对讲解内容的方位指示时，可以实现普通激光笔的亮点移动指示，也可以实现用线条和方框的标注；对讲解内容注释时，可以实现手写文字和手绘图示的注解，也可以对所注释的文字和图示进行移动、修改和清除；同时也能够实现投影文档的翻页功能。针对图片类型媒体的演示，可以在文档类型媒体的演示功能上增加实现图像缩放的功能。针对音视频类型媒体的演示，可以在文档类型媒体的演示功能上增加实现播放、暂停、停止以及音量控制的功能。从而有效地增强了演示互动性，获得了更好的用户体验。

附图说明

图1为本实用新型的装置的示意图（手背视图）。

图2为本实用新型的装置的示意图（掌心视图）。

图3为图1中指尖组件的示意图。

图4为实施例二的示意图。

图5为实施例三的示意图。

图6为本实用新型的使用状态示意图。

图7为本实用新型的投影图像边界校准方法示意图。

图8为本实用新型的使用者演示位置变化示意图。

图9为投影图像边界快速微调方法示意图。

图10为本实用新型的标注手势示意图。

图11为本实用新型的翻页手势示意图。

图中：1、指尖运动姿势传感器；2、功能键模块；21、指尖功能键；22、手掌功能键；23、电容感应带；3、指尖组件；4、连接电路；5、电源；6、数据处理模块；7、通信模块。

具体实施方式

下面结合附图，说明本实用新型的具体实施方式。

本实用新型所述的基于手势操作的投影演示装置包括指尖运动姿势传感器1、功能键模块2、连接电路4、电源5、数据处理模块6、通信模块7，以上所称模块是为了更好地表述本实用新型，而并非唯一确定或对应于物理硬件。指尖运动姿势传感器1设置在手指指尖，可采用市售的MPU6000系列或MPU9000系列型号传感器，以实时检测出手指的运动方向和运动速度数值。功能键模块2可以设置在手的多处位置，例如指尖功能键21或者手掌功能键22，既可以采用常规的薄膜按键开关，也可以采用电容感应开关、电容感应条带等常规的接触或感应开关形式，以通过手指对其进行的按压或触发操作来实现投影演示时选择或切换不同的功能。指尖运动姿势传感器1与功能键模块2通过连接电路4与数据处理模块6相连接，连接电路4可以采用有线或无线方式建立电气连接。电源5包括了电池、电池充放电和电源管理及保护电路，电池可以采用锂电池，负责给整个装置提供稳定可靠的工作电源。数据处理模块6负责实时将传感器装置中各类传感器信号转换成对应的数据信息，然后通过通信模块7将数据实时发送给计算机等智能设备上对应的应用软件，应用软件根据需要进一步对采集到的数据作相关处理和应用。通信模块7采用无线或有线通信，通信模块7并不一定为物理上独立的部件，数据处理模块6内集成通信功能也可理解为通信模块7。

实施例一：

如图1至图3所示，本实施例由指尖组件3与手掌组件组成，指尖组件3至少设置在一根手指上，成为方位引导指，优选为食指（本专利文件中下文描述的食指是为了更方便描述，任何一个手指通过穿戴本装置即可成为投影方位引导指），载体材料可以是纺织物、塑料或橡胶，外观形式可以是指套或夹具，指尖组件3包含指尖运动姿势传感器1与指尖功能键21，可以设置在普通或柔性电路板上，并通过连接电路4与数据处理模块6电气连接，指尖运动姿势传感器1可设置在指甲位置，指尖功能键21可设置在指侧（靠近大拇指一侧）或指内（指甲相对侧），设置有一个或多个，本实施例为两个，如此可以利用大拇指对指尖功能键21进行按压或触发。手掌组件可以采用可调节或具有弹性的绑带作为载体，以适应左右手习惯或不同手掌大小的使用人群，在手背位置，可以设置电源5、数据处理模块6与通信模块7，在掌心位置，可以设置手掌功能键22，这样，可以利用中指、无名指与小指对手掌功能键22进行触发。当然，手掌功能键22也能设置在手背位置，亦可以利用另一只手的手指对其进行触发。

本实用新型不限于指套与绑带的载体，没有载体，采用柔性电路板直接穿戴，或者包裹在整个完整手套内的结构，均是本专利可以实现的载体方式。

实施例二：

本实用新型的指尖功能键21与手掌功能键22可以采用薄膜按键或压力式传感器，采用按压进行触发，如实施例一图2中在掌心布置了三个按键开关，分别对应三个手指的按压。当然不一定需要三个，设置一个或多个均可。如图4所示，本实施例中将这三个按键开关布置到中指、无名指与小指的指内位置，利用指套穿戴到各个手指上，这样手指弯曲按压掌心，也可以触发功能键。

