TWI620097B - 輸入方法及使用該輸入方法的觸控裝置、手勢偵測裝置、電腦可讀取紀錄媒體、及電腦程式產品 - Google Patents

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Abstract

一種輸入方法，包含：觸發並執行一手勢輸入程序，該手勢輸入程序包含：於每單位時間分別記錄該手勢的觸發位置做為取樣點，並記錄每一取樣點與下一取樣點間區間連線的轉折變化量；將該轉折變化量與變化量閾值進行比對，當轉折變化量大於該變化量閾值時將該取樣點標記為特徵取樣點；依據時間順序將複數個特徵取樣點依序相連形成特徵線段，記錄該複數個特徵線段長度的比例，並依據該比例組成圖形代碼；將該圖形代碼與查找表內的代碼進行比對，以執行該圖形代碼所對應的預定義功能。

Description

輸入方法及使用該輸入方法的觸控裝置、手勢偵測裝置、電腦可讀取紀錄 媒體、及電腦程式產品
本發明係有關於一種輸入方法及使用該輸入方法的觸控裝置、手勢偵測裝置，尤指一種可增加圖形(或線形)特徴辨識準確度的輸入方法及使用該輸入方法的觸控裝置、手勢偵測裝置。
觸控技術的蓬勃發展，帶動消費型電子產業急速擴張，觀之現今的市場動向，可知觸控技術已融入生活中的各式應用當中。隨著技術的進步，目前市場上的觸控技術已從單點觸控(Single-touch)提升為多點觸控(Multi-touch)，手勢的操作動作亦隨之有更多樣的變化，手勢辨識的演算法也變得越加的繁複。
綜觀現今的手勢辨識技術，大多是等待使用者輸入完成時(例如手指、筆尖離開觸控面板表面)，針對手勢的軌跡進行圖形辨識，透過將圖形正規化、訓練後與經大量測試後所建構的資料庫進行比對，以辨識手勢動作所輸入的圖形。這類的辨識技術缺點在於演算的流程過於繁複，於進行圖形辨識時必須佔去大量的工作資源(例如CPU資源、RAM空間)，導致進行圖形辨識時必須耗費過多的資源及時間。
是以，中華民國公開號第201443762號專利係揭示一種多點觸控裝置的操作方法，該操作方法係透過截取複數個軌跡點建立軌跡方程式以計算一次微分值以及二次微分值，依據移動時間、該一次微分值以及該二次微分值判斷該非直線軌跡的軌跡形狀，以執行或啟動對應的預設程式。所述的技術係比起過去技術相較而言更容易識別，可增加辨識的速度 並減少錯誤操作的產生。
然而，過去的技術於取樣取樣點時，依照操作速度的不同，所取樣得到的取樣點數量亦不相同，將增加圖形辨識的困難度。再者，使用者每次輸入圖形時，並非與先前設定完全相同，遇到大小不同的圖形時，於圖形辨識時同樣會遭遇到困難或產生誤判情形。
本發明的主要目的，在於提供一種速度更快、且精確度更較過去技術更為精準的圖形、線形輸入辨識技術。
為達到上述目的，本發明係提供一種輸入方法，包含：觸發並執行一手勢輸入程序，該手勢輸入程序包含：於每單位時間分別記錄手勢的觸發位置做為取樣點，並記錄每一取樣點與下一取樣點間區間連線的轉折變化量；將該轉折變化量與變化量閾值進行比對，當轉折變化量大於該變化量閾值時將對應的該取樣點標記為特徵取樣點；依據時間順序將複數個特徵取樣點依序相連形成特徵線段，記錄該複數個特徵線段長度的比例，並依據該比例組成圖形代碼；將該圖形代碼與查找表內的代碼進行比對，以執行該圖形代碼所對應的預定義功能。
本發明的另一目的，在於提供一種電腦可讀取紀錄媒體，其上記錄一程式，當電子裝置載入該程式並執行後，係可完成如上所述之方法。
本發明的另一目的，在於提供一種電腦程式產品，當該電腦程式產品被載入電子裝置中執行時，可完成如上所述之方法。
本發明的另一目的，在於提供一種觸控裝置，包含有一觸控屏幕、以及一連結至該觸控屏幕的處理器。該觸控屏幕係具有一陣列可偵測手指或筆尖與觸控屏幕間接觸點的觸發位置。該處理器於載入程式後係用以執行如上所述的輸入方法。
本發明的另一目的，在於提供一種手勢偵測裝置，包含有一影像擷取裝置、以及一連結至該影像擷取裝置的處理器。該影像擷取裝置係用以連續拍攝用戶影像。該處理器於載入程式後係經由該用戶影像中找 到用戶的手勢動作，並執行如上所述的輸入方法。
是以，本發明係比習知技術具有以下之優勢功效：
1. 本發明可克服習知技術操作者輸入(例如手寫)速度快慢不一而造成的取樣點過少或過多的問題、以及輸入圖形大小不同時難以辨識的缺失。
