TWI588735B - 虛擬鍵盤技術 - Google Patents

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Description

虛擬鍵盤技術
本發明係有關於虛擬鍵盤技術。
發明背景
電腦鍵盤乃打字機樣式裝置，其使用按鈕或按鍵之一排列帶有多個文數字符、字素、符號、及其它類型的字符印刷或銘刻在按鈕或按鍵上。按鈕及按鍵作為機械槓桿或電子開關，其造成一字符的輸入到一計算裝置或以其它方式控制該鍵盤與其通訊式耦合的一計算裝置。但鍵盤的體積龐大，移動不易。鍵盤也含有容易斷裂的機械部件。此外，鍵盤的使用者必須敲擊配置在鍵盤上的按鈕或按鍵而無法讓鍵盤的佈局配合該名使用者。即便製造出客製化鍵盤，此等客製化鍵盤在分享計算環境諸如工作坊及客服中心的缺點在於多人可能使用同一個鍵盤。又，鍵盤並未提供任何形式的使用者認證來確保與保護相聯結的計算裝置免於受未經授權的存取。又復，鍵盤增加了受傷或生病的可能，諸如腕隧道症候或其它重複性應變傷害，及因細菌傳播帶來的疾病。
依據本發明之一實施例，係特地提出一種虛擬鍵盤，其包含：一墊；耦接至該墊用以檢測一使用者的手存在於該墊上方之多個移動感測器；一記憶體；及一記憶體，該記憶體包括可執行碼，其當由該處理器執行時：在藉該等移動感測器檢測該使用者的手時，根據該使用者的手之多個標準而校正該虛擬鍵盤，其中該等標準包含該使用者的獨特鍵盤概況資料。
100‧‧‧虛擬鍵盤
101‧‧‧墊
102‧‧‧感測裝置
110‧‧‧手指、使用者的手及手指
111‧‧‧鍵
114‧‧‧叩出圈
115‧‧‧頂層
116‧‧‧中層
117‧‧‧底層
120‧‧‧通訊模組
121‧‧‧電源
200‧‧‧虛擬輸入計算系統
201‧‧‧處理器
202‧‧‧資料儲存裝置
203‧‧‧周邊裝置配接器
204‧‧‧網路配接器
205‧‧‧匯流排
206‧‧‧隨機存取記憶體(RAM)
207‧‧‧唯讀記憶體(ROM)
208‧‧‧硬碟驅動裝置(HDD)記憶體
209‧‧‧顯示裝置
210‧‧‧手勢校正與學習模組
220‧‧‧資料輸入處理模組
230‧‧‧鍵盤概況模組
240‧‧‧安全性模組
250‧‧‧鍵盤
300、400、500‧‧‧方法
301-306、401-404、501-505‧‧‧方塊
附圖例示此處描述之原理的各種實施例且構成本說明書之一部分。例示實施例僅為了例示之用而非限制申請專利範圍之範圍。
圖1為依據此處描述原理之一個實施例虛擬鍵盤之一透視圖。
圖2為依據此處描述原理之一個實施例，用於處理得自圖1之虛擬鍵盤的資料之一虛擬輸入計算系統之一方塊圖。
圖3為一流程圖顯示依據此處描述原理之一個實施例一種校正虛擬鍵盤之方法。
圖4為一流程圖顯示依據此處描述原理之一個實施例一種處理得自虛擬鍵盤之信號之方法。
圖5為一流程圖顯示依據此處描述原理之一個實施例一種處理得自虛擬鍵盤之認證信號之方法。
附圖之各幅圖式間相同元件符號標示相似的但非必要相同的元件。
較佳實施例之詳細說明
本系統及方法提供一種虛擬鍵盤，其檢測在該虛擬鍵盤上方的使用者的手且匹配多個虛擬輸入鍵到使用者的手，及建立一獨立鍵盤概況資料用於認證目的及字符載入用途。虛擬鍵盤係通訊式耦接至一計算裝置以提供資料輸入該計算裝置，控制虛擬鍵盤與其通訊式耦合的該計算裝置。虛擬鍵盤包括一墊、耦接至該墊用以檢測一使用者的手存在於該墊上方之多個移動感測器，及用以追蹤使用者的手之手及手指移動的一追蹤系統。藉此方式，當運用該虛擬鍵盤時使用者無需觸摸任何硬體裝置。由移動感測器偵測得使用者的手即致動該追蹤系統。追蹤系統包含多個波檢測器用以檢測自使用者的手反射回的波長。波檢測器例如可檢測電磁波長或音頻。虛擬鍵盤可依一使用者的手定位、手部尺寸、或任何其它標準校正用以界定針對該使用者為獨立的一鍵盤概況資料。此種鍵盤概況資料可用以識別使用者以及提供多個安全性及存取控制。
如於本說明書及隨附之申請專利範圍中使用，術語「多個」或類似語詞須瞭解表示廣義表示包含1到無限大的任何正整數；零並非一個數目，而是不存在有一數目。
於後文詳細說明部分中，為了解釋目的，陳述無數特定細節以便徹底瞭解本系統及方法。但對熟諳技藝人士而言顯然易知本裝置、系統、及方法可無此等特定細節而予實施。說明書中述及「一實施例」或類似語詞須瞭解 表示連結該實施例描述的一特定特性件、結構、或特性係如所描述般含括，但可能不含括於其它實施例。
圖1為依據此處描述原理之一個實施例虛擬鍵盤(100)之透視圖。使用者的手及手指(110)於圖1中係描繪於墊(101)上方。多個鍵(111)描繪於圖1中以例示使用者的手及手指(110)在墊(101)的一區上方移動，虛擬地致動一字符的輸入，或以其它方式控制該墊(101)通訊式耦合的一計算裝置，極其類似一非虛擬鍵盤功能鍵(111)的致動。
