TWI698775B - 手勢控制裝置及其方法 - Google Patents

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Abstract

本揭示文件提供一種手勢控制裝置，該裝置包含觸碰輸入介面以及處理器。觸碰輸入介面用於根據一觸碰事件而產生至少一感測區塊，其中該至少一感測區塊包含複數個第一區塊以及複數個第二區塊。處理器耦接於觸碰輸入介面。處理器係用以根據其中一個第一區塊與其中一個第二區塊來計算在觸碰輸入介面的相關線。根據其中一個第二區塊與所找到的相關線來計算在觸碰輸入介面的基準線。決定此基準線與此相關線的垂直交點。設定此垂直交點為執行在觸碰輸入介面上的操作點，以執行在顯示畫面上的操作控制。

Description

手勢控制裝置及其方法
本揭示文件係有關於控制方法，且特別是有關於一種手勢的控制方法。
為提供使用者更直觀的操作模式，大多數電子裝置提供圖形化使用者介面，讓使用者憑藉眼睛所視而即可對應地操作。在實際操作上，電子裝置需搭配輸入輸出介面(例如鍵盤或滑鼠)以作為使用者進行電子裝置的相關具體操作的媒介。
換言之，若使用者欲攜帶移動電子裝置，就必須一同攜帶鍵盤或滑鼠才能使用。然而，隨著電子裝置的改良，其體積越來越小，但使用者卻需要額外攜帶具備一定體積的鍵盤或滑鼠，實為相當的不便利，因此有必要對於不便利的情況提出解決方案。
根據本揭示文件之一實施例，揭示一種手勢控制裝置，包含觸碰輸入介面以及處理器。觸碰輸入介面用於根據 一觸碰事件而產生至少一感測區塊，其中該至少一感測區塊包含複數個第一區塊以及複數個第二區塊。處理器耦接於觸碰輸入介面。處理器係用以其中一個第一區塊與其中一個第二區塊來計算在觸碰輸入介面的相關線。根據其中一個第二區塊與所找到的相關線來計算在觸碰輸入介面的基準線。決定此基準線與此相關線的垂直交點。設定此垂直交點為執行在觸碰輸入介面上的操作點，以執行在顯示畫面上的操作控制。
根據另一實施例，揭示一種手勢控制方法，該方法包含執行以下步驟。首先，取得在觸碰輸入介面根據一觸碰事件所產生的至少一感測區塊，其中，該至少一感測區塊包含複數個第一區塊以及複數個第二區塊。接著，根據其中一個第一區塊與其中一個第二區塊來計算在觸碰輸入介面的相關線。以及，根據其中一個第二區塊與所找到的相關線來計算在觸碰輸入介面的基準線。接著，決定此基準線與此相關線的垂直交點，以及，設定此垂直交點為執行在觸碰輸入介面上的操作點，以執行在顯示畫面上的操作控制。
為讓本揭示內容之上述和其他目的、特徵、優點與實施例能更明顯易懂，所附符號之說明如下：
100:手勢控制裝置
110:觸碰輸入介面
120:處理器
500:手掌
210a~210e:第一區塊
213:相關線
220a~220c:第二區塊
223:基準線
225:重疊部
230:操作點
300、400、500:手勢控制方法
L1~L5:距離
S310~S350、S321~326、S351、S510~S531:步驟
以下詳細描述結合隨附圖式閱讀時，將有利於較佳地理解本揭示文件之態樣。應注意，根據說明上實務的需求，圖式中各特徵並不一定按比例繪製。實際上，出於論述清晰之目的，可能任意增加或減小各特徵之尺寸。
第1圖繪示根據本揭示文件一些實施例中一種手勢控制裝置的示意圖。
第2圖繪示根據本揭示文件一些實施例中一種手勢控制裝置之感測狀態示意圖。
第3圖繪示根據本揭示文件一些實施例中一種手勢控制方法的步驟流程圖。
第4圖繪示根據本揭示文件另一些實施例中一種手勢控制方法的步驟流程圖。
