一种头戴式计算机及其信息输入方法与流程

本发明属于智能可穿戴装备领域，具体涉及一种头戴式计算机；同时本发明还涉及一种基于该头戴式计算机的信息输入方法。

背景技术：

随着科技的发展，计算机的功能、处理能力越来强大，同时其体积变得越来越小，此外，用于实现信息处理功能的便携式计算机也越来普遍，近年来，可穿戴设备、可穿戴计算机也发展迅速，其中，尤其头戴式的智能设备发展最好，如头戴式虚拟现实眼镜、头戴式增强现实眼镜等。头戴式智能眼镜能够基于其内置的处理中心进行数据处理，如图像处理，也能使用外界的输入设备进行文档编辑等操作。

输入设备(inputdevice)指的是向计算机输入数据和信息的设备，是计算机与用户或其他设备通信的桥梁，常用的输入设备包括键盘、鼠标、摄像头、扫描仪、光笔、手写输入板、语音输入装置等。输入设备作为人或外部与计算机进行交互的一种装置，其形态和功能也在不断发展中，如：最早的普通机械键盘，现已发展有投影键盘。投影键盘是用投影来实现输入操作的一种新的输入方式，它采用了vkb键盘技术，用内置的红色激光发射器可以在物体表面(需依托某表面)投影出标准键盘的轮廓，然后通过红外线技术跟踪手指的动作，最后完成输入信息的获取。

但出于便携的目的，投影键盘发射器已经做得小巧便于携带，但仍不能摆脱增加了一个外部设备的缺点，尤其是对于头戴式可穿戴计算设备而言，使用键盘输入是一个问题，如果还是带上无线键盘，无疑将降低便携性，增加使用上不便利；如果是投影键盘，势必还需要额外装置。基于这些缺憾，是否可以另辟蹊径，采用完全的虚拟键盘进行输入操作，本发明在此方向上进行了研究。

技术实现要素：

针对以上现有技术中的不足，本发明的目的之一是提供一种头戴式计算机，便携性高，使用方便，隐私性好。同时本发明的目的之二是提供一种基于该头戴式计算机的信息输入方法，突破了常规的输入装置，能够随时进行信息输入。

本发明的目的之一通过下述技术方案得以解决。

一种头戴式计算机，至少包括：手势传感器和增强现实/虚拟现实成像装置；所述增强现实/虚拟现实成像装置，用于构建虚拟键盘的影像；所述手势传感器，用于识别手指尖的空间位置，并匹配所述手指尖的空间位置与所述虚拟键盘的按键的位置关系。

本申请中，通过头戴式计算机在眼前呈现出虚拟的键盘，并将该虚拟键盘的位置与双手的姿态进行匹配，由此，不需要实体键盘，也不许要寻找投射键盘的投射平面，直接手指在虚拟键盘上敲打，就可以完成输入操作，且外人无法看到敲打的内容，隐私性强，便携式好。

作为优选，所述头戴式计算机还包括：cpu、gpu、mem、hdd。cpu相当于计算机的大脑，进行统筹、运算；gpu与各摄像头相连相当于计算机的眼睛，进行对三维世界的识别；mem是辅助cpu进行计算的半导体器件；hdd相当于计算机的记忆，用作存储功能。

作为优选，所述头戴式计算机为分体头戴式计算机或者一体头戴式计算机，可以适应不同使用者的需求。

作为优选，所述分体头戴式计算机包括头戴部和便携部，所述头戴部至少包括：增强现实/虚拟现实成像装置，用于佩戴在头部；所述便携部至少包括cpu、gpu、mem和hdd；所述头戴部与便携部通信连接，便携部可以佩戴在腰间、手臂、大腿部，或者也可以放在口袋、随身包中。

作为优选，所述增强现实/虚拟现实成像装置包括：三维空间定位模块和虚拟键盘构建模块；所述三维空间定位模块，用于识别所述头戴式计算机所在的三维空间；所述虚拟键盘构建模块，用于在所述三维空间中构建虚拟键盘。

作为优选，所述手势传感器位于所述增强现实/虚拟现实成像装置的下缘，所述手势传感器与所述增强现实/虚拟现实成像装置的朝向类同，所述手势传感器探测与所述头戴式计算机平行视线及平行视线以下90度内的空间范围，可以覆盖到人手的操作范围。该结构适用于人手心朝上进行敲击虚拟键盘的操作，指尖朝上便于被手势传感器识别。