墊(101)的形狀或尺寸可約略類似一非虛擬鍵盤。於另一個實施例中，墊(101)可大於或小於一非虛擬鍵盤。多個感測裝置(102)含括於墊(101)內以檢測使用者的手及手指(110)之出現於墊(101)上方，追蹤使用者的手及手指(110)的手及手指之移動，及檢測使用者的手及手指(110)的組織密度，檢測使用者的手及手指(110)的掌紋及指紋，及形成與儲存一使用者的鍵盤側寫等其它功能，容後詳述。
如圖1中描繪，感測裝置(102)可定位沿墊(101)之表面，其圖樣可提供沿墊(101)之表面的均勻一致覆蓋。 感測裝置(102)描繪為沿墊(101)之表面的凸塊。於一個實施例中，感測裝置(102)可以是能夠檢測使用者的手及手指(110)之存在於墊(101)上方，追蹤使用者的手及手指(110)的手及手指之移動，及檢測一使用者的鍵盤側寫等其它功能的任何類型的感測裝置。感測裝置(102)可以是例如，基於視訊之裝置其擷取視訊資料用以此處描述之方式處理，基於影像之裝置其擷取影像資料用以此處描述之方式處 理，基於電磁之裝置其使用電磁波及光檢測器諸如光二極體以檢測移動，基於聲波之裝置諸如基於超音波之裝置其產生音波及檢測自一物體反射的音波頻率，反向散射x光裝置以檢測自手及手指(110)反射的輻射，或其它類型移動及追蹤裝置。
至於基於超音波之裝置，此類型裝置可檢測使用者的手及手指(110)的位置及移動，以及檢測使用者的手及手指(110)的組織密度用於認證及安全性目的。至於基於電磁之裝置，此類型裝置可使用發光二極體(LED)、雷射、紅外光發射器、或其它類型之電磁波傳播裝置。
於一個實施例中，感測裝置(102)可藉一層可撓性材料保護，諸如聚矽氧，其許可墊(101)被捲起或摺疊用於儲存及遷徙。於一個實施例中，如於叩出圈(114)中描繪，墊(101)可包含聚矽氧之一頂層(115)，一中層(116)，感測裝置(102)及相關聯的佈線係設置於其中，及聚矽氧之一底層(117)。雖然該頂層(115)及該底層(117)係描述為由聚矽氧製成，但任何其它絕緣的可撓性材料皆可用以罩住該感測裝置(102)陣列及相關聯的佈線。
墊(101)可進一步包含一通訊模組(120)，以供與墊(101)互動的一計算裝置通訊以操縱該計算裝置之操作。於一個實施例中，通訊模組(120)可以是有線或無線通訊裝置。由通訊模組(120)利用的通訊類型可包括例如，支援任何開放系統互連(OSI)模型標準化通訊類型的任何通訊類型、支援任何美國電機及電子工程師學會(IEEE)標準化通 訊類型的任何通訊類型、由藍牙聯盟發展的藍牙通訊類型、乙太網路通訊類型、如由Wi-Fi聯盟定義的WI-FI通訊類型、近場通訊類型、紅外線通訊類型等許多其它通訊類型及其個別的網路類型、及其組合。如圖1中描繪，通訊模組(120)可嵌置於墊(101)內部或通訊式耦接至墊(101)。
一電源(121)也可耦接至墊(101)以提供電力給墊(101)。電源模組可提供AC或DC電力給墊。於AC電源之實施例中，電源(121)可耦合至牆壁插座、虛擬鍵盤(100)與其通訊的該計算裝置、或其它AC電源供應器。於DC電源之實施例中，電源可包含電池、充電電池、或其它類型的DC電源供應器。電源(121)也可以是太陽能面墊，其直接供電給虛擬鍵盤(100)，或例如透過充電一電池而間接供電給虛擬鍵盤(100)。
於一個實施例中，虛擬鍵盤(100)之墊(101)可內建於或安裝於一使用者的桌面、牆壁、汽車儀錶墊、或其它固定設施。
圖2為依據此處描述原理之一個實施例，用於處理得自圖1之虛擬鍵盤(100)的資料之一虛擬輸入計算系統(200)之方塊圖。虛擬輸入計算系統(200)可結合入虛擬鍵盤(100)的墊(101)內部，可耦合至虛擬鍵盤(100)，可以是獨立計算裝置，或可結合入虛擬鍵盤(100)與其通訊式耦合的該計算裝置。於一個實施例中於該處虛擬輸入計算系統(200)係結合入虛擬鍵盤(100)與其通訊式耦合的該計算裝置，由虛擬輸入計算系統(200)提供的各種計算元件及計算資源可 以是該計算裝置的一部分，包含用於虛擬鍵盤(100)之體現及其相關聯的功能之可執行程式碼的模組可儲存於計算裝置之一資料儲存裝置內部。
虛擬輸入計算系統(200)可運用在任何資料處理場景，包括獨立的硬體、行動應用、透過計算網路、或其組合。又，虛擬輸入計算系統(200)可用於計算網路、公用雲端網路、專用雲端網路、混合型雲端網路、其它形式的網路、或其組合。於一個實施例中，由虛擬輸入計算系統(200)提供的方法係例如藉第三方提供為透過網路之一服務。於此一實施例中，該項服務例如可包括下列：軟體即服務(SaaS)主持多個應用程式；平台即服務(PaaS)主持一計算平台包含例如，作業系統、硬體、及儲存裝置等；基礎架構即服務(IaaS)主持設備，諸如，伺服器、儲存組件、網路、及組件等；應用程式規劃介面(API)即服務(APIaaS)、其它形式之網路服務、或其組合。本系統可在一或多個硬體平台上體現，其中該系統中之模組可在一個或橫跨多個平台上執行。此等模組可在各種形式之雲端技術及混合型雲端技術上跑，或可提供為軟體即服務(SaaS)其可在雲端上或非在雲端上體現。於另一個實施例中，由虛擬輸入計算系統(200)提供的方法係藉一本機行政管理器執行。
