一种手掌虚拟键盘输入方法、系统及输入传感识别器与流程

本发明属于输入技术领域，具体地说是一种通过手势操作实现信息输入的手掌虚拟键盘及其输入方法。

背景技术：

随着电子技术的发展，计算机成为现代工作和生活中不可或缺的一部分，键盘作为人机交互的重要输入设备，其作用更是无法替代。由于人们对电子设备的使用变得日益普遍，这就要求这些设备具有较好的可移动性和便携性。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，需要时通过光投照形成所需的键盘的影像，不使用时会完全消失。该光学虚拟键盘一般是通过激光在媒介上显示虚拟键盘，用户进行键盘输入，采用单个摄像头进行图像采集，通过自动光学检测完成信息识别，键盘触发相应，用户获得该响应消息。但是该虚拟键盘使用光投影，光线容易遮挡视线，影响使用。在专利文献cn102750044a中，公开了一种虚拟键盘装置和实现方法，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。但是，该方案中需要使用摄像头采集用户手部图像，来获得原始数据，通过分析才能得到用户的手掌位置和手指坐标，摄像头为了采集清晰完整的图像，其设置位置具有一定的要求，否则不能得到完整的图像，导致该设备的安装难度增加。此外，该光学方式的虚拟键盘，需要位置固定的激光投影装置或摄像头装置，便携性差。

技术实现要素：

为了解决上述的技术问题，本发明提供了一种手掌虚拟键盘输入方法及系统，操作简单，安全性更高，适用于各类型控制终端。

为了解决上述技术问题，本发明采取以下技术方案：

一种手掌虚拟键盘输入方法，包括以下步骤：

定义手掌上各手指的含义，拇指为主动点击指，食指、中指、无名指和尾指为被拇指指端点击触摸的被动点击指，食指、中指、无名指和尾指的指尖端分别对应不同的操作按键，每根手指都具有三个指节，该三个指节从上到下为上指节、中指节和下指节，食指、中指和无名指的三个指节分别对应不同的数字键和字母键，尾指的三个指节分别对应不同的功能键和具有转换键，拇指点击尾指上对应转换键的位置实现数字和字母的切换，下指节与手掌掌心的指根部分还对应有操作键，拇指点击转换键实现数字和字母的切换，其中数字时为中文状态，字母时为英文状态；

通过在手指上佩戴传感识别器与计算机通讯连通，利用传感识别器采集拇指在食指、中指、无名指和尾指上的操作位置，该当前操作位置所对应的信息传递到计算机中执行对应的操作。

所述食指、中指和无名指的正面设为对应的数字键和字母键，功能键对应在尾指的正面。

所述食指、中指和无名指的相邻指节的指缝处还对应设定着方向键，拇指在该指缝处点击实现方向控制；食指的中指节与下指节之间的指缝处设定鼠标左键，中指的中指节与下指节之间的指缝处设定鼠标右键。

所述传感识别器为佩戴在拇指上的指纹扫描仪，该指纹扫描仪用于检测拇指点击的手指及相应的指节，并将信息传至传感识别器内部的识别系统进行识别。

所述传感识别器为佩戴在拇指上的半球形或半椭圆球形触屏，点击指节时按压触屏，不同的指节会形成不同位置不同形状的压模，发送至计算机后，辩识所点击的手指及相应的指节。

在中文状态时，食指的上指节、中指节和下指节的正面依次对应设定着数字“1、4、7”；中指的上指节、中指节和下指节的正面依次对应设定着数字“2、5、6”；无名指的上指节、中指节和下指节的正面依次对应设定着数字“3、6、9”；尾指的上指节、中指节和下指节的正面依次对应设定着数字“-、+、esc”键；食指、中指和无名指与手掌掌心的相邻处分别对应设定着“0、逗号、句号”；

在英文状态时，食指、中指、无名指和小指的正面分别设定不同的字母。

所述食指、中指、无名指和尾指上朝向拇指一侧的侧面还设有相应的数字和字母。

一种手掌虚拟键盘输入系统，包括：采集单元，用于采集拇指在食指、中指、无名指和尾指上的点击触摸操作；

识别单元，用于识别拇指点击的手指所对应的信息；

通讯单元，用于将识别出来的信息发送给计算机；

执行单元，计算机将收到的信息进行相应的输入操作。

一种传感识别器，包括壳体，壳体为中空结构，手指从壳体中穿过使该壳体佩戴在手指上，壳体内设有线路板，该线路板上设有控制芯片、识别模块、信息采集模块、通讯模块、执行模块和电源模块，壳体上设有与电源模块连接的电源开关，识别模块、信息采集模块、通讯模块、执行模块和电源模块分别与控制芯片连接，控制芯片通过通讯模块与操作终端通讯连接，壳体上设有与信息采集模块电连接的触摸区，壳体具有前部、中部和后部，触摸区设在壳体的前部底部区域，线路板内置在壳体后部的侧壁内部。

