TWI788090B

TWI788090B - 虛擬輸入介面控制方法及虛擬輸入介面控制系統

Info

Publication number: TWI788090B
Application number: TW110141445A
Authority: TW
Inventors: 林慧貞; 顏誌廷; 陳煥達
Original assignee: 啟碁科技股份有限公司
Priority date: 2021-11-08
Filing date: 2021-11-08
Publication date: 2022-12-21
Also published as: TW202319887A

Abstract

本揭露公開一種虛擬輸入介面控制方法及虛擬輸入介面控制系統，其用於控制終端裝置。其中虛擬輸入介面控制方法包括：透過雷達模組偵測待測物的待測物座標；判斷待測物座標是否位於參考面之下方；當待測物座標位於參考面之下方，啟動座標追蹤機制；以及當待測物座標處於參考面或位於參考面之上方，啟動姿態辨識機制，而姿態辨識機制包含：判斷待測物的姿態是否符合多個不同的參考姿態之一，其中該些參考姿態分別對應多個不同的控制指令；以及當待測物的姿態與該些參考姿態之一相符時，終端裝置執行該些控制指令之一。

Description

虛擬輸入介面控制方法及虛擬輸入介面控制系統

本揭露涉及一種電腦的輸入介面控制系統及其控制方法，特別是指一種電腦的虛擬輸入介面控制系統及其控制方法。

由於越來越多消費者，具有移動學習場所及工作場所之需求，使得現今個人電腦的發展主流，已由桌上型電腦轉變便於攜帶的筆記型電腦。特別是新冠病毒從起初的亞太地區進一步擴散至全球之情況下，居家學習或工作(Working From Home)者的數量突然暴增，進而導致筆記型電腦的需求量大幅上升。

關於筆記型電腦，目前消費者最常使用的周邊操作設備仍以滑鼠為主。因此，消費者在選購筆記型電腦時，除了考量到筆記型電腦的本身重量之外，還會考量到所搭配的周邊操作設備的重量。當筆記型電腦或周邊操作設備之重量過重時，將造成使用者攜帶上以及操作上的不便，進而降低消費者購買的意願。

本揭露所要解決的技術問題在於，針對現有技術的不足提供一種虛擬輸入介面控制方法及虛擬輸入介面控制系統。

為了解決上述的技術問題，本揭露所採用的其中一技術方案是，提供一種虛擬輸入介面控制方法，用於控制終端裝置，虛擬輸入介面控制方法包括：透過雷達模組偵測待測物的待測物座標；判斷待測物座標是否位於參考面之下方；當待測物座標位於參考面之下方，啟動座標追蹤機制；以及當待測物座標處於參考面或位於參考面之上方，啟動姿態辨識機制，而姿態辨識機制包含：判斷待測物的姿態是否符合多個不同的參考姿態之一，其中該些參考姿態分別對應多個不同的控制指令；以及當待測物的姿態與該些參考姿態之一相符時，終端裝置執行該些控制指令之一。

為了解決上述的技術問題，本揭露所採用的另外一技術方案是，提供一種虛擬輸入介面控制系統，用於控制終端裝置，虛擬輸入介面控制系統包括天線陣列、數位訊號處理器、記憶體、微處理器及微控制器。天線陣列包含多個接收天線以及至少一個發射天線，發射天線發射電磁波訊號至待測物且該些接收天線分別接收來自待測物的多個回波訊號。數位訊號處理器根據該些回波訊號計算出待測物的待測物座標。記憶體儲存多個不同的參考姿態及其對應的多個不同的控制指令。微處理器電性連接於記憶體且儲存有姿態辨識程式。微控制器電性連接於微處理器。其中微處理器用於執行姿態辨識程式來判斷待測物座標是否位於參考面之下方，當待測物座標位於參考面之下方，微處理器啟動姿態辨識程式中的座標追蹤機制。當待測物座標處於參考面或位於參考面之上方，微處理器啟動姿態辨識程式中的姿態辨識機制，而姿態辨識機制包含：判斷待測物的姿態是否符合該些參考姿態之一；以及當待測物的姿態與該些參考姿態之一相符時，終端裝置執行該些控制指令之一。

本揭露的其中一有益效果在於，本揭露所提供虛擬輸入介面控制方法及虛擬輸入介面控制系統，可應用於各種終端裝置，例如筆記型電腦或行動通訊裝置。待測物若以使用者的手指為例，由於雷達模組用於追蹤使用者的手指的移動軌跡，而微處理器用於判讀移動軌跡並將移動軌跡轉換為控制指令，以供終端裝置來執行。如此一來，使用者不需要任何實體的周邊操控設備，同樣能對終端裝置下達任何控制指令，對於經常需要移動學習或工作場所的使用者而言，大幅提昇使用上及攜帶上的便利性。

為使能更進一步瞭解本揭露的特徵及技術內容，請參閱以下有關本揭露的詳細說明與圖式，然而所提供的圖式僅用於提供參考與說明，並非用來對本揭露加以限制。

以下是通過特定的具體實施例來說明本揭露所公開有關“虛擬輸入介面控制方法及虛擬輸入介面控制系統”的實施方式，本領域技術人員可由本說明書所公開的內容瞭解本揭露的優點與效果。本揭露可通過其他不同的具體實施例加以施行或應用，本說明書中的各項細節也可基於不同觀點與應用，在不悖離本揭露的構思下進行各種修改與變更。另外，本揭露的附圖僅為簡單示意說明，並非依實際尺寸的描繪，事先聲明。以下的實施方式將進一步詳細說明本揭露的相關技術內容，但所公開的內容並非用以限制本揭露的保護範圍。

