[發明專利]一種自然手勢手指識別算法

在審

• 申請號: 202110454722.4
• 申請日: 2021-04-26
• 公開（公告）號: CN113296675A
• 公開（公告）日: 2021-08-24
• 發明（設計）人: 劉傳義;李雅潔
• 申請（專利權）人: 蘭州大學
• 主分類號: G06F3/0488
• 分類號: G06F3/0488
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明公開一種手指識別算法，涉及人機交互界面，尤其涉及人機交互界面中豐富輸入原語和多點觸控界面中操作手的判斷和手指的識別，以解決現有識別算法依賴于特定設備、運算復雜度高、實時性較差等問題。該算法通過手指觸點間的相對方位關系和距離大小等自然手勢的信息識別手指在多點觸控界面中的觸點對應的手指，根據5個手指觸點的幾何中心點分別到大拇指和食指觸點間向量的叉乘積的正負識別操作手是左手或是右手。本發明可以豐富多點觸控界面中的輸入原語，為人們在多點觸控界面中實現盲打文本輸入等“盲操作”人機交互和為盲人有效利用多點觸控設備等提供便利并提高交互績效。

技術領域

本發明涉及人機交互界面，尤其涉及人機交互界面中豐富輸入原語和多點觸控界面中操作手和手指的識別。

背景技術

小到智能手機、平板電腦，大到墻體大小的觸控屏等多點觸控屏設備在人們的日常工作、學習和生活中被廣泛使用。觸控屏既是輸出設備又是輸入設備。觸控屏設備通常沒有外置的鼠標、鍵盤等輸入設備，人們在使用觸控屏設備時，通常采用徒手在上面進行操作：這在一方面提供了操作的便利性；但在另一方面使得輸入原語不夠豐富，限制了人們的交互績效。如人們在手機和平板電腦上輸入文本時，現有的方法主要是單指點擊軟鍵盤進行輸入，這種輸入方式和雙手通過物理鍵盤進行輸入相比效率通常會很低。

如果能夠識別觸摸屏幕的手指，并判斷操作手是左手或者是右手，則可以按照人們在標準鍵盤(QWERTY鍵盤)上輸入的正確指法，將物理鍵盤上的字符分配給相應的手指：這樣人們就可以在多點觸控屏上實現類似于在物理鍵盤上的輸入方式，其輸入效率也可以接近于在物理鍵盤上的輸入效率，還可以同樣地進行盲打輸入。通過手指識別還可以為多點觸控屏提供更多的輸入原語，使得人們在徒手操作時獲取更多的交互指令。手指識別算法支持人們在多點觸控屏上進行“盲操作”，可以為盲人使用多點觸控屏提供極大的便利。

現有典型的識別方法需要特制的設備(如文獻“Masson D,Goguey A,Malacria S,et al. Whichfingers:Identifying Fingers on Touch Surfaces and Keyboards UsingVibration Sensors[C]// Proceedings of the 30th Annual ACM Symposium on UserInterface Software and Technology. Quebec City,QC,Canada:ACM,2017:41-48.”)，或者相對于操作面特定安置的攝像頭(如文獻“Zheng J,Vogel D.Finger-Aware Shortcuts[C]//Proceedings of the 2016CHI Conference on Human Factors in ComputingSystems.San Jose,CA,USA:ACM,2016:4274-4285.”)：這樣的條件在一般的觸控設備上并不具備。基于圖像處理的手指識別算法，運算復雜度較高，只有處理能力較高的設備才能實現手指識別較好的實時性。

發明內容

本發明提供一種基于手指在觸控屏或其它操作面上的觸點的手指識別算法，該算法包括根據一觸點到其余4個觸點的距離之和最大的識別為大拇指觸點T，見圖2和圖3；計算其余觸點到大拇指觸點的距離，根據距離的大小識別食指觸點I；計算5個觸點的幾何中心點C，根據以C點為起點，分別以大拇指觸點T和食指觸點I為終點的兩向量的叉乘積的正負可以判定操作手為左手或右手；計算以C為起點，以其余3個手指為終點的3個向量，在到的轉動方向上，3個向量對應的觸點相應手指依次為中指、無名指和小拇指。

計算其余觸點到大拇指觸點T的距離大小，距離最小的觸點為食指觸點I，對應的手指為食指。

附圖說明

圖1為算法執行效果圖，圖中手指和其觸點都用手指英文表示的首字母標識(即大拇指-T、食指-I、中指-M、無名指-R、小拇指-L，圖2和圖3中的手指以相同方式標識)；

圖2為以右手為例的算法原理示意圖，其中C為5個手指觸點的幾何中心點；