專利名稱：一種光學(xué)定位方法和與鍵盤融合的手指鼠標(biāo)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及計算機用鼠標(biāo)以及一種對平面上物體進(jìn)行定位的方法。
背景技術(shù)：
自從操作系統(tǒng)進(jìn)入圖形用戶界面以來，由于需要對顯示器上所顯示的光標(biāo) (cursor)進(jìn)行控制，所以鼠標(biāo)成為出了鍵盤以外，最重要的外圍輸入裝置之一 。
光電鼠標(biāo)(optical mouse)與計算機間常是利用COM、 PS/2或USB接口來相互連 接，而顯示器上所顯示的光標(biāo)會隨著光電鼠標(biāo)所移動的軌跡移動。 現(xiàn)有光電鼠標(biāo)的結(jié)構(gòu)包括殼體、發(fā)光二極管、光透鏡、光接收處理裝置、按鍵以及
印刷電路板，發(fā)光二極管是設(shè)置在殼體內(nèi)，并朝殼體底部的一開口發(fā)射光線，故當(dāng)此光電鼠
標(biāo)放置在如桌面或鼠標(biāo)墊上后，光線照射到鼠標(biāo)墊上即會反射光線，并由此呈現(xiàn)出鼠標(biāo)墊
上的圖像，光透鏡用來聚集自發(fā)光二極管所發(fā)射并由此鼠標(biāo)墊上反射的反射光線。 光接收處理裝置接收有光透鏡聚集后的反射光線，且光接收處理裝置具有一光
傳感器以及以圖像處理單元，光傳感器單元是有電荷耦合組件(CCD)所構(gòu)成，因此能夠獲
取經(jīng)由光透鏡聚集后的圖像，典型的光處理裝置芯片是美國AGILENT公司的HDNS-2000、
HDNS-2051等光電鼠標(biāo)專用光接收處理裝置芯片，該類光接收處理裝置芯片如HDNS-2000
型芯片每秒可以從感光窗拾取1500幀圖像。接著，由圖像處理單元對于光傳感器在不同時
間所提取的圖像加以比較其差異處，由此判斷鼠標(biāo)移動到位移量、速度等，并將其轉(zhuǎn)換為計
算機想對應(yīng)坐標(biāo)(AX， AY)的電信號后送至計算機上以控制光標(biāo)的移動。 按鍵則是部分凸露于殼體外，當(dāng)被使用者按壓是，按鍵即會聯(lián)動以微型開關(guān)，以控
制光標(biāo)進(jìn)行點選(click)動作，印刷電路板是用來承載上述構(gòu)件并是上述構(gòu)件彼此間相互
電連接。 由于光電鼠標(biāo)是采用光學(xué)技術(shù)來進(jìn)行移動位置的判定，因此具有不易沾染灰塵、 分辨率高、移動順滑等優(yōu)點，故已逐漸取代傳統(tǒng)式的滾輪鼠標(biāo)。 然而，光電鼠標(biāo)的使用者需要一定的空間來握持鼠標(biāo)沿一平面移動，才能有效控 制光標(biāo)移動，因此必定占去相當(dāng)多空間，使用上并非十分方便，尤其對于常常隨身攜帶的筆 記本電腦，要求其盡量輕便、小巧，而鼠標(biāo)則會占用一定的空間或重量，攜帶、使用時不夠方 便。 如果既需要打字，又需要使用鼠標(biāo)時，使用者的手不得不在鍵盤和鼠標(biāo)之間來回 移動，這會降低用戶的工作效率。 尤其重要者，長時間操作移動鼠標(biāo)不但易使手腕部位的肌肉疲勞和手指關(guān)節(jié)酸 痛，嚴(yán)重更可能因長期累積而造成運動傷害。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于避免上述不足之處而提供一種與鍵盤融合的、用手指直接控制 顯示器屏幕上光標(biāo)的新型的鼠標(biāo)裝置，所要解決的技術(shù)問題是使鼠標(biāo)的使用和攜帶更加方 便，從而更加實用。