作为优选，所述手势传感器与所述增强现实/虚拟现实成像装置是分离的，所述手势传感器与所述增强现实/虚拟现实成像装置相互相对朝向；所述手势传感器将感应的信息传输至所述头戴式计算机。该结构适用于人手心朝下进行敲击虚拟键盘的操作，指尖朝下便于被手势传感器识别。

作为优选，所述手势传感器位于所述分体头戴式计算机的便携部，所述手势传感器将感应的信息传输至所述便携部或头戴部。

作为优选，所述手势传感器还包括无线通信芯片，所述无线通信芯片将所述手势传感器感应的信息无线传输至所述头戴式计算机。

以上，本申请中的一种头戴式计算机，便携性高，使用方便，隐私性好。

本发明的目的之二通过下述技术方案得以解决。

头戴式计算机的信息输入方法，包括：s200：构建虚拟键盘；s300：识别手指尖的空间位置；s400：匹配所述手指尖的空间位置与所述虚拟键盘中按键的位置关系；s600：将匹配成功的所述按键的键值信息，传输至所述头戴式计算机。

进一步的，所述s200包括如下任一步骤：s210：构建平面的所述虚拟键盘；s220：构建拱形面的所述虚拟键盘；s230：构建类球型的所述虚拟键盘；s240：构建分离式的所述虚拟键盘。其中，平面的虚拟键盘适用于常规的打字操作，可以手心朝上打字，也可以手心朝下打字。拱形面的虚拟键盘适用于人手的自然弯曲，长时间操作时手腕舒适。球型的虚拟键盘也能适应于不同打印习惯的人操作。同时分离式的虚拟键盘更能适应双手左右或者前后距离较大时的打印习惯。

进一步的，所述s300包括如下任一步骤：s310：识别任一所述手指尖的空间位置；s320：识别与所述虚拟键盘的空间位置关系在阈值范围内的所述手指尖的空间位置。该步骤中，一旦识别到某个手指尖与虚拟键盘上某个按键之间的位置突破阀值，识别为有效敲击。

进一步的，所述s200之前包括步骤：s100：设置所述虚拟键盘的参数。

进一步的，所述s100进一步包括如下任一步骤：s111：设置所述虚拟键盘的大小尺寸，优选可以根据双手大小设置合适尺寸的虚拟键盘；s112：设置所述虚拟键盘的与桌面的相对高度；s113：设置所述虚拟键盘的与水平面的相对角度；s114：设置所述虚拟键盘的拱形度；s115：设置所述虚拟键盘的球型度；s116：设置所述虚拟键盘与所述增强现实/虚拟现实成像装置的相对距离；s171：设置所述虚拟键盘的按键尺寸；s172：设置所述虚拟键盘的按键音效；s173：设置所述虚拟键盘的按键震动；s174：设置所述虚拟键盘的按键颜色；s175：设置所述虚拟键盘的按键排列顺序。

进一步的，所述s400与s600之间包括如下步骤：s500：当所述手指尖的空间位置与所述虚拟键盘中按键的位置关系，处于预设的阈值范围内时，触发所述虚拟键盘进行反馈。反馈可以为按键音效、按键震动、按键颜色中的一种或多种。

进一步的，步骤s500中，所述位置关系包括距离关系、重叠程度关系，当手指尖与某个按键距离很近突破阀值，或者手指尖与某个按键的重叠区域超过阀值，判定为有效敲击。

进一步的，所述s500中的“触发所述虚拟键盘进行反馈”进一步包括：s510：所述虚拟键盘中按键高亮显示；s520：所述虚拟键盘中按键闪光显示；s530：所述虚拟键盘中按键震动显示；s540：所述虚拟键盘中按键形变显示。

进一步的，所述的头戴式计算机还包括扬声器，所述s500中的“触发所述虚拟键盘进行反馈”还包括：s550：播放敲击键盘按键的声效。

以上，本申请中的信息输入方法，基于头戴式计算机的虚拟成像技术与手势传感技术，两者结合后能够进行虚拟键盘的敲击，隐私性高，可以随时进行信息输入。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：提供了一种头戴式计算机，通过增强现实/虚拟现实成像装置与手势传感器的结合，可以方便的进行创建虚拟键盘并进行打印，省去了带物理键盘的麻烦和为投射键盘寻找投射平面的繁琐；本发明还提供了该头戴式打印机的虚拟输入方法，变化性强，灵活度高，可以适应不同的打字姿势，且打字时隐私性好，安全性高。