應當可以理解的是，雖然本文中可能會使用到“第一”、“第二”、“第三”等術語來描述各種元件或者信號，但這些元件或者信號不應受這些術語的限制。這些術語主要是用以區分一元件與另一元件，或者一信號與另一信號。另外，本文中所使用的術語“或”，應視實際情況可能包括相關聯的列出項目中的任一個或者多個的組合。

傳統之實體滑鼠與實體觸碰板的基本操作大致相同，差異只在移動游標方式分別為移動滑鼠位置與移動手指在觸碰板上的位置。以滑鼠為例，滑鼠有三個主要操作方式，第一個操作方式是移動滑鼠來改變螢幕上滑鼠游標之位置，第二個操作方式是點選滑鼠之按鍵，第三個操作方式是滾動滑鼠上的滾輪以辨上下移動網頁或文件頁面。本揭露的虛擬輸入介面控制系統可作為一種虛擬滑鼠，以實現以上三種操作方式所達成的功能。

圖1為本揭露第一實施例的虛擬輸入介面控制系統的功能方塊圖。如圖1所示，虛擬輸入介面控制系統1用於控制一終端裝置T，而終端裝置T例如為筆記型電腦、桌上型電腦或智慧型手機，而終端裝置T1包含有中央處理器T1、記憶體T2及數位訊號處理器T3，中央處理器T1電性連接於記憶體T2與數位訊號處理器T3。

虛擬輸入介面控制系統1包括一射頻前端處理電路11、一天線陣列12、一基頻處理電路13、一數位訊號處理器14、一微處理器15、一記憶體16以及一微控制器17，而射頻前端處理電路11、天線陣列12、基頻處理電路13、數位訊號處理器14、微處理器15、記憶體16以及微控制器17設置於一雷達模組RM內，而雷達模組RM電性連接於終端裝置T。

圖2A為圖1的天線陣列的一實施例的示意圖，如圖2A所示，天線陣列12包含一發射天線TX、一第一接收天線RX1、一第二接收天線RX2以及一第三接收天線RX3，第一軸、第二軸及第三軸分別為直角座標系(Cartesian coordinate system)的X軸、Y軸及Z軸，而第一接收天線RX1和第二接收天線RX2一起沿Y軸配置，第一接收天線RX1和第三接收天線RX3沿Z軸配置。毫米波段的電磁波從發射天線TX發射出來沿者X軸移動，電磁波擊中待測物O後，接著從待測物Ｏ反射回波訊號而被第一接收天線RX1、第二接收天線RX2以及第三接收天線RX3接收。

在其他實施例，第一軸、第二軸及第三軸可為極座標系（Polar coordinate system）的r軸、

軸及ϕ軸。

圖2B為圖1的天線陣列的另一實施列的示意圖．如圖2B所示，天線陣列12包含第一天線陣列單元U1，第二陣列天線單元U2和第三陣列天線單元U3，第一天線陣列單元U1包含一發射天線TX、一第一接收天線RX1、一第二接收天線RX2以及一第三接收天線RX3，第二天線陣列單元U2包含一發射天線TX、一第一接收天線RX1、一第二接收天線RX2以及一第三接收天線RX3，而第三天線陣列單元U3包含一發射天線TX、一第一接收天線RX1、一第二接收天線RX2以及一第三接收天線RX3，其中第一天線陣列單元U1和第二天線陣列單元U2沿Y軸配置，而第一天線陣列單元U1和第三天線陣列單元U3沿Z軸配置。由於天線陣列單元之數量與雷達模組M估算待測物O的位置的精確度成比例關係，所以可選擇地沿著Y軸增設第四天線陣列單元及第六天線陣列單元，或者沿著Z軸增加第五天線陣列單元以及第七陣列天線單元。

共同參閱圖1與圖2，射頻前端處理電路11電性連接於天線陣列12，而射頻前端處理電路11包含有頻率合成器111、功率放大器112、低頻雜訊放大器113及混頻器114。頻率合成器111電性連接於功率放大器112，頻率合成器111產生具週期性的電訊號，功率放大器112接收來自頻率合成器111的電訊號並增加其振幅。接著，功率放大器112輸出增加振幅後的電訊號至天線陣列12的發射天線TX，而發射天線TX將電訊號轉換為電磁波訊號S1且發射電磁波訊號S1。當電磁波訊號S1觸及待測物O後，待測物O反射回波訊號S2。第一接收天線RX1、第二接收天線RX2以及第三接收天線RX3分別接收回波訊號S2。

