[發明專利]一種面向三維交互輸入的智能指環及其交互方法

有效

• 申請號: 202110383861.2
• 申請日: 2021-04-09
• 公開（公告）號: CN113093911B
• 公開（公告）日: 2023-06-30
• 發明（設計）人: 鄭涵佳;柴春雷;史金磊;孫守遷;鄒寧
• 申請（專利權）人: 浙江大學
• 主分類號: G06F3/01
• 分類號: G06F3/01
• 代理公司: 杭州求是專利事務所有限公司 33200
• 代理人: 鄭海峰

1.一種基于智能指環的三維交互方法，其特征在于，所述的智能指環包括：

指環本體：其作為智能指環各功能模塊的安裝載體，設有周向伸縮機構，用于控制指環本體的佩戴位置；

位置傳感器模塊：其沿指環本體的周向排布，用于檢測非佩戴手指的運動軌跡和交互動作；所述的位置傳感器模塊包括一組由若干一維深度傳感器構成的陣列，能夠識別位于非指環本體上的非佩戴手指的運動軌跡和交互動作，所述非佩戴手指的運動范圍為佩戴手指的皮膚表面或近表面；

運動傳感器模塊：其安裝在指環本體上，用于檢測佩戴手指的空間運動數據；

信息傳輸模塊：與其他智能終端進行通訊，進行數據傳輸；

主控模塊：其負責發布控制指令，用于控制各功能模塊間數據的交互、以及智能指環與其他智能終端間數據的交互；所述的主控模塊通過以非佩戴手指特定的動作激活交互場景，或者通過智能指環的佩戴位置激活交互場景，包括：開關單元：其用于控制智能指環的開啟和關閉；預設命令單元：其用于自定義相應動作對應的功能；動作-命令匹配單元：其用于采集位置傳感器模塊、運動傳感器模塊獲取到的動作數據，并將動作數據與預設的命令進行匹配，根據匹配結果發送命令；模式切換單元：其用于切換智能指環的模式，包括工作模式和休眠模式，當智能指環處于工作模式時，主控模塊開始工作，智能指環傳遞的位置信號和運動信號將被智能終端正在運行的當前應用所使用；當智能指環處于休眠模式時，主控模塊不工作；

所述的三維交互方法包括：

T1，通過智能指環的信息傳輸模塊與智能終端建立連接；

T2，智能指環通過信息傳輸模塊將位置傳感器收集到的位置信號、以及運動傳感器收集到的運動信號傳輸至智能終端，智能終端根據位置信號，確定當前指環佩戴位置：

當判斷指環佩戴在手指近節時，智能指環處于休眠模式，主控模塊不工作，智能指環傳遞的位置信號和運動信號不影響智能終端正在運行的當前應用；

當判斷指環佩戴在手指中節或遠節時，智能指環處于工作模式，激活交互場景，主控模塊開始工作，智能指環傳遞的位置信號和運動信號將被智能終端正在運行的當前應用所使用，根據預設的特定動作或物理按鍵執行應用任務。

2.根據權利要求1所述的三維交互方法，其特征在于，在將智能指環初始化連接智能終端時，還包括確認預設命令的步驟，所述的預設命令為一組動作-命令的映射關系，命令包括操縱、觸控和文本輸入。

3.根據權利要求1所述的三維交互方法，其特征在于，當智能指環處于工作模式時，主控模塊通過動作-命令匹配單元，將位置信號和運動信號轉換為相對應的命令，包括：

S1：操縱命令，處理虛擬物體在三維空間中的移動任務、選擇任務和縮放任務；

所述的移動任務實現方式為：根據運動信號，獲得佩戴手指的空間運動變化量，并將該變化量映射為虛擬物體在空間中移動的變化量；

所述的選擇任務實現方式為：根據位置信號在時間上的變化，判斷是否存在點擊行為，如果存在，則對虛擬物體進行選擇操作；

所述的縮放任務實現方式為：根據位置信號在位移上的變化，判斷是否存在調節行為，如果存在，則對虛擬物體進行縮放操作；

S2：觸控命令，完成基本的交互動作，包括音量調節任務、點擊任務、長按任務、雙擊任務；

所述的調節任務實現方式為：根據位置信號在位移上的變化，判斷非佩戴手指是否在佩戴手指表面進行與預設方向一致的直線運動，如果是，對系統進行調節操作；

所述的點擊任務實現方式為：根據位置信號在時間上的變化，判斷非佩戴手指是否短暫在佩戴手指表面進行觸碰，如果是，對系統進行點擊操作；

所述的長按任務實現方式為：根據位置信號在時間上的變化，判斷非佩戴手指是否較長時間在佩戴手指表面某一位置停留，如果是，對系統進行長按操作；

所述的雙擊任務實現方式為：根據位置信號在時間上的變化，判斷非佩戴手指是否短暫在佩戴手指表面進行觸碰后，又在短暫的時間間隔內進行了短暫的第二次觸碰，如果是，對系統進行雙擊操作；

S3：文本輸入命令，完成文本內容的輸入和編輯，包括手寫輸入任務、佩戴手指鍵盤輸入任務、非佩戴手指鍵盤輸入任務和文本編輯任務；

所述的手寫輸入任務實現方式為：根據運動信號獲得文本手寫軌跡，通過識別手寫體，進行文本內容的輸入；

所述的佩戴手指鍵盤輸入任務實現方式為：根據運動信號獲得佩戴手指三維運動軌跡，將三維軌跡映射至虛擬鍵盤表面，進行鍵盤輸入；

所述的非佩戴手指鍵盤輸入任務實現方式為：根據位置信號獲得非佩戴手指在佩戴手指表面的二維軌跡，將二維軌跡映射至虛擬鍵盤表面，進行鍵盤輸入；

所述的文本編輯任務實現方式為：根據預設手勢或物理按鍵切換至編輯狀態，通過運動信號或位置信號定位光標，通過長按或點擊觸控操作對文本進行選擇，通過預設手勢進行粘貼，刪除操作。