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本發(fā)明的另一個目的在于，提供一種對平面上運動物體進(jìn)行定位的方法，從而更 加實用。 有效區(qū)域攝像頭和裝置內(nèi)部的分析處理單元只對平面上某一個區(qū)域內(nèi)的圖像進(jìn) 行分析處理，區(qū)域外的圖像不做處理，這個區(qū)域就是有效區(qū)域。 取景框有效區(qū)域與非有效區(qū)域的邊界線在攝像頭的光傳感器上成的像稱為取景 框。取景框內(nèi)的圖像是有效圖像，是進(jìn)行各種分析處理的對象，取景框外的圖像是無效圖 像，舍棄不用，不做處理。有效區(qū)域內(nèi)的一個位置點對應(yīng)取景框內(nèi)的一個成像點。有效區(qū)域 上方或下方的一個空間點在取景框內(nèi)也會形成一個成像點，該成像點又對應(yīng)于有效區(qū)域內(nèi) 的一個位置點，這個位置點稱為該空間點的同像點。
最佳定位點物體在取景框內(nèi)的像包括很多成像點，從中選出一個基準(zhǔn)點，以這個 點的運動狀態(tài)和位置代表物體的運動狀態(tài)和位置，這個基準(zhǔn)點就是最佳定位點。
本發(fā)明中的定位方法是 先判斷運動物體是否位于平面內(nèi)。當(dāng)物體上的最佳定位點位于平面內(nèi)時，該點和 對應(yīng)的同像點位置是相同的，因此，該點在兩個攝像頭取景框中的成像點相對于取景框的 位置也是相同的；當(dāng)最佳定位點不在有效區(qū)域平面內(nèi)時，該點對于兩個攝像頭的同像點的 位置是不同的，在兩個攝像頭取景框中的成像點位置相對于取景框也是不相同的。根據(jù)這 個原理，可以判斷出最佳定位點是否位于有效區(qū)域平面內(nèi)對比兩個攝像頭在同一時刻拍 攝兩幀物體的圖像，如果最佳定位點的成像點相對于取景框的邊框的位置相同，則該最佳 定位點位于有效區(qū)域平面內(nèi)；否則，該點不在有效區(qū)域平面內(nèi)。 再計算物體在此平面上的位置。攝像頭的位置、角度、高度、光軸的方向等參數(shù)都 是固定的，物體位置與其像在取景框中的位置的對應(yīng)關(guān)系也是固定不變的，把它們的對應(yīng) 關(guān)系預(yù)先計算出來，當(dāng)最佳定位點位于有效區(qū)域平面內(nèi)時，可以根據(jù)物體成像點的位置與 物體實際位置的對應(yīng)關(guān)系，計算出此物體在有效區(qū)域平面上的位置。 下面是運用這種方法的與鍵盤融合的手指鼠標(biāo)裝置，這種方法還可以用于其他領(lǐng) 域，如觸摸屏。 將鼠標(biāo)與鍵盤融合，使鍵盤既能打字，又能發(fā)揮鼠標(biāo)的功能，打字時，按照鍵盤平 常的使用方法操作；使用鼠標(biāo)時，手指在鍵盤上移動，以此直接控制光標(biāo)的移動。
手指在鍵盤上的動作分成三類
鍵盤擊鍵動作手指做上下運動。
鼠標(biāo)移動動作手指貼著鍵盤表面移動。 無效動作手指在按鍵上方做無規(guī)律、無目的地移動，或者多個手指貼著鍵盤表面 移動。 在鍵盤上安裝兩個攝像頭，對鍵盤表面的物體進(jìn)行拍攝。攝像頭的位置位于標(biāo)準(zhǔn)
鍵盤的最前面一排按鍵即功能鍵和鍵盤上遠(yuǎn)離使用者的長邊之間，兩個攝像頭分別在標(biāo)準(zhǔn)
鍵盤上'F'鍵和'J'鍵的前方，保證兩個攝像頭的視線不被手遮擋。攝像頭的高度高于鍵
盤上的按鍵。兩個攝像頭鏡頭的光軸都對準(zhǔn)鍵盤的中間，其視野覆蓋了鍵盤中央的大部分
區(qū)域。工作時，攝像頭的高度、角度、位置、光軸的方向等參數(shù)全部固定不變。 為了便于手指在鍵盤表面移動，鍵盤有效區(qū)域內(nèi)的按鍵之間應(yīng)當(dāng)沒有間隙，鍵盤