第5圖繪示根據本揭示文件又另一些實施例中一種手勢控制方法的步驟流程圖。
以下揭示內容提供許多不同實施例或實例，以便實施本發明之不同特徵。下文描述元件及排列之特定實例以簡化本發明。當然，該等實例僅為示例性且並不欲為限制性。舉例而言，以下描述中在第二特徵上方或第二特徵上形成第一特徵可包括以直接接觸形成第一特徵及第二特徵的實施例，且亦可包括可在第一特徵與第二特徵之間形成額外特徵使得第一特徵及特徵可不處於直接接觸的實施例。另外，本發明可在各實例中重複元件符號及/或字母。此重複係出於簡明性及清晰之目的，且本身並不指示所論述之各實施例及/或配置之間的關係。
請參閱第1圖，其繪示根據本揭示文件一些實施例中一種手勢控制裝置100的示意圖。如第1圖所示，手勢控制裝置100包含觸碰輸入介面110以及處理器120。觸碰輸入介面110耦接處理器120。觸碰輸入介面110用以在有物體接觸或 接近時，會對應地產生關於該物體的感測訊號，而進一步地計算出至少一個觸碰區塊。觸碰輸入介面110產生對應觸碰事件的至少一個觸碰區塊，並計算出複數個手指或手掌部分的感測區塊。觸碰輸入介面110可以為電阻式觸碰介面、電容式觸碰介面、波動式觸碰介面或者影像感測器等。在一些實施例中，使用者可以將其手掌輕碰於觸碰輸入介面110，而與觸碰輸入介面110部分地接觸，例如一些手指的指尖部分以及手掌的下半部分(或者三分之一部分)。換言之，本揭示文件之手勢控制裝置100不限制使用者將手掌僅部份地接觸或者整體貼合於觸碰輸入介面110。在部分實施例，觸碰輸入介面110為影像感測器時，可由影像感測器來擷取關於手掌500的手勢動作的感測訊號，以供後續操作之用。
請參閱第2圖，其繪示根據本揭示文件一些實施例中一種手勢控制裝置之感測狀態示意圖。在第1圖中，使用者的手掌500接觸在觸碰輸入介面110時，觸碰輸入介面110會根據觸碰事件相應地感測出如第2圖所示的至少一個感測區塊。該等至少一個感測區塊例如是在觸碰輸入介面110因為物體接觸或相關電子元件感測後所產生的具有一定面積範圍的接觸位置之區塊。在本範例中，至少一個感測區塊包含複數個第一區塊210a~210e以及複數個第二區塊220a~220c。其中，第一區塊210a~210e可以為手指接觸到觸碰輸入介面110的指尖部份，而第二區塊220a~220c可以為手掌心接觸到觸碰輸入介面110的部份。例如，第一區塊210a可以為大拇指、第一區塊210b可以為食指、第一區塊210c可以為中指、第一區塊210d 可以為無名指，以及第一區塊210e可以為小指。本揭示文件之第2圖係以觸碰輸入介面110感測到五個第一區塊210a~210e作為說明，在另一些情況下，亦可能僅感測到兩個至四個不等數量的區塊，並不影響本揭示文件之手勢操作技術。
請參閱第3圖，其繪示根據本揭示文件一些實施例中一種手勢控制方法300的步驟流程圖。請一併參閱第1圖、第2圖以及第3圖，以下將說明手勢控制方法300的步驟流程。
在步驟S310中，於觸碰事件發生後，處理器120接收到感測訊號，並根據感測訊號以計算出至少一觸碰區塊，例如計算出複數個第一區塊210a~210e以及複數個第二區塊220a~220c，並根據第一區塊210a~210e其中之一與第二區塊220a~220c其中之一來計算與觸碰輸入介面110對應之相關線213。其中，第一區塊210a~210e為彼此之間互相不重疊的區塊。舉例來說，處理器120判斷第一區塊210a~210e的位置，例如在觸碰輸入介面110上的感測座標或者相對於顯示畫面上的像素座標。進一步地，處理器120會從第一區塊210a~210e的這些位置中找出中間區塊，例如從第一區塊210a~210e當中找出之屬於中間區塊者為第一區塊210b~210d，再繼續從第一區塊210b~210d當中找出之屬於中間區塊者為第一區塊210c。也就是說，於此範例中，處理器120判斷出中間區塊為第一區塊210c。因此，處理器120將中間區塊，即第一區塊210c，作為欲找出的相關線213之第一端。