低雜訊放大器113電性連接於天線陣列12及混頻器114，低雜訊放大器113增加回波訊號S2的訊雜比，而混頻器114降低回波訊號S2的頻率以產生中頻類比訊號。基頻處理電路13電性連接於混頻器114及數位訊號處理器14，基頻處理電路13將中頻類比訊號轉成中頻數位訊號，而數位訊號處理器14過濾中頻數位訊號之雜訊且計算待測物O的三維的待測物座標。微處理器15電性連接於數位訊號處理器14、記憶體16以及微控制器17，其中微處理器15儲存有姿態辨識程式，而記憶體16儲存多個不同的參考姿態及其對應的多個不同的控制指令。

舉例來說，記憶體16儲存有第一姿態至第N姿態以及第一控制指令至第N控制指令，N為大於1的正整數，而第一姿態至第N姿態分別對應第一控制指令至第N控制指令。當微處理器15確認待測物的姿態符合第一姿態時，傳送第一控制指令至微控制器17，第一控制指令例如為滑鼠控制指令或觸控板控制指令。微控制器17電性連接於終端裝置T的中央處理器T1，微控制器17傳送第一控制指令至終端裝置T的中央處理器T1，而終端裝置T的中央處理器T1執行第一控制指令。

舉例來說，本揭露的雷達模組RM為頻率調變連續波(Frequency Modulated Continuous Wave, FMCW)雷達，其採用免費頻段的57-66 GHz毫米波，該毫米波的波長僅有約5mm且可用的免費頻寬高達9GHz。FMCW雷達之量測距離精確度與頻寬成反比，而角度精確度與波長成正比。因此，FMCW雷達在三維空間中可清楚辨識兩個距離大於半波長的物體。

FMCW雷達所發射的電磁波之頻率會隨時間增加，透過從FMCW發射出電磁波的頻率與從待測物反射的回波訊號之間的頻率差，計算物體相對於雷達模組之間的距離及角度。如圖2所示，透過發射天線TX所發射電磁波的頻率與第一接收天線RX1所接收到的回波訊號的頻率之間的頻率差，可推算出待測物O於極座標系的r軸座標。透過第一接收天線RX1與第二接收天線RX2所接收到的回波訊號的時間差，可使用三角函數公式推算出待測物O於極座標系的ϕ軸座標。透過第一接收天線RX1與第三接收天線RX3所接收到的回波訊號的時間差，可使用三角函數公式推算出待測物O於極座標系的θ軸座標。最後，經由三角函數公式將極座標系的r軸座標、θ軸座標以及ϕ軸座標轉換為直角座標系的Ｘ軸座標、Y軸座標以及Ｚ軸座標。

圖3為圖1的虛擬輸入介面控制系統配置於終端裝置的一實施例的示意圖。如圖3所示，第一雷達模組RM1、第二雷達模組RM2、第三雷達模組RM3以及第四雷達模組RM4均為內建式雷達模組，而第五雷達模組RM5為外接式雷達模組，其中第一雷達模組RM1組接於筆記型電腦C的左側邊，第二雷達模組RM2與第三雷達模組RM3組接於筆記型電腦C的前側邊，第四雷達模組RM4組接於筆記型電腦C的右側邊，而第五雷達模組RM5插接於筆記型電腦C的右側邊的連接埠。第一雷達模組RM1至第五雷達模組RM5的每一個的天線陣列都朝向筆記型電腦C的外部，該些天線陣列發出電磁波以分別形成第一雷達偵測區D1至第五雷達偵測區D5，以便追蹤使用者的手指的移動軌跡和方向。舉例來說，若雷達模組使用60GHz的頻段且僅使用第一天線陣列單元U1，其偵測範圍和視角（FoV）約為25公分和60度。

圖4為本揭露第二實施例的虛擬輸入介面控制系統的功能方塊圖。圖4的虛擬輸入介面控制系統與圖1的虛擬輸入介面控制系統之間的差異在於，儲存有姿態辨識程式的微處理器15整合於終端裝置T的中央處理器T1，省略雷達模組RM中的數位訊號處理器14及記憶體16，直接利用終端裝置T的記憶體T2以及數位訊號處理器T3負責原本屬於數位訊號處理器14及記憶體16的工作。如此一來，可縮小雷達模組RM的尺寸且將較大計算量的工作轉交由終端裝置T來負責。

圖5為雷達模組偵測手部的示意圖，如圖5所示，雷達模組RM發射電磁波以追蹤使用者的手部H，依照距離遠近依序追蹤到手部H的拇指、食指及中指，至於無名指與小指可能會被其他三根手指擋住而無法追蹤到。為了避免誤動作，較佳以具有最大Y軸座標的食指或中指作為雷達模組RM所追蹤的待測物。

圖6為本揭露一實施例的虛擬輸入介面控制方法的流程圖，而該虛擬輸入介面控制方法可由圖1或圖4的虛擬輸入介面控制系統來執行，但不以此為限。後續將以圖1的虛擬輸入介面控制系統為例，闡述圖6的虛擬輸入介面控制方法的各步驟如何具以實施。

如圖6所示，在步驟S601，偵測待測物的待測物座標。詳言之，射頻前端處理電路11的頻率合成器111的功率放大器112產生毫米電磁波，透過天線陣列12的發射天線TX發射毫米電磁波，接著天線陣列12的第一接收天線RX1、第二接收天線RX2及第三接收天線RX3接收到來自待測物的回波訊號，射頻前端處理電路11的低雜訊放大器113、混頻器114與基頻處理電路13對回波訊號進行處理以產生中頻數位訊號。最後，數位訊號處理器14根據中頻數位訊號計算待測物的三維座標。每一次偵測到的待測物的三維座標都會儲存於記憶體16內以便追蹤待測物O的座標。

