感知设备、移动终端及空中感知系统的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种感知设备、移动终端及空中感知系统，所述空中感知系统包括感知设备和操作设备，所述感知设备包括四个位置传感器和第一通信接口，所述操作设备包括主机和第二通信接口；所述四个位置传感器用于感应其上方的空中触控操作进而得到空中触控信息，通过所述第一通信接口将所述空中触控信息发送至所述操作设备的第二通信接口，以使得所述操作设备的主机根据所述空中触控信息进行操作。通过上述方式，本发明能够使得触摸介质不需要触碰屏幕即可实现触控操作，从而使得触控操作便捷快速，且能够提高产品的娱乐性。
【专利说明】感知设备、移动终端及空中感知系统
【技术领域】
[0001]本发明涉及触控【技术领域】，特别是涉及一种感知设备、移动终端及空中感知系统。
【背景技术】
[0002]与传统的鼠标、键盘操作方式相比，现有手指直接触摸屏幕的触控操作方式具有操作简单直观、娱乐性强等优点，触控技术目前已广泛应用于各种电子产品，使得越来越多的电子产品都具有触摸屏功能，例如具有触摸屏的智能手机、MP3、数码相机、取款机、GPS导航仪、展示用的商业显示屏等。触摸屏是一种简单、方便、自然的人机交互方式，只需通过手指或触摸笔等触摸介质触碰屏幕上显示的图形文字即可实现对主机的操作，人机交互直截了当，大大降低了对产品操作的门槛。
[0003]现有技术中，在对具有触摸屏功能的产品进行操作时，例如在操作具有触摸屏的智能手机时，通常都是通过手指直接触碰手机屏幕上的图形文字，从而手机根据手指在屏幕上的位置实现相应操作，即手指需与手机屏幕接触才能够实现触摸操作，并且通常要求手指接触屏幕的地方较为干净，以保证触摸的灵敏性，且当用户在洗涤或忙于其他工作时，要操作手机往往较为麻烦，例如需要先将手指擦干，或者需要放下手中工作走近手机后才能进行触控操作。如此一来极不方便用户使用，且降低触控操作的娱乐性。
【发明内容】
[0004]本发明主要解决的技术问题是提供一种感知设备、移动终端及空中感知系统，能够使得触摸介质不需要触碰屏幕即可实现触控操作，使得触控操作便捷快速，且能够提高产品的娱乐性。
[0005]为解决上述技术问题，本发明采用的一个技术方案是:提供一种空中感知系统，包括感知设备和操作设备，所述感知设备包括四个位置传感器和第一通信接口，所述操作设备包括主机和第二通信接口 ；所述四个位置传感器用于感应其上方的空中触控操作进而得到空中触控信息，通过所述第一通信接口将所述空中触控信息发送至所述操作设备的第二通信接口，以使得所述操作设备的主机根据所述空中触控信息进行操作。
[0006]其中，所述感知设备包括与所述四个位置传感器连接的控制器；所述四个位置传感器具体用于获取在操作设备屏幕上方的触控点相对位置传感器本身的感应坐标系的感应坐标值；所述控制器用于在仅读取到一个位置传感器获取的感应坐标值时，根据读取到的所述感应坐标值计算得到所述触控点相对所述操作设备屏幕的屏幕坐标系的屏幕坐标值，以及用于在读取到至少两个位置传感器分别获取的感应坐标值时，按照所述至少两个位置传感器的优先级别选取预定级别的位置传感器所获取的感应坐标值，并根据所述预定级别的位置传感器所获取的感应坐标值计算得到所述触控点相对所述操作设备屏幕的屏幕坐标系的屏幕坐标值；所述控制器还用于将计算得到的所述屏幕坐标值作为空中触控信息发送给所述操作设备，以使得所述操作设备根据所述屏幕坐标值进行操作；所述感知设备与所述操作设备相对独立，所述四个位置传感器位于所述操作设备的周围。
[0007]其中，所述感应坐标值为所述触控点在与所述操作设备屏幕平行的平面中的坐标值，所述控制器具体用于根据读取到的所述感应坐标值所对应的位置传感器的感应坐标系和操作设备屏幕的屏幕坐标系之间的映射关系，将所述读取到的感应坐标值转换为所述触控点相对所述操作设备屏幕的屏幕坐标系的屏幕坐标值。
[0008]为解决上述技术问题，本发明采用的另一个技术方案是:提供一种用于移动终端的感知设备，所述感知设备包括壳体、第一通信接口和四个位置传感器，所述壳体包括设置所述四个位置传感器的第一区域、放置所述移动终端的第二区域以及设置所述第一通信接口的第三区域，所述第一区域位于所述第二区域的周边；所述四个位置传感器用于感应其上方的空中触控操作进而得到空中触控信息，通过所述第一通信接口将所述空中触控信息发送至所述移动终端，以使得所述移动终端根据所述空中触控信息进行操作。
[0009]其中，所述感知设备包括与所述四个位置传感器连接的控制器；所述四个位置传感器具体用于获取在移动终端屏幕上方的触控点相对位置传感器本身的感应坐标系的感应坐标值；所述控制器用于在仅读取到一个位置传感器获取的感应坐标值时，根据读取到的所述感应坐标值计算得到所述触控点相对所述移动终端屏幕的屏幕坐标系的屏幕坐标值，以及用于在读取到至少两个位置传感器分别获取的感应坐标值时，按照所述至少两个位置传感器的优先级别选取预定级别的位置传感器所获取的感应坐标值，并根据所述预定级别的位置传感器所获取的感应坐标值计算得到所述触控点相对所述移动终端屏幕的屏幕坐标系的屏幕坐标值；所述控制器还用于将计算得到的所述屏幕坐标值作为空中触控信息发送给所述移动终端，以使得所述移动终端根据所述屏幕坐标值进行操作；所述感知设备与所述移动终端相对独立，所述四个位置传感器位于所述移动终端的周围。
[0010]其中，所述感应坐标值为所述触控点在与所述移动终端屏幕平行的平面中的坐标值，所述控制器具体用于根据读取到的所述感应坐标值所对应的位置传感器的感应坐标系和移动终端屏幕的屏幕坐标系之间的映射关系，将所述读取到的感应坐标值转换为所述触控点相对所述移动终端屏幕的屏幕坐标系的屏幕坐标值。