表面是平滑的。同時，在鍵盤上下兩排字母鍵之間的間隙安裝用于托放手指的指托，其高度與按鍵表面齊高，當(dāng)手指在鍵盤表面移動時，將其他手指放在指托上，這既能避免其他手指 錯誤地按下鍵盤上的按鍵，又能為手指的移動提供支撐點和著力點。 正常操作時，鼠標(biāo)的左鍵和右鍵由大拇指點擊，它們位于鍵盤靠近使用者的邊緣 附近，位置在'G'鍵和'H'鍵的正后方。使用者的手以打字姿態(tài)放在鍵盤上時，左鍵和右鍵 正好位于大拇指的附近，這種姿態(tài)時，大拇指前后運動比較方便，而上下運動不太方便，所 以為了便于大拇指操作，可以將左鍵和右鍵的位置突起于鍵盤，使大拇指可以向前按壓。
鍵盤上的有效區(qū)域只有當(dāng)手指在該區(qū)域內(nèi)移動，才會使光標(biāo)在顯示器屏幕上作 對應(yīng)的移動；手指在該區(qū)域外運動，光標(biāo)靜止不動。該區(qū)域位于攝像頭視野的中央?yún)^(qū)域，一 般也位于標(biāo)準(zhǔn)鍵盤字母區(qū)的中央。 取景框有效區(qū)域與非有效區(qū)域的邊界線在攝像頭的光傳感器上成的像稱為取景 框。手指在有效區(qū)域的運動必然成像于取景框內(nèi)。取景框內(nèi)的圖像是有效圖像，是進(jìn)行各 種手指在有效區(qū)域的運動必然成像于取景框內(nèi)。取景框內(nèi)的圖像是有效圖像，是進(jìn)行各種 分析處理的對象，取景框外的圖像是無效圖像，舍棄不用，不做處理。有效區(qū)域內(nèi)的一個位 置點對應(yīng)取景框內(nèi)的一個成像點。有效區(qū)域上方的一個空間點在取景框內(nèi)也會形成一個成 像點，該成像點又對應(yīng)于有效區(qū)域內(nèi)的一個位置點，這個位置點稱為該空間點的同像點。
基準(zhǔn)鍵盤圖像有效區(qū)域內(nèi)沒有手指或任何異物時，在取景框上成的像稱為基準(zhǔn) 圖像，基準(zhǔn)圖像一般在生產(chǎn)設(shè)計的環(huán)節(jié)拍攝并存入到裝置的存儲體中。 最佳定位點手指在取景框內(nèi)的像包括很多成像點，從中選出一個基準(zhǔn)點，以這個 點的運動狀態(tài)控制光標(biāo)產(chǎn)生相應(yīng)的運動，這個基準(zhǔn)點就是最佳定位點。最佳定位點通常是 手指與鍵盤接觸面上最靠近攝像頭的點，如果這樣的點有多個，則以最左邊的那個點為最 佳定位點。
鼠標(biāo)裝置包括下列單元 圖像識別單元從取景框中識別出手指的圖像并找出最佳定位點。使用者手指的 形狀是類似的，所以，可以把手指在鍵盤上的典型運動圖像預(yù)存入到該裝置的存儲體中，將 這些圖像和攝像頭拍攝到的圖像以及鍵盤基準(zhǔn)圖像進(jìn)行比對，就可以從鍵盤背景中識別出 手指的圖像。 判斷單元判斷最佳定位點的位置是在鍵盤表面還是在鍵盤的上方。當(dāng)最佳定位 點位于鍵盤表面時，該點和對應(yīng)的同像點位置是相同的，因此，該點在兩個攝像頭取景框中 的成像點相對于取景框的位置也是相同的；當(dāng)最佳定位點在鍵盤上方時，該點對于兩個攝 像頭的同像點的位置是不同的，在兩個攝像頭取景框中的成像點位置也是不相同的。根據(jù) 這個原理，可以判斷出最佳定位點是否位于鍵盤表面對比兩個攝像頭在同一時刻拍攝的 兩幀圖像，如果最佳定位點的成像點相對于取景框的邊框的位置相同，則該最佳定位點位 于鍵盤表面；否則，該點位于鍵盤上方。 計算單元a根據(jù)最佳定位點的成像點相對于取景框邊框的位置計算出最佳定位 點在鍵盤表面的位置。同一物體，與攝像頭的距離不同，其成像的大小也不同，由于攝像頭 與鍵盤的位置和參數(shù)是固定的，所以，成像的大小與距離的函數(shù)關(guān)系可以根據(jù)相關(guān)參數(shù)在 生產(chǎn)設(shè)計的環(huán)節(jié)中提前計算出來，作為一個已知關(guān)系存入到計算單元中，工作時，根據(jù)這個 函數(shù)關(guān)系計算出最佳定位點的位置。b計算出最佳定位點的移動速度和方向。對比同一個 攝像頭在兩個不同時刻拍攝的兩幀圖像上最佳定位點的成像位置，計算出兩個成像點的位移和方向，再除以兩個時刻的時間間隔，從而計算出運動速度和運動方向。 通信單元負(fù)責(zé)和計算機主機系統(tǒng)通信，將鼠標(biāo)的移動信息和點擊信號發(fā)送至主
