CN102750044A - 一种虚拟键盘装置及其实现方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种虚拟键盘装置和实现方法，包括：图像采集检测单元采集用户的手掌位置及手指的坐标，并将用户的手掌显示在实际键盘上；当键盘模拟显示单元提示确认某个按键时，虚拟键盘标定单元根据采集到的手指的坐标标定出虚拟键盘的位置和大小；运动跟踪定位单元根据采集到的手指的坐标、显示在实际键盘上的手指的位置、以及标定出的虚拟键盘的位置和大小确定按下某个按键。应用本发明所述的虚拟键盘装置及其实现方法，使得用户在同一视线内可见键盘信息和输入信息，有效地提高了输入速度和准确度。
Description
技术领域
本发明涉及电子技术领域，特别涉及一种虚拟键盘装置及其实现方法。
背景技术
目前，键盘主要有实体硬键盘和触摸屏软键盘两种，由于尺寸的限制，这两种键盘在便携性和易操作性上始终是相互矛盾的，虚拟键盘的产生解决了键盘在便携性和易操作性之间的矛盾。
现有的虚拟键盘采用的是投影方式，在这种方式下，用户需要一边关注投影区域以确认键盘位置，一边看输入目标文字，也就需要用户视线不停地移动。然而，这种虚拟键盘容易遮挡用户视线，对输入造成影响，且由于光线在固定距离内的投射面积固定，用户必须适应投影区域中键盘的大小，会产生一些使用上的不适。
发明内容
有鉴于此，本发明提供了一种虚拟键盘装置，能够使得用户在同一视线内可见键盘信息和输入信息，有效地提高输入速度和准确度。
本发明还提供了一种虚拟键盘的实现方法，能够使得用户在同一视线内可见键盘信息和输入信息，有效地提高输入速度和准确度。
为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：
一种虚拟键盘装置，该装置包括：图像采集检测单元、虚拟键盘标定单元、运动跟踪定位单元和键盘模拟显示单元，其中，
所述图像采集检测单元，用于采集用户的手掌位置及手指的坐标；
所述虚拟键盘标定单元，用于根据键盘模拟显示单元显示的用于确认某个按键的提示信息以及图像采集检测单元采集到的手指的坐标标定出虚拟键盘的位置和大小；
所述运动跟踪定位单元，用于将图像采集检测单元采集到的用户的手掌位置发送给键盘模拟显示单元，并根据图像采集检测单元采集到的手指的坐标、键盘模拟显示单元显示的手指的位置、以及虚拟键盘标定单元标定出的虚拟键盘的位置和大小确定按下某个按键；
所述键盘模拟显示单元，用于显示用于确认某个按键的提示信息，并将所述提示信息发送给虚拟键盘标定单元来标定虚拟键盘的位置和大小；接收由运动跟踪定位单元发送的手掌的位置，将显示的某个手指与对应按键的位置发送给运动跟踪定位单元来确定按下某个按键。
所述图像采集检测单元通过双目摄像头或其它采集技术来采集用户的手掌位置。
所述图像采集检测单元采集用户的一只手掌的位置、或用户的双手手掌的位置。
所述虚拟键盘标定单元，用于当键盘模拟显示单元显示确认某个按键时，通过图像采集检测单元采集到的某个手指的坐标确认出该手指与底面接触时，确定为当前与底面接触的手指的坐标为虚拟键盘的在键盘模拟显示单元中显示确认的某个按键，根据确定的虚拟键盘上的至少两个按键标定出虚拟键盘的位置和大小。
所述运动跟踪定位单元，用于将图像采集检测单元采集到的用户的手掌位置发送给键盘模拟显示单元，以便键盘模拟显示单元显示手指的位置；同时，还根据图像采集检测单元采集到的手指的坐标、键盘模拟显示单元显示的该手指的对应的按键的位置、以及虚拟键盘标定单元标定出的虚拟键盘的位置和大小确定按下键盘模拟显示单元显示的按键。
一种虚拟键盘的实现方法，该方法包括：
摄像机采集用户的手掌位置及手指的坐标，并将采集到的用户的手掌显示在实际键盘上；
当提示确认某个按键时，根据采集到的手指的坐标标定出虚拟键盘的位置和大小；
根据采集到的手指的坐标、显示在实际键盘上的手指的位置、以及标定出的虚拟键盘的位置和大小确定按下某个按键。
所述确定按下某个按键之间，该方法还包括：判断手掌与摄像机相对位置是否发生移动，如果是，则返回执行通过摄像机采集用户的手掌位置及手指的坐标，并将用户的手掌显示在实际键盘上的操作；否则，执行确定按下某个按键的操作。
所述采集用户的手掌位置通过双目摄像头或其它摄像机来实现。