另一方面，第二區塊220a~220c為彼此部分重疊 的區塊。舉例來說，處理器120分析感測訊號中的資訊，以感測到的肌肉線條或者按壓程度大小來分別擷取出第二區塊220a、第二區塊220b以及第二區塊220c，其中第二區塊220a與第二區塊220b可以為兩個相同或近似於橢圓形之區塊，第二區塊220c可以為相同或近似於矩形之區塊。接著，根據橢圓形以及矩形的形狀，來決定出第二區塊220a、第二區塊220b以及第二區塊220c的重疊部225。重疊部225可以為第二區塊220a、第二區塊220b以及第二區塊220c三者共同交疊到的區塊。於是，處理器120可以將重疊部225作為欲找出的相關線213之第二端。
於此，基於前述所找到的第一端以及第二端，處理器120根據第一端與第二端產生一條連線，並將此連線的長直線設定為相關線213。
接著，在步驟S320中，處理器120會根據複數個第二區塊220a~220c以及所計算出來的相關線213來進一步計算基準線223。舉例來說，處理器120根據複數個第二區塊220a~220c來找到重疊部225，重疊部225的產生方式已如前述。重疊部225可以為一個點或一個小區塊(例如30像素之近似橢圓形的區塊)，因此在重疊部225上可以有一或多個點(例如30個點)。本實施例中，處理器120係先行計算出相關線213的斜率，再找出與此斜率垂直的垂直向量，而進一步地以此垂直向量以及重疊部225上的其中一個點(或點集合)來計算出基準線223(或基準線集合)。接著，在步驟S330中，處理器120以所獲得的相關線213以及基準線223，決定出兩者的垂直 交點。在步驟S340中，處理器120將此垂直交點設定為關於觸碰輸入介面110之操作點230。
接著，在步驟S350，處理器120使用操作點230來執行在顯示畫面上的操作控制。在部分實施例中，亦可以將所取得的垂直交點之點當作中心後並進一步延展為一小塊區域，例如直徑為20畫素的圓形區域來作為操作點230。如此，可以提升在手勢控制時的容錯程度(例如圓形區域的某一點失去追蹤感測像是手掌稍微離開觸碰輸入介面110，但還可以使用其他的鄰近的點來作為游標控制點)。
據此，本揭示文件之手勢控制方法300透過指尖與抵靠在觸碰輸入介面110的手掌部份來產生滑鼠游標，可以讓使用者直觀地使用手掌來操作顯示畫面上的控制，例如手掌的移動即代表游標的移動。
請參閱第4圖，繪示根據本揭示文件另一些實施例中一種手勢控制方法400的步驟流程圖。請一併參閱第1圖、第2圖以及第4圖，以下將說明手勢控制方法400的步驟流程。手勢控制方法400為接續在手勢控制方法300的步驟S320之後的設定手勢操作功能之流程方法。
如第4圖所示，在步驟S320之處理器120獲得基準線223之後，其中基準線223的計算方式已如前述，在步驟S321中，處理器120分別計算第一區塊210a~210e至基準線223的距離，並判斷出最短的距離為何者。舉例來說，如第2圖所示，第一區塊210a至基準線223之距離L1，第二區塊210b至基準線223之距離L2，第三區塊210c至基準線223之距離L3，第四 區塊210d至基準線223之距離L4，以及第五區塊210e至基準線223之距離L5。處理器120判斷出距離L1~L5當中最短者為距離L1。接著，在步驟S322，以最短之距離所對應的第一區塊210a設定為錨點，其中，錨點為代表第一區塊210a~210e當中的最左側或者最右側的區塊。舉例來說，被設定為錨點的第一區塊210a可以為對應手掌的大拇指的感測區塊，當錨點代表最左側的區塊，則第一區塊210a可以為對應右手的大拇指的感測區塊，當錨點代表最右側的區塊，則第一區塊210a可以為對應左手的大拇指的感測區塊。
