CN105378602B - 用于运行输入设备的方法以及输入设备 - Google Patents

Abstract

本发明涉及用于运行输入设备（2）、尤其机动车辆的输入设备的方法，所述输入设备具有用于检测用户的手的至少一个手指的位置和/或位置变化的无接触地工作的传感器（3），其中根据在输入表面上手指的所检测的位置和/或位置变化，输入被识别和执行。规定的是，根据手（6）的至少一个手指的可预先给定的运动，将虚拟的表面（7）确定为输入表面。

Description

用于运行输入设备的方法以及输入设备

技术领域

本发明涉及用于运行输入设备、尤其机动车辆的输入设备的方法，所述输入设备具有用于检测用户的手的至少一个手指的位置和/或位置变化的无接触地工作的传感器，其中根据在输入表面上手指的所检测的位置和/或位置变化来识别和执行输入。

此外本发明涉及相应的输入设备。

背景技术

在现代的机动车辆情况下，输入设备经常地被设置为例如触摸屏类型的组合式显示单元和输入单元，使得要操作的（虚拟的）元件的操作和显示在相同的部位处进行。

然而，所述显示单元在此通常安置在操作控制面板的上部区域中，以便所述显示单元处于驾驶员的视线中，并且该驾驶员不必将其视线太强烈地从交通事件移开。如果在此情况下想要使用触摸屏，那么驾驶员必须为了所述操作必要时大大地向前弯身并且伸展手臂，这不是特别符合人类工程学的，并且在行驶期间可能容易地导致错误操作。输入的可能性在扶手的附近是较简单的，其中在所述部位处设置触摸屏是不合适的。

该目标冲突通过以下***来解决，在所述***中与显示分开地进行输入，使得输入单元被布置在人体工程学有利的位置处，并且显示单元被布置在驾驶员的视线中。为了检测期望的输入，通常使用例如触摸板类型的接触式传感器。然而也已经尝试，借助于无接触地工作的传感器检测输入，其中这里所述传感器检测用户的手的至少一个手指的位置和/或位置变化，并且根据在输入表面上手指的所检测的位置和/或位置变化来识别和执行输入。输入的执行可以被理解为根据检测到的输入实施控制指令。因此可以例如通过点击运动来识别对虚拟操作元件的轻击，以及实施分配给虚拟操作元件的功能、诸如接通导航***。

然而至今需要的是，手指在此在输入表面上运动，以便能够实现对输入的安全识别。在已知的解决方案中，为此在扶手的区域中准备相应的表面，在所述表面上可以放一个或多个手指。与触摸板相比，这样的输入单元不需要对触摸敏感的元件，并且可以独自借助于唯一的无接触地工作的传感器检测输入。在此然而不利的是，驾驶员或者用户必须触摸所述输入表面，并且输入表面必须被嵌入到机动车辆内部空间的其余的设计中。鉴于创新性特征和现有的结构空间条件，这可能快速地导致问题。

发明内容

按照本发明的方法相对于现有技术而言具有以下优点：输入设备的设计不依赖于真实的输入表面的存在，使得车辆的内部空间的设计可以与物理的输入表面无关地被构成，按照本发明为此规定，根据手的至少一个手指的可预先给定的运动将虚拟表面确定为输入表面。因此规定，首先借助于传感器检测和分析在传感器场中手指的运动。如果所述运动与预先给定的运动相对应，那么根据所述运动确定虚拟的表面，根据所述虚拟的表面进行输入。提供深度信息的传感器为此因此是不必要的。代替地对于用户而言能够在传感器场的空间中确定输入表面自身。由此执行输入对于用户变得特别简单，因为所述用户自身确定，虚拟的表面或者由此定义的输入表面在空间中位于何处。在用户已经确定了输入表面后，所述用户仅还必须相应地移动手指来执行输入。通过输入表面的确定，对于输入设备而言能够正确地表明手指的位置或者位置变化，而为此不需要所述一个或多个手指的位置和/或位置变化的三维检测或者深度信息。尤其通过按照本发明的方法将能够实现：可以检测对实际不存在的输入表面的触摸或者轻击。

