專利名稱：一種手指鼠標的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種手指鼠標。
背景技術：
自從操作系統(tǒng)進入圖形用戶界面以來，由于需要對顯示器上所顯示的光標 (cursor)進行控制，所以鼠標成為除了鍵盤以外，最重要的外圍輸入裝置之一。光電鼠標(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會隨著光電鼠標移動而移動?，F(xiàn)有光電鼠標的結構包括殼體、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)光二極管是設置在殼體內，并朝殼體底部的一開口發(fā)射光線，故當此光電鼠標放置在桌面或鼠標墊上后，光線照射到桌面或鼠標墊上即會反射光線，，光透鏡用來聚集自發(fā)光二極管所發(fā)射并被桌面或鼠標墊反射的反射光線。光接收處理裝置接收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單元以及圖像處理單元；光傳感器單元是由電荷耦合組件(CXD)所構成，因此能夠獲取經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，由此判斷鼠標移動的位移量、速度等，并將其轉換為計算機相對應坐標(ΔΧ，ΔY)的電信號后送至計算機上，以控制光標的移動。當鼠標的按鍵，被使用者按壓時，按鍵即會聯(lián)動微型開關，以控制光標進行點選 (click)動作，由于光電鼠標是采用光學技術來進行移動位置的判定，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。然而，光電鼠標的使用者需要一定的空間來握持鼠標沿一平面移動，才能有效控制光標移動，因此必定占去相當多空間，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，又需要使用鼠標時，使用者的手不得不在鍵盤和鼠標之間來回移動，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不但易使手腕部位的肌肉疲勞和手指關節(jié)酸痛，嚴重更可能因長期累積而造成運動傷害。

發(fā)明內容
本發(fā)明的目的在于公開一種手指鼠標；避免現(xiàn)有鼠標的不足之處，提供一種用手指的移動直接控制顯示器屏幕上光標移動的新型的鼠標裝置，使計算機控制更加方便，從而更加實用。本發(fā)明目的可以通過以下技術實現(xiàn)
一種鼠標裝置，包括左鍵、右鍵，其特征是包括攝像頭對工作平面和工作平面上方的運動物體進行拍攝；發(fā)射和接受裝置發(fā)射裝置發(fā)射出激光束，激光束在工作平面上方，與工作平面平行。接受裝置探測反射回的激光束。判斷單元用于判斷運動物體是否與工作平面接觸；當運動物體與工作平面接觸時，必然會與緊貼在平面上方的激光束接觸，導致激光光線擾動，并反射激光束，接收裝置接收到激光束時，或者探測到激光束出現(xiàn)擾動，則運動物體與工作平面接觸。圖像識別單元分析攝像頭拍攝的圖像，從工作平面背景圖像中識別出運動物體的圖像；計算單元如果運動物體與工作平面接觸，計算出物體的像的運動速度，或者物體沿工作平面運動的速度；控制通信單元把接觸部位沿工作平面運動的速度或者接觸部位圖像的運動的速度和左鍵、右鍵擊鍵信息傳送給主機系統(tǒng)，控制屏幕上光標的移動或進行相關操作。所述的鼠標裝置，其所述運動物體是用戶的手指。所述的鼠標裝置，其所述工作平面是鍵盤表面。所述的鼠標裝置，其所述鍵盤表面是平滑的。所述的鼠標裝置，其所述鍵盤上相鄰的兩排按鍵之間安裝有起托放手指作用指托。所述的鼠標裝置，其左鍵、右鍵位于指托上，或者位于標準鍵盤上空格鍵附近。發(fā)射裝置發(fā)射出激光束，激光束位于工作平面上方，與工作平面平行，貼著工作平面。當運動物體與工作平面接觸時，物體必然會遮擋或反射激光束，引起激光光束的擾動。 當運動物體離開工作平面時，由于激光束緊貼著工作表面，所以運動物體也會同時與激光光速脫離接觸，不會引起激光光束的擾動。接收裝置判斷激光束是否存在擾動。