附图说明

图1为人佩戴头戴式计算机进行平面键盘输入的示意图。

图2为人佩戴头戴式计算机进行平面键盘输入的侧视图。

图3为人佩戴头戴式计算机进行平面键盘输入的正视图。

图4为人佩戴头戴式计算机进行拱形面键盘输入的示意图。

图5为人佩戴头戴式计算机进行拱形面键盘输入的侧视图。

图6为人佩戴头戴式计算机进行拱形面键盘输入的正视图。

图7为人佩戴头戴式计算机进行类球形键盘输入的示意图。

图8为人佩戴头戴式计算机进行类球形键盘输入的侧视图。

图9为人佩戴头戴式计算机进行类球形键盘输入的正视图。

图10为人盘坐时佩戴头戴式计算机进行键盘输入的正视图。

附图中：1-头戴式计算机、2-虚拟键盘、3-虚拟(投影)屏幕。

具体实施方式

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。

参照图1至图10，本发明中涉及的一种头戴式计算机，至少包括：手势传感器和增强现实/虚拟现实成像装置；所述增强现实/虚拟现实成像装置，用于构建虚拟键盘的影像；所述手势传感器，用于识别手指尖的空间位置，并匹配所述手指尖的空间位置与所述虚拟键盘的按键的位置关系。此外，所述头戴式计算机还包括：cpu、gpu、mem、hdd。其中，cpu相当于计算机的大脑，进行统筹、运算；gpu与各摄像头相连相当于计算机的眼睛，进行对三维世界的识别；mem是辅助cpu/gpu进行计算的半导体器件；hdd用作存储功能。

本申请中，所述头戴式计算机为分体头戴式计算机或者一体头戴式计算机。具体结构如下：所述分体头戴式计算机包括头戴部和便携部，所述头戴部至少包括：增强现实/虚拟现实成像装置；所述便携部至少包括cpu、gpu、mem和hdd；所述头戴部与便携部通信连接。所述一体头戴式计算机整体戴在头上即可。

本申请中，所述增强现实/虚拟现实成像装置包括：三维空间定位模块和虚拟键盘构建模块；所述三维空间定位模块，用于识别所述头戴式计算机所在的三维空间；所述虚拟键盘构建模块，用于在所述三维空间中构建虚拟键盘。所述手势传感器位于所述增强现实/虚拟现实成像装置的下缘，适用于一体头戴式计算机中，所述手势传感器与所述增强现实/虚拟现实成像装置的朝向类同，用户人体正常坐着或者站着时，所述手势传感器探测水平视线及水平视线以下90度内的空间范围。或者，所述手势传感器与所述增强现实/虚拟现实成像装置是分离的，适用于分体头戴式计算机中，所述手势传感器与所述增强现实/虚拟现实成像装置相互相对朝向；所述手势传感器将感应的信息传输至所述头戴式计算机。

进一步的，当采用分体头戴式计算机时，所述手势传感器位于所述分体头戴式计算机的便携部，所述手势传感器将感应的信息传输至所述便携部或头戴部。具体的，所述手势传感器还包括无线通信芯片，所述无线通信芯片将所述手势传感器感应的信息无线传输至所述头戴式计算机。

本申请中的头戴式计算机的信息输入方法，包括以下步骤：s100：设置所述虚拟键盘的参数；s200：构建虚拟键盘；s300：识别手指尖的空间位置；s400：匹配所述手指尖的空间位置与所述虚拟键盘中按键的位置关系；s600：将匹配成功的所述按键的键值信息，传输至所述头戴式计算机。

其中，所述s200包括如下任一步骤：s210：构建平面的所述虚拟键盘；s220：构建拱形面的所述虚拟键盘；s230：构建类球型的所述虚拟键盘；s240：构建分离式的所述虚拟键盘。