所述摄像机采集用户的手掌位置包括：摄像机采集用户的一只手掌的位置、或采集用户的双手手掌的位置。
所述当提示确认某个按键时，根据采集到的手指的坐标标定出虚拟键盘的位置和大小包括：当显示确认某个按键时，且某个手指的位置为该按键的位置时，此时，由采集到该指的坐标确认出该手指与底面接触时，确定为该手指的坐标位置为虚拟键盘的该键。
综上所述，本发明所采用的虚拟键盘装置及其实现方法，是通过对用户的手掌和手指位置进行采集，并将采集到的手掌显示在实际键盘上，进而根据实际键盘提示的确认某个按键的信息和采集到的手指位置标定出虚拟键盘的位置和大小，也就能够根据标定出的虚拟键盘和实际键盘上手掌位置、以及采集到的手指的坐标确定是否进行按键的操作。由于本发明方法是通过对手掌和手指进行采集来标定虚拟键盘的，因而也就能够自主地定义虚拟键盘的位置和大小，无须局限于实际键盘的尺寸，而且，在实际键盘上还同步显示输入操作的相关提示，使得用户在同一视线内可见键盘信息和输入信息，有效地提高了输入速度和准确度。
附图说明
图1为本发明虚拟键盘装置的结构示意图；
图2为本发明所采用的虚拟键盘标定的过程示意图；
图3为本发明虚拟键盘装置实现方法的工作流程图。
具体实施方式
为了解决现有技术存在的问题，本发明提出了一种新的虚拟键盘装置，即通过对用户的手掌和手指位置进行采集，并将采集到的手掌显示在实际键盘上，进而根据实际键盘提示的确认某个按键的信息和采集到的手指位置标定出虚拟键盘的位置和大小，也就能够根据标定出的虚拟键盘和实际键盘上手掌位置、以及采集到的手指的坐标确定是否进行按键的操作。
基于上述介绍，本发明所述方案的具体实现包括：
摄像机采集用户的手掌位置及手指的坐标，并将采集到的用户的手掌显示在实际键盘上；当提示确认某个按键时，根据采集到的手指的坐标标定出虚拟键盘的位置和大小；根据采集到的手指的坐标、显示在实际键盘上的手指的位置、以及标定出的虚拟键盘的位置和大小确定按下某个按键。
为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细描述。
图1给出了本发明所采用的虚拟键盘装置的结构示意图。如图1所示，该虚拟键盘装置包括：图像采集检测单元11、虚拟键盘标定单元12、运动跟踪定位单元13和键盘模拟显示单元14，其中，
所述图像采集检测单元11，用于采集用户的手掌位置及手指的坐标。
所述图像采集检测单元11通过双目摄像头或其它采集技术来采集用户的手掌位置，具体如何采集为现有技术，这里不再赘述。
需要说明的是，在本实施例中，图像采集单元11可以采集用户的一只手掌的位置，也可采集用户的双手手掌的位置。
还需说明的是，在本实施例中，采集的手指的坐标是以某个参照物或将某个点作为原点来说的，具体以哪个作为参照物或哪个作为原点并不影响本发明实施例的实现。
所述虚拟键盘标定单元12，用于根据键盘模拟显示单元14显示的用于确认某个按键的提示信息以及图像采集检测单元11采集到的手指的坐标标定出虚拟键盘的位置和大小。
进一步地，所述虚拟键盘标定单元12，用于当键盘模拟显示单元14显示确认某个按键时，通过图像采集检测单元11采集到的某个手指的坐标确认出该手指与底面接触时，确定为当前与底面接触的手指的坐标为虚拟键盘的在键盘模拟显示单元14中显示确认的某个按键，根据确定的虚拟键盘上的至少两个按键标定出虚拟键盘的位置和大小。
具体可参见图2给出的虚拟键盘标定的过程示意图，如图2所示，当键盘模拟显示单元14显示确认F按键时，且左手食指的位置为F按键的位置时，此时，由图像采集检测单元11采集到左手食指的坐标确认出该手指与底面接触时，确定为左手食指的坐标位置为虚拟键盘的F键，同样地，当键盘模拟显示单元14显示确认J按键时，且右手中指的位置为J按键的位置时，此时，由图像采集检测单元11采集到右手中指的坐标确认出该手指与底面接触时，确定为右手中指的坐标位置为虚拟键盘的J键，依次类推，根据确定出的至少两个按键就可以标定出虚拟键盘的位置和大小(其中，包括了虚拟键盘上每一个按键的范围大小)。
需要说明的是，在图2所述实施例中，仅仅是以左手食指的坐标位置为虚拟键盘的F键和右手中指的坐标位置为虚拟键盘的J键为例来说明的，实际中还可仅仅以两只手的任意两个手指的坐标位置为虚拟键盘的任意键或者一只手的任意两个手指的坐标位置为虚拟键盘的任意键，以不影响本发明实施例的实现为准。