2. 本發明的輸入方法簡化了圖形辨識的複雜度，採用了圖形及線形比例特徴的採樣方法來提高辨識精確度。
3. 本發明可精確辨識單點單一筆劃、單點複數筆劃、以及多點單一筆劃的情況，應用層面相對過去的技術更為廣泛。
100‧‧‧觸控裝置
10‧‧‧觸控屏幕
20‧‧‧處理器
30‧‧‧陣列偵測單元
40‧‧‧影像擷取裝置
50‧‧‧處理器
60‧‧‧影像分析模組
M‧‧‧處理器
M1‧‧‧座標偵測模組
M2‧‧‧運算模組
M21‧‧‧轉折分析單元
M22‧‧‧間隔偵測單元
M23‧‧‧代碼運算單元
M3‧‧‧指令處理模組
P1~P3‧‧‧取樣點
L1、L2‧‧‧區間連線
F‧‧‧基準線
p1、p2‧‧‧夾角
Q1~Q5‧‧‧特徵取樣點
LN1~LN4‧‧‧特徵線段
R0~R4‧‧‧座標
LR1~LR4‧‧‧特徵線段
S1~S6‧‧‧取樣點
LS1、LS2‧‧‧線段
VL1~VL3‧‧‧虛擬線段
W1~W6‧‧‧特徵取樣點
LW1~LW4‧‧‧特徵線段
T1~T5‧‧‧取樣點
LT1~LT4‧‧‧特徵線段
Tx1~Tx3‧‧‧夾角
V1~V6‧‧‧取樣點
LV1~LV4‧‧‧特徵線段
a1~a4‧‧‧夾角
S110~S170‧‧‧步驟
S01~S07‧‧‧步驟
圖1，係為觸控裝置的方塊示意圖。
圖2，係為手勢偵測裝置的方塊示意圖。
圖3，手勢偵測裝置執行手勢輸入程序的演算流程示意圖。
圖4，係為手勢輸入程序的功能模組示意圖。
圖5，係為輸入圖形的軌跡示意圖(一)。
圖6，係為輸入圖形的軌跡示意圖(二)。
圖7，係為輸入圖形的軌跡示意圖(三)。
圖8，係為輸入圖形的軌跡示意圖(四)。
圖9，係為輸入圖形的軌跡示意圖(五)。
圖10，係為輸入圖形的軌跡示意圖(六)。
圖11，係為輸入圖形的軌跡示意圖(七)。
圖12，係為輸入圖形的軌跡示意圖(八)。
圖13，係為輸入方法的流程示意圖(一)。
圖14，係為輸入方法的流程示意圖(二)。
有關本發明之詳細說明及技術內容，現就配合圖式說明如下。再者，本發明中之圖式，為說明方便，其比例未必照實際比例繪製，該等圖式及其比例並非用以限制本發明之範圍，在此先行敘明。
請參「圖1」，係揭示本發明觸控裝置的方塊示意圖，如圖所示：本發明係提供一種觸控裝置100，該觸控裝置100係至少包含有一觸控屏幕10、以及一連接於該觸控屏幕10的處理器20。所述的觸控裝置100例如可為行動裝置(例如手機、平板、MP3裝置、MP4裝置等)、電腦(例如桌上型電腦、筆記型電腦等)、手寫板、觸控板等，於本發明中不予以限制。經由觸控屏幕10，用戶可透過觸控筆(包含主動式、被動式)或手指滑動的方式輸入圖形或手勢，以執行該圖形或手勢所對應的預定義功能。在此所述的預定義功能可為搜尋一對應於所輸入圖形的程式、影像、或連結，亦或是直接透過查找表找到對應於該圖形的程式、影像、或連結，以藉由觸控手段執行對裝置的操作。
所述的觸控屏幕10係具有二維陣列可偵測手指或筆尖與觸控屏幕10間接觸點的觸發位置。該觸控屏幕10可為電容式(Capacitive Touch)、電阻式(Resistive Touch)、光學式(Optics)、或音波式(Surface Acoustic Wave)的觸控螢幕，於本發明中不予以限制。該觸控屏幕10係具有陣列偵測單元30，可藉由偵測手指、觸控筆與觸控屏幕10間的接觸點計算出對應於該觸控屏幕10上的實際座標(觸發位置)，並藉由該複數個接觸點取得手指、觸控筆於該觸控屏幕10上的移動軌跡。
所述的處理器20可包含儲存單元，該處理器20可為中央處理器(Central Processing Unit,CPU)，或是其他可程式化並具有一般用途或特殊用途的微處理器(Microprocessor)、數位訊號處理器(Digital Signal Processor,DSP)、特殊應用積體電路(Application Specific Integrated Circuits,ASIC)、可程式化邏輯裝置(Programmable Logic Device,PLD)或其他類似裝置或這些裝置的組合。儲存單元可以是任何型態的固定或可移動隨機存取記憶體(Random Access Memory,RAM)、唯讀記憶體(Read-Only Memory,ROM)、快閃記憶體(Flash Memory)或類似元件或上述元件的組合。該儲存單元可由一或更多個可存取之非揮發性記憶構件所構成。具體而言，其可為硬碟、記憶卡，亦可為積體電路或韌體，於本發明中不予以限制。