機系統(tǒng)。 定位鼠標(biāo)光標(biāo)的工作步驟 拍攝兩個攝像頭同步工作，它們的拍攝頻率一般和目前光電鼠標(biāo)的拍攝頻率相 同。 圖像識別圖像識別單元從拍攝到的圖像中識別出手指，如果圖像識別單元沒有 識別出手指圖像，則不進(jìn)行后續(xù)步驟。 判斷對手指圖像進(jìn)行分析處理，找出最佳定位點，判斷最佳定位點的位置。判斷 單元如果判斷出最佳定位點在鍵盤上方，表明手指在做非鼠標(biāo)動作，此時，判斷流程中斷， 后續(xù)步驟不再進(jìn)行，鼠標(biāo)不工作；如果判斷出位置在鍵盤表面，則進(jìn)入后面的計算步驟。若 還需要更加準(zhǔn)確地區(qū)分鍵盤擊鍵動作和移動鼠標(biāo)動作，可以將鍵盤上的按鍵與鼠標(biāo)光標(biāo)的 移動設(shè)計成互斥的，即這些按鍵被按下時，禁止光標(biāo)移動。哪些按鍵是互斥的，哪些不是互 斥的，可以根據(jù)需要進(jìn)行設(shè)置。互斥功能用如下方法實現(xiàn)如果檢測到鍵盤按鍵被按下的電 信號，表明用戶正在使用鍵盤，那么從檢測到電信號的時刻起，判斷工作暫停一段時間，此 時鼠標(biāo)內(nèi)部模塊的工作是暫停的，所以顯示器屏幕上的光標(biāo)是靜止的。期間，如果再次檢測 到電信號，則繼續(xù)暫停；如果不再檢測到電信號，則進(jìn)行后續(xù)步驟。這段時間的長短可以調(diào) 節(jié)。 計算計算出在同一個攝像機在兩個時刻拍攝的兩個最佳定位點的速度和方向。 最佳定位點運動速度應(yīng)處于一個范圍內(nèi)，超出或低于此范圍的運動是無效的。這個閾值范 圍是可以調(diào)整的。
通信將速度、方向信息和鼠標(biāo)擊鍵信號發(fā)給計算機主機。 該鼠標(biāo)裝置左右鍵、中間鍵、滾動鍵的處理方法與目前常用的光電鼠標(biāo)、觸摸板等 輸入裝置對應(yīng)鍵的處理方法一致。


圖一鍵盤示意圖l左鍵2右鍵3左攝像頭4右攝像頭5右攝像頭的視野范圍6左攝像頭的視野范圍7有效區(qū)域8指托圖二判斷一個點是否位于平面的方法圖1空間點2同像點3有效區(qū)域
4鏡頭 5光傳感器 圖三該系統(tǒng)的模塊圖
具體實施例方式
實施例1在標(biāo)準(zhǔn)鍵盤上安裝兩個攝像頭3、4。鍵盤上光線的亮度變化可能比較大， 為了光線較暗是也能工作，攝像頭最好是能拍攝較暗物體的攝像頭。攝像頭的位置靠近標(biāo) 準(zhǔn)鍵盤的最前面一排按鍵即功能鍵的前面，將鍵盤的輪廓看作一個長方形，也就是靠近遠(yuǎn) 離使用者的那一條長邊，攝像頭平行排列，即攝像頭中心點的連線平行于上述那條長邊。兩 個攝像頭分別位于標(biāo)準(zhǔn)鍵盤上'F'鍵和'J'鍵的正前方，即位于這兩鍵與上述長邊的垂線 上。攝像頭的高度高于鍵盤上的按鍵，一般高出1 2CM即可。攝像頭3、4安裝在可折疊的 支架上，關(guān)機時，收進(jìn)鍵盤；開機時再自動彈出。支架上安裝小型的LED燈，當(dāng)光線較暗時， LED燈能照亮鍵盤的中央?yún)^(qū)域。各種信號線位于支架內(nèi)部。兩個攝像頭鏡頭的光軸都對準(zhǔn) 'G'鍵和'H'鍵的中間，兩個攝像頭的視野5、6都覆蓋了鍵盤中央的大部分區(qū)域。工作時， 攝像頭3、4的高度、角度、位置、光軸的方向等參數(shù)全部固定不變。為了便于手指在鍵盤表 面移動，各個按鍵間諜間隙應(yīng)當(dāng)填滿，按鍵之間的填充物與按鍵表面等高，填充物使鍵盤表 面變得平滑，同時，又可以作為指托8，當(dāng)手指在鍵盤表面移動時，將其他手指放在指托上， 這既能避免其他手指錯誤地按下鍵盤上的按鍵，又能為手指的移動提供支撐點和著力點。