在步驟S601後，接著步驟S603。在步驟S603，判斷待測物座標是否位於參考面之下方。詳言之，數位訊號處理器14將計算出的待測物座標傳送至待測物姿態處理器15，而記憶體16內儲存有參考面RP的平面方程式，待測物姿態處理器15讀取儲存於記憶體16內的參考面RP的平面方程式且判斷待測物座標是否在參考面RP之下方。舉例來說，記憶體16內的參考面RP的平面方程式為Z＝5，待測物座標為(X, Y, Z) = (6, 6, 3)，待測物姿態處理器15確認待測物座標位於參考面RP的下方。

當確認待測物座標位於參考面RP之下方，接著步驟S605。在步驟S605，啟動座標追蹤機制，而座標追蹤機制包含以下步驟S607至步驟S615。在步驟S607，判斷是否追蹤到待測物的座標位移。當待測物的座標位移可被追蹤到，接著步驟S609。當待測物的座標位移無法被追蹤到，接著步驟S601。

關於步驟S609，判斷待測物於參考面之下方的三維座標位移量，接著步驟S611。在步驟S611，將三維座標位移量轉換為二維座標位移量，接著步驟S613。在步驟S613，將二維座標位移量傳送至終端裝置T的中央處理器T1，接著步驟S615。在步驟S615，終端裝置T的中央處理器T1驅使螢幕上的滑鼠游標根據二維座標位移量作移動，接著返回步驟S601。

圖7A為圖6的步驟S609的待測物的三維座標位移量的示意圖，而圖7B為圖6的步驟S615的二維座標位移量的示意圖。如圖7A及圖7B所示，記憶體16儲存的參考面RP的平面方程式為Z=0，而數位訊號處理器14計算出待測物O的初始位置在參考面RP之下方的參考位置A。當待測物O從參考位置A移動至參考面RP之下方的參考位置B，數位訊號處理器14計算出參考位置A至參考位置B的三維座標位移量= (Δx,Δy,Δz)。接著，數位訊號處理器14擷取三維座標位移量中的X軸分量以及Y軸分量再分別乘以預設倍數m以模擬出螢幕上的二維座標位移量＝(Δx',Δy')，接著微控制器17將二維座標位移量傳送至終端裝置T的中央處理器T1，終端裝置T的中央處理器T1驅使螢幕M上的滑鼠游標根據二維座標位移量從螢幕M上的參考位置C移動至參考位置D。

再參閱圖6，當確認待測物座標處於參考面RP或位於參考面RP之上方，接著步驟S617。在步驟S617，啟動姿態辨識機制，而姿態辨識機制包含以下步驟S619至步驟S623。在步驟S619，判斷待測物O的姿態是否符合多個不同的參考姿態之一，其中該些參考姿態分別對應多個不同的控制指令。當待測物O的姿態與該些參考姿態之一相符時，接著步驟S621。當待測物O的姿態未與該些參考姿態之一相符時，返回步驟S601。在步驟S621，將與待測物O的姿態相符的該參考姿態所對應的控制指令傳送至終端裝置T的中央處理器T1，接著步驟S623。在步驟S623，終端裝置T的中央處理器T1執行控制指令，接著返回步驟S601。

記憶體16內更儲存有多個參考姿態及其分別對應的多個控制指令，當待測物姿態處理器15確認待測物O的姿態與該些參考姿態之中的第一參考姿態相符時，雷達模組RM將對應於第一參考姿態的第一控制指令傳送至終端裝置T的中央處理器T1，接著終端裝置T的中央處理器T1執行第一控制指令。

為了方便解說，後續的待測物O以使用者的手指為例。相對應地，待測物O的姿態為手指的移動軌跡，記憶體16內儲存的多筆參考姿態為多筆參考移動軌跡，而記憶體16內儲存的分別對應該些參考移動軌跡的該些控制指令分別為多個滑鼠控制指令。

圖8A及圖8B為使用者的手指的移動軌跡符合雷達模組的第一參考移動軌跡的示意圖。本揭露的虛擬輸入介面控制系統可作為一種虛擬滑鼠，當使用者的手指依據第一移動軌跡移動時，可模擬出按壓實體滑鼠的左鍵的滑鼠選取功能。使用者的手指的三維座標由X軸座標、Y軸座標以及Z軸座標所組成，雷達模組RM的記憶體16儲存的參考面RP的平面方程式為Z=Zr。手指先於參考面RP之下方持續移動，直到螢幕上的滑鼠游標移動至欲點選的物件為止。當手指位於參考面RP下方的參考位置Q0時，終端裝置的螢幕上的滑鼠游標位於欲點選的物件上，接著手指根據第一移動軌跡作移動。關於第一移動軌跡包含兩個步驟，如圖8A所示，第一步驟為手指從參考位置Q0沿著Z軸向上移動至參考面之上方的參考位置Q1。