為了達成其期望的功能，虛擬輸入計算系統(200)包含各種硬體組件。此等硬體組件可包括多個處理器(201)、多個資料儲存裝置(202)、多個周邊裝置配接器(203)、及多個網路配接器(204)。此等硬體組件可經由使用 多個匯流排及/或網路連結互連。於一個實施例中，處理器(201)、資料儲存裝置(202)、周邊裝置配接器(203)、及網路配接器(204)可透過一匯流排(205)通訊式耦合。
處理器(201)可包括硬體架構以自資料儲存裝置(202)取回可執行碼，及執行該可執行碼。當藉處理器(201)執行時，該可執行碼使得處理器(101)體現至少下列功能：檢測使用者的手及手指(110)之存在於墊(101)上方，追蹤使用者的手及手指(110)的手及手指之移動，檢測一使用者的鍵盤側寫、及提供安全性及存取控制給虛擬鍵盤(100)與其耦合的一計算裝置等根據此處描述之本說明書之方法的其它功能。於執行代碼之過程中，處理器(201)可接收輸入自及提供輸出至多個其餘硬體單元。
資料儲存裝置(202)可儲存資料，諸如由處理器(201)或其它處理裝置可執行的可執行程式碼。如後文討論，資料儲存裝置(202)可特別儲存電腦碼，表示該處理器(201)執行以體現至少此處描述之功能的多個應用程式。
資料儲存裝置(202)可包括各型記憶體模組，包括依電性及非依電性記憶體。舉例言之，本實施例之資料儲存裝置(202)包括隨機存取記憶體(RAM)(206)、唯讀記憶體(ROM)(207)、及硬碟驅動裝置(HDD)記憶體(208)。也可利用許多其它類型的記憶體，本說明書意圖涵蓋可能適合此處描述原理之一特定應用的許多各種類型記憶體於資料儲存裝置(202)中之使用。於某些實施例中，於資料儲存裝置(202)中之不同類型的記憶體可用於不同資料儲存需求。 舉例言之，於某些實施例中，處理器(201)可自唯讀記憶體(ROM)(207)啟動，維持非依電性儲存於硬碟驅動裝置(HDD)記憶體(208)，及執行儲存於隨機存取記憶體(RAM)(206)中之程式碼。
資料儲存裝置(202)可包含一電腦可讀媒體、一電腦可讀儲存媒體、或非暫態電腦可讀媒體等。舉例言之，資料儲存裝置(202)可以是但非限制性，電子、磁性、光學、電磁、紅外線、或半導體系統、設備、或裝置、或前述各者之任何合宜組合。電腦可讀儲存媒體之更特定實施例可包括例如下列：具有多條導線之電氣連結、可攜式電腦軟碟、硬碟、隨機存取記憶體(RAM)、唯讀記憶體(ROM)、可抹除可規劃唯讀記憶體(EPROM或快閃記憶體)、可攜式光碟-唯讀記憶體(CD-ROM)、光學儲存裝置、磁性儲存裝置、或前述各者之任何合宜組合。於本文件之情境中，電腦可讀儲存媒體可以是任何具體有形媒體，其可含有或儲存電腦可使用程式碼以供由或連結指令執行系統、設備、或裝置使用。於另一個實施例中，電腦可讀儲存媒體可以是任何非暫態媒體其含有或儲存一程式以供由或連結指令執行系統、設備、或裝置使用。
於虛擬輸入計算系統(200)中的硬體配接器(203、204)使得處理器(201)能夠介接虛擬輸入計算系統(200)外部及內部的各種其它硬體元件。舉例言之，周邊裝置配接器(203)可提供輸入/輸出裝置之一介面，諸如顯示裝置(209)、滑鼠、或虛擬鍵盤(100)除外之非虛擬鍵盤。周邊裝 置配接器(203)也可提供存取其它外部裝置，諸如外部儲存裝置、多個網路裝置，諸如伺服器、交換器、及路由器、客端裝置、其它類型之計算裝置、或其組合。
可提供顯示裝置(209)以許可虛擬輸入計算系統(200)之一使用者與虛擬輸入計算系統(200)互動且體現其功能。於一個實施例中，一鍵盤(250)之影像可在顯示裝置(209)上呈現給虛擬鍵盤(100)之一使用者。於此一實施例中，該使用者可透過該虛擬鍵盤(100)之該使用者輸入資料，及處理器(201)可執行代碼以在顯示裝置(209)上顯示與該使用者在鍵盤(250)上的手部移動相關聯的使用者之按鍵動作給使用者。周邊裝置配接器(203)也可形成處理器(101)與顯示裝置(109)間之介面、列印器、或其它媒體輸出裝置。
於另一個實施例中，顯示裝置(209)可在墊(101)上顯示鍵盤(250)的影像。於一個實施例中，該鍵盤(250)的影像使用一投影系統將鍵盤(250)的影像投射在墊(101)上而顯示在墊(102)上。於另一個實施例中，鍵盤(250)可不顯示在墊(101)上。