按照本发明的有利的改进方案规定，如果点击运动被检测，其中手指从静止的起始位置在可预先给定的时间之内运动到另一位置中并且又运动回到起始位置中，那么虚拟的表面根据起始位置被确定。也即如果所述***检测相应的点击运动，那么根据手指的起始位置确定虚拟的表面。所述点击运动在此同样地通过无接触地工作的传感器被检测。这里也不需要手指的三维检测，代替地优选地在点击运动时、例如当传感器直接地布置在手指上方并且手指向传感器上移去时根据手指的改变的轮廓来测定运动。

特别优选地规定，如果手指从其起始位置执行上下运动或者下上运动，那么判定点击运动。优选地认为，在确定虚拟的表面时，相应的手指被伸展。手指的轮廓通过向上或者向下运动在输入表面的俯视图中被缩短和延长。由此所述输入设备测定出所述运动是否为向上或者向下运动。

按照本发明的有利的改进方案规定，如果***式运动被检测，其中手的手指、尤其拇指从其静止的起始位置关于其它伸展的手指侧向地运动到另一位置中，所述虚拟的表面根据伸展的手指的位置被确定。在该情况下，虚拟的表面因此不被分配给首先运动的手指，而是被分配给伸展的手指。在所述实施方式中对于用户而言可以通过所述一个手指的侧向运动通知所述输入设备：其它的伸展的手指从现在开始触摸输入表面，使得伸展的手指的在此之后的位置变化被检测和分析。

优选地规定，如果***式运动被检测，伸展的手指、尤其其指尖的轨迹沿着所确定的虚拟的表面被检测和分析。也即由此尤其手指的指尖的运动被跟踪和分析。因此对于用户以简单方式可以例如在空中绘制字母，所述字母可以由输入设备识别，并且可以相应地例如当在导航***中输入地址时被分析。同样地用户可以由此以简单的方式与实际存在的输入表面无关地操作例如虚拟的音量调节器。

此外优选地规定，如果检测出在执行***式运动之后所述一个手指、尤其拇指侧向地被移动回到起始位置中，那么轨迹的检测被结束。因此以简单的方式通知***：输入被结束。从起始位置运动出来在此优选地被评价为将手指或者输入笔放置到输入表面上，而运动回到起始位置中被评价为将手指或者指尖从输入表面移除。尤其规定，所述一个手指是拇指，所述拇指通过无接触地工作的传感器可以与用户的手的其余的手指区别。优选地靠着手的拇指被识别为起始位置并且从手展开的拇指被识别为另一位置。

按照本发明的优选的改进方案规定，所述传感器检测在可预先给定的传感器场之内至少一个手指或者指尖的位置和/或位置变化，其中所述传感器场被分为至少两个区域，并且其中根据手指的预先给定的运动在所述区域的哪个区域中被执行来检测所述输入。在此情况下规定，所述传感器场被分为至少两个不同的区域，其中根据手指的运动在所述区域的哪个区域中被执行，手指的同一运动可以引起不同的输入。

优选地在此规定，所述区域中的一个被用作键盘区，并且所述区域中的另一个被用作选择区。通过在键盘区处的点击运动，因此可以操作单个键盘的各个字母，所述键盘优选地借助于显示单元显示给用户。在所述选择区中，对于用户例如可以通过可预先给定的运动输入短指令。

按照本发明的优选的改进方案规定，给所述手指中的至少一个在选择区中尤其与在选择区之内手指的位置无关地分配至少一个输入可能性的预选。原则上优选地规定，用户的手和用户的手指的位置在显示单元处被显示给用户，使得所述用户可以定向以及操纵同样地通过显示单元显示的操作元件。在同样地通过显示单元显示的选择区之内，分别地将输入可能性的预选分配给所述用户的手指或者所述用户的至少一个手指。因此可以例如分别给所述用户的四个手指分配预选，其可以在当时的情形中显示最可能的输入，并且例如通过统计的方法被测定。利用拇指，用户可以优选地通过执行点击运动改变预选，并且尤其点击通过不同的预选，其方式是所述用户利用拇指执行相应的点击运动。由此对于用户给出可能性：特别快地执行输入。