如圖8B所示，第二步驟為手指從參考位置Q1沿著Z軸向下移動至參考位置Q0。當雷達模組RM追蹤到手指的第一移動軌跡時，由於第一移動軌跡相符於雷達模組RM的記憶體16內的第一參考移動軌跡，第一參考移動軌跡對應於雷達模組RM的記憶體16內的第一滑鼠控制指令，而第一滑鼠控制指令係執行滑鼠選取功能。此時，終端裝置T的中央處理器T1驅使滑鼠游標對螢幕上的物件執行滑鼠選取功能。當物件被滑鼠游標選取後，若手指繼續於參考面RP下方作移動，可移動物件於螢幕上的位置。

在手指完成對應於滑鼠選取功能的第一移動軌跡（圖8A-8B）時，手指接著再重複一次圖8A-8B的第一移動軌跡，即可模擬出釋放實體滑鼠的左鍵的滑鼠釋放功能，故連續兩次的第一移動軌跡即為第二移動軌跡。

圖9為使用者的手指移動軌跡符合雷達模組的第三參考移動軌跡的示意圖。當使用者的手指依據第三移動軌跡移動時，由於第三移動軌跡相符於雷達模組RM的記憶體16內的第三參考移動軌跡且第三參考移動軌跡對應於雷達模組RM的記憶體16內的第三滑鼠控制指令。因此，雷達模組RM將第三滑鼠控制指令傳送至終端裝置T的中央處理器T1，終端裝置T的中央處理器T1執行第三滑鼠控制指令，即可模擬出實體滑鼠的第一滾輪功能。如圖10所示，使用者欲降低喇叭的音量，手指先於參考面RP之下方移動至Q0點，則終端裝置T的螢幕上的滑鼠游標位於喇叭圖像上。接著，手指連續通過參考面RP兩次以開啟喇叭的音量調整介面。當喇叭的音量調整介面被開啟後，手指位於參考面RP的上方的參考位置X0，接著使用者的手指根據第三移動軌跡作移動。

關於第三移動軌跡包含兩個步驟，第一步驟為手指於參考位置X0點沿著X軸的負方向移動至參考位置X1，X軸的負方向為朝向雷達模組RM的天線陣列12靠近的方向，而參考位置X1與參考位置X0之間的位移量為預定位移量。關於預定位移量的設計，主要在於規定手指位移量必須大於或等於預定位移量，藉此降低雷達模組RM對於手指移動軌跡產生誤判的機率。第二步驟為手指從參考位置X1沿著X軸的負方向移動至參考位置X2，當參考位置X1與參考位置X2之間的距離越大時，音量降低的幅度也越大。

圖10為使用者的手指移動軌跡符合雷達模組的第四參考移動軌跡的示意圖。當使用者的手指依據第四移動軌跡移動時，由於第四移動軌跡相符於雷達模組RM的記憶體16內的第四參考移動軌跡，第四參考移動軌跡對應於雷達模組RM的記憶體16內的第四滑鼠控制指令。雷達模組RM將第四滑鼠控制指令傳送至終端裝置T的中央處理器T1，終端裝置T的中央處理器T1執行第四滑鼠控制指令，即可模擬出實體滑鼠的第二滾輪功能。如圖11所示，使用者欲提高喇叭的音量，手指先於參考面RP之下方移動至參考位置Q0，則終端裝置T的螢幕上的滑鼠游標位於喇叭圖像上。接著，手指連續通過參考面RP兩次以開啟喇叭的音量調整介面。當喇叭的音量調整介面被開啟後，手指位於參考面RP的上方的參考位置X0，接著使用者的手指根據第四移動軌跡作移動。

關於第四移動軌跡包含兩個步驟，第一步驟為手指於參考位置X0沿著X軸的正方向移動至參考位置X3，X軸的正方向為遠離雷達模組R的天線陣列12的方向，而參考位置X3與參考位置X0之間的位移量為預定位移量。第二步驟為手指從參考位置X3沿著X軸的正方向移動至參考位置X4，當參考位置X3與參考位置X4之間的距離越大時，音量提高的幅度也越大。

圖11為使用者的手指移動軌跡符合雷達模組的第五參考移動軌跡的示意圖。當使用者的手指依據第五移動軌跡移動時，由於第五移動軌跡相符於雷達模組RM的記憶體16內的第五參考移動軌跡，第五參考移動軌跡對應於雷達模組RM的記憶體16內的第五滑鼠控制指令。雷達模組R將第五滑鼠控制指令傳送至終端裝置T的中央處理器T1，終端裝置T的中央處理器T1執行第五滑鼠控制指令，即可模擬出實體滑鼠的第三滾輪功能。如圖12所示，當使用者欲向上瀏覽網頁或文件檔，手指先於參考面RP之下方移動至參考位置P0，則終端裝置T的螢幕上的滑鼠游標位於網頁或文件檔頁面上。接著手指從參考位置P0沿著Z軸向上移動至參考面RP之上方的參考位置P1。使用者的手指位於參考位置P1之後，手指根據第五移動軌跡作移動。關於第五移動軌跡為手指從參考位置P1於參考面RP之上方沿著一順時針方向持續轉動，此時網頁或文件檔的捲軸向上移動，當手指的轉動圈越多時，網頁與文件檔的移動頁數也越多。