於另一較佳實施態樣，請參閱「圖2」，係揭示本發明手勢 偵測裝置的方塊示意圖，如圖所示：本發明係提供一種手勢偵測裝置200，該手勢偵測裝置200係至少包含有一影像擷取裝置40、以及一連接於該影像擷取裝置40的處理器50。所述的手勢偵測裝置200係透過拍攝並取得用戶影像以獲得用戶的手勢動作，以便用戶利用手勢動作輸入指令。經由影像擷取裝置40，用戶可透過手勢動作輸入指令，以執行該手勢動作所表示的圖形所對應的預定義功能。在此所述的預定義功能可為搜尋一對應於所輸入圖形的程式、影像、或連結，亦或是直接透過查找表找到對應於該圖形的程式、影像、或連結等，以藉由手勢動作執行對裝置的操作。
所述的影像擷取裝置40係用以連續拍攝用戶影像，以便後續經由處理器50針對用戶影像執行影像分析並捕捉用戶的手勢動作。所述的影像擷取裝置50例如可以為感光耦合式攝影機(Charge-coupled Device,CCD)、互補式金氧半攝影機(Complementary Metal-Oxide-Semiconductor,CMOS)，抑或可以為可解析三維空間影像的深度攝影機或立體視覺攝影機等，於本發明中不予以限制。
所述的處理器50可包含儲存單元，該處理器50可為中央處理器(Central Processing Unit,CPU)，或是其他可程式化並具有一般用途或特殊用途的微處理器(Microprocessor)、數位訊號處理器(Digital Signal Processor,DSP)、特殊應用積體電路(Application Specific Integrated Circuits,ASIC)、可程式化邏輯裝置(Programmable Logic Device,PLD)或其他類似裝置或這些裝置的組合。儲存單元可以是任何型態的固定或可移動隨機存取記憶體(Random Access Memory,RAM)、唯讀記憶體(Read-Only Memory,ROM)、快閃記憶體(Flash Memory)或類似元件或上述元件的組合。該儲存單元可由一或更多個可存取之非揮發性記憶構件所構成。具體而言，其可為硬碟、記憶卡，亦可為積體電路或韌體，於本發明中不予以限制。
於本實施態樣中，更進一步包含有一影像分析模組60，用以執行影像分析程序，透過搜尋用戶的骨架資訊或是經由影像特徵找到用戶的手部特徵，標記上述手部特徵於複數個影像中個別的座標位置以獲得用戶的手勢動作。所述的影像分析模組60可以為獨立專門應用於影像處理 的運算單元或與該處理器50共構為一處理器，亦可以軟體、韌體的形式實施，直接儲存於儲存單元或燒錄於處理器內，以藉由對應的指令觸發並執行。
於手勢偵測裝置200的實施態樣中，為找到影像輸入時的起始點及終點，影像分析模組60係可以透過手勢動作及其觸發時的座標判斷輸入程序的起始位置或結束位置、或是直接經由手勢執行指令的輸入。有關於手勢執行輸入的演算法請一併參閱「圖3」，係本發明手勢偵測裝置200執行手勢輸入程序的演算流程示意圖，如圖所示：
於手勢偵測裝置200啟動時，影像分析模組60係獲得用戶影像，並判斷用戶的身體是否朝向影像擷取裝置40(步驟S110)，於偵測到用戶正面朝向影像擷取裝置40時，找到用戶影像中的手部特徵，並持續追蹤用戶的手部特徵的座標。若偵測到用戶的正面並未朝向影像擷取裝置40時，係重複追蹤用戶的身體姿態，以判斷用戶是否正面朝向該影像擷取裝置40；於追蹤用戶的手部特徵的座標時，係判斷用戶的手是否張開(步驟S120)，張開的話執行下一步驟，若未張開的話，重複執行步驟S110及步驟S120。
於用戶手勢張開時，係經由用戶後續的手勢判斷用戶所欲執行的功能(步驟S130)。於一較佳實施態樣中，執行手勢輸入程序(步驟S140)，偵測用戶的手部是否為握拳的狀態(第一手勢狀態)，於偵測到用戶的手部緊握時，係觸發並執行手勢輸入程序。當偵測到用戶的手勢狀態為手掌張開時(第二手勢狀態)，且手掌張開的時間超過預設時間時，係判斷手勢輸入程序結束。上述的第一手勢狀態及第二手勢狀態可依據實際的需求調整或變更，並不單獨局限於緊握或張開的實施態樣；具體而言，第一手勢狀態亦可以為比出手指等、第二手勢狀態亦可以為緊握等，在不脫離本發明主要技術概念的均等實施態樣，均應落入本發明的均等範圍內；