[0011]其中，所述四个位置传感器对称分布在所述移动终端的周围。
[0012]其中，其中两个所述位置传感器位于所述移动终端右边的一侧，另两个所述位置传感器位于所述移动终端左边的一侧，位于同一侧的两个所述位置传感器以所述移动终端屏幕的横向中心线为对称轴对称分布，位于不同侧且相对的两个所述位置传感器以所述移动终端屏幕的竖向中心线为对称轴对称分布；或所述四个位置传感器对应所述移动终端的四个角落设置。
[0013]其中，所述感知设备是移动终端外套，所述移动终端外套包括收容所述移动终端的第一壳体和作为翻盖的第二壳体，所述第一壳体作为所述感知设备的壳体以承载所述第一通信接口和四个位置传感器。
[0014]其中，所述第一通信接口为无线通信接口或USB通信接口。
[0015]为解决上述技术问题，本发明采用的又一个技术方案是:提供一种移动终端，包括主机和第二通信接口 ；所述第二通信接口用于接收感知设备的四个位置传感器感应其上方的空中触控操作进而得到的空中触控信息，所述主机用于根据所述空中触控信息进行操作。
[0016]为解决上述技术问题，本发明采用的又一个技术方案是:提供一种触控处理方法，包括:获取操作设备之外的空中触控操作对应的空中触控信息；将所述空中触控信息传输至操作设备，以使得所述操作设备的主机根据所述空中触控信息进行操作。
[0017]其中，所述获取操作设备之外的空中触控操作对应的空中触控信息的步骤包括:采用至少一个位置传感器以获取在操作设备屏幕上方的触控点相对位置传感器本身的感应坐标系的感应坐标值；采用控制器以获取所述感应坐标值，在仅获取到一个位置传感器获取的感应坐标值时，根据读取到的所述感应坐标值计算得到所述触控点相对所述移动终端屏幕的屏幕坐标系的屏幕坐标值，在获取到至少两个位置传感器分别获取的感应坐标值时，按照所述至少两个位置传感器的优先级别选取预定级别的位置传感器所获取的感应坐标值，并根据所述预定级别的位置传感器所获取的感应坐标值计算得到所述触控点相对所述移动终端屏幕的屏幕坐标系的屏幕坐标值。
[0018]本发明的有益效果是:区别于现有技术的情况，本发明的空中感知系统中，通过感知设备中的位置传感器感应其上方的空中触控操作以得到空中触控信息，并通过感知设备的第一通信接口将空中触控信息发送给操作设备的主机，以使得操作设备的主机根据空中触控信息进行操作，如此一来用户在对操作设备进行操作时，不需要直接触碰操作设备，只需在位置传感器的感应范围内进行触控操作，由此当位置传感器感应到空中触控操作时即可得到触发操作设备进行操作的空中触控信息，从而实现对操作设备的空中操作，与现有的直接触碰操作设备的操作方式相比，更方便快捷，且使得操作的娱乐性更强，具有更好的用户体验；此外，由于本发明无需对现有操作设备比如手机进行重新设计，只需要在现有操作设备之外加一个感知设备即能实现本发明功能，适用性非常强，易于为用户接受。
【专利附图】
【附图说明】
[0019]图1是本发明空中感知系统一实施方式的结构示意图；
[0020]图2是本发明空中感知系统一实施方式的立体示意图；
[0021]图3是本发明空中感知系统另一实施方式中，感知设备的立体示意图；
[0022]图4是图2所示的空中感知系统的平面示意图，其中，图中仅示出了位置传感器和移动终端；
[0023]图5是本发明空中感知系统又一实施方式的平面示意图，其中，图中仅示出了位置传感器和移动终端；
[0024]图6是本发明空中感知系统又一实施方式的平面示意图，其中，图中仅示出了位置传感器和移动终端；
[0025]图7是本发明空中感知系统又一实施方式的平面示意图，其中，图中仅示出了位置传感器和移动终端；
[0026]图8是本发明空中感知系统又一实施方式中，感应坐标系和屏幕坐标系的位置关系的不意图；
[0027]图9是本发明空中感知系统又一实施方式中，感应坐标系和屏幕坐标系的位置关系的不意图；
[0028]图10是本发明空中感知系统又一实施方式中，感知设备的立体示意图。
【具体实施方式】
[0029]本发明主要用于实现具有触摸屏功能的操作设备例如移动终端(如平板电脑、智能手机等)、台式电脑、笔记本电脑或信息展示屏等的空中触控，即不需要触碰操作设备的触摸屏即可实现对操作设备的操作。
[0030]下面将结合附图和实施方式对本发明进行详细说明。
[0031]参阅图1，本发明空中感知系统一实施方式中，空中感知系统包括感知设备10和操作设备，操作设备可以为移动终端12，例如平板电脑或智能手机等。其中，感知设备10主要用于使移动终端12能够响应用户的操作。感知设备10和移动终端12相互独立。
[0032]感知设备10包括位置传感器102和第一通信接口 104，移动终端12包括主机122和第二通信接口 124。位置传感器102用于感应其上方的空中触控操作进而得到空中触控信息，通过第一通信接口 104将空中触控信息发送至移动终端12的第二通信接口 124。主机122接收第二通信接口 124的空中触控信息，以根据空中触控信息进行操作。通过第一通信接口 104和第二通信接口 124之间的通信，以实现感知设备10和移动终端12之间的通信。第一通信接口 104和第二通信接口 124可以是无线通信接口，例如蓝牙、红外、wifi通信接口，也可以是有线通信接口，例如USB通信接口。