左鍵1和右鍵2由大拇指點擊，它們位于鍵盤靠近使用者的長邊附近，位置在'G' 鍵和'H'鍵的正后方。使用者手的手以正常姿態(tài)放在鍵盤上時，左鍵和右鍵正好位于大拇 指的附近。大拇指前后運動比較方便，而上下運動不太方便，為了便于大拇指操作，將左鍵 和右鍵的位置突起于鍵盤，使大拇指可以向前按壓。 使用鍵盤按鍵時，手指在鍵盤上做上下方向的運動。鼠標(biāo)與鍵盤融合后，操作鼠標(biāo) 的動作也是在鍵盤上完成，要將兩者區(qū)分開，規(guī)定操作鼠標(biāo)的動作是呈水平方向。因此，根 據(jù)操作的目的不同，手指的動作就分成三類 鍵盤擊鍵動作手指做上下運動，同時硬件能檢測到按鍵被按下的電信號。
鼠標(biāo)移動動作手指貼著鍵盤表面移動。 無效動作手指在按鍵上方做無規(guī)律、無目的地移動，或者多個手指貼著鍵盤表面 移動。 只要用戶的動作符合上述規(guī)定，各項不同操作就不會混淆。 鍵盤上的有效區(qū)域7:將三排字母鍵中央的大部分，也就是當(dāng)用戶的手以正常的
打字姿勢放在鍵盤上時，雙手的食指、中指能接觸的矩形范圍設(shè)置成有效區(qū)域。
取景框有效區(qū)域與非有效區(qū)域的邊界線在攝像頭的光傳感器上成的像稱為取景
框。由于攝像頭是豎直的，而鍵盤是水平的，鍵盤上不同的位置與攝像頭的距離不同，所以 成像的大小也不同，當(dāng)有效區(qū)域是矩形時，取景框為一個梯形。
基準(zhǔn)鍵盤圖像基準(zhǔn)圖像在生產(chǎn)設(shè)計的環(huán)節(jié)拍攝并存入到裝置的存儲體中。
最佳定位點最佳定位點是手指與鍵盤接觸面上最靠近鍵盤上遠(yuǎn)離使用者的那條 邊的點，如果這樣的點有多個，則以最左邊的那個點為最佳定位點。對于每一幀圖像，都要 計算出最佳定位點。
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該裝置包括下列單元 圖像識別單元從取景框中識別出手指的圖像并找出最佳定位點。把手指在鍵盤 上的典型運動圖像預(yù)存入到該裝置的存儲體中，將這些圖像和攝像頭拍攝到的圖像以及鍵 盤基準(zhǔn)圖像進(jìn)行比對，就可以從鍵盤背景中識別出手指的圖像。圖像識別技術(shù)是一種常見 的技術(shù)，識別方法還有很多，在此不一一贅述。不管用那種技術(shù)，只要能夠識別出手指的圖 像，都可以應(yīng)用在本裝置中，也都包含在本發(fā)明的范圍之內(nèi)。
判斷單元判斷最佳定位點的位置是在鍵盤表面還是在鍵盤的上方。當(dāng)最佳定位
點位于鍵盤表面時，該點和對應(yīng)的同像點位置是相同的，因此，該點在兩個攝像頭取景框中
的成像點相對于取景框的位置也是相同的；當(dāng)最佳定位點在鍵盤上方時，該點對于兩個攝
像頭的同像點的位置是不同的，在兩個攝像頭取景框中的成像點位置也是不相同的。所以，
判斷方法是對比兩個攝像頭在同一時刻拍攝的兩幀圖像，如果最佳定位點的成像點相對于
取景框的邊框的位置相同，則該最佳定位點位于鍵盤表面；否則，該點位于鍵盤上方。 計算單元a根據(jù)最佳定位點的成像點相對于取景框邊框的位置計算出最佳定位
點在鍵盤表面的位置。同一物體，與攝像頭的距離不同，其成像的大小也不同，成像的大小
與攝像頭和鍵盤表面之間的相對高度、攝像頭于鍵盤的距離，攝像頭光軸與鍵盤表面的夾
角有關(guān)，根據(jù)成像的原理，可以得出實物和像的對應(yīng)關(guān)系，由于攝像頭與鍵盤的位置參數(shù)是