在另一些實施例中，手勢控制方法400可藉由判斷第一區塊210a~210e的各個感測區域的形狀，來決定錨點。舉例來說，手指的指尖在觸碰輸入介面110上的感測區域的形狀一般會是呈現近似於月相(月亮的陰晴圓缺)的形狀。感測大拇指的區塊所對應的月相形狀會呈現與其他指頭對應的月相形狀相反，例如大拇指的感測區域的形狀是接近於上弦月時，則其他手指的感測區域的形狀則會是接近於下弦月，反之亦然。因此，手勢控制方法400透過判斷第一區塊210a~210e之感測區域的形狀，將感測區域的形狀與其他不同者指定為錨點，藉此來判斷第一區塊210a~210e中之何者為大拇指。
接著，在步驟S323中，會判斷錨點是否位於第一區塊210a~210e最左邊區塊？若是，則執行步驟S324，將第一區塊210a~210e由左而右分別標識對應的按鍵類型。另一方面，若在步驟S323之判斷為否，則執行步驟S325，判斷錨點是否位於第一區塊210a~210e最右邊區塊？若錨點係位於最 右邊區塊，則執行步驟S326，將第一區塊210a~210e由右而左分別標識對應的按鍵類型。若步驟S325的判斷中，錨點也不是代表最右邊的區塊，則可能前述的判斷有誤，則回到步驟S321。其中，按鍵類型可以為滑鼠的左鍵、滑鼠的右鍵以及滑鼠的滾輪鍵等。舉例來說，若錨點為代表第一區塊210a~210e當中最左邊的區塊，此時處理器120可以判斷使用者以其右手來進行虛擬滑鼠的初始化設定，而錨點為代表使用者的右手大拇指。
在部分實施例中，處理器120將第一區塊210b設定為滑鼠左鍵、將第一區塊210c設定為滑鼠滾輪鍵，以及將第一區塊210d設定為滑鼠右鍵，第一區塊210a與第一區塊210e可以不作任何按鍵類型之設定。
在部分實施例中，處理器120亦可僅設定一個按鍵類型，例如第一區塊210b設定為滑鼠左鍵。此階段中，處理器120設定好觸碰輸入介面110的感測區塊所對應的操作點以及至少一個按鍵類型，因此可視為完成手勢控制的初始化設定。在又另一些實施例中，觸碰輸入介面110可以僅感測到第一區塊210a、210b、210d，而處理器120對第一區塊210b設定為滑鼠左鍵，對第一區塊210d設定為滑鼠右鍵。亦即，本揭示文件並不限制使用者接觸觸碰輸入介面110的手指頭個數，可視實際上需要使用的滑鼠按鍵類型個數來作調配。
值得一提的是，本揭示文件之手勢控制方法400提供先判斷錨點是否位於第一區塊210a~210e當中的最左側，若不是的話則判斷是否為第一區塊210a~210e當中的最右 側。另一些實施例中，亦可為先判斷錨點是否位於第一區塊210a~210e當中的最右側，再判斷是否位於第一區塊210a~210e當中的最左側，本揭示文件不限制前述的判斷順序。
在對至少其中之一的第一區塊210a~210e設定完對應的按鍵類型之後，執行步驟S351，處理器120取得操作點230的初始位置及其位移，並在操作點230所指示的顯示畫面的位置進行對應按鍵類型的操作控制。舉例來說，處理器120取得操作點230的初始位置，並且將第一區塊210b設定為滑鼠左鍵，當使用者移動其手掌時，操作點230因此隨著移動至另一位置，此時顯示畫面上的游標會對應地移動後停止。若使用者以其食指對觸碰輸入介面110連續的點兩下，則處理器120會在操作點230的位置執行滑鼠左鍵的相關功能。關於滑鼠按鍵類型的相關功能將於後說明。