[0033]其中，空中触控操作是指在移动终端12之外进行空中的操作，进而实现对移动终端12本身的操作，这种情况下移动终端12无需集成传统的触摸屏，仅需要具备单纯显示功能的屏幕即可。当然，操作设备也可以是其他的具有触摸屏功能的电子设备，例如具有触摸屏功能的商业广告屏、MP3、或者台式电脑等。在对具有触摸屏功能的操作设备进行操作时，传统的操作方法通常是通过触摸介质如手指或触摸笔触碰触摸屏上显示的图形文字，操作设备通过识别触摸点的位置来获取触控信息，以根据触控信息执行相应的操作，例如在识别到触摸点的位置为浏览器图标所在的位置，则执行打开浏览器的操作。与传统的操作方法不同的是，本发明实施方式中，可将移动终端12放置在位置传感器102的感应范围内，触摸介质如手指或触摸笔不需要触碰移动终端12的屏幕，而是可以放置在移动终端12之外，比如屏幕上方一定的距离，该距离不应超过位置传感器102的最大感应距离，由此当位置传感器102感应到触摸介质在空中的触控操作时即可根据空中触控操作得到空中触控信息，然后将空中触控信息通过第一通信接口 104、第二通信接口 124发送给移动终端12的主机122，由此主机122可根据空中触控信息进行操作，由此通过位置传感器102的作用，不需要用户触碰移动终端12即可实现对移动终端12的操作，使得操作更方便快捷，提高操作的趣味性，具有更好的用户体验。此外，由于本发明无需对现有操作设备比如手机进行重新设计，只需要在现有操作设备之外加一个感知设备即能实现本发明功能，适用性非常强，易于为用户接受。
[0034]在同时具备触摸屏功能以及本发明空中触控功能的电子设备实施方式中，两种触控功能可以启用其中一种而禁止另外一种，也可以同时启用两种。
[0035]当然，移动终端12也不限于是具有触摸屏功能设备，还可以是其他的不具有触摸屏功能的设备，只要能够识别空中触控信息，并可根据空中触控信息进行相应操作即可。
[0036]其中，本实施方式的感知设备10可以是一个控制平台，可以将位置传感器102和第一通信接口 104安装在平台上，在对移动终端12进行空中操作时，可将移动终端12放置在该平台上，且是放置在位置传感器102的感应范围内，为了提高感应的灵敏度，可在平台上将位置传感器102的感应强度较强的范围进行标记，因此用户只需将移动终端12放置在标记范围内即可。此时用户的手指可在平台上方对移动终端12进行空中触控操作，无需手持移动终端12，也不需要触碰移动终端12的屏幕，通过位置传感器102感应手指的空中触控操作即可得到空中触控信息，进而主机122根据空中触控信息即可进行相应操作。
[0037]参阅图2，在本发明空中感知系统的另一实施方式中，感知设备10还可以是一个携带装置，感知设备10和移动终端12相互独立，通信接口 104、124为无线通信接口。具体地，感知设备10还包括壳体106，壳体106用于承载位置传感器102和第一通信接口 104。其中，壳体106包括设置位置传感器102的第一区域106-1、放置移动终端12的第二区域106-2以及设置第一通信接口 104的第三区域106-3。第一区域106-1位于第二区域106-2的周边，即位置传感器104位于移动终端12的周围。
[0038]壳体106可以采用塑胶材料制成，当然，也可以是采用其他材料制成，例如金属或合金材料等。壳体106可以是作为移动终端12的外壳，从而在使用的时候可将移动终端12嵌套在外壳上。其中，壳体106的底部作为第二区域106-2，用于承载移动终端12，壳体106的四周为第一区域106-1，在移动终端12嵌套在壳体16上时第一区域106-1位于移动终端12的周围。如图2所示，本实施方式的壳体106为四爪状容器，第一区域106-1的数量为四个，第二区域106-2作为容器底部，四个第一区域106-1作为容器壁，且通过第二区域106-2相连。四个第一区域106-1向移动终端12稍微弯曲倾斜以形成壳体106的爪部，以在移动终端12放置在第二区域106-2时紧贴移动终端12的周边，以将移动终端12夹紧固定在壳体106中。
[0039]其中，壳体106可以使用弹性塑胶材料制成，其容纳空间可小于移动终端12的大小，此时在将移动终端12放置在壳体106中时可利用壳体106发生形变时产生的弹力将移动终端12固定在壳体106中。
[0040]当然，移动终端12与壳体106也可以不相互固定，即移动终端12仅是承靠在壳体106的第二区域106-2上，第一区域106-1与移动终端12不紧贴。
[0041]其中，第二区域106-2为实体结构。壳体106的第三区域106-3设置在第二区域106-2中，即感知设备10的第一通信接口 104设置在壳体106的底部。当然，在其他实施方式中，例如如图3所示，第二区域106-2也可以是部分镂空，如图3所示的圆形虚线部分为镂空，此时第三区域106-3可设置在第二区域106-2的其他实体结构的位置。通过使第二区域106-2部分镂空，有利于移动终端12的散热。当然，第三区域106-3也可以是设置第一区域106-1上。
[0042]本实施方式中，感知设备10的位置传感器102的数量为四个，分别是第一位置传感器102-1、第二位置传感器102-2、第三位置传感器102-3以及第四位置传感器102-4。四个位置传感器102分别设置在四个第一区域106-1上。
[0043]其中，在移动终端12放置在壳体106中时，四个第一区域106-1相对移动终端12的位置两两对称分布，以使得四个位置传感器102相对移动终端12的位置两两对称分布。本实施方式中，两个第一区域106-1位于第二区域106-2的一侧边，另两个第一区域106-1位于与所述第二区域106-2的一侧边相对的另一侧边。移动终端12如手机通常为长方形，所述第二区域106-2的一侧边是与移动终端12的一长边相对应，所述第二区域106-2的另一侧边是与移动终端12的另一长边相对应，即在将移动终端12放置在第二区域106-2时，结合图4，第一位置传感器102-1和第二位置传感器102-2位于移动终端12右边的一侧，且以移动终端12屏幕的横向中心线为对称轴对称分布；第三位置传感器102-3和第四位置传感器102-4位于移动终端12左边的一侧，且以移动终端12屏幕的横向中心线为对称轴对称分布；位于不同侧的相对两个位置传感器102以移动终端12屏幕的竖向中心线为对称轴对称分布，由此可使得空中感知系统更美观。
