TWM529213U - 虛擬輸入控制器 - Google Patents

Description

虛擬輸入控制器

本新型是有關於一種輔助教學裝置，且特別是有關於一種輔助教學貼紙及輔助教學系統。

隨著感測技術、雲端網路及自動化裝置的發展，使得原本一直是處於紙上談兵階段之智慧生活概念如今也逐漸成形。智慧生活的概念意即藉由前述的科技手段以及個人生活需求設定，讓居家設施及公共設施之使用控制自動化、安全化及智慧化。

而應用智慧生活概念已相當成熟的領域應當為3C科技領域。不論是智慧型手機、智慧電視、智慧電燈以及智慧冷氣，其產品的推出不僅日新月異且其功能的控制越來越貼近人性化。

前述科技產品的人性化操控可分為三大類，聲音控制、手勢控制以及感測辨識控制。其中感測辨識控制是以偵測非接觸式感測信號，例如可見光源、紅外線、紫外線、超音波、電磁式及靜電容訊號的變化來加以判斷並啟動對應之控制功能。

而現有之虛擬鍵盤便是利用紅外線辨識來達成感測辨識控制之產品。虛擬鍵盤具有紅外線雷射光源及紅外線感應器及鍵盤投影裝置，使用者藉由於鍵盤投影裝置投射之鍵盤上進行打字動作，紅外線感應器便能偵測手指移動導致紅外線雷射光源所產生之變化。

然而，前述之虛擬鍵盤除了鍵盤功能單一之缺點以外，且具有無法依使用者的個人需求而彈性化設定鍵盤顏色、按鍵尺寸、鍵盤整體大小、按鍵的排列位置以及按鍵的數目之缺點。且虛擬鍵盤之使用必須讓鍵盤投影於一完全平整的工作面或桌面上，否則紅外線感應無法順利辨識手指移動位置。

本新型之目的是在於提供一種虛擬輸入控制器，其利用三維攝影機辨識技術，改善習知鍵盤投影與實際紅外線感應無法完全對應、鍵盤功能單一以及紅外線辨識緩慢之缺點，且更可不限制於平整的工作面上使用。

根據本新型一實施方式是在提供一種虛擬輸入控制器，包含一顯示器、一三維攝影機以及一處理器。顯示器顯示具有複數鍵盤功能之一虛擬控制介面。三維攝影機投射一三維攝影景區。處理器連接三維攝影機及顯示器，處理器內部具有一鍵盤座標資料庫，處理器根據鍵盤座標資料庫分析處理三維攝影景區之至少一手指座標而選擇至少一鍵盤功能。

根據前述虛擬輸入控制器之一實施例，其中處理器根據鍵盤座標資料庫分析若干手指座標而選擇至少一鍵盤功能。處理器根據鍵盤座標資料庫分析一手指座標之水平移動而選擇一鍵盤功能。處理器根據鍵盤座標資料庫分析一手指座標之垂直移動而選擇一鍵盤功能。

根據前述虛擬輸入控制器之另一實施例，虛擬控制介面更具有複數功能模式，處理器內部更具有一標準手勢資料庫，處理器根據標準手勢資料庫分析處理三維攝影景區之一手掌座標及一手指座標而選擇至少一功能模式。處理器根據標準手勢資料庫分析手掌座標及一手指座標之水平移動而選擇一功能模式。處理器根據標準手勢資料庫分析手掌座標及一手指座標之垂直移動而選擇一功能模式。

根據前述虛擬輸入控制器之又一實施例，虛擬控制介面更具有複數滑鼠功能，處理器更具有一滑鼠座標資料庫，處理器根據滑鼠座標資料庫分析處理三維攝影景區之一手指座標而選擇至少一滑鼠功能。處理器根據滑鼠座標資料庫分析一手指座標之水平移動而選擇一滑鼠功能。處理器根據滑鼠座標資料庫分析一手指座標之垂直移動而選擇一滑鼠功能。

因此，本新型之虛擬輸入控制器於處理器中設置鍵盤座標資料庫、標準手勢資料庫以及滑鼠座標資料庫並搭配三維攝影機進行手指座標及手掌座標之辨識確認，以選擇對應之鍵盤功能、功能模式及滑鼠功能。藉此，本新型之虛擬輸入控制器不僅可辨識三維攝影景區內手指及手掌的移 動，可省略投影裝置且不限制於平整桌面上使用，虛擬輸入控制器之功能同時可取代鍵盤及滑鼠，對比習知虛擬鍵盤之功能更為全面。