請參閱第5圖，其繪示根據本揭示文件又另一些實施例中一種手勢控制方法500的步驟流程圖。請一併參閱第1圖、第2圖以及第5圖，手勢控制方法500係處理器120設定好按鍵類型之後，如何使用操作點230的具體控制。以下將說明手勢控制方法500執行滑鼠游標操作的流程。
在步驟S510中，處理器120判斷至少一個第一區塊210a~210e的面積變化，在一些範例中，僅被設定有按鍵類型的第一區塊210a的面積變化會被檢視。處理器120會針對面積變化的程度來判斷第一區塊210a~210e所對應之按鍵類型之功能操作，其中，功能操作包含點擊操作以及拖曳操作等。
接著，在步驟S520，第一區塊210a~210e的面積若是在一定時間內由小變大再由大變小，例如僅第一區塊210b的面積有前述大小變化，則執行步驟S521，處理器120根據第一區塊210b的面積變化來產生點擊操作之指令。因此在操作點230的對應位置上(例如在顯示畫面的游標所指示的座標位置)進行滑鼠左鍵的點擊操作。在另一些實施例中，若第一區塊210d是被設定為滑鼠右鍵，且處理器120根據第一區塊210d在短時間內有前述的面積變化而產生點擊操作之指令，則在操作點230的位置上進行滑鼠右鍵的點擊操作。
在步驟S530中，當處理器120判斷在至少一個第一區塊210a~210e的面積從零開始變大後在一段時間內(例如2秒)其面積不小於門檻值(例如1平方公分)，則在步驟S531中，處理器120產生拖曳操作之指令，將操作點230所指示位置所在的物件，移動至操作點230移動一段距離之後的位置。舉例來說，使用者以其食指(對應第一區塊210b)接觸在觸碰輸入介面110上，第一區塊210b的位置之面積從零增加至1平方公分，並且此接觸面積維持了2秒，而可以判斷出第一區塊210b是對應至拖曳操作，因此操作點230所在的位置所對應的物件(例如顯示畫面上的某個資料檔案)會被關聯至操作點230。使用者接著將其手掌500在觸碰輸入介面110上進行接觸移動，使操作點230位移一段距離後(即手掌500在觸碰輸入介面110移動一段距離)，從觸碰輸入介面110上放開食指，使得對應第一區塊210a的接觸面積變小至零，顯示畫面上的物件則被放置到游標對應的最後位置，而完成操作點230的拖曳 操作。
綜上所述，本揭示文件之手勢控制裝置以及手勢控制方法提供對滑鼠游標或任何藉由觸碰裝置所產生的指標之操作與功能設定，並且藉由手掌的掌心與手指的部分同時實現游標的移動與控制。如此一來，使用者可以不用隨身攜帶滑鼠，並且可直觀地使用手掌來達成滑鼠游標控制，而不影響使用者的操作習慣。此外，本揭示文件亦可提供肢體殘缺人士使用，例如因為意外傷害而缺少食指，使用者仍可透過食指的第二節或接近手掌的指節根部來達成滑鼠游標的控制，而不會受限於手指頭的狀態，提供更多人道與關懷。
上文概述若干實施例之特徵，使得熟習此項技術者可更好地理解本發明之態樣。熟習此項技術者應瞭解，可輕易使用本發明作為設計或修改其他製程及結構的基礎，以便實施本文所介紹之實施例的相同目的及/或實現相同優勢。熟習此項技術者亦應認識到，此類等效結構並未脫離本發明之精神及範疇，且可在不脫離本發明之精神及範疇的情況下產生本文的各種變化、替代及更改。
300‧‧‧方法
S310~S350‧‧‧步驟

Claims (10)