[0044]当然，在其他实施方式中，四个第一区域106-1相对于移动终端12的位置可以根据需要设置为其他的对称分布，以使得四个位置传感器102为其他的对称分布，例如设置四个第一区域106-1相对移动终端12的位置，从而使得四个位置传感器102分别位于对应移动终端12的四个角的周边位置，如图5所示；也可以是使四个位置传感器102分别位于移动终端12四边的四侧，且每一侧的位置传感器102是位于移动终端12对应侧边的中点位置，如图6所示；还可以是使四个位置传感器102两两对称分布在移动终端12相对的两条短边的两侧，如图7所示。其中，所述的对称分布是指以移动终端屏幕的横向中心线、竖向中心线或对角线等为对称轴的对称分布。通过使四个第一区域106-1，也即四个位置传感器102对称分布在移动终端12的周围，可以使得空中感知系统更美观。当然，四个第一区域106-1相对移动终端12的位置也可以不是对称分布，例如两个第一区域106-1可以位于移动终端12 —长边的侧边，另两个第一区域106-1可以位于移动终端12 —短边的侧边。
[0045]其中，如图4所示，图中四个虚线部分的区域分别表示每个位置传感器102的感应范围，每个位置传感器102的感应范围至少覆盖四分之一移动终端12，如第一位置传感器102-1的感应范围覆盖移动终端12的右上区，第二位置传感器102-2的感应范围覆盖移动终端12的右下区，第三位置传感器102-3的感应范围覆盖移动终端12的左上区，第四位置传感器102-4的感应范围覆盖移动终端12的左下区。通过设置每个位置传感器102相对移动终端12的位置，可使得整个移动终端12均处在位置传感器102的感应范围内。当用户通过手指对移动终端12进行空中触控操作时，通常是在移动终端12所在感应区域进行操作，而移动终端12处于位置传感器102的感应范围内，因此可以保证位置传感器102能够感应到用户的空中触控操作，从而可得到相应的空中触控信息并发送给移动终端12的主机122。
[0046]其中，本实施方式的空中触控信息是指触控点相对移动终端12屏幕的屏幕坐标系的屏幕坐标值。对于触摸屏而言，触摸功能通常是通过获取触摸介质在触摸屏上的触碰点在屏幕上的坐标值来实现，而本实施方式中，由于用户手指并不触碰移动终端12的屏幕，而是以空中触控方式进行操作，即手指是在空中执行触控操作，通过位置传感器12感应空中触控动作来得到手指的触控点相对屏幕坐标系的屏幕坐标值，进而得到空中触控信肩、O
[0047]具体地，如图2所示，感知设备10还包括与四个位置传感器102连接的控制器108，控制器108设置在壳体106的底部，即设置在第二区域106-2中，其与第一通信接口104连接。四个位置传感器102具体用于获取在移动终端12屏幕上方的触控点相对位置传感器102本身的感应坐标系的感应坐标值，该感应坐标值为触控点在与移动终端12屏幕平行的平面中的坐标值。
[0048]其中，位置传感器102为具有传感器功能和摄像功能的传感器，其包括摄像头和红外传感器，红外传感器用于实时检测在屏幕上方是否存在触摸介质如用户的手指，摄像头在红外传感器检测到屏幕上方存在触摸介质时即进行摄像以得到关于触摸介质的图像，由此可对触摸介质的图像进行分析，以获取触摸介质的触控点在图像中的坐标值，进而得到触控点相对位置传感器102的感应坐标系的感应坐标值。例如，当触摸介质为手指时，触控点通常为手指的指尖区域，因此可预设表征手指的指尖区域的特征信息，在得到关于手指的图像后通过对图像进行分析，以寻找与预设的指尖区域的特征信息相吻合的图像信息，该图像信息对应的图像部分在整个图像画面中的位置即是触控点在图像中的位置，由此可确定触控点，进而可得到触控点在图像中的坐标值。
[0049]其中，每个位置传感器102都有其本身的感应坐标系，每个位置传感器102的感应坐标系的参考点可能都不相同，因此每个位置传感器102所获取的感应坐标值是相对该位置传感器102本身的感应坐标系而言。
[0050]控制器108用于循环读取位置传感器102所获取的感应坐标值。如图4所示，每个位置传感器102的感应范围仅是覆盖了部分移动终端102，因此并不是每个位置传感器102都能够感应到屏幕上方的触摸介质，即当用户在屏幕上方进行空中触控操作时，在某些时候并非每个位置传感器102都能够获得触控点相对其本身感应坐标系的感应坐标值。此夕卜，四个位置传感器102的感应范围可能存在重叠，即当用户进行空中触控操作时，可能两个、三个或四个的位置传感器102能够同时感应到触摸介质，也即可能两个、三个或四个位置传感器102均获取有感应坐标值。
[0051]因此，当控制器108仅读取到一个位置传感器102所获取的感应坐标值时，例如如图4所示，触控点A仅位于第一位置传感器102-1所在的感应范围内，即此时空中触控操作仅是在第一位置传感器102-1的感应范围内，其他的位置传感器102-2、102-3、102-4无法感应到空中触控操作，因此仅是第一位置传感器102-1检测有感应数据，即为触控点A的感应坐标值(xl，yl)，此时控制器108仅读取到第一位置传感器102-1的感应坐标值(xl，yl)，并根据读取到的感应坐标值(xl，yl)计算得到触控点A相对移动终端12屏幕的屏幕坐标系的屏幕坐标值。控制器108还用于将计算得到的屏幕坐标值作为空中触控信息通过第一通信接口 104发送给移动终端12的第二通信接口 124，以通过第二通信接口 124发送给主机122，进而主机122根据空中触控信息进行操作，由此实现移动终端12的空中操作，即不需要触摸介质触碰屏幕即可实现对操作设备12的操作。