除上述偵測手部是否為緊握的狀態，亦同時偵測用戶的其他手勢(步驟S150)，以判斷用戶所欲執行的對應功能。舉例而言，依據手勢的揮動方向、或是追蹤手指的指向方向操縱選單上的功能選項等，於本發 明中不予以限制；在執行上述的各式手勢判斷時，系統係同時執行用戶身體姿態的檢測，偵測用戶是否側身或離開影像擷取裝置40(S160)，於偵測到用戶側身或離開影像擷取裝置40，係啟動計時器，偵測該用戶側身或是離開影像擷取裝置40的時間是否超過預設時間(S170)，當用戶側身或是離開影像擷取裝置40的時間超過預設時間時，係判斷手勢輸入結束。如在超過預設時間之前，復偵測到用戶正面朝向影像擷取裝置40，係結束計時器並繼續執行手勢判斷(S130)。
以下係針對本發明的輸入方法進行詳細的說明：上述的實施態樣可用以執行本發明的輸入方法，透過本發明的輸入方法執行手勢輸入程序。具體而言，本發明的輸入方法係可以透過記錄用戶的手勢動作執行一手勢輸入程序，藉由該手勢輸入程序偵測用戶輸入的圖形、或文字，藉以啟動對應於該圖形或文字的預定義功能。
本發明的輸入方法於起始時必須先經由手勢狀態決定是否觸發並執行手勢輸入程序。具體而言，在觸控裝置的實施態樣中，手勢狀態普遍設定為手指是否觸碰觸控屏幕，當處理器偵測到用戶觸碰觸控屏幕時，係判定為用戶欲開始執行手勢輸入程序。在手勢偵測裝置的實施態樣中，由於係經由非接觸式輸入的方式，手勢狀態於一較佳實施態樣中可以為用戶的手勢動作(例如緊握)，決定用戶是否欲開始執行手勢輸入程序；於部分透過輔助裝置執行定位的實施態樣中，可以透過用戶是否按壓輔助裝置的按鈕決定是否啟動輸入程序，於本發明中不欲限制觸發手勢輸入程序的方式。
請一併參閱「圖4」，係為手勢輸入程序的功能模組示意圖，如圖所示：依據處理器M(對應至第一實施態樣的處理器20及第二實施態樣的處理器50)執行手勢輸入程序的演算法，具體可包含以下幾種功能模組：座標偵測模組M1、運算模組M2、指令處理模組M3。
(一)座標偵測模組M1：
座標偵測模組M1係用以於每單位時間分別記錄手勢的觸 發位置，並將該觸發位置記錄為取樣點。請一併參閱「圖5」，處理器M係連接至該陣列偵測單元30(或該影像分析模組60)，經由計時器於每單位時間進行觸發(例如每0.01秒執行一次)。所述的單位時間可依據對於辨識精度的需求增加或減少，在此可知隨著每次間隔的時間減少，辨識的精確度亦將隨之增加。於計時器觸發時，該座標偵測模組M1將經由手勢獲得手勢的每一觸發位置，並依時序(例如以堆疊的方式)記錄該觸發位置的座標N0(x0,y0)、N1(x1,y1)、N2(x2,y2)、...Nn-1(xn-1,yn-1)、Nn(xn,yn)，藉以將該觸發位置記錄為取樣點以供後續運算模組M2對圖形的軌跡、形狀進行分析、演算。
(二)運算模組M2：
所述的運算模組M2依據所執行的功能主要包含有轉折分析單元M21、間隔偵測單元M22、以及代碼運算單元M23。該運算模組M2係經由幾何運算，將所取得複數個座標排列而成的圖形的軌跡、形狀，擷取出圖形中的重要特徵以組成特定的圖形代碼。
1、轉折分析單元M21
所述的轉折分析單元M21係用以計算每一取樣點與下一取樣點間區間連線的轉折變化量，並將該轉折變化量與變化量閾值進行比對，當轉折變化量大於該變化量閾值或該轉折變化量與前一轉折變化量的數值變號時，將對應的該取樣點標記為特徵取樣點，並依據時間順序將複數個特徵取樣點依序相連形成特徵線段。於其中一較佳的實施態樣中，該轉折變化量係為每一區間連線與基準線間的夾角與前一區間連線與基準線間夾角的差值。
如「圖6」所示，該轉折分析單元M21於座標偵測模組M1取得三個取樣點P1、P2、P3，將取樣點間依據時序分別連線，取得區間連線L1、L2，並於每一取樣點上設定具有相同斜率的基準線F，取得區間連線L1與基準線F間的夾角p1、以及區間連線L2與基準線F間的夾角p2，將p2與p1相減取得夾角的差值(轉折變化量)。此時，若該夾角的差值大於變化量閾值(預設定參數)或該夾角的差值產生正負變化(由正變負或由負變正)時，將區間連線L1及區間連線L2間的取樣點P2標記為特徵取樣點。