本发明操作简单，可与计算机、汽车导航、智能屏幕等进行互联形成有效输入，安全性更高。

附图说明

附图1为本发明中文状态下的界面状态示意图；

附图2为本发明英文状态下的界面状态示意图；

附图3为本发明中文状态下的另一种实施例示意图；

附图4为本发明中识别传感器的结构示意图；

附图5为本发明中识别传感器的连接原理示意图。

具体实施方式

为能进一步了解本发明的特征、技术手段以及所达到的具体目的、功能，下面结合附图与具体实施方式对本发明作进一步详细描述。

本发明尤其适合与三笔数码输入法匹配使用，具体是专利号为201410028276.0、名称为一种三笔数码输入法及其输入键盘，通过三笔输入法的匹配，实现利用数字转换为对文字的快速输入。

一种手掌虚拟键盘输入方法，包括以下步骤：

定义手掌上各手指的含义，拇指为主动点击指，食指、中指、无名指和尾指为被拇指指端点击触摸的被动点击指，食指、中指、无名指和尾指的指尖端分别对应不同的操作按键，每根手指都具有三个指节，该三个指节从上到下为上指节、中指节和下指节，食指、中指和无名指的三个指节分别对应不同的数字键和字母键，尾指的三个指节分别对应不同的功能键和具有转换键，拇指点击尾指上对应转换键的位置实现数字和字母的切换，下指节与手掌掌心的指根部分还对应有操作键，拇指点击转换键实现数字和字母的切换，其中数字时为中文状态，字母时为英文状态。

通过在手指上佩戴传感识别器与计算机通讯连通，利用传感识别器采集拇指在食指、中指、无名指和尾指上的操作位置，该当前操作位置所对应的信息传递到计算机中执行对应的操作。

所述食指、中指和无名指的正面设为对应的数字键和字母键，功能键对应在尾指。食指、中指和无名指的相邻指节的指缝处还对应设定着方向键，拇指在该指缝处点击实现方向控制。

另外，食指的上指节与中指节之间的指缝处设定左方向键，中指的上指节与中指节之间的指缝处设定右方向键，无名指的上指节与中指节、中指节与下指节之间的指缝处设定上方向键和下方向键，食指的中指节与下指节之间的指缝处设定鼠标左键，中指的中指节与下指节之间的指缝处设定鼠标右键，从而可以方便的满足鼠标的操作功能。

另外，传感识别器为佩戴在拇指上的指纹扫描仪，该指纹扫描仪用于检测拇指点击的手指及相应的指节，并将信息发送至计算机进行识别。

所述传感识别器为佩戴在拇指上的半球形触屏或半椭圆形触屏，点击指节时按压触屏，不同的指节会形成不同位置不同形状的压模，辩识所点击的手指及相应的指节。

可通过红外、蓝牙等方式与计算机进行通讯连通，实现输入操作。

本发明具有复式状态界面和简式状态界面。与计算机通讯连接后，在计算机上也会显示与手掌相同的界面，便于认知操作，同时在计算机的当前界面中会显示“中文”或者“英文”，便于用户切换到所需的界面。

如附图1所示，在手掌虚拟键盘中，在中文状态时，食指的上指节、中指节和下指节的正面依次对应设定着数字“1、4、7”；中指的上指节、中指节和下指节的正面依次对应设定着数字“2、5、6”；无名指的上指节、中指节和下指节的正面依次对应设定着数字“3、6、9”；尾指的上指节、中指节和下指节的正面依次对应设定着数字“-、+、esc”键；食指、中指和无名指与手掌掌心的相邻处分别对应设定着“0、逗号、句号”；食指、中指、无名指、尾指的指尖处依次设定为：endter、shift、ctri和del键。正面数字按键一般作中文输入编码用。各个手指的侧面还可设置相应的数字，该数字与对应手指正面的数字保持一致，从而进一步提高操作的便利性。手指侧面的数字这里称作“数码小键”。数码小键点击时，一般会直接在光标处键入数码；但在中文输入键入编码（包括联想）时，候选屏出现后，作候选顺序码使用，点击时会键入该顺序码的字。尾指正面设为：“-（上页）、+（下页）、esc”键；靠母指侧面设为：“/（）、*（.）、转换”键。候选屏出现后，点击“-（上页）、+（下页）”键，会让候选屏向上或向下翻页；点击“/（）”键，会删除最后输入的编码；点击“*（.）”键，会出现三字词，再击会出现四字词、五字词等。

如附图2所示，在英文状态下，除母指外的四个指尖顶部从食指到尾指依次设定为：endter、空格键、tab和del键。食指的三个指节正面从外到里则依次设定为：“b、m、v”键；实指靠母指侧面三节从外到里依次设定为：“a、l、u”键。中指正面设为：“d、o、x”键；靠母指侧面设为：“c、n、w”键。无名指正面设为：“f、q、z”键；靠母指侧面设为：“e、p、y”键。尾指正面设为：“h、t、大小写”键；靠母指侧面设为：“g、s、转换”键。手掌指根部分（食指、中指、无名指）依次设定为：“@、，、.”键。食指、中指、无名指的下指节与中指节的指缝（正面）依次设定为：“i、j、k”键。食指、中指、无名指的里节与中节的指缝（正面）依次设定为：“左键、右键、r”键；“左键、右键”功能与［中文］时相同。以上为复式操作界面。