[0052]当控制器108读取到两个以上的位置传感器102分别获取的感应坐标值时，例如如图4所示，触控点B位于第三位置传感器102-3和第四位置传感器102-4的感应范围的重叠区域内，此时第三位置传感器102-3获取的触控点B相对第三位置传感器102-3的感应坐标系的感应坐标值为(x3，y3)，第四位置传感器102-4获取的触控点B相对第四位置传感器102-4的感应坐标系的感应坐标值为(x4，y4)。控制器108读取到两个位置传感器102-3、102-4的感应坐标值(x3，y3)、(x4, y4)时，根据两个位置传感器102-3、102-4的优先级别选取预定级别的位置传感器所获取的感应坐标值，并根据预定级别的位置传感器所获取的感应坐标值计算得到触控点B相对移动终端12屏幕的屏幕坐标系的屏幕坐标值。控制器108还用于将计算得到的屏幕坐标值作为空中触控信息通过第一通信接口 104发送给移动终端12的第二通信接口 124，以通过第二通信接口 124发送给主机122，进而主机122根据空中触控信息进行操作。
[0053]进一步地，本实施方式中，四个位置传感器102的优先级别从高到底依次为第一位置传感器102-1、第二位置传感器102-2、第三位置传感器102-3、第四位置传感器102-4。控制器108在读取到至少两个位置传感器102分别获取的感应坐标值时，可以选取最高级别的位置传感器对应的感应坐标值进行计算屏幕坐标值。因此，上述情况中，控制器108在读取到第三传感器102-3和第四传感器102-4的感应坐标值(x3，y3)、(x4, y4)时，根据第三传感器102-3和第四传感器102-4的级别高低，选取第三传感器102-3的感应坐标值(x3, y3)作为有效坐标值以计算得到触控点B相对移动终端12屏幕的屏幕坐标系的屏幕坐标值。当然，四个位置传感器102的优先级别顺序也可以是其他的排列方式，如从高到低依次为第一位置传感器102-1、第三位置传感器102-3、第四位置传感器102-4、第二位置传感器102-2。此外，预定级别也可以是最低级别，也可以不先预定级别，而在实际操作中自行判断或根据其他预设条件进行选择，对此不做限定。
[0054]上述仅是例举了控制器108读取到两个位置传感器102的感应坐标值的情况，对于三个或四个情况，可根据相同原理选取其中一个感应坐标值进行计算，在此不一一赘述。
[0055]进一步地，控制器108具体用于根据读取到的感应坐标值所对应的位置传感器的感应坐标系和移动终端12屏幕的屏幕坐标系之间的映射关系，将读取到的感应坐标值转换为触控点相对移动终端12屏幕的屏幕坐标系的屏幕坐标值。具体而言，当控制器108仅读取到一个位置传感器102对应的感应坐标值时，例如仅读取到第一位置传感器102-1的感应坐标值(xl，yl)，此时根据第一位置传感器102-1的感应坐标系和移动终端12的屏幕坐标系之间的映射关系，将感应坐标值(xl，yl)换算成移动终端12的屏幕坐标系的屏幕坐标值；当控制器108读取到两个以上的位置传感器102对应的感应坐标值时，例如读取到第三传感器102-3和第四传感器102-4的感应坐标值(x3，y3)、(x4, y4)，当选取第三传感器102-3的感应坐标值(x3，y3)作为有效坐标值时，此时根据第三位置传感器102-3的感应坐标系和移动终端12的屏幕坐标系之间的映射关系，将感应坐标值(x3，y3)换算成移动终端12的屏幕坐标系的屏幕坐标值。
[0056]其中，不同的位置传感器其对应的感应坐标系可能也不相同，因此不同型号或性能的位置传感器其对应的感应坐标系和移动终端12屏幕的屏幕坐标系之间的映射关系也可能不相同，且同一位置传感器相对移动终端12的位置不相同，其感应坐标系与屏幕坐标系之间的映射关系也不相同，因此，位置传感器以及其相对移动终端12的位置确定之后，位直传感器的感应坐标系和移动终端12屏.的屏.坐标系之间的映射关系也就确定，因此可以根据位置传感器自身的特性以及位置传感器相对移动终端12的位置得到位置传感器的感应坐标系和移动终端12屏.的屏.坐标系之间的映射关系。
[0057]为了说明感应坐标值和屏幕坐标值的具体换算方法，下面将例举两种不同的映射关系进行说明。其中，以第三位置传感器102-3的感应坐标系为例进行说明。
[0058]第一种映射关系:需要说明的是，触控点是位于屏幕上方，因此第三位置传感器102-3的感应坐标系为与屏幕平行的且位于屏幕上方的平面中的感应坐标系，两个坐标系分别为位于两个相互平行的平面中。第三位置传感器102-3相对移动终端12的位置确定后，感应坐标系的坐标原点C3也就确定。如图8所示，当第三位置传感器102-3的感应坐标系和移动终端12屏幕的屏幕坐标系的比例关系都相同，例如第三位置传感器102-3的横坐标的刻度单位为1，纵坐标的刻度单位为2，则屏幕坐标系的横坐标的刻度单位也为1，纵坐标的刻度单位也为2，此外，当第三位置传感器102-3的感应坐标系的坐标原点C3在屏幕所在的平面中的垂直投影位于屏幕的屏幕坐标系的坐标原点D的左边时，根据感应坐标系的比例关系和屏幕坐标系的比例关系之间的关系(即两者比例关系相同)，以及感应坐标系的坐标原点C3所在位置和屏幕坐标系的坐标原点D所在的位置，可以得到第三位置传感器102-3的感应坐标系和屏幕坐标系之间的映射关系为:
[0059]xp3 = x3_dx3，yp3 = y3~dy3............................(I)
[0060]其中，(xp3,yp3)为在第三位置传感器102_3的感应范围内的触控点E3相对屏幕坐标系的屏幕坐标值，(x3,y3)为触控点E3相对第三位置传感器102-3的感应坐标系的感应坐标值，(dx3，dy3)为屏幕左上角的极点D(即屏幕坐标系原点)相对第三位置传感器102-3的感应坐标系的坐标值。由此，可得到第三位置传感器102-3的感应坐标系和屏幕的屏幕坐标系之间的映射关系，当控制器108选取第三位置传感器102-3对应的感应坐标值时，可根据上述映射关系换算得到屏幕坐标值。
[0061]更具体地，对于其他的位置传感器的感应坐标系和屏幕坐标系之间的映射关系，如下所述:继续参阅图8，屏幕坐标系的坐标原点D(0，0)位于屏幕左上角，第一位置传感器102-1、第二位置传感器102-2、第三位置传感器102-3以及第四位置传感器102-4的感应坐标系分别是以坐标原点为C1、C2、C3、C4的坐标系。如图所示，假设屏幕的分辨率为Px*Py，则屏幕四个极点相对屏幕坐标系的坐标值为D (0，O)、M(Px，O)、N(Px，Py)、K(0，Py)。
[0062]由此，第一位置传感器102-1的感应坐标系和屏幕的屏幕坐标系之间的映射关系为:
[0063]xpl = Px- (dxl-xl), ypl = yl-dyl.....................(2)
[0064]其中，(xpl，ypl)为在第一位置传感器102_1的感应范围内的触控点El相对屏幕坐标系的屏幕坐标值，(xl,yl)为触控点El相对第一位置传感器102-1的感应坐标系的感应坐标值，(dxl，dyl)为屏幕右上角的极点M相对第一位置传感器102-1的感应坐标系的坐标值。
[0065]第二位置传感器102-2的感应坐标系和屏幕的屏幕坐标系之间的映射关系为:
[0066]xp2 = Px- (dx2~x2), yp2 = Py- (dy2-y2)............(3)
[0067]其中，(xp2，yp2)为在第二位置传感器102_2的感应范围内的触控点E2相对屏幕坐标系的屏幕坐标值，(x2,y2)为触控点E2相对第二位置传感器102-2的感应坐标系的感应坐标值，(dx2，dy2)为屏幕右下角的极点N相对第二位置传感器102-2的感应坐标系的坐标值。
[0068]第四位置传感器102-4的感应坐标系和屏幕的屏幕坐标系之间的映射关系为:
[0069]xp4 = x4_dx4，yp4 = Py- (dy4-y4)......................(4)
[0070]其中，(xp4，yp4)为在第四位置传感器102-4的感应范围内的触控点E4相对屏幕坐标系的屏幕坐标值，(x4,y4)为触控点E4相对第四位置传感器102-4的感应坐标系的感应坐标值，(dx4，dy4)为屏幕左下角角的极点K相对第四位置传感器102-4的感应坐标系的坐标值。
[0071]由此，可根据上述各位置传感器102的感应坐标系和屏幕坐标系之间的映射关系得到触控点相对屏幕的屏幕坐标系的屏幕坐标值。
[0072]进一步地，为了使换算结果更准确，在上述换算公式的基础上乘以经验系数，由此公式(I)、(2)、(3)、(4)分别为:
[0073]xp3 = (x3_dx3) *n, yp3 = (y3_dy3)*n..............(I)
[0074]xpl = Px-(dxl-xl)*n, ypl = (yl-dyl)*n...........(2)
[0075]xp2 = Px-(dx2_x2)*n, yp2 = Py-(dy2_y2) *n......(3)
[0076]xp4 = (x4_dx4)*n, yp4 = Py-(dy4_y4) *n...........(4)
[0077]其中，n为经验系数，由生产测试过程得到，不同的位置传感器分辨率和不同屏幕的分辨率经验系数也不相同。
[0078]此外，为了消除手指抖动和位置传感器的测量误差，以提高测量的准确性，在本发明的实施方式中，当位置传感器102感应到屏幕上方的触控点时，获取触控点相对位置传感器102本身的感应坐标系的m个感应坐标值，其中m不小于2。m的值可以根据位置传感器的感应速度进行设定，若位置传感器的感应频率较快，则m可以设定为较大值，若位置传感器的感应频率较小，则m可以设定为较小值。控制器108用于读取位置传感器102所获取的m个感应坐标值，并对m个感应坐标值求平均值以得到平均感应坐标值，进而根据平均感应坐标值计算得到触控点相对屏幕坐标系的屏幕坐标值。通过求平均值的方式，可以提高测量的准确性。
[0079]第二种映射关系:如图9所示，以第三位置传感器102-3为例，当第三位置传感器102-3的感应坐标系和移动终端12屏幕的屏幕坐标系的比例关系不相同，两者坐标系中的横坐标刻度单位的比值为fx，纵坐标刻度单位的比值为fy，例如第三位置传感器102-3的横坐标的刻度单位为3，纵坐标的刻度单位也为3，而屏幕坐标系的横坐标的最小单位为1，纵坐标的最小单位也为I，此时fx和fy都为3 ;且当第三位置传感器102-3的感应坐标系的坐标原点C在屏幕所在的平面中的垂直投影和屏幕的屏幕坐标系的坐标原点D相重合时，即相当于参考点相同，此时，根据感应坐标系和屏幕坐标系的刻度单位的比值关系，可以得到第三位置传感器102-3的感应坐标系和屏幕的屏幕坐标系之间的映射关系为:(x，y)=(x3/fx,y3/fy)。当控制器108选取第三位置传感器102-3对应的感应坐标值时，可根据上述映射关系换算得到屏幕坐标值。上述仅例举了两种情况的映射关系，对于其他情况的映射关系可根据相似原理得到，对此不进行一一例举。