其中，所述s300包括如下任一步骤：s310：识别任一所述手指尖的空间位置；s320：识别与所述虚拟键盘的空间位置关系在阈值范围内的所述手指尖的空间位置。

其中，所述s100进一步包括如下任一步骤：s111：设置所述虚拟键盘的大小尺寸；s112：设置所述虚拟键盘的与桌面的相对高度；s113：设置所述虚拟键盘的与水平面的相对角度；s114：设置所述虚拟键盘的拱形度；s115：设置所述虚拟键盘的球型度；s116：设置所述虚拟键盘与所述增强现实/虚拟现实成像装置的相对距离；s171：设置所述虚拟键盘的按键尺寸；s172：设置所述虚拟键盘的按键音效；s173：设置所述虚拟键盘的按键震动；s174：设置所述虚拟键盘的按键颜色；s175：设置所述虚拟键盘的按键排列顺序。

本申请的一种实施方式中，所述s400与s600之间包括如下步骤：s500：当所述手指尖的空间位置与所述虚拟键盘中按键的位置关系，处于预设的阈值范围内时，触发所述虚拟键盘进行反馈。其中，所述位置关系包括距离关系、重叠程度关系。s500中的“触发所述虚拟键盘进行反馈”进一步包括：s510：所述虚拟键盘中按键高亮显示；s520：所述虚拟键盘中按键闪光显示；s530：所述虚拟键盘中按键震动显示；s540：所述虚拟键盘中按键形变显示。此外，另一种实施方案中，所述的头戴式计算机还包括扬声器，所述s500中的“触发所述虚拟键盘进行反馈”还包括：s550：播放敲击键盘按键的声效。

以下结合附图与实施例具体说明。

实施例一：图1至图3中所示，人戴上增强现实眼镜形式的头戴式计算机1，该头戴式计算机1包括手势传感器和增强现实/虚拟现实成像装置，其中，增强现实/虚拟现实成像装置用于在虚拟空间中构建虚拟键盘2的影像(空间位置可按需调整)，手势传感器用于识别手指尖的空间位置，并匹配所述手指尖的空间位置与所述虚拟键盘的按键的位置关系。图中所示，需要编辑的文档在虚拟(投影)屏幕3上，也可以为成像装置中的虚拟屏幕，此时人通过增强现实/虚拟现实成像装置，能够看到双手手心上方的平面键盘，可以用手指敲击键盘进行信息输入。敲击过程中，手势传感器匹配所述手指尖的空间位置与所述虚拟键盘中按键的位置关系，当手势传感器识别到十指头空间位置与具体按键的空间位置有重合时，认定某个按键被“按下”；该过程中可以通过设置的按键音效、变形、震动、颜色变化等该处敲击反馈，符合人日常打键盘的习惯。

实施例二：图4至图6中所示，如实施例一相比，实施例二的区别在于所构建的虚拟键盘2为拱形面键盘，能够适应双手的自然半相向操作，手腕部不用完全转动至手心朝上，体验舒适。

实施例三：图7至图9中所示，如实施例一相比，实施例三的区别在于所构建的虚拟键盘2为类球形键盘，能够适应双手的自然相向状态，手腕部不用转动，体验舒适。

实施例四：图10中所示，该实施例中，人戴上增强现实眼镜形式的头戴式计算机1，盘腿而坐，双手手心朝上呈放松状态，此时虚拟键盘2被拆分为左右两半，形成分离式的虚拟键盘，分别置于双手上方，该状态下，打坐者可以以最轻松的方式进行信息输入。

以上的实施方式中，适用于一体头戴式计算机，手势传感器设于头上，因此需要手心朝上或朝向侧面进行打字，方便手势传感器识别手指尖的动作。而对于分体头戴式计算机，当其中的手势传感器设于便携部上，可以将便携部设在腰上，让手势传感器能够感应上部区域，此时可以手心朝下进行打字，符合人们现有的日常操作习惯。

本申请中的虚拟键盘可以替代目前的实体键盘和投影式键盘，使用场所不受限制。本申请中，通过增强现实/虚拟现实成像装置与手势传感器的结合，可以方便的进行创建虚拟键盘并进行打印，省去了带物理键盘的麻烦和为投射键盘寻找投射平面的繁琐；同时虚拟键盘的变化性强，灵活度高，可以适应不同的打字姿势，且打字时隐私性好，安全性高。

本发明的保护范围包括但不限于以上实施方式，本发明的保护范围以权利要求书为准，任何对本技术做出的本领域的技术人员容易想到的替换、变形、改进均落入本发明的保护范围。