一种动态虚拟键盘的实现方法及装置.pdf

本发明公开了一种动态虚拟键盘的实现方法，包括：建立各按键位置与对应的基准键位置之间的关系信息并保存；获取击键位置信息，所述位置关系信息用于识别输入字符时手指敲击的位置信息后，确定输入的字符。本发明还提供了相应的装置及输入方法。根据本发明无需原有虚拟键盘的绝对定位，使虚拟键盘中可通过纯触觉进行定位，从而提高了操作功效。可以为不同的用户定制不同的键盘参数，使得键盘更加适合使用者本身，是更好的人体工学设计。该键盘操作简单、使用方便。

1、  一种动态虚拟键盘的实现方法，其特征在于，包括：
建立各按键位置与对应的基准键之间的位置关系信息并保存；
所述位置关系信息用于识别输入字符时手指敲击的位置信息后，确定输入的字符。

2、  如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述建立各按键位置与对应的基准键位置之间的关系信息并保存，包括：
基于手指放置的初始位置确定基准键位置；
采集各按键位置信息以及各按键位置与对应的基准键位置之间的关系信息，并保存到按键信息表中。

3、  如权利要求2所述的方法，其特征在于，还包括对所述按键信息表中信息进行校准的步骤：
对击键的位置进行测算并更新按键位置信息；
利用测算结果更新按键信息表中与对应的基准键之间的位置关系信息。

4、  如权利要求1所述的方法，其特征在于，各按键与对应的基准键之间的位置关系信息，包括各按键与基准键之间距离和角度，所述击键位置与所对应的基准键之间位置关系信息识别，包括：
根据所获取的击键位置信息与基准键之间的距离和角度，判定击键位置所对应的字符。

5、  如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述动态虚拟键盘中的按键位置按照QWERTY键盘布局排列。

6、  如权利要求5所述的方法，其特征在于，所述基准键为A、S、D、F、J、K、L和；键。

7、  如权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括：
预先在一物理输入面投影形成动态击键的区域，所输入按键位置位于该区域中，从所述区域获取击键位置信息。

8、  如权利要求7所述的方法，其特征在于，还包括：
预先在一物理输入面投影形成固定的键盘图案，该键盘图案包含所有按键位置，用于直接输入字符；
所形成固定的键盘图案与动态击键的区域可进行切换。

9、  如权利要求7所述的方法，其特征在于，还包括：
预先在一物理输入面投影形成具有固定按键位置的击键区域，所述固定按键位置用于直接敲击输入字符。

10、  一种实现动态虚拟键盘的装置，其特征在于，包括：
第一投影单元，用于在一物理输入面投射显示出击键的有效区域；
感应单元，用于获取基准键位置信息以及击键位置信息；
存储单元，用于保存校准击键位置得到的各按键位置及其对应基准键的位置关系信息；
识别单元，将所述感应单元获取的击键位置信息与所述存储单元中的按键信息进行比较，确定输入的按键内容；
显示单元，用于显示用户击键时识别单元确定的输入字符。

11、  如权利要求10所述的装置，其特征在于，还包括：
第二投影单元460，用于在一物理输入面投影形成固定的键盘图案，该键盘图案用于直接输入字符；
第二投影单元形成固定的键盘图案与第一投影单元击键的区域可进行切换。

12、  如权利要求10所述的装置，其特征在于，还包括：
第三投影单元470，用于在一物理输入面投影形成具有固定按键位置的击键区域，所述固定按键位置用于直接敲击输入字符。

13、  如权利要求10所述的装置，其特征在于，
所述第一投影单元采用红外光源投影形成击键区域；和/或
所述第二投影单元采用红外光源投影形成固定的键盘图案；和/或
所述第三投影单元采用红外光源投影形成具有固定按键位置的击键区域。

14、  如权利要求10所述的装置，其特征在于，
采用摄像头作为所述感应单元检测击键手指的移动位置，获得击键位置信息；或
采用数据手套作为所述感应单元确定按键何时被敲击，以及每次击键手指的移动位置，获得击键位置信息。

15、  一种利用动态虚拟键盘输入字符的方法，其特征在于，包括：
检测到用户的双手放置在一物理输入面上，并获取所述双手中接触到所述物理输入面的至少一个手指中每个手指所在位置的基准位置信息；
将所述每个手指所在位置作为虚拟键盘的基准键位置；
在检测到所述至少一个手指中的第一手指对在所述物理输入面上进行击键操作时，获取所述第一手指在所述物理输入面上的第一击键位置信息；
根据对应所述虚拟键盘的击键位置信息与输入字符间对应关系，确定所述第一击键位置信息对应的第一输入字符，其中，所述对应关系是根据至少包括所述基准位置信息的信息而确定的关系。