[0080]无论是上述的第一种映射关系还是第二种映射关系，甚至同时存在两种或以上映射关系的情况，触控点可以限定在移动终端12的屏.沮围，即，定乂在移动终端12的屏.正投影上方的触控点才是有效触控点，超出移动终端12的屏幕正投影上方之外的周边触控操作定义为无效，此时对于用户而言，在平面上的触控范围与传统触摸屏一样；
[0081]当然，也可以定义即使超出移动终端12的屏幕正投影上方，其触控点也有效，在这种情况下，又分为两个方面:
[0082]I)定义在移动终端12的屏幕正投影上方之外的触控点与移动终端12的屏幕之间无映射关系，但可以进行辅助控制，比如一旦感知到触控点从屏幕正投影上方移动到屏幕正投影上方之外，即进行翻页等操作；
[0083]2)定义在移动终端12的屏幕正投影上方以及屏幕正投影上方之外的触控点与移动终端12的屏幕之间形成统一的映射关系，此时即使在屏幕正投影上方之外操作，在移动终端12的屏幕上也可以显示其操作痕迹、响应相应的屏幕触控指令，方便用户进行超出屏幕尺寸的大范围空中触控。
[0084]此外，对于不同的位置传感器，其检测到的感应坐标值还会受触控点与屏幕之间的距离值的影响，即手指触控点距离屏幕的高度不同，所得到的触控点相对感应坐标系的感应横坐标值也会略有差异，因此，为了使所检测到的感应坐标值更准确，位置传感器102还可以检测触控点到屏幕的距离，以根据该距离确定感应横坐标值，比如根据预设的距离与横坐标之间的误差表，对坐标值进行修正，以提高准确性。
[0085]其中，用户对移动终端12的空中触控操作可以是空中滑动鼠标光标操作或空中滑动解锁操作等。
[0086]例如，当手指在移动终端12的屏幕上方移动时，位置传感器102不断获取手指触控点在移动过程中的多个感应坐标值，控制器108根据有效的感应坐标值计算得到多个相应的屏幕坐标值，移动终端12根据多个屏幕坐标值使移动终端12的鼠标光标按照由多个屏幕坐标值所组成的轨迹进行移动，从而可实现空中拖动鼠标光标的操作。
[0087]又如，当实现移动终端12的滑动解锁操作时，移动终端12根据所接收到的屏幕坐标值，得到手指在空中滑动的曲线。通过预设解锁的曲线，将得到的曲线和预设的曲线进行对比，当两条曲线相似度不小于一个阈值比如80%或90%时，则认为用户的操控操作为解锁操作，此时移动终端12执行解锁功能。
[0088]其中，在本发明实施方式中，位置传感器还用于获取空中触控物的尺寸以及空中触控物与位置传感器之间的距离，进而根据空中触控物的尺寸以及空中触控物与位置传感器之间的距离实现空中触控操作。
[0089]在上述各实施方式中，空中触控信息均为控制器对感应坐标值进行处理后所得到的屏幕坐标值，在其他实施方式中，空中触控信息也可以是位置传感器所获取的感应坐标值，而控制器所实现的功能则可以通过移动终端来实现，即位置传感器在获取触控点相对其感应坐标系的感应坐标值以得到空中触控信息后，通过第一通信接口将作为空中触控信息的感应坐标值发送给移动终端的第二通信接口，移动终端的主机根据该感应坐标值计算得到触控点相对屏幕的屏幕坐标系的屏幕坐标值，并根据该屏幕坐标值进行操作。
[0090]此外，也可以不根据感应坐标系和屏幕坐标系之间的映射关系换算得到触控点相对屏幕的屏幕坐标系的屏幕坐标值，例如可以根据位置传感器相对移动终端的位置，以及触控点与位置传感器之间的距离计算该屏幕坐标值。
[0091]参阅图10，在本发明空中感知系统又一实施方式中，感知设备是移动终端外套20。移动终端外套20包括收容移动终端(图未示出)第一壳体202和作为翻盖的第二壳体204。第一壳体202作为感知设备的壳体以承载第一通信接口 208和四个位置传感器206。其中，第一壳体202包括设置位置传感器206和第一通信接口 208的第一区域202-1，以及放置移动终端的第二区域202-2。
[0092]当然，在其他实施方式中，移动终端外套也可以仅是具有第一壳体，或者感知设备可以移动终端保护壳。
[0093]在本发明的备选实施方式中，还可以利用移动终端的前置摄像头作为其中一个位置传感器，再配合感知设备上的其他位置传感器以实现对移动终端的空中触控。此时移动终端的前置摄像头还具有红外感应功能，其既可以作为移动终端的前置摄像头，又可以作为位置传感器。
[0094]本发明还提供感知设备的一实施方式，其中，感知设备为上述任一实施方式所述的感知设备。
[0095]本发明还提供移动终端的一实施方式，其中移动终端为上述任一实施方式所述的移动终端。
[0096]本发明各个实施方式中，位置传感器不限于红外传感器与摄像头的组合，还可以是距离传感器等任何能够检测空中触控操作的设备；在利用两个以上位置传感器进行控制触控操作检测的方案中，也可以不采用择一选择一个位置传感器检测到的坐标值的方式，而采用结合两个以上位置传感器检测到的数据进行运算以得到一个综合值的办法，以提高精度，比如利用三角形运算公式，将两个以上位置传感器检测到的同一个物体的两个以上距离值，以及该两个以上位置传感器之间的距离值或物体相对各个位置传感器的角度值，利用三角形运算公式得到物体的坐标值；甚至，位置传感器本身的坐标系平面不一定平行于屏幕的平面，每个或每组位置传感器定义一个触控平面，该一个或多个触控平面不平行于屏幕平面，使得不但可以实现空中触控，还可以实现三维多面触控。