按照本发明的输入设备的特点在于，所述输入设备根据至少一个手指的可预先给定的运动将虚拟的表面确定为输入表面。由此得出已经提及的优点。适宜地所述输入设备此外具有相应的显示单元，所述显示单元将在无接触地工作的传感器的传感器场中用户手指的位置显示给该用户，其中如之前描述的那样优选地规定，所述传感器场被分为两个不同的区域，尤其为键盘区和选择区，并且相应地还通过显示单元显示。

附图说明

以下本发明应当根据附图进一步被阐述。对此：

图1示出具有有利的输入设备的机动车辆的内部空间，

图2示出借助于输入设备的输入的第一实施例，和

图3示出借助于输入设备的输入的第二实施例。

具体实施方式

图1以示意图示出这里未进一步示出的机动车辆1的内部空间，所述机动车辆1具有用于无接触地输入控制指令的输入设备2。所述输入设备2为此具有无接触地工作的传感器3以及显示单元4，所述传感器3以及显示单元4被引入到机动车辆1的仪表板中。所述显示单元4被构造为监视器、尤其显示器，并且可以例如是机动车辆的导航***的或者消遣***的组成部分。还可设想的是，将所述显示单元4可替代地或者附加地构造为平视显示器（Head-Up-Display, HUD）。所述无接触地工作的传感器3优选地被构造为二维地工作的摄像机，所述摄像机具有用虚线示出的检测区域。所述摄像机在此优选地被构造为使得所述摄像机指向中间扶手5的前侧端部。所述扶手5自身不具有真实的输入表面，在所述输入表面上，驾驶员可以借助于这里仅示意性示出的手6通过触摸输入表面输入指令。

所述输入设备2代替地被构造为使得用户可以确定虚拟表面7，所述虚拟表面7于是被确定为输入表面。对此用户具有不同的可能性。

在当前的输入设备2情况下既不设置物理表面，在所述物理表面上触摸可以被识别，在空间中手的高度也不是已知的。因此由于物理表面缺少而不能够识别触摸或者轻击。在选择通过显示装置4显示的虚拟操作元件下的操作代替地根据至少一个手指的位置和/或位置变化实现，所述位置和/或位置变化能够根据尤其各自的指尖在空中的时间变化过程被探测。

图2示出对显示装置4和在那里显示的元件的视图（Blick）。所述显示单元4此外显示借助于传感器3检测的用户的手6，使得操作元件的操作对所述用户而言简单。传感器3的检测场以及显示装置4被分为两个区域I和II，不同的功能被分配给所述两个区域。第一区域I构成键盘区，而第二区域II表示选择区，其中边缘区段当前与显示设备4的第二区域邻接，当前的信息、诸如当前的时钟时间可以被显示在所述边缘区段中，如在图2和3中示出的。

手6的手指当前被使用用于通知输入设备2，何时输入表面或者虚拟的表面7被触摸。对此，手指的位置变化被跟踪，并且在识别点击运动或者***式运动（Pistolenbewegung）时，虚拟的表面7被确定为输入表面。

在此，输入可能性在当前实施例中根据在区域I或II的哪个区域中进行输入而区别。通过以下描述的方法，首先能够在自由空间中轻击。由于不存在触摸识别，所以“手指高（Finger hoch）”和“手指向下（Finger runter）”之间的区别也不能够容易地实施，因为所述***首先仅可以识别手指和/或指尖的位置，因为手指持久地位于空中。然而根据手指的轮廓，输入设备2可以识别出手指是否被移动。如果例如手指的轮廓缩短，那么判定手指从其起始位置向上或者向下运动。有利地于是使用起始位置来确定虚拟的表面7，在所述虚拟的表面7处优选地于是还可以定向其它手指的运动。指尖的位置优选地按照以下方法被测定，所述方法沿着手轮廓搜索与指尖的曲率半径和尺寸相对应的曲率半径和尺寸。此外优选地执行前景分割和背景分割，以便将手和指尖与背景区分。