如「圖7」所示，假令依據上述的演算步驟於一連續線段中取得三個特徵取樣點Q2、Q3、Q4，該轉折分析單元M21係進一步依據時間順序將複數個特徵取樣點依序相連形成特徵線段，在此須注意的是於連續線段中的起始、及結束位置應同時被標誌為特徵取樣點(Q1及Q5)，以組成特徵線段的一部份。將複數個特徵取樣點Q1至Q5依序相連後，將可取得四個特徵線段LN1、LN2、LN3、及LN4，並藉由向量可計算出特徵線段LN1、LN2、LN3、LN4的長度，公式如下：
其中LN代表線段的長度，(X1,Y1)代表向量終點座標(後一特徵取樣點)、(X2,Y2)代表向量始點座標(前一特徵取樣點)。經由上述的式子可得到每一特徵線段的長度。
由於線段比例不具有方向性，為增加圖形代碼的精確度，減少誤判的可能性(例如鏡射)，該轉折分析單元M21係更執行一判斷步驟，記錄該複數個特徵線段的方向作為輔助參數。請參閱「圖8」，特徵線段的方向可以藉由特徵取樣點與前一特徵取樣點間座標的向量進行運算，以下係將特徵取樣點定義為座標R0~R4進行說明。於圖8中係揭示四種特徵線段LR1~LR4，其中，LR1係為座標R0至R1間的連線；LR2係為座標R0至R2間的連線；LR3係為座標R0至R3間的連線；LR4係為座標R0至R4間的連線。透過座標相減，可取得R0至R1、R0至R2、R0至R3、R0至R4間的向量，此時X方向上向量的正負數值、及Y方向上向量的正負數值，可用以標註特徵線段LR1~LR4的方向，例如設定數值為正值時設定為0，數值為負值時設定為1，則LR1=(0,0)、LR2=(1,0)、LR3=(1,1)、LR4=(0,1)。
於另一較佳實施態樣中，所述的轉折分析單元M21可計算兩兩特徵線段間的夾角，並將該夾角插入兩兩線段之間作為圖形辨識的輔助參數。請參閱「圖9」所示，假令依據上述的演算步驟於一連續線段中取得三個特徵取樣點T2、T3及T4，以及起始、及結束位置T1、T5，該轉折分析單元M21係進一步依據時間順序將複數個特徵取樣點T1-T5依序相連形成特徵線段LT1-LT4，並藉由特徵線段LT1、LT2、LT3、LT4的向量，透過向量內積或餘弦定理計算出特徵線段LT1及LT2、LT2及LT3、LT3及LT4 間的三個夾角Tx1、Tx2、及Tx3，將該夾角Tx1、Tx2、Tx3記錄為輔助參數以利於後續的圖形辨識。
除上述的實施方式外，所述的轉折變化量亦可為相鄰二區間線段間的斜率變化量，亦或是相鄰二區間線段間的反曲點(例如相鄰二區間線段的斜率由正值轉換為負值、或由負值轉換為正值的特徵取樣點)，於本發明中不予以限制。
於偵測不到特徵取樣點的情況時(例如圖形、筆劃趨近於直線)，此時可由轉折變化量、及線段軌跡的長度依據權重平均設定一或複數個虛擬特徵取樣點，以利後續的運算。
2、間隔偵測單元M22
所述的間隔偵測單元M22係為單點複數筆劃(single touch multi stroke)的解決方案，可藉由插入區間代碼作為輔助判斷因素，以利於與查找表進行比對。該間隔偵測單元M22於偵測到一第二手勢狀態時，係觸發並記錄一時間參數，於該時間參數介於該時間閾值的範圍內重新偵測到另一接觸點時，係於該圖形代碼中插入對應至該前後接觸點的區間代碼。於一較佳實施態樣中，所述的區間代碼可為簡單的分隔代號(例如：block、或空格)，以將線段區隔為前、後二部。於另一較佳實施態樣中，該間隔偵測單元M22於偵測到一第二手勢狀態時，係觸發並記錄一時間參數，於該時間參數介於該時間閾值的範圍內重新偵測到該第一手勢狀態時，將該第二手勢狀態的觸發位置與重新偵測到該第一手勢狀態的觸發位置連線取得一虛擬線段，後續透過代碼運算單元M23再將該虛擬線段與特徵線段的比例共同進行比對；另一方面，記錄該虛擬線段的方向或該虛擬線段與相鄰該特徵線段間的夾角作為輔助參數，後續該代碼運算單元M23係將該輔助參數插入該圖形代碼藉由該指令處理模組M3經由查找表進行比對。請參閱「圖10」，如快速的以手勢劃二筆畫，取得S1~S6六個取樣點，其中，取樣點S3為線段LS1偵測到第二手勢狀態的觸發位置，取樣點S4為線段LS2重新偵測到該第一手勢狀態時的觸發位置。處理器M係將該取樣點S3與取樣點S4相連，取得取樣點S3與取樣點S4間的虛擬線段VL1，並計算該虛擬線段VL1的長度，藉由該虛擬線段VL1的長度數值與前後線 段(線段LS1、LS2)間的夾角數值作為輔助判斷因素，以增加代碼比對的精確度。