手指在鍵盤上的運動分成三類1、擊鍵動作手指由上向下運動，方向和鍵盤表面大致垂直，同時，一般有按鍵被按下的電信號；2、有效動作手指貼著鍵盤表面移動，手指貼著鍵盤表面移動為光標動作，此時，手指的移動控制光標的移動；3、其他動作除了垂直運動和貼著鍵盤表面運動之外的移動，這類動作常常是用戶的習慣動作或無意的動作。鼠標裝置正常工作時，判斷單元需要區(qū)分出這三類手指動作，其方法是只要檢測到有按鍵被按下時，則判斷為擊鍵動作，判斷單元發(fā)出停止指令，取一個延遲時間，從檢測到按鍵被按下時，在延遲時間內，判斷單元發(fā)出停止指令。例如，取延遲時間為0.5秒，在按鍵被按下0. 5秒后，鼠標暫停響應；當接受裝置沒有探測到激光束擾動時，表明是其他動作或者用戶沒有動作。只有當接收裝置探測到了激光束的擾動，并且按鍵沒有被按下，時間已經過了延遲時間，這些條件同時滿足時，運動為有效動作，判斷單元發(fā)出工作指令，鼠標接收響應。圖像識別單元分析攝像頭拍攝的圖像，從工作平面背景圖像中識別出運動物體的圖像，并進一步識別出運動物體和平面接觸部位的圖像，確定接觸部位在圖像中的位置。計算單元計算出運動物體圖像的運動速度，或者根據(jù)圖像位置和實際位置的對應關系，計算出運動物體的運動速度，并發(fā)送給控制通信單元。當判斷單元判斷出運動是有效運動時，圖像識別單元從攝像頭拍攝到的圖像中識別出運動物體的圖像，并確定運動物體
4圖像的位置，計算單元根據(jù)連續(xù)拍攝的運動物體圖像位置，計算出連續(xù)運動物體圖像的運動速度，或者運動物體的運動速度。為了進一步避免誤操作，設定一個速度閾值，當計算出的速度值超出了閾值范圍時，運動是無效的?？刂仆ㄐ艈卧堰\動的速度信息和左鍵、右鍵擊鍵信息傳送給主機系統(tǒng)，控制屏幕上光標的移動或進行相關操作。本發(fā)明與現(xiàn)有技術相比，避免了現(xiàn)有鼠標的不足之處，提供一種用手指的移動直接控制顯示器屏幕上光標移動的新型的鼠標裝置，使計算機控制更加方便，從而更加實用。


圖1是使用與鍵盤結合的手指鼠標的筆記本電腦示意圖。圖中標號說明1是攝像頭；2是顯示屏；3是接收裝置；4是鍵盤；5是發(fā)射裝置。
具體實施例方式實施例與鍵盤結合的手指鼠標，如圖1所示包括下列單元攝像頭對鍵盤表面和鍵盤上方手指的移動進行拍攝，攝像頭位于顯示屏的中間位置，對準鍵盤的中央，視野覆蓋鍵盤中央?yún)^(qū)域。發(fā)射裝置發(fā)射出紅外線激光束，激光束位于鍵盤上方，與鍵盤平面平行，貼著鍵盤表面，呈面狀分布。接收裝置接收到反射的激光束，判斷激光束是否存在擾動。手指在鍵盤上的運動分成三類1、擊鍵動作手指由上向下運動，方向和鍵盤表面大致垂直，同時，一般有按鍵被按下的電信號；2、有效動作手指貼著鍵盤表面移動，一根手指貼著鍵盤表面移動為光標動作，此時，手指的移動控制光標的移動；3、其他動作除了垂直運動和貼著鍵盤表面運動之外的移動，這類動作常常是用戶的習慣動作或無意的動作。鼠標裝置正常工作時，判斷單元需要區(qū)分出這三類手指動作，其方法是只要檢測到有按鍵被按下時，則判斷為擊鍵動作，判斷單元發(fā)出停止指令，取一個延遲時間，從檢測到按鍵被按下時，在延遲時間內，判斷單元發(fā)出停止指令。例如，取延遲時間為0.5秒，在按鍵被按下0. 5秒后，鼠標暫停響應；當接受裝置沒有探測到激光束擾動時，表明是其他動作或者用戶沒有動作。只有當接收裝置探測到了激光束的擾動，并且按鍵沒有被按下，時間已經過了延遲時間，這些條件同時滿足時，運動為有效動作，判斷單元發(fā)出工作指令，鼠標開始響應。圖像識別單元從鍵盤背景圖像中識別出手指的圖像，用戶手指的形狀也大致相同，所以，從鍵盤背景圖像中識別出手指的圖像非常容易。通常，手指與鍵盤表面接觸的部位是指尖，指尖具有明顯的特征，如指甲、輪廓邊緣等，根據(jù)這些特征，圖像識別單元從手指圖像中進一步識別出指尖的圖像，圖像識別技術目前相當成熟，在此不再贅述。識別出手指圖像后，進一步確定指尖在圖像中的位置。計算單元計算出手指指尖沿鍵盤表面運動的速度，包括速率和方向，或者手指指尖圖像的運動速度。當判斷單元判斷出運動時有效運動時，圖像識別單元識別出指尖的圖像，并確定指尖的位置。在攝像頭連續(xù)拍攝的運動圖像中，兩幅圖像中手指指尖的像(或者指尖對應點)的位移除以兩個時刻的時間間隔，即為手指指尖的像的運動速度，或者根據(jù)像與實際位置的對應關系，計算出手指指尖的運動速度。為了進一步避免誤操作，設定一個速度閾值，當計算出的速度值超出了閾值范圍時，運動是無效的。速度閾值為0. 5cm/s-5cm/