圖12為使用者的手指移動軌跡符合雷達模組的第六參考移動軌跡的示意圖。當使用者的手指依據第六移動軌跡移動時，由於第六移動軌跡相符於雷達模組RM的記憶體16內的第六參考移動軌跡，第六參考移動軌跡對應於雷達模組RM的記憶體16內的第六滑鼠控制指令。雷達模組RM將第六滑鼠控制指令傳送至終端裝置T的中央處理器T1，終端裝置T的中央處理器T1執行第六滑鼠控制指令，即可模擬出實體滑鼠的第四滾輪功能。如圖13所示，當使用者欲向下瀏覽網頁或文件檔，手指先於參考面RP之下方移動至參考位置P0，則終端裝置T的螢幕上的滑鼠游標位於網頁或文件檔頁面上。接著手指從參考位置P0沿著Z軸向上移動至參考面RP之上方的參考位置P1。使用者的手指位於參考位置P1之後，手指根據第六移動軌跡作移動。關於第六移動軌跡為手指從參考位置P1於參考面RP之上方沿著一逆時針方向持續轉動，此時網頁或文件檔的捲軸向下移動，當手指的轉動圈越多時，網頁與文件檔的移動頁數也越多。

圖13為使用者的手指移動軌跡符合雷達模組的第七參考移動軌跡的示意圖。當使用者的手指依據第七移動軌跡移動時，由於第七移動軌跡相符於雷達模組RM的記憶體16內的第七參考移動軌跡，第七參考移動軌跡對應於雷達模組RM的記憶體16內的第七滑鼠控制指令。雷達模組RM將第七滑鼠控制指令傳送至終端裝置T的中央處理器T1，終端裝置T的中央處理器T1執行第七滑鼠控制指令，即可模擬出實體滑鼠的右鍵的開啟功能選單的功能。如圖14所示，當使用者欲開啟物件的功能選單，手指先於參考面RP之下方移動至參考位置R0，則終端裝置T的螢幕上的滑鼠游標位於物件上。接著手指根據第七移動軌跡作移動。

第七移動軌跡包含四個步驟，第一步驟為手指從參考位置R0沿著Z軸向上移動至參考面RP之上方的參考位置R1。第二步驟為手指從參考位置R1點沿著Y軸的負方向移動至參考面RP之上方的參考位置R2點。參考位置R1點與參考位置R2之間的位移量為預定位移量。當手指於參考面RP上方的位移量達到預定位移量時，終端裝置T的中央處理器T1驅使滑鼠游標開啟物件的功能選單。第三步驟為手指從參考位置R2沿著Y軸的負方向移動至參考面RP之上方的參考位置R3，此時滑鼠游標移動至功能選單中欲選取的功能項目。第四步驟為手指從參考位置R3沿著Z軸向下移動至參考面RP之下方的參考位置R4，此時滑鼠游標點擊欲選取的功能項目。

[實施例的有益效果]

本揭露所提供虛擬輸入介面控制方法及虛擬輸入介面控制系統，可應用於各種終端裝置，例如筆記型電腦或行動通訊裝置。若以筆記型電腦為例，由於安裝於筆記型電腦的測邊的雷達模組可追蹤使用者的手指的移動軌跡，而微處理器判讀手指的移動軌跡且將手指的移動軌跡轉變為對應的控制指令，並將控制指令傳送至終端裝置的中央處理器，以供中央處理器執行控制指令。如此一來，使用者不需要任何實體的周邊操控設備(例如滑鼠)，同樣能對終端裝置下達任何控制指令，對於經常需要移動學習或工作場所的使用者而言，大幅提昇使用上及攜帶上的便利性。

以上所公開的內容僅為本揭露的優選可行實施例，並非因此侷限本揭露的申請專利範圍，所以凡是運用本揭露說明書及圖式內容所做的等效技術變化，均包含於本揭露的申請專利範圍內。

1:虛擬輸入介面控制系統 11:射頻前端處理電路 111:頻率合成器 112:功率放大器 113:低頻雜訊放大器 114:混頻器 12:天線陣列 TX:發射天線 RX1:第一接收天線 RX2:第二接收天線 RX3:第三接收天線 U1:第一天線陣列單元 U2:第二天線陣列單元 U3:第三天線陣列單元 13:基頻處理電路 14:數位訊號處理器 15:微處理器 16:記憶體 17:微控制器 RM:雷達模組 T:終端裝置 T1:中央處理器 T2:記憶體 T3:數位訊號處理器 RM1:第一雷達模組 RM2:第二雷達模組 RM3:第三雷達模組 RM4:第四雷達模組 RM5:第五雷達模組 C:筆記型電腦 D1:第一雷達偵測區 D2:第二雷達偵測區 D3:第三雷達偵測區 D4:第四雷達偵測區 D5:第五雷達偵測區 RP:參考面 O:待測物 S1:電磁波訊號 S2:回波訊號 H:手部 M:螢幕 A、B、C、D、Q0、Q1、X0、X1、X2、X3、X4、P0、P1、R0、R1、R2、R3、R4:參考位置 S601:偵測待測物的待測物座標 S603:判斷待測物座標是否位於參考面之下方 S605:啟動座標追蹤機制 S607:判斷是否追蹤到待測物的座標位移 S609:判斷待測物於參考面之下方的三維座標位移量 S611:將三維座標位移量轉換為二維座標位移量 S613:將二維座標位移量傳送至終端裝置的中央處理器 S615:終端裝置的中央處理器驅使螢幕上的滑鼠游標根據二維座標位移量作移動 S617:啟動姿態辨識機制 S619:判斷待測物的姿態是否符合多個不同的參考姿態之一，其中該些參考姿態分別對應多個不同的控制指令 S621:將與待測物的姿態相符的該參考姿態所對應的控制指令傳送至終端裝置的中央處理器 S623:終端裝置的中央處理器執行控制指令