100‧‧‧虛擬輸入控制器

200‧‧‧顯示器

210‧‧‧虛擬控制介面

300‧‧‧三維攝影機

400‧‧‧處理器

410‧‧‧鍵盤座標資料庫

420‧‧‧標準手勢資料庫

430‧‧‧滑鼠座標資料庫

SA‧‧‧三維攝影景區

S01、S02、S03、S04、S05、S06‧‧‧步驟

S11、S12、S13、S14、S15、S16‧‧‧步驟

S21、S22、S23、S24、S241、S242、S243、S25‧‧‧步驟

為讓本新型之上述和其他目的、特徵、優點與實施例能更明顯易懂，所附圖式之說明如下：

第1圖係繪示依照本新型一實施方式的一種虛擬輸入控制器之示意圖。

第2圖係繪示第1圖之虛擬輸入控制器中虛擬控制介面的鍵盤功能實施示意圖。

第3圖係繪示第1圖之虛擬輸入控制器中虛擬控制介面的滑鼠功能實施示意圖。

第4圖係繪示第1圖之虛擬輸入控制器中虛擬控制介面的功能模式之實施流程圖。

第5圖係繪示第1圖之虛擬輸入控制器中虛擬控制介面的鍵盤功能之實施流程圖。

第6圖係繪示第1圖之虛擬輸入控制器中虛擬控制介面的滑鼠功能之實施流程圖。

請參照第1圖、第2圖及第3圖，其係分別繪示依照本新型一實施方式的一種虛擬輸入控制器之示意圖、虛擬控制介面的鍵盤功能實施示意圖以及虛擬控制介面的滑鼠功 能實施示意圖。虛擬輸入控制器100係用以進行文書處理或控制電腦運行的電腦工具，然而在本實施方式當中，直接將虛擬輸入控制器100視為本身已具有文書系統以及電腦應用軟體的處理功能，但不限於此。虛擬輸入控制器100包含一顯示器200、一三維攝影機300以及一處理器400。

顯示器200顯示具有複數鍵盤功能、複數功能模式及複數滑鼠功能之一虛擬控制介面210。在第2圖及第3圖中，虛擬控制介面210不論是繪示為鍵盤或滑鼠僅作為說明使用，其按鍵顏色、按鍵功能、按鍵尺寸、鍵盤整體大小、按鍵的排列位置及按鍵的數目均不限於圖面上所示，鍵盤功能排列方式可以為簡易數字算術鍵盤、標準英文數字鍵盤或典型注音輸入鍵盤，使用者可自行根據需求來調整。

三維攝影機300投射一三維攝影景區SA。這裡所指三維攝影景區SA係為一三維座標成像系統，而非平面座標成像系統。

處理器400連接三維攝影機300及顯示器200，處理器400內部具有一鍵盤座標資料庫410、一標準手勢資料庫420以及一滑鼠座標資料庫430，處理器400根據鍵盤座標資料庫410分析處理三維攝影景區SA之至少一手指座標而選擇至少一鍵盤功能，且處理器400根據標準手勢資料庫420分析處理三維攝影景區SA之一手掌座標及一手指座標而選擇至少一功能模式，又處理器400根據滑鼠座標資料庫430分析處理三維攝影景區SA之一手指座標而選擇至少一滑鼠功能。

更詳細地說，處理器400進行分析之手指座標可為複數，處理器400可根據鍵盤座標資料庫410分析手指座標之水平移動及垂直移動方向而選擇對應之鍵盤功能。處理器400進行分析之手掌座標及手指座標分別可為複數，其對應之功能模式有所相異，因此處理器400可根據標準手勢資料庫420分析同時以手掌座標以及手指座標之水平移動及垂直移動方向而選擇對應之功能模式。處理器400根據滑鼠座標資料庫430分析手指座標之水平移動及垂直移動方向而選擇對應之滑鼠功能。

請一併再參照第4圖，其係繪示虛擬輸入控制器100中虛擬控制介面210的功能模式之實施流程圖。第4圖所繪示之流程步驟如下：

步驟S01：攝取三維影像。步驟S02：讀取手掌座標及手指座標。步驟S03：根據標準手勢資料庫辨識手勢。步驟S04：依據手勢選擇功能模式。步驟S05：設定。步驟S06：螢幕顯示。