在当前输入方案情况下，在区域II中，与指尖在区域II中处于哪里无关地将选择功能分别分配给所识别的指尖8至12，其中所述区域II在显示设备4处优选地被布置在区域I中的键盘区之上。当前在此根据统计方法将各四个最可能的字母、音节或者单词尤其根据已经创建的文本或者创建的文本历史分配给指尖9至12。通过借助于各自的手指9至12执行点击运动可以选择相应的字母。在执行的点击运动后接着，选择区被重新分配给指尖9至12，或者根据统计方法被更新。基于最可能的字母、音节或者单词对指尖的分配，始终通过于是在空间中位置无关的输入而存在人类工程学优点，所述输入可以特别快地进行。

如果当前其它可能的字母路径或者字母序列通过几个字母区别（与音节和单词类似（analog）），则得出另一优点，其中所述字母路径或者字母序列在词图中将会通向词尾。这样的优点可以附加地例如通过使背景着色而用信号通知给用户。还可设想的是，在手到达传感器的检测区域中之前，已经显示文本单元，以便于是在手进入到区域II的指尖区中时将所述文本单元分配给指尖。

优选地，特殊的功能被分配给手的拇指的指尖8。如果搜索的字母不处于分配给指尖9至12的建议下，则用户可以借助于侧向的拇指点击、即拇指的点击运动来浏览单词、字母或者音节的下一个选择列表，使得其它字母、音节或者单词被分配给指尖9、10、11、12，所述其它字母、音节或者单词在统计上按概率其次跟随。

在理想情况下，完整的单词可以通过利用单个手指重复地点击被输入。尤其规定，总是将具有当前最高概率的字母分配给食指，使得例如在确定的情况下单词完全地仅能通过食指的点击运动被输入。这类似地还能够对于音节或者单词在指尖处被显示。

优选地，如在图2和3中所示，在两个区域I和II之间或者在当前实施例中在区域I中，可能的术语（Begriffe）的预选被***（eingeblendet），所述术语基于至今输入的字母，使得用户可以通过点击术语之一而选择和输入该术语。

如果使指尖8至12运动到具有键盘区的区域I中，则在那里检测的点击运动根据各自的指尖的位置被分配给所显示的键，使得用户在所述区域I中可以如在键盘上那样写。

为了检测手势或者例如能够实现“轻扫式（Swipe）输入模式”，输入设备2必须同样地被通知：何时所述一个或多个执行手势或者轻扫式运动的手指位于表面或者虚拟的表面7上。

在此情况下规定，所谓的***式运动被检测，其中拇指从手的伸展的食指侧向地离开或者展开。优选地只要当仅食指和拇指伸展时，或者当除了食指和拇指之外所有手指攥成拳头时，***式运动才被识别，如在图3中所示。

当前在此规定，如果识别出拇指从靠近食指的起始位置侧向地离开到另一位置中，那么食指的指尖定义虚拟的表面7，或者显示出食指的指尖9放在虚拟的表面7上。如果用户现在移动具有指尖9的食指，那么指尖9的轨迹被检测和分析，一旦使拇指又运动回到或者被放回到起始位置中，输入模式被结束并且绘制的轨迹被分析。所述方法按照可替代的实施例正好相反地被构成，使得在拇指靠着的情况下轨迹被跟踪，并且在拇指展开的情况下输入被结束。通过所述方式，例如多个字母可以依次绘制，并且由输入设备2借助于相应的方法被识别和输入。因此用户可以逐字母地将单词输入到***中。在两个字母之间，仅仅拇指必须短暂地被移动到起始位置中一次，这优选地被识别为空格。在该情况下，也不必在区域I中显示键盘。

借助于所述方法还可以判定在键盘区的字母上的所谓的轻扫式运动。在此用户用指尖9在键盘上掠过，其中所述用户使单词的字母以期望的顺序出发（abfahren）。所述***由此确定期望的单词。这样的方法原则上在触摸屏情况下已经已知，并且因此在此处将会不被进一步阐述。