圖1為本揭露第一實施例的虛擬輸入介面控制系統的功能方塊圖；

圖2A為圖1的天線陣列的一實施例示意圖；

圖2B為圖1的天線陣列的另一實施例的示意圖；

圖3為圖1的虛擬輸入介面控制系統配置於終端裝置的示意圖；

圖4為本揭露第二實施例的虛擬輸入介面控制系統的功能方塊圖；

圖5為雷達模組偵測手部的示意圖；

圖6為本揭露一實施例的虛擬輸入介面控制方法的流程圖；

圖7A為圖6的步驟S609的三維座標位移量的示意圖；

圖7B為圖6的步驟S615的二維座標位移量的示意圖；

圖8A-圖8B為使用者的手指的移動軌跡符合雷達模組的第一參考移動軌跡的示意圖；

圖9為使用者的手指的移動軌跡符合雷達模組的第三參考移動軌跡的示意圖；

圖10為使用者的手指的移動軌跡符合雷達模組的第四參考移動軌跡的示意圖；

圖11為使用者的手指的移動軌跡符合雷達模組的第五參考移動軌跡的示意圖；

圖12為使用者的手指的移動軌跡符合雷達模組的第六參考移動軌跡的示意圖；以及

圖13為使用者的手指的移動軌跡符合雷達模組的第七參考移動軌跡的示意圖。

步驟S601~步驟S623

Claims

一種虛擬輸入介面控制方法，用於控制一終端裝置，該虛擬輸入介面控制方法包括：透過一雷達模組偵測一待測物的一待測物座標；判斷該待測物座標是否位於一參考面之下方；當該待測物座標位於該參考面之下方，啟動一座標追蹤機制，其中該座標追蹤機制包含：追蹤該待測物的一三維座標位移量；以及將該三維座標位移量轉變為該終端裝置的一螢幕上的一二維座標位移量；以及當該待測物座標處於該參考面或位於該參考面之上方，啟動一姿態辨識機制，而該姿態辨識機制包含：判斷該待測物的一姿態是否符合多個不同的參考姿態之一，其中該些參考姿態分別對應多個不同的控制指令；以及當該待測物的該姿態與該些參考姿態之一相符時，該終端裝置執行該些控制指令之一。
如請求項1所述之虛擬輸入介面控制方法，其中該待測物為一使用者的一手指，該待測物的該姿態為該手指的一移動軌跡，而該些控制指令分別為多個滑鼠控制指令。
如請求項1所述之虛擬輸入介面控制方法，更包括當該待測物的該姿態與該些參考姿態之任一者不相符時，繼續偵測該待測物的該待測物座標。
如請求項1所述之虛擬輸入介面控制方法，其中當該待測物的該姿態與該些參考姿態之一第一參考姿態相符時，執行該些控制指令之一第一控制指令，而該第一控制指令係執行一滑鼠選取功能，該待測物沿著一第一軸、一第二軸以及一第三軸分別具有一第一軸座標、一第二軸座標以及一第三軸座標，該待測物座標由該第一軸座標、該第二軸座標及該第三軸座標組成，該第一參考姿態係為該待測物的一第一移動軌跡，該第一移動軌跡包含：該待測物從該參考面之下方沿著該第三軸移動至該參考面之上方；接著該待測物從該參考面之上方沿著該第三軸移動至該參考面之下方。
如請求項4所述之虛擬輸入介面控制方法，更包括在執行該第一控制指令之後，當該待測物從該參考面之下方再次沿該第一移動軌跡作移動時，執行該些控制指令之一第二控制指令，而該第二控制指令係執行一滑鼠釋放功能，連續兩次的該第一參考姿態為一第二參考姿態，連續兩次的該第一移動軌跡為該待測物的一第二移動軌跡。
如請求項1所述之虛擬輸入介面控制方法，其中當該待測物的該姿態與該些參考姿態之一第三參考姿態相符時，執行該些控制指令之一第三控制指令，而該第三控制指令係執行一第一滑鼠滾輪功能，其中該待測物沿著一第一軸、一第二軸以及一第三軸分別具有一第一軸座標、一第二軸座標以及一第三軸座標，該待測物座標由該第一軸座標、該第二軸座標及該第三軸座標組成，該第三參考姿態係為該待測物的一第三移動軌跡，而該第三移動軌跡係該待測物位於該參考面之上方且沿著該第一軸朝向該雷達模組靠近。
如請求項1所述之虛擬輸入介面控制方法，其中當該待測物的該姿態與該些參考姿態之一第四考姿態相符時，執行該些控制指令之一第四控制指令，該第四控制指令係執行一第二滑鼠滾輪功能，其中該待測物沿著一第一軸、一第二軸以及一第三軸分別具有一第一軸座標、一第二軸座標以及一第三軸座標，該待測物座標由該第一軸座標、該第二軸座標及該第三軸座標組成，該第四參考姿態係為該待測物的一第四移動軌跡，而該第四移動軌跡係該待測物位於該參考面之上方且沿著該第一軸遠離該雷達模組。