还需说明的是，在本实施例中，在进行虚拟键盘位置和大小标定的过程中，需要用户手掌与图像采集检测单元11的相对位置不变，如果发生变化，则需要重新进行虚拟键盘位置和大小的标定。
所述运动跟踪定位单元13，用于将图像采集检测单元11采集到的用户的手掌位置发送给键盘模拟显示单元14，并根据图像采集检测单元11采集到的手指的坐标、键盘模拟显示单元14显示的手指的位置、以及虚拟键盘标定单元标定出的虚拟键盘的位置和大小确定按下某个按键。
进一步地，所述运动跟踪定位单元13，用于将图像采集检测单元11采集到的用户的手掌位置发送给键盘模拟显示单元14，以便键盘模拟显示单元14显示手指的位置；同时，还根据图像采集检测单元11采集到的手指的坐标、键盘模拟显示单元14显示的该手指的对应的按键的位置、以及虚拟键盘标定单元标定出的虚拟键盘的位置和大小确定按下键盘模拟显示单元14显示的按键。
所述键盘模拟显示单元14，用于显示用于确认某个按键的提示信息，并将所述提示信息发送给虚拟键盘标定单元12来标定虚拟键盘的位置和大小；接收由运动跟踪定位单元13发送的手掌的位置，将显示的某个手指与对应按键的位置发送给运动跟踪定位单元13来确定按下某个按键。
至此，即完成了本发明所采用的虚拟键盘装置。
基于上述图像虚拟键盘装置，图3为本发明所采用的虚拟键盘装置的实现方法的工作流程图。如图3所示，该流程包括：
步骤301：摄像机采集用户的手掌位置及手指的坐标，并将采集到的用户的手掌显示在实际键盘上。
在本步骤中，采集用户的手掌位置可通过双目摄像头或其它摄像机来实现，以不影响本发明实施例的实现为准。
需要说明的是，在本步骤中，摄像机采集用户的手掌位置时可以仅采集一只手掌的位置，也可采集双手手掌的位置。
还需说明的是，在本步骤中，采集的手指的坐标是以某个参照物或将某个点作为原点来说的，具体以哪个作为参照物或哪个作为原点并不影响本发明实施例的实现。
步骤302：当提示确认某个按键时，根据采集到的手指的坐标标定出虚拟键盘的位置和大小。
所述当提示确认某个按键时，根据采集到的手指的坐标标定出虚拟键盘的位置和大小包括：当显示确认F按键时，且左手食指的位置为F按键的位置时，此时，由采集到左手食指的坐标确认出该手指与底面接触时，确定为左手食指的坐标位置为虚拟键盘的F键，同样地，当显示确认J按键时，且右手中指的位置为J按键的位置时，此时，由采集到右手中指的坐标确认出该手指与底面接触时，确定为右手中指的坐标位置为虚拟键盘的J键，依次类推，根据确定出的至少两个按键就可以标定出虚拟键盘的位置和大小(其中，包括了虚拟键盘上每一个按键的范围大小)。
需要说明的是，在本步骤中，仅仅是以左手食指的坐标位置为虚拟键盘的F键和右手中指的坐标位置为虚拟键盘的J键为例来说明的，实际中还可仅仅以两只手的任意两个手指的坐标位置为虚拟键盘的任意键或者一只手的任意两个手指的坐标位置为虚拟键盘的任意键，以不影响本发明实施例的实现为准。
步骤303：判断手掌与摄像机相对位置是否发生移动，如果是，则返回执行步骤301；否则，执行步骤304。
需要说明的是，当手掌与摄像机相对位置发生移动时，则标定出的虚拟键盘在后续操作中是不能被使用的，因此，需要重新进行标定。
步骤304：根据采集到的手指的坐标、显示在实际键盘上的手指的位置、以及标定出的虚拟键盘的位置和大小确定按下某个按键。
需要说明的是，在本步骤中，手掌在实际键盘上与在虚拟键盘上的位置是相对的，当手指在虚拟键盘上移动时，也就对应的在实际键盘上移动，根据移动到实际键盘上的某个键为需要按下的按键时，点击虚拟键盘上相应的按键即可完成按键的操作。
至此，即完成了本发明虚拟键盘装置实现方法的整个工作流程。
总之，本发明所采用的虚拟键盘装置，通过对用户的手掌和手指位置进行采集，并将采集到的手掌显示在实际键盘上，进而根据实际键盘提示的确认某个按键的信息和采集到的手指位置标定出虚拟键盘的位置和大小，也就能够根据标定出的虚拟键盘和实际键盘上手掌位置、以及采集到的手指的坐标确定是否进行按键的操作。由于本发明方法是通过对手掌和手指进行采集来标定虚拟键盘的，因而也就能够自主地定义虚拟键盘的位置和大小，无须局限于实际键盘的尺寸，而且，在实际键盘上还同步显示输入操作的相关提示，使得用户在同一视线内可见键盘信息和输入信息，有效地提高了输入速度和准确度。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明保护的范围之内。