於觸控裝置100的實施態樣時，所述的第一手勢狀態例如可以為手指觸碰觸控屏幕10的事件，第二手勢狀態例如可以為手指離開觸控屏幕10的事件。於手勢偵測裝置200的實施態樣時，所述的第一手勢狀態例如可以為手握拳的動作，第二手勢狀態可以為手張開的動作，惟，上述僅為本發明中的一具體較佳實施例，本發明並不欲限制於上述的實施例。
3、代碼運算單元M23
所述的代碼運算單元M23係用以取得轉折分析單元M21以及間隔偵測單元M22所取得的數值，代碼運算單元M23於取得虛擬線段與特徵線段的長度數值及夾角數值時，係所取得的數值組成圖形代碼，以利後續指令處理模組M3經由查找表進行比對。該代碼運算單元M23用以記錄該複數個特徵線段及虛擬線段長度的比例，並依據該比例及區間代碼組成可供判讀的圖形代碼。
該代碼運算單元M23係可即時性的擷取該轉折分析單元M21以及間隔偵測單元M22的數值，以將該數值組成代碼串。以下係舉一具體實施例進行說明，該代碼運算單元M23於接收到該轉折分析單元M21以及間隔偵測單元M22的數值時，係將對應的數值填入下列表格：[lw_n,tn,xy]。其中，lw係為線段的種類(線段、或間隔)，n為線段的順序，tn為線段的長度，x、y分別代表線段對應於X及Y的方向，其中0代表方向為正，1代表方向為負。請一併參閱「圖11」，用戶依照圖式中間箭頭的順序繪製出圖形，並由該轉折分析單元M21取得特徵取樣點W1至W6、及特徵線段LW1、LW2、LW3、LW4，其中W1及W4係為第一手勢狀態的觸發位置、W3及W6係為第二手勢狀態的觸發位置；該間隔偵測單元M22係經由最終觸發位置W3及起始觸發位置W4間設定區間代碼。該代碼運算單元M23係依序執行下列流程；於筆劃由W1移動至W2時，轉折分析單元M21係計算出特徵線段LW1的長度以及方向，此時代碼運算單元M23加入特徵線段LW1的相對應數值，並標記為[lw_01,t1,00]；於筆劃由W2移動至W3時，轉折分析單元M21係計算出線段LW2的長度以及方向，此時代碼運算單元 M23加入線段LW2的相對應數值，並標記為[lw_02,t2,01]；於執行另一筆劃時，該間隔偵測單元M22計算出虛擬線段VL2的長度以及方向，此時代碼運算單元M23加入線段VL2的相對應數值，並標記為[vl_03,t3,11]；於筆劃由W4移動至W5時，轉折分析單元M21係計算出線段LW3的長度以及方向，此時代碼運算單元M23加入線段LW3的相對應數值，並標記為[lw_04,t4,01]；最後，於筆劃由W5移動至W6時，轉折分析單元M21係計算出線段LW4的長度以及方向，此時代碼運算單元M23加入線段LW4的相對應數值，並標記為[lw_05,t5,00]。該代碼運算單元M23依據順序堆疊上述的表格，並將t1至t5的長度依據比例正規化或單位化，將可得到一組圖形代碼{[lw_01,nt1,00]；[lw_02,nt2,01]；[vl_03,nt3,11]；[lw_04,nt4,01]；[lw_05,nt5,00]}，所述的圖形代碼將傳送至指令處理模組M3，以利進行更進一步的比對。
於另一較佳實施態樣中，該代碼運算單元M23可藉由相鄰特徵線段或特徵線段與虛擬線段間的夾角作為輔助參數加入圖形代碼，以便後續與查找表進行比對。請參閱「圖12」，以下係舉一具體實施例進行說明，該代碼運算單元M23於接收到該轉折分析單元M21以及間隔偵測單元M22的長度數值及角度數值時，係將對應的數值填入下列表格：[lv_n,tn,an]。其中，lv係為線段的種類(特徵線段、或間隔)，n為線段的順序，tn為線段的長度，an為所代表線段與前一線段間的角度，其中第一個線段均填入空值(null value)，不加入比對。用戶依照圖式中箭頭方向的順序繪製出圖形，並由該轉折分析單元M21取得特徵取樣點V1至V6、及特徵線段LV1、LV2、LV3、LV4及間隔線段VL3，其中V1及V6係為觸碰屏幕時的觸發位置、V5係為離開屏幕時的觸發位置；該間隔偵測單元M22經由最終觸發位置V5及起始觸發位置V6間設定區間代碼。