如請求項1所述之虛擬輸入介面控制方法，其中當該待測物的該姿態與該些參考姿態之一第五參考姿態相符時，執行該些控制指令之一第五控制指令，該第五控制指令係執行一第三滑鼠滾輪功能，其中該待測物沿著一第一軸、一第二軸以及一第三軸分別具有一第一軸座標、一第二軸座標以及一第三軸座標，該待測物座標由該第一軸座標、該第二軸座標及該第三軸座標組成，該第五參考姿態係為該待測物的一第五移動軌跡，而該第五移動軌跡係該待測物位於該參考面之上方且沿著一順時針方向移動。
如請求項1所述之虛擬輸入介面控制方法，其中當該待測物的該姿態與該些參考姿態之一第六參考姿態相符時，執行該些控制指令之一第六控制指令，該第六控制指令係執行一第四滑鼠滾輪功能，其中該待測物沿著一第一軸、一第二軸以及一第三軸分別具有一第一軸座標、一第二軸座標以及一第三軸座標，該待測物座標由該第一軸座標、該第二軸座標及該第三軸座標組成，該第六參考姿態係為該待測物的一第六移動軌跡，而該第六移動軌跡係該待測物位於該參考面之上方且沿著一逆時針方向移動。
如請求項1所述之虛擬輸入介面控制方法，其中當該待測物的該姿態與該些參考姿態之一第七參考姿態相符時，執行該些控制指令之一第七控制指令，該第七控制指令係執行一滑鼠開啟選單功能，其中該待測物沿著一第一軸、一第二軸以及一第三軸分別具有一第一軸座標、一第二軸座標以及一第三軸座標，該待測物座標由該第一軸座標、該第二軸座標及該第三軸座標組成，該第七參考姿態係為該待測物的一第七移動軌跡，該第七移動軌跡包含：該待測物從該參考面之下方沿著該第三軸移動至該參考面之上方；該待測物沿著該第二軸的一負方向移動一預定位移量；在該待測物移動該預定位移量之後，該待測物繼續沿著該第二軸的該負方向移動至一參考位置；以及該待測物由該參考位置沿著該第三軸移動至該參考面之下方。
一種虛擬輸入介面控制系統，用於控制一終端裝置，該虛擬輸入介面控制系統包括：一天線陣列，包含多個接收天線以及至少一發射天線，該至少一發射天線發射至少一電磁波訊號至一待測物且該些接收天線分別接收來自該待測物的至少一回波訊號；一數位訊號處理器，根據該至少一回波訊號計算出該待測物的一待測物座標，其中該數位訊號處理器追蹤該待測物的一三維座標位移量以及將該待測物的該三維座標位移量轉變為該終端裝置的一螢幕上的一二維座標位移量；一記憶體；儲存多個不同的參考姿態及其對應的多個不同的控制指令；一微處理器，電性連接於該記憶體且儲存有一姿態辨識程式以及一微控制器，電性連接於該微處理器；其中該微處理器用於執行該姿態辨識程式來判斷該待測物座標是否位於一參考面之下方，當該待測物座標位於該參考面之下方，該微處理器啟動該姿態辨識程式中的一座標追蹤機制，當該待測物座標處於該參考面或位於該參考面之上方，該微處理器啟動該姿態辨識程式中的一姿態辨識機制，而該姿態辨識機制包含：判斷該待測物的一姿態是否符合該些參考姿態之一；以及當該待測物的該姿態與該些參考姿態之一相符時，該終端裝置執行該些控制指令之一。
如請求項11所述之虛擬輸入介面控制系統，其中該待測物為一使用者的一手指，該待測物的該姿態為該手指的一移動軌跡，而該些控制指令分別為多個滑鼠控制指令。
如請求項11所述之虛擬輸入介面控制系統，其中該待測物沿著一第一軸、一第二軸以及一第三軸分別具有一第一軸座標、一第二軸座標以及一第三軸座標，該待測物座標由該第一軸座標、該第二軸座標及該第三軸座標組成，該些接收天線包含一第一接收天線、一第二接收天線以及一第三接收天線，該第一接收天線和該第二接收天線沿該第二軸配置，該第一接收天線和該第三接收天線沿該第三軸配置。
如請求項11所述之虛擬輸入介面控制系統，其中微處理器整合於該終端裝置的一中央處理器內，該天線陣列及該微控制器設置於一雷達模組內，該雷達模組電性連接該終端裝置，而該數位訊號處理器及該記憶體設置於該終端裝置內。
如請求項11所述之虛擬輸入介面控制系統，其中該天線陣列、該微處理器、該微控制器、該數位訊號處理器及該記憶體設置於一雷達模組內，該雷達模組電性連接該終端裝置。