[0097]本发明各个实施方式中，感应坐标值所对应的位置传感器的感应坐标系和移动终端屏幕的屏幕坐标系之间的映射关系可以预先设置，当然也可以通过采集设备相关硬件信息通过计算得到，以使得本发明应用于不同尺寸移动终端屏幕或不同分辨率屏幕时，无需用户设置，即能自动地匹配，使得本发明应用性更强。
[0098]以上所述仅为本发明的实施方式，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的【技术领域】，均同理包括在本发明的专利保护范围内。
【权利要求】
1.一种空中感知系统,其特征在于: 包括感知设备和操作设备，所述感知设备包括四个位置传感器和第一通信接口，所述操作设备包括主机和第二通信接口； 所述四个位置传感器用于感应其上方的空中触控操作进而得到空中触控信息，通过所述第一通信接口将所述空中触控信息发送至所述操作设备的第二通信接口，以使得所述操作设备的主机根据所述空中触控信息进行操作。
2.根据权利要求1所述的空中感知系统，其特征在于: 所述感知设备包括与所述四个位置传感器连接的控制器； 所述四个位置传感器具体用于获取在操作设备屏幕上方的触控点相对位置传感器本身的感应坐标系的感应坐标值； 所述控制器用于在仅读取到一个位置传感器获取的感应坐标值时，根据读取到的所述感应坐标值计算得到所述触控点相对所述操作设备屏幕的屏幕坐标系的屏幕坐标值，以及用于在读取到至少两个位置传感器分别获取的感应坐标值时，按照所述至少两个位置传感器的优先级别选取预定级别的位置传感器所获取的感应坐标值，并根据所述预定级别的位置传感器所获取的感应坐标值计算得到所述触控点相对所述操作设备屏幕的屏幕坐标系的屏幕坐标值； 所述控制器还用于将计算得到的所述屏幕坐标值作为空中触控信息发送给所述操作设备，以使得所述操作设备根据所述屏幕坐标值进行操作； 所述感知设备与所述操作设备相对独立，所述四个位置传感器位于所述操作设备的周围。
3.根据权利要求2所述的空中感知系统，其特征在于， 所述感应坐标值为所述触控点在与所述操作设备屏幕平行的平面中的坐标值，所述控制器具体用于根据读取到的所述感应坐标值所对应的位置传感器的感应坐标系和操作设备屏幕的屏幕坐标系之间的映射关系，将所述读取到的感应坐标值转换为所述触控点相对所述操作设备屏幕的屏幕坐标系的屏幕坐标值。
4.一种用于移动终端的感知设备，其特征在于: 所述感知设备包括壳体、第一通信接口和四个位置传感器，所述壳体包括设置所述四个位置传感器的第一区域、放置所述移动终端的第二区域以及设置所述第一通信接口的第三区域，所述第一区域位于所述第二区域的周边； 所述四个位置传感器用于感应其上方的空中触控操作进而得到空中触控信息，通过所述第一通信接口将所述空中触控信息发送至所述移动终端，以使得所述移动终端根据所述空中触控信息进行操作。
5.根据权利要求4所述的感知设备，其特征在于， 所述感知设备包括与所述四个位置传感器连接的控制器； 所述四个位置传感器具体用于获取在移动终端屏幕上方的触控点相对位置传感器本身的感应坐标系的感应坐标值； 所述控制器用于在仅读取到一个位置传感器获取的感应坐标值时，根据读取到的所述感应坐标值计算得到所述触控点相对所述移动终端屏幕的屏幕坐标系的屏幕坐标值，以及用于在读取到至少两个位置传感器分别获取的感应坐标值时，按照所述至少两个位置传感器的优先级别选取预定级别的位置传感器所获取的感应坐标值，并根据所述预定级别的位置传感器所获取的感应坐标值计算得到所述触控点相对所述移动终端屏幕的屏幕坐标系的屏幕坐标值； 所述控制器还用于将计算得到的所述屏幕坐标值作为空中触控信息发送给所述移动终端，以使得所述移动终端根据所述屏幕坐标值进行操作； 所述感知设备与所述移动终端相对独立，所述四个位置传感器位于所述移动终端的周围。
6.根据权利要求5所述的感知设备，其特征在于， 所述感应坐标值为所述触控点在与所述移动终端屏幕平行的平面中的坐标值，所述控制器具体用于根据读取到的所述感应坐标值所对应的位置传感器的感应坐标系和移动终端屏幕的屏幕坐标系之间的映射关系，将所述读取到的感应坐标值转换为所述触控点相对所述移动终端屏幕的屏幕坐标系的屏幕坐标值。
7.根据权利要求5所述的感知设备，其特征在于， 所述四个位置传感器对称分布在所述移动终端的周围。
8.根据权利要求7所述的感知设备，其特征在于， 其中两个所述位置传感器位于所述移动终端右边的一侧，另两个所述位置传感器位于所述移动终端左边的一侧，位于同一侧的两个所述位置传感器以所述移动终端屏幕的横向中心线为对称轴对称分布，位于不同侧且相对的两个所述位置传感器以所述移动终端屏幕的竖向中心线为对称轴对称分布；或 所述四个位置传感器对应所述移动终端的四个角落设置。
9.根据权利要求4所述的感知设备，其特征在于， 所述感知设备是移动终端外套，所述移动终端外套包括收容所述移动终端的第一壳体和作为翻盖的第二壳体，所述第一壳体作为所述感知设备的壳体以承载所述第一通信接口和四个位置传感器。
10.根据权利要求4所述的感知设备，其特征在于， 所述第一通信接口为无线通信接口或USB通信接口。
11.一种移动终端，其特征在于，包括主机和第二通信接口 ； 所述第二通信接口用于接收感知设备的四个位置传感器感应其上方的空中触控操作进而得到的空中触控信息，所述主机用于根据所述空中触控信息进行操作。
【文档编号】G06F3/01GK104375638SQ201410549372
【公开日】2015年2月25日 申请日期:2014年10月16日 优先权日:2014年7月17日
【发明者】刘美鸿, 高炜, 符荣祥 申请人:深圳市钛客科技有限公司