Claims (10)
1.一种虚拟键盘装置，其特征在于，该装置包括：图像采集检测单元、虚拟键盘标定单元、运动跟踪定位单元和键盘模拟显示单元，其中，
所述图像采集检测单元，用于采集用户的手掌位置及手指的坐标；
所述虚拟键盘标定单元，用于根据键盘模拟显示单元显示的用于确认某个按键的提示信息以及图像采集检测单元采集到的手指的坐标标定出虚拟键盘的位置和大小；
所述运动跟踪定位单元，用于将图像采集检测单元采集到的用户的手掌位置发送给键盘模拟显示单元，并根据图像采集检测单元采集到的手指的坐标、键盘模拟显示单元显示的手指的位置、以及虚拟键盘标定单元标定出的虚拟键盘的位置和大小确定按下某个按键；
所述键盘模拟显示单元，用于显示用于确认某个按键的提示信息，并将所述提示信息发送给虚拟键盘标定单元来标定虚拟键盘的位置和大小；接收由运动跟踪定位单元发送的手掌的位置，将显示的某个手指与对应按键的位置发送给运动跟踪定位单元来确定按下某个按键。
2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述图像采集检测单元通过双目摄像头或其它采集技术来采集用户的手掌位置。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述图像采集检测单元采集用户的一只手掌的位置、或用户的双手手掌的位置。
4.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述虚拟键盘标定单元，用于当键盘模拟显示单元显示确认某个按键时，通过图像采集检测单元采集到的某个手指的坐标确认出该手指与底面接触时，确定为当前与底面接触的手指的坐标为虚拟键盘的在键盘模拟显示单元中显示确认的某个按键，根据确定的虚拟键盘上的至少两个按键标定出虚拟键盘的位置和大小。
5.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述运动跟踪定位单元，用于将图像采集检测单元采集到的用户的手掌位置发送给键盘模拟显示单元，以便键盘模拟显示单元显示手指的位置；同时，还根据图像采集检测单元采集到的手指的坐标、键盘模拟显示单元显示的该手指的对应的按键的位置、以及虚拟键盘标定单元标定出的虚拟键盘的位置和大小确定按下键盘模拟显示单元显示的按键。
6.一种虚拟键盘的实现方法，其特征在于，该方法包括：
摄像机采集用户的手掌位置及手指的坐标，并将采集到的用户的手掌显示在实际键盘上；
当提示确认某个按键时，根据采集到的手指的坐标标定出虚拟键盘的位置和大小；
根据采集到的手指的坐标、显示在实际键盘上的手指的位置、以及标定出的虚拟键盘的位置和大小确定按下某个按键。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述确定按下某个按键之间，该方法还包括：判断手掌与摄像机相对位置是否发生移动，如果是，则返回执行通过摄像机采集用户的手掌位置及手指的坐标，并将用户的手掌显示在实际键盘上的操作；否则，执行确定按下某个按键的操作。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述采集用户的手掌位置通过双目摄像头或其它摄像机来实现。
9.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述摄像机采集用户的手掌位置包括：摄像机采集用户的一只手掌的位置、或采集用户的双手手掌的位置。
10.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述当提示确认某个按键时，根据采集到的手指的坐标标定出虚拟键盘的位置和大小包括：当显示确认某个按键时，且某个手指的位置为该按键的位置时，此时，由采集到该指的坐标确认出该手指与底面接触时，确定为该手指的坐标位置为虚拟键盘的该键。
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