16、  如权利要求15所述的方法，其特征在于，所述物理输入面上设置有固定的键盘图案，该键盘图案包含所有按键位置，用于直接输入字符，该方法还包括：
将所形成固定的键盘图案与动态击键的区域进行切换，利用所述固定的键盘图案输入字符。

17、  如权利要求15所述的方法，其特征在于，在所述物理输入面上的击键区域设置固定按键位置，所述固定按键位置用于直接敲击输入字符，所述固定按键名称、数量及其位置根据需要或使用习惯选择确定，该方法还包括：
利用所设置的固定按键位置输入字符。

18、  一种具有动态虚拟键盘的电子设备，其特征在于，包括如权利要求11至15中任一项所述的实现动态虚拟键盘的装置。

一种动态虚拟键盘的实现方法及装置
技术领域
本发明涉及电子信息技术领域，具体涉及动态虚拟键盘的实现方法及装置。
背景技术
近年来，随着个人数字助理PDA、智能手机和手机邮箱等功能的大量使用，为满足手机用户以QWERTY键盘进行文本输入而提出的虚拟键盘(VKB，Virtual Keyboard)受到PDA、智能手机等便携式设备用户的欢迎。采用这种虚拟键盘VKB可以在任何平面的物体上构建出63键全尺寸键盘，用户只需轻松地在这个由红外线描绘的图像中敲击所需的字符，就可以进行文字录入。
目前，常见的虚拟键盘VKB有基于红外投影的虚拟键盘和基于触摸屏(板)的虚拟键盘，其共同之处在于，都没有实体的机械按键，而是通过传感器判断用户击键的绝对位置，从而识别当前的输入内容。换言之，这类键盘虽然没有实体按键，但存在一个虚拟的静态键位，用户只有正确定位每个按键的位置才能完成输入。
因此，用户想要在这类键盘上实现高绩效的盲打存在一个关键性的障碍，即击键定位问题。传统的机械键盘之所以可以实现盲打，一个很重要的原因在于它可以通过键帽来引导用户进行触觉定位。但当前的虚拟键盘只能提供视觉的键位引导，若要盲打，则必须完全依赖手指肌肉本身对击键位移的精确控制。因此，如果用户借助视觉辅助定位将导致击键速度的降低，如果完全依赖肌肉定位则又可能导致错误率的增加。
发明内容
有鉴于此，本发明提供一种动态虚拟键盘的实现方法及装置，以解决现有技术中不能很有效地在虚拟键盘上实现盲打的问题。
本发明实施例提供的一种动态虚拟键盘的实现方法，包括：建立各按键位置与对应的基准键之间的位置关系信息并保存；
所述位置关系信息用于识别输入字符时手指敲击的位置信息后，确定输入的字符。
本发明实施例提供一种利用动态虚拟键盘输入字符的方法，包括：
检测到用户的双手放置在一物理输入面上，并获取所述双手中接触到所述物理输入面的至少一个手指中每个手指所在位置的基准位置信息；
将所述每个手指所在位置作为虚拟键盘的基准键位置；
在检测到所述至少一个手指中的第一手指对在所述物理输入面上进行击键操作时，获取所述第一手指在所述物理输入面上的第一击键位置信息；
根据对应所述虚拟键盘的击键位置信息与输入字符间对应关系，确定所述第一击键位置信息对应的第一输入字符，其中，所述对应关系是根据至少包括所述基准位置信息的信息而确定的关系。
本发明实施例提供的一种实现动态虚拟键盘的装置，包括：
第一投影单元，用于在一物理输入面投射显示出击键的有效区域；
感应单元，用于获取基准键位置信息以及击键位置信息；
存储单元，用于保存校准击键位置得到的各按键位置及其对应基准键的位置关系信息；
识别单元，将所述感应单元获取的击键位置信息与所述存储单元中的按键信息进行比较，确定输入的按键内容；
显示单元，用于显示用户击键时识别单元确定的输入字符。
本发明实施例提供的实现动态虚拟键盘技术方案中，通过将键盘布局(如QWERTY键盘)进行投影，并捕获击键时手指的位置信息，根据每次的击键位置与其对应的基准键之间的相对位置关系来判断输入的内容，从而实现了字符输入。可不再依赖用户对静态键位的绝对定位，而是通过击键的相对位移来判断输入的内容。
本发明采用对击键位置进行动态判断的方法，无需原有虚拟键盘的绝对定位，使虚拟键盘中可通过纯触觉进行定位，从而提高了操作功效。采用相对比较判断输入的方法，因此可以为不同的用户定制不同的键盘参数，使得键盘更加适合使用者本身，是更好的人体工学设计。该键盘操作简单、使用方便，凡是会盲打的用户不需要特别的训练就可以掌握这种键盘的使用方法。