固定的，因此，成像的大小與距離的函數(shù)關(guān)系可在生產(chǎn)設(shè)計的環(huán)節(jié)中提前計算出來，作為一
個已知關(guān)系存入到計算單元中，工作時，根據(jù)這個函數(shù)關(guān)系計算出最佳定位點的位置。b計
算出最佳定位點的移動速度。對比同一個攝像頭在兩個不同時刻拍攝的兩幀圖像上最佳定
位點的成像位置，計算出兩個成像點的位移和方向，再除以兩個時刻的時間間隔，從而計算
出運動速度和運動方向。 通信單元負(fù)責(zé)和計算機主機系統(tǒng)通信，將鼠標(biāo)的移動信息和點擊信號發(fā)送給主 機系統(tǒng)?？梢酝ㄟ^USB接口 、PS/2接口 ，無線通信等任意方式實現(xiàn)與計算機主機的通信，上 述技術(shù)都是成熟的技術(shù)，在此不一一贅述。 上述單元放入到一個專門的芯片中，以對數(shù)字圖像進(jìn)行分析處理，這是該裝置的
核心部件。隨著電路技術(shù)的發(fā)展，實現(xiàn)上述功能的電路都能集成到微小的芯片中，可以安裝
在鍵盤內(nèi)部的印刷電路板上。
鼠標(biāo)光標(biāo)定位的工作步驟 拍攝兩個攝像頭同步工作，它們的采樣頻率和目前光電鼠標(biāo)的采樣頻率相同，一 般是3000幀/秒。 圖像識別對攝像頭3拍攝到的有效區(qū)域圖像進(jìn)行識別，如果圖像識別單元沒有 識別出手指圖像，則不進(jìn)行后續(xù)步驟。 判斷判斷單元如果判斷出最佳定位點在鍵盤上方，表明手指在做非鼠標(biāo)動作，則 不進(jìn)行后續(xù)步驟；如果判斷出位置在鍵盤表面，則進(jìn)入下一個計算步驟。為了更準(zhǔn)確地區(qū)分 打字動作和鼠標(biāo)動作，將鍵盤上打字時使用較多的按鍵包括字母鍵、數(shù)字鍵和符號鍵與鼠 標(biāo)的移動設(shè)計成互斥的，即上述按鍵被按下時，禁止光標(biāo)移動，其它鍵位設(shè)定為非互斥的。 互斥功能如下實現(xiàn)，在做完上述的判斷后，繼續(xù)做如下的判斷如果檢測到上述鍵盤按鍵被 按下的電信號，表明用戶正在打字輸入，那么從檢測到電信號的時刻起，判斷工作暫停0. 5 秒。期間，如果再次檢測到電信號，則繼續(xù)暫停；如果沒有檢測到電信號，則進(jìn)行后續(xù)步驟。
90. 5秒是一般情況下的時間間隔參數(shù)，可以根據(jù)需要進(jìn)行調(diào)整。
計算計算某一個攝像頭在相鄰兩個時刻拍攝的最佳定位點的速度和方向。最佳 定位點運動速度的閾值范圍是O. 2cm/s-10cm/s，超出或低于此范圍的運動是無效的。
通信將速度、方向信息和鼠標(biāo)擊鍵信號發(fā)給計算機主機，并控制光標(biāo)在顯示器屏 幕上的移動和點擊左鍵、點擊右鍵等操作。 鼠標(biāo)裝置左右鍵的處理方法與目前常用的光電鼠標(biāo)、觸摸板等輸入裝置的左右鍵 的處理方法一致。 該鼠標(biāo)的使用方法非常簡單，移動光標(biāo)時，手指在鍵盤表面有效區(qū)域內(nèi)貼著鍵盤 表面水平移動，并且只有一根手指是運動的，其他手指應(yīng)放在指托上并保持靜止不動。若手 指抬起或者有多根手指同時運動，該裝置會判斷出手指所做的是擊鍵動作或無效動作，于 是光標(biāo)靜止不動。至于用戶使用哪一根手指，沒有任何限制，也不需要做任何特定的設(shè)置。 用戶可以根據(jù)自己的使用習(xí)慣，運用習(xí)慣的手指，一般用食指或中指控制光標(biāo)的移動，用大 拇指點擊左鍵1右鍵2。這是由用戶的使用習(xí)慣決定的，而不是該鼠標(biāo)的硬性規(guī)定。
鍵盤操作如錄入文字或使用功能鍵則不受鼠標(biāo)操作的影響，和一般的鍵盤操作是 相同的，這是因為該裝置能根據(jù)手指的位置和運動情形自動區(qū)分是鼠標(biāo)動作和擊鍵動作以 及無效動作，并做出正確的反應(yīng)。