於另一個實施例中，鍵盤(250)的影像可使用嵌置於墊(101)內部的多個LED而顯示在墊(102)上。於此一實施例中，LED被點亮以在墊中形成圖樣。於一個實施例中，該圖樣可以是如排列在虛擬鍵盤內部之一鍵盤的圖樣。於另一個實施例中，圖樣雖然係類似非虛擬鍵盤排列，但大小可縮放以匹配使用者的手的大小、打字樣式、打字期間之手部位置、各種按鍵動作或按鍵動作之組合、或藉虛擬 鍵盤(100)從一初始手部位置通過任何隨後手部位置、按鍵動作或按鍵動作之組合檢測得的任何手部定位。如此，於此一實施例中，如在墊(101)上經由LED的點亮所勾勒輪廓的鍵盤之影像可與非虛擬鍵盤的緊密直列式布局有顯著差異，且將匹配一使用者的獨特手勢、手部定位、及按鍵動作樣式。
於又另一個實施例中，鍵盤(250)的影像可使用嵌置於墊(101)內部的或投射光至墊(101)上的多個雷射裝置而顯示在墊(102)上。於此一實施例中，雷射裝置係以類似前述LED之方式發揮功能。於一個實施例中，如前述鍵盤(250)之顯示在顯示裝置(209)或墊(101)上可只於鍵盤側寫校正期間及學習階段執行，容後詳述，以輔助一使用者觀看按鍵動作之位置，及當正在學習該使用者的按鍵動作時輔助打字之用。
網路配接器(204)可給例如網路內部的其它計算裝置提供一介面，藉此使得虛擬輸入計算系統(200)與位在該網路內的其它裝置間能夠傳輸資料。於一個實施例中，於該處虛擬輸入計算系統(200)係結合入該虛擬鍵盤(100)與其通訊式耦合的一計算裝置，網路配接器(204)提供與虛擬鍵盤(100)之網路連接性。
當藉處理器(101)執行時，虛擬輸入計算系統(200)可在顯示裝置(109)上顯示多個圖形使用者介面(GUI)，該等GUI係與表示儲存於資料儲存裝置(102)上的多個應用程式之該可執行程式碼相關聯。GUI可包括可執行碼之多個面 向，包括前述顯示的鍵盤(250)。GUI可顯示例如該虛擬鍵盤之使用者正在選取哪些鍵的即時指示，係在顯示於顯示裝置(209)上的該GUI上以致動狀態呈現該等鍵給該使用者。顯示裝置(209)之例包括電腦螢幕、膝上型電腦螢幕、行動裝置螢幕、個人數位助理器(PDA)螢幕、平墊螢幕、及觸控螢幕等其它顯示裝置(106)。
虛擬輸入計算系統(200)進一步包含用在虛擬鍵盤(100)之體現的多個模組。虛擬輸入計算系統(200)內部之各種模組包含可被分開執行的可執行程式碼。於此一實施例中，各種模組可儲存為分開電腦程式產品。於另一個實施例中，虛擬輸入計算系統(200)內部之各種模組可組合於多個電腦程式產品內部；各個電腦程式產品包含多個模組。
虛擬輸入計算系統(200)可包括一手勢校正與學習模組(210)，用以當藉處理器(201)執行時校正與虛擬鍵盤(100)之使用者互動，及學習由使用者試圖運用虛擬鍵盤(100)輸入資料所使用的手勢。手勢校正與學習模組(210)可提示一使用者從事一初始校正程序，其中該使用者被要求示範多種按鍵動作以供由墊(101)檢測。舉例言之，使用者可接獲提示示範一本位列(中間排)手勢，使用者將他的或她的手放在墊(101)上方，且將他的或她的手指定位在彷彿該使用者將他的或她的手及手指置於一鍵盤的一本位列(中間排)上般。如此給虛擬輸入計算系統(200)提供資料表示該使用者的本位列位置，及相對於本位列手勢定向該等本位列鍵及虛擬鍵盤(100)上的其餘鍵。
手勢校正與學習模組(210)也可請求一使用者示範多種個別按鍵動作。舉例言之，手勢校正與學習模組(210)可請求一使用者示範顯示在該顯示裝置(209)上的一鍵盤或該鍵盤(250)上顯示的各個字符相關聯的按鍵動作。手勢校正與學習模組(210)也可請求一使用者示範多個組合按鍵動作，其中該使用者被要求示範在一鍵盤上同時按兩個或以上的鍵。舉例言之，「shift」鍵加「a」鍵產生大寫「A」。 藉此方式，手勢校正與學習模組(210)可針對該使用者校正虛擬鍵盤(100)。該校正對該特定使用者為獨一者。手勢校正與學習模組(210)也可，從一使用者利用該虛擬鍵盤(100)之始及遍歷該使用者之使用該虛擬鍵盤(100)，學習該使用者的獨特手勢、手部定位、及按鍵動作樣式。藉此方式，虛擬鍵盤適應該使用者潛在變更的手勢、手部定位、及按鍵動作樣式。
手勢校正與學習模組(210)可針對一特定虛擬鍵盤(100)的多個使用者進行校正與學習技術。此點對下述情況為優異，多個個體透過虛擬鍵盤(100)接取一特定計算裝置，諸如於教室裡多組學生利用一台計算裝置。於一個實施例中，一旦一特定使用者登入耦接至該虛擬鍵盤(100)的一計算裝置時，手勢校正與學習模組(210)可開始校正及學習該使用者。如此，登入該計算裝置的各個使用者可接到提示開始校正及學習順序，用以準備且繼續微調各個使用者個人獨特的鍵盤資料概況。校正及學習處理程序容後詳述。