前述虛擬輸入控制器100之虛擬控制介面210實際在操作時，可先由虛擬控制介面210之功能模式進行設定，而選擇功能模式之方法便是以三維攝影機300來進行辨識。三維攝影機300於三維攝影景區SA所截取的影像透過處理器400進行處理取得連續影像手掌與手指的座標集合，藉此可分析手掌及手指的運動方向，而處理器400根據標準手勢資料庫420內已預設的手勢資訊即可辨識手勢來選擇對應之功能模式。這裡所指之功能模式例如鍵盤模式、頁面模式及滑鼠模 式等。並且可進一步分別設定各個功能模式之相關內容，在鍵盤模式中可調整於顯示器200顯示之各個按鍵的排列、尺寸大小、顏色及透明度等。而在頁面模式及滑鼠模式當中，使用者藉由手勢可控制檔案資料夾及瀏覽器之游標點擊、頁面捲動、視窗縮放及游標移動等模擬觸控螢幕或滑鼠之控制動作。於虛擬控制介面210設定完成後即能根據使用者手勢選擇如第2圖之鍵盤功能或是第3圖之滑鼠功能，且處理器400隨即更新鍵盤座標或滑鼠座標分別與三維攝影景區SA座標的對應關係。

請參照第1圖、第2圖及第5圖，其係繪示虛擬輸入控制器100中虛擬控制介面210的鍵盤功能之實施流程圖。第5圖所繪示之流程步驟如下：

步驟S11：攝取三維影像。步驟S12：讀取手指座標。步驟S13：根據鍵盤座標資料庫比對手指座標及相應鍵盤按鍵。步驟S14：辨識手指於相應鍵盤按鍵的動作。步驟S15：按壓動作，若判斷為否回到步驟S11，若判斷為是進行步驟S16。步驟S16：螢幕顯示。

使用者選擇鍵盤功能後，處理器400將根據鍵盤座標資料庫410來分析三維攝影機300所讀取到之手指座標及相應按鍵，並且以手指座標之移動來判斷是否為鍵盤按鍵之按壓動作，如果判斷為否，則鍵盤按鍵並不會動作。如果判斷為是，則顯示器200上之虛擬控制介面210會顯示鍵盤按鍵已按壓之資訊並自動執行此鍵盤按鍵的功能。藉此，使用者可利用手指模擬按鍵的動作來達到實際鍵盤按鍵效果。

請參照第1圖、第3圖及第6圖，其係繪示虛擬輸入控制器100中虛擬控制介面210的滑鼠功能之實施流程圖。第6圖所繪示之流程步驟如下：

步驟S21：攝取三維影像。步驟S22：讀取手指座標。步驟S23：根據滑鼠座標資料庫比對手指座標及相應滑鼠按鍵。步驟S24：辨勢手指於相應滑鼠按鍵的動作，此時判斷可分為步驟S241或步驟S243。步驟S241：按壓動作，若判斷為否回到步驟S21，若判斷為是則進行步驟S242。步驟S242，拖曳動作，若判斷為否回到步驟S21，若判斷為是進行步驟S25。步驟S243：滾輪動作，若判斷為否回到步驟S21，若判斷為是進行步驟S25。步驟S25：螢幕顯示。

使用者選擇滑鼠功能後，處理器400將根據滑鼠座標資料庫430來分析三維攝影機300所讀取到之手指座標及相應按鍵，並且以手指座標之移動來判斷是否為滑鼠按鍵之按壓動作或是滾輪動作。如果判斷為手指垂直移動之按壓動作，則會再進一步判斷手指是否有水平橫向移動之拖曳動作，判斷皆為是後，使用者就可模擬出滑鼠按壓及游標拖曳之滑鼠功能。而判斷手指是進行縱向移動之滾輪動作後，同樣地使用者可模擬出滑鼠的滾輪功能。

此外，前述提到虛擬控制介面210在功能模式當中可以針對使用者需求來設定滑鼠功能及鍵盤功能，因此第5圖及第6圖之流程圖僅為說明使用，並不限定其手指移動所對應之鍵盤功能或滑鼠功能。