实施例三：

本实用新型的指尖功能键21与手掌功能键22也可以采用电容开关或电容感应条带，通过感应进行触发或控制。如图5所示，本实施例在掌心或手背设置电容感应带23，电容感应带23不仅可以对所感应的手指数量进行识别，例如，是单个手指感应，还是两个或者三个；还可以对手指的其他动作通过软件进行识别，例如向上向下滑动、单击双击等。本专利文件中的功能键并不严格限制于开闭信号的开关，可以产生模拟信号或者数字信号的渐变均可。

本实用新型所述的利用上述装置进行基于手势操作的投影演示方法，包括有投影图像区域的图像边界校准方法、使用者位置变化后的快速微调方法、以及演示操作方法等。

实际工作时，从计算机或者是其他类型的智能设备上打开需要投影的文档，使用投影仪、大屏幕或者其他类型的投影设备进行正常的投影操作，然后启动安装在计算机或者是其他类型的智能设备上与本实用新型配套的应用软件。应用软件启动后，会自动获取投影设备当前使用的分辨率，然后在投影的画面区域中显示出屏幕光标。本实用新型常用的使用手势示意图如图6所示，使用者将本实用新型所述的装置穿戴在手上，食指伸出指向屏幕，捕捉到屏幕光标，此时移动或偏转手指，通过指尖运动姿势传感器1的运动参数捕捉与分析，引导光标进行移动，配合功能键进行相应操作，可以实现各种演示动作。

本实用新型的图像边界校准方法用于建立手指运动与屏幕边界的位置关系。如图7所示，投影屏幕S上显示出来的图像P的尺寸是投影图像经过投影设备按照一定比例放大呈现的，由于安装在计算机或者是其他类型的智能设备上与本实用新型配套的应用软件能够获取投影图像的分辨率，该分辨率数值即像素点的个数，对应的是投影图像的边界尺寸，即投影图像的水平尺寸和垂直尺寸分别是由多少个像素点排列成的。而投影屏幕图像的分辨率是与投影图像相同的，只是被按照一定比例放大，即像素点的单位面积被放大了。开始校准时，校准起始光标位于线段a1的左端点，使用者伸出食指并指向起始光标点，同时用其他手指按住功能按键，表示开始进行投影边界的测算工作，慢慢的沿着投影区域的边界移动食指，光标点会自动跟随食指的移动绘制出投影区域的边框。当光标点移动至线段a1右端点时，投影屏幕图像的水平尺寸测算完成，安装在计算机或者是其他类型的智能设备上与本实用新型配套的应用软件根据食指移动的水平距离a2，可以计算出食指在水平方向每移动一个尺寸单位等于多少个投影图像的像素点水平排列尺寸；同理，根据食指拖动光标点从线段b1上端点至线段b1下端点的垂直移动距离b2可以计算出食指在垂直方向每移动一个尺寸单位等于多少个投影图像的像素点垂直排列尺寸。根据上述原理，当完成投影屏幕边界尺寸的测算，也能够得到投影图像P、投影屏幕S和手指轨迹F三组尺寸的相互比例数值。

实际上，也可以采用对角线移动方式一次性测算出投影屏幕的边界尺寸，即食指拖动光标点从线段a1左端点沿对角线方向移动到线段b1下端点，食指移动的水平距离和垂直距离分别代表了投影图像的像素点水平排列尺寸和垂直排列尺寸，即投影屏幕的边界尺寸。

在完成投影图像边界校准以后，手指便与屏幕图像建立对应关系，手指即可以引导屏幕光标进行移动，如果使用者手指放下后重新抬起指向屏幕的光标并停留或按下相应功能键后，即可确认为重新捕捉到光标。

本实用新型的快速微调方法用于在使用者位置发生变化后对投影屏幕边界尺寸的重新定位与快速校准，使用者可能经常会在演示区域来回走动，如果与屏幕S之间的距离或方位角度变化比较大，此时手指转动或移动的比例数值与之前校准时计算得到的初始比例数值之差会超过误差允许范围，导致光标定位范围产生偏差。从图8可以看出，当使用者在A、B、C三个区域进行投影演示时，由于所处位置相对于投影屏幕的距离和角度不同，手指移动的距离或角度a、b、c和投影屏幕的比例数值也是不同的，即在A、B、C三个区域，使用者手指分别移动距离a、b、c都等于投影屏幕的水平尺寸。根据相似三角形的相关定理，可以得到a、b、c三者之间的关系是b < a < c，所以假设使用者是在A区域进行的投影屏幕边界校准，那么在B区域演示时，演示范围将超出整个投影屏幕的边界范围，而在C区域演示时，演示范围将满足不了整个投影屏幕的边界范围。此时，需要使用者在演示过程中根据自己当前所处的演示位置能够随时的快速微调自己与投影屏幕的比例数值，以便能够尽量的满足演示范围与整个投影屏幕的边界范围基本吻合，即需要采用快速微调方法以重新定位。