該代碼運算單元M23係依序執行下列流程；於筆劃由V1移動至V2時，轉折分析單元M21係計算出特徵線段LV1的長度以及方向，此時代碼運算單元M23係加入特徵線段LV1的相對應數值，並標記為[lv_01,t1,null]；於筆劃由V2移動至V3時，轉折分析單元M21係計算出線段LV2的長度以及方向，此時代碼運算單元223係加入線段LV2的相對應數值，並標記為[lv_02,t2,a1]；於筆劃由V3移動 至V4時，轉折分析單元M21係計算出線段LV3的長度以及方向，此時代碼運算單元M23係加入線段LV3的相對應數值，並標記為[lv_03,t3,a2]；於筆劃由V4移動至V5時，轉折分析單元M21係計算出線段LV4的長度以及方向，此時代碼運算單元M23係加入線段LV4的相對應數值，並標記為[lv_04,t4,a3]；於執行另一筆劃時，該間隔偵測單元M22係計算出虛擬線段VL3的長度以及方向，此時代碼運算單元M23係加入線段VL3的相對應數值，並標記為[vl_05,t5,a4]。由於另一筆畫的起始位置與結束位置過於接近(小於預設的閾值)，該線段的長度於演算流程中可被忽略而被視為點狀圖形，並作為整個圖形的結束位置。該代碼運算單元M23依據順序堆疊上述的表格，並將t1至t5的長度依據比例正規化或單位化，將可得到一組圖形代碼{[lv_01,nt1,null]；[lv_02,nt2,a1]；[lv_03,nt3,a2]；[lv_04,nt4,a3]；[vl_05,nt5,a4]}，所述的圖形代碼將傳送至指令處理模組M3，以利進行更進一步的比對。
(三)指令處理模組M3
所述的指令處理模組M3係包含有查找表，於獲得圖形代碼時，係經由查找表內的代碼進行比對，找到預定義功能。該查找表係可透過系統開發商預先設定，或是透過用戶自定義，將輸入的圖形及預定義功能進行連結。當偵測到第一手勢狀態的時間(時間參數)超過該時間閾值時，該指令處理模組M3係儲存該圖形代碼並與該查找表進行比對，藉以找到對應至該圖形代碼的預定義功能。所述的查找表可將圖形代碼複數個特徵線段的方向設定為索引，先經由特徵線段的方向或角度過濾出可能的圖形、線形，再藉由該複數個特徵線段長度的比例找出對應的圖形代碼，以便快速查找並執行該圖形代碼所對應的預定義功能。特徵線段長度的比例可設定容許誤差值，藉由調整該容許誤差值增加或減少辨識的準確度。
請參閱「圖13」及「圖14」，係本發明輸入方法的流程示意圖(一)及流程示意圖(二)，如圖所示：本發明係提供一種輸入方法，該輸入方法包含下列步驟，藉以辨識用戶輸入的圖形或筆劃。
於偵測到用戶的第一手勢狀態時，係觸發並執行一手勢輸入 程序，該手勢輸入程序包含下列的步驟：於每單位時間分別記錄手勢的觸發位置做為取樣點，並記錄每一取樣點與下一取樣點間區間連線的轉折變化量(步驟S01)。於較佳的實施態樣中，該轉折變化量係為每一區間連線與基準線間的夾角與前一區間連線與基準線間夾角的差值。於另一較佳實施態樣，該轉折變化量亦可為相鄰二區間線段間的斜率變化量，亦或是相鄰二區間線段間的反曲點(例如相鄰二區間線段的斜率由正值轉換為負值、或由負值轉換為正值的特徵取樣點)，於本發明中不予以限制。
取得複數個區間線段間的轉折變化量後，將該轉折變化量與變化量閾值進行比對，當轉折變化量大於該變化量閾值時將該取樣點標記為特徵取樣點M23(步驟S02)。
依據時間順序將複數個特徵取樣點依序相連形成特徵線段，記錄該複數個特徵線段長度的比例，並記錄該複數個特徵線段的方向或相鄰特徵線段間的角度作為輔助參數，將該比例及輔助參數輸出至代碼運算單元(步驟S03)。
請一併參閱「圖14」，於步驟S01至S03執行的同時，係執行一副程序，偵測用戶是否變更為一第二手勢狀態，於偵測到該第二手勢狀態時(步驟S04)，執行下列步驟：觸發計時器以記錄時間參數，並即時偵測該時間參數是否大於預設定的時間閾值(步驟S05)；若於該時間參數介於該時間閾值的範圍內重新偵測到另一接觸點時，係將一區間代碼輸出至代碼運算單元M23(步驟S06)，並繼續執行步驟S01至S03的程序。
若經過的時間參數超過該時間閾值時，該代碼運算單元M23係將該圖形代碼傳送至指令處理模組M3。該指令處理模組M3係將該圖形代碼與查找表內的代碼進行比對，以執行該圖形代碼所對應的預定義功能。(步驟S07)
本發明中所述之方法步驟可作為一種電腦可讀取紀錄媒體實施，用以儲存於光碟片、硬碟、半導體記憶裝置等電腦可讀取記錄媒體，並藉由該電腦可讀取記錄媒體載置於電子裝置上為該電子裝置或電子設備所存取使用。