代替分配给指尖9至12的文本模块，如字母、音节或者单词，按照另一实施例（这里未示出）规定，将特别的菜单图标或者操作元件分配给指尖9至12，以便可以因此与位置无关地操纵操作元件。向指尖9至12的分配引起，所分配的元件利用指尖在传感器检测区域之内或者尤其在区域II之内与指尖一起运动。因此对于用户以简单的方式能够通过菜单或者子菜单点击。还可设想的是，将偏爱物（Favoriten）分配给指尖，诸如在导航模式中在文本输入时经常驶向的城市或者经常选择的电话号码。

借助于***式运动也能够例如通过信息列表或者菜单列表实现音量调节器的操作或者滚动。

有利的方法和输入设备2因此总计提供用以“在空中”在虚拟的表面7上执行输入的简单可能性，而不需要对驾驶员的手的或者手的指尖的三维检测。

Claims (16)

1.用于运行输入设备（2）的方法，所述输入设备（2）具有用于检测用户的手的至少一个手指的位置和/或位置变化的无接触地工作的传感器（3），其中根据在输入表面上手指的所检测的位置和/或位置变化识别和执行输入，其特征在于，根据手（6）的至少一个手指的可预先给定的运动将虚拟的表面（7）确定为输入表面，并且其中通过所述可预先给定的运动向所述输入设备（2）介绍何时所述虚拟的表面（7）被触摸。

2.按照权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法用于运行机动车辆的输入设备（2）。

3.按照权利要求1所述的方法，其特征在于，如果点击运动被检测，其中手（6）的手指从静止的起始位置在可预先给定的时间之内运动到另一位置中并且又运动回到所述起始位置中，则虚拟的表面（7）根据所述起始位置被确定。

4.按照权利要求1至3中任一项所述的方法，其特征在于，如果手指从起始定位执行上下运动或者下上运动，那么判定点击运动。

5.按照权利要求1至3中任一项所述的方法，其特征在于，如果***式运动被检测，其中手（6）的手指从静止的起始位置关于另一伸展的手指侧向地被运动到另一位置中，那么虚拟的表面（7）根据伸展的手指的位置被确定。

6.按照权利要求5所述的方法，其特征在于，如果***式运动被检测，那么伸展的手指沿着所确定的虚拟的表面（7）的轨迹被检测和分析。

7.按照权利要求5所述的方法，其特征在于，如果检测出所述一个手指在执行***式运动后侧向地运动回到起始位置中，那么轨迹的检测被结束。

8.按照权利要求7所述的方法，其特征在于，所述一个手指是拇指。

9.按照权利要求6所述的方法，其特征在于，如果检测出所述一个手指在执行***式运动后侧向地运动回到起始位置中，那么轨迹的检测被结束。

10.按照权利要求9所述的方法，其特征在于，所述一个手指是拇指。

11.按照权利要求1至3中任一项所述的方法，其特征在于，所述传感器（3）检测在可预先给定的传感器场之内至少一个手指的位置和/或位置变化，其中所述传感器场被分为至少两个区域（I、II），并且其中根据手指的预先给定的运动在所述区域（I、II）的哪个区域中被执行来检测输入。

12.按照权利要求11所述的方法，其特征在于，所述区域中的一个（II）被用作键盘区，而另一个区域（I）被用作选择区。

13.按照权利要求1至3中任一项所述的方法，其特征在于，将至少一个输入可能性的预选分配给在选择区中的所述手指中的至少一个。

14.按照权利要求13所述的方法，其特征在于，将至少一个输入可能性的预选与在选择区之内手指的位置无关地分配给在选择区中的所述手指中的至少一个。

15.输入设备（2），具有用于检测用户的手（6）的至少一个手指的位置和/或位置变化的无接触地工作的传感器（3），其中所述输入设备（2）被构造用于，根据在输入表面上所述至少一个手指的位置和/或位置变化识别和执行输入，其特征在于，所述输入设备根据所述至少一个手指的可预先给定的运动将虚拟的表面（7）确定为输入表面，并且其中通过所述可预先给定的运动向所述输入设备（2）介绍何时所述虚拟的表面（7）被触摸。

16.按照权利要求15所述的输入设备（2），其特征在于，所述输入设备用于机动车辆。