於一個實施例中，當使用者與墊(101)內部的任何數目之感測裝置(102)互動時，手勢校正與學習模組(210)識別由使用者開始與虛擬鍵盤(100)互動。墊(101)的感測裝置(102)可檢測由使用者開始互動，手勢校正與學習模組(210)可識別初始互動，因來自使用者的鍵盤資料概況的位置匹配。如此，若一使用者呈現他的或她的手及手指(110)在墊(101)的左側，則虛擬鍵盤(100)及手勢校正與學習模組(210)自墊(101)的左側環繞使用者的手及手指(110)對映虛擬鍵盤(100)。於一個實施例中，墊(101)可大於非虛擬鍵盤以因應此種類型的偏心起始的可能。
虛擬輸入計算系統(200)可包括一資料輸入處理模組(220)，用以當由處理器(201)執行時，處理由一使用者在虛擬鍵盤(100)上從事的大量按鍵動作。資料輸入處理模組(220)自虛擬鍵盤(100)接收輸入資料，及根據由手勢校正與學習模組(210)獲得的已校正且已學習的手勢，識別大量輸入或一串列之輸入為與按鍵動作相關聯。資料輸入處理模組(220)可遞交已識別的輸入給虛擬鍵盤(100)耦接其上的一計算裝置，用以根據所識別的輸入及指令控制計算裝置。
虛擬輸入計算系統(200)之資料輸入處理模組(220)也可提供回授給虛擬鍵盤(100)的使用者。於一個實施例中，當使用者在虛擬鍵盤(100)上打字時可提供回授給使用者。回授可以觸覺回授、音訊回授、視覺回授、或其它類型的回授提供，指示使用者正在從事按鍵動作。於觸覺 回授之例中，墊(101)可包括一隆隆雷鳴聲裝置，若使用者打字期間將觸摸墊(101)，則於使用者接觸墊(101)的某個部分時提供觸覺回應。
於音訊回授之例中，當使用者在墊(101)上方空間做出按鍵動作時，揚聲器或其它音訊裝置可提供一可聽聞的噪音。於此一實施例中，可聽聞的噪音可模仿按壓非虛擬鍵盤上的按鍵時的聲音，或發出任何其它噪音用以指示使用者其按鍵動作正在由虛擬鍵盤(100)接收，且由虛擬鍵盤(100)耦接的鍵盤所解譯。
於視覺回授之例中，虛擬鍵盤(100)與其耦合的該計算裝置可如前文描述顯示一鍵盤(250)，及提供回授給使用者，顯示裝置(209)藉由在相對應於該使用者的按鍵動作之一鍵改變所顯示的鍵盤(250)外觀，諸如點亮或填滿，可指示按鍵動作正在由虛擬鍵盤(100)接收且由虛擬鍵盤(100)與其耦合的該計算裝置解譯。
一鍵盤概況模組(230)也可含括於虛擬輸入計算系統(200)內部，用以當藉處理器(201)執行時識別、精製、修訂或建立一個別使用者的獨特鍵盤資料概況。如前文描述，該使用者的獨特鍵盤資料概況可包括有關該使用者的獨特手勢、手部定位、及按鍵動作樣式的資訊。鍵盤概況模組(230)可將各個該使用者的鍵盤資料概況儲存於記憶體，諸如資料儲存裝置(202)或與虛擬鍵盤(100)相關聯的其它資料儲存裝置。
虛擬輸入計算系統(200)可包括一安全模組 (240)，用以當藉處理器(201)執行時提供安全性給虛擬鍵盤(100)與其通訊式耦合的一計算裝置。安全模組(240)可檢測得一使用者的手及手指(110)初始存在於墊(101)上方，且係在感測裝置(102)的檢測範圍以內。一旦檢測得使用者的手及手指(110)，安全模組(240)分析使用者的手勢、手部定位、按鍵動作樣式、使用者的手及手指之組織密度、使用者的掌紋及指紋、使用者的手及手指(110)之移動及特性之其它面向、及其組合。基於此項分析，安全模組(240)比較收集得的使用者的手及手指(110)之此等面向與儲存於記憶體的鍵盤概況資料。若收集得的使用者的手及手指(110)之面向匹配儲存於記憶體的鍵盤概況資料，則該使用者被許可存取虛擬鍵盤(100)與其通訊式耦合的該計算裝置的該等計算資源。
當一第一使用者正在使用虛擬鍵盤(110)及計算裝置時，安全模組(240)也可封鎖一接續個體其試圖接取該計算裝置。舉例言之，若一第一使用者登入該計算裝置而離開該計算裝置，則隨後使用者的手勢、手部定位、按鍵動作樣式、隨後使用者的手及手指之組織密度、隨後使用者的掌紋及指紋、隨後使用者的手及手指(110)之移動及特性之其它面向將不被認知為第一使用者的鍵盤概況資料及/或將不被認知為儲存於記憶體中的鍵盤概況資料。於此種情況下，虛擬鍵盤(100)及計算裝置將封鎖或以其它方式拒絕存取。一旦透過該虛擬鍵盤(100)被授權存取該計算裝置的第一使用者再度將他的或她的手及手指(110)置於墊(101) 上方且落入於感測裝置(102)的檢測範圍以內時，比對該第一使用者的收集得之使用者的手及手指(110)之面向與儲存於記憶體中的鍵盤概況資料，及提供第一使用者的存取。 如此，安全模組(240)檢測專一未經授權的鍵盤概況資料，封鎖該計算裝置，且提示使用者確認他或她的本尊。