  1. 一種手勢控制裝置，包含：一觸碰輸入介面，用以根據一觸碰事件而產生至少一感測區塊，其中該至少一感測區塊包含複數個第一區塊以及複數個第二區塊；一處理器，耦接該觸碰輸入介面，其中該處理器用以：根據該等第一區塊之一與該等第二區塊之一，以計算對應於該觸碰輸入介面之一相關線；根據該等第二區塊之一以及該相關線，以計算對應於該觸碰輸入介面之一基準線；決定該基準線與該相關線之一垂直交點；以及設定該垂直交點為對應於該觸碰輸入介面的一操作點，以執行在一顯示畫面上之操作控制。
  2. 如請求項1所述之手勢控制裝置，其中該處理器還用以：判斷該等第一區塊之位置，其中各該第一區塊彼此不重疊；根據各該第一區塊之位置，決定一中間區塊；以及以該中間區塊作為一連線之一第一端。
  3. 如請求項2所述之手勢控制裝置，其中該處理器還用以：判斷該等第二區塊之一重疊部；以該重疊部作為該連線之一第二端；以及 設定該第一端與該第二端之該連線作為該相關線。
  4. 如請求項3所述之手勢控制裝置，其中該處理器還用以：以該重疊部上之任一點以及該相關線之垂直線設定為該基準線；設定該基準線與該相關線的交點作為該操作點；以及將各該第一區塊至該基準線之最短距離所對應之該第一區塊，設定為一錨點，其中該錨點為該等第一區塊之最左側區塊或最右側區塊。
  5. 如請求項1所述之手勢控制裝置，其中該處理器還用以：偵測該操作點在該觸碰輸入介面的一位移量，以該位移量控制在該顯示畫面上之該操作點之移動距離；對各該等第一區域的至少其中之一設定一按鍵類型，其中該按鍵類型包含一左鍵、一右鍵以及一滾輪鍵；以及根據各該等第一區塊中的至少其中之一的面積變化，判斷該按鍵類型之一功能操作，以在該操作點之位置執行該功能操作，其中該功能操作包含一點擊操作或一拖曳操作。
  6. 一種手勢控制方法，包含：根據一觸碰事件而取得一觸碰輸入介面所產生之至少一感測區塊，其中該至少一感測區塊包含複數個第一區塊以及複數個第二區塊； 根據該等第一區塊之一與該等第二區塊之一，以計算對應於該觸碰輸入介面之一相關線；根據該等第二區塊之一以及該相關線，以計算對應於該觸碰輸入介面之一基準線；決定該基準線與該相關線之一垂直交點；以及設定該垂直交點為在該觸碰輸入介面的一操作點，以執行在一顯示畫面上之操作控制。
  7. 如請求項6所述之手勢控制方法，其中該方法還包含：判斷該等第一區塊之位置，其中各該第一區塊彼此不重疊；根據各該第一區塊之位置，決定一中間區塊；以及以該中間區塊作為一連線之一第一端。
  8. 如請求項7所述之手勢控制方法，其中該方法還包含：判斷該等第二區塊之一重疊部；以該重疊部作為該連線之一第二端；以及設定該第一端與該第二端之連線作為該相關線。
  9. 如請求項8所述之手勢控制方法，其中該方法還包含：以該重疊部上之任一點以及該相關線之垂直線設定為該基準線； 設定該基準線與該相關線的交點作為該操作點；以及將各該第一區塊至該基準線之最短距離所對應之該第一區塊，設定為一錨點，其中該錨點為該等第一區塊之最左側區塊或最右側區塊。
  10. 如請求項6所述之手勢控制方法，其中該方法還包含：偵測該操作點在該觸碰輸入介面的一位移量，以該位移量控制在該顯示畫面上之該操作點之移動距離；對各該等第一區域中的至少其中之一設定一按鍵類型，其中該按鍵類型包含一左鍵、一右鍵以及一滾輪鍵；以及根據各該等第一區塊中的至少其中之一的面積變化，判斷該按鍵類型之一功能操作，以在該操作點之位置執行該功能操作，其中該功能操作包含一點擊操作或一拖曳操作。
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