如图9所示，当使用者位置移动后发现光标无法准确定位时，即可以采用设定的功能按键启动快速微调程序，应用软件在投影屏幕的边角处显示出预先设定分辨率的校准图样，使用者伸出食指并指向起始光标点，可以选择相应的功能按键表示确认，慢慢的沿着校准图样的线段移动食指，光标点会自动跟随食指的移动以完成比例微调操作。同理，校准图样也可以采用对角线形式的线段。完成该比例微调操作后，使用者在当前演示位置附近的一个区域内就能让演示范围与整个投影屏幕的边界范围相吻合。

进行投影演示时，每次显示新的投影页面，应用软件会在投影画面左上角显示一个淡色的虚光标。使用者只需要伸出食指指向该光标点，稍作停留或者利用其他手指选择触发功能键，虚光标就能点亮，并跟随食指的运动轨迹而移动；如果使用者不想继续光标定位演示，则释放功能键，点亮的光标随即停止移动且自动恢复为淡色的虚光标，下一次的定位演示只需要重复上述操作流程即可。使用者可以在确定的位置连续多次模拟点击动作，例如食指做戳点动作，指尖传感器采集该运动信号，软件识别为点击，则可以触发屏幕上对应位置的软件菜单或按钮。使用者也可以按下某一功能键，同时食指移动，即可以拖动屏幕上的对象，实现拖动的效果。

需要在投影演示中进行标注时，使用者可以使用如图10的握笔手势，将拇指尖与食指尖撮合，利用大拇指按下食指指尖的指尖功能键21，此时软件追踪食指的运动轨迹，并在投影画面中绘制出对应轨迹，实现标注文字或者画图等功能。也可以双击该指尖功能键21，切换铅笔模式或橡皮模式等。

需要在投影演示中实现翻页操作时，如图11所示，使用者将食指伸直，或触发功能键，然后向左边或右边快速的挥动食指，即可实现投影演示页面的下一页或上一页翻页功能。

应用软件能够识别投影文档的类型，如果投影的内容是图片格式的文档，则通过触发指定功能键，根据提前通过设置定义好的功能按键来实现图像的放大和缩小功能，也可以通过触发功能键实现图像尺寸的还原。同样，如果投影的内容是音视频格式的文档，则可以通过触发功能键实现播放、暂停、停止以及音量控制等功能。

当使用如实施例三中的电容感应带23时，上述操作仅需在电容感应带23上滑动手指，通过软件定义可以产生放大、缩小、前进、后退、调节音量、翻页等效果。

本实用新型通过设置在指尖的运动姿态传感器和设计在手掌或指尖的多个功能键，能够以分立或组合的方式配合应用软件实现多样化的投影演示效果，因此，虽然本实用新型是通过具体实施例进行说明举例，但本领域技术人员应当明白，在不脱离本实用新型范围的情况下，还可以对本实用新型进行各种变换及等同替代。另外，针对特定情形或材料，可以对本实用新型做各种修改，而不脱离本实用新型的范围。所以，本实用新型不局限于所公开的具体实施用例，而应当包括落入本实用新型权利要求范围内的全部实施方式。

Claims (6)

1.一种基于手势操作的投影演示装置，其特征在于：指尖组件（3）与手掌组件可穿戴于使用者手上，指尖组件（3）至少设置在一根手指上，成为引导指，指尖组件（3）至少包括指尖运动姿势传感器（1），功能键模块（2）可以包括指尖功能键（21）或手掌功能键（22），指尖组件（3）、功能键模块（2）通过连接电路（4）与电源（5）、数据处理模块（6）与通信模块（7）电气连接。

2.按照权利要求1所述的基于手势操作的投影演示装置，其特征在于：所述指尖组件（3）包含指尖运动姿势传感器（1）与指尖功能键（21），指尖运动姿势传感器（1）可设置在指尖位置，至少一个指尖功能键（21）设置在指侧或指内。

3.按照权利要求1所述的基于手势操作的投影演示装置，其特征在于：所述手掌组件包括电源（5）、数据处理模块（6）与通信模块（7），手掌功能键（22）设置在手心或者手背位置。

4.按照权利要求1所述的基于手势操作的投影演示装置，其特征在于：所述指尖组件（3）通过指套或夹具穿戴在手指上。

5.按照权利要求1所述的基于手势操作的投影演示装置，其特征在于：所述手掌组件通过可调节的绑带穿戴在手掌上。

6.按照权利要求1至权利要求4任一条所述的基于手势操作的投影演示装置，其特征在于：所述指尖功能键（21）与手掌功能键（22）可以采用薄膜按键、压力式传感器或者电容感应开关。