前述模組(210、220、230、240)可利用多項技術用以檢測與追蹤墊(101)上方或附近的使用者的手及手指(110)之移動。於一個實施例中，模組(210、220、230、240)可利用由跳動公司(Leap Motion,Inc.)開發與分銷的硬體及軟體。
模組(210、220、230、240)相關聯的軟體及驅動裝置可利用網路配接器(204)而得自網路、得自碟片、或任何其它來源。有關手勢校正與學習模組(210)、資料輸入處理模組(220)、鍵盤概況模組(230)、及安全模組(240)的進一步細節將連結圖3至圖5詳細說明如後。
圖3為一流程圖顯示依據此處描述原理之一個實施例一種校正虛擬鍵盤(100)之方法(300)。圖3之方法可包括使用執行手勢校正與學習模組(210)的處理器(201)判定(方塊301)是否檢測得使用者的手。此項判定(方塊301)可以是達成藉此喚醒虛擬鍵盤及/或計算裝置的條件。若使用者未檢測得使用者的手(方塊301，判定否)，則方法(300)迴圈返回判定(方塊301)是否檢測得使用者的手。若檢測得使用者的手(方塊301，判定是)，則處理器(201)執行手勢校正與學習模組(210)，判定(方塊302)該使用者是否為虛擬鍵盤 (100)的一新使用者。若該使用者為虛擬鍵盤(100)的一新使用者(方塊302，判定是)，則處理器(201)執行手勢校正與學習模組(210)，從事(方塊303)該使用者的手勢、手部定位、及按鍵動作樣式之一初始校正。
舉例言之，於方塊303，如前文描述，手勢校正與學習模組(210)可提示一使用者示範一本位列手勢，使用者將他的或她的手放在墊(101)上方，且將他的或她的手指定位在彷彿該使用者將他的或她的手及手指置於一鍵盤的一本位列(中間排)上般。如此給虛擬輸入計算系統(200)提供資料表示該使用者的本位列位置，及相對於本位列手勢定向該等本位列鍵及虛擬鍵盤(100)上的其餘鍵。如前文描述，手勢校正與學習模組(210)也可提示一使用者示範多個個別按鍵動作及多個按鍵動作的組合。
手勢校正與學習模組(210)也可，從一使用者利用該虛擬鍵盤(100)之始及遍歷該使用者之使用該虛擬鍵盤(100)，學習該使用者的獨特手勢、手部定位、及按鍵動作樣式。藉此方式，虛擬鍵盤適應該使用者潛在變更的手勢、手部定位、及按鍵動作樣式。
手勢校正與學習模組(210)可針對一特定虛擬鍵盤(100)的多個使用者進行校正與學習技術。此點對下述情況為優異，多個個體透過虛擬鍵盤(100)接取一特定計算裝置，諸如於教室裡多組學生利用一台計算裝置。於一個實施例中，一旦一特定使用者登入耦接至該虛擬鍵盤(100)的一計算裝置時，手勢校正與學習模組(210)可開始校正及學 習該使用者。如此，登入該計算裝置的各個使用者可接到提示開始校正及學習順序，用以準備且繼續微調各個使用者個人獨特的鍵盤資料概況。校正及學習處理程序容後詳述。
手勢校正與學習模組(210)及鍵盤概況模組(230)當由處理器執行時，可儲存(方塊304)得自方塊303的校正作為使用者的鍵盤概況資料。使用者的鍵盤概況資料可以是表示檢測得之手勢、手部定位、及按鍵動作樣式等由墊(101)的感測裝置(102)檢知的使用者手部移動之其它面向之資料。使用者的鍵盤概況資料可儲存於位在虛擬鍵盤(100)的該記憶體，儲存於虛擬輸入計算系統(200)的資料儲存裝置(202)，或由處理器(201)、虛擬鍵盤(100)或其它處理裝置可存取用於執行本系統及本方法之各種功能的其它儲存裝置。
若該使用者並非虛擬鍵盤(100)之一新使用者(方塊302，判定否)，或在執行初始校正之後(方塊303)，則手勢校正與學習模組(210)可判定(方塊305)使用者的鍵盤概況資料是否須被更新。當使用者使用虛擬鍵盤(100)變得更順手時，使用者的手勢、手部定位、及按鍵動作樣式之多個面向可能隨著時間而改變。多個標準可指示一使用者的鍵盤概況資料須被更新，包括例如，初始本位列定位的改變、按鍵動作或按鍵動作組合的改變、或使用者的手勢、手部定位、及按鍵動作樣式之其它細微變化。又，當感測裝置(102)識別受傷，諸如使用者的手喪失一部分或喪失手 指已經造成使用者因應以進行按鍵動作或呈現一特定手部位置時，使用者的鍵盤概況資料可經更新。如此，若判定使用者的鍵盤概況資料須被更新(方塊305，判定是)，則藉由執行(方塊303)接續學習使用者的鍵盤概況資料，手勢校正與學習模組(210)繼續學習使用者的手勢、手部定位、及按鍵動作樣式。
只要判定使用者的鍵盤概況資料須被更新(方塊305，判定是)，則方法(300)迴圈返回方塊305及306。若判定使用者的鍵盤概況資料無須被更新(方塊305，判定否)，則可結束該方法。藉此方式，使用者的鍵盤概況資料可經初步形成，及持續更新以便因應使用者的手勢、手部定位、及按鍵動作樣式。