本發明所述之方法步驟亦可作為一種電腦程式產品實施，用以儲存於網路伺服器的硬碟、記憶裝置，例如app store、google play、windows市集、或其他類似之應用程式線上發行平台，可藉由將電腦程式產品上傳至伺服器後供使用者付費下載的方式實施。
綜上所述，本發明可克服習知技術操作者輸入(例如手寫)速度快慢不一而造成的採樣點過少或過多的問題、以及輸入圖形大小不同時難以辨識的缺失。此外，本發明的輸入方法簡化了圖形辨識的複雜度，採用了圖形及線形比例特徴的採樣方法來提高辨識精確度。此外，本發明可精確辨識單點單一筆劃、單點複數筆劃、以及多點單一筆劃的情況，應用層面相對過去的技術更為廣泛。
以上已將本發明做一詳細說明，惟以上所述者，僅惟本發明之一較佳實施例而已，當不能以此限定本發明實施之範圍，即凡一本發明申請專利範圍所作之均等變化與修飾，皆應仍屬本發明之專利涵蓋範圍內。

Claims (14)

  1. 一種輸入方法，包含：觸發並執行一手勢輸入程序，該手勢輸入程序包含：於每單位時間分別記錄手勢的觸發位置做為取樣點，並記錄每一取樣點與下一取樣點間區間連線的轉折變化量；將該轉折變化量與變化量閾值進行比對，當轉折變化量大於該變化量閾值時將對應的該取樣點標記為特徵取樣點；依據時間順序將複數個特徵取樣點依序相連形成特徵線段，記錄該複數個特徵線段長度的比例，並依據該比例組成圖形代碼；以及將該圖形代碼與查找表內的代碼進行比對，以執行該圖形代碼所對應的預定義功能。
  2. 如申請專利範圍第1項所述的輸入方法，其中，該轉折變化量係為每一區間連線與基準線間的夾角與前一區間連線與基準線間夾角的差值。
  3. 如申請專利範圍第2項所述的輸入方法，其中，該轉折變化量與前一轉折變化量的數值變號時，該取樣點亦被標記為特徵取樣點。
  4. 如申請專利範圍第1項所述的輸入方法，其中，該手勢輸入程序更包括執行一判斷步驟，記錄該複數個特徵線段的方向或兩兩該特徵線段間的夾角作為輔助參數，並將該輔助參數插入該圖形代碼藉以與查找表進行比對。
  5. 如申請專利範圍第1項所述的輸入方法，其中，係經由偵測到一第一手勢狀態時觸發並執行該手勢輸入程序。
  6. 如申請專利範圍第5項所述的輸入方法，更包括設定一時間閾值，於偵測到一第二手勢狀態時，係觸發並記錄一時間參數，於該時間參數介於該時間閾值的範圍內重新偵測到該第一手勢狀態時，係於該圖形代碼中 插入對應至前後特徵線段間的區間代碼。
  7. 如申請專利範圍第6項所述的輸入方法，其中，於該時間參數超過該時間閾值時，係儲存該圖形代碼並與該查找表進行比對。
  8. 如申請專利範圍第1項所述的輸入方法，更包括設定一時間閾值，於偵測到一第二手勢狀態時，係觸發並記錄一時間參數，於該時間參數介於該時間閾值的範圍內重新偵測到該第一手勢狀態時，將該第二手勢狀態的觸發位置與重新偵測到的該第一手勢狀態的觸發位置連線取得一虛擬線段，記錄該虛擬線段的長度並與該特徵線段依據比例組成圖形代碼。
  9. 如申請專利範圍第8項所述的輸入方法，其中，記錄該虛擬線段的方向或該虛擬線段與相鄰該特徵線段間的夾角作為輔助參數，將該輔助參數插入該圖形代碼藉以與該查找表進行比對。
  10. 如申請專利範圍第6至9項中任一項所述的輸入方法，其中，於該時間參數超過該時間閾值時，係儲存該圖形代碼並與該查找表進行比對。
  11. 一種電腦可讀取紀錄媒體，其上記錄一程式，當電子裝置載入該程式並執行後，係可完成如申請專利範圍第1項至第10項其中任一項所述之方法。
  12. 一種電腦程式產品，當該電腦程式產品被載入電子裝置中執行時，可完成如申請專利範圍第1項至第10項其中任一項所述之方法。
  13. 一種觸控裝置，包含有：一觸控屏幕，係具有一陣列可偵測手指或筆尖與該觸控屏幕間接觸點的觸發位置；一處理器，於載入程式後係用以執行如申請專利範圍第1項至第10項所 述的輸入方法。
  14. 一種手勢偵測裝置，包含有：一影像擷取裝置，係用以連續拍攝用戶影像；一處理器，於載入程式後係經由該用戶影像中找到用戶的手勢動作，並執行如申請專利範圍第1項至第10項所述的輸入方法。
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