在输入操作时，采用传感识别器为指纹扫描仪，拇指点击相应手指的指节，扫描到指纹，并发送至电脑，辩识所点击的指节，输入该指节所对应的信息，比如是数字“1”，则输入1。

食指、中指的里节与中节的指缝（正面）依次设定为：“左键、右键”；按住“左键”位并前、后、左、右磨擦，可上、下、左、右驱动鼠标箭头，单击或双击该位置可实现鼠标左键的单、双击；单击“右键”位可实现鼠标右键的单击。

一种传感识别器，包括壳体2，壳体2为中空结构，手指从壳体中穿过使该壳体佩戴在手指上，壳体内设有线路板，该线路板上设有控制芯片、识别模块、信息采集模块、通讯模块、执行模块和电源模块，壳体上设有与电源模块连接的电源开关3，识别模块、信息采集模块、通讯模块、执行模块和电源模块分别与控制芯片连接，控制芯片通过通讯模块与操作终端通讯连接，壳体2上设有与信息采集模块电连接的触摸区4。

壳体线路板可装在壳体的内壁，然后再装上相应的盖板将线路板容纳在内，避免对从壳体中穿过的手指造成干扰。触摸区由指纹采集器或者触摸屏构成。如本装置佩戴在大拇指上，则利用大拇指去点击或者摩擦其他手指，然后通过触摸区采集到点击的是哪一个手指的指纹，并且是该手指上对应的哪一个位置的指纹。

另外，对于线路板上设置的控制芯片、识别模块、信息采集模块、通讯模块、执行模块，都是采用现有技术中的公知模块，识别模块主要起到识别指纹或者空间位置的作用，信息采集模块配合触摸区，对触摸采集到的信息进行收集，通讯模块则起到通讯连接的作用，本实施例中设定为无线网络通讯模块，实现与手机、电脑或者其他操作终端的通讯连接。执行模块则是根据识别模块识别后的数据信息，向外输出对应的数据。

所述壳体2具有前部21、中部22和后部23，触摸区设在壳体的前部底部区域，线路板内置在壳体后部的侧壁内部。壳体中部为弹性软带，该弹性软带内置连接排线，该排线用于与各个模块连接，实现稳定的线路连接。利用弹性软带，具有良好的收缩弹性，能够稳定的固紧在手指上，同时又不会对手指造成较大的压迫感。

另外，为了方便手指弯曲，在壳体2中部22的下部设有缺口5，该缺口的尺寸一般设为壳体中部的5分之2，也可以灵活设定，并无具体的尺寸限制。

所述电源开关设在壳体后部，并且该电源开关位于壳体的上部或者侧部，方便点击使用。

所述电源模块为蓄电池，可为锂电池，方便安装。

通过开关的控制，长按，可打开或关闭鼠标键盘（长时间不操作，鼠标键盘会自动关闭电源）；短按，会在附近搜索到的几个蓝牙或红外之间切换，按一次换一个（每换一个会停留，发出“的”的声音，等待下一步操作，并在被使用的屏幕处显示连接的信息），常使用的优先。

通过红外操控（数码、文字）不同地方的共享电脑或屏幕；通过蓝牙操控家居电器、隐形（口袋）输入密码解锁、付费；通过蓝牙操控（数码、文字）汽车导航及自动驾驶等等，应用广泛。

如附图3所示，为简式操作界面。与复式的区别在于，在各个手指的侧面没有设置对应的按键。

手指正面数字相当于电脑小键盘的数字，侧面数字则相当于电脑大键盘的横排的数字

一种手掌虚拟键盘输入系统，包括：采集单元，用于采集拇指在食指、中指、无名指和尾指上的点击触摸操作；

识别单元，用于识别拇指点击的手指所对应的信息；

通讯单元，用于将识别出来的信息发送给计算机；

执行单元，计算机将收到的信息进行相应的输入操作。

本发明通过传感识别器，内部集成采集模块、识别模块、通讯模块和执行模块，利用通讯模块与手机、电脑或者其他控制终端通讯连接，利用采集触点点击手指，采集指纹，识别出来是哪一个手指及对应手指上的哪个位置，从而执行相应的数字或者字母，或者功能键，从而在控制终端上输入相应的信息。

本发明的每个壳体出厂时会赋予唯一的、电脑能识别的机器编码，使用者在初使用时需与电脑一起学习，对使用者指节键位的熟悉，一旦确认使用者，其他人就无法再用，很难更改。这样就有了很大的安全保密性。

需要说明的是，以上仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换，但是凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。