該鼠標(biāo)還能用于其他用途，如手寫輸入等。 實施例2觸摸屏屏幕邊框的兩個角上安裝兩個攝像頭，攝像頭高出屏幕表面，能 拍攝到屏幕表面，攝像頭的參數(shù)如高度、位置、角度、光軸的方向固定不變的，如果兩個攝像 頭不能拍攝到整個屏幕，則在邊框的四角安裝四個攝像頭，只要使屏幕上任何一個點都能 被兩個攝像頭拍攝到即可。以屏幕的整個顯示區(qū)域為有效區(qū)域，有效區(qū)域在攝像頭中成的 像為取景框。 觸摸屏還包括圖像識別單元從取景框中識別出手指的圖像并找出最佳定位點。
判斷單元判斷最佳定位點的位置是在屏幕表面還是在屏幕的上方。當(dāng)最佳定位
點位于屏幕表面時，該點和對應(yīng)的同像點位置是相同的，因此，該點在兩個攝像頭取景框中
的成像點相對于取景框的位置也是相同的；當(dāng)最佳定位點在屏幕上方時，該點對于兩個攝
像頭的同像點的位置是不同的，在兩個攝像頭取景框中的成像點位置也是不相同的。所以，
判斷方法是對比兩個攝像頭在同一時刻拍攝的兩幀圖像，如果最佳定位點的成像點相對于
取景框的邊框的位置相同，則該最佳定位點位于屏幕表面；否則，該點位于屏幕上方。 計算單元根據(jù)最佳定位點的成像點相對于取景框邊框的位置計算出最佳定位點
在屏幕表面的位置。 工作步驟如下 拍攝所有攝像頭同步工作 圖像識別識別出最佳定位點的圖像。如果沒有識別出手指的圖像，則不進(jìn)入下一 個步驟。
判斷計算判斷手指是否位于屏幕表面，如果是，則根據(jù)取景框與屏幕有效區(qū)域的
位置對應(yīng)關(guān)系，計算出手指在屏幕上的位置；如果不在表面，則停止流程。 以上所述，僅是本發(fā)明的較佳實施例，并非對本發(fā)明做任何形式上的限制，任何熟
悉本專業(yè)的技術(shù)人員，在不脫離本發(fā)明技術(shù)方案范圍內(nèi)，可以利用上述揭示的方法及技術(shù)
10內(nèi)容做出些許的更改，但是凡是未脫離本發(fā)明技術(shù)方案的內(nèi)容，依據(jù)本發(fā)明技術(shù)實質(zhì)對以 上實施例所做的任何簡單修改、等同變化與修飾，均屬于本發(fā)明技術(shù)方案的范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
一種計算機鼠標(biāo)裝置，其左鍵、右鍵安裝在鍵盤上，其特征在于手指在鍵盤上的動作直接控制光標(biāo)的移動；鍵盤上還安裝有兩個攝像頭，對鍵盤表面的物體進(jìn)行拍攝；還包括下列組成部分圖像識別單元從攝像頭取景框中識別出手指的圖像并找出最佳定位點；判斷單元根據(jù)手指圖像判斷最佳定位點的位置是在鍵盤表面還是在鍵盤的上方；計算單元根據(jù)最佳定位點的成像點相對于取景框邊框的位置計算出最佳定位點在有效區(qū)域表面的位置，計算出最佳定位點的移動速度和方向；通信單元負(fù)責(zé)和計算機主機系統(tǒng)通信，將鼠標(biāo)的移動信息和點擊信號發(fā)送至主機系統(tǒng)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的鼠標(biāo)，其特征在于定位鼠標(biāo)光標(biāo)包括下列工作步驟 拍攝兩個攝像頭同步拍攝；圖像識別圖像識別單元從拍攝到的圖像中識別出手指，如果圖像識別單元沒有識別 出手指圖像，則不進(jìn)行后續(xù)步驟。判斷判斷單元如果判斷出最佳定位點在鍵盤上方，則不進(jìn)行后續(xù)步驟；如果判斷出 位置在鍵盤表面，則進(jìn)入下面的計算步驟；計算計算在同一個攝像機在兩個時刻拍攝的兩個最佳定位點的速度和方向；通信將速度、方向信息發(fā)給計算機主機，控制光標(biāo)在屏幕上的移動。