圖4為一流程圖顯示依據此處描述原理之一個實施例，一種處理自虛擬鍵盤(100)之信號之方法(400)。圖4之方法可包括使用處理器(201)執行資料輸入處理模組(220)，判定(方塊401)是否檢測得使用者的手。若未檢測得使用者的手(方塊401，判定否)，則方法(400)迴圈返回判定(方塊401)是否檢測得使用者的手。再度，此項判定可以是一種情況，達成喚醒虛擬鍵盤及/或計算裝置。若使用者的手經檢測得(方塊401，判定是)，則處理器(201)執行資料輸入處理模組(220)，根據圖3中識別的使用者的鍵盤概況資料決定按鍵動作身分。該按鍵動作身分識別該使用者的手勢、手部定位、及按鍵動作樣式如何與虛擬鍵盤與其通訊式耦合的該計算裝置的輸入交互作用。
利用該按鍵動作身分，資料輸入處理模組(220)當藉處理器(201)執行時指示(方塊403)計算裝置根據按鍵動作身分而處理資料。藉此方式，使用者在虛擬鍵盤(100)的輸入被轉譯成電腦可讀取指令，該等指令由計算裝置消費以便執行使用者期望計算裝置執行的工作，諸如，於文字處理應用程式中打字，或使用者自鍵盤輸入的任何其它應用程式。
藉由判定(方塊404)使用者是否透過虛擬鍵盤(100)輸入資料可繼續該方法。若使用者仍然利用虛擬鍵盤(100)，則該等按鍵動作須被識別且被轉譯成電腦可讀取指令以供由計算裝置消費以便執行使用者期望計算裝置執行的工作。如此，若使用者正在透過虛擬鍵盤(100)輸入資料，則圖4之方法(400)可迴圈返回方塊402用於如前文描述處理。若使用者沒有正在透過虛擬鍵盤(100)輸入資料，則可結束方法(400)。
圖5為一流程圖顯示依據此處描述原理之一個實施例，一種處理自虛擬鍵盤(100)之認證信號之方法(500)。 如前文描述，虛擬鍵盤(100)可用以許可被允許使用虛擬鍵盤(100)與其通訊式耦合的一計算裝置的個體的存取，而拒絕不被允許的其它人的存取。圖5之方法可包括使用處理器(201)執行安全模組(240)，判定是否檢測得使用者的手。再度，此種判定(方塊501)可以是藉此達成喚醒虛擬鍵盤及/或計算裝置的一條件。若使用者未檢測得使用者的手(方塊501，判定否)，則方法(500)迴圈返回判定(方塊501)是否檢 測得使用者的手。若使用者的手經檢測得(方塊501，判定是)，則處理器(201)執行安全模組(240)，識別(方塊402)試圖透過虛擬鍵盤(100)接取該計算裝置的使用者的初始手部特徵。
圖5之方法(500)可由處理器(201)執行安全模組(240)繼續判定(方塊503)該等初始手部特徵是否匹配由一按鍵動作身分所界定的多項手部特徵，諸如於圖3之方塊303及304界定的與儲存的該等按鍵動作身分。於一個實施例中，該等初始手部特徵可比對一個體目前登錄在計算裝置內部的按鍵動作身分。於此一實施例中，經授權存取該電腦但並非該電腦的目前使用者的一使用者仍然會被拒絕存取。於另一個實施例中，處理器(201)可比對該等初始手部特徵與多個使用者的按鍵動作身分。若該等初始手部特徵匹配由一按鍵動作身分所界定的手部特徵(方塊503，判定是)，則可允許存取計算裝置。方法(500)可迴圈返回方塊501以確保每次檢測得一使用者的手時皆可從事此項安全性措施。於方塊503比對的手部特徵可包括手部移動、手部大小、手勢、手部定位、及按鍵動作樣式、使用者的手及手指(110)的組織密度、掌紋、指紋等藉感測裝置(102)檢測得的使用者的手及手指之許多其它特性、或其組合。
但若該等初始手部特徵並不匹配由一按鍵動作身分所界定的手部特徵(方塊503，判定否)，則處理器(201)執行安全模組(240)可拒絕存取(方塊505)計算裝置。拒絕存取計算裝置可包括例如，不登錄自虛擬鍵盤(100)的輸入， 封鎖計算裝置，關閉計算裝置，警示一有效使用者或行政管理器未經授權的接取計算裝置，請求存取中的使用者有關額外憑證，諸如密碼或指紋ID、其它安全措施、或其組合。圖5之方法(500)可結束，當於方塊501檢測得一使用者的手時可再度起始該方法。
藉此方式，虛擬鍵盤(100)可用以給任何計算裝置提供存取控制及安全性。此等計算裝置可包括，例如，桌上型電腦、膝上型電腦、平墊電腦、行動電話裝置、以及運用計算裝置之物件或裝置諸如車輛、自動櫃員機(ATM)、建物、樂器諸如鍵盤樂器、零售商店的結帳櫃台等許多其它裝置及物件。
本系統及方法之面向於此處係依據此處描述原理之實施例，參考方法、設備(系統)及電腦程式產品之流程圖例示及/或方塊圖描述。流程圖例示及方塊圖之各個方塊、及流程圖例示及方塊圖中之方塊的組合可藉電腦可用的程式碼體現。電腦可用的程式碼可提供給通用電腦之處理器、特用電腦、或其它可規劃資料處理裝置用以製造一機器，使得電腦可用的程式碼當例如透過虛擬輸入計算系統(200)之處理器(201)或其它可規劃資料處理裝置執行時，體現流程圖及/或方塊圖之方塊中載明的功能或動作。於一個實施例中，電腦可用的程式碼可在一電腦可讀儲存媒體內部具體實施；電腦可讀儲存媒體係為電腦程式產品的部分。於一個實施例中，電腦可讀儲存媒體為非暫態電腦可讀媒體。