So控制通信單元把手指指尖或者指尖的圖像的運動速度信息和左右鍵的擊鍵信息發(fā)送給主機系統(tǒng)，執(zhí)行相應的操作。和普通鍵盤上各個按鍵之間存在間隙不同，本發(fā)明中鍵盤的表面是平滑的，以便于手指的移動。同時，在鍵盤中央的上下兩排按鍵之間安裝有起托放手指作用的固定支架， 稱為指托，當用戶的手指在鍵盤表面移動時，其它手指可放在指托上，這既能避免其它手指錯誤地按下按鍵，也為手指的移動提供了支撐點和著力點。左右鍵可以安裝在指托上，用食指、中指或無名指操作，也可安裝在標準鍵盤的空格鍵附近，由大拇指操作。當用戶使用鍵盤輸入時，手指按正常的方式上下?lián)翩I，和普通鍵盤的使用方式一樣；當使用鼠標時，手不需要離開鍵盤，其它手指放在指托上保持靜止，某一根手指貼著鍵盤表面移動，光標會隨著手指而移動，左右鍵的操作方式和普通鼠標是一致的。目前，臺式機的鍵盤和鼠標是分離的，操作時，用戶的手需要在鍵盤和鼠標之間來回移動，很不方便。筆記本電腦上用的鼠標裝置一般是觸控桿或觸摸板，觸控桿占用的體積小，攜帶方便，但是使用方式和常規(guī)的鼠標差異太大，使用不習慣。觸摸板占用的體積大，而且其和鍵盤實際上也是分離的。本發(fā)明公開的鼠標和鍵盤完美地融合起來，不占用鍵盤體積，攜帶非常方便，使用時手不需要離開鍵盤，同時，用手指直接控制光標的移動，比常規(guī)鼠標的使用方式更加方便。
權利要求
1.一種與鼠標裝置，包括左鍵、右鍵，其特征是包括攝像頭對工作平面和工作平面上方的運動物體進行拍攝；發(fā)射和接受裝置發(fā)射裝置發(fā)射出激光束，激光束在工作平面上方，與工作平面平行， 接受裝置探測激光束；判斷單元用于判斷運動物體的運動類型；圖像識別單元分析攝像頭拍攝的圖像，從工作平面背景圖像中識別出運動物體的圖像，并確定運動物體圖像在圖像中的位置；計算單元如果運動類型是有效運動，計算出物體的像的運動速度，或者物體沿工作平面運動的速度；控制通信單元把接觸部位沿工作平面運動的速度或者接觸部位圖像的運動的速度和左鍵、右鍵擊鍵信息傳送給主機系統(tǒng)，控制屏幕上光標的移動或進行相關操作。
2.根據(jù)權利要求1所述的判斷單元，其特征是所述的判斷單元的功能是當接收裝置探測到激光光線擾動時，表明運動物體與工作表面接觸；當沒有檢測到鍵盤按鍵被按下時， 或者已經超出了延遲時間時，表明運動物體沒有按鍵動作；當上述兩個條件同時滿足時，判斷運動類型為有效動作。
3.根據(jù)權利要求1所述的鼠標裝置，其特征是所述運動物體是用戶的手指。
4.根據(jù)權利要求1所述的鼠標裝置，其特征是所述工作平面是鍵盤表面。
5.根據(jù)權利要求1所述的鼠標裝置，其特征是所述鍵盤表面是平滑的。
6.根據(jù)權利要求1所述的鼠標裝置，其特征是；所述鍵盤上相鄰的兩排按鍵之間安裝有起托放手指作用的指托。
7.根據(jù)權利要求1所述的鼠標裝置，其特征是左鍵、右鍵位于指托上，或者位于標準鍵盤上空格鍵附近。
8.根據(jù)權利要求1所述的鼠標裝置，其特征是設定運動速度的閾值。
全文摘要
一種手指鼠標，包括攝像頭，光線發(fā)射和接收裝置，判斷單元，圖像識別單元，計算單元和通信控制單元。系統(tǒng)判斷手指的移動是否貼著鍵盤表面，如果判斷是，且沒有按鍵被按下的電信號，則光標隨著手指的移動而移動。手指鼠標將鼠標和鍵盤完美地融合在一起，用戶使用鼠標時，手指不需要佩戴任何附加設備，手也不必離開鍵盤，直接在鍵盤表面移動，控制屏幕上光標的移動，手指鼠標比使用常規(guī)鼠標更加方便，是現(xiàn)有鼠標的升級換代產品。
文檔編號G06F3/042GK102163092SQ20111007459
公開日2011年8月24日 申請日期2011年3月25日 優(yōu)先權日2011年3月25日
發(fā)明者胡世曦 申請人:胡世曦