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的手指動作，其特征在于手指動作分成三類 鍵盤擊鍵動作手指做上下運動；光標(biāo)移動動作手指貼著鍵盤表面移動；無效動作手指在按鍵上方做無規(guī)律、無目的地移動，或者多個手指貼著鍵盤表面移動。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的鼠標(biāo)，其特征是兩個攝像頭的位置都位于標(biāo)準(zhǔn)鍵盤的最上 面一排功能鍵與鍵盤最上面邊緣之間；同時分別在標(biāo)準(zhǔn)鍵盤的'F'鍵和'J'鍵的上方。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的鼠標(biāo)，其特征是左右鍵位于標(biāo)準(zhǔn)鍵盤的空格鍵與鍵盤的下 邊緣之間，同時位于標(biāo)準(zhǔn)鍵盤的'G'鍵和'H'的下方。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的鼠標(biāo)，其特征是鍵盤上有效區(qū)域內(nèi)的按鍵之間沒有間隙，鍵 盤表面平滑。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的鍵盤，其特征是鍵盤上下兩排字母鍵之間的間隙安裝有用 于托放手指的固定支架，其高度與按鍵表面等高。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的鼠標(biāo)，其特征是其判斷單元的一種判斷方法如下 如果檢測到鍵盤按鍵被按下的電信號，那么從檢測到電信號的時刻起，判斷工作暫停一段時間，期間，如果再次檢測到電信號，則繼續(xù)暫停；如果沒有檢測到電信號，則進(jìn)行后續(xù) 步驟。
9. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的判斷方法，其特征是所述時間的長短是可以根據(jù)需要調(diào)整的。
10. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的判斷方法，其特征是所述的按鍵是可以選擇的。
11. 一種光學(xué)定位方法，其特征是包括兩個攝像頭，對比兩個攝像頭在同一時刻拍攝的兩幀圖像，如果最佳定位點在兩個攝像頭上的成像點相對于取景框的邊框的位置相同， 則該最佳定位點位于有效區(qū)域平面內(nèi)；否則，該點不在有效區(qū)域的平面內(nèi)。
12. 根據(jù)權(quán)利要求11所述的攝像頭，其特征是攝 像頭同步工作。
13. 根據(jù)權(quán)利要求11所述的攝像頭，其特征是攝像頭的高度高出有效區(qū)域表面。
14. 根據(jù)權(quán)利要求11所述的攝像頭，其特征是工作時，攝像頭的高度，位置，角度，光 軸的方向都是固定不變的。
全文摘要
一種對平面上運動物體進(jìn)行定位的方法對比兩個攝像頭在同一時刻拍攝兩幀物體的圖像，如果最佳定位點的成像點相對于取景框的邊框的位置相同，則該最佳定位點位于有效區(qū)域平面內(nèi)；否則，該點不在有效區(qū)域平面內(nèi)。如果該物體位于平米上，再根據(jù)物體成像點的位置與物體實際位置的對應(yīng)關(guān)系，計算出此物體在有效區(qū)域平面上的位置。一種與鍵盤融合的手指鼠標(biāo)，使用鼠標(biāo)時，不需要其他的裝置，只需要手指就能直接控制光標(biāo)的移動，用戶的手也不必離開鍵盤，這樣用戶在使用鍵盤和鼠標(biāo)時更加方便。
文檔編號G06F3/033GK101776953SQ20091018934
公開日2010年7月14日 申請日期2009年12月29日 優(yōu)先權(quán)日2009年12月29日
發(fā)明者胡世曦 申請人:胡世曦