本說明書及附圖描述一虛擬鍵盤。虛擬鍵盤包括一墊，耦接至該墊的多個移動感測器用以檢測一使用者的手存在於該墊上方，及一追蹤系統用以追蹤該使用者的手之手及手指的移動。也描述用於處理自一虛擬鍵盤的輸入之計算裝置。計算裝置包括一處理器及一記憶體。記憶體包括可執行碼，回應於自耦接至虛擬鍵盤的一墊之多個移動感測器接收到資料用以檢測一使用者的手於墊上方的存在，該可執行碼當由處理器執行時起始一追蹤系統追蹤該使用者的手之手及手指的移動。該可執行碼也基於使用者的手的多項標準校正虛擬鍵盤。
此種虛擬鍵盤可具有多項優點，包括：(1)藉由捲起、摺疊、或舖在一計算裝置頂上用於儲存，該虛擬鍵盤容易存放；(2)由於其虛擬面向所致，一使用者無需使用他或她的手指或手實體上接面以操作虛擬鍵盤；(3)虛擬鍵盤隨形於一使用者的手部位置且從使用者的使用樣式學習以提高舒適度及利用性；及(4)虛擬鍵盤給虛擬鍵盤與其通訊式耦合的一計算裝置提供了增高的安全性等多種其它優點。
業已呈示前文描述用以例示及說明所描述原理之實施例。但該描述並非排它性或限制此等原理於所揭示的任何精準形式。鑑於前文教示，許多修改及變化為可能。
100‧‧‧虛擬鍵盤
101‧‧‧墊
102‧‧‧感測裝置
110‧‧‧使用者的手及手指
111‧‧‧鍵
114‧‧‧叩出圈
115‧‧‧頂層
116‧‧‧中層
117‧‧‧底層
120‧‧‧通訊模組
121‧‧‧電源

Claims (12)

  1. 一種虛擬鍵盤，其包含：一墊；耦接至該墊用以檢測一使用者的手存在於該墊上方之多個移動感測器；一處理器；及一記憶體，該記憶體包括可執行碼，其當由該處理器執行時：在藉該等移動感測器檢測該使用者的手時，根據該使用者的手之多個標準而校正該虛擬鍵盤，其中該等標準包含該使用者的獨特鍵盤概況資料；其中，藉該等移動感測器檢測該使用者的手致動該追蹤系統去追蹤該使用者手之手及手指移動；及其中，該追蹤系統包括多個波檢測器用以檢測反射離該使用者的手之波長。
  2. 如請求項1之虛擬鍵盤，其中該墊之維度係決定為近似一鍵盤之大小。
  3. 如請求項1之虛擬鍵盤，其中該使用者的獨特鍵盤概況資料包含手部位置、手部大小、手勢、按鍵動作樣式、或其組合。
  4. 如請求項1之虛擬鍵盤，該記憶體包括可執行碼，其當由該處理器執行時：建立一手部位置概況資料；及 基於該手部位置概況資料認證該使用者。
  5. 如請求項4之虛擬鍵盤，其中若該手部位置概況資料係未經確認，則存取該墊通訊式耦接至的一計算裝置被拒。
  6. 一種用於處理自虛擬鍵盤輸入之計算裝置，其包含：一處理器；及一記憶體，該記憶體包括可執行碼，其當由該處理器執行時：起始一追蹤系統用以回應於接收到來自耦接至該虛擬鍵盤之一墊的多個移動感測器之資料用以檢測一使用者的手存在於該墊上方而追蹤該使用者的手之手及手指的移動，其中該追蹤系統包含多個波檢測器用以檢測反射離該使用者的手之波長；及根據該使用者的手之多個標準而校正該虛擬鍵盤，該等標準包含該使用者的獨特鍵盤概況資料，其中該使用者的獨特鍵盤概況資料包含手部位置、手部大小、手勢、按鍵動作樣式、或其組合。
  7. 如請求項6之計算裝置，其中該記憶體進一步包含可執行碼，其當由該處理器執行時：建立一手部位置概況資料；及基於該手部位置概況資料認證該使用者。
  8. 如請求項6之計算裝置，其中該虛擬鍵盤包含： 一墊；耦接至該墊用以檢測一使用者的手存在於該墊上方之多個移動感測器；及一追蹤系統用以追蹤該使用者的手之手及手指的移動。
  9. 如請求項6之計算裝置，其進一步包含：一顯示系統，其中一鍵盤之多個鍵係使用該顯示系統顯示在該墊上。
  10. 一種用於動態學習與虛擬鍵盤相關聯的使用者的獨特鍵盤概況資料之電腦程式產品，該電腦程式產品包含：一電腦可讀儲存媒體，包含藉其體現的電腦可用的程式碼，該電腦可用的程式碼包含：電腦可用的程式碼用以當由一處理器執行時，使用耦接至一墊的多個移動感測器而檢測在該墊上方的一使用者的手；電腦可用的程式碼用以當由處理器執行時，使用多個雷射而追蹤該等手部移動；及電腦可用的程式碼用以當由處理器執行時，根據自該等移動感測器及該等雷射傳輸的資訊而針對該使用者建立一手部位置概況資料。
  11. 如請求項10之電腦程式產品，其進一步包含電腦可用的程式碼用以，當由一處理器執行時，使用該手部位置概況資料而識別該使用者為經授權存取該墊通訊式耦接至的一計算裝置的一使用者。
  12. 如請求項11之電腦程式產品，其進一步包含電腦可用的程式碼用以，當由一處理器執行時，若該使用者之該手部位置概況資料不匹配一經授權的手部位置概況資料則限制存取該計算裝置之計算資源。
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