綜上所述，本新型之虛擬輸入控制器具有以下功效：

1.分別利用預設之鍵盤座標資料庫、標準手勢資料庫以及滑鼠座標資料庫並搭配三維攝影機進行手指座標及手掌座標之辨識確認，供使用者模擬對應之鍵盤功能及滑鼠功能。

2.使用者可先針對虛擬輸入控制器所使用之情境來加以設定相關之虛擬控制介面，不論是文書處理、遊戲控制或網頁瀏覽，其鍵盤及滑鼠皆可針對使用者的習慣及個人化需求而設定其按鍵顏色、按鍵功能、按鍵尺寸、鍵盤整體大小、按鍵的排列位置及按鍵的數目，且操控方式僅簡單地利用手掌座標向量及至少一手指座標向量來以虛擬控制介面選取或調整。

3.藉此，本新型之虛擬輸入控制器不僅可辨識三維攝影景區，且可省略投影裝置而不限制於平整桌面上使用，虛擬輸入控制器之功能同時可取代鍵盤及滑鼠而具有個人化、專業化及彈性化之優點，因此對比習知虛擬鍵盤之功能更為全面。

而在其他實施方式當中，虛擬輸入控制器可僅為具有鍵盤座標資料庫、標準手勢資料庫以及滑鼠座標資料庫之軟體以及三維攝影機，藉由將軟體裝設執行於任一電腦主機並連接三維攝影機即可如前述實施方式般達成實體鍵盤以及滑鼠之功效。

雖然本新型已以實施方式揭露如上，然其並非用以限定本新型，任何熟習此技藝者，在不脫離本新型之精神和範圍內，當可作各種之更動與潤飾，因此本新型之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。

100‧‧‧虛擬輸入控制器

200‧‧‧顯示器

300‧‧‧三維攝影機

400‧‧‧處理器

410‧‧‧鍵盤座標資料庫

420‧‧‧標準手勢資料庫

430‧‧‧滑鼠座標資料庫

SA‧‧‧三維攝影景區

Claims (10)

1. 一種虛擬輸入控制器，包含：一顯示器，該顯示器顯示具有複數鍵盤功能之一虛擬控制介面；一三維攝影機，該三維攝影機投射一三維攝影景區；以及一處理器，其連接該三維攝影機及該顯示器，該處理器內部具有一鍵盤座標資料庫，該處理器根據該鍵盤座標資料庫分析處理該三維攝影景區之至少一手指座標而選擇至少一該鍵盤功能。
2. 如申請專利範圍第1項所述之虛擬輸入控制器，其中該處理器根據該鍵盤座標資料庫分析一該手指座標之水平移動而選擇一該鍵盤功能。
3. 如申請專利範圍第1項所述之虛擬輸入控制器，其中該處理器根據該鍵盤座標資料庫分析一該手指座標之垂直移動而選擇一該鍵盤功能。
4. 如申請專利範圍第1項所述之虛擬輸入控制器，其中該處理器根據該鍵盤座標資料庫分析若干該手指座標而選擇至少一該鍵盤功能。
5. 如申請專利範圍第1項所述之虛擬輸入控制器，其中：該虛擬控制介面更具有複數功能模式；以及該處理器內部更具有一標準手勢資料庫，該處理器根據該標準手勢資料庫分析處理該三維攝影景區之一手掌座標及一該手指座標而選擇至少一該功能模式。
6. 如申請專利範圍第5項所述之虛擬輸入控制器，其中該處理器根據該標準手勢資料庫分析該手掌座標及一該手指座標之水平移動而選擇一該功能模式。
7. 如申請專利範圍第5項所述之虛擬輸入控制器，其中該處理器根據該標準手勢資料庫分析該手掌座標及一該手指座標之垂直移動而選擇一該功能模式。
8. 如申請專利範圍第1項所述之虛擬輸入控制器，其中該虛擬控制介面更具有複數滑鼠功能；以及該處理器更具有一滑鼠座標資料庫，該處理器根據該滑鼠座標資料庫分析處理該三維攝影景區之一該手指座標而選擇至少一該滑鼠功能。
9. 如申請專利範圍第8項所述之虛擬輸入控制器，其中該處理器根據該滑鼠座標資料庫分析一該手指座標之水平移動而選擇一該滑鼠功能。
10. 如申請專利範圍第8項所述之虛擬輸入控制器，其中該處理器根據該滑鼠座標資料庫分析一該手指座標之垂直移動而選擇一該滑鼠功能。