附图说明
图1为本发明实施例中的动态虚拟键盘位置校准流程图；
图2为本发明实施例中的动态虚拟键盘输入字符流程图；
图3为本发明实施例一中提供的动态虚拟键盘示意图；
图4为本发明实施例二中提供的动态虚拟键盘示意图；
图5为本发明实施例三中提供的动态虚拟键盘示意图；
图6为本发明实施例四提供的实现动态虚拟键盘的装置示意图。
具体实施方式
针对背景技术中所述现有技术中存在的问题，本发明提出一种新的动态的虚拟键盘，可不再依赖用户对静态键位的绝对定位，而是通过击键的相对位移来判断输入的内容，解决了原有虚拟键盘的击键触觉定位困难，从而提高了操作功效。
首先，利用发光源(激光二极管的点光源或红外光源)进行投影形成击键区域，并捕获能够帮助确定“输入”内容的图像。通过传感器确定字符键何时被敲击，以及每次击键手指的移动位置。
例如，采用摄像头作为位置传感器检测击键手指的移动位置，具体包括：
建立一个人手图片库，通过对库中图像的颜色和光影进行分析，得到击键时人手，指头和指间的移动特征信息。
利用分析出来的特征，建立手识别的算法，使其能够识别各种姿势的人手及其对应的手指的位置。
利用该算法对动态键盘击键过程中的图像进行动态识别，得到十个手指的运动轨迹。
从得到的运动轨迹，动态计算击键的手指及其对应的位置信息。
另外，还可采用数据手套确定字符键何时被敲击，以及每次击键手指的移动位置。
通常，一种数据手套包含十个压力传感器，用于识别和判断十个手指对应的击键，以及十个加速度传感器用于识别和分析十个手指击键前对应的手指移动距离和移动角度。
从压力传感器判定击键的手指；
从加速度传感器分析该手指该次击键前的手指移动距离和移动角度。
本发明提供的一种动态的虚拟键盘，通过用户击键时的相对位移来判断输入的内容。
本发明实施例以常用的基于拉丁字母的标准的打字机和计算机键盘QWERTY键盘为例，首先通过传感器获取用户击键准备状态时十个手指的基线位置，即九个基准键(其中两个大拇指同在space键)的位置。然后通过一个简单的测试，例如根据显示字母做虚拟击键，来获得其它字符键与基准键之间的相对位移范围及角度范围，例如左手食指向下一个档位的位移对应的是字母V，斜向下一档对应的是字母B，向左一档对应的是字母G，向上一档对应的是字母R，斜向上一档对应的是字母T，向上两档对应的是数字4，斜向上两档对应的是数字5。最后，当用户开始正式输入时，系统就可以根据每次的击键位置与其对应的基准键之间的相对位置关系来判断输入的内容。
实施例一
本实施例中提供一种动态虚拟QWERTY键盘的实现方法，用红外投影生成一个无形区域，并将全尺寸的虚拟QWERTY键盘投影至一平面，并采用摄像头作为传感器捕获能够帮助确定“输入”内容的图像。
为了准确地获取用户击键所对应的有效范围，需要确定各键位置与基准位置键位置的关系(包括距离和角度)，首先对各键的位置进行校准，如图1所示，具体包括：
S101，用户将双手并列放置，模拟在机械键盘上的准备状态，通过传感器(如摄像头)获得九个基准键(即A、S、D、F、J、K、L和；键，其中两个大拇指同在space键)的位置信息；
S102，系统呈现字符键(如，字母E)，用户击键(即字母E)，即用户输入字符E，通过传感器(如，摄像头)获得该次击键的位置；
S103，测算该次击键位置信息与其对应的基准键位置(如，字母D)之间的位置关系，包括距离和角度；
S104，将测算结果与该字符键(即字母E)对应的与基准键之间的位置信息(如距离、角度)进行加权叠加，并用叠加的新结果替代原有数据，保存到字符键表中；
需要说明的是，系统在校对前字符键位置信息空白即不提供初始字符键位置信息，也可以提供预先设置的字符键位置初始表。
S105，按照上述步骤对QWERTY键盘中的各字符键进行位置校准，得到完整的字符键表，如表1所示，包括字符键名称、对应的基准键以及